CN107477943B - 孪生式冷热快递柜及其制冷制热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种孪生式冷热快递柜及其制冷制热控制方法，包括多格热柜、控制单元、多格冷柜、设备单元，具体包括压缩机、电子膨胀阀、中间换热器、热柜层单元、制热盘管、温控调节阀、温度传感器、冷柜层单元、制冷盘管、电动调节阀I、电磁阀I、电动调节阀II、电磁阀II、循环泵、截止阀、地埋管。与现有储物柜相比，具有能同时分区域供热和制冷的优点，保持其储存食品的保鲜及保温要求，同时，本发明通过中间换热器对冷热柜夏、冬两季的热量需求不均进行旁通调节，配合系列阀门之间的切换巧妙地保障了冷热两柜中的温度恒定。本发明解决了现有生鲜、快餐、外卖等物流行业配送中“上门不遇户”的困难。
Description
技术领域
本发明涉及一种孪生式冷热快递柜及其制冷制热控制方法，属快递柜领域。
背景技术
目前，网购对人们衣食住行的影响日趋扩大，人们可以很方便的订购所需的食物。交通、储存技术的进步让我们的食物不仅限于以前的尺寸之地，极大地丰富了人们的口腹之欲。不出户门，就能够享受全国各地美食，这无疑让人倍感兴奋。与此同时，我们知道食物的品质对温度存在要求，很多店家都是用传统的冰袋加普通的泡沫保温材料保持低温，以期食物保持品质，但这种包装坚持的时间并不长久，若是派件过程太过漫长，肯定会对产品产生不可逆的影响。另一种与我们休戚相关的购买食物行为就是外卖了，外卖派送员得具体通知到个人，再等待顾客前来取走外卖，这个过程耗费了大量的时间，若是寒冷的冬季还会造成外卖变凉，影响其口感。因此，为了提升购买者的购物体验，节约派送者和购买者的时间成本，孪生冷热快递柜的发明具有显著意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种孪生式冷热快递柜，其可以分区域同时供热和制冷，具有使用方便、实用性高、能耗低的特点。
一种孪生式冷热快递柜，主要由多格热柜、控制单元、多格冷柜、设备单元组成。使用中间换热器配合系列阀门对冷热快递柜进行温度调节。
所述的设备单元是指孪生式冷热快递柜的制冷与制热单元，其由压缩机、电子膨胀阀、中间换热器、热柜层单元、制热盘管、温控调节阀、温度传感器、冷柜层单元、制冷盘管、电动调节阀I、电磁阀I、电动调节阀II、电磁阀II、循环泵、截止阀I、截止阀II、地埋管等通过管道连接而成。
所述的压缩机具有高压出气口与低压吸气口，其中高压出气口通过管道分别与每个热柜层单元的温控调节阀及电动调节阀1相连接；低压吸气口通过管道分别与制冷盘管的出口总管及电磁阀I相连接。压缩机是将中温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体。气体在压缩过程中，由于外力做功，将电能转化为了气体的热能，使气体温度升高，蒸汽压缩式制冷循环，运用了工程力学中的卡诺循环。
所述的制热盘管，位于每个热柜层单元的底部，具有制冷剂进口及制冷剂出口，其中制冷剂进口通过管道与温控调节阀连接，多个制热盘管的制冷剂出口汇聚成一根总管。
所述的电子膨胀阀具有进液口与出液口，其中进液口分别与制热盘管的出口总管和电磁阀II连接，出液口分别与电动调节阀II和制冷单元的温控调节阀连接。电子膨胀阀是一种节流元件，经过它的制冷剂的温度和压力都会大幅度降低，实现制冷剂的降温。
所述的制冷盘管，位于每个冷柜层单元的底部，具有制冷剂进口及制冷剂出口，其中制冷剂进口通过管道与温控调节阀连接，多个制冷盘管的制冷剂出口汇聚成一根总管。
所述的中间换热器具有冷水进口和冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，其中制冷剂第一进出口通过管道与电动调节阀I、电磁阀I相连接；制冷剂第二进出口通过管道与电动调节阀II、电磁阀II相连接。冷水出口通过管道按次序分别与截止阀、地埋管、截止阀、循环泵、冷水进口连接，形成水循环回路。
所述的多格热柜是由多个热柜层单元组成，每个热柜层单元的高度可以相同，也可以不相同，另外每个热柜层单元可以被分割成多个独立的单元格；每个单元格都具有柜门、保温层、层单元隔板与盘管。
