便攜式太陽能制冷冰鮮箱的制作方法
【專利摘要】便攜式太陽能制冷冰鮮箱，包括箱體，箱體外設(shè)有太陽能光伏板，箱體內(nèi)設(shè)有蓄電池、半導體制冷部分、余熱發(fā)電磁場保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導體制冷部分包括半導體制冷片、散熱片和微型風扇，余熱發(fā)電磁場保鮮部分包括磁線圈和半導體溫差發(fā)電片，半導體溫差發(fā)電片的輸出端與磁線圈連接，電子控制系統(tǒng)包括電源管理控制器和轉(zhuǎn)換控制器，轉(zhuǎn)換控制器連接有市電備用輸入端口，電源管理控制器連接有溫度顯示器、溫度調(diào)節(jié)器和照明輸出端口，蓄電池分別與太陽能光伏板的輸入端和電源管理控制器連接。本實用新型設(shè)計新穎，制冷效率高，無污染，能耗小，保鮮效果好、易于控制，便攜易用，使用壽命長，維修費用低。
【專利說明】便攜式太陽能制冷冰鮮箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于太陽能、制冷以及食品科學相結(jié)合【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種便攜 式太陽能制冷冰鮮箱。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前低溫貯藏是當今世界應用最廣泛的貯藏方法，繼傳統(tǒng)的冷藏、冷凍保鮮后，冰 溫保鮮技術(shù)能夠不破獲細胞，抑制呼吸作用和有害微生物的活動。作為一項全新的貯藏保 鮮技術(shù)，冰溫保鮮克服了冷藏和凍藏的種種缺陷，可以很好的保證食品的風味、口感和新鮮 度，提高食品的品質(zhì)，實現(xiàn)食品的長期貯藏，因此能夠提高商品的價值，同時也滿足消費者 對鮮食水果、蔬菜的質(zhì)量要求，已成為僅次于冷藏、冷凍的第三種保鮮技術(shù)而引人注目。
[0003] 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高，消費者對果蔬、禽畜肉、水產(chǎn)品的質(zhì)量 要求也越來越高。這些都對我國的果蔬、食品貯藏保鮮技術(shù)提出了更高的要求。冰溫保鮮 技術(shù)已在日本、美國、韓國、英國等一些國家和地區(qū)得到了推廣應用。英國強調(diào)從國外進口 的肉類須是冰溫保鮮肉，確保食品的品質(zhì)和風味。尤其在日本，自1998年日本農(nóng)林水產(chǎn)省 把農(nóng)產(chǎn)品冰溫保鮮技術(shù)確定為支撐21世紀發(fā)展的高新技術(shù)隨后，冰溫保鮮技術(shù)在日本得 到了廣泛應用，并建立了相應的冰溫冷藏鏈體系。
[0004] 我國從"八五"、"九五"一直到"十一五"規(guī)劃綱要中，果蔬保鮮都被列為食品加工 行業(yè)發(fā)展重點，由于水果和蔬菜在采收后依靠消耗自身養(yǎng)分生存，最好的保鮮方式是低溫 儲藏。從1999年起，我國水果產(chǎn)量已超過6000萬噸，名列世界第一；蔬菜產(chǎn)量突破3億噸， 也居世界前列?？墒橇硪环矫?，我國的果蔬損耗率高達30- 40%，約為900億元，損耗費用 也屬世界首位。我國于20世紀80年代引進冰溫保鮮技術(shù)的理念，而系統(tǒng)地進行農(nóng)產(chǎn)品冰 溫保鮮技術(shù)研究開始于2004年。隨著研究的不斷拓展與深化，多家研究單位的科研人員利 用冰溫技術(shù)在果蔬、水產(chǎn)品、禽畜肉等領(lǐng)域產(chǎn)品貯藏保鮮上的應用效果顯著，獲得了一定成 功，但是實驗設(shè)備比較落后，冰溫儲藏設(shè)施都是由普通冷庫或冰箱改造而成，難以到達冰溫 儲藏設(shè)備高控制精度的要求。尤其是在冷鏈物流聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，如何離線提供足夠的電力供 應和適宜的制冷量，有效保證食品在運輸過程中的冰鮮狀態(tài)，已成為冰溫保鮮食品流通領(lǐng) 域技術(shù)發(fā)展的必然。
[0005] 目前，便攜式冰鮮箱大多由小型mini冰箱改制，采用壓縮式制冷方式，功耗大；電 力往往由蓄電池或車載電源提供，不節(jié)能；即使采用太陽能供電，但光伏利用率不高；也有 一些制冷部分采用半導體制冷，但效率不高，而且沒有采取有效的輔助保鮮措施，起不到保 鮮效果。這些均存在制冷效率低下、浪費電力、保鮮效果差、不夠輕便等問題，制約了它的發(fā) 展。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種無污染、能耗小、制冷效率 高、保鮮效果好、易于控制、便攜易用、使用壽命長、維修費用低的便攜式太陽能制冷冰鮮 箱。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：便攜式太陽能制冷冰鮮箱， 包括箱體，箱體外設(shè)有太陽能光伏板，箱體內(nèi)設(shè)有蓄電池、半導體制冷部分、余熱發(fā)電磁場 保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導體制冷部分包括半導體制冷片、散熱片和微型風扇，余熱發(fā) 電磁場保鮮部分包括磁線圈和半導體溫差發(fā)電片，半導體制冷片的發(fā)熱端通過散熱片與半 導體溫差發(fā)電片連接，微型風扇設(shè)在半導體制冷片的制冷端，半導體溫差發(fā)電片的輸出端 與磁線圈連接，電子控制系統(tǒng)包括電源管理控制器和轉(zhuǎn)換控制器，轉(zhuǎn)換控制器連接有市電 備用輸入端口，電源管理控制器連接有溫度顯示器、溫度調(diào)節(jié)器和照明輸出端口，蓄電池分 別與太陽能光伏板的輸入端和電源管理控制器連接。
