一种便携式吸附冷藏箱的制作方法

本发明属于制冷装置技术领域，具体涉及一种便携式吸附冷藏箱。

背景技术：

据悉，我国需要冷链服务的产品市场预计总价值超过三万亿元，如果冷链成本按最保守的5％计算，冷链市场规模超过1500亿元，显示出我国巨大的冷链市场需求和发展空间；此外，国际间冷链食品的供应量也在大幅增长。与此同时，农业生产方式向工厂化生产方式的转变，也使冷链产品物流业兼具了工业品物流的特点，如规模化、全球化、定制化等，要求其在技术、设备、运营模式上改进提升。

目前，已有的小型便携式冷藏箱普遍采用以下三种技术；

压缩机制冷技术：压缩机制冷技术广泛应用于固定应用式制冷，由于压缩机耐冲击和抗震动、抗倾斜等能力较差，长期无法在移动中运行使用，同时其需要电源驱动，一般安装在专门的冷藏汽车上，体积较大，噪音较高，成本较高。

半导体制冷技术：半导体制冷技术的能源效率非常差，冷却效果有限，有p-n结特性，使得制冷系统断电处于保温运输状态时，会反向传热。

冰蓄冷技术：目前蓄冷技术存在温度控制困难、消耗品，无法控制制冷启动等缺点，循环利用性较差。

这些现有冷链技术的不足促使冷链运输技术的革新，使得对新兴的低温运输及配送设备的研发迫在眉睫。

目前冷链物流的配送工具一般以冷藏车为主，无源冷藏箱次之。但是冷藏车存在成本高、数量少、城市运输道路限行等缺点，无源冷藏箱存在着箱内温度偏低，有效储存空间较小，平均融化时间偏短等问题，从而限制了冷链运输的发展，且不能实现随开随制冷。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种便携式吸附冷藏箱，解决了现有技术中存在的不能根据需要随时制冷的技术问题。

一种便携式吸附冷藏箱，包括箱体、箱盖、用于为箱体提供冷量的吸附式制冷装置；所述箱盖设置于所述箱体顶部，所述吸附制冷装置设置于所述箱体的侧面内；所述吸附式制冷装置包括吸附床、散热器、储液罐、蒸发器和用于控制所述吸附床与所述蒸发器连接的阀门机构；所述吸附床、所述散热器、所述储液罐、所述蒸发器依次串联连接，所述阀门机构设置于所述储液罐内。更优地，所述阀门机构包括手动阀门构件和电动阀门构件，所述手动阀门构件设置于所述散热器与所述储液罐的连接处；所述电动阀门构件设置于所述储液罐与所述蒸发器的连接处。

更优地，所述手动阀门构件包括手动阀门、金属带和操作杆，所述手动阀门位于所述散热器与所述储液罐的接口处，且通过所述金属带固定于所述储液罐上，所述操作杆的第一端连接所述手动阀门，第二端高于所述散热器的顶部；所述操作杆的第一端顶起所述金属带实现手动阀门的启闭。

更优地，所述电动阀门构件包括电动阀门、凸轮、马达、滚轮、顶杆和变速齿轮；所述电动阀门设置于所述储液罐与所述蒸发器连接的出口处，所述顶杆设置于所述电动阀门的底部，所述顶杆与所述滚轮轴连接，所述滚轮与所述凸轮外切连接，所述变速齿轮分别与所述凸轮、所述马达外切连接。

更优地，还包括用于为所述电动阀门构件供电的发电供电装置，所述发电供电装置设置于所述吸附床的侧边上，且位于所述散热器的底部。

更优地，所述发电供电装置包括：温差发电芯片、稳压器、ups电源、锂电池保护器、电池、单片机和低压保护电路；

所述温差发电芯片用于将所述吸附床的产生的热能转换为电能，所述温差发电芯片与第一电阻和第二电阻的串联支路并联，所述温差发电芯片的第一端通过低压保护电路连接至所述稳压器的输入端，所述温差发电芯片的第二端接地；

所述稳压器的输出端与所述ups电源的输入端连接；

所述ups电源的充电端与所述锂电池保护器的输入端连接，输出端分别与所述电动阀门的正极和稳压芯片连接，接地端通过nmos管与所述电动阀门的负极连接；

所述锂电池保护器的输出端与所述电池的正极连接；

所述单片机接收所述温差发电芯片提供的第一电压信息和第二电压信息，并向所述nmos管的栅极输出高电平，使得所述ups电源或所述电池向所述电动阀门供电；其中，所述第一电压信息用于指示吸附床为吸附状态时的电压值，所述第二电压信息用于指示吸附床为脱附状态时的电压值，所述第一电压信息小于第二电压信息；

