[發明專利]一種可調溫區的醫療儲藏箱及其控制方法

在審

• 申請號: 202110397112.5
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112984917A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉曄;劉肖
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25D11/02
• 分類號: F25D11/02;F25D19/04;F25D23/00;F25D29/00;F25B25/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種可調溫區的醫療儲藏箱，包括儲藏箱箱體(1)，儲藏箱箱體內有冷凍間室(2)，冷凍間室(2)內的中間擋板(4)將冷凍間室(2)分為上冷凍間室(201)與下冷凍間室(202)兩部分，其特征在于：中間擋板(4)通過輸送帶(6)與異步電機(5)相連，以帶動中間擋板(4)上下移動改變上冷凍間室(201)與下冷凍間室(202)的面積；半導體制冷模塊(3)嵌入中間擋板(4)內，半導體制冷模塊(3)包括半導體制冷片(301)、與半導體制冷片(301)熱端相連的熱端換熱器(303)以及與半導體制冷片(301)冷端相連的冷端板翅式散熱器(302)，半導體制冷片(301)的熱端換熱器(303)兩端分別與蒸氣壓縮制冷系統中的蒸發器(10)與壓縮機(7)相連，蒸發器(10)位于儲藏箱箱體(1)內的后壁面，其換熱面積被中間擋板(4)分為上下兩部分，分別為上冷凍間室(201)與下冷凍間室(202)提供制冷量；通過移動中間擋板(4)實現不同間室內蒸發器換熱面積的調整；蒸氣壓縮制冷系統中壓縮機(7)制冷劑出口與冷凝器(8)入口相連接，冷凝器(8)制冷劑出口與節流閥(9)入口相連接，節流閥(9)制冷劑出口與蒸發器(10)入口相連接，蒸發器(10)制冷劑出口與熱端換熱器(303)入口相連接，熱端換熱器(303)出口與壓縮機(7)相連；第一溫度傳感器(T1)、第二溫度傳感器(T2)和第三溫度傳感器(T3)分別設置在上冷凍間室(201)內、下冷凍間室(202)內和蒸發器(10)出口處，第一溫度傳感器(T1)、第二溫度傳感器(T2)、第三溫度傳感器(T3)、半導體制冷片(301)、異步電機(5)以及壓縮機(7)與控制模塊(C1)相連接。

2.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述半導體制冷片(301)為多級半導體制冷片，其冷端面在上冷凍間室(201)內，熱端面在下冷凍間室(202)內。

3.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述冷端板翅式散熱器(302)位于中間擋板(4)一側表面或嵌入中間擋板(4)內，若嵌入中間擋板(4)內，則中間擋板(4)嵌入冷端板翅式散熱器(302)的一側端面開有多個散熱孔(401)，用于傳遞半導體制冷模塊(3)產生的冷量。

4.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述蒸氣壓縮制冷系統的蒸發器(10)為翅片式換熱器。

5.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述壓縮機(7)為變頻壓縮機。

6.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述中間擋板(4)上端面具備承重能力，能夠放置物品，中間擋板(4)的位置根據所放置的物品尺寸以及所需冷凍溫度通過異步電機(5)與輸送帶(6)自動調節其位置。

7.根據權利要求書1所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱，其特征在于：所述半導體制冷片(301)的熱端換熱器(303)與蒸氣壓縮制冷循環中的蒸發器(10)出口相連，使得半導體制冷片(301)的熱端換熱器(303)不僅能夠與冷凍間室(2)內空氣對流換熱被冷卻外，還能夠吸收制冷循環中的蒸發器(10)出口制冷劑的冷量，進一步降低熱端溫度。

