CN110953783B - 一种恒温箱的恒温控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种恒温箱及恒温控制方法，该恒温箱包括：壳体；恒温仓，设于壳体内的一侧，与壳体之间设有一隔热层；蓄冷仓，设于壳体内的另一侧，所述蓄冷仓内放置有制冷材料，所述蓄冷仓与恒温仓、壳体之间均设有一隔热层；半导体温控器，设于恒温仓与蓄冷仓之间，包括两面温控层；所述半导体温控器包括两个极性控制端；控制电路，与半导体温控器的两个极性控制端连接，包括设于恒温仓内的恒温仓温度传感器；以及电源，与控制电路连接，用于为控制电路以及半导体温控器进行供电。本申请中的恒温箱及恒温控制方法，不仅结构简单，且温控效果较好，便于恒温箱的小型化，可以大幅降低冷链运输的制造成本以及运输成本。

Description

一种恒温箱的恒温控制方法

技术领域

本申请涉及恒温设备领域，特别涉及一种恒温箱的恒温控制方法。

背景技术

随着人们生活品质的提高，对食品、药品的要求也日益递增。不同的行业，多运输环境的温度需要差别很大。不同的运输环境温度，面对的是不同的附加值产品，附加值越高的产品，对冷链运输的温度要求越高。在一些情况中，一些物品需要在恒定的温湿度环境下存放，如注射类的疫苗或者易变质的食物等，需要严格地控制存放的环境温度。如果物品存放不善，物品的品质得不到保障，如此容易给人们造成财产损失，甚至威胁到健康安全。

在物品运输过程中，需要一个带恒温功能的装置来保证物品处于恒温的环境，例如将药品放入特定的冷链车或者带制冷设备的冷链柜中进行运输，一般的冷链车或者带制冷设备的冷链柜需要采用较为复杂的温控系统实现制冷或制热（例如采用压缩机），以确保药品的质量。

但是，常见的冷链车或冷链柜因采用较为复杂的温控系统，无法做得小型化，且冷链车与冷链柜的制造成本以及运输成本较高，无法满足需要小量运输的个人需求。

发明内容

本申请提供一种恒温箱的恒温控制方法，可以实现恒温箱的小型化，以降低冷链的成本。

为了实现以上有益效果，本申请实施例提供了一种恒温箱，包括：

壳体；

恒温仓，设于所述壳体内的一侧，与所述壳体之间设有一隔热层；

蓄冷仓，设于所述壳体内的另一侧，所述蓄冷仓内放置有制冷材料，所述蓄冷仓与所述恒温仓、壳体之间均设有一隔热层；

半导体温控器，设于所述恒温仓与所述蓄冷仓之间，包括两面温控层，两面所述温控层分别与所述恒温仓或蓄冷仓之间导热连接；所述半导体温控器包括两个极性控制端，所述温控层根据所述极性控制端所输入的不同电源极性实现制冷或制热；

控制电路，与所述半导体温控器的两个极性控制端连接，包括设于所述恒温仓内的恒温仓温度传感器，所述控制电路用于根据所述温度传感器获取的恒温仓内的温度，通过控制输出到所述极性控制端的电源极性以维持所述恒温仓的温度恒定；以及

电源，与所述控制电路连接，用于为所述控制电路以及半导体温控器进行供电。

可选的，所述隔热层为内部抽真空的真空隔板或者隔热材料制成的隔热板。

可选的，所述恒温仓与所述蓄冷仓之间的隔热层为真空隔板；

所述半导体温控器设于所述真空隔板内，且所述半导体温控器的两面温控层分别贴合于所述真空隔板对应的两侧面。

可选的，所述半导体温控器的温控层与所述真空隔板之间设有导热层。

可选的，所述控制电路还包括蓄冷仓温度传感器，所述蓄冷仓温度传感器设置在所述蓄冷仓内部。。

可选的，所述恒温仓与所述蓄冷仓之间的隔热层为隔热板；

所述半导体温控器的两面温控层分别设有导热片，所述导热片穿过所述隔热板延伸入所述恒温仓或者蓄冷仓内。

本申请还公开了一种恒温控制方法，所述方法应用于如上任意一项所述的恒温箱，所述方法包括：

获取恒温仓的温度，判断所述恒温仓的温度是否高于预设的制冷值或低于预设的制热值；

若所述恒温仓的温度高于所述制冷值，则向半导体温控器输出第一极性电压，以使所述半导体温控器连接所述恒温仓一侧的温控层制冷且所述半导体温控器连接所述蓄冷仓一侧的温控层制热；

