CN115009143A - 太阳能储能式恒温冷链箱 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种太阳能储能式恒温冷链箱，该太阳能储能式恒温冷链箱包括：保温箱体、制冷机组、太阳能发电模块和储能模块；储能模块安装在保温箱体内用于向箱体释放储存的热能或冷能；太阳能发电模块设于保温箱体外表面，与制冷机组连接，用于向制冷机组供电；制冷机组的介质输出端和介质输入端分别与储能模块的介质输入端连接和介质输出端连接；太阳能发电模块包括依次连接的光伏板、充能器、电池和逆变器；光伏板设于保温箱体的外表面，逆变器与制冷机组的供电端连接。本申请解决了相关技术中冷藏设备受限于能量供应方式和释放方式导致无法长时间持续的为箱内功能，不能维持箱内温度，无法保证箱内温度维持在相对恒定的温度范围内问题。

Description

太阳能储能式恒温冷链箱

链箱提出的分案申请。

技术领域

本申请涉及冷链技术领域，具体而言，涉及一种太阳能储能式恒温冷链箱。

背景技术

蔬菜、水果等鲜活品，速冻食品奶制品等加工食品和各类针剂、药剂、疫苗等医药品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中应该始终处于规定的温度环境下。这些物品的贮藏运输必须依靠专用设备，随着运输物品种类的不同，专用设备内保持的温度不同，冷藏运输设备能够提供的温度范围在0℃～8℃。

目前的冷藏运输设备通过装载有制冷机组的机械制冷运输车来实现恒温，此类通过运输车的运转来实现制冷机组的功能，增加了运输车的油耗，在车辆停驻时，无法持续为车厢供冷，不能维持车厢温度，无法保证车厢内温度维持在相对恒定的温度范围内。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种太阳能储能式恒温冷链箱，以解决相关技术中冷藏设备受限于能量供应方式和释放方式导致无法长时间持续的为箱内供能，不能维持箱内温度，无法保证箱内温度维持在相对恒定的温度范围内的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种太阳能储能式恒温冷链箱，该太阳能储能式恒温冷链箱包括：保温箱体、制冷机组、太阳能发电模块和储能模块；

所述储能模块安装在保温箱体内用于向箱体释放储存的热能或冷能；

所述太阳能发电模块设于所述保温箱体外表面，与所述制冷机组连接，用于向制冷机组供电；

所述制冷机组的介质输出端和介质输入端分别与所述储能模块的介质输入端连接和介质输出端连接；

所述太阳能发电模块包括依次连接的光伏板、充能器、电池和逆变器；所述光伏板设于所述保温箱体的外表面，所述逆变器与所述制冷机组的供电端连接。

进一步的，制冷机组的制冷方式为直膨式，其包括直膨式压缩机组；

所述直膨式压缩机组用于将气液混合的换热介质正向输入储能模块内或将气态换热介质反向输入储能模块内，以使所述储能模块吸冷而储冷或吸热而储热。

进一步的，制冷机组包括直膨式压缩机组、四通阀、冷凝器、单向阀组、储液器、过滤器、电子膨胀阀；

所述单向阀组包括并联的第一阀组和第二阀组，所述第一阀组包括串联的第一单向阀和第二单向阀，所述第二阀组包括串联的第三单向阀和第四单向阀；

所述第一单向阀和所述第二单向阀允许介质的流动方向为相对流动，所述第三单向阀和所述第四单向阀允许介质的流动方向为相背流动；

所述冷凝器并联于所述第一单向阀和所述第三单向阀之间，所述储液器并联于所述第一单向阀和所述第二单向阀之间，所述储能模块的第一端并联于所述第二单向阀和所述第四单向阀之间，所述电子膨胀阀的出口并联于所述第三单向阀和第四单向阀之间；

所述四通阀用于将直膨式压缩机组的输出端与冷凝器连接和将直膨式压缩机组的输入端与储能模块的第二端连接，或者用于将直膨式压缩机组的输出端与储能模块的第二端连接和将直膨式压缩机组的输入端与冷凝器连接；

所述过滤器与所述储液器连接。

进一步的，制冷机组还包括电子膨胀阀控制模块，所述电子膨胀阀控制模块与所述电子膨胀阀和机组总控CPU电性连接，用于控制所述电子膨胀阀的启闭，以精确控制回气过热度；

所述电子膨胀阀控制模块还用于获取当前电子膨胀阀的工作情况、温度、压力和开度数据，并传输给机组总控CPU。

进一步的，太阳能发电模块还包括电池保护板，所述电池保护板与所述充能器和所述电池连接，用于检测所述电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态；

所述电池保护板上设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与终端建立无线连接，通过所述蓝牙模块将所述电池的状态传输给终端；

所述电池保护板上设置有用于与机组总控CPU通讯连接的通讯模块，通过所述通讯模块将所述电池的状态传输给机组总控CPU。

进一步的，储能模块包括并排布置的多个蓄冷条，相邻所述蓄冷条之间机械连接，所述蓄冷条内呈中空设置；

所述蓄冷条内设置有蒸发器和相变材料，所述相变材料填充于所述蓄冷条内；

所述蒸发器包括嵌设于所述相变材料内的换热管和换热肋片，所述换热管的两端延伸出所述蓄冷条后分别与所述制冷机组的介质输出端和介质输入端连接。

进一步的，换热管包括呈高低布置的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体均沿纵向设于所述蓄冷条内；

所述第二管体的第一端与所述制冷机组的介质输出端连接，第二端与所述第一管体的第一端连接，所述第一管体的第二端与所述制冷机组的介质输入端连接。

进一步的，第二管体的第二端和所述第一管体的第一端延伸出所述蓄冷条后通过弯管连接。

进一步的，换热肋片包括第一肋体和两根第二肋体；

所述第一肋体呈倾斜固定在所述第一管体和所述第二管体之间；

其中一根所述第二肋体的第一端固定在所述第一管体上，第二端固定在所述蓄冷条的左侧壁上，另一根所述第二肋体的第一端固定在所述第二管体上，第二端固定在所述蓄冷条的右侧壁上。

