CN214536982U - 一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,涉及水质环境监测设备技术领域。由半柔性太阳能箱体一体化电源、接线盒、半导体制冷器三部分构成。本实用新型工作时,将水质环境样品放入冷藏箱内,连接好接线盒,半导体制冷器开始工作。这种半柔性太阳能箱体一体化电源,与箱体紧密贴合,移动方便,工作时将太阳能直接转换成直流电供半导体制冷器工作,冷藏效果持久。接线盒解决了半柔性太阳能箱体一体化电源与半导体制冷器的电源连接问题。半导体制冷器通电后,风扇转动,并依靠散热片带走热能,保持太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱温度。

Description

一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱
技术领域
本实用新型涉及环境监测设备技术领域,尤其是一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏设备。
背景技术
现有水质环境样品运输冷藏箱通常分为两类,一类为无动力运输冷藏箱。即利用保温材质作为冷藏箱箱体,放入冰袋等吸热物质达到冷藏目的。例如,公告号为CN111442587A的中国发明专利,公开了“一种医用冷藏箱”,该发明通过在冷藏箱内设置隔层,且隔层包含纵向隔层和横向隔层,并且在纵向隔层和横向隔层内设有用于放置生物冰盒的空腔,达到迅速地达到使用要求的温度。另一类为有动力采集方式采样。即利用电能实现运输箱的冷藏目的。通常利用车内的点烟器提供电源,能在车着火时提供制冷条件,其他运输时段没有用电保障。有动力冷藏箱也可以利用太阳能电源实现全程用电保障。例如,公告号为CN111664622A的中国发明专利,公开了“一种适用于移动冷藏的便携式太阳能冷藏箱及移动装置”,其通过外置太阳能电池板连接蓄电池提供电能,利用制冷循环系统和保温箱体实现冷藏运输。该种方式无需外置家用或车用电源,但是使用时仍需连接太阳能电池板和箱体,分体携带各部件,操作和连接不方便。
传统太阳能电池板面积大,质量重,不利于携带。而便携式太阳能电池板内部采用编织铜线连接电路,因折叠存放和携带的原因,编织铜线弯折寿命约500次左右,即使用了编织铜线工艺的便携式太阳能电池板使用寿命约250次,不利于长期频繁使用。为此,在设计新型太阳能水质环境样品运输冷藏箱时,需考虑采用太阳能组件与冷藏箱体一体化的设计,同时注意控制箱体重量。设计一种太阳能一体化运输冷藏箱,无需携带额外的连接配件,提高太阳能板的使用寿命,难点在于太阳能电池的用电设计符合冷藏要求。其输出的直流电压根据光照强弱不同在12V(阴天时)~18V(晴天时)之间变化,输出功率可达18瓦。运输冷藏箱壳体材料的选择需要满足接触水质的需求,原则上不能与水体中的物质发生化学反应。
实用新型内容
为了使水质环境样品运输操作更加方便、样品保存时间更持久,本实用新型提供一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,将高效单晶硅电池制造技术与运输箱制冷技术结合在一起,具有着广阔的市场和发展空间。
本实用新型提供了一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱解决方案,所述太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱包括半柔性太阳能箱体一体化电源1、接线盒2,半导体制冷器 3。本实用新型总结构示意图如图1所示。
上述的半柔性太阳能箱体一体化电源1,其部件包括:电池片11,镀锡铜带12,垫板13, ETFE薄膜14,胶粘剂15,编织铜线16,高温胶带17。半柔性太阳能箱体一体化电源叠层结构示意图见图2;
所述电池片11为晶硅电池片,栅线若干,可对原电池片进行激光切片。电池片可由镀锡铜带12串并联形成电池串。
所述镀锡铜带12用于太阳能电池片的电连接,选用表面镀锡可电焊的铜带。镀锡铜带经助焊剂浸泡后可使用电烙铁将其与电池片上的银栅线焊接在一起。
所述的垫板13可以采用环氧板或PCB板,作为电池串的背板材料,为电池片提供支撑和防护。其表面平整,颜色均匀,可耐受150℃高温。
所述ETFE薄膜14是替代玻璃的柔性材料,乙烯-四氟乙烯共聚物,其透光光谱与玻璃相近,耐150℃高温、不易发生形变。ETFE薄膜14作为保护电池片的前板材料。
所述胶粘剂15是连接电池片和前背板材料的一种胶粘膜。可采用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)膜作为光伏电源的封装材料。所述胶粘剂将ETFE膜、电池片、垫板连接起来形成单元块41。所述胶粘剂15将电池单元模块41内部ETFE薄膜14、电池片11、垫板13等连接起来形成半柔性太阳能箱体一体化电源1的主体部分。
