CN111207551A - 一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱及方法 - Google Patents
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Abstract
一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱及方法，属于药品储藏运输领域。针对现有医药冷藏箱冷源不可靠和无正压防护的问题，本发明应用相变材料和半导体制冷相互补充作为冷源；并且箱体内通过正压气泵引入过滤后的空气维持正压状态。主要部件包括蓄冷板、温度传感器、微压差传感器、制冷板、散热风扇、蓄电池、控制器等。本发明结合相变材料和半导体制冷的供冷方式有效延长了箱体内药品的冷藏保温时间，从而延长了药品的配送范围；并且箱体内维持正压状态，避免外界空气的污染，将改善医疗药品的配送品质和配送效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱及方法，属于药品储藏输送领域。
背景技术
医药行业是关系到国计民生的行业，也是目前全世界公认的最有前景的支柱产业之一。随着我国经济的发展，对医药类产品的质量要求也在提升，尤其是对需要冷藏储存的医药类产品更为严格。药品在储存和运送过程中，需要维持适宜的环境温度，保证药品不变质和失去药效。
冷藏药品要保障药品的质量，则必须储存在温度较低的环境下，通常为2℃到8℃。而且冷藏药品在运输的所有环节包括运输、储存和搬运装卸载以及衔接过程中必须全程冷链，保证冷藏药品药效处于良好的状态。目前市场上的箱体大多使用蓄冷剂，例如CN201910525710.5提出了一种便携式保温药盒，利用相变材料填充保温层，盒盖上设有显色标示贴，通过标示贴的颜色变化来直接判断盒体内的药品储存温度是否达标，虽然可以得知盒子内温度大小，但受限于相变材料的单次放热特性，保温时长相对固定，对于更高时长的冷藏运输效果不佳。同时，大部分医药类冷藏保温箱内都是常压或负压，例如CN201721835113.9，一种负压相变蓄冷医用冷藏保温箱，通过物理降压及化学吸附方式使箱内气压低于外界大气压，负压状态使外界大气对保温箱有一定的压覆作用，可以改善药品挥发带来的环境污染；然而，医药配送箱内的药品应该是保证无污染的，我们需要考虑的是外界空气不影响箱内的药品，而负压会让外界空气更容易进入箱内，不应被选择，而应选择正压环境。
针对上述问题，本发明设计了一种结合相变蓄冷材料和半导体制冷的医药冷藏保险箱，相变材料和半导体制冷相互补充，延长了箱内低温持续时间；并且箱体内维持正压状态，避免外界空气的污染；箱体内置蓄电池，可为半导体制冷和正压环境营造提供动力。本专利的实施将大大保证了医疗药品的洁净度。
发明内容
本发明提供了一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，主要是由外壁保温层1、蓄冷板2、内壁3、第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7、微压差传感器8、导冷模块9、制冷板10、半导体P端11、半导体N端12、第一金属导流条13、第二金属导流条14、发热端15、散热风扇16、进气过滤装置17、正压气泵18、变压器19、蓄电池20、控制器21、把手22、箱盖23、电源接口24、箱体25、箱体底部26、储物底部27组成；
其中控制器21有十根导线相连接，分别连接着第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7、微压差传感器8、蓄电池19、变压器18、第一金属导流条13、第二金属导流条14和散热风扇16，蓄电池20通过正压气泵18与进气过滤装置17相连接，半导体P端11和半导体N端12的上侧通过第一金属导流条13与制冷板10相连，制冷板10和导冷模块9相连；半导体P端11和半导体N端12的下侧通过第二金属导流条14与发热端15相连，发热端15和散热风扇16相连，电源接口24通过变压器19与控制器21相连接，控制器21上还连接微压差传感器8；
