CN104843339A - 一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，包括内外嵌套式双层箱体，其夹层中形成有从箱体前部往后部延伸的回风道；控制模块，用于采集内箱温度信号，控制执行机构进行制冷与通风；制冷模块，用于实现制冷工作模式及保温工作模式；通风模块，用于实现前部制冷通风模式及后部制冷通风模式；供电模块，用于给整个配送箱供电，适用于不同输入电源类型供电，保证运输过程中不断冷。本发明克服了现有配送箱制冷效率低、散热效果差、制冷机组体积质量大、箱内温度场分布不均等缺点。

Description

一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱

技术领域

本发明涉及果蔬保鲜运输的技术领域，尤其是指一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱。

背景技术

我国是蔬菜大国，蔬菜产量高，但由于冷链装备不完善，果蔬物流过程中的损失率高达25％～30％，是发达国家的4～6倍。果是冷链物流体系重要的环节。由于缺乏针对性的果蔬运输装备，而造成运输过程中果蔬品质下降严重，商品价值受到影响。现有的果蔬配送装置，有温度控制粗放，温度场不均匀的现象，易造成果蔬局部冷害，整体价值降低，不适合长时间配送等问题，难以保证果蔬配送需要。

温度是冷藏运输装备的重要衡量指标，保鲜环境温度每升高10℃，果蔬的生理反应增长2～3倍。运输过程中温度波动范围大，温度场分布不均匀，对果蔬保鲜运输不利。运输箱体内温差与箱体内部通风结构，以及通风方式，有极大的关系。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种温度可控、温度场均匀、成本低、适应性强、针对性好的回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，包括：

内外嵌套式双层箱体，其夹层中形成有从箱体前部往后部延伸的回风道，所述回风道的前、后风口分别贯通双层箱体的内箱；

控制模块，用于采集内箱温度信号，控制执行机构进行制冷与通风；

制冷模块，用于实现制冷工作模式及保温工作模式，所述制冷工作模式为制冷模块的半导体制冷片处于高功率状态，进行快速制冷；所述保温工作模式为制冷模块的半导体制冷片处于低功耗状态，实现保温功能；

通风模块，用于实现前部制冷通风模式及后部制冷通风模式，所述前部制冷通风模式指通风模块的回风道风机将内箱后部空气抽入回风道制冷，并通过回风道的前风口进入内箱前部，进行主要针对前部的制冷；所述后部制冷通风模式指通风模块的回风道风机将内箱前部空气由前风口抽入回风道制冷，并通过回风道的后风口进入内箱后部，进行主要针对后部的制冷；

供电模块，用于给整个配送箱供电，适用于不同输入电源类型供电，保证运输过程中不断冷。

所述控制模块包括有单片机最小系统电路、传感器变送电路、执行机构驱动电路、人机交互电路、键盘操控电路，其中，所述单片机最小系统电路是单片机运行所需要的最小系统，采用40脚直插式ATmega16的单片机；所述传感器变送电路是K型热电偶变送电路，其将热电偶信号转为电压信号，与单片机的40、39引脚相连接；所述执行机构驱动电路由ULN2003A芯片驱动继电器，ULN2003A芯片的1～5引脚分别与单片机的1～5引脚连接，其12～16引脚各与继电器控制端连接，该执行机构驱动电路通过控制继电器控制执行机构，其ULN2003A芯片的1引脚控制制冷模块的半导体制冷片制冷模式供电，其2引脚控制半导体制冷片保温模式供电，其3引脚控制制冷模块的散热离心风机，其4、5引脚控制回风道风机；所述人机交互电路9是数码管驱动电路，包含74HC595芯片C1和74HC595芯片C2，该74HC595芯片C1、C2的12引脚与单片机的34引脚连接，其11引脚与单片机的33引脚连接，其引脚10、16分别与单片机的VCC连接，其引脚8、13与单片机的GND连接，该74HC595芯片C1的14引脚与单片机的35引脚连接，其9引脚与74HC595芯片C2的14引脚连接，其1～7、15引脚分别与数码管的1、2、3、4、5、6、7引脚连接，该74HC595芯片C2的15、1、2、3引脚分别与数码管的9、11、12引脚连接；所述键盘操控电路能够实现对控制参数的设定与修改，该键盘操控电路中的按键S1、S2、S3、S4、S5、S6一端分别与单片机的14～29引脚连接，同时经电阻与VCC连接，另一端接地。

所述制冷模块包括有散热离心风机、半导体制冷片、均热板、压扁式微热管、冷端散热片、散热翅片，其中，所述散热离心风机安装在散热翅片上方，所述压扁式微热管与散热翅片焊接，所述半导体制冷片夹在压扁式微热管与均热板之间，所述冷端散热片与均热板连接，翅片方向水平。