进一步的，换热肋片还包括竖直布置的第三肋体，所述第三肋体设置为两根并分别朝上的固定在第二管体上和朝下的固定在第一管体上。

进一步的，还包括总出管，各个所述蓄冷条内的第一管体的第一端延伸出所述蓄冷条后连通在所述总出管上，所述总出管与所述制冷机组的介质输入端连接。

进一步的，还包括总进管和进液管，所述进液管的数量与所述第二管体的数量对应，每个所述第二管体的第一端延伸出所述蓄冷条后与所述进液管连接；

多个所述进液管通过分液头与所述总进管连通，所述总进管与所述制冷机组的介质输出端连接。

进一步的，第一管体和所述第二管体的管壁设置为波纹状或设置有多个加强肋，以增加所述第一管体和所述第二管体在流通载冷剂时的抗压性能及换热能力。

进一步的，蓄冷条朝向所述保温箱体的内侧的一面设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述蓄冷条的纵向开设，并沿所述蓄冷条的横向均匀分布。

进一步的，蓄冷条的左右两侧均设置有卡扣位，相邻所述蓄冷条之间通过所述卡扣位卡扣连接；

相邻所述蓄冷条背离所述凹槽的一面间断焊接形成整体。

进一步的，蓄冷条的两端通过铝板密封，所述铝板上设置有压力控制阀，以使所述蓄冷条内的压力超过设定值时由所述压力控制阀进行泄压。

进一步的，蓄冷条的左右内壁上设置有卡槽，所述第二肋体的端部沿所述蓄冷条的纵向卡设在所述卡槽内并与所述卡槽的侧壁之间具有形变间隙。

进一步的，蓄冷条内设置有缓冲垫，所述缓冲垫覆盖在所述蓄冷条的内表面，所述相变材料填充在所述缓冲垫围成的区域内。

进一步的，储能模块设置为三组并分别设于所述保温箱体的上端和两侧；

位于所述保温箱体两侧的所述储能模块从下至上依次分布有至少两个相变条件不同的控温区域，每个所述控温区域均由若干个所述蓄冷条组成；

位于下端的控温区域内蓄冷条中的相变材料的相变温度大于位于上端的控温区域内蓄冷条中的相变材料的相变温度。

进一步的，保温箱体包括外壳和底壳，所述蓄冷条贴近所述外壳的一侧设置有预埋件，所述蓄冷条与所述外壳之间具有保温间隙，所述保温间隙内填充有发泡保温材料，所述蓄冷条通过所述预埋件嵌设在所述发泡保温材料内；

所述底壳包括底座、第一底板和第二底板，所述外壳的下端固定在所述底座的两侧；

所述第一底板固定在所述底座上，所述第二底板位于所述第一底板的上方并固定在所述底座的上端；所述第二底板的上端沿其纵向开设有排水通风槽；

所述第二底板采用玻璃钢制成；

所述第一底板和所述第二底板之间通过支撑梁连接，以使所述第一底板和所述第二底板之间具有保温间隙；

所述支撑梁采用玻璃钢工字钢制成。

进一步的，保温箱体还包括可开合的左侧箱门和右侧箱门；

所述左侧箱门和所述右侧箱门相对的一端设置有密封配合的密封斜面；

所述左侧箱门和所述右侧箱门均包括内箱门和外箱门，所述内箱门采用玻璃钢制成，所述内箱门和所述外箱门之间设置有多唇边密封胶条，所述密封胶条延伸至所述密封斜面。

进一步的，保温箱体内设置有照明模块，所述左侧箱门或所述右侧箱门上设置有接触开关；

当所述左侧箱门或所述右侧箱门关闭时触发所述接触开关并控制所述照明模块关闭；

当所述左侧箱门或所述右侧箱门开启时触发所述接触开关并控制所述照明模块开启。

进一步的，保温箱体内设置有温度监测装置和温度传输模块，所述温度传输模块与所述温度监测装置连接，用于将所述保温箱体内的温度信息传输给终端。

根据本申请的另一方面，提供一种冷链车，该冷链车包括上述的太阳能储能式恒温冷链箱。

在本申请实施例中，通过设置保温箱体、制冷机组、太阳能发电模块和储能模块；储能模块安装在保温箱体内用于向箱体释放储存的热能或冷能；太阳能发电模块设于保温箱体外表面，与制冷机组连接，用于向制冷机组供电；制冷机组的介质输出端和介质输入端分别与储能模块的介质输入端连接和介质输出端连接；太阳能发电模块包括依次连接的光伏板、充能器、电池和逆变器；光伏板设于保温箱体的外表面，逆变器与制冷机组的供电端连接，达到了由太阳能发电模块向制冷机组供电，制冷机组产生的冷源介质输入保温箱体内的储能模块中，由储能模块储存能量并向保温箱体内逐渐释放能量的目的，从而实现了在大部分地方无需能源保持保温箱体内的恒定的温度范围，减少能耗，使保温箱体只需要很小的能量便能维持箱内温度恒定，实现长期自主无源蓄冷的技术效果，进而解决了相关技术中冷藏设备受限于能量供应方式和释放方式导致无法长时间持续的为箱内功能，不能维持箱内温度，无法保证箱内温度维持在相对恒定的温度范围内的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

