CN104697267A - 水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱 - Google Patents

水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱 Download PDF

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Abstract

水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，涉及一种水冷式半导体保温箱。本发明为了解决现有的保温箱的半导体制冷片热端采用空气冷却，热端散热效果差，导致了制冷效率低，恒温时间短，制约了其推广应用的问题；本发明的内壳与外壳之间设置有保温材料夹层，内壳的四周排布有铜管，铜管内充有纳米复合相变蓄冷介质，半导体复叠制冷片安装在隔板中部，半导体复叠制冷片包括数个制冷片组，制冷片组两两上下布置，水冷头架设在半导体复叠制冷片的外侧，传热铝块穿设在半导体复叠制冷片的内侧，半导体制冷***的送风口处设置有风扇，风扇通过风管与内壳的左侧壁连接，水冷头通过水管与水泵及散热水排连接。本发明制冷效率高，恒温时间长，便于推广应用。

Description

水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱
技术领域
本发明涉及一种水冷式半导体保温箱，具体涉及一种水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱。
背景技术
随着我国人民生活水平的不断提高，人们对健康的要求越来越高，易腐食品在常温下容易发生腐败变质，用于急救的某些疫苗，酶类必须低温保存，否则会在常温下发生失效，因此食品及药品的冷冻冷藏保鲜已经成为了人们日益关注的问题。现在市场上通常使用的半导体冷藏保温箱热端往往是采用风冷，由于半导体制冷片热端采用的是空气冷却，所以热端散热效果差，导致了制冷效率低，断电后，恒温时间短。而水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱能够解决这一问题，并且能够达到更低的温度，保证了各种食品和药品能够在恒温的条件下进行储存和运输。该水冷式半导体保温箱的推广应用必将极大的提高广大人民群众的生活质量，实现真正的绿色健康生活。
发明内容
本发明为了解决现有的保温箱的半导体制冷片热端采用空气冷却，热端散热效果差，导致了制冷效率低，断电后，恒温时间短，直接制约了冷藏保温箱的推广应用的问题，进而提供一种水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱。同时采用蓄冷技术，在无冷源时能够长时间的保持箱体内的恒定低温环境，方便储存与运输。为了避免在使用过程中箱内存积冷凝水，该发明将半导体制冷片组置于保温箱隔板外侧，为保证降温效果，设计了回风***。
本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：
本发明所述水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱包括外壳、内壳、隔板、保温材料夹层、半导体制冷***、上盖、多个铜管、风扇、风管；
所述外壳由隔板分隔为左侧腔室和右侧腔室，内壳置于左侧腔室内，内壳与外壳之间设置有保温材料夹层，内壳的四周排布有铜管，铜管内充有纳米复合相变蓄冷介质，上盖盖装在外壳上；所述水冷装置设置在右侧腔室内，半导体制冷***包括半导体复叠制冷片、传热铝块、水冷头、水箱、水泵、水管和散热水排；半导体复叠制冷片安装在隔板中部，所述半导体复叠制冷片包括数个制冷片组，每组制冷片内部由两个制冷片构成，其冷端朝向传热铝块，热端与水冷头相连，前一片半导体制冷片的制热面与后一片半导体制冷片的制冷面相接触，串联联接；水冷头架设在半导体复叠制冷片的外侧，传热铝块穿设在半导体复叠制冷片的内侧，半导体制冷***的送风口处设置有风扇，风扇通过风管与内壳的左侧壁连接，风管与内壳连通；水冷头通过水管与置于水箱内的水泵连接，水冷头还通过水管与置于外壳侧壁上的散热水排连接，散热水排通过水管与水箱连接。
所述风管道被包裹于保温箱体内。节省空间，更可以避免箱体内的空气由风道回到半导体制冷装置过程中的冷量损失，使箱内温度分布更加均匀。
进一步地：所述纳米复合相变蓄冷介质为潜热值在280-320kJ/kg之间的相变介质，是氯化钠、硝酸钾、氯化铵、十二烷、十四烷、辛酸、环乙醇、二氧化硅、硼砂、聚丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙二醇中的任意两种或多种按照一定的比例组合而成；相变温度在-10℃～10℃之间。
