[发明专利]一种可调温区的医疗储藏箱及其控制方法

权利要求书

1.一种可调温区的医疗储藏箱，包括储藏箱箱体(1)，储藏箱箱体内有冷冻间室(2)，冷冻间室(2)内的中间挡板(4)将冷冻间室(2)分为上冷冻间室(201)与下冷冻间室(202)两部分，其特征在于：中间挡板(4)通过输送带(6)与异步电机(5)相连，以带动中间挡板(4)上下移动改变上冷冻间室(201)与下冷冻间室(202)的面积；半导体制冷模块(3)嵌入中间挡板(4)内，半导体制冷模块(3)包括半导体制冷片(301)、与半导体制冷片(301)热端相连的热端换热器(303)以及与半导体制冷片(301)冷端相连的冷端板翅式散热器(302)，半导体制冷片(301)的热端换热器(303)两端分别与蒸气压缩制冷系统中的蒸发器(10)与压缩机(7)相连，蒸发器(10)位于储藏箱箱体(1)内的后壁面，其换热面积被中间挡板(4)分为上下两部分，分别为上冷冻间室(201)与下冷冻间室(202)提供制冷量；通过移动中间挡板(4)实现不同间室内蒸发器换热面积的调整；蒸气压缩制冷系统中压缩机(7)制冷剂出口与冷凝器(8)入口相连接，冷凝器(8)制冷剂出口与节流阀(9)入口相连接，节流阀(9)制冷剂出口与蒸发器(10)入口相连接，蒸发器(10)制冷剂出口与热端换热器(303)入口相连接，热端换热器(303)出口与压缩机(7)相连；第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)和第三温度传感器(T3)分别设置在上冷冻间室(201)内、下冷冻间室(202)内和蒸发器(10)出口处，第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)、第三温度传感器(T3)、半导体制冷片(301)、异步电机(5)以及压缩机(7)与控制模块(C1)相连接。

2.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述半导体制冷片(301)为多级半导体制冷片，其冷端面在上冷冻间室(201)内，热端面在下冷冻间室(202)内。

3.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述冷端板翅式散热器(302)位于中间挡板(4)一侧表面或嵌入中间挡板(4)内，若嵌入中间挡板(4)内，则中间挡板(4)嵌入冷端板翅式散热器(302)的一侧端面开有多个散热孔(401)，用于传递半导体制冷模块(3)产生的冷量。

4.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述蒸气压缩制冷系统的蒸发器(10)为翅片式换热器。

5.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述压缩机(7)为变频压缩机。

6.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述中间挡板(4)上端面具备承重能力，能够放置物品，中间挡板(4)的位置根据所放置的物品尺寸以及所需冷冻温度通过异步电机(5)与输送带(6)自动调节其位置。

7.根据权利要求书1所述的一种可调温区的医疗储藏箱，其特征在于：所述半导体制冷片(301)的热端换热器(303)与蒸气压缩制冷循环中的蒸发器(10)出口相连，使得半导体制冷片(301)的热端换热器(303)不仅能够与冷冻间室(2)内空气对流换热被冷却外，还能够吸收制冷循环中的蒸发器(10)出口制冷剂的冷量，进一步降低热端温度。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种可调温区的医疗储藏箱的控制方法，其特征在于：对于半导体制冷片(301)冷端面在上冷冻间室(201)内，热端面在下冷冻间室(202)内的医疗储藏箱，控制模块根据第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)以及第三温度传感器(T3)的温度反馈信号控制异步电机(5)的启停以及半导体制冷片(301)的开关以及输入电流；第一温度传感器(T1)测量上冷冻间室(201)温度，第二温度传感器(T2)测量下冷冻间室(202)温度，第三温度传感器(T3)测量蒸发器(10)出口温度，控制模块(C1)接收温度信号并控制半导体制冷片(301)的电流以及异步电机(5)和压缩机(7)的启停；中间挡板(4)根据实际医疗用品的储存需求移动其位置；

所述控制方法为：上冷冻间室(201)设定温度为T_e1，下冷冻间室(202)设定温度为T_e2，蒸发器(10)出口温度为T_e3，单独的蒸气压缩制冷系统达到的储藏箱内最低温度为T_min；

1)当上冷冻间室(201)设定温度为T_e1、下冷冻间室(202)设定温度为T_e2且T_e1＞T_min及T_e2＞T_min时，中间挡板(4)位于储藏箱箱体(1)内最低处，此时中间挡板(4)横轴线距离储藏箱箱体(1)内底面距离为H₁，第一温度传感器(T1)和第二温度传感器(T2)将温度信号反馈至控制模块(C1)，由控制模块(C1)根据温度反馈信号启动压缩机(7)并控制调节压缩机(7)的转速，使压缩机(7)转速与第一温度传感器(T1)和第二温度传感器(T2)的温度信号适配，此时控制模块(C1)控制半导体制冷片(301)断电，储藏箱箱体(1)内所需制冷量均由蒸气压缩制冷系统的蒸发器(10)提供；

2)当上冷冻间室(201)设定温度T_e1＜T_min时，此时第一温度传感器(T1)将温度信号反馈至控制模块(C1)，首先控制模块(C1)控制压缩机(7)增大转速至最大转速，此时蒸气压缩制冷系统提供的制冷量增大；制冷模块(C1)控制半导体制冷片(301)通电，其初始电流为设定值I₁，保持半导体制冷片(301)电流不变；同时控制模块(C1)通过控制异步电机(5)与输送带(6)带动中间挡板(4)向上升高设定固定距离L₁，在中间挡板(4)向上移动的过程中，下冷冻间室(202)作为半导体制冷片(301)热端散热器，其容积逐渐增大，对应的蒸发器(10)面积增大，因此蒸气压缩制冷系统提供的制冷量增大，半导体制冷片(301)热端的散热能力增强，制冷效果越好，提供给上冷冻间室(201)的制冷量增大，上冷冻间室(201)的温度进一步降低至T_e11；当T_e11＜T_e1时，控制模块(C1)控制异步电机(5)停机，此时中间挡板(4)的位置保持不变，保持半导体制冷片(301)输入电流不变；

3)若T_e11＞T_e1，此时控制模块(C1)控制半导体制冷片(301)增大输入电流I₁至此工作条件下的最大制冷量工况对应电流I_op，使得上冷冻间室(201)温度下降至T_e12，若此时T_e12＜T_e1，保持中间挡板(4)的位置保持不变，保持半导体制冷片(301)输入电流不变；

4)若T_e12＞T_e1，控制模块(C1)控制异步电机(5)启动，通过输送带(6)带动中间挡板(4)继续升高设定固定距离L₁，此时上冷冻间室温度降至T_e13，若T_e13＜T_e1，则保持中间挡板(4)的位置保持不变及半导体制冷片(301)保持输入电流不变；若T_e13＞T_e1，控制模块(C1)控制半导体制冷片(301)增大输入电流I₁，继续重复3)与4)直至T_e13＜T_e1；中间挡板(4)位置越高，下冷冻间室(202)容积越大，半导体制冷片(3)热端散热能力越好，其最佳电流I_op越大，制冷量越大，上冷冻间室(201)的温度越低。