CN109442849A - 一种基于相变材料的保存箱及其控制系统 - Google Patents

一种基于相变材料的保存箱及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于相变材料的保存箱，涉及保存箱技术领域。本发明包括：箱体、相变模块、蒸发器、风道、压缩机；箱体底部安装压缩机；压缩机通过冷凝器与蒸发器连通；蒸发器位于蒸发腔内；蒸发腔内安装环温传感器；蒸发腔与风道连通；风道与保存室连通处安装风冷风扇；相变模块包括相变材料包、补水袋、补酸袋。本发明还提供一种基于相变材料的保存箱的控制系统。本发明通过相变控制板根据环境温度冰箱体积综合预估总制冷需求量以及相变材料袋的张力判断剩余潜热量，进而控制第一电磁阀、第二电磁阀的开关对相变材料带内补充水和丙烯酸溶液，保证保存箱在化霜过程中保持低温状态，提高冰箱的保存效果，提高相变材料的利用率。

Description

一种基于相变材料的保存箱及其控制系统
技术领域
本发明属于保存箱技术领域，特别是涉及一种基于相变材料的保存箱及其控制系统。
背景技术
常规风冷储存箱一般为0℃以上的温度，由于制冷剂等限制，风冷储存箱的温度往往最低仅有-20℃～-30℃。当风冷储存箱箱内温度低于0℃时如仍采用风冷循环则必须要涉及到化霜，而化霜的原理一般为提高储存箱内部温度，使得温度升温至0℃以上，从而达到自然化霜的目的。风冷储存箱在化霜及制冷的过程中，箱内储物空间的温度往往会大幅度上升，从而导致储存物品的安全性得不到保障。部分使用相变材料的储存箱，基本为直冷冰箱，通过相变材料蓄冷及放冷在断电时维持箱内短期温度，无法控制蓄冷剂材料的温度释放量；且当相变模块中的蓄冷剂材料不能够完全保证化霜需要时，容易导致保存箱内的温度上升，进而影响存储物品的保存。
本发明致力于发明一种一种基于相变材料的保存箱及其控制系统，用于解决风冷存储箱的化霜过程中不能很好保持保存箱内低温状态以及不能实时控制想变材料导致并行保存箱温度上升的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于相变材料的保存箱，通过固定在蒸发腔底部的U型框内的相变材料袋通过导管分别连通相变材料包与补酸袋，同时环温传感器实时监测环境温度以及压力传感器实时监测相变材料袋的张力，并且相变控制板根据环境温度冰箱体积综合预估总制冷需求量以及相变材料袋的张力判断剩余潜热量，进而控制第一电磁阀、第二电磁阀的开关对相变材料带内补充水和丙烯酸溶液，解决了现有风冷存储箱的化霜过程中不能很好保持保存箱内低温状态以及不能实时控制想变材料导致并行保存箱温度上升的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于相变材料的保存箱，包括：箱体、相变模块、蒸发器、风道、压缩机；
所述箱体底部安装压缩机；所述压缩机通过冷凝器与蒸发器连通；所述蒸发器位于蒸发腔内；所述蒸发腔内安装环温传感器；所述蒸发腔与风道连通；所述风道与保存室连通处安装风冷风扇；
所述相变模块包括相变材料包、补水袋、补酸袋；连通所述相变材料包与补水袋的导管上安装第一电磁阀；连通所述相变材料包与补酸袋的导管上安装第二电磁阀；
所述蒸发腔底部固定U型框；所述相变模块固定在U型框底面；所述相变材料包上表面固定压力传感器；所述压力传感器贴住蒸发腔，在相变材料包没有膨胀时，蒸发腔对压力传感器不存在压力；当相变材料包膨胀后，压力传感器挤压蒸发腔，压力传感器监测到压力值。
一种基于相变材料的保存箱的控制系统，包括冰箱主控板、相变控制板、环温传感器、压力传感器、相变模块、压缩机、风冷风扇；
所述冰箱主控板分别与相变控制板、压缩机、风冷风扇电性连接；所述相变控制板分别与第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器、环温传感器电性连接；
所述冰箱主控板控制风冷风扇、压缩机的开关；所述环温传感器实时监测蒸发腔内的温度并传递给相变控制板；所述压力传感器实时监测相变材料包表面张力并传递给相变控制板；所述相变控制板根据压力传感器实时监测相变材料包表面张力与环温传感器实时监测蒸发腔内的温度并控制第一电磁阀、第二电磁阀的开关。
优选地，所述相变控制板为PCB板；所述相变控制板根据压力传感器实时监测相变材料包表面张力判断相变材料包内的剩余潜热量；所述相变控制板根据保存箱的容积以及环温传感器传递的温度值判断所述剩余潜热量是否充足。
优选地，所述相变控制板内存储化霜温度阈值；所述相变控制板对比环温传感器传递的温度值与霜温度阈值控制压缩机、风冷风扇打开；所述补酸袋内装存丙烯酸溶液。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过固定在蒸发腔底部的U型框内的相变材料袋通过导管分别连通相变材料包与补酸袋，同时环温传感器实时监测环境温度以及压力传感器实时监测相变材料袋的张力，并且相变控制板根据环境温度冰箱体积综合预估总制冷需求量以及相变材料袋的张力判断剩余潜热量，进而控制第一电磁阀、第二电磁阀的开关对相变材料带内补充水和丙烯酸溶液，保证保存箱在化霜过程中保持低温状态，提高冰箱的保存效果，提高相变材料的利用率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于相变材料的保存箱的结构示意图；
图2为图1中A的放大图；
图3为本发明中相变模块安装在U型框内的结构示意图；