图2是根据本申请实施例中太阳能发电模块的结构示意图；

图3是根据本申请实施例中蓄冷模块的结构示意图；

图4是根据本申请实施例中蓄冷模块的正视结构示意图；

图5是根据本申请实施例中蓄冷条的结构示意图；

图6是根据本申请实施例中箱门的结构示意图；

图7是根据本申请实施例中箱门的俯视结构示意图；

图8是根据本申请实施例中制冷机组在制冷工况下的示意图；

图9是根据本申请实施例中制冷机组在制热工况下的示意图；

其中，1太阳能发电模块，101光伏板，102充能器，103电池，104逆变器，2制冷机组，3保温箱体，31外壳，32底壳，321第一底板，322第二底板，4储能模块，41预埋件，42蓄冷条，421卡槽，422卡扣位，423第三肋体，424相变材料，425缓冲垫，426第一管体，427第二肋体，428蒸发器，429第一肋体，430凹槽，431第二管体，5总出管，6进液管，7总进管，8分液头，9发泡保温材料，10左侧箱门，11右侧箱门，12密封斜面，13直膨式压缩机组，14四通阀，15冷凝器，16单向阀组，161第一单向阀，162第二单向阀，163第三单向阀，164第四单向阀，17储液器，18电子膨胀阀，19过滤器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

目前的冷藏运输设备通过装载有制冷机组的机械制冷运输车来实现恒温，此类通过运输车的运转来实现制冷机组的功能，增加了运输车的油耗，在车辆停驻时，无法持续为车厢供冷，不能维持车厢温度，无法保证车厢内温度维持在相对恒定的温度范围内。

要解决上述问题，需要从三个方面考虑箱体的结构，其中一方面是能量的来源，第二方面是能量的利用率，第三方面是箱体的保温性能，只有在能量的来源稳定、能量的利用和箱体的保温性能较高才能够实现长时间的箱体供冷，以维持车厢温度，保证车厢内温度维持在相对恒定的温度范围内。

为此，如图1至图5所示，本申请实施例提供了一种太阳能储能式恒温冷链箱，该太阳能储能式恒温冷链箱包括：保温箱体3、制冷机组2、太阳能发电模块1和储能模块4；

储能模块4安装在保温箱体3内用于向箱体释放储存的热能或冷能；

太阳能发电模块1设于保温箱体3外表面，与制冷机组2连接，用于向制冷机组2供电；

制冷机组2的介质输出端和介质输入端分别与储能模块4的介质输入端连接和介质输出端连接；

太阳能发电模块1包括依次连接的光伏板101、充能器102、电池103和逆变器104；光伏板101设于保温箱体3的外表面，逆变器104与制冷机组2的供电端连接。

本实施例中，该太阳能储能式恒温冷链箱主要由保温箱体3、制冷机组2、太阳能发电模块1和储能模块4四部分组成，其中保温箱体3作为主体结构，其内部可用于存储果蔬等需要恒温储存的食品。制冷机组2安装在保温箱体3的外侧，为有效的利用空间，制冷机组2可安装在保温箱体3远离箱门的一侧。太阳能发电模块1安装在保温箱体3的外表面，太阳能发电模块1作为将太阳能转化为电能的设备，其整体由光伏板101、充能器102、电池103和逆变器104组成。其中光伏板101作为收集太阳能的设备安装在保温箱体3的顶面，充能器102、电池103和逆变器104作为能量转化设备可贴近制冷机组2进行安装。光伏板101接收的太阳能通过充电器充入电池103中进行储存，电池103内的电流通过逆变器104调整电压后输入至制冷机组2内。由于逆变器104和电池103的使用，使得制冷机组2的选型可更为灵活，可以选用大功率的压缩机，成本低、适用性高，可适合打尺寸集装箱及小型冷库需求。

光伏板101可直接固定在保温箱体3的顶部，运输过程不突出箱体顶面，可额外配置折叠支架，可在落地后展开。光伏板101也可采用柔性太阳能板，使其方便运输不怕震动，或者普通太阳板，使其具有成本低的优点。也可部分选用柔性太阳板，部分选用普通太阳板。电池103可采用锂电池103，充能器102可采用MPPT充能器102。

本实施例中的太阳能发电模块1中采用电池103向制冷机组2进行供电，相对于直接由充能器102向制冷机组2供电的方式而言，增加蓄电的结构，进而加强抵抗长期阴天的能力，使其制冷能力和冷冻温区效果更好，能带动更大的箱体。

制冷机组2产生的制冷介质通过介质输出端流入储能模块4内，与储能模块4中的储能材料换热后通过介质输入端流入制冷机组2内进行循环。储能模块4可以相变的方式来储存制冷介质的冷能，并随着保温箱体3内温度的变化而逐渐的释放冷能，从而使得保温箱体3内的温度可维持在一个恒定的范围。

本实施例中的保温箱体3采用保温效果较好的保温结构，使得保温箱体3内的环境不易与外部环境进行换热，从而降低储能模块4内冷能的使用量，进一步提高该保温箱体3在一次充冷后的使用时间。

本实施例达到了由太阳能发电模块1向制冷机组2供电，制冷机组2产生的冷源介质输入保温箱体3内的储能模块4中，由储能模块4储存能量并向保温箱体3内逐渐释放能量的目的，从而实现了在大部分地方无需能源保持保温箱体3内的恒定的温度范围，减少能耗，使保温箱体3只需要很小的能量便能维持箱内温度恒定，实现长期自主无源蓄冷的技术效果，进而解决了相关技术中冷藏设备受限于能量供应方式和释放方式导致无法长时间持续的为箱内功能，不能维持箱内温度，无法保证箱内温度维持在相对恒定的温度范围内的问题。

为便于根据保温箱体3内的温度实时的对制冷机组2进行控制，本实施例中的太阳能储能式恒温冷链箱还包括控制系统，控制系统安装在保温箱体3的外侧，采用耐低温配件，内部配有触摸显示屏和PLC或者电路板。制冷机组2包括轴流风机和温控器，通过温控器可智能的根据冷凝温度来控制风扇的启停，实现节能，以进一步增加使用时间。