所述的多格冷柜是由多个冷柜层单元组成，每个冷柜层单元的高度可以相同，也可以不相同，另外每个冷柜层单元可以被分割成多个独立的单元格；每个单元格都具有柜门、保温层、层单元隔板与盘管。
所述的控制单元由计算机、显示屏、条形码扫描区、传感器、控制模块等组成，主要用于控制设备单元正常运行及用户寄存设置等。
一种孪生式冷热快递柜的制冷制热控制方法，主要包括以下几种控制循环：
当多格热柜内部温度低于设定温度且多格冷柜内部温度高于设定温度时，控制单元控制电动调节阀I、电动调节阀II、电磁阀I、电磁阀II和循环泵都保持关闭状态，此时控制单元控制压缩机启动，从压缩机高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管输入端的温控调节阀调节后，流进每个热柜层单元，在制热盘管内向多格热柜释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀，经电子膨胀阀节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管输入端的温控调节阀调节后，流经每个冷柜层单元，在制冷盘管内向多格冷柜吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机低压吸气口，从而完成制冷制热循环；
当多格热柜温度达到设定值，多格冷柜内部温度高于设定温度时，控制单元控制电动调节阀I、电磁阀II和循环泵开启，电磁阀I和电动调节阀II保持关闭状态，此时控制单元控制压缩机启动，从压缩机高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，由于热柜层单元的温控调节阀关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀I，经流量调节后由制冷剂第一进出口(此时制冷剂第一进出口作为进口使用)进入中间换热器，循环泵输送冷却水将进入中间换热器的制冷剂的热量通过地埋管传给土壤，中间换热器成为系统的冷凝器，冷凝后的制冷剂液体由制冷剂第二进出口(此时制冷剂第二进出口作为出口使用)流出中间换热器，通过电磁阀II流进电子膨胀阀，经电子膨胀阀节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管输入端的温控调节阀调节后，流经每个冷柜层单元，在制冷盘管内向多格冷柜吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机低压吸气口，从而完成制冷循环；
当多格冷柜温度达到设定值，多格热柜内部温度低于设定温度时，控制单元控制电动调节阀II、电磁阀I和循环泵开启，电动调节阀I、电磁阀II保持关闭状态，此时控制单元控制压缩机启动，从压缩机高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管输入端的温控调节阀调节后，流进每个热柜层单元，在制热盘管内向热柜释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀，经电子膨胀阀节流成低温低压的制冷剂，由于冷柜层单元的温控调节阀关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀II，流量调节后经制冷剂第二进出口(此时制冷剂第二进出口作为进口使用)进入中间换热器，循环泵源源不断地输送冷却水将制冷剂的冷量通过地埋管传给土壤，中间换热器成为系统的蒸发器，蒸发后的制冷剂气体由制冷剂第一进出口(此时制冷剂第一进出口作为出口使用)流出中间换热器，通过电磁阀I流进压缩机低压吸气口，从而完成制冷循环。
孪生式冷热快递柜将逆卡诺循环中冷凝放出的热量收集在热柜，蒸发放出的冷量收集在冷柜，合理充分地利用了循环中冷与热，另外通过中间换热器对冷热柜夏、冬两季的热量需求不均进行旁通调节，配合系列阀门之间的切换巧妙地保障了冷热两柜中的温度恒定。本发明解决了现有生鲜、快餐、外卖等物流行业配送中“上门不遇户”的困难。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
图2是本发明最佳实施例的原理示意图；
图3是图1中A-A的剖面结构示意图；
