CN108438566A - 一种多功能模块化组合冷箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷装备制造技术领域，尤其涉及一种多功能模块化组合冷箱。本发明提供的多功能模块化组合冷箱，包括：箱体模块、末端模块及冷源模块；箱体模块至少与一个末端模块连接，末端模块与冷源模块连接；箱体模块提供低温储存或低温作业空间，末端模块包括多个子功能模块，为低温环境提供换热条件，冷源模块为各个末端模块提供冷源供给，通过控制模块协调各个末端模块的子功能模块以能为箱体模块提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。采用上述三种模块构成的冷箱，实现标准化生产，造价低、安装工期短且能保证质量；也利于实现速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境等不同功能的灵活切换。

Description

一种多功能模块化组合冷箱

技术领域

本发明涉及制冷装备制造技术领域，尤其涉及一种多功能模块化组合冷箱。

背景技术

当前，土建和钢结构形式的冷库属于建筑范畴，功能分区主要包括冷间和制冷机房。制冷系统的蒸发器安装在冷间内，制冷机组及相应的辅助设备安装在制冷机房内，风冷或蒸发式冷凝器安装在室外。冷库建筑一旦建成，规模和功能很难随市场的需求改变，导致较高的投资风险。

但是，采用传统土建或钢结构冷库存在如下问题：投资风险大，建设规模和功能相对固定，难以随市场变化而变化，或者改变的成本很高，建设手续繁琐，建设周期长，工程投资和质量难以控制，运行维护费用高，耗费人力物力，改造成本高，生命周期结束后难以回收利用。

另一种以运输过程中保温为目的冷藏集装箱属于设备范畴，箱体一端安装制冷系统集成且一个冷箱配置一个制冷系统集成，多箱并联使用时，每个箱体模块配置一套制冷系统集成，各制冷系统单独使用。

但是，采用上述结构的冷藏集装箱也存在如下问题：制冷系统集成按全工况产品开发，用于运输，具体应用在不同工况时制冷效率并非制冷系统的最佳工况点，能效低。由于使用范围仅限于运输过程，只能够满足保温要求，对于冷却和冻结加工等要求很难实现。无论多个箱体并联使用还是同时使用多个单独箱体，每个箱体模块配置一套制冷系统集成，各制冷系统单独使用，即使总制冷量很大时也只是采用小型制冷设备叠加，导致能效低、造价高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种结构简单、装拆简便、造价低且能有效提高能效利用率及能根据需求灵活调整冷箱的制冷规模和功能的多功能模块化组合冷箱，以解决现有的冷藏集装箱功能单一、能效低及现有冷库建筑施工周期长、造价高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能模块化组合冷箱，包括：控制模块、冷源模块、箱体模块及至少一个与所述箱体模块连接的末端模块，所述冷源模块、箱体模块及末端模块分别与所述控制模块连接，且每个所述末端模块均与所述冷源模块连接；每个所述末端模块均包括多个子功能模块，所述控制模块协调各个所述子功能模块以能为所述箱体模块提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。

根据上述技术方案的优选，所述冷源模块包括与所述末端模块连接的制冷机组，所述制冷机组包括压缩机、冷凝器以及用于驱动所述压缩机的电机；所述压缩机、冷凝器与设于所述末端模块内的蒸发器及膨胀阀通过管路连接后形成冷却循环回路。

根据上述技术方案的优选，多个所述子功能模块包括温度调节模块、湿度调节模块及气调模块，所述温度调节模块、湿度调节模块及气调模块分别与所述控制模块及制冷机组连接。

根据上述技术方案的优选，所述控制模块包括所述冷源模块内的主配电及监测子模块和分别与所述主配电及监测子模块连接的第一配电及监测子模块、第二配电及监测子模块，所述第一配电及监测子模块用于实时监测所述箱体模块、末端模块的运行状态并为所述末端模块提供电源；所述第二配电及监测子模块用于实时监测所述冷源模块的运行状态并为所述冷源模块提供电源；所述主配电及监测子模块为所述第一配电及监测子模块和第二配电及监测子模块提供配电和监测；所述主配电及监测子模块包括主配电模块及主监测模块。

根据上述技术方案的优选，所述主监测模块包括温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器，所述温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器分别与所述控制模块连接。

