CN114407621A - 一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统及方法，包括安装在车厢上的箱体和箱体内管网、制冷机组、储液罐、循环泵、隔膜泵、温度传感器和控制系统，当温度过高，制冷机组制冷，储液罐中的潜热型功能流体与蒸发器换热并通过循环泵流入管网为箱体降温，降温后吸收了热量的潜热型功能流体再回流至储液罐，如此循环将箱体内温度稳定在合适温度。本发明依靠潜热型功能流体表观比热容大，相变时温度基本保持恒定，实现箱体内部精准控温并将冷量均匀传递到箱体内部，解决了现有车载疫苗运输箱不能在长途运输中有效保存疫苗的问题同时节约能耗。

Description

一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统及方法

技术领域

本发明涉及生物疫苗保存领域，尤其涉及一种车载医用疫苗运输箱。

背景技术

为了控制疫情，疫苗无疑是最快最重要的手段。但是疫苗在运输过程中容易因温度波动而失活。传统的疫苗运输车普遍通过风机送风将蒸发器的冷量送到车厢各处，冷量输出位置和面积局限性大，这使得温度在车厢各处分布不均匀、波动大；无源型制冷运输箱利用相变蓄冷材料的潜热在储运过程保持低温，但是无法在长途运输时及时更换耗尽储冷量的蓄冷材料，制冷方式被动、制冷量有限；以水为载冷剂的系统，换热时温度变化较大，无法保证外界温度变化时箱内温度仍然稳定精准。

发明内容

本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统及方法，不仅可以避免能耗浪费，而且可以依靠潜热型功能流体表观比热容大，相变时温度基本保持恒定，实现箱体内部精准控温并将冷量均匀传递到箱体内部，解决了现有车载疫苗运输箱不能在长途运输中有效保存疫苗的问题且可以根据不同存储温度条件更换不同的潜热型功能流体，保证一车多用。

为解决上述发明目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，包括密封箱体，所述箱体内壁均匀铺设管网，所述管网通过管道与储液罐连通形成回路，所述管网进气一端设有循环泵；所述储液罐内充有潜热型功能流体，所述潜热型功能流体得以在所述管网中流动；

所述储液罐内部安装有蒸发器和管壳式换热器，所述蒸发器内部充有制冷剂、外部设有管壳式换热器，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器换热。

示例性的，所述蒸发器和所述管壳式换热器构成制冷机组，所述制冷机组还包括压缩机、节流阀和冷凝器，所述制冷机组各部件之间通过导热性好的铜管连接。

示例性的，所述管网分为上管网和下管网，所述管网进气一端设有隔膜泵和三通阀一，所述管网出气一端设有三通阀二。

示例性的，在所述箱体内部的上部、中部和下部分别设有温度传感器。

示例性的，所述制冷机组的所述压缩机、所述循环泵、三个所述温度传感器均通过电线与控制系统相连，所述三通阀一、所述三通阀二和所述隔膜泵与所述控制系统电性连接。

示例性的，所述潜热型功能流体为石蜡-密胺树脂相变微胶囊颗粒悬浮液，相变微胶囊的芯材为石蜡，壳材为密胺树脂；

改变芯材，得以改变所述潜热型功能流体的相变的温度，根据疫苗适宜存储的最佳温度，更换不同种类的所述潜热型功能流体得以适应不同疫苗。

示例性的，所述箱体内的管网采用导热性好的铜管。

示例性的，所述箱体为长方体，底部安装有橡胶层和铰链，所述铰链与汽车车厢连接固定；所述箱体内壁与所述管网之间包裹保温材料。

一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法，所述方法利用所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，所述方法包括以下步骤：

S1：当疫苗运输箱开始工作时，箱体内部的温度传感器检测箱内温度高于疫苗存储的理想温度T1，所述温度传感器通知所述控制中心，所述控制中心开始控制箱体外部的所述制冷机组制冷，所述制冷机组中的压缩机开始工作，通过压缩蒸汽制冷循环制造冷量；

S2：所述制冷机组制冷的同时，所述储液罐中的所述潜热型功能流体流动至所述制冷机组的所述蒸发器附近，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器充分换热，直至所述储液罐内潜热型功能流体的温度达到T1；