图中：1、多格热柜，2、控制单元，3、多格冷柜，4、设备单元，5、压缩机，6、电子膨胀阀，7、中间换热器，8、热柜层单元，9、制热盘管，10、温控调节阀，11、温度传感器，12、冷柜层单元，13、制冷盘管，14、电动调节阀I，15、电磁阀I，16、电动调节阀II，17、电磁阀II，18、循环泵，19、截止阀I，20、地埋管，21、柜门，22、保温层，23、层单元隔板，24、盘管，25、截止阀II。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图3所示，本发明的一种孪生式冷热快递柜，包括多格热柜1、控制单元2、多格冷柜3和设备单元4，多格热柜1和多格冷柜3分别位于控制单元2的两侧，设备单元4设置在多格热柜1、控制单元2和多格冷柜3的下方，所述多格热柜1包括热柜层单元8、设置在每层热柜层单元8底部的制热盘管9以及用于监控每层热柜层单元8的温度传感器11，所述多格冷柜3包括冷柜层单元12和设置在每层冷柜层单元12底部的制冷盘管13以及用于监控每层冷柜层单元12的温度传感器11，所述设备单元4包括压缩机5、中间换热器7、循环泵18和地埋管20；
所述压缩机5的高压出气口通过管道连接至每层制热盘管9的输入端，且每层制热盘管9的输入端均设有温控调节阀10，所有制热盘管9的输出端汇流后通过管道连接至电子膨胀阀6，所述电子膨胀阀6通过管道连接至每层制冷盘管13的输入端，且每层制冷盘管13的输入端均设有温控调节阀10，所有制冷盘管13的输出端汇流后通过管道连接至压缩机5的低压吸气口；
所述中间换热器7包括冷水进口、冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，所述冷水出口通过管道经截止阀I 19连接至地埋管20的输入端，所述地埋管20的输出端通过管道依次经过截止阀II 25和循环泵18连接至冷水进口，所述压缩机5的高压出气口通过管道经电动调节阀I 14连接至制冷剂第一进出口，所述压缩机5的低压吸气口通过管道经电磁阀I 15连接至制冷剂第一进出口，所述制冷剂第二进出口分为两路，一路通过管道经电磁阀II 17连接至电子膨胀阀6的输入端，另一路通过管道经电动调节阀II 16连接至电子膨胀阀6输出端。
多格热柜1是由多个热柜层单元8组成，每个热柜层单元8的高度可以相同，也可以不相同，另外每个热柜层单元8可以被分割成多个独立的单元格；每个单元格都具有柜门21、保温层22、层单元隔板23与盘管24，此处盘管24指制热盘管9。
多格冷柜3是由多个冷柜层单元12组成，每个冷柜层单元12的高度可以相同，也可以不相同，另外每个冷柜层单元12可以被分割成多个独立的单元格；每个单元格都具有柜门21、保温层22、层单元隔板23与盘管24，此处盘管24指制冷盘管13。
本发明装置的具体制冷制热过程为：
当多格热柜1内部温度低于设定温度且多格冷柜3内部温度高于设定温度时，电动调节阀I 14、电动调节阀II 16、电磁阀I 15、电磁阀II 17和循环泵18都保持关闭状态，此时控制单元2控制压缩机5启动，从压缩机5高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管9输入端的温控调节阀10调节后，流进每个热柜层单元8，在制热盘管9内向多格热柜1释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀6，经电子膨胀阀6节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管13输入端的温控调节阀10调节后，流经每个冷柜层单元12，在制冷盘管13内向多格冷柜3吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机5低压吸气口，从而完成制冷制热循环；