[0008] 所述太陽能光伏板設(shè)有兩組，太陽能光伏板為萬向調(diào)節(jié)及折疊式結(jié)構(gòu)，蓄電池設(shè) 有兩組，兩組太陽能光伏板與兩組蓄電池級聯(lián)，兩組蓄電池對稱設(shè)在箱體底部。
[0009] 所述箱體內(nèi)設(shè)有保鮮室，磁線圈設(shè)在保鮮室內(nèi)。
[0010] 采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下特點：
[0011] 1、太陽能光伏板采用萬向調(diào)節(jié)及折疊式結(jié)構(gòu)，既便捷攜帶又可以隨意調(diào)節(jié)其輻射 角度，最大限度保證了太陽能光伏板的吸收集熱面積；兩組互補性蓄電池保障足夠的電力 供應，設(shè)計上采用的對稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計上采用智能化電源管 理手段。
[0012] 2、基于帕爾帖原理效應，制冷部分采用半導體制冷設(shè)計。半導體制冷片可以直接 利用直流電源，減少逆變電量損失。而且工作無污染無噪音，易于控制、調(diào)節(jié)，壽命長，體積 小，制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響，非常適合便攜制冷使用。半導體制冷片需要良好 的散熱，故設(shè)計了散熱片。微型風扇可以加強箱體內(nèi)氣體對流，從而增加制冷效果。
[0013] 3、余熱發(fā)電磁場保鮮部分是基于帕爾貼效應的逆效應一塞貝克效應，將散熱片的 余熱通過半導體溫差發(fā)電片進行回收實現(xiàn)溫差發(fā)電，當半導體溫差發(fā)電片的溫差電堆兩端 處于不同溫度時，就會產(chǎn)生電動勢，輸出的電量加載到磁線圈，在保鮮室內(nèi)部形成獨立的恒 定磁場環(huán)境，從而可打破食品原有的生物磁場特性，降低食品磁場波動，使食品進入生命特 征緩慢休眠期，減緩食品內(nèi)部水分子活性，抑制水分流失，維護食物水分平衡，一定程度上 保持了原有的營養(yǎng)成分和色澤風味，起到了輔助的保鮮效果。
[0014] 4、電子控制系統(tǒng)的電源管理控制器采用智能化電源管理。太陽能光伏板吸收室外 的太陽能，轉(zhuǎn)化為直流電能，同時對蓄電池進行充電。電源管理控制器首先實時監(jiān)測每組蓄 電池的電力情況并進行預測判斷，哪組蓄電池的電壓最低就打開其充電開關(guān)；同時哪組蓄 電池的電壓最高就打開其輸出開關(guān)給系統(tǒng)供電，從而達到智能化充電用電的效果，一方面 可以提高電能利用效率，另一方面能有效避免蓄電池的過量充電及深度放電，延長蓄電池 壽命。
[0015] 5、為實現(xiàn)這一智能化電源管理，電源管理控制器專為太陽能直流制冷用電系統(tǒng)設(shè) 計，使用了專用電腦芯片的智能化控制器。具有短路、過載、獨特的防反接保護，充滿、過放 自動關(guān)斷、恢復等全功能保護措施，詳細的充電指示、蓄電池狀態(tài)、負載及各種故障指示。通 過電腦芯片對蓄電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及蓄電池容量的參數(shù)進行采樣， 運用特有控制模型計算，實現(xiàn)符合蓄電池特性的放電率、溫度補償修正的高效、高準確率控 制，并采了用高效PWM蓄電池的充電模式，保證蓄電池工作在最佳的狀態(tài)，大大延長蓄電池 的使用壽命。芯片能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。具有多種工作模式、輸出模式選擇， 滿足用戶各種需要。和傳統(tǒng)的控制器相比取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點，而利用了 Flash 存儲器記錄各工作控制點，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn) 誤差降低準確性、可靠性的因素。