S3：所述控制中心打开所述三通阀一和所述三通阀二使所述管网处于连通状态，再打开所述循环泵和所述隔膜泵，将所述储液罐中的低温潜热型功能流体泵送至所述箱内的管网中，所述隔膜泵使所述潜热型功能流体流动稳定，避免阻塞管道；

S4：所述管网中的低温潜热型功能流体与所述箱内的空气充分换热，当注入所述管网中的所述潜热型功能流体达到一定量使所述箱体内温度达到T1 时，所述控制中心控制所述三通阀二、所述隔膜泵和所述循环泵关闭以达到节能状态；

S5：所述低温潜热型功能流体吸收所述箱体内空气热量直至饱和时，所述箱体内温度再次波动，所述控制中心控制所述三通阀二、所述隔膜泵和所述循环泵打开，再次注入所述低温潜热型功能流体；

S6：吸收所述箱体内热量后的所述潜热型功能流体从所述管网出气一端流回至所述储液罐，并继续与所述蒸发器换热；

S7：如此循环，直至所述箱体中的温度维持在T1时，整个系统即处于动态平衡中。

上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

上述方案，用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统

1.采用潜热型功能流体作为载冷剂，依靠潜热型功能流体表观比热容大，相变时温度基本保持恒定，实现箱体内部温度的精确控制。

2.本发明可以根据疫苗适宜存储的最佳温度，选择更换不同的潜热型功能流体来控制箱体内适宜存储的最佳温度，保证一车多用。

3.本发明解决了现有车载疫苗运输箱不能在长距离运输途中对疫苗进行有效保存的问题，且潜热型功能流体在途中无需更换更加方便。

用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法

本发明的潜热型功能流体具有相变控温的性能，潜热型功能流体可以将冷量均匀传递到箱体内部并主动吸收疫苗箱内热量，保证疫苗箱内温度稳定无波动，节省能耗，同时本发明添加了温度传感器和控制系统，解决了原有制冷系统冷板无法主动制冷以及风机盘管温度不均匀的问题。

所述疫苗运输箱的控温系统通过控制系统智能控制，通过控制三通阀二的打开与关闭实现节约能耗的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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为本发明用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统的运行示意图；

图2为本发明用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统的整车示意图；

图3为本发明用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法的流程图。

其中附图标记说明如下：

101、控制系统；102、冷凝器；103、压缩机；104、节流阀；105、储液罐；106、循环泵；107、隔膜泵；108、三通阀一；109、三通阀二；110、管网；111、温度传感器；112、蒸发器；113、车厢。

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的附图，对本发明实施例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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明针对如今市场疫苗运输车输送冷量不均、温度波动大、制冷方式被动、制冷量有限、换热温度变化较大无法保证箱内温度精准等问题提供了一种可以实现箱体内精准控温、可更换载冷剂保证一车多用、解决了长途运输中疫苗有效保存问题且冷量传递均匀、使疫苗箱内温度稳定又节约能耗的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统及方法。

如图1、2所示，本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，包括密封长方体箱体，所述箱体底部安装有橡胶层和铰链，所述铰链用于与车厢113连接固定，所述橡胶层在汽车行驶过程中起到减震的效果；所述箱体内壁均匀铺设导热性好的铜管管网110，所述箱体内壁与所述管网110之间包裹保温材料，以减小外部环境温度对箱体内部温度的影响；所述箱体内部的上部、中部和下部分别设有温度传感器111，实时监测箱体内部温度。

所述管网110分为上管网和下管网，并通过管道与储液罐105连通形成回路，所述管网110进气一端设有循环泵106、隔膜泵107和三通阀一108，所述管网110出气一端设有三通阀二109。

所述储液罐105内部安装有蒸发器112和管壳式换热器，所述蒸发器112 和所述管壳式换热器构成制冷机组，所述制冷机组还包括压缩机103、节流阀104和冷凝器102，所述制冷机组各部件之间通过导热性好的铜管连接。

所述制冷机组的所述压缩机103、所述循环泵106、三个所述温度传感器111均通过电线与控制系统101相连，所述三通阀一108、所述三通阀二 109和所述隔膜泵107与所述控制系统101电性连接，所述控制中心101根据箱体内部温度变化控制制冷设备的运行、阀门的开启以及循环泵的有效运行。