所述单片机用于接收所述温差发电芯片提供的低压保护电压值并向低压保护电路输出断开指令，使得所述温差发电芯片与所述稳压器断开；其中，所述低压保护电路包括光电耦合器、三极管、稳压二极管和继电器；所述光电耦合器输入侧的第一端通过第三电阻与所述稳压芯片连接，第二端与所述单片机连接，输出侧的第一端与所述稳压芯片连接，第二端通过第四电阻与所述三极管的基极连接；所述三极管的发射极接地，且所述基极与所述发射极之间连接有第五电阻，集电极与所述稳压二极管的正极连接；所述稳压二极管的负极与所述稳压芯片连接，所述稳压二极管与所述继电器的线圈并联；所述继电器的静触头与所述稳压器的输入端连接，常闭触头与所述温差发电芯片的第一端连接。

更优地，所述吸附式制冷装置还包括第一连接管路，所述储液罐与所述蒸发器通过所述第一连接管路连接。

更优地，还包括隔热板，所述隔热板设置于所述蒸发器与所述吸附床之间，且穿过所述第一连接管路。

更优地，还包括散热槽，所述散热槽设置于所述箱体内，且位于设有所述吸附式制冷装置的侧面内。

更优地，还包括散热孔，所述散热孔设置于所述箱体内，且位于设有所述吸附式制冷装置的侧面的顶部。

本发明的有益效果是：

本发明的吸附式制冷装置在制冷过程中无需外部能源驱动，通过设置阀门机构，在需要制冷时只需按下按钮，便可快速制冷，无需外部电源驱动，可控制制冷开始时间及温度，本系统结构简单、性能稳定、体积较小、后期维护成本低，尤其适合于移动式制冷需求，为冷藏运输提供了一种新的方式，有利于冷链运输的发展。

附图说明

图1为本发明便携式吸附冷藏箱的示意图；

图2为本发明便携式吸附冷藏箱的爆炸示意图；

图3为本发明便携式吸附冷藏箱的吸附式制冷装置示意图；

图4为本发明便携式吸附冷藏箱图3的侧视图；

图5为本发明便携式吸附冷藏箱的吸附式制冷装置剖面图；

图6为本发明便携式吸附冷藏箱的吸附剂箱体爆炸图；

图7为本发明便携式吸附冷藏箱的储液罐示意图；

图8为本发明便携式吸附冷藏箱的电动阀门构件的示意图；

图9为本发明便携式吸附冷藏箱的发电供电装置原理图。

其中：

1-箱体、2-箱盖、3-吸附式制冷装置、31-吸附床、311-吸附床进出口、32-散热器、33-储液罐、34-蒸发器、35-阀门机构、351-手动阀门构件、3511-手动阀门、3512-金属带、3513-操作杆、352-电动阀门构件、3521-电动阀门、3522-凸轮、3523-马达、3524-滚轮、3525-顶杆、3526-变速齿轮、36-第一连接管路、4-发电供电装置、41-温差发电芯片、42-稳压器、43-ups电源、44-锂电池保护器、45-电池、46-单片机、47-稳压芯片、48-低压保护电路、5-隔热板、6-散热槽、7-散热孔、8-制冷剂通道、9-手把、10-吸附剂箱体、101-包围壳体、102-支撑柱、103-支撑架、104-箱顶盖、105-端盖。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-6所示，本发明提供一种便携式吸附冷藏箱，包括箱体1、箱盖2、用于为箱体1提供冷量的吸附式制冷装置3；箱盖2设置于箱体1顶部，吸附制冷设置3于箱体1的侧面内；吸附式制冷装置3包括吸附床31、散热器32、储液罐33、蒸发器34和和用于控制吸附床31与蒸发器34连接的阀门机构35；吸附床31、散热器32、储液罐33、蒸发器34依次串联连接，阀门机构35设置于储液罐33内。该种结构的优点为通过阀门机构实现随按随时制冷，操作简单，可靠性高。

如图7、8所示，阀门机构35包括手动阀门构件351和电动阀门构件352，手动阀门构件351设置于散热器32与储液罐33的连接处；电动阀门构件352设置于储液罐33与蒸发器34的连接处。

手动阀门构件351包括手动阀门3511、金属带3512和操作杆3513，手动阀门3511位于散热器32与储液罐33的接口处，且通过金属带3512固定于储液罐33上，操作杆3513的第一端连接手动阀门3511，第二端高于散热器32的顶部；操作杆3513的第一端顶起金属带3512实现手动阀门3511的启闭。