所述通风模块包括回风道和回风道风机，其中，所述回风道的前风口朝向制冷模块的冷端散热片，所述回风道风机位于该冷端散热片的两侧；所述回风道有两条分布于内箱两侧，该两条回风道共用一个前风口，该前风口是位于内箱前面板上的栅格孔，而该两条回风道的两个后风口分别位于内箱两侧。

所述供电模块提供12V供电以及5V供电，包括有蓄电池供电电路、直流电供电电路、交流电供电电路；所述内外嵌套式双层箱体内置有蓄电池，并预留电源插口；所述蓄电池供电电路是用双层箱体内部蓄电池进行供电，所述直流电供电电路是外接直流电进行12V供电，所述交流电供电电路是外接交流电供电，将交流电转换为直流电进行12V供电。

所述内外嵌套式双层箱体的夹层设有聚乙烯泡沫隔热填充层。

所述内外嵌套式双层箱体采用双点控温，通过箱体内部的前、后温度传感器检测箱体内部前后温度。

所述单片机最小系统电路包括有40脚直插式ATmega16、12M晶振电路、电源复位电路、参考源电路、程序烧写电路。

在箱体前部往后部延伸的方向上，所述回风道的走向是先上升再下降。

所述内外嵌套式双层箱体为ABS塑料箱体。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明根据箱内温度，制冷工作模式与保温工作模式自动切换，防止半导体制冷片停止工作时产生的漏热，保证了箱体内的温度稳定，减小温度震荡频率，同时减少能耗，提高半导体制冷片制冷效率。

2、本发明采用通风道式结构，利用双回风道与双回风道风机实现流场方向，流场流速可调，减少流场死区，增强箱内空气流通性。

3、本发明采用双通风模式控制，根据箱内温度温差进行不同通风模式转换，针对箱内温度分布情况加强局部制冷，减少箱内温差。

4、本发明用压扁式微热管、散热翅片、散热离心风机组成热端散热结构，具有体积小、传热效果好、散热效果佳的特点。

5、本发明采用双点控温，实现箱内温度场检测，防止温差过大，结合通风模式变化，调节温度场，保证温度场均匀性。

6、本发明人机友好操作，通过按键及数码管实现惹急交互，温度可调，温度可视，让用户了解工作状态，并且根据自己的需要选择控制的温度区间。

7、本发明可以自动控温，用户手动选择控制温度区间，适用于各种果蔬。

8、本发明的制冷模块，利用散热离心风机及压扁式微热管、散热翅片，组成制冷片热端散热结构，体积小，径向宽度窄，可弯折，利于空间布置，传热散热效率高。

9、本发明配送箱内置蓄电池，并预留电源插口，配合不同供电方式可以实现交流、直流、自供电三种供电模式，适应性强，保证在各种场合实现果蔬配送过程不断冷。

附图说明

图1为本发明所述回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱的结构方框图。

图2为本发明所述所述回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱的正视半剖图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明所述所述回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱的俯视半剖图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6为本发明所述回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱的侧视图。

图7为本发明所述制冷模块的正视半剖图。

图8为本发明所述制冷模块的俯视图。

图9为本发明所述制冷模块的侧视图。

图10a为本发明所述单片机最小系统电路图。

图10b为本发明所述执行机构驱动电路图。

图10c为本发明所述人机交互电路图。

图10d为本发明所述键盘操控电路图。

图11为本发明所述回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图10d所示，本实施例所述的回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，包括有内外嵌套式双层箱体、控制模块、制冷模块、通风模块、供电模块。

所述内外嵌套式双层箱体为ABS塑料箱体，由内、外箱201、202构成，其夹层中形成有从箱体前部往后部延伸的回风道1，所述回风道1的前、后风口101、102分别贯通双层箱体的内箱201；同时，该内外嵌套式双层箱体的夹层设有聚乙烯泡沫隔热填充层203。

所述控制模块包括有单片机最小系统电路、传感器变送电路、执行机构驱动电路、人机交互电路、键盘操控电路，其中，所述单片机最小系统电路是单片机运行所需要的最小系统，包括40脚直插式ATmega16的单片机、12M晶振电路、电源复位电路、参考源电路、程序烧写电路(图中未画出)；所述传感器变送电路是K型热电偶变送电路，其将热电偶信号转为电压信号，与单片机的40、39引脚相连接；所述执行机构驱动电路由ULN2003A芯片驱动继电器，ULN2003A芯片的1～5引脚分别与单片机的1～5引脚连接，其12～16引脚各与继电器控制端连接，该执行机构驱动电路通过控制继电器控制执行机构，其ULN2003A芯片的1引脚控制制冷模块的半导体制冷片制冷模式供电，其2引脚控制半导体制冷片保温模式供电，其3引脚控制制冷模块的散热离心风机，其4、5引脚控制回风道风机；所述人机交互电路9是数码管驱动电路，包含74HC595芯片C1和74HC595芯片C2，该74HC595芯片C1、C2的12引脚与单片机的34引脚连接，其11引脚与单片机的33引脚连接，其引脚10、16分别与单片机的VCC连接，其引脚8、13与单片机的GND连接，该74HC595芯片C1的14引脚与单片机的35引脚连接，其9引脚与74HC595芯片C2的14引脚连接，其1～7、15引脚分别与数码管的1、2、3、4、5、6、7引脚连接，该74HC595芯片C2的15、1、2、3引脚分别与数码管的9、11、12引脚连接；所述键盘操控电路能够实现对控制参数的设定与修改，该键盘操控电路中的按键S1、S2、S3、S4、S5、S6一端分别与单片机的14～29引脚连接，同时经电阻与VCC连接，另一端接地。