所述蒸发器112内部充有制冷剂保持制冷，外部设有管壳式换热器，所述储液罐105内充有潜热型功能流体，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器112换热保持低温，且所述潜热型功能流体可以通过所述循环泵106和所述隔膜泵107流动至所述管网110中并均匀传递冷量至所述箱体，与所述箱体内空气充分换热后携带热量再流回至所述储液罐105继续与所述蒸发器112换热保持低温，所述隔膜泵107可以保证所述潜热型功能流体流动稳定，避免阻塞管道。

所述潜热型功能流体为石蜡-密胺树脂相变微胶囊颗粒悬浮液，具有相变控温的功能，相变微胶囊的芯材为石蜡，壳材为密胺树脂，通过改变芯材可以控制所述潜热型功能流体的相变的温度，根据不同疫苗适宜存储的最佳温度，所述潜热型功能流体可以更换为不同种类来控制所述箱体内适宜存储的最佳温度，保证一车多用；所述潜热型功能流体表观比热容大，相变时温度基本保持恒定，可以实现所述箱体内部温度的精确控制，所述潜热型功能流体可以将冷量均匀传递到所述箱体内部，以保证疫苗箱内温度稳定无波动，节省能耗。

如图3所示，本发明实施例提供了一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法，包括以下步骤：

第一步，当疫苗运输箱开始工作时，箱体内部的所述温度传感器111检测箱内温度高于疫苗存储的理想温度T1，所述温度传感器111通知所述控制中心101，所述控制中心101开始控制箱体外部的所述制冷机组制冷，所述制冷机组中的所述压缩机103开始工作，通过压缩蒸汽制冷循环制造冷量。

第二步，所述制冷机组制冷的同时，所述储液罐105中的所述潜热型功能流体流动至所述制冷机组的所述蒸发器112附近，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器112充分换热，直至所述储液罐105内潜热型功能流体的温度达到T1。

第三步，所述控制中心101打开所述三通阀一108和所述三通阀二109 使所述管网110处于连通状态，再打开所述循环泵106和所述隔膜泵107，将所述储液罐105中的低温潜热型功能流体泵送至所述箱内的管网110中，所述隔膜泵107使所述潜热型功能流体流动稳定，避免阻塞管道。

第四步，所述管网110中的低温潜热型功能流体与所述箱内的空气充分换热，当注入所述管网110中的所述潜热型功能流体达到一定量使所述箱体内温度达到T1时，所述控制中心101控制所述三通阀二109、所述隔膜泵 107和所述循环泵106关闭以达到节能状态。

第五步，所述低温潜热型功能流体吸收所述箱体内空气热量直至饱和时，所述箱体内温度再次波动，所述控制中心101控制所述三通阀二109、所述隔膜泵107和所述循环泵106打开，再次注入所述低温潜热型功能流体。

第六步，吸收所述箱体内热量后的所述潜热型功能流体从所述管网110 出气一端流回至所述储液罐105，并继续与所述蒸发器112换热。

第七步，如此循环，直至所述箱体中的温度维持在T1时，整个系统即处于动态平衡中。

本发明的一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法的工作过程如下：

S1、当疫苗运输箱开始工作时，箱体内部的温度传感器检测箱内温度高于疫苗存储的理想温度T1，温度传感器通知控制中心，控制中心开始控制箱体外部的制冷机组制冷，制冷机组中的压缩机103开始工作，通过压缩蒸汽制冷循环制造冷量。

S2、制冷机组制冷的同时，储液罐中的潜热型功能流体流动至制冷机组的蒸发器附近，潜热型功能流体通过管壳式换热器与蒸发器充分换热，直至储液罐内潜热型功能流体的温度达到T1。

S3、控制中心打开三通阀一和三通阀二使管网处于连通状态，再打开循环泵和隔膜泵，将储液罐中的低温潜热型功能流体泵送至箱内的管网中，隔膜泵使潜热型功能流体流动稳定，避免阻塞管道。