所述编织铜线16,用于电池单元模块41之间的电连接,可选用表面镀锡的铜丝基材,延展性好,抗弯折。其电路连接关系见图3。编织铜线16需要保持绝缘,有可能形成短路部位编织铜线上下部均需安放ETFE薄膜14,起到良好的绝缘作用。编织铜线16需经过高温胶带17固定在带有胶粘剂15的垫板13上。
所述高温胶带17,用于电池串与胶粘剂15之间的位置固定,可选用美纹胶带,其耐热温度可达120℃。
上述半柔性太阳能箱体一体化电源1从顶部到底部依次分为三个模块,电池单元模块41、布线区42和壳体43。所述电池单元模块41为用浸泡过助焊剂的镀锡铜带12将激光切片的晶硅电池片(11)电焊连接在一起,铺放在带有胶粘剂15的垫板13上,电池片11上部依次铺放胶粘剂15和ETFE膜14,由高温胶带17进行固定,通过高温层压形成稳定的交联模块。所述布线区42为通过电焊方式将编织铜线16和镀锡铜带12连接起来,可以使用焊锡丝辅助焊接。垫板13区域以外的编织铜线上下表层需要铺设ETFE薄膜14起到绝缘作用。各模块通过胶粘剂15粘结,经高温层压结合交联在一起。壳体43上层为绝缘硅胶21,下层为发泡保温层22。使用胶枪将绝缘硅胶21打到布线区底部,均匀打胶,将布线区42与发泡保温层22连接在一起。
所述的半柔性太阳能箱体一体化电源1功率为25W,电压12V。半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图如图4所示。该电源为面积为550×420mm2。可在-40℃~85℃的环境温度下使用,绝缘等级为IP65,具有抗紫外辐射,抗高电压冲击的功能,在1000V直流电压作用下,其防水布外壳与导线之间的绝缘电阻不小于40MΩ。
上述接线盒2作为半柔性太阳能箱体一体化电源1的终端需要具备防水、阻燃、绝缘、耐高压、耐低温、耐湿热和抗紫外线的性能。所述的接线盒2包含盒底(含铜接线柱或塑料接线柱)、盒盖和二极管。防水等级为IP65及以上。编织铜线16的终端连接在盒底接线柱上。
上述的半导体制冷器3,由蓄冷块31、制冷器32、散热器33及风扇34组成,参见图5箱内示意图。箱体内腔由发泡保温层22构建而成。箱体内腔和箱体外部均设有散热器及风扇,将箱体内的热能带到箱体外部。制冷器32的额定电压为12V,最大工作电压为15.5V,工作环境为-55℃~83℃。外形尺寸为40×40×3.75mm3。制冷器32终端与接线盒2引出线相连接,可置于箱体内部或箱体外部。
本实用新型的有益效果是,本实用新型太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱采用半柔性太阳能箱体一体化电源对半导体制冷器进行供电,有效地解决了传统太阳能电源需要额外携带的缺点,也消除了车载电源或家用电源不能移动的缺点。半柔性太阳能箱体一体化电源既是箱体又是电源,可随采样人员随身携带进行户外操作,冷藏时效更长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为实用新型总结构示意图;
图2为半柔性太阳能箱体一体化电源叠层结构示意图;
图3为电路连接关系示意图;
图4为半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图;
图5为箱内示意图;
图6为23W半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图;
图7为30W半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图;
图8为无提手30W半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图;
图中:1为半柔性太阳能箱体一体化电源,2为接线盒,3为半导体制冷器,11为电池片, 12为镀锡铜带,13为垫板,14为ETFE薄膜,15为胶粘剂,16为编织铜线,17为高温胶带,21 为绝缘硅胶,22为发泡保温层,31为提手,41为电池单元模块,42为布线区,43为壳体。
具体实施方式
【实施例1】
如图1和图4所示,本实用新型提供的半柔性太阳能箱体一体化电源1,输出功率为25W,正常工作电压12V。最大工作电压为15V,为半导体制冷器3提供电能。电池片11按照4×4 排列,选用长和宽均为5寸(125mm)单晶电池片经激光1/3切片并进行人工分选。按照预设片间距将4片1/3电池片通过镀锡铜带12手工焊接串联而成。在铺设了胶粘剂15的垫板13上进行叠层操作,沿着矩形衬底的长边方向按照预定间距平行放置4个电池串。按照图4显示的位置放置高温胶带17。随后顺序敷设胶粘剂15、ETFE薄膜14。组件通过一次高温层压过程使封装材料交联固化形成稳定的电池单元模块41。电池串之间通过点焊编织铜线12的方式串联。按照上述方法制作两个电池单元模块41,利用编织铜线12将这两个电池单元模块41串联,预留编织铜线终端。编织铜线12在垫板13外的部位上层下层分别安放绝缘ETFE 膜14。使用高温胶带17将编织铜线12固定在垫板13背面。在垫板13背面均匀打上绝缘硅胶21,将发泡保温层按压在硅胶表面,等待24小时后绝缘硅胶21固化。接线盒2通过打上绝缘硅胶按压在箱体表面。将预留编织铜线终端与接线盒2焊接牢固。接线盒2引出线与半导体制冷器3引出线焊接牢固。在箱体顶部特别增设了提手31方便拎起。