所述制冷模块包括有散热离心风机301、半导体制冷片302、均热板303、压扁式微热管304、冷端散热片305、散热翅片306，其中，所述散热离心风机301安装在散热翅片306上方，所述压扁式微热管304与散热翅片306焊接，所述半导体制冷片302夹在压扁式微热管304与均热板303之间，所述冷端散热片305与均热板303连接，翅片方向水平。利用压扁式微热管304减小了制冷模块体积，利于密封，减少箱体破坏，利于提高箱体保温性能。利用散热离心风机301及压扁式微热管304、散热翅片306，组成制冷片热端散热结构，体积小，径向宽度窄，可弯折，利于空间布置，传热散热效率高。

所述通风模块包括回风道1和回风道风机4，其中，所述回风道1有两条设在内外嵌套式双层箱体的夹层中，分布于双层箱体的内箱201两侧，从箱体前部往后部延伸，其走向是先上升再下降，所述回风道1的前、后风口101、102分别贯通双层箱体的内箱201；该两条回风道1共用一个前风口101，该前风口101是位于内箱201前面板上的栅格孔，正对制冷模块的冷端散热片305，可以吸入箱内空气，而该两条回风道1的两个后风口102则分别位于内箱两侧，所述回风道风机4有两台位于该冷端散热片305的两侧。

所述供电模块提供12V供电以及5V供电，用于给整个控制配送箱供电(具体为半导体制冷片制冷工作模式以及保温工作模式供电，并为单片机进行供电)，适用于不同输入电源类型供电，保证运输过程中不断冷。该供电模块包括有蓄电池供电电路、直流电供电电路、交流电供电电路；所述内外嵌套式双层箱体内置有蓄电池5，并预留电源插口6；所述蓄电池供电电路是用双层箱体内部蓄电池5进行供电，所述直流电供电电路是外接直流电进行12V供电，所述交流电供电电路是外接交流电供电，将交流电转换为直流电进行12V供电。

所述内外嵌套式双层箱体采用双点控温，通过箱体内部的前、后温度传感器7、8检测箱体内部前后温度，进而更准确检测箱内平均温度，配合不同通风方式实现箱体内温度均匀调控。

本实施例上述的回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，包括两种制冷方法以及两种通风方式，如下：

所述两种制冷方法为：制冷工作模式及保温工作模式。制冷工作模式为半导体制冷片302接通12V工作电压，半导体制冷片302处于高功率状态，进行快速制冷。保温工作模式为半导体制冷片302接通保温工作电压，半导体制冷片302处于低功耗状态，实现保温功能。保温工作电压通过箱体保温性能决定，使制冷量与箱体传热量和漏热量之和相等，实现保温。

所述两种通风模式为：前部制冷通风模式及后部制冷通风模式。前部制冷通风模式指回风道风机4将后部空气抽入回风道1制冷，并通过前风口101进入箱体前部，进行主要针对前部的制冷。后部制冷通风模式指回风道风机4将前部空气由前风口101抽入回风道1制冷，并通过后风口102进入箱体后部，进行主要针对后部的制冷。

如图11所示，控制过程如下：

1、数码管显示0000提示输入控制温度范围。

2、按MAX键进入最大值设置模式，通过UP、DOWN键进行大小调节，通过MOVE键移动调节位，ENTER键确认。

3、按MAX键进入最小值设置模式，通过UP、DOWN键进行大小调节，通过MOVE键移动调节位，ENTER键确认。

4、采集前、后温度传感器值，数码管显示平均值。

5、当温度值大于预设最大值时进入制冷工作模式，进行制冷。否则进入制冷片保温工作模式进行保温。

6、当箱体前部温度大于后部温度3℃，进入前部制冷通风模式，后部大于前部温度3℃，后部制冷通风模式。

综上所述，本发明克服了现有配送箱制冷效率低，散热效果差，制冷机组体积质量大，箱内温度场分布不均等缺点。针对果蔬运输过程进行优化，提高了制冷片的散热效率，减少能耗，减小质量便于配送，增强温度场均匀性，实现箱内温度实时调控，适用于各种果蔬配送，值得推广。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于，包括：