所述纳米复合相变蓄冷介质是采用两步法制作，第一步：将一种或多种不同浓度的纳米粒子(如TiO2，Cu等)加入到由氯化钠、硝酸钾、氯化铵、十二烷、十四烷、辛酸、环乙醇、二氧化硅、硼砂、聚丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙二醇中的任意两种或多种按照一定的比例组合而成的基液中，形成纳米粒子悬浮液；第二步：根据纳米流体的种类添加不同的活性剂或分散剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体悬浮液。增加了热导率，具有280-320kJ/kg之间的相变潜热值，相变温度在-10℃～10℃之间。
进一步地：每个半导体制冷片均由陶瓷基板及固定在陶瓷基板上的金属导流条构成。采用双层叠加半导体制冷片，相比现有的蓄冷保温箱，制冷温度更低，更有利于对低温要求严格的物品的储存，尤其适用于珍贵药品的中短途输运过程中使用。
进一步地：所述保温材料夹层为玻璃聚氨酯泡沫保温材料夹层。
进一步地：所述外壳为不锈钢外壳，其内侧粘连挤塑聚乙烯保温板；内壳为铝合金内壳。不但重量轻，更加便携，而且保温效果好，外壳坚固，起到保护保温层及内部物品的作用。内壳铝合金成本低廉，导热性好。蓄冷介质发生相变时，有利于散冷。
进一步地：所述内壳中设置温度传感器。可以对箱体内的温度进行实时监控，及时改变箱体的工作条件。
进一步地：所述半导体制冷***由直流电源供电，直流电源安装在外壳的底部。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱内设置半导体复叠制冷片，采用水冷给半导体热端散热，热端散热效果好，制冷效率高，比较长的时间维持恒定的低温环境。有相变介质(纳米复合相变蓄冷介质)的存在更可以使得箱体在断开电源的情况下比较长时间内维持低温环境，并在半导体制冷装置及壳体设计上进行了创新，将传热铝块置于内壳外部，避免了保温箱长时期工作后，壳体内积存大量的冷凝水，内壳上安装了风管，风管的另一端连在半导体制冷***的送风口处的风扇上，形成密闭回路，制冷效率稳定，使箱内温度分布更加均匀。水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱是食物、某些疫苗、酶类、实验用品等中短途运输均可采用的储存设备，在水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱的铜管内充注的纳米复合相变蓄冷介质。当纳米复合相变蓄冷介质融化释放出凝固潜热时，会产生相应的冷量，因此，在短途运输中，能够有效的保持箱体内的温度，从而达到恒温的状态。本发明的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱。1、引用水冷为半导体复叠制冷片的热端降温，可以达到更好的制冷效果，提高了整个***的制冷系数，节约了能源。2、将水冷式半导体制冷***与蓄冷结合，在没有电源的条件下，利用相变蓄能延长了恒温保温时间。3、在半导体制冷***上设计上进行了创新，避免了长期运行后，箱体内积存大量的水分，加设回风管道，最大程度上提高了制冷效率。
附图说明
图1是本发明半导体蓄冷保温箱的立体结构示意图；
图2是本发明半导体蓄冷保温箱拆掉上盖后的俯视图；
图中：1-外壳；2-内壳；3-隔板；4-保温材料夹层；5-半导体复叠制冷片；7-传热铝块；8-上盖；9-铜管；10-水冷头；12-风扇；13-风管；14-水箱；15-水泵；16-水管；17-散热水排。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
具体实施方式：本实施方式的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱包括外壳1、内壳2、隔板3、保温材料夹层4、半导体制冷***、上盖8、多个铜管9、风扇12、风管13；
所述外壳1由隔板3分隔为左侧腔室和右侧腔室，内壳2置于左侧腔室内，内壳2与外壳1之间设置有保温材料夹层4，内壳2的四周排布有铜管9，铜管9内充有纳米复合相变蓄冷介质，上盖8盖装在外壳1上；所述水冷装置设置在右侧腔室内，半导体制冷***包括半导体复叠制冷片5、传热铝块7、水冷头10、水箱14、水泵15、水管16和散热水排17；半导体复叠制冷片5安装在隔板中部，所述半导体复叠制冷片包括数个制冷片组，每组制冷片内部由两个制冷片构成，其冷端朝向传热铝块，热端与水冷头相连，前一片半导体制冷片的制热面与后一片半导体制冷片的制冷面相接触，串联联接；水冷头10架设在半导体复叠制冷片的外侧，传热铝块7穿设在半导体复叠制冷片的内侧，半导体制冷***的送风口处设置有风扇12，风扇12通过风管13与内壳2的左侧壁连接，风管13与内壳2连通；水冷头10通过水管16与置于水箱14内的水泵15连接，水冷头10还通过水管16与置于外壳侧壁上的散热水排17连接，散热水排17通过水管16与水箱14连接。
所述纳米复合相变蓄冷介质为潜热值在280-320kJ/kg之间的相变介质，是氯化钠、硝酸钾、氯化铵、十二烷、十四烷、辛酸、环乙醇、二氧化硅、硼砂、聚丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙二醇中的任意两种或多种按照一定的比例组合而成；相变温度在-10℃～10℃之间。