根据上述技术方案的优选，所述箱体模块的数量为一个或多个，各个所述箱体模块的末端模块均分别与所述冷源模块连接。

根据上述技术方案的优选，当所述箱体模块的数量为多个时，相邻设置的两个所述箱体模块通过各个所述箱体模块的外边缘紧密贴合，或多个所述箱体模块独立布置。

根据上述技术方案的优选，所述末端模块设于所述箱体模块内；或所述箱体模块的一侧壁设有接口，所述末端模块通过所述接口与所述箱体模块连接，且所述末端模块与所述箱体模块的连接处采用密封材料密封。

根据上述技术方案的优选，所述末端模块通过制冷管道与所述冷源模块连接。

根据上述技术方案的优选，所述冷源模块设于所述箱体模块上或放置于临近所述箱体模块的地面上。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供了一种多功能模块化组合冷箱，包括：控制模块、冷源模块、箱体模块及至少一个与箱体模块连接的末端模块，冷源模块、箱体模块及末端模块分别与控制模块连接，且每个末端模块均与冷源模块连接；每个末端模块均包括多个子功能模块，控制模块协调各个子功能模块以能为箱体模块提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。本申请提供的多功能模块化组合冷箱，结构简单，设计合理，具体由冷源模块、末端模块及箱体模块构成，各模块能实现标准化生产，实现了预制和装配式建筑的优势，质量、造价、工期更加可控，现场施工量小，使用的材料易于循环利用，容易实现绿色环保；并通过设有包括多个子功能模块的末端模块，能根据实际所需通过多个子功能模块对制冷空间进行温湿度调节、通风、气调等；通过三种模块(冷源模块、末端模块、箱体模块)的组合，规模和功能可随使用需求随时调整，同时也利于实现速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境等多种不同使用功能的灵活切换；并能够根据末端模块的工况和总制冷量匹配高效的制冷机组模块，能够发挥集中式制冷系统的优势，更加高效节能、经济可靠。

附图说明

图1是本发明一种多功能模块化组合冷箱实施例的冷箱结构示意图，其中，冷源模块设于箱体模块上；

图2是本发明一种多功能模块化组合冷箱实施例的冷箱结构示意图，其中，冷源模块设于地面上；

图3是本发明一种多功能模块化组合冷箱实施例的冷箱结构示意图，其中，一个冷源模块可为多个箱体模块及末端模块提供冷源，相邻箱体模块间外边缘紧密贴合；

图4是本发明一种多功能模块化组合冷箱实施例的冷箱结构示意图，其中，一个冷源模块可为多个箱体模块及末端模块提供冷源，相邻箱体模块独立布置。

图中：1：箱体模块；2：末端模块；3：冷源模块；4：制冷管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种多功能模块化组合冷箱，包括：控制模块、冷源模块3、箱体模块1及至少一个与箱体模块1连接的末端模块2，冷源模块3、箱体模块1及末端模块2分别与控制模块连接，且每个末端模块2均与冷源模块3连接；每个末端模块2均包括多个子功能模块，控制模块协调各个子功能模块以能为箱体模块1提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。其中，根据规模和使用功能，一个箱体模块1可以配置一个末端模块2，或一个箱体模块1也可以配置2个或多个末端模块2。

在本实施例中，本申请提供的多功能模块化组合冷箱，具体由箱体模块1、末端模块2及冷源模块3构成。

其中，箱体模块1为一个内部设有容置腔室的箱体结构，容置腔室用于货物存放和低温生产环境的空间使用，进一步地，箱体模块1可以是单箱结构形式，也可以是多箱组合的结构形式；具体可根据实际实施条件来具体选择箱体的结构形式的类型。

其中，末端模块2包括多个子功能模块，通过多个子功能模块来为箱体模块1提供温度调节、湿度调节、气调等功能，但不局限于上述功能，还可提供通风、自动控制及配电等功能。另外，末端模块2内还包括制冷蒸发器、循环和通风风机、制冷系统阀件、蒸发器融霜系统或接口、加湿/除湿系统或接口、气调系统或接口、保温壳体及监测、自动控制、配电系统的所有组成件。

其中，冷源模块3与末端模块2连接，用于为末端模块2及箱体模块1提供冷源。进一步地，各个模块的运行状态都可以通过自身模块的传感器收集并上传至控制模块(服务平台)远程监测及控制。