如图7所示储液罐7内部结构示意图，在初始状态，在弹性的金属带3512的压力作用下，将硅胶密封圈与储液罐33的内壁精密贴合，实现储液罐33与外面管道的阻隔，手动阀门3511通过使用操作杆3513顶起金属压力带实现阀的开启，而电动阀门通过使用电动阀门控制装置，利用马达和凸轮的结合，实现阀体的电动开启。电动阀门构件352包括电动阀门3521、凸轮3522、马达3523、滚轮3524、顶杆3525和变速齿轮3526；所述电动阀门3521设置于所述储液罐33与所述蒸发器34连接的出口处，所述顶杆3525设置于所述电动阀门3521的底部，所述顶杆3525与所述滚轮3524轴连接，所述滚轮3524与所述凸轮3522外切连接，所述变速齿轮3526分别与所述凸轮3522、所述马达3523外切连接。

如图9所示，便携式吸附冷藏箱还包括用于为电动阀门构件352供电的发电供电装置4，发电供电装置4设置于吸附床31的侧边上，且位于散热器32的底部。

其中，该发电供电装置4包括：温差发电芯片41、稳压器42、ups电源43、锂电池保护器44、电池45、单片机46和低压保护电路48；温差发电芯片41设置于吸附床的壁面，用于将吸附床产生的热能转换为电能，温差发电芯片41的两端与第一电阻r1和第二电阻r2的串联支路并联，温差发电芯片41的第一端通过低压保护电路48连接至稳压器42的输入端uin，温差发电芯片41的第二端接地；稳压器42的输出端uout与ups电源43的输入端uin连接；ups电源43的充电端bat_o与锂电池保护器44的输入端bat_i连接，ups电源43的输出端uout与电动阀门3521的正极和稳压芯片47连接，ups电源43的接地端gnd通过nmos管q1与电动阀门3521的负极连接；锂电池保护器44的输出端bat+与电池45的正极连接；单片机46接收温差发电芯片41提供的第一电压信息和第二电压信息，并向nmos管q1输出高电平，使得ups电源43或电池45向电动阀门3521供电；其中，第一电压信息用于指示吸附床为吸附状态时的电压值，第二电压信息用于指示吸附床为脱附状态时的电压值，第一电压信息小于第二电压信息；单片机46用于接收温差发电芯片41提供低压保护电压值并向低压保护电路48输出断开指令，使得温差发电芯片41与稳压器42断开；其中，低压保护电路48包括光电耦合器u1、三极管q2、稳压二极管d1和继电器u2；光电耦合器u1输入侧的第一端通过第三电阻r3与稳压芯片47连接，第二端与单片机46连接，输出侧的第一端与稳压芯片47连接，第二端通过第四电阻r4与三极管q2的基极连接；三极管q2的发射极接地，且基极与发射极之间连接有第五电阻r5，集电极与稳压二极管d1的正极连接；稳压二极管d1的负极与稳压芯片47连接，稳压二极管d1与继电器u1的线圈并联；继电器u1的静触头与稳压器42的输入端uin连接，常闭触头与温差发电芯片41的第一端连接。

在该发电供电装置4中，nmos管q1默认状态为截止状态，单片机46在监测到温差发电芯片41提供的第一电压信息时，则触发单片机46内部的计时器开始倒计时(此倒计时长为吸附制冷时长)；当单片机46继续监测到温差发电芯片41提供第二电压信息时，则单片机46延长计时器的倒计时(延长后的总时长为脱附解析时长)。当单片机46的计时器完成计时后，触发电动阀门开阀时间倒计时，并向nmos管q1输出高电平，使得nmos管q1导通，ups电源43或电池45向电动阀门3521供电，电动阀门3521接通；当单片机46的计时器完成计时后，单片机46向nmos管q1输出低电平，nmos管q1截止，电动阀门3521断开与ups电源43的连接。

其中，当ups电源43的输入端uin有直流电源输入时，ups电源43同时向电动阀门3521和锂电池保护器44供电，使得电动阀门3521接通，且锂电池保护器44向电池45充电；当ups电源43的输入端uin没有直流电源输入时，由电池45向电动阀门3521供电，以使电动阀门3521接通。

