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(dǎo)體制冷部分、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導(dǎo)體制冷部分包括半導(dǎo)體制冷片、散熱片和微型風(fēng)扇，余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分包括磁線圈和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，半導(dǎo)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。本發(fā)明設(shè)計(jì)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(zhǎng)，維修費(fèi)用低。
【專利說明】便攜式太陽能制冷冰鮮箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能、制冷以及食品科學(xué)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(dāng)今世界應(yīng)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(xì)胞，抑制呼吸作用和有害微生物的活動(dòng)。作為一項(xiàng)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(fēng)味、口感和新鮮度，提高食品的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)食品的長(zhǎng)期貯藏，因此能夠提高商品的價(jià)值，同時(shí)也滿足消費(fèi)者對(duì)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(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)果蔬、禽畜肉、水產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。這些都對(duì)我國(guó)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(guó)、韓國(guó)、英國(guó)等一些國(guó)家和地區(qū)得到了推廣應(yīng)用。英國(guó)強(qiáng)調(diào)從國(guó)外進(jìn)口的肉類須是冰溫保鮮肉，確保食品的品質(zhì)和風(fēng)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(jì)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(yīng)用，并建立了相應(yīng)的冰溫冷藏鏈體系。
[0004]我國(guó)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(diǎn)，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(chǔ)藏。從1999年起，我國(guó)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(guó)的果蔬損耗率高達(dá)30— 40%，約為900億元，損耗費(fèi)用也屬世界首位。我國(guó)于20世紀(jì)80年代引進(jìn)冰溫保鮮技術(shù)的理念，而系統(tǒng)地進(jìn)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(yīng)用效果顯著，獲得了一定成功，但是實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較落后，冰溫儲(chǔ)藏設(shè)施都是由普通冷庫或冰箱改造而成，難以到達(dá)冰溫儲(chǔ)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(yīng)和適宜的制冷量，有效保證食品在運(yùn)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(dǎo)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(fèi)電力、保鮮效果差、不夠輕便等問題，制約了它的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(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(zhǎng)、維修費(fèi)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，本發(fā)明采用如下技術(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(dǎo)體制冷部分、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導(dǎo)體制冷部分包括半導(dǎo)體制冷片、散熱片和微型風(fēng)扇，余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分包括磁線圈和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，半導(dǎo)體制冷片的發(fā)熱端通過散熱片與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片連接，微型風(fēng)扇設(shè)在半導(dǎo)體制冷片的制冷端，半導(dǎo)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(jí)聯(lián)，兩組蓄電池對(duì)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，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
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(bǔ)性蓄電池保障足夠的電力供應(yīng)，設(shè)計(jì)上采用的對(duì)稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計(jì)上采用智能化電源管理手段。
[0011]2、基于帕爾帖原理效應(yīng)，制冷部分采用半導(dǎo)體制冷設(shè)計(jì)。半導(dǎo)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(zhǎng)，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(dǎo)體制冷片需要良好的散熱，故設(shè)計(jì)了散熱片。微型風(fēng)扇可以加強(qiáng)箱體內(nèi)氣體對(duì)流，從而增加制冷效果。
[0012]3、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分是基于帕爾貼效應(yīng)的逆效應(yīng)一塞貝克效應(yīng)，將散熱片的余熱通過半導(dǎo)體溫差發(fā)電片進(jìn)行回收實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，當(dāng)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的溫差電堆兩端處于不同溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，輸出的電量加載到磁線圈，在保鮮室內(nèi)部形成獨(dú)立的恒定磁場(chǎng)環(huán)境，從而可打破食品原有的生物磁場(chǎng)特性，降低食品磁場(chǎng)波動(dòng)，使食品進(jìn)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(hù)食物水分平衡，一定程度上保持了原有的營(yíng)養(yǎng)成分和色澤風(fēng)味，起到了輔助的保鮮效果。
[0013]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(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。電源管理控制器首先實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每組蓄電池的電力情況并進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷，哪組蓄電池的電壓最低就打開其充電開關(guān)；同時(shí)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(dá)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(zhǎng)蓄電池壽命。
[0014]5、為實(shí)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(jì)，使用了專用電腦芯片的智能化控制器。具有短路、過載、獨(dú)特的防反接保護(hù)，充滿、過放自動(dòng)關(guān)斷、恢復(fù)等全功能保護(hù)措施，詳細(xì)的充電指示、蓄電池狀態(tài)、負(fù)載及各種故障指示。通過電腦芯片對(duì)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(jìn)行采樣，運(yùn)用特有控制模型計(jì)算，實(shí)現(xiàn)符合蓄電池特性的放電率、溫度補(bǔ)償修正的高效、高準(zhǔn)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(zhǎng)蓄電池的使用壽命。芯片能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)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(diǎn)，而利用了 Flash存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn)，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素。