为进一步提高使用范围，制冷机组2上还可配置有220V市电输出接口，可做应急电源使用，同样还可配置220v市电输入接口，可连接市电为机组提供应急电源。

如图8和图9所示，制冷机组2包括直膨式压缩机组13、四通阀14、冷凝器15、单向阀组16、储液器17、过滤器、电子膨胀阀18；

单向阀组16包括并联的第一阀组和第二阀组，第一阀组包括串联的第一单向阀161和第二单向阀162，第二阀组包括串联的第三单向阀163和第四单向阀164；

第一单向阀161和第二单向阀162允许介质的流动方向为相对流动，第三单向阀163和第四单向阀164允许介质的流动方向为相背流动；

冷凝器15并联于第一单向阀161和第三单向阀163之间，储液器17并联于第一单向阀161和第二单向阀162之间，储能模块4的第一端并联于第二单向阀162和第四单向阀164之间，电子膨胀阀18的出口并联于第三单向阀163和第四单向阀164之间；

四通阀14用于将直膨式压缩机组13的输出端与冷凝器15连接和将直膨式压缩机组13的输入端与储能模块4的第二端连接，或者用于将直膨式压缩机组13的输出端与储能模块4的第二端连接和将直膨式压缩机组13的输入端与冷凝器15连接；

过滤器与储液器17连接。

具体的，需要说明的是，在本实施例中第一单向阀161的允许流动方向为向右流动（朝向储能模块4的方向），第二单向阀162的允许流动方向为向左流动（朝向冷凝器15的方向），第三单向阀163的允许流动方向为向左流动（朝向冷凝器15的方向），第四单向阀164的允许流动方向为向右流动（朝向储能模块4的方向）。

本实施例针对制冷和制热两个工况分别对介质的流动过程进行描述：

图8和图9中的粗实线代表高压，细实线代表低压，在制热和制冷工况中，不同的管道内的压力不同。

在制冷工况下：

如图8所示，直膨式压缩机组13输出高压低温气体并通过四通阀14后进入冷凝器15内进行冷凝，然后通过第一单向阀161输入至储液器17中，再由储液器17依次输入至过滤器和电子膨胀阀18，由电子膨胀阀18将其转化为低压低温的气液混合态后通过第四单向阀164由储能模块4的第一端输入储能模块4中进行换热。换热后的液态制冷剂由储能模块4的第二端流出储能模块4并通过四通阀14流入直膨式压缩机组13中。

在该工况下，由于第二单向阀162和第三单向阀163的结构限制以及第二单向阀162和第三单向阀163两端的压力差的限制，使得制冷介质可按照上述流程进行循环实现将低温低压的制冷剂输入储能模块4中，由储能模块4中的相变材料424相变储冷。

在制热工况下：

如图9所示，四通阀14调整连接关系，此时直膨式压缩机组13通过四通阀14直接向储能模块4的第二端输入高温高压气体，在经过与储能模块4内的相变材料424换热后，由储能模块4的第一端输出高压低温气体，并通过第二单向阀162流入储液器17中，再通过过滤器和电子膨胀阀18后形成低压低温气体。低压低温气体通过第三单向阀163输入冷凝器15中，再通过四通阀14输入直膨式压缩机组13的输入端。

在该工况下，由于第一单向阀161和第四单向阀164的结构限制以及第一单向阀161和第四单向阀164两端压力差的限制，使得制冷介质可按照上述流程进行循环实现将高温高压的制冷剂输入储能模块4中，由储能模块4中的相变材料424相变储热。

进一步的，制冷机组2还包括电子膨胀阀控制模块，电子膨胀阀控制模块与电子膨胀阀18和机组总控CPU电性连接，用于控制电子膨胀阀18的启闭，以精确控制回气过热度；

电子膨胀阀控制模块还用于获取当前电子膨胀阀18的工作情况、温度、压力和开度数据，并传输给机组总控CPU。

进一步的，太阳能发电模块1还包括电池103保护板，电池103保护板与充能器102和电池103连接，用于检测电池103的过压、欠压、过流、短路、过温状态；

电池103保护板上设置有蓝牙模块，蓝牙模块用于与终端建立无线连接，通过蓝牙模块将电池103的状态传输给终端；

电池103保护板上设置有用于与机组总控CPU通讯连接的通讯模块，通过通讯模块将电池103的状态传输给机组总控CPU。

为便于制冷机组2对保温箱体3内的温度控制，制冷机组2内安装有电子膨胀阀和电子膨胀阀控制模块，可精确控制回气过热度，使机组效率最高，并有效避免回液。电子膨胀阀控制模块可与机组总控cpu（电路板、或PLC）通讯，及时反馈当前电子膨胀阀工作情况，及温度压力开度等数据，方便总控cup根据工况做出反馈及处置。总控cpu可通过通讯控制电子膨胀阀的开关。

锂电池103配有智能保护板，保护板可在最低-40度温度下稳定工作。同时保护板具有主动均衡锂电池103、充放电电压保护、过流过压保护等功能。同时具有蓝牙功能，可与手机于上位机连接实时查看电池103状态。

锂电池103保护板具有通讯功能，可通过CAN、485等通讯方式于总控cpu通讯，总控cpu可实时查看电池103电压温度电流soc等实时参数。逆变器104为工频逆变器104，同功率下可提供更大的带载启动能力。制冷机组2的压缩机带有喷液阀。能在低温下稳定工作。制冷机组2回气管路配备吸气过滤器，避免箱内杂进入冷机循环系统。制冷机组2配备有高低压开关、压力传感器、压力表等保护装置。