若所述恒温仓的温度低于所述制热值，则向半导体温控器输出第二极性电压，以使所述半导体温控器连接所述恒温仓一侧的温控层制热且所述半导体温控器连接所述蓄冷仓一侧的温控层制冷；

若所述恒温仓的温度处于所述制冷值与所述制热值之间，则关闭半导体温控器；

使所述恒温仓的温度维持在预设的温度范围内。

可选的，所述方法还包括：

获取所述蓄冷仓的温度；

当所述蓄冷仓的温度大于预设值时，通过提示模块发出更换制冷材料的提醒。

可选的，所述蓄冷仓设有蓄冷仓温度传感器，所述方法还包括：

获取当前的所述恒温仓的温度，以及当前的所述蓄冷仓的温度；

根据所述恒温仓的温度以及蓄冷仓的温度确定所述半导体温控器的持续工作时长。

可选的，所述根据所述恒温仓的温度以及蓄冷仓的温度确定所述半导体温控器的工作时长，包括：

确定所述恒温仓的温度与蓄冷仓的温度之间的温度差值；

根据所述温度差值确定所述半导体温控器的持续工作时长，所述温度差值与所述半导体温控器的工作时长呈反比。

由上可知，本申请中的恒温箱及恒温控制方法，通过设置恒温仓以及蓄冷仓，并在恒温仓与蓄冷仓之间设置半导体温控器来实现温控系统，其不仅结构简单，且温控效果较好，便于恒温箱的小型化，可以大幅降低冷链运输的制造成本以及运输成本。

附图说明

图1为本申请实施例提供的恒温箱的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的控制电路的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的恒温箱的另一结构示意图。

图4为本申请实施例提供的恒温控制方法的实现流程图。

图5为本申请实施例提供的恒温控制方法的另一实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参阅图1-2，图中示出了本申请实施例提供的恒温箱的结构。

如图1所示，该恒温箱包括壳体、恒温仓、蓄冷仓、半导体温控器、控制电路以及电源。

该壳体设于整个恒温箱的外部，可以采用各种常见的材料制成，例如不锈钢、塑料、铝合金等。

该恒温仓，设于壳体内的一侧，与壳体之间设有一隔热层。

其中，该恒温仓用于放置需要恒温管理的食品、药品等。该恒温仓的仓壁与壳体之间可以通过隔热层与外界温度进行隔离，使得恒温仓的热量流失速度降低。

在一些实施例中，该隔热层为内部抽真空的真空隔板或者隔热材料制成的隔热板。该隔热层可以采用内部抽真空的真空隔板形成真空层，或者采用隔热板制成，如常用的泡沫、气凝胶、玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐等，以隔离隔热板两侧的热量。可以理解的是，本申请对隔热层具体的实现方式不作限定。

该蓄冷仓，设于壳体内的另一侧，该蓄冷仓内放置有制冷材料，蓄冷仓与恒温仓、壳体之间均设有一隔热层。

其中，该蓄冷仓的制冷材料可以是冰块、相变材料等常见的制冷剂。该蓄冷仓与恒温仓之间也通过隔热层进行间隔，以确保蓄冷仓与恒温仓之间的温度相对隔离。

该半导体温控器，设于恒温仓与蓄冷仓之间，包括两面温控层，两面温控层分别与所述恒温仓以及蓄冷仓之间导热连接。其中，温控层可以与具有金属仓壁的恒温仓或蓄冷仓进行贴合，也可以通过导热材料接入到恒温仓或蓄冷仓内部，从而便于恒温仓或蓄冷仓内的热量与温控层之间进行传导。该半导体温控器包括两个极性控制端，温控层根据极性控制端所输入的不同电源极性实现制冷或制热。

其中，该半导体温控器通过不同的极性变化，使得该半导体温控器的其中一层温控层制热，而另一层温控层制冷。具体的，该恒温仓可以通过控制电路输入不同的电源极性，来控制与之贴合的该半导体温控器的温控层工作实现温度控制。