在该发电供电装置4中，单片机46在第一次接收到低压保护电压值时，单片机46记录一个标识信号；单片机46在第二次接收到低压保护电压值时，触发单片机46内部的计数器倒计时，并向光电耦合器u1输入侧的第二端输出低电平，促使继电器u2的线圈得电，继电器u2的静触头断开与常闭触头的连接，进而温差发电芯片41断开与稳压器42的连接，温差发电芯片41不向稳压器42提供电能；当单片机42的倒计时结束时，单片机42向光电耦合器u1输入侧的第二端输出高电平，促使继电器u2的线圈失电，继电器u2的静触头与常闭触头的连接，进而温差发电芯片41与稳压器42的连接，温差发电芯片41向稳压器42提供电能。

优选地，上述单片机46的为stm32f103c8t6芯片，上述稳压器42为telesky的xy-sjv-4自动升降压电源模块板。

优选地，上述ups电源43的输出端连接有稳压芯片47，其型号为lm1117-3.3，其中，ups电源43的输出端与稳压芯片47的输入端连接，稳压芯片47的输出端与stm32f103c8t6芯片的电源引脚连接，稳压芯片47的接地端gnd接地。该稳压芯片47用于为stm32f103c8t6芯片提供稳定的电源vcc。

优选地，上述电池45为18650型电池。

吸附床31的换热管路可替换为电加热棒，并加入温度传感器，同时结合上述的发电供电装置4和手动阀门构件351、电动阀门构件352的启闭，可实现电动解析和自动循环制冷。可外部做一个太阳能制热水器，将其管路连接至吸附床换热器进出口311，结合发电供电装置4和手动阀门构件351和电动阀门构件352的启闭，便可自动利用太阳能循环制冷。

手动阀门3511和电动阀门3521的阀体的密封圈材质优选橡胶、硅胶等，这里优选硅胶，阀身采用具有弹性的金属压力带，这里选用弹簧钢带。

如图3、4所示，蒸发器34安装于箱体1内部，用于产生制冷量，通过隔热板5与外界隔离，实现保冷。蒸发器34的内部靠近箱体1的内部的壁面上铺有一层吸水材料，吸水材料可选用薄绒布、羊绒毛、玻璃纤维等吸收材料，该材料由蒸发器34底部一直铺至顶部，目的是将制冷剂(水)从底部带到上部的壁面，以实现在制冷剂(水)蒸发制冷时，尽量在靠近箱体1内部的壁面蒸发，来实现壁面均匀的制冷量和制冷量的最大利用率。散热器32为一种管翅片式散热器，其特点为翅片可为铜薄片或者铝薄片，共有4排(具体的排数依据吸附床大小等因素确定，可以1-5排左右)，这里建议优先使用铝薄片，翅片间的间距控制在5-20mm间，这里建议优先选择8mm间距；翅片散热器可替换为类似的热管式换热器，可提高系统散热效果，加快制冷剂的冷凝速度。

如图6所示，吸附剂箱体10包括包围壳体101、支撑柱102、支撑架103、箱顶盖104、端盖105，吸附床31位于包围壳体101内，包围壳体101内设有用于支撑吸附床31的支撑柱102，包围壳体101的侧边设有端盖105，吸附床31的侧边设有支撑架103，包围壳体101的端部设有箱顶盖104，箱顶盖104将吸附床31封住。包围壳体101的内壁面与吸附床31表面的缝隙小于2mm。支撑柱102可选用金属、塑料等材料，外形可为方形，这里选用方形不锈钢柱。支撑架103放置于吸附床31上，箱顶盖104内壁面同时与支撑架103的外侧面和包围壳体101的折边面精密配合，支撑柱102焊接在包围壳体101内部，用于支撑端盖105，同时，端盖105的折边面与包围壳体104的边缘面平齐，吸附剂箱体10的缝隙通过焊接方式密封连接起来，焊接方式可使用电焊、火焊、胶水粘结等技术密封，这里优选氩弧焊，从而实现吸附剂箱体10的密封。该结构的优点为当吸附剂箱体10抽真空时，其箱体的外壁是通过内部的吸附床31的翅片、支撑柱102、支撑架103等结构支撑，可以有效防止箱体在负压下发生变形和破损等，同时使用本结构，箱体的外壁厚度也可大大减薄，有利于降低成本，大大降低装置的整体质量。

包围壳体101、端盖105材质可选不锈钢等金属材料，其厚度为0.1-2.5mm，这里优选不锈钢厚度1.5mm。支撑架103和支撑柱102可选不锈钢等材质，厚度为0.5-3.5mm，这里优选不锈钢厚度1.5mm。箱顶盖104可选不锈钢等金属材料，其厚度为0.1-3.5mm，这里优选不锈钢厚度2mm。