如此，采用模块化的设计方式，各个模块能够实现工厂内系列、批量制造，相对于以现场施工为主的冷库建筑，多功能模块化组合冷箱(冷库)实现了预制和装配式建筑的优势，包括但不限于质量、造价和工期更加可控，材料易于循环利用，更容易实现绿色环保；另外，相对于以冷藏运输为主要用途的冷藏集装箱，多功能模块化组合冷箱(冷库)通过三种模块的灵活组合能够涵盖速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境(包括但不限于控温干仓、分拣、配送等)等多种使用功能。

另外，本申请提供的多功能模块化组合冷箱，结构简单，设计合理，装拆简便且能实现对箱体模块1内的制冷空间进行温湿度调节、通风、气调等，同时也利于实现速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境等多种不同的使用功能；实用性强，利于进行标准化生产及推广。

根据上述技术方案的优选，冷源模块3包括与末端模块2连接的制冷机组，制冷机组包括压缩机、冷凝器以及用于驱动所述压缩机的电机；所述压缩机、冷凝器与设于末端模块内的蒸发器及膨胀阀通过管路连接后形成冷却循环回路。

在本实施例中，冷源模块3包括压缩机、冷凝器、辅助设备、相应阀件的制冷机组，末端模块2包括膨胀阀及蒸发器，具体地，制冷机组的压缩机、冷凝器、辅助设备、相应阀件与设于末端模块内的蒸发器及膨胀阀通过管路依次连接后形成的冷却循环回路。其中，辅助设备包括贮液器、气液分离器、油分离器、集油器、空气分离器等，相应阀件包括截止阀、止回阀、电磁阀、过滤器等。制冷剂气体从压缩机排气口通过油分离器进入到冷凝器冷凝成制冷剂液体，制冷剂液体进入到贮液器储存，通过截止阀—过滤器—电磁阀—截止阀—管道—膨胀阀，进入到蒸发器蒸发成制冷剂气体，再通过截止阀—管道—气液分离器—止回阀—截止阀进入压缩机吸气口完成一个制冷循环。多机头并联时，集油器通过油分离器将冷冻油均匀分配到各个压缩机内。当系统存在不凝性气体时，空气分离器分离出不凝性气体，进而实现换热作业。

具体地，冷却循环回路上设有流量调节阀(即膨胀阀)，控制模块可根据箱体模块1内的制冷空间的实际所需来调节流量调节阀，以可调节不同的制冷量，进而利于实现速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境等多种使用功能。

当然，除了上述通过流量调节阀的方式，还可以对制冷机组的供液方式、蒸发温度及制冷剂的类型进行调节；其中，制冷剂包括但不限于二氧化碳、氨、氟利昂等，具体可根据用户的实际情况及使用要求选配。

根据上述技术方案的优选，多个子功能模块包括温度调节模块、湿度调节模块及气调模块，温度调节模块、湿度调节模块及气调模块分别与控制模块及制冷机组连接。

具体地，在本实施例中，多个子功能模块包括分别与控制模块及制冷机组连接的温度调节模块、湿度调节模块及气调模块；其中，温度调节模块用于对箱体模块1内的制冷空间的温度进行合理且有效的调节，湿度调节模块用于对箱体模块1内的制冷空间的湿度进行合理且有效的调节，气调模块用于对箱体模块1内的制冷空间的气体成分进行合理且有效的调节，以用适用于不同种货物的保鲜与存储。

根据上述技术方案的优选，控制模块包括集成于冷源模块内的主配电及监测子模块和分别与主配电及监测子模块连接的第一配电及监测子模块、第二配电及监测子模块，第一配电及监测子模块用于实时监测箱体模块、末端模块的运行状态并为末端模块提供电源；第二配电及监测子模块用于实时监测冷源模块的运行状态并为冷源模块提供电源；主配电及监测子模块为第一配电及监测子模块和第二配电及监测子模块提供配电和监测；主配电及监测子模块包括主配电模块及主监测模块。

在本实施例中，控制模块包括主配电及监测子模块、第一配电及监测子模块、第二配电及监测子模块，其中，为保证冷箱的整体结构紧凑性，将主配电及监测子模块、第一配电及监测子模块、第二配电及监测子模块均集成在冷源模块内。其中，每个配电及监测子模块均包括配电模块和监测模块；优选的，主配电及监测子模块包括主配电模块及主监测模块。具体地，第一配电及监测子模块用于实时监测箱体模块、末端模块的运行状态并为末端模块提供电源；第二配电及监测子模块用于实时监测冷源模块的运行状态并为冷源模块提供电源；主配电及监测子模块为第一配电及监测子模块和第二配电及监测子模块提供配电和监测，控制模块根据上述各模块的监测结果来对温度调节模块、湿度调节模块及气调模块的运行进行控制。