在一些实施例中，恒温仓与蓄冷仓之间的隔热层为真空隔板；其中， 该半导体温控器设于真空隔板内，且半导体温控器的两面温控层分别贴合于真空隔板对应的两侧面。

该真空隔板可以是金属材料制成，半导体温控器的温控层通过真空隔板与恒温仓以及蓄冷仓之间进行热交换。

另外，利用恒温仓与蓄冷仓之间的温度差，恒温仓的热量可以利用热传导效果，通过半导体温控器传导入蓄冷仓内，而无需利用半导体温控器进行制冷，可节省一定的电能。

由上可知，该组装方式结构简单，有利于箱体的小型化，且可以降低制造成本。为了提高热传导效率，该半导体温控器的温控层与真空隔板之间设有导热层，进一步提升温控效果，降低恒温箱的功耗。

控制电路，与半导体温控器的两个极性控制端连接，包括设于恒温仓内的恒温仓温度传感器，该控制电路用于根据温度传感器获取的恒温仓内的温度，通过控制输入极性控制端的电源极性维持恒温仓的温度恒定。以及电源，与控制电路连接，用于为控制电路以及半导体温控器进行供电。

其中，该控制电路用于控制该半导体温控器的两个极性控制端的电源极性，使得半导体温控器可以控制该恒温仓处于恒温状态。

请参阅图2，图中示出了本申请实施例提供的控制电路的结构。

如图2所示，该控制电路包括单片机MCU以及驱动芯片LDO，该驱动芯片与电源VBAT+/ VBAT-连接，并与单片机MCU连接，以为单片机MCU提供电源驱动。

该单片机MCU还与恒温仓温度传感器TH1连接，以获取该恒温仓温度传感器TH1采集到的恒温仓温度。该单片机MCU通过桥式MOS管Q1-Q4与半导体温控器的两个极性控制端，以根据该恒温仓温度传感器采集到的恒温仓温度，通过控制桥式MOS管的不同工作状态实现对所输入到该半导体温控器的电源极性的控制，从而实现控制半导体温控器的制冷或制热，以获得较佳的温控效果。

例如，当恒温仓温度传感器获取到的恒温仓温度比阈值高、恒温仓需要降温时，则输出第一电源极性，以控制半导体温控器与恒温仓贴合的一面制冷，而与蓄冷仓贴合的一面制热，该制热的温控层的热量传导到蓄冷仓的制冷材料中；当恒温仓温度传感器获取到的恒温仓温度比阈值高、恒温仓需要降温时，则输出与第一电源极性相反的第二电源极性，以控制半导体温控器与恒温仓贴合的一面制热，而与蓄冷仓贴合的一面制冷。

在一些实施例中，该控制电路还可以包括蓄冷仓温度传感器TH2，该蓄冷仓温度传感器TH2与单片机MCU连接，并设置在蓄冷仓内部，以采集蓄冷仓内部的温度值。通过采集蓄冷仓内部的温度值，可以根据蓄冷仓内部的温度值确定蓄冷仓是否需要补充制冷材料，以确保恒温仓的恒温效率。

当然，具体的控制方法可以根据实际情况而定，该控制电路中单片机MCU、驱动芯片LDO、桥式MOS管Q1-Q4以及恒温仓温度传感器TH1的具体型号可以根据实际情况采用本领域技术人员常用到的型号，本申请对以上内容不作限定。

请参阅图3，图中示出了本申请实施例提供的恒温箱的另一结构。

如图3所示，该恒温箱包括壳体、恒温仓、蓄冷仓、半导体温控器、控制电路以及电源。

与图1的实施例相比，其不同之处在于，该恒温箱的恒温仓与蓄冷仓之间的隔热层为隔热板；为了保证半导体温控器的导热效率，该半导体温控器的两面温控层分别设有导热片，导热片穿过隔热板延伸入恒温仓或者蓄冷仓内。

具体的，该半导体温控器可以设置在恒温仓以及蓄冷仓之间的隔热板内，或者是两块隔热板之间形成的空间内。该半导体温控器的温控层进行制冷或制热时，温控层可以通过导热片对恒温仓或蓄冷仓内部的温度进行传导、控制。

当采用隔热板作为隔热层时，通过导热片对半导体温控器的温控层以及恒温仓、蓄冷仓进行热量传导，可以更高效地实现对恒温仓、蓄冷仓内部的温度控制。

另外，在恒温仓的制热过程中，会对蓄冷仓进行制冷，如此可以吸收蓄冷仓中的一部分热能，以便于蓄冷仓在对恒温仓的制冷过程中吸收更多的热量，可降低设备功耗，进而让恒温仓的恒温效果更加持久。

由上可知，本申请参考图1-3实施例中提供的恒温箱，通过设置恒温仓以及蓄冷仓，并在恒温仓与蓄冷仓之间设置半导体温控器来实现温控系统，其不仅结构简单，且温控效果较好，便于恒温箱的小型化，可以大幅降低冷链运输的制造成本以及运输成本。