S4、管网中的低温潜热型功能流体与箱内的空气充分换热，当注入管网中的潜热型功能流体达到一定量使箱体内温度达到T1时，控制中心控制三通阀二、隔膜泵和循环泵关闭以达到节能状态。

S5、低温潜热型功能流体吸收箱体内空气热量直至饱和时，箱体内温度再次波动，控制中心控制三通阀二、隔膜泵和循环泵打开，再次注入低温潜热型功能流体。

S6、吸收箱体内热量后的潜热型功能流体从管网出气一端流回至储液罐，并继续与蒸发器换热。

S7、如此循环，直至箱体中的温度维持在T1时，整个系统即处于动态平衡中。

有以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，包括密封箱体，所述箱体内壁均匀铺设管网，所述管网通过管道与储液罐连通形成回路，所述管网进气一端设有循环泵；所述储液罐内充有潜热型功能流体，所述潜热型功能流体得以在所述管网中流动；

所述储液罐内部安装有蒸发器和管壳式换热器，所述蒸发器内部充有制冷剂、外部设有管壳式换热器，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器换热。

2.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述蒸发器和所述管壳式换热器构成制冷机组，所述制冷机组还包括压缩机、节流阀和冷凝器，所述制冷机组各部件之间通过导热性好的铜管连接。

3.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述管网分为上管网和下管网，所述管网进气一端设有隔膜泵和三通阀一，所述管网出气一端设有三通阀二。

4.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，在所述箱体内部的上部、中部和下部分别设有温度传感器。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述制冷机组的所述压缩机、所述循环泵、三个所述温度传感器均通过电线与控制系统相连，所述三通阀一、所述三通阀二和所述隔膜泵与所述控制系统电性连接。

6.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述潜热型功能流体为石蜡-密胺树脂相变微胶囊颗粒悬浮液，相变微胶囊的芯材为石蜡，壳材为密胺树脂；

改变芯材，得以改变所述潜热型功能流体的相变的温度，根据疫苗适宜存储的最佳温度，更换不同种类的所述潜热型功能流体得以适应不同疫苗。

7.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述箱体内的管网采用导热性好的铜管。

8.根据权利要求1所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，其特征在于，所述箱体为长方体，底部安装有橡胶层和铰链，所述铰链与汽车车厢连接固定；所述箱体内壁与所述管网之间包裹保温材料。

9.一种用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1～8任一项所述的用潜热型功能流体的车载疫苗运输箱控温系统，所述方法包括以下步骤：

S1：当疫苗运输箱开始工作时，箱体内部的温度传感器检测箱内温度高于疫苗存储的理想温度T1，所述温度传感器通知所述控制中心，所述控制中心开始控制箱体外部的所述制冷机组制冷，所述制冷机组中的压缩机开始工作，通过压缩蒸汽制冷循环制造冷量；

S2：所述制冷机组制冷的同时，所述储液罐中的所述潜热型功能流体流动至所述制冷机组的所述蒸发器附近，所述潜热型功能流体通过所述管壳式换热器与所述蒸发器充分换热，直至所述储液罐内潜热型功能流体的温度达到T1；

S3：所述控制中心打开所述三通阀一和所述三通阀二使所述管网处于连通状态，再打开所述循环泵和所述隔膜泵，将所述储液罐中的低温潜热型功能流体泵送至所述箱内的管网中，所述隔膜泵使所述潜热型功能流体流动稳定，避免阻塞管道；

S4：所述管网中的低温潜热型功能流体与所述箱内的空气充分换热，当注入所述管网中的所述潜热型功能流体达到一定量使所述箱体内温度达到T1时，所述控制中心控制所述三通阀二、所述隔膜泵和所述循环泵关闭以达到节能状态；

S5：所述低温潜热型功能流体吸收所述箱体内空气热量直至饱和时，所述箱体内温度再次波动，所述控制中心控制所述三通阀二、所述隔膜泵和所述循环泵打开，再次注入所述低温潜热型功能流体；

S6：吸收所述箱体内热量后的所述潜热型功能流体从所述管网出气一端流回至所述储液罐，并继续与所述蒸发器换热；

S7：如此循环，直至所述箱体中的温度维持在T1时，整个系统即处于动态平衡中。

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