CN111854268A - 一种太阳能半导体预冷箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能半导体预冷箱，包括预冷箱箱体、预冷箱顶板、蓄电机构、太阳能收集机构，其中预冷箱箱体上部开口的箱体结构，盛装有待冷却物品；预冷箱顶板上设有半导体制冷机，预冷箱顶板与所述预冷箱箱体可拆卸式密合，并向预冷箱箱体内部提供冷量；蓄电机构向所述半导体制冷机提供电能；太阳能收集机构与所述蓄电机构电连接，收集太阳能并转化为电能，产生的电能向所述蓄电机构充电。与现有技术相比，本发明通过集成清洁可再生的太阳能发电及环保零排放的半导体制冷技术，以成本低效益高的方式大幅降低农产品最初一公里冷链物流的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种预冷箱，尤其是涉及一种实现农产品预冷处理的太阳能半导体预冷箱。
背景技术
适用于农产品第一产地的太阳能半导体预冷箱对提高农产品质量、减少农产品损失具有重要意义。传统的农产品流通过程中，造成损失的主要环节是农产品从采摘到物流的最初一公里。目前在我国农产品的流通过程中，主要利用冷链运输车辆和冷库对采摘后的农产品进行冷却保鲜处理。
但是，在实际应用中，传统的农产品流通过程在农产品采摘的最初一公里的冷却保鲜措施呈现出以下不足：1.冷链运输车辆和冷库依然无法满足在采摘后的第一时间对农产品进行冷却保鲜处理的要求；2.受到农产品产地基础设施建设的限制，在我国偏远的农村或者电力设施不完善的产地，冷链运输车辆通行和冷库建设受到严重影响；3.由于建设冷库等需要高额的资金，我国欠发达地区的农户难以保障农产品的质量，不利于带动相关地区脱贫致富；4.适用于产量高、产业规模大的农户，没有惠及到如家庭经营等小规模的农户。上述问题是导致我国农产品每年损耗高的主要原因，也亟需一套装置及方法来解决最初一公里的冷却保鲜问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述农产品采摘最初一公里冷却保鲜措施的缺陷而提供的一种太阳能半导体预冷箱，通过集成清洁可再生的太阳能发电及环保零排放的半导体制冷技术，以成本低效益高的方式大幅降低农产品最初一公里冷链物流的损耗。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中的太阳能半导体预冷箱，包括预冷箱箱体、预冷箱顶板、蓄电机构、太阳能收集机构，其中具体地：
预冷箱箱体上部开口的箱体结构，盛装有待冷却物品；
预冷箱顶板上设有半导体制冷机，预冷箱顶板与所述预冷箱箱体可拆卸式密合，并向预冷箱箱体内部提供冷量；
蓄电机构向所述半导体制冷机提供电能；
太阳能收集机构与所述蓄电机构电连接，收集太阳能并转化为电能，产生的电能向所述蓄电机构充电。
进一步地，所述预冷箱顶板上设有用于半导体制冷机的装配孔。
进一步地，所述半导体制冷机包括半导体制冷片、散热组件和导冷组件；
所述散热组件设于半导体制冷片上方；
所述导冷组件设于半导体制冷片下方。
进一步地，预冷箱顶板与预冷箱箱体密合时，预冷箱顶板与预冷箱箱体构成预冷空腔。
进一步地，所述散热组件设于所述预冷空腔外部，所述半导体制冷片固定于所述装配孔处，所述导冷组件设于所述预冷空腔内部。
进一步地，所述散热组件包括导热杆、散热铝块、散热风扇；
所述散热铝块通过导热杆与所述半导体制冷片连接；
所述散热风扇设于所述散热铝块两侧；
所述散热风扇外部还设有风扇网罩。
进一步地，所述导冷组件包括导冷块和设于所述导冷块下方的导冷风扇，所述导冷块连接于所述半导体制冷片下方。
进一步地，所述蓄电机构包括蓄电池，所述蓄电池向半导体制冷片提供电能。
进一步地，蓄电机构还包括太阳能充放电控制器。所述蓄电池放置在太阳能半导体预冷箱箱体之外，不与箱体产生接触。
进一步地，所述预冷箱箱体的导热率低于0.08W·m-1·K-1。
进一步地，所述待冷却物品为采摘下待物流运输的农产品。
进一步地，所述太阳能收集机构为太阳能板，太阳能板的型号、数量和放置结构是非限制的，可以根据实际需要选用。太阳能板下设置杆连接装置，其上连接杆件作为太阳能板支撑装置。
进一步地，所述太阳能充放电控制器与蓄电池，太阳能板，半导体制冷机相连接。太阳能充放电控制器可以根据太阳能板的功率进行选取。
进一步地，所述半导体制冷片的数量是非限制的，可以根据制冷量的大小进行增减。
进一步地，所述预冷箱箱体造型是非限制的，可根据产品需要设计为任意形状。顶面板上设置有顶盖，打开后方便放入和取出农产品和相变材料。所述顶盖中部有矩形开口用于固定半导体制冷机。所述太阳能半导体预冷箱顶板上放置有半导体制冷机，半导体制冷机的散热风扇和散热铝块置于预冷箱箱体外部，导冷块和导冷风扇置于预冷箱箱体内部。
进一步地，通过太阳能充放电控制器调整耗电量的大小，太阳能半导体预冷箱可以实现不同的制冷速度和制冷温度。通过制冷后添加相变材料，可以实现延长保温时间。
进一步地，所述太阳能半导体预冷箱的制冷过程为：太阳能半导体预冷箱内部放置若干农产品，顶盖连接半导体制冷机，顶盖关闭，电源开启。太阳能板吸收太阳能，太阳能充放电控制器输出电能推动半导体制冷机工作。预冷箱内的导冷块通过导冷风扇散发冷量，实现制冷。