请参阅图4，图中示出了本申请实施例提供的恒温控制方法，该恒温控制方法应用于如图1-3所示的恒温箱中。具体的，该方法可以运行于恒温箱的控制电路中，以通过控制电路的控制执行以下步骤：

101、获取恒温仓的温度，判断恒温仓的温度是否高于预设的制冷值或低于预设的制热值。

结合图1-3，该单片机MCU可以通过恒温仓温度传感器TH1获得恒温仓内的温度值，以确定该恒温仓的制冷或制热需求。

在一些实施例中，该恒温仓的温度可以每隔预设时长进行间隔获取，例如，可以设定成每隔5分钟则获取恒温仓的温度值，以节省电能。

在另一些实施例中，该恒温仓的温度可以根据恒温仓的仓门开启情况来进行管理。例如，当检测到仓门完成一次开启后，也即从关闭状态到开启状态、再到关闭状态后，获取恒温仓的温度，以尽量降低恒温仓开启仓门所造成的温度变化影响。

另外，可以对恒温仓的仓门开启情况进行记录以及存储，并通过超时报警等提醒手段确保使用者对恒温仓的恒温情况有个大致的了解。

102、若恒温仓的温度高于制冷值，则向半导体温控器输出第一极性电压，以使半导体温控器连接恒温仓一侧的温控层制冷且半导体温控器所述蓄冷仓一侧的温控层制热。

103、若恒温仓的温度低于制热值，则向半导体温控器输出第二极性电压，以使半导体温控器连接恒温仓一侧的温控层制热且半导体温控器连接蓄冷仓一侧的温控层制冷。

104、若恒温仓的温度处于制冷值与制热值之间，则关闭半导体温控器。

105、使恒温仓的温度维持在预设的温度范围内。

其中，第一极性电压与第二极性电压为极性相反的两种电压方式。例如，若存在两个极性控制端，第一极性电压输入的极性分别为“正”、“负”，则第二极性电压输入的极性分别为与第一极性电压的极性相反的“负”、“正”。基于半导体温控器的特性，当输入不同的极性电压时，半导体温控器相应的温控层也会有不同的工作状态，从而控制相应的温控层实现制冷或制热。

通过预先设置制冷值、制热值，以判断恒温仓当前的温度值位于哪个温度区间，进而实现精细化恒温管理。并且，利用恒温仓与蓄冷仓之间的温度差，以及在恒温仓的制热过程中，会对蓄冷仓进行制冷，如此可以吸收蓄冷仓中的一部分热能，以便于蓄冷仓在对恒温仓的制冷过程中吸收更多的热量，可降低设备功耗，进而让恒温仓的恒温效果更加持久。

请参阅图5，图中示出了本申请实施例提供的另一恒温控制方法，其中，蓄冷仓设有蓄冷仓温度传感器，该方法包括：

201、获取当前的恒温仓的温度，以及当前的蓄冷仓的温度。

202、确定恒温仓的温度与蓄冷仓的温度之间的温度差值。

当获取到恒温仓与蓄冷仓温度之间的温度差值之后，可以根据恒温仓的温度以及蓄冷仓的温度确定半导体温控器的持续工作时长。

203、根据温度差值确定半导体温控器的持续工作时长，温度差值与半导体温控器的工作时长呈反比。

其中，当恒温仓与蓄冷仓的温度差值较大时，有利于恒温仓的温度传导到蓄冷仓内部，可以减少半导体温控器持续制冷的工作时长，以提高电能的使用效率。

反之，当恒温仓与蓄冷仓的温度差值较小时，恒温仓需要依赖半导体温控器的制冷手段维持低温，此时相对于温度差值较大时可以增加制冷的工作时长，以确保恒温仓的恒温效果。

在一些实施例中，该恒温控制方法还包括：

获取蓄冷仓的温度；当蓄冷仓的温度大于预设值时，通过提示模块发出更换制冷材料的提醒。

其中，该蓄冷仓的温度通过设置在蓄冷仓中的蓄冷仓温度传感器获取。提示模块可以通过声音、图像或者声音与图像结合的方式通知使用者，使得使用者可以在获得提醒后及时更换制冷材料，以保证蓄冷仓具有较低的温度。