储能模块4作为该冷链箱中较为重要的冷能释放构件，本实施例将对储能模块4进行详细说明：

如图3至图5所示，储能模块4包括并排布置的多个蓄冷条42，相邻蓄冷条42之间机械连接，蓄冷条42内呈中空设置；

蓄冷条42内设置有蒸发器428和相变材料424，相变材料424填充于蓄冷条42内；

蒸发器428包括嵌设于相变材料424内的换热管和换热肋片，换热管的两端延伸出蓄冷条42后分别与制冷机组2的介质输出端和介质输入端连接。

具体的，需要说明的是，储能模块4由多个蓄冷条42并排组成，各个蓄冷条42的结构相似，相邻蓄冷条42之间紧密接触。对于长方体结构的保温箱体3而言，单个蓄冷条42可呈长条形布置。蓄冷条42内部需要填充相变材料424，通过相变材料424的变化来实现冷能的储存。因此，要实现冷能的大量储存，便要使得每个蓄冷条42内具有较大的空间，但是相变材料424在一种相变过程中会产生膨胀，因此也需要考虑蓄冷条42的结构强度。

相变材料424通过与制冷介质进行换热而实现，因此在每个蓄冷条42内均具有蒸发器428，蒸发器428采用嵌设在相变材料424内的方式，即相变材料424将蒸发器428整体包围住，蒸发器428作为制冷介质在流动通道，其两端在延伸出蓄冷条42后与制冷机组2的介质输入端和介质输出端连通。为提高蒸发器428与相变材料424的换热面积，蒸发器428由换热管和换热肋片两部分组成。由于换热肋片的数量越多，相变材料424的体积就越小，因此需要综合考量换热肋片的布置数量、布置方式，使其整体具有一个良好的储能能力。

为提高每一个蓄冷条42内制冷介质的冷能利用率，需要使进入蓄冷条42内的制冷介质能够尽可能覆盖更多范围内的相变材料424，因此，需要对换热管的结构进行进一步的改进。

如图5所示，在本实施例中，换热管包括呈高低布置的第一管体426和第二管体431，第一管体426和第二管体431均沿纵向设于蓄冷条42内；

第二管体431的第一端与制冷机组2的介质输出端连接，第二端与第一管体426的第一端连接，第一管体426的第二端与制冷机组2的介质输入端连接。

具体的，需要说明的是，每个蓄冷条42内的换热管均设置为两根，其中一根为布置的较高的第一管体426和布置的较低的第二管体431。第一管体426和第二管体431呈平行布置，二者之间具有与一定的高度差，制冷介质从位置较低的第二管体431流入蓄冷条42内，并从蓄冷条42的首端流至尾端，然后流入位置较高的第一管体426内，并从蓄冷条42的尾端流至首端。

由于流动在第一管体426和第二管体431内的制冷介质为气液混合态和气态，因此为便于介质的稳定流动，第二管体431的第二端和第一管体426的第一端延伸出蓄冷条42后通过弯管连接。

如图5所示，本实施例通过对换热肋片进行进一步设置来提高储能模块4的储能能力，具体的，换热肋片包括第一肋体429和两根第二肋体427；

第一肋体429呈倾斜固定在第一管体426和第二管体431之间；

其中一根第二肋体427的第一端固定在第一管体426上，第二端固定在蓄冷条42的左侧壁上，另一根第二肋体427的第一端固定在第二管体431上，第二端固定在蓄冷条42的右侧壁上。

具体的，需要说明的是，换热肋片至少有三根，其中一根为较宽的第一肋体429，第一肋体429为平直的板状结构，第一肋体429位于第一管体426和第二管体431之间，其两端分别与左侧的第一管体426外侧固定连接和与右侧的第二管体431的外侧固定连接。由于第一管体426和第二管体431呈高低布置，因此第一肋体429呈倾斜布置。

第二肋体427设置为两根，分别用于连接蓄冷条42左侧内壁和第一管体426，以及蓄冷条42右侧内壁和第二管体431。为增加第二肋体427与相变材料424的增加面积，第二肋体427包括水平部和倾斜部，其中倾斜部连接在对应的第一管体426和第二管体431上，水平部连接在蓄冷条42对应的左侧内壁和右侧内壁上。通过水平部的设置，更利于第二肋体427和蓄冷条42的连接。

通过第一肋体429和第二肋体427的设置，使得蓄冷条42上部和下部的相变材料424被隔离开，并且由于两个第二肋体427与蓄冷条42的安装位置位于同一水平面上，使得上下两部的相变材料424具有相同的体积，并同时增加了制冷介质在蓄冷条42内的流动时间以及换热肋片与相变材料424的接触面积，使得相变材料424的储能效果得到进一步的提升。

为进一步提高换热肋片与相变材料424的接触面积，本实施例中换热肋片还包括竖直布置的第三肋体423，第三肋体423设置为两根并分别朝上的固定在第二管体431上和朝下的固定在第一管体426上。

具体的，需要说明的是，第三肋体423呈竖直布置，设置相变材料424在上下分离开后在左右方向上也具有一定的隔离，由第三肋体423同时对左右两侧的相变材料424进行换热。

如图5所示，为使相变材料424能够充分且均有的与换热肋片和换热管进行换热，本实施例第一管体426和第二管体431与蓄冷条42内壁之间的间距相等，即第一管体426和蓄冷条42左侧内壁的间距等于第二管体431和蓄冷条42右侧内壁的间距，而第一管体426和第二管体431之间的间距为第一管体426与蓄冷条42左侧内壁间距的两倍。

由于每个蓄冷条42内的制冷介质均单独流动，而制冷机组2仅具有一个介质输出端，因此为使制冷机组2输出的制冷介质可均匀充分的流动至每个蓄冷条42内，本实施例中的太阳能储能式恒温冷链箱还包括总出管5，各个蓄冷条42内的第一管体426的第一端延伸出蓄冷条42后连通在总出管5上，总出管5与制冷机组2的介质输入端连接。