当多格热柜1温度达到设定值，多格冷柜3内部温度高于设定温度时，电动调节阀I14、电磁阀II 17和循环泵18开启，电磁阀I 15和电动调节阀II 16保持关闭状态，此时控制单元2控制压缩机5启动，从压缩机5高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，由于热柜层单元8的温控调节阀10关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀I 14，经流量调节后由制冷剂第一进出口(此时制冷剂第一进出口作为进口使用)进入中间换热器7，循环泵18输送冷却水将进入中间换热器7的制冷剂的热量通过地埋管20传给土壤，中间换热器7成为系统的冷凝器，冷凝后的制冷剂液体由制冷剂第二进出口(此时制冷剂第二进出口作为出口使用)流出中间换热器7，通过电磁阀II 17流进电子膨胀阀6，经电子膨胀阀6节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管13输入端的温控调节阀10调节后，流经每个冷柜层单元12，在制冷盘管13内向多格冷柜3吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机5低压吸气口，从而完成制冷循环；
当多格冷柜3温度达到设定值，多格热柜1内部温度低于设定温度时，电动调节阀II 16、电磁阀I 15和循环泵18开启，电动调节阀I 14、电磁阀II 17保持关闭状态，此时控制单元2控制压缩机5启动，从压缩机5高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管9输入端的温控调节阀10调节后，流进每个热柜层单元8，在制热盘管9内向热柜释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀6，经电子膨胀阀6节流成低温低压的制冷剂，由于冷柜层单元12的温控调节阀10关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀II 16，流量调节后经制冷剂第二进出口(此时制冷剂第二进出口作为进口使用)进入中间换热器7，循环泵18源源不断地输送冷却水将制冷剂的冷量通过地埋管20传给土壤，中间换热器7成为系统的蒸发器，蒸发后的制冷剂气体由制冷剂第一进出口(此时制冷剂第一进出口作为出口使用)流出中间换热器7，通过电磁阀I 15流进压缩机5低压吸气口，从而完成制冷循环。本发明运用两个电动调节阀、两个电磁阀的开闭组合来实现对过冷量和过热量的控制，简化了系统复杂度。另外循环水通过地埋管20把中间换热器7的冷热量传递土壤，相比空气、水等作为冷热源，本发明的适应能力强，冷却效率高，美观、节约空间，不受季节变化的影响。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种孪生式冷热快递柜，其特征在于：包括多格热柜(1)、控制单元(2)、多格冷柜(3)和设备单元(4)，所述多格热柜(1)包括热柜层单元(8)、设置在每层热柜层单元(8)底部的制热盘管(9)以及用于监控每层热柜层单元(8)的温度传感器(11)，所述多格冷柜(3)包括冷柜层单元(12)、设置在每层冷柜层单元(12)底部的制冷盘管(13)以及用于监控每层冷柜层单元(12)的温度传感器(11)，所述设备单元(4)包括压缩机(5)、中间换热器(7)、循环泵(18)和地埋管(20)；
所述压缩机(5)的高压出气口通过管道连接至每层制热盘管(9)的输入端，且每层制热盘管(9)的输入端均设有温控调节阀(10)，所有制热盘管(9)的输出端汇流后通过管道连接至电子膨胀阀(6)，所述电子膨胀阀(6)通过管道连接至每层制冷盘管(13)的输入端，且每层制冷盘管(13)的输入端均设有温控调节阀(10)，所有制冷盘管(13)的输出端汇流后通过管道连接至压缩机(5)的低压吸气口；
所述中间换热器(7)包括冷水进口、冷水出口、制冷剂第一进出口和制冷剂第二进出口，所述冷水出口通过管道经截止阀I(19)连接至地埋管(20)的输入端，所述地埋管(20)的输出端通过管道依次经过截止阀II(25)和循环泵(18)连接至冷水进口，所述压缩机(5)的高压出气口通过管道经电动调节阀I(14)连接至制冷剂第一进出口，所述压缩机(5)的低压吸气口通过管道经电磁阀I(15)连接至制冷剂第一进出口，所述制冷剂第二进出口分为两路，一路通过管道经电磁阀II(17)连接至电子膨胀阀(6)的输入端，另一路通过管道经电动调节阀II(16)连接至电子膨胀阀(6)输出端。
2.如权利要求1所述的孪生式冷热快递柜，其特征在于：不同所述热柜层单元(8)的高度相同或不同。