吸附床31可采用涂覆式吸附剂床体、结晶式吸附剂床体或者填充式吸附剂床体等，这里选涂覆式吸附剂床体；床体的翅片可选铝片或铜片等，厚度为0-2.5mm，间距0-6mm，这里优选铝片，厚度0.22mm，间距2mm。

吸附剂可选硅胶、分子筛、复合吸附剂的吸附材料，这里选用硅胶，制冷剂可以选蒸馏水、纯水等，这里选蒸馏水。

吸附式制冷装置还包括第一连接管路36，储液罐33与蒸发器34通过第一连接管路36连接。

便携式吸附冷藏箱还包括隔热板5，隔热板5设置于蒸发器34与吸附床31之间，且穿过第一连接管路36。隔热板5可使用玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等隔热材料制作，这里优先eps泡沫板。

便携式吸附冷藏箱还包括散热槽6，所述散热槽6设置于所述箱体1内，且位于设有所述吸附式制冷装置3的侧面内。便携式吸附冷藏箱还包括散热孔7，所述散热孔7设置于所述箱体1内，且位于设有所述吸附式制冷装置3的侧面的顶部。箱体1侧边设有把手9，箱体1底部可以加安装上一些轮子，这样增加了冷藏箱的移动便携性。箱体1及箱盖2可采用聚氨酯、pp、pe等材料制造而成，箱体1的顶部散热孔7处及散热槽6采用铝材或者不锈钢等材料制作，这里优先选用铝，把手9可采用塑料或金属等材料制作。

如图1、2所示，本便携式吸附冷藏箱的箱体后部开有散热槽6和散热孔7，用于吸附式制冷装置3工作时散热，散热槽6与吸附式制冷装置3的上下部并不是贴合的，它们之间留有从左到右的空隙，有助于吸附式制冷装置3的散热。

制冷剂通道8可以选用铜管、不锈钢管等，这里选择铜管。

运行原理：

如图3、4、5所示，其制冷和再生过程如下所述：

a、吸附制冷过程：

在制冷前的初始状态中，电动阀门3521是处于开启状态、吸附床31处于待吸附状态、蒸发器34内已储存并均匀分布了一定的制冷剂(水)。此时，通过按下手动阀门操作杆3513，即打开手动阀门3511，此时，吸附床31与蒸发器34连通，由于吸附剂的吸附作用，蒸发器34内压力降低，制冷剂(水)在低压中开始蒸发制冷，产生制冷量。同时由于吸附床吸附了蒸发出的制冷剂，则吸附剂会产生热量，即导致吸附床31的外壁发热，因此，温度发电供电装置4中的温差发电芯片41由于两端温度的不同(一面由于吸附床处于吸附过程，正在发热，另一面边由于平板翅片或者是平板热管的散热作用，从而导致两面温度不同)开始发电，单片机46在监测到温差发电芯片41提供的第一电压信息时，触发单片机46内部的计时器开始吸附制冷倒计时。当单片机46的计时器完成计时后，温差发电供电装置4向电动阀门3521供电，从而使得电动阀门关闭，完成吸附制冷过程，进入待解析再生状态。

b、解析再生过程：

解析时需要持续一段时间(该时间由吸附床的大小、吸附剂的质量等因素确定，但是值小于单片机内部的脱附解析倒计时。)通过吸附床换热器进出口311向吸附床31输入热水(或者热油等，热水可通过太阳能、废热、电加热等方式获得)，此时的手动阀门3511保持打开状态，断开外部热水前，先操作手动阀门操作杆3513，使得手动阀门3511关闭。吸附床31由于外部热量的输入，吸附床31处于脱附状态，制冷剂从吸附剂中解析出来，制冷剂通道8通过散热器32的冷凝变成液态储存于储液罐33中。同时由于外部输入的热量，吸附床31外壁也是会发热，因此温度发电供电装置4也开始工作。由于解析时外壁温度比吸附时高，则单片机46会监测到温差发电芯片41提供的第一电压信息和第二电压信息，因此会触发脱附解析时长。当单片机46的计时器完成计时后，温差发电供电装置4向电动阀门3521供电，从而使得电动阀门打开，制冷剂回流蒸发器内，完成脱附解析过程，进入待吸附制冷状态。

本发明的有益效果是：

本发明的吸附式制冷装置在制冷过程中无需外部能源驱动，通过设置阀门机构，在需要制冷时只需按下按钮，便可快速制冷，无需外部电源驱动，可控制制冷开始时间及温度，本系统结构简单、性能稳定、体积较小、后期维护成本低，尤其适合于移动式制冷需求，为冷藏运输提供了一种新的方式，有利于冷链运输的发展。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。