具体的，需要说明的是，总出管5可采用铝直管制成，总出管5的一端为封闭端，另一端连接在制冷机组2的介质输入端上。

为便于制冷介质均匀等量的进入各个蓄冷条42内的第二管体431中，本实施例中的太阳能储能式恒温冷链箱还包括总进管7和进液管6，进液管6的数量与第二管体431的数量对应，每个第二管体431的第一端延伸出蓄冷条42后与进液管6连接；多个进液管6通过分液头8与总进管7连通，总进管7与制冷机组2的介质输出端连接。

具体的，需要说明的是，结合总进管7的结构，本实施例中的制冷机组2的介质输出端连接总进管7，总进管7延伸入保温箱体3内后连接多个进液管6，每个进液管6按照不同的走向布置与对应蓄冷条42端部的第二管体431连接，第二管体431的另一端延伸出蓄冷条42后通过弯管与第一管体426连接，第一管体426的另一端延伸出蓄冷条42后连与总出管5连接，总出管5延伸出保温箱体3后与制冷机组2的介质输入端连接，从而构成一套完整的制冷介质循环流道。

为便于制冷介质在流出第一管体426后汇入总进管7内，总进管7上沿其轴向布置有多个连接处，每个第一管体426对应一个连接处并与该连接处进行连接。而为便于制冷介质均匀分流入各个进液管6中，总进管7在其端部安装有一个分液头8，多个进液管6均安装在分液头8上。

相关技术中的冷链箱采用载冷式的制冷设备，该类型的设备会导致充能设备体积大，效率低。因此为减小制冷机组2的体积和使用成本，本实施例中对制冷机组2进行调整，即制冷机组2包括的制冷方式为直膨式，其包括直膨式压缩机组，直膨式压缩机组介质输出端与总进管7连通，介质输入端与总出管5连通；

直膨式压缩机组用于将气液混合的换热介质正向输入总进管7内或将气态换热介质反向输入总出管5内或将气态换热介质反向输入总出管5内，以使蓄冷条42内的相变材料424吸冷而降温储能或吸热而升温储能。

具体的，总进管7并联于第二单向阀和第四单向阀之间，在制冷工况下，总出管5可通过四通阀与直膨式压缩机组的输入端连接，此时的总出管负责制冷介质的汇流；在制热工况下，总出管5可通过四通阀与直膨式压缩机组的输出端连接，此时的总出管负责制热介质的输入。

本实施例中，直膨式压缩机组将制冷介质直接输入蓄冷条42内，能够有效提高效率20%以上，并且设备结构简单成本低，体积小。由于在一些寒冷的环境中，外部温度小于果蔬食品的冷藏温度，此时便需要对保温箱体3内进行升温，使得温度升高至冷藏温度。为此，本实施例中结合总进管7和总出管5对于制冷介质统一输出和统一输入的方式将制冷机组2设置为选择性的制冷或制热的机组。

具体的，当需要制冷时，直膨式压缩机组将气液混合的换热介质正向输入总进管7内，换热介质在于相变材料424进行换热后吸热而变成气态回流至制冷机组2内，实现相变材料424的蓄冷。当需要制热时，直膨式压缩机组将气态换热介质反向输入总出管5内，气态换热介质进入蓄冷条42后释放热量后转化为气液混合态并通过总进管7输入制冷机组2内，实现相变材料424的蓄热。由于本实施例中涉及到换热介质的正向流动和反向流动，因此本实施例中通过四通阀、单向阀和换向阀来改变直膨式压缩机组的输出方向。

由于制冷介质在压缩后直接输入第一管体426和第二管体431内，并在第一管体426和第二管体431内流动时涉及到形态的转变，因此对第一管体426和第二管体431的抗压能力具有较高的要求。出于对能量转化效率的角度来考虑，第一管体426和第二管体431的管壁需要设计的较薄，因此本实施例中将第一管体426和第二管体431的管壁设置为波纹状或设置有多个加强肋，以增加第一管体426和第二管体431在流通载冷剂时的抗压性能，多个加强肋沿着管体的周向均匀分布。

为便于蓄冷条42内储存冷量的传递，蓄冷条42朝向保温箱体3的内侧的一面设置有多个凹槽430，凹槽430沿蓄冷条42的纵向开设，并沿蓄冷条42的横向均匀分布，从而在蓄冷条42的表面形成齿状结构，通过该结构可同时提高蓄冷条42的结构强度。

为便于相邻蓄冷条42之间的连接，蓄冷条42的左右两侧均设置有卡扣位422，相邻蓄冷条42之间通过卡扣位422卡扣连接，通过卡扣位422卡扣连接可对蓄冷条42进行安装定位，再通过焊接的方式将多个蓄冷条42固定为一个整体，即相邻蓄冷条42背离凹槽430的一面间断焊接形成整体。通过该方式使得蓄冷条42在保持一定的连接强度的同时将焊接面减少为一面。

为便于蓄冷条42之间的卡扣连接，本实施例对卡扣位422的结构进行进一步的说明。对于蓄冷条42的左侧而言，其具有上部卡扣位422和下部卡扣位422。上部卡扣位422为开设在蓄冷条42内侧的通槽，下部卡位为卡设在蓄冷条42外侧且朝上的L形卡条。对于蓄冷条42的右侧而言，其同样具有上部卡扣位422和下部卡扣位422，上部卡扣位422为位于蓄冷条42外侧且朝向的L形卡条，下部卡扣位422为位于蓄冷条42内侧的通槽。

相邻蓄冷条42的上部通过上部的通槽和L形卡条卡接配合，蓄冷条42的下部通过下部的通槽和L形卡条卡接配合。使得蓄冷条42之间可通过沿纵向插接的方式实现初步的定位连接，然后再在蓄冷条42的背面焊接即可。

为保证蓄冷条42的密封性，蓄冷条42整体可采用铝制成，蓄冷条42的两端通过铝板密封，从而形成一个类似于长方体的长条形结构，由于蓄冷条42内的相变材料424在膨胀时会对蓄冷条42的施加一定的压力，因此为避免该压力导致蓄冷条42损坏，铝板上设置有压力控制阀，以使蓄冷条42内的压力超过设定值时由压力控制阀进行泄压。