3.如权利要求1或2所述的孪生式冷热快递柜，其特征在于：所述热柜层单元(8)被分割成多个独立的单元格，每个单元格都具有柜门(21)、保温层(22)、层单元隔板(23)以及设置在层单元隔板(23)上的盘管(24)，所述盘管(24)为制热盘管(9)。
4.如权利要求1所述的孪生式冷热快递柜，其特征在于：不同所述冷柜层单元(12)的高度相同或不同。
5.如权利要求1、2或4所述的孪生式冷热快递柜，其特征在于：所述冷柜层单元(12)被分割成多个独立的单元格，每个单元格都具有柜门(21)、保温层(22)、层单元隔板(23)以及设置在层单元隔板(23)上的盘管(24)，所述盘管(24)为制冷盘管(13)。
6.一种孪生式冷热快递柜的制冷制热控制方法，其特征在于：
当多格热柜(1)内部温度低于设定温度且多格冷柜(3)内部温度高于设定温度时，电动调节阀I(14)、电动调节阀II(16)、电磁阀I(15)、电磁阀II(17)和循环泵(18)都保持关闭状态，此时控制单元(2)控制压缩机(5)启动，从压缩机(5)高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管(9)输入端的温控调节阀(10)调节后，流进每个热柜层单元(8)，在制热盘管(9)内向多格热柜(1)释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀(6)，经电子膨胀阀(6)节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管(13)输入端的温控调节阀(10)调节后，流经每个冷柜层单元(12)，在制冷盘管(13)内向多格冷柜(3)吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机(5)低压吸气口，从而完成制冷制热循环；
当多格热柜(1)温度达到设定值，多格冷柜(3)内部温度高于设定温度时，电动调节阀I(14)、电磁阀II(17)和循环泵(18)开启，电磁阀I(15)和电动调节阀II(16)保持关闭状态，此时控制单元(2)控制压缩机(5)启动，从压缩机(5)高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，由于热柜层单元(8)的温控调节阀(10)关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀I(14)，经流量调节后由制冷剂第一进出口进入中间换热器(7)，循环泵(18)输送冷却水将进入中间换热器(7)的制冷剂的热量通过地埋管(20)传给土壤，中间换热器(7)成为系统的冷凝器，冷凝后的制冷剂液体由制冷剂第二进出口流出中间换热器(7)，通过电磁阀II(17)流进电子膨胀阀(6)，经电子膨胀阀(6)节流成低温低压的制冷剂，再通过制冷盘管(13)输入端的温控调节阀(10)调节后，流经每个冷柜层单元(12)，在制冷盘管(13)内向多格冷柜(3)吸收热量后，蒸发成制冷剂气体汇聚成一根总管流进压缩机(5)低压吸气口，从而完成制冷循环；
当多格冷柜(3)温度达到设定值，多格热柜(1)内部温度低于设定温度时，电动调节阀II(16)、电磁阀I(15)和循环泵(18)开启，电动调节阀I(14)、电磁阀II(17)保持关闭状态，此时控制单元(2)控制压缩机(5)启动，从压缩机(5)高压出气口出来的高温高压的制冷剂气体，经过制热盘管(9)输入端的温控调节阀(10)调节后，流进每个热柜层单元(8)，在制热盘管(9)内向热柜释放热量后，冷凝成制冷剂液体汇聚成一根总管流进电子膨胀阀(6)，经电子膨胀阀(6)节流成低温低压的制冷剂，由于冷柜层单元(12)的温控调节阀(10)关闭，制冷剂旁通流进电动调节阀II(16)，流量调节后经制冷剂第二进出口进入中间换热器(7)，循环泵(18)源源不断地输送冷却水将制冷剂的冷量通过地埋管(20)传给土壤，中间换热器(7)成为系统的蒸发器，蒸发后的制冷剂气体由制冷剂第一进出口流出中间换热器(7)，通过电磁阀I(15)流进压缩机(5)低压吸气口，从而完成制冷循环。
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