[0016] 6、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修 正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放 電率具有不同的終了電壓。具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自 動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回 路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用 電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命。
[0017] 7、外接的溫度顯示器和溫度調(diào)節(jié)器通過電子調(diào)節(jié)，溫度可以在-1°C -5°C之間設(shè) 置，能滿足肉制品、果蔬類、糧食等不同的冰溫保鮮制冷要求。
[0018] 8、提供輸入和輸出外設(shè)接口。在緊急情況下可以輸出電壓提供LED照明燈或手機 充電；連續(xù)陰雨的天氣情況下，通過操作轉(zhuǎn)換控制器，由市電備用輸入端口為蓄電池提供充 電。
[0019] 綜上所述，本實用新型設(shè)計新穎，制冷效率高，無污染，能耗小，保鮮效果好、易于 控制，便攜易用，使用壽命長，維修費用低。隨著生活水平的不斷提高，人們對食品安全和生 物保鮮的要求越來越高，冰鮮技術(shù)得到了快速發(fā)展，本實用新型將具有十分廣闊的市場前 旦 -5^ 〇

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，本實用新型的便攜式太陽能制冷冰鮮箱，包括箱體4,箱體4外設(shè)有太 陽能光伏板1，箱體4內(nèi)設(shè)有蓄電池10、半導體制冷部分、余熱發(fā)電磁場保鮮部分和電子控 制系統(tǒng)，半導體制冷部分包括半導體制冷片11、散熱片13和微型風扇14,余熱發(fā)電磁場保 鮮部分包括磁線圈3和半導體溫差發(fā)電片12,半導體制冷片11的發(fā)熱端通過散熱片13與 半導體溫差發(fā)電片12連接，微型風扇14設(shè)在半導體制冷片11的制冷端，半導體溫差發(fā)電 片12的輸出端與磁線圈3連接，電子控制系統(tǒng)包括電源管理控制器9和轉(zhuǎn)換控制器5,轉(zhuǎn)換 控制器5連接有市電備用輸入端口 6,電源管理控制器9連接有溫度顯示器2、溫度調(diào)節(jié)器 8和照明輸出端口 7,蓄電池10分別與太陽能光伏板1的輸入端和電源管理控制器9連接。
[0022] 太陽能光伏板1設(shè)有兩組，太陽能光伏板1為萬向調(diào)節(jié)及折疊式結(jié)構(gòu)，蓄電池10 設(shè)有兩組，兩組太陽能光伏板1與兩組蓄電池10級聯(lián)，兩組蓄電池10對稱設(shè)在箱體4底部。
[0023] 箱體4內(nèi)設(shè)有保鮮室，磁線圈3設(shè)在保鮮室內(nèi)。
[0024] 采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下特點：
[0025] 1、太陽能光伏板1采用萬向調(diào)節(jié)及折疊式結(jié)構(gòu)，既便捷攜帶又可以隨意調(diào)節(jié)其輻 射角度，最大限度保證了太陽能光伏板1的吸收集熱面積；兩組互補性蓄電池1〇保障足夠 的電力供應，設(shè)計上采用的對稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計上采用智能化 電源管理手段。
[0026] 2、基于帕爾帖原理效應，制冷部分采用半導體制冷設(shè)計。半導體制冷片11可以直 接利用直流電源，減少逆變電量損失。而且工作無污染無噪音，易于控制、調(diào)節(jié)，壽命長，體 積小，制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響，非常適合便攜制冷使用。半導體制冷片11需 要良好的散熱，故設(shè)計了散熱片13。微型風扇14可以加強箱體4內(nèi)氣體對流，從而增加制 冷效果。
[0027] 3、余熱發(fā)電磁場保鮮部分是基于帕爾貼效應的逆效應一塞貝克效應，將散熱片13 的余熱通過半導體溫差發(fā)電片12進行回收實現(xiàn)溫差發(fā)電，當半導體溫差發(fā)電片12的溫差 電堆兩端處于不同溫度時，就會產(chǎn)生電動勢，輸出的電量加載到磁線圈3,在保鮮室內(nèi)部形 成獨立的恒定磁場環(huán)境，從而可打破食品原有的生物磁場特性，降低食品磁場波動，使食品 進入生命特征緩慢休眠期，減緩食品內(nèi)部水分子活性，抑制水分流失，維護食物水分平衡， 一定程度上保持了原有的營養(yǎng)成分和色澤風味，起到了輔助的保鮮效果。
[0028] 4、電子控制系統(tǒng)的電源管理控制器9采用智能化電源管理。太陽能光伏板1吸收 室外的太陽能，轉(zhuǎn)化為直流電能，同時對蓄電池10進行充電。電源管理控制器9首先實時 監(jiān)測每組蓄電池10的電力情況并進行預測判斷，哪組蓄電池10的電壓最低就打開其充電 開關(guān)；同時哪組蓄電池10的電壓最高就打開其輸出開關(guān)給系統(tǒng)供電，從而達到智能化充電 用電的效果，一方面可以提高電能利用效率，另一方面能有效避免蓄電池10的過量充電及 深度放電，延長蓄電池10壽命。