8.根據權利要求1至7任一項所述的一種可調溫區的醫療儲藏箱的控制方法，其特征在于：對于半導體制冷片(301)冷端面在上冷凍間室(201)內，熱端面在下冷凍間室(202)內的醫療儲藏箱，控制模塊根據第一溫度傳感器(T1)、第二溫度傳感器(T2)以及第三溫度傳感器(T3)的溫度反饋信號控制異步電機(5)的啟停以及半導體制冷片(301)的開關以及輸入電流；第一溫度傳感器(T1)測量上冷凍間室(201)溫度，第二溫度傳感器(T2)測量下冷凍間室(202)溫度，第三溫度傳感器(T3)測量蒸發器(10)出口溫度，控制模塊(C1)接收溫度信號并控制半導體制冷片(301)的電流以及異步電機(5)和壓縮機(7)的啟停；中間擋板(4)根據實際醫療用品的儲存需求移動其位置；

所述控制方法為：上冷凍間室(201)設定溫度為T_e1，下冷凍間室(202)設定溫度為T_e2，蒸發器(10)出口溫度為T_e3，單獨的蒸氣壓縮制冷系統達到的儲藏箱內最低溫度為T_min；

1)當上冷凍間室(201)設定溫度為T_e1、下冷凍間室(202)設定溫度為T_e2且T_e1＞T_min及T_e2＞T_min時，中間擋板(4)位于儲藏箱箱體(1)內最低處，此時中間擋板(4)橫軸線距離儲藏箱箱體(1)內底面距離為H₁，第一溫度傳感器(T1)和第二溫度傳感器(T2)將溫度信號反饋至控制模塊(C1)，由控制模塊(C1)根據溫度反饋信號啟動壓縮機(7)并控制調節壓縮機(7)的轉速，使壓縮機(7)轉速與第一溫度傳感器(T1)和第二溫度傳感器(T2)的溫度信號適配，此時控制模塊(C1)控制半導體制冷片(301)斷電，儲藏箱箱體(1)內所需制冷量均由蒸氣壓縮制冷系統的蒸發器(10)提供；

2)當上冷凍間室(201)設定溫度T_e1＜T_min時，此時第一溫度傳感器(T1)將溫度信號反饋至控制模塊(C1)，首先控制模塊(C1)控制壓縮機(7)增大轉速至最大轉速，此時蒸氣壓縮制冷系統提供的制冷量增大；制冷模塊(C1)控制半導體制冷片(301)通電，其初始電流為設定值I₁，保持半導體制冷片(301)電流不變；同時控制模塊(C1)通過控制異步電機(5)與輸送帶(6)帶動中間擋板(4)向上升高設定固定距離L₁，在中間擋板(4)向上移動的過程中，下冷凍間室(202)作為半導體制冷片(301)熱端散熱器，其容積逐漸增大，對應的蒸發器(10)面積增大，因此蒸氣壓縮制冷系統提供的制冷量增大，半導體制冷片(301)熱端的散熱能力增強，制冷效果越好，提供給上冷凍間室(201)的制冷量增大，上冷凍間室(201)的溫度進一步降低至T_e11；當T_e11＜T_e1時，控制模塊(C1)控制異步電機(5)停機，此時中間擋板(4)的位置保持不變，保持半導體制冷片(301)輸入電流不變；

3)若T_e11＞T_e1，此時控制模塊(C1)控制半導體制冷片(301)增大輸入電流I₁至此工作條件下的最大制冷量工況對應電流I_op，使得上冷凍間室(201)溫度下降至T_e12，若此時T_e12＜T_e1，保持中間擋板(4)的位置保持不變，保持半導體制冷片(301)輸入電流不變；

4)若T_e12＞T_e1，控制模塊(C1)控制異步電機(5)啟動，通過輸送帶(6)帶動中間擋板(4)繼續升高設定固定距離L₁，此時上冷凍間室溫度降至T_e13，若T_e13＜T_e1，則保持中間擋板(4)的位置保持不變及半導體制冷片(301)保持輸入電流不變；若T_e13＞T_e1，控制模塊(C1)控制半導體制冷片(301)增大輸入電流I₁，繼續重復3)與4)直至T_e13＜T_e1；中間擋板(4)位置越高，下冷凍間室(202)容積越大，半導體制冷片(3)熱端散熱能力越好，其最佳電流I_op越大，制冷量越大，上冷凍間室(201)的溫度越低。