根据上述技术方案的优选，主监测模块包括温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器，温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器分别与控制模块连接。

优选的，在本实施例中，通过温度传感器来检测箱体模块1内的制冷空间的温度并将检测到的温度值发送至控制模块；通过湿度传感器来检测箱体模块1内的制冷空间的湿度并将检测到的湿度值发送至控制模块；通过气体成分检测传感器来检测箱体模块1内的制冷空间的空气成分并将检测到的空气成分结果发送至控制模块。进一步地，当箱体模块1内设有照明装置时，通过红外线感应传感器可以感应箱体模块1内是否有人，若有，则可通过控制模块控制照明装置开启，若没有，则可通过控制模块控制照明装置关闭，自动化程度高。

根据上述技术方案的优选，箱体模块1的数量为一个或多个，各个箱体模块1的末端模块2均分别与冷源模块3连接。

具体地，箱体模块1的数量可以为一个或多个，各个箱体模块1的末端模块2均分别与冷源模块3连接，如此，根据规模和使用功能，一个冷源模块3可以为一个末端模块2提供冷源，也可以为多个末端模块2提供冷源。避免对每个末端模块2单独配备冷源模块3，本发明不仅提高了能源与资源的利用率，降低了运行成本，而且解决了出现的规划杂乱、占地面积大、管理分散和能耗过高等难题。

进而，通过上述箱体模块1与末端模块2及冷源模块3的不同组合，能够实现以下使用功能：速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、制冰、低温生产环境(包括但不限于控温干仓、分拣、配送等)等。在使用过程中，根据需求的变化箱体模块1的规模可以随意增减、功能可以随意调整。且通过三种模块组合，能够根据末端模块2的工况和总制冷量匹配高效的冷源模块3，相对于每个箱体模块1配置一套制冷系统集成的冷藏集装箱，多功能模块化组合冷箱(冷库)能够发挥集中式制冷系统的优势，做到更加高效节能、经济可靠。

由此，本申请提供的多功能模块化组合冷箱(冷库)的规模和功能可以随使用需求随时调整，规模变化时仅需增减模块数量，功能变化时改换不同的末端模块2和冷源模块3即可。

根据上述技术方案的优选，当箱体模块1的数量为多个时，相邻设置的两个箱体模块1通过各个箱体模块1的外边缘紧密贴合，或多个箱体模块1独立布置。

优选的，在本实施例中，当箱体模块1的个数为多个时，为保证冷箱整个结构的紧凑性，将相邻设置的两个箱体模块1通过各个箱体模块1的外边缘紧密贴合，具体地，相邻设置的两个箱体模块1通过外边缘的侧立板紧密贴合。

除上述之外，多个箱体模块1也可独立设置。具体地，可根据实际实施条件来合理选择多个箱体模块1的布置方式。

根据上述技术方案的优选，末端模块2设于箱体模块1内，或箱体模块1的一侧壁设有接口，末端模块2通过接口与箱体模块1连接，且末端模块2与箱体模块1的连接处采用密封材料密封。

具体地，末端模块2与箱体模块1之间的连接方式包括：

方案一、末端模块2放置在箱体模块1内，结构简单，设置简便，且利于对箱体模块1内的制冷空间的温度、湿度及空气成分进行精确的测量；

方案二、末端模块2与箱体模块1的外壳采取翻边螺栓连接，接缝处采用密封材料密封。其中，在本实施例中，箱体模块1的一侧壁设有接口，末端模块2通过接口与箱体模块1连接，以能对箱体模块1内的制冷空间的温度、湿度及空气成分进行精确的测量；另，在末端模块2与箱体模块1的连接处采用密封材料密封连接，结构简单，且密封性好，利于提高冷箱的保温性能。