进一步地，在预冷后的预冷箱箱体中放入相变材料吸热，抑制预冷箱内升温过程，实现延长保温时间。
本发明太阳能半导体预冷箱，采用太阳能电池板将太阳能直接转化为电能从而对半导体制冷机进行供电，以实现在无噪声、无污染以及无线移动的情况下降低预冷箱内温度至较低范围内，完成对农产品的预冷处理。若使本作品应用于田间预冷，可将农产品在整个冷链物流过程中的损失率降至5％-10％。同其他常见预冷处理方式如冰块装箱降温相比，本作品采用了一盖配多箱组合式轻质预冷箱的设计，具有体积小、重量轻、便于移动的特点，非常适用于田间地头的环境条件。通过集成清洁可再生的太阳能发电及环保零排放的半导体制冷技术，本发明用一种成本低效益高的方式大幅降低农产品最初一公里冷链物流的损耗。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明适用于多种条件下以家庭为单位的小型生产，灵活性强、体积小、重量轻、便于携带和移动。
2.各零部件相对独立，极易拆装，可单独更换，维修成本低。
3.能快速将箱内温度降至所需范围，大幅度降低后续运输农产品的损耗。配置的蓄电池可确保无太阳或者外接电源时也能正常运行。
4.由于半导体制冷机无需使用制冷工质和机械运动部件，低磨损，低噪音，使用寿命长，整个系统操作简便且效率高。
5.本发明制冷的能量来源于太阳能，经济环保无污染，利用半导体技术代替了压缩机的使用，减少了制冷过程中有害气体的排放。
6.预冷箱顶板独立于预冷箱箱体，可以实现一盖配多箱，购买成本低。
附图说明
图1为本发明中太阳能半导体预冷箱结构示意图。
图2为本发明中太阳能半导体预冷箱的太阳能板及其支撑装置结构示意图。
图3为本发明中太阳能半导体预冷箱的半导体制冷机结构示意图。
图4为本发明中太阳太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体结构示意图。
图5为本发明中太阳太阳能半导体预冷箱的蓄电池结构示意图。
图中：1、太阳能板，2、太阳能板支架杆，3、预冷箱箱体，4、预冷箱顶板，5、蓄电池，6、半导体制冷机，7、风扇网罩，8、散热风扇，9、散热铝块，10、半导体制冷片，11、导冷块，12、导冷风扇，13、预冷箱左面板，14、预冷箱正面板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中的太阳能半导体预冷箱，主要包括太阳能板1，太阳能板支架杆2，预冷箱箱体3，预冷箱顶板4，蓄电池5，半导体制冷机6，各个组件的位置参见图1。
太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体3，其材料为低导热率的材料。在太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体3中，有足够空间容纳半导体制冷机6的导冷块11，导冷风扇12，相变材料和农产品。在本实施例中，太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体3为长方体造型，因故具备左面版13，正面板14，右面板，背板，顶板4和底板。太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体3的造型是非限制的，可根据产品需要设计为任意形状。
实施时优选的，太阳能半导体预冷箱的预冷箱箱体3采用泡沫作为保温材料。
太阳能板1下方设有连接装置，所述连接装置包括变速箱和电机，其中电机通过预设转速转动，通过变速箱中的齿轮组进行减速输出，使得太阳能板1的朝向能够进行程序性的调整，以此使得太阳能板1的朝向能够最大限度的获取太阳能，连接装置可以嵌套到太阳能板支架杆2上。太阳能板1可以根据需要通过旋转调整角度，适应不同时刻太阳方向的变化。太阳能板1和太阳能板支架杆2的结构组成是非限制的，可根据产品需要附加。参见图2。
蓄电池5与充放电控制器双向连接。蓄电池5安装与预冷箱箱体3之外，蓄电池5自身重量不作为预冷箱顶板4的负载。参见图1。
具体实施时，蓄电池5可以使用不同的功能。充电和放电功能的转化，可以对太阳能进行更加充分的利用。
蓄电池5的数量是非限制的，通过配比不同数量的蓄电池5，可以调整太阳能半导体预冷箱制冷量的大小。
实施时优选的，蓄电池5选用12V200Ah可充电类型。
预冷箱顶板4包含中部设置矩形开口的顶板和无开口的顶板。预冷箱顶板4中部设置的开口尺寸能够保证半导体制冷机6固定于预冷箱顶板4上。预冷箱顶板4可从预冷箱箱体3上独立取出，取出后方便放入和取出农产品和相变材料，方便进行不同种类顶板的更换。预冷箱顶板4与预冷箱箱体3具有良好的气密性，且具有良好的保温性能。
半导体制冷机6包含风扇网罩7、散热风扇8、散热铝块9、半导体制冷片10、导冷块11、导冷风扇12。参见图3。
半导体制冷机6可安装于具有开口的预冷箱顶板4的矩形开口上，半导体制冷机6的散热铝块9和导冷块11分别置于预冷箱箱体3外部和内部。散热铝块9上设置有散热风扇8以加快散热，导冷块11上设置有导冷风扇12以加快散冷。
实施时优选的，半导体制冷机6选用TEC1-12715型半导体制冷片的制冷机。
太阳能半导体预冷箱可通过太阳能充放电控制器的调节，实现充电模式和制冷模式的切换。