由于蒸发器428不能与蓄冷条42的内壁硬连接，因此本实施例中在蓄冷条42的左右内壁上设置有卡槽421，第二肋体427的端部沿蓄冷条42的纵向卡设在卡槽421内并与卡槽421的侧壁之间具有形变间隙。第一肋体429、第二肋体427、第三肋体423、第一管体426和第二管体431整体连接在一起后在插入蓄冷条42内，并使第一肋体429的端部插入蓄冷条42左侧的卡槽421内，第二肋体427的端部插入蓄冷条42右侧的卡槽421内。由于第二肋体427在使用过程可能也会产生一定的形变，因此为本实施例通过使卡槽421的高度大于第二肋体427的厚度，以及使卡槽421的深度大于第二肋体427插入卡槽421的深度来提供一个形变间隙。

为进一步减少相变材料424体积变换时对蓄冷条42的影响，蓄冷条42内设置有缓冲垫425，缓冲垫425覆盖在蓄冷条42的内表面，相变材料424填充在缓冲垫425围成的区域内。

由于在蓄冷条42的下端面设置有多个凹槽430形成的齿状结构，使得蓄冷条42下端的结构强度是高于上端的，而两侧由于相邻蓄冷条42紧密连接，因此两侧的强度也满足要求。而缓冲垫425的布置必然也会减少相变材料424的体积，为此本实施例可选择仅在蓄冷条42的上端布置缓冲垫425，来减少相变材料424体积变换对蓄冷条42上端的结构影响。

在另一种实施例中，储能模块4设置为三组并分别设于保温箱体3的上端和两侧，对于上端的储能模块4内的缓冲垫425可安装在蓄冷条42的上端，对于两侧的储能模块4内的缓冲垫425可安装在蓄冷条42的上端；

位于保温箱体3两侧的储能模块4从下至上依次分布有至少两个相变条件不同的控温区域，每个控温区域均由若干个蓄冷条42组成；

针对不同的工况，需要保温箱体3内具有多个温度区域，可在同一箱体内装入多种温度的相变材料424，以保证不同外接环境温度时箱内可根据需求达到不同的温度效果。为此，本实施例中位于下端的控温区域内蓄冷条42中的相变材料424的相变温度大于位于上端的控温区域内蓄冷条42中的相变材料424的相变温度。

具体的，可以在圈出的6个蓄冷条42中装入5度相变的相变蓄热材料。其他蓄冷单元中装入0度相变的相变蓄冷材料，从而能实现夏季上部0度相变蓄冷材料放冷维持箱内温度，冬季5度相变蓄热材料放热维持箱内温度，使箱内始终维持在0-4度的温度范围内。

对于保温箱体3的结构而言，需要考虑如何提高箱体的保温性能，以及如何便于蓄冷条42、制冷机组2和光伏板101的安装。

因此，本实施例将对保温箱体3的结构进行具体的说明：

保温箱体3包括框架和固定在框架上的外壳31和底壳32，外壳31具有三个面，分别位于框架的上顶面和两侧面，

为便于蓄冷条42和外壳31的连接，在蓄冷条42贴近外壳31的一侧设置有预埋件41，蓄冷条42与外壳31之间具有保温间隙，保温间隙内填充有发泡保温材料9，蓄冷条42通过预埋件41嵌设在发泡保温材料9内，预埋件41可设置为L型，预埋件41的长度与蓄冷条42的长度相同；

发泡保温材料9可为聚氨酯，并且可在外壳31的内侧布置真空隔热板和气凝胶夹层，进一步增强保温性能。

底壳32作为整个保温箱体3的底部支撑结构，其需要具备一定的结构强度和保温性能。本实施例中的底壳32包括底座、第一底板321和第二底板322，外壳31的下端固定在底座的两侧；第一底板321固定在底座上，第二底板322位于第一底板321的上方并固定在底座的上端；第二底板322的上端沿其纵向开设有排水通风槽，排水通风槽可设置为正T型槽，能方便排水和通风。以达到最佳的保温隔热效果；

为进一步提高底壳32的保温性能，本实施例将位于内侧的第二底板322采用玻璃钢制成，通过由玻璃钢制成的第二底板322来阻断底壳32与外部环境之间的热桥，提高保温能力，并且也具有较高的结构强度，以满足日常的使用；

由于第一底板321和第二底板322之间为分隔开的结构，因此需要通过结构件对位于上部的第二底板322进行支撑。具体的，第一底板321和第二底板322之间通过支撑梁连接，以使第一底板321和第二底板322之间具有保温间隙；保温间隙内可填充发泡保温材料。

在采用不填充发泡保温材料的方案时，保温间隙内可真空设置，从而形成真空保温层，并在第一底板和第二底板的相对面设置保温涂层和反射层，进一步提高第一底板和第二底板之间的保温性能。

为进一步提高保温性能，支撑梁采用玻璃钢工字钢制成，通过玻璃钢工字钢来进一步阻断第一底板321和第二底板322之间的热桥。第一底板321可采用大波纹设计，可以减少地板发泡层支撑，提高保温性能的同时，强度还比传统小波纹平地板的集装箱强度还高。

保温箱体3还包括可开合的左侧箱门10和右侧箱门11；从箱门的结构再进一步提高保温箱体3的气密性和保温性能，左侧箱门10和右侧箱门11相对的一端设置有密封配合的密封斜面12；

左侧箱门10和右侧箱门11均包括内箱门和外箱门，内箱门采用玻璃钢制成，从而在箱门的结构上阻断热桥，内箱门和外箱门之间设置有多唇边密封胶条，密封胶条延伸至密封斜面12，多唇边密封胶条为在原有密封条的基础上增设，通过多唇边密封胶条可进一步提高箱门的气密性。