具体可根据实际实施条件来选择末端模块2与箱体模块1之间的合理的设置方式。

根据上述技术方案的优选，末端模块2通过制冷管道4与冷源模块3连接。

具体地，在本实施例中，末端模块2与冷源模块3之间采用制冷管道4连接，结构简单，设计合理，以使得冷源模块3能为末端模块2提供有效且可靠的冷源。具体地，冷源模块3中的主配电模块为末端模块2提供供电电源，同时，控制模块通过通讯电缆发送启动换热信号，以使得冷源模块3为末端模块2提供冷源。

根据上述技术方案的优选，冷源模块3设于箱体模块1上或放置于临近箱体模块1的地面上，具体可根据实际实施条件来合理选择冷源模块3与箱体模块1之间的设置方式。

综上所述，本发明提供了一种多功能模块化组合冷箱，包括：控制模块、冷源模块、箱体模块及至少一个与箱体模块连接的末端模块，冷源模块、箱体模块及末端模块分别与控制模块连接，且每个末端模块均与冷源模块连接；每个末端模块均包括多个子功能模块，控制模块协调各个子功能模块以能为箱体模块提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。本申请提供的多功能模块化组合冷箱，结构简单，设计合理，具体由冷源模块、末端模块及箱体模块构成，各模块能实现标准化生产，实现了预制和装配式建筑的优势，质量、造价、工期更加可控，现场施工量小，使用的材料易于循环利用，容易实现绿色环保；并通过设有包括多个子功能模块的末端模块，能根据实际所需通过多个子功能模块对制冷空间进行温湿度调节、通风、气调等；通过三种模块(冷源模块、末端模块、箱体模块)的组合，规模和功能可随使用需求随时调整，同时也利于实现速冻、快速预冷、冷却、冷却物冷藏、冻结物冷藏、气调冷藏、低温生产环境等多种不同使用功能的灵活切换；并能够根据末端模块的工况和总制冷量匹配高效的制冷机组模块，能够发挥集中式制冷系统的优势，更加高效节能、经济可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多功能模块化组合冷箱，其特征在于，包括：控制模块、冷源模块、箱体模块及至少一个与所述箱体模块连接的末端模块，所述冷源模块、箱体模块及末端模块分别与所述控制模块连接，且每个所述末端模块均与所述冷源模块连接；每个所述末端模块均包括多个子功能模块，所述控制模块协调各个所述子功能模块以能为所述箱体模块提供温度调节、湿度调节及气调中的一种或多种功能。

2.根据权利要求1所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述冷源模块包括与所述末端模块连接的制冷机组，所述制冷机组包括压缩机、冷凝器以及用于驱动所述压缩机的电机；所述压缩机、冷凝器与设于所述末端模块内的蒸发器及膨胀阀通过管路连接后形成冷却循环回路。

3.根据权利要求2所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：多个所述子功能模块包括温度调节模块、湿度调节模块及气调模块，所述温度调节模块、湿度调节模块及气调模块分别与所述控制模块及制冷机组连接。

4.根据权利要求1所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述控制模块包括集成于所述冷源模块内的主配电及监测子模块和分别与所述主配电及监测子模块连接的第一配电及监测子模块、第二配电及监测子模块，所述第一配电及监测子模块用于实时监测所述箱体模块、末端模块的运行状态并为所述末端模块提供电源；所述第二配电及监测子模块用于实时监测所述冷源模块的运行状态并为所述冷源模块提供电源；所述主配电及监测子模块为所述第一配电及监测子模块和第二配电及监测子模块提供配电和监测；所述主配电及监测子模块包括主配电模块及主监测模块。

5.根据权利要求4所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述主监测模块包括温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器，所述温度传感器、湿度传感器、气体成分检测传感器及红外线感应传感器分别与所述控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述箱体模块的数量为一个或多个，各个所述箱体模块的末端模块均分别与所述冷源模块连接。

7.根据权利要求6所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：当所述箱体模块的数量为多个时，相邻设置的两个所述箱体模块通过各个所述箱体模块的外边缘紧密贴合，或多个所述箱体模块独立布置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述末端模块设于所述箱体模块内；或所述箱体模块的一侧壁设有接口，所述末端模块通过所述接口与所述箱体模块连接，且所述末端模块与所述箱体模块的连接处采用密封材料密封。

9.根据权利要求1-7任一项所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述末端模块通过制冷管道与所述冷源模块连接。

10.根据权利要求1-7任一项所述的多功能模块化组合冷箱，其特征在于：所述冷源模块设于所述箱体模块上或放置于临近所述箱体模块的地面上。