[0015]6、利用蓄電池放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點(diǎn)，消除了單純的電壓控制過放的不準(zhǔn)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(hù)、獨(dú)特的防反接保護(hù)等全自動(dòng)控制；以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險(xiǎn)；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(shí)間；過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式使系統(tǒng)由更長(zhǎng)的使用壽命。
[0016]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。
[0017]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(jī)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。
[0018]綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)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(zhǎng)，維修費(fèi)用低。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)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，本發(fā)明將具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明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(dǎo)體制冷部分、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導(dǎo)體制冷部分包括半導(dǎo)體制冷片11、散熱片13和微型風(fēng)扇14，余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分包括磁線圈3和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片12，半導(dǎo)體制冷片11的發(fā)熱端通過散熱片13與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片12連接，微型風(fēng)扇14設(shè)在半導(dǎo)體制冷片11的制冷端，半導(dǎo)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I的輸入端和電源管理控制器9連接。
[0021]太陽能光伏板I設(shè)有兩組，太陽能光伏板I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I與兩組蓄電池10級(jí)聯(lián)，兩組蓄電池10對(duì)稱設(shè)在箱體4底部。
[0022]箱體4內(nèi)設(shè)有保鮮室，磁線圈3設(shè)在保鮮室內(nèi)。
[0023]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
1、太陽能光伏板I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I的吸收集熱面積；兩組互補(bǔ)性蓄電池10保障足夠的電力供應(yīng)，設(shè)計(jì)上采用的對(duì)稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計(jì)上采用智能化電源管理手段。
[0024]2、基于帕爾帖原理效應(yīng)，制冷部分采用半導(dǎo)體制冷設(shè)計(jì)。半導(dǎo)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(zhǎng)，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(dǎo)體制冷片11需要良好的散熱，故設(shè)計(jì)了散熱片13。微型風(fēng)扇14可以加強(qiáng)箱體4內(nèi)氣體對(duì)流，從而增加制冷效果。
[0025]3、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分是基于帕爾貼效應(yīng)的逆效應(yīng)一塞貝克效應(yīng)，將散熱片13的余熱通過半導(dǎo)體溫差發(fā)電片12進(jìn)行回收實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，當(dāng)半導(dǎo)體溫差發(fā)電片12的溫差電堆兩端處于不同溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，輸出的電量加載到磁線圈3，在保鮮室內(nèi)部形成獨(dú)立的恒定磁場(chǎng)環(huán)境，從而可打破食品原有的生物磁場(chǎng)特性，降低食品磁場(chǎng)波動(dòng)，使食品進(jìn)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(hù)食物水分平衡，一定程度上保持了原有的營(yíng)養(yǎng)成分和色澤風(fēng)味，起到了輔助的保鮮效果。
[0026]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I吸收室外的太陽能，轉(zhuǎn)化為直流電能，同時(shí)對(duì)蓄電池10進(jìn)行充電。電源管理控制器9首先實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每組蓄電池10的電力情況并進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷，哪組蓄電池10的電壓最低就打開其充電開關(guān)；同時(shí)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(dá)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(zhǎng)蓄電池10壽命。
[0027]5、為實(shí)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(jì)，使用了專用電腦芯片的智能化控制器。具有短路、過載、獨(dú)特的防反接保護(hù)，充滿、過放自動(dòng)關(guān)斷、恢復(fù)等全功能保護(hù)措施，詳細(xì)的充電指示、蓄電池10狀態(tài)、負(fù)載及各種故障指示。通過電腦芯片對(duì)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(jìn)行采樣，運(yùn)用特有控制模型計(jì)算，實(shí)現(xiàn)符合蓄電池10特性的放電率、溫度補(bǔ)償修正的高效、高準(zhǔn)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(zhǎng)蓄電池10的使用壽命。芯片能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)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(diǎn)，而利用了 Flash存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn)，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素。
[0028]6、利用蓄電池10放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點(diǎn)，消除了單純的電壓控制過放的不準(zhǔn)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(hù)、獨(dú)特的防反接保護(hù)等全自動(dòng)控制；以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險(xiǎn)；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(shí)間；過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式使系統(tǒng)由更長(zhǎng)的使用壽命。
[0029]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。
[0030]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(jī)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。
[0031]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)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(dǎo)體制冷部分、余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分和電子控制系統(tǒng)，半導(dǎo)體制冷部分包括半導(dǎo)體制冷片、散熱片和微型風(fēng)扇，余熱發(fā)電磁場(chǎng)保鮮部分包括磁線圈和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，半導(dǎo)體制冷片的發(fā)熱端通過散熱片與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片連接，微型風(fēng)扇設(shè)在半導(dǎo)體制冷片的制冷端，半導(dǎo)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(jí)聯(lián)，兩組蓄電池對(duì)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(hào)】H02S20/32GK103954093SQ201410163972
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:鄭州牧業(yè)工程高等專科學(xué)校