如图6和图7所示，为便于保温箱体3的日常使用，保温箱体3内设置有照明模块，左侧箱门10和右侧箱门11上设置有接触开关；当左侧箱门10和右侧箱门11关闭时触发接触开关并控制照明模块关闭；当左侧箱门10和右侧箱门11开启时触发接触开关并控制照明模块开启。

为便于用户直观的了解到保温箱体3的实时温度，保温箱体3内设置有温度监测装置和温度传输模块，温度传输模块与温度监测装置连接，用于将保温箱体3内的温度信息传输给终端。温度监测装置可对应一个储能模块4或者一个蓄冷条42，从而对保温箱体3内的各个区域进行准确的监测，温度监测装置可采用温度探头。

根据本申请的另一方面，提供一种冷链车，该冷链车包括上述的太阳能储能式恒温冷链箱。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，包括：保温箱体、制冷机组、太阳能发电模块和储能模块；

所述储能模块安装在保温箱体内用于向箱体释放储存的热能或冷能；

所述太阳能发电模块设于所述保温箱体外表面，与所述制冷机组连接，用于向制冷机组供电；

所述制冷机组的介质输出端和介质输入端分别与所述储能模块的介质输入端连接和介质输出端连接；

所述太阳能发电模块包括依次连接的光伏板、充能器、电池和逆变器；所述光伏板设于所述保温箱体的外表面，所述逆变器与所述制冷机组的供电端连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述制冷机组的制冷方式为直膨式，其包括直膨式压缩机组；

所述直膨式压缩机组用于将气液混合的换热介质正向输入储能模块内或将气态换热介质反向输入储能模块内，以使所述储能模块吸冷而储冷或吸热而储热。

3.根据权利要求2所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述制冷机组包括直膨式压缩机组、四通阀、冷凝器、单向阀组、储液器、过滤器、电子膨胀阀；

所述单向阀组包括并联的第一阀组和第二阀组，所述第一阀组包括串联的第一单向阀和第二单向阀，所述第二阀组包括串联的第三单向阀和第四单向阀；

所述第一单向阀和所述第二单向阀允许介质的流动方向为相对流动，所述第三单向阀和所述第四单向阀允许介质的流动方向为相背流动；

所述冷凝器并联于所述第一单向阀和所述第三单向阀之间，所述储液器并联于所述第一单向阀和所述第二单向阀之间，所述储能模块的第一端并联于所述第二单向阀和所述第四单向阀之间，所述电子膨胀阀的出口并联于所述第三单向阀和第四单向阀之间；

所述四通阀用于将直膨式压缩机组的输出端与冷凝器连接和将直膨式压缩机组的输入端与储能模块的第二端连接，或者用于将直膨式压缩机组的输出端与储能模块的第二端连接和将直膨式压缩机组的输入端与冷凝器连接；

所述过滤器与所述储液器连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述制冷机组还包括电子膨胀阀控制模块，所述电子膨胀阀控制模块与所述电子膨胀阀和机组总控CPU电性连接，用于控制所述电子膨胀阀的启闭，以精确控制回气过热度；

所述电子膨胀阀控制模块还用于获取当前电子膨胀阀的工作情况、温度、压力和开度数据，并传输给机组总控CPU。

5.根据权利要求1所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述太阳能发电模块还包括电池保护板，所述电池保护板与所述充能器和所述电池连接，用于检测所述电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态；

所述电池保护板上设置有蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与终端建立无线连接，通过所述蓝牙模块将所述电池的状态传输给终端；

所述电池保护板上设置有用于与机组总控CPU通讯连接的通讯模块，通过所述通讯模块将所述电池的状态传输给机组总控CPU。

6.根据权利要求1所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述储能模块包括并排布置的多个蓄冷条，相邻所述蓄冷条之间机械连接，所述蓄冷条内呈中空设置；

所述蓄冷条内设置有蒸发器和相变材料，所述相变材料填充于所述蓄冷条内；

所述蒸发器包括嵌设于所述相变材料内的换热管和换热肋片，所述换热管的两端延伸出所述蓄冷条后分别与所述制冷机组的介质输出端和介质输入端连接。

7.根据权利要求6所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述换热管包括呈高低布置的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体均沿纵向设于所述蓄冷条内；

所述第二管体的第一端与所述制冷机组的介质输出端连接，第二端与所述第一管体的第一端连接，所述第一管体的第二端与所述制冷机组的介质输入端连接。

8.根据权利要求7所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，还包括总出管，各个所述蓄冷条内的第一管体的第一端延伸出所述蓄冷条后连通在所述总出管上，所述总出管与所述制冷机组的介质输入端连接；

还包括总进管和进液管，所述进液管的数量与所述第二管体的数量对应，每个所述第二管体的第一端延伸出所述蓄冷条后与所述进液管连接；

多个所述进液管通过分液头与所述总进管连通，所述总进管与所述制冷机组的介质输出端连接。

9.根据权利要求8所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述储能模块设于所述保温箱体的顶面或设于所述保温箱体的两侧或设置为三组并分别设于所述保温箱体的上端和两侧；

当所述储能模块设于所述保温箱体的两侧或设置为三组并分别设于所述保温箱体的上端和两侧时，位于所述保温箱体两侧的所述储能模块从下至上依次分布有至少两个相变条件不同的控温区域，每个所述控温区域均由若干个所述蓄冷条组成；

位于下端的控温区域内蓄冷条中的相变材料的相变温度大于位于上端的控温区域内蓄冷条中的相变材料的相变温度。

10.根据权利要求9所述的太阳能储能式恒温冷链箱，其特征在于，所述保温箱体内设置有温度监测装置和温度传输模块，所述温度传输模块与所述温度监测装置连接，用于将所述保温箱体内的温度信息传输给终端。

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