[0029] 5、為實現(xiàn)這一智能化電源管理，電源管理控制器9專為太陽能直流制冷用電系統(tǒng) 設(shè)計，使用了專用電腦芯片的智能化控制器。具有短路、過載、獨特的防反接保護，充滿、過 放自動關(guān)斷、恢復等全功能保護措施，詳細的充電指示、蓄電池10狀態(tài)、負載及各種故障指 示。通過電腦芯片對蓄電池10的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及蓄電池10容量的參數(shù) 進行采樣，運用特有控制模型計算，實現(xiàn)符合蓄電池10特性的放電率、溫度補償修正的高 效、高準確率控制，并采了用高效PWM蓄電池10的充電模式，保證蓄電池10工作在最佳的 狀態(tài)，大大延長蓄電池10的使用壽命。芯片能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。具有多種 工作模式、輸出模式選擇，滿足用戶各種需要。和傳統(tǒng)的控制器相比取消了電位器調(diào)整控制 設(shè)定點，而利用了 Flash存儲器記錄各工作控制點，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏 位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準確性、可靠性的因素。
[0030] 6、利用蓄電池10放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲 線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池10固有的特性，即 不同的放電率具有不同的終了電壓。具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保 護等全自動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；采用了串聯(lián)式PWM充電主電路， 使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%， 增加了用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使 用壽命。
[0031] 7、外接的溫度顯示器2和溫度調(diào)節(jié)器8通過電子調(diào)節(jié)，溫度可以在-1°C -5°C之 間設(shè)置，能滿足肉制品、果蔬類、糧食等不同的冰溫保鮮制冷要求。
[0032] 8、提供輸入和輸出外設(shè)接口。在緊急情況下可以輸出電壓提供LED照明燈或手機 充電；連續(xù)陰雨的天氣情況下，通過操作轉(zhuǎn)換控制器5,由市電備用輸入端口 6為蓄電池10 提供充電。
[0033] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 便攜式太陽能制冷冰鮮箱，其特征在于：包括箱體，箱體外設(shè)有太陽能光伏板，箱體 內(nèi)設(shè)有蓄電池、半導體制冷部分、余熱發(fā)電磁場保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導體制冷部分 包括半導體制冷片、散熱片和微型風扇，余熱發(fā)電磁場保鮮部分包括磁線圈和半導體溫差 發(fā)電片，半導體制冷片的發(fā)熱端通過散熱片與半導體溫差發(fā)電片連接，微型風扇設(shè)在半導 體制冷片的制冷端，半導體溫差發(fā)電片的輸出端與磁線圈連接，電子控制系統(tǒng)包括電源管 理控制器和轉(zhuǎn)換控制器，轉(zhuǎn)換控制器連接有市電備用輸入端口，電源管理控制器連接有溫 度顯示器、溫度調(diào)節(jié)器和照明輸出端口，蓄電池分別與太陽能光伏板的輸入端和電源管理 控制器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式太陽能制冷冰鮮箱，其特征在于：所述太陽能光伏板 設(shè)有兩組，太陽能光伏板為萬向調(diào)節(jié)及折疊式結(jié)構(gòu)，蓄電池設(shè)有兩組，兩組太陽能光伏板與 兩組蓄電池級聯(lián)，兩組蓄電池對稱設(shè)在箱體底部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式太陽能制冷冰鮮箱，其特征在于：所述箱體內(nèi)設(shè) 有保鮮室，磁線圈設(shè)在保鮮室內(nèi)。
【文檔編號】F25D29/00GK203869411SQ201420198667
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】杜金宇, 卜文靜, 王帥, 呂行, 王毅 申請人:鄭州牧業(yè)工程高等專科學校