内外嵌套式双层箱体，其夹层中形成有从箱体前部往后部延伸的回风道，所述回风道的前、后风口分别贯通双层箱体的内箱；

控制模块，用于采集内箱温度信号，控制执行机构进行制冷与通风；

制冷模块，用于实现制冷工作模式及保温工作模式，所述制冷工作模式为制冷模块的半导体制冷片处于高功率状态，进行快速制冷；所述保温工作模式为制冷模块的半导体制冷片处于低功耗状态，实现保温功能；

通风模块，用于实现前部制冷通风模式及后部制冷通风模式，所述前部制冷通风模式指通风模块的回风道风机将内箱后部空气抽入回风道制冷，并通过回风道的前风口进入内箱前部，进行主要针对前部的制冷；所述后部制冷通风模式指通风模块的回风道风机将内箱前部空气由前风口抽入回风道制冷，并通过回风道的后风口进入内箱后部，进行主要针对后部的制冷；

供电模块，用于给整个配送箱供电，适用于不同输入电源类型供电，保证运输过程中不断冷。

2.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述控制模块包括有单片机最小系统电路、传感器变送电路、执行机构驱动电路、人机交互电路、键盘操控电路，其中，所述单片机最小系统电路是单片机运行所需要的最小系统，采用40脚直插式ATmega16的单片机；所述传感器变送电路是K型热电偶变送电路，其将热电偶信号转为电压信号，与单片机的40、39引脚相连接；所述执行机构驱动电路由ULN2003A芯片驱动继电器，ULN2003A芯片的1～5引脚分别与单片机的1～5引脚连接，其12～16引脚各与继电器控制端连接，该执行机构驱动电路通过控制继电器控制执行机构，其ULN2003A芯片的1引脚控制制冷模块的半导体制冷片制冷模式供电，其2引脚控制半导体制冷片保温模式供电，其3引脚控制制冷模块的散热离心风机，其4、5引脚控制回风道风机；所述人机交互电路9是数码管驱动电路，包含74HC595芯片C1和74HC595芯片C2，该74HC595芯片C1、C2的12引脚与单片机的34引脚连接，其11引脚与单片机的33引脚连接，其引脚10、16分别与单片机的VCC连接，其引脚8、13与单片机的GND连接，该74HC595芯片C1的14引脚与单片机的35引脚连接，其9引脚与74HC595芯片C2的14引脚连接，其1～7、15引脚分别与数码管的1、2、3、4、5、6、7引脚连接，该74HC595芯片C2的15、1、2、3引脚分别与数码管的9、11、12引脚连接；所述键盘操控电路能够实现对控制参数的设定与修改，该键盘操控电路中的按键S1、S2、S3、S4、S5、S6一端分别与单片机的14～29引脚连接，同时经电阻与VCC连接，另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述制冷模块包括有散热离心风机、半导体制冷片、均热板、压扁式微热管、冷端散热片、散热翅片，其中，所述散热离心风机安装在散热翅片上方，所述压扁式微热管与散热翅片焊接，所述半导体制冷片夹在压扁式微热管与均热板之间，所述冷端散热片与均热板连接，翅片方向水平。

4.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述通风模块包括回风道和回风道风机，其中，所述回风道的前风口朝向制冷模块的冷端散热片，所述回风道风机位于该冷端散热片的两侧；所述回风道有两条分布于内箱两侧，该两条回风道共用一个前风口，该前风口是位于内箱前面板上的栅格孔，而该两条回风道的两个后风口分别位于内箱两侧。

5.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述供电模块提供12V供电以及5V供电，包括有蓄电池供电电路、直流电供电电路、交流电供电电路；所述内外嵌套式双层箱体内置有蓄电池，并预留电源插口；所述蓄电池供电电路是用双层箱体内部蓄电池进行供电，所述直流电供电电路是外接直流电进行12V供电，所述交流电供电电路是外接交流电供电，将交流电转换为直流电进行12V供电。

6.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述内外嵌套式双层箱体的夹层设有聚乙烯泡沫隔热填充层。

7.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述内外嵌套式双层箱体采用双点控温，通过箱体内部的前、后温度传感器检测箱体内部前后温度。

8.根据权利要求2所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述单片机最小系统电路包括有40脚直插式ATmega16的单片机、12M晶振电路、电源复位电路、参考源电路、程序烧写电路。

9.根据权利要求1或4所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：在箱体前部往后部延伸的方向上，所述回风道的走向是先上升再下降。

10.根据权利要求1所述的一种回风道通风式半导体制冷果蔬配送箱，其特征在于：所述内外嵌套式双层箱体为ABS塑料箱体。