图4为本发明一种基于相变材料的保存箱的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为一种基于相变材料的保存箱，包括：箱体1、相变模块3、蒸发器41、风道5、压缩机6；
箱体1底部安装压缩机6；压缩机6通过冷凝器与蒸发器41连通；蒸发器41位于蒸发腔4内；蒸发腔4内安装环温传感器；蒸发腔4与风道5连通；风道5与保存室7连通处安装风冷风扇8；
相变模块3包括相变材料包31、补水袋32、补酸袋33；连通相变材料包31与补水袋32的导管上安装第一电磁阀321；连通相变材料包31与补酸袋33的导管上安装第二电磁阀331；
蒸发腔4底部固定U型框42；相变模块3固定在U型框42底面；相变材料包31上表面固定压力传感器34；压力传感器34贴住蒸发腔4，在相变材料包31没有膨胀时，蒸发腔4对压力传感器34不存在压力；当相变材料包31膨胀后，压力传感器34挤压蒸发腔，压力传感器34监测到压力值。
请参阅图4所示，一种基于相变材料的保存箱的控制系统，其特征在于，包括冰箱主控板、相变控制板、环温传感器、压力传感器34、相变模块3、压缩机6、风冷风扇8；
冰箱主控板分别与相变控制板、压缩机6、风冷风扇8电性连接；相变控制板分别与第一电磁阀321、第二电磁阀331、压力传感器34、环温传感器电性连接；
冰箱主控板控制风冷风扇8、压缩机6的开关；环温传感器实时监测蒸发腔4内的温度并传递给相变控制板；压力传感器34实时监测相变材料包31表面张力并传递给相变控制板；相变控制板根据压力传感器34实时监测相变材料包31表面张力与环温传感器实时监测蒸发腔4内的温度并控制第一电磁阀321、第二电磁阀331的开关。
其中，相变控制板为PCB板；相变控制板根据压力传感器34实时监测相变材料包31表面张力判断相变材料包31内的剩余潜热量；相变控制板根据保存箱的容积以及环温传感器传递的温度值判断剩余潜热量是否充足；通过控制第一电磁阀321、第二电磁阀331的开关，调节连通相变材料包31中蓄冷剂的丙烯酸及水的比例，从而改变相变材料潜热量，从而保证箱内温度稳定性。
其中，相变控制板内存储化霜温度阈值；相变控制板对比环温传感器传递的温度值与霜温度阈值控制压缩机6、风冷风扇8打开；补酸袋内装存丙烯酸溶液。
本发明在实际使用过程中相变控制板中存储保存箱7的体积，冰箱主控板控制压缩机6和风冷风扇8的开关，保证保存箱内7的制冷；环温传感器实时监测蒸发腔4内蒸发器41附近温度，当温度达到与存储的化霜温度阈值时，相变控制板控制压力传感器34实时监测相变材料包31膨胀导致的压力值；相变控制板根据压力值预估相变材料包31内的剩余储热量，同时相变控制板保存箱7的体积及保存箱内的温度值预估总制冷需求量；相变控制模块根据相变材料包31内的剩余储热量以及总制冷需求量判断打开第一电磁阀321、第二电磁阀331向相变材料包31内注入水和丙烯酸溶液。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于相变材料的保存箱，其特征在于，包括：箱体(1)、相变模块(3)、蒸发器(41)、风道(5)、压缩机(6)；
所述箱体(1)底部安装压缩机(6)；所述压缩机(6)通过冷凝器与蒸发器(41)连通；所述蒸发器(41)位于蒸发腔(4)内；所述蒸发腔(4)内安装环温传感器；所述蒸发腔(4)与风道(5)连通；所述风道(5)与保存室(7)连通处安装风冷风扇(8)；
所述相变模块(3)包括相变材料包(31)、补水袋(32)、补酸袋(33)；连通所述相变材料包(31)与补水袋(32)的导管上安装第一电磁阀(321)；连通所述相变材料包(31)与补酸袋(33)的导管上安装第二电磁阀(331)；
所述蒸发腔(4)底部固定U型框(42)；所述相变模块(3)固定在U型框(42)底面；所述相变材料包(31)上表面固定压力传感器(34)；所述压力传感器(34)贴住蒸发腔(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于相变材料的保存箱的控制系统，其特征在于，包括冰箱主控板、相变控制板、环温传感器、压力传感器(34)、相变模块(3)、压缩机(6)、风冷风扇(8)；
所述冰箱主控板分别与相变控制板、压缩机(6)、风冷风扇(8)电性连接；所述相变控制板分别与第一电磁阀(321)、第二电磁阀(331)、压力传感器(34)、环温传感器电性连接；
所述冰箱主控板控制风冷风扇(8)、压缩机(6)的开关；所述环温传感器实时监测蒸发腔(4)内的温度并传递给相变控制板；所述压力传感器(34)实时监测相变材料包(31)表面张力并传递给相变控制板；所述相变控制板根据压力传感器(34)实时监测相变材料包(31)表面张力与环温传感器实时监测蒸发腔(4)内的温度并控制第一电磁阀(321)、第二电磁阀(331)的开关。
3.根据权利要求1所述的一种基于相变材料的保存箱，其特征在于，所述相变控制板为PCB板；所述相变控制板根据压力传感器(34)实时监测相变材料包(31)表面张力判断相变材料包(31)内的剩余潜热量；所述相变控制板根据保存箱的容积以及环温传感器传递的温度值判断所述剩余潜热量是否充足。
4.根据权利要求1所述的一种基于相变材料的保存箱，其特征在于，所述相变控制板内存储化霜温度阈值；所述相变控制板对比环温传感器传递的温度值与霜温度阈值控制压缩机(6)、风冷风扇(8)打开；所述补酸袋内装存丙烯酸溶液。
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