【实施例2】
半柔性太阳能箱体一体化电源1的输出功率也可设计为23W,工作电压12V,最大工作电压为15V。可为半导体制冷器3提供电能。23W半柔性太阳能箱体一体化电源正背面结构示意图如图6所示。电池片11按照3×5排列,选用长和宽均为5寸(125mm)单晶电池片经激光1/3切片并进行人工分选。按照预设片间距将5片1/3切片电池片通过镀锡铜带12手工焊接串联而成。由于电池单元模块41尺寸较实施例1有所改变,垫板13、胶粘剂16、ETFE薄膜 14等尺寸长度增加1/4,宽度减少1/4。
【实施例3】
半柔性太阳能箱体一体化电源1也可设计为高电压版本,工作电压18V,功率为30W。可为半导体制冷器3提供电能提供电能。高电压半柔性太阳能箱体一体化电源示意图如图7所示。高电压半柔性太阳能箱体一体化电源1由2个电池单元模块41组成。每个电池单元模块 41中电池片11按照6×3排列,选用长和宽均为5寸(125mm)单晶电池片经激光1/3切片并进行人工分选。按照预设片间距将18片1/3电池片通过镀锡铜带12手工焊接串联而成。按照设计图7在铺设了胶粘剂15的垫板13上进行叠层操作,顺序敷设胶粘剂15、ETFE膜 14,组件通过高温层压过程使封装材料交联固化形成稳定电池单元模块41。
【实施例4】
半柔性太阳能箱体一体化电源1也可设计为无提手版本,箱体提手31可放置在太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱体侧。工作电压17.5V。无提手半柔性太阳能箱体一体化电源示意图如图8所示。太阳能电池片可选用5寸(125mm)单晶电池片经激光1/3切片并进行人工分选。无提手半柔性太阳能箱体一体化电源1由1个电池单元模块41组成。电池片11按照7×5排列,按照预设片间距将35片1/3电池片通过镀锡铜带12手工焊接串联而成。按照设计图8在铺设了胶粘剂15的垫板13上进行叠层操作,顺序敷设胶粘剂15、ETFE膜14,组件通过高温层压过程使封装材料交联固化形成稳定电池单元模块41。

Claims (8)

1.一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱包括半柔性太阳能箱体一体化电源(1)、接线盒(2)、半导体制冷器(3),其中半柔性太阳能箱体一体化电源(1)与接线盒(2)进行电连接,接线盒(2)引出线与半导体制冷器(3)进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,半柔性太阳能箱体一体化电源(1)从顶部到底部依次分为三个模块,电池单元模块(41)和布线区(42)和壳体(43),电池单元模块(41)和布线区(42)通过镀锡铜带(12)和编织铜线(16)进行电焊连接,布线区(42)和壳体(43)通过绝缘硅胶(21)固化连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述电池单元模块(41)为ETFE薄膜(14)、胶粘剂(15)、经过镀锡铜带(12)焊接的晶硅电池片(11)、胶粘剂(15)和垫板(13)通过高温层压连接。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述壳体(43)为绝缘硅胶(21)与发泡保温层(22)经固化连接形成。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,布线区(42)与镀锡铜带(12)进行焊接的编织铜线(16)需要在无垫板(13)区域上下层分别增设ETFE薄膜(14),起到绝缘作用。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述接线盒(2)包含盒底、盒盖、卡口、硅胶填充槽、二极管和引出线,其中卡口与半柔性太阳能箱体一体化电源(1)中编织铜线(16)的终端相连接。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述半导体制冷器(3)包含蓄冷块(31)、制冷器(32)、散热器(33)及风扇(34),所述制冷器(32)设有接线终端,与接线盒(2)的引出线相连接,普通制冷器(32)的工作电压为12V,高电压制冷器(32)的工作电压为18V。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能一体化水质环境样品运输冷藏箱,其特征在于,所述蓄冷块(31)一端连接小型散热器(33),小型散热器(33)连接小型风扇(34),这部分的散热器(33)和风扇(34)置于箱体内部,蓄冷块(31)另一端连接制冷器(32),放置在发泡保温层内,制冷器(32)连接中型散热器(33)及中型风扇(34),这部分的散热器(33)和风扇(34)置于箱体外部。
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