进气过滤装置17安装在箱体25的外壁保温层1的右下角，电源接口24安装在箱体25的外壁保温层1的正下方，导冷模块9安装在储物底部27的正中间，制冷板10与导冷模块9上下相连接，即制冷板10位置在导冷模块9的正下方，制冷板10和第一金属导流条13上下相连接，散热风扇16安装在箱体底部26的正中间，发热端15与散热风扇16上下相连接，即发热端15在箱体底部26的正上方，发热端15和第二金属导流条14相连接，第一金属导流条13和第二金属导流条14中间用半导体P端11和半导体N端12相连接，半导体P端11和半导体N端12之间互不接触，控制器21安装在半导体N端12的右侧，变压器18安装在控制器21和电源接口24中间位置，蓄电池20安装控制器21右视图的水平位置，正压气泵18安装在储物底部27的右上角，散热风扇16安装在箱体底部26内部挖出的空间，位于发热端15的下方，导冷模块9和正压气泵18安装在储物底部27内部留出的空间，正压气泵18安装在导冷模块9的右上角，蓄冷板2安装在箱体25的外壁保温层1和内壁3中间；箱体底部26在储物底部27的正下方，箱体25在储物底部27的正上方，箱体底部26和储物底部27之间的高度以能够容纳下制冷板10、半导体P端11、半导体N端12、第一金属导流条13、第二金属导流条14、发热端15为限，箱盖23安装在箱体25的顶部；
箱体25的底部装有第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7、微压差传感器8，第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7分别安装在箱体25内部的四个角落，微压差传感器8安装在正压气泵18的对角位置，第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7和微压差传感器8的探头均在储物底部27上1到2cm；
外壁保温层1和内壁3之间的蓄冷板2充冷后变为固体，为箱体25提供冷量，相变材料维持箱内温度在2℃到8℃之间；
当箱内温度变化上升时，第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7收集箱体25内温度数据传递给控制器21，当温度高于某一设定值时启动控制器21，由蓄电池20提供直流电，通过第一金属导流条13和第二金属导流条14连接半导体P端11、半导体N端12，在制冷板10处产生冷量，通过导冷模块9将冷量散发到箱体25中；与此同时，半导体制冷的发热端15产生的热量将由散热风扇16通过强制对流的方式传递到外界环境；
控制器21上还连接微压差传感器8，当微压差传感器8检测到箱内压力低于某一设定值时，蓄电池20开始供电，电量通过控制器21传递到正压气泵18，控制器21启动正压气泵18，通过进气过滤装置17引入外界空气，保证箱体内25的正压，正压气泵18维持箱体25内的正压；
蓄冷板2里的相变材料为无机盐溶液，进气过滤装置17中的过滤材料为纳米活性炭和无水氯化钙，外壁保温层1使用真空绝热板高热阻材料，内壁3使用铝合金，箱体25和箱盖23的材料为聚丙烯；
正压气泵18维持箱体25内的正压力为12.5Pa；
进气过滤装置17中的过滤材料为纳米活性炭和无水氯化钙；
电源接口24外接交流电源，将电量储存在蓄电池20中，蓄电池20通过控制器21为第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7和微压差传感器8工作提供电量，也为控制器21和半导体P端11、半导体N端12、第一金属导流条13、第二金属导流条14、发热端15、散热风扇16工作时提供直流电；
第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7采用以高集成度的数字模拟混合信号的智能传感器芯片，微压差传感器8采用高性能硅压阻式差压芯片；
蓄冷板2中的相变材料为10％Na2CO3无机盐溶液。
附图说明
附图1为本发明的立体视图。
附图1中的标号名称：1.外壁保温层、2.蓄冷板、3.内壁、4.第一温度传感器、5.第二温度传感器、6.第三温度传感器、7.第四温度传感器、8.微压差传感器、9.导冷模块、10.制冷板、11.半导体P端、12.半导体N端、13.第一金属导流条、14.第二金属导流条、15.发热端、16.散热风扇、17.进气过滤装置、18.正压气泵、19.变压器、20.蓄电池、21.控制器、22.把手、23.箱盖、24.电源接口、25.箱体、26.箱体底部、27储物底部。
附图2为本发明的正视图。
附图2中的标号名称：1.外壁保温层、3.内壁、4.第一温度传感器、5.第二温度传感器、8.微压差温度传感器、9.导冷模块、10制冷板、11.半导体P端、12.半导体N端、13.第一金属导流条、14.第二金属导流条、15.发热端、16.散热风扇、18.正压气泵、19.变压器、20.蓄电池、21.控制器、22.把手、26.箱体底部、27.储物底部。
附图3为本发明的俯视图。
附图3中的标号名称：4.第一温度传感器、5.第二温度传感器、6.第三温度传感器、7.第四温度传感器、8.微压差传感器、9.导冷模块、18.正压气泵、19.变压器、20.蓄电池、21.控制器、27.储物底部。
附图4为本发明的右视图。