每个半导体制冷片均由陶瓷基板及固定在陶瓷基板上的金属导流条构成。
所述保温材料夹层4为玻璃聚氨酯泡沫保温材料夹层。所述外壳为不锈钢外壳，其内侧粘连挤塑聚乙烯保温板；内壳为铝合金内壳。
所述内壳中设置温度传感器。所述半导体制冷***由直流电源供电，直流电源安装在外壳的底部。
本发明中半导体制冷***的应用，使保温箱获得更好的保温效果，在有电源的条件下，通过半导体制冷解决食品的冷藏冷冻问题，而在断电的条件下，通过纳米复合相变蓄冷介质蓄能来保证箱体内的温度，适用于中短距离的食品，蔬菜，医疗用品的低温保存与运输，达到了节能的目的，便于推广应用。
工作过程：
首先将需要冷藏的食品或药品放入水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，盖上上盖，在接通电源情况下，半导体制冷***(数组半导体制冷片)开始制冷，传热铝块右侧的风扇将被冷却的空气吹入内壳中，内壳中的空气通过风管，导回半导体制冷装置，继续冷却，如此反复。在降低箱内温度的同时，为箱体四周的铜管中的纳米复合相变蓄冷介质充冷，在无电源的情况下，保温箱在一段时间内依靠四周铜管内的纳米复合相变蓄冷介质释冷，维持恒温，达到对物品保质的目的。制冷片热端用水冷却，冷却水由水箱提供，水泵将水箱中的水打入半导体复叠制冷片热端的水冷头，带走制冷片热端产生的热量，进入散热水排，水降温后，流回水箱，周而复始，完成制冷片热端降温过程。
本实施方式的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱：
1、采用了双层复叠半导体制冷片，相比于普通蓄冷保温箱，达到的温度更低，更有利于对低温要求严格的物品的储存。
2、半导体制冷片热端利用水冷降温，而不是传统的风冷，使得半导体制冷片制冷量随着冷却水温度的降低而增加，制冷系数也同时增加。
3、铝块设置于内壳外部，外接风扇，将被冷却的空气吹入内壳中，避免了铝块表面冷凝水的产生，为保持降温速率，设有回风管道，使箱内温度分布更加均匀，形成密闭回路。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：包括外壳(1)、内壳(2)、隔板(3)、保温材料夹层(4)、半导体制冷***、上盖(8)、多个铜管(9)、风扇(12)和风管(13)；
所述外壳(1)由隔板(3)分隔为左侧腔室和右侧腔室，内壳(2)置于左侧腔室内，内壳(2)与外壳(1)之间设置有保温材料夹层(4)，内壳(2)的四周排布有铜管(9)，铜管(9)内充有纳米复合相变蓄冷介质，上盖(8)盖装在外壳(1)上；所述水冷装置设置在右侧腔室内，半导体制冷***包括半导体复叠制冷片(5)、传热铝块(7)、水冷头(10)、水箱(14)、水泵(15)、水管(16)和散热水排(17)；半导体复叠制冷片(5)安装在隔板中部，所述半导体复叠制冷片包括数个制冷片组，每组制冷片内部由两个制冷片构成，其冷端朝向传热铝块，热端与水冷头相连，前一片半导体制冷片的制热面与后一片半导体制冷片的制冷面相接触，串联联接；水冷头(10)架设在半导体复叠制冷片的外侧，传热铝块(7)穿设在半导体复叠制冷片的内侧，半导体制冷***的送风口处设置有风扇(12)，风扇(12)通过风管(13)与内壳(2)的左侧壁连接，风管(13)与内壳(2)连通；水冷头(10)通过水管(16)与置于水箱(14)内的水泵(15)连接，水冷头(10)还通过水管(16)与置于外壳侧壁上的散热水排(17)连接，散热水排(17)通过水管(16)与水箱(14)连接。
2.根据权利要求1所述的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：所述纳米复合相变蓄冷介质为潜热值在280-320kJ/kg之间的相变介质，是氯化钠、硝酸钾、氯化铵、十二烷、十四烷、辛酸、环乙醇、二氧化硅、硼砂、聚丙烯酸钠、丙烯酰胺、乙二醇中的任意两种或多种按照一定的比例组合而成；相变温度在-10℃～10℃之间。
3.根据权利要求1或2所述的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：每个半导体制冷片均由陶瓷基板及固定在陶瓷基板上的金属导流条构成。
4.根据权利要求3所述的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：所述保温材料夹层(4)为玻璃聚氨酯泡沫保温材料夹层。
5.根据权利要求4所述的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：所述外壳为不锈钢外壳，其内侧粘连挤塑聚乙烯保温板；内壳为铝合金内壳。
6.根据权利要求5所述的水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱，其特征在于：所述内壳中设置温度传感器。
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