由上可知，本申请中的恒温控制方法，该方法应用在恒温箱中，通过设置恒温仓以及蓄冷仓，并在恒温仓与蓄冷仓之间设置半导体温控器来实现温控系统，其不仅结构简单，且温控效果较好，便于恒温箱的小型化，可以大幅降低冷链运输的制造成本以及运输成本。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种恒温箱的恒温控制方法，其特征在于，应用于恒温箱，所述恒温箱包括：

壳体；

恒温仓，设于所述壳体内的一侧，与所述壳体之间设有一隔热层；

蓄冷仓，设于所述壳体内的另一侧，所述蓄冷仓内放置有制冷材料，所述蓄冷仓与所述恒温仓、壳体之间均设有一隔热层；所述隔热层为内部抽真空的真空隔板或者隔热材料制成的隔热板；

半导体温控器，设于所述恒温仓与所述蓄冷仓之间，包括两面温控层，两面所述温控层分别与所述恒温仓或蓄冷仓之间导热连接；所述半导体温控器包括两个极性控制端，所述温控层根据所述极性控制端所输入的不同电源极性实现制冷或制热；

控制电路，与所述半导体温控器的两个极性控制端连接，包括设于所述恒温仓内的恒温仓温度传感器，所述控制电路用于根据所述恒温仓温度传感器获取的恒温仓内的温度，通过控制输出到所述极性控制端的电源极性以维持所述恒温仓的温度恒定；以及

电源，与所述控制电路连接，用于为所述控制电路以及半导体温控器进行供电；

所述方法包括：

获取恒温仓的温度，判断所述恒温仓的温度是否高于预设的制冷值或低于预设的制热值；

若所述恒温仓的温度高于所述制冷值，则向半导体温控器输出第一极性电压，以使所述半导体温控器连接所述恒温仓一侧的温控层制冷且所述半导体温控器连接所述蓄冷仓一侧的温控层制热；

若所述恒温仓的温度低于所述制热值，则向半导体温控器输出第二极性电压，以使所述半导体温控器连接所述恒温仓一侧的温控层制热且所述半导体温控器连接所述蓄冷仓一侧的温控层制冷；

若所述恒温仓的温度处于所述制冷值与所述制热值之间，则关闭半导体温控器；

使所述恒温仓的温度维持在预设的温度范围内；

当恒温仓与蓄冷仓的温度差值较大时，有利于恒温仓的温度传导到蓄冷仓内部，可以减少半导体温控器持续制冷的工作时长；当恒温仓与蓄冷仓的温度差值较小时，恒温仓需要依赖半导体温控器的制冷手段维持低温，此时相对于温度差值较大时可以增加制冷的工作时长；

所述蓄冷仓设有蓄冷仓温度传感器，所述方法还包括：

获取当前的所述恒温仓的温度，以及当前的所述蓄冷仓的温度；

根据所述恒温仓的温度以及蓄冷仓的温度确定所述半导体温控器的持续工作时长；

所述根据所述恒温仓的温度以及蓄冷仓的温度确定所述半导体温控器的工作时长，包括：

确定所述恒温仓的温度与蓄冷仓的温度之间的温度差值；

根据所述温度差值确定所述半导体温控器的持续工作时长，所述温度差值与所述半导体温控器的工作时长呈反比。

2.如权利要求1所述的恒温箱的恒温控制方法，其特征在于：

所述恒温仓与所述蓄冷仓之间的隔热层为真空隔板；

所述半导体温控器设于所述真空隔板内，且所述半导体温控器的两面温控层分别贴合于所述真空隔板对应的两侧面。

3.如权利要求2所述的恒温箱的恒温控制方法，其特征在于，所述半导体温控器的温控层与所述真空隔板之间设有导热层。

4.如权利要求1所述的恒温箱的恒温控制方法，其特征在于，所述控制电路还包括蓄冷仓温度传感器，所述蓄冷仓温度传感器设置在所述蓄冷仓内部。

5.如权利要求1所述的恒温箱的恒温控制方法，其特征在于：

所述恒温仓与所述蓄冷仓之间的隔热层为隔热板；

所述半导体温控器的两面温控层分别设有导热片，所述导热片穿过所述隔热板延伸入所述恒温仓或者蓄冷仓内。

6.如权利要求1所述的恒温箱的恒温控制方法，其特征在于，所述蓄冷仓设有蓄冷仓温度传感器，所述方法还包括：

获取所述蓄冷仓的温度；

当所述蓄冷仓的温度大于预设值时，通过提示模块发出更换制冷材料的提醒。