附图4中的标号名称为：5.第二温度传感器、6.第三温度传感器、8.微压差传感器、9.导冷模块、10.制冷板、12.半导体N端、13.第一金属导流条、14.第二金属导流条、15.发热端、17.进气过滤装置、18.正压气泵、20.蓄电池、21.控制器、22.把手、24.电源接口、26.箱体底部、27.储物底部。
具体实施方式
如图1所示，一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱主要包括外壁保温层1、蓄冷板2、内壁3、第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7、微压差传感器8、导冷模块9、制冷板10、半导体P端11、半导体N端12、第一金属导流条13、第二金属导流条14、发热端15、散热风扇16、进气过滤装置17、正压气泵18、变压器19、蓄电池20、控制器21、把手22、箱盖23、电源接口24、箱体25、箱体底部26、储物底部27。
该冷藏保温箱通过相变材料蓄冷作为箱体内冷源，应用半导体制冷作为辅助冷源。使用前，在外壁保温层1和内壁3之间的蓄冷板2充入固态的相变材料，并由电源接口24将电量储存在蓄电池20中，相变材料为箱体25提供冷量，维持箱内温度在2℃到8℃之间。当箱内温度上升时，第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器6、第四温度传感器7收集箱体箱体25内温度数据传递给控制器21，当温度高于某一设定值时启动半导体制冷，蓄电池20开始供电，电量通过第一金属导流条13和第二金属导流条14传递至半导体P端11、半导体N端12，在制冷板10处产生冷量，通过导冷模块9将冷量散发到箱体25中；与此同时，半导体制冷的发热端15产生的热量将由散热风扇16通过强制对流的方式传递到外界空气。
控制器21上还连接着微压差传感器8，当检测到箱内压力低于某一设定值时，蓄电池20开始供电，电量通过控制器21传递到正压气泵18，正压气泵18确保箱内正压，新风为通过进气过滤装置17的外界空气，进气过滤装置17中填充有纳米活性炭和无水氯化钙，确保了进入的空气的洁净度。
本发明结合半导体制冷和相变蓄冷的特性，有效延长了箱体内环境的冷藏保温时间，从而延长了药品的配送范围，为更多病人提供了保障；并且箱体内维持正压状态，避免外界空气的污染，保护了药品；箱体内置蓄电池，可为半导体制冷和正压环境营造提供动力。本专利的实施将改善医疗药品的配送品质和配送效率。
Claims (8)
1.一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：
由外壁保温层(1)、蓄冷板(2)、内壁(3)、第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)、微压差传感器(8)、导冷模块(9)、制冷板(10)、半导体P端(11)、半导体N端(12)、第一金属导流条(13)、第二金属导流条(14)、发热端(15)、散热风扇(16)、进气过滤装置(17)、正压气泵(18)、变压器(19)、蓄电池(20)、控制器(21)、把手(22)、箱盖(23)、电源接口(24)、箱体(25)、箱体底部(26)、储物底部(27)组成；
其中控制器(21)有十根导线相连接，分别连接着第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)、微压差传感器(8)、蓄电池(19)、变压器(18)、第一金属导流条(13)、第二金属导流条(14)和散热风扇(16)，蓄电池(20)通过正压气泵(18)与进气过滤装置(17)相连接，半导体P端(11)和半导体N端(12)的上侧通过第一金属导流条(13)与制冷板(10)相连，制冷板(10)和导冷模块(9)相连；半导体P端(11)和半导体N端(12)的下侧通过第二金属导流条(14)与发热端(15)相连，发热端(15)和散热风扇(16)相连，电源接口(24)通过变压器(19)与控制器(21)相连接，控制器(21)上还连接微压差传感器(8)；