太阳能半导体预冷箱的充电模式为，太阳能充放电控制器调整为充电模式。太阳能板1在光照下产生电能，经太阳能充放电控制器进入蓄电池5，蓄电池5逐渐储存能量。
太阳能半导体预冷箱的制冷模式为，太阳能充放电控制器调整为放电模式。其中蓄电池5内的蓄电材料处于充能完毕状态。关闭预冷箱顶板4，启动半导体制冷机6，蓄电池输出电流流经太阳能充放电控制器进入半导体制冷片10。最后，散热铝块9产生的热量经散热风扇8散发于外界，导冷块11产生的冷量经导冷风扇12实现对预冷箱内物品的制冷。在该模式下，预冷箱箱体3内温度降低并最终达到稳定状态。关闭半导体制冷机6并在预冷箱内放入相变材料，可实现长时间低温保存。
太阳能半导体预冷箱的制冷模式中，可以根据需要在预冷箱箱体3内放置温度传感器和温度控制器，使太阳能半导体预冷箱制冷效果达到最佳。
预冷箱箱体3在制冷过程中，预冷箱顶板4安装了半导体制冷机6。预冷箱箱体3制冷后低温保存时，预冷箱顶板4为无开口顶板。
具体实施时，一套太阳能半导体预冷箱设备可以包含多个预冷箱箱体，多个无开口预冷箱顶板4，一个安装半导体制冷机6的预冷箱顶板4。实现对预冷箱箱体3内制冷时，用安装半导体制冷机6的预冷箱顶板4关闭预冷箱，打开半导体制冷机6，预冷箱内温度降低。结束制冷后，用无开口预冷箱顶板4关闭制冷结束的预冷箱。然后，将安装半导体制冷机6的预冷箱顶板4转移至另一个预冷箱箱体3上，即可实现对下一个预冷箱内物品的制冷。
无开口预冷箱顶板4的数量是非限制的，可以根据实际需求选择配置。
上述实施例中未完整展示太阳能半导体预冷箱的所有部件，实施过程中，在太阳能半导体预冷箱的预冷箱内设置加湿器等空气处理附件，选用不同的预冷箱结构，改变半导体制冷机位置，或不脱离本发明技术方案的精神增加制冷机，蓄电池和太阳能板等，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。
本文中使用“前”、“后”、“左”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“前”、“后”、“左”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明，上述词语并没有特殊的含义。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，包括：
预冷箱箱体(3)，上部开口的箱体结构，盛装有待冷却物品；
预冷箱顶板(4)，预冷箱顶板(4)上设有半导体制冷机(6)，预冷箱顶板(4)与所述预冷箱箱体(3)可拆卸式密合，并向预冷箱箱体(3)内部提供冷量；
蓄电机构，向所述半导体制冷机(6)提供电能；
太阳能收集机构，与所述蓄电机构电连接，收集太阳能并转化为电能，产生的电能向所述蓄电机构充电。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述预冷箱顶板(4)上设有用于半导体制冷机(6)的装配孔。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述半导体制冷机(6)包括半导体制冷片(10)、散热组件和导冷组件；
所述散热组件设于半导体制冷片(10)上方；
所述导冷组件设于半导体制冷片(10)下方。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，预冷箱顶板(4)与预冷箱箱体(3)密合时，预冷箱顶板(4)与预冷箱箱体(3)构成预冷空腔。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述散热组件设于所述预冷空腔外部，所述半导体制冷片(10)固定于所述装配孔处，所述导冷组件设于所述预冷空腔内部。
6.根据权利要求3所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述散热组件包括导热杆、散热铝块(9)、散热风扇(8)；
所述散热铝块(9)通过导热杆与所述半导体制冷片(10)连接；
所述散热风扇(8)设于所述散热铝块(9)两侧；
所述散热风扇(8)外部还设有风扇网罩(7)。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述导冷组件包括导冷块(11)和设于所述导冷块(11)下方的导冷风扇(12)，所述导冷块(11)连接于所述半导体制冷片(10)下方。
8.根据权利要求3所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述蓄电机构包括蓄电池(5)，所述蓄电池(5)向半导体制冷片(10)提供电能。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述预冷箱箱体(3)的导热率低于0.08W·m-1·K-1。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能半导体预冷箱，其特征在于，所述待冷却物品为采摘下待物流运输的农产品。
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