进气过滤装置(17)安装在箱体(25)的外壁保温层(1)的右下角，电源接口(24)安装在箱体(25)的外壁保温层(1)的正下方，导冷模块(9)安装在储物底部(27)的正中间，制冷板(10)与导冷模块(9)上下相连接，即制冷板(10)位置在导冷模块(9)的正下方，制冷板(10)和第一金属导流条(13)上下相连接，散热风扇(16)安装在箱体底部(26)的正中间，发热端(15)与散热风扇(16)上下相连接，即发热端(15)在箱体底部(26)的正上方，发热端(15)和第二金属导流条(14)相连接，第一金属导流条(13)和第二金属导流条(14)中间用半导体P端(11)和半导体N端(12)相连接，半导体P端(11)和半导体N端(12)之间互不接触，控制器(21)安装在半导体N端(12)的右侧，变压器(18)安装在控制器(21)和电源接口(24)中间位置，蓄电池(20)安装控制器(21)右视图的水平位置，正压气泵(18)安装在储物底部(27)的右上角，散热风扇(16)安装在箱体底部(26)内部挖出的空间，位于发热端(15)的下方，导冷模块(9)和正压气泵(18)安装在储物底部(27)内部留出的空间，正压气泵(18)安装在导冷模块(9)的右上角，蓄冷板(2)安装在箱体(25)的外壁保温层(1)和内壁(3)中间；箱体底部(26)在储物底部(27)的正下方，箱体(25)在储物底部(27)的正上方，箱体底部(26)和储物底部(27)之间的高度以能够容纳下制冷板(10)、半导体P端(11)、半导体N端(12)、第一金属导流条(13)、第二金属导流条(14)、发热端(15)为限，箱盖(23)安装在箱体(25)的顶部；
箱体(25)的底部装有第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)、微压差传感器(8)，第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)分别安装在箱体(25)内部的四个角落，微压差传感器(8)安装在正压气泵(18)的对角位置，第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)和微压差传感器(8)的探头均在储物底部(27)上1到2cm。
2.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱的方法，其特征在于：
外壁保温层(1)和内壁(3)之间的蓄冷板(2)充冷后变为固体，为箱体(25)提供冷量，相变材料维持箱内温度在2℃到8℃之间；
当箱内温度变化上升时，第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)收集箱体(25)内温度数据传递给控制器(21)，当温度高于某一设定值时启动控制器(21)，由蓄电池(20)提供直流电，通过第一金属导流条(13)和第二金属导流条(14)连接半导体P端(11)、半导体N端(12)，在制冷板(10)处产生冷量，通过导冷模块(9)将冷量散发到箱体(25)中；与此同时，半导体制冷的发热端(15)产生的热量将由散热风扇(16)通过强制对流的方式传递到外界环境；
控制器(21)上还连接微压差传感器(8)，当微压差传感器(8)检测到箱内压力低于某一设定值时，蓄电池(20)开始供电，电量通过控制器(21)传递到正压气泵(18)，控制器(21)启动正压气泵(18)，通过进气过滤装置(17)引入外界空气，保证箱体内(25)的正压。
3.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：蓄冷板(2)里的相变材料为无机盐溶液，进气过滤装置(17)中的过滤材料为纳米活性炭和无水氯化钙，外壁保温层(1)使用真空绝热板高热阻材料，内壁(3)使用铝合金，箱体(25)和箱盖(23)的材料为聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：正压气泵(18)维持箱体(25)内的正压力为12.5Pa。
5.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：进气过滤装置(17)中的过滤材料为纳米活性炭和无水氯化钙。
6.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：电源接口(24)外接交流电源，将电量储存在蓄电池(20)中，蓄电池(20)通过控制器(21)为第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)和微压差传感器(8)工作提供电量，也为控制器(21)和半导体P端(11)、半导体N端(12)、第一金属导流条(13)、第二金属导流条(14)、发热端(15)、散热风扇(16)工作时提供直流电。
7.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)、第三温度传感器(6)、第四温度传感器(7)采用以高集成度的数字模拟混合信号的智能传感器芯片，微压差传感器(8)采用高性能硅压阻式差压芯片。
8.根据权利要求1所述的一种结合半导体和相变制冷的正压医药冷藏保温箱，其特征在于：蓄冷板(2)中的相变材料为10％Na2CO3无机盐溶液。
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