冷储存装置

技术领域

本发明涉及一种冷储存装置，具体而言涉及一种冰衬冷藏机，更具体地涉及一种太阳能驱动的冰衬冷藏箱，特别是用于疫苗和/或医疗产品。

背景技术

为了确保疫苗的质量、寿命和有效性，疫苗必须在最佳贮存温度下贮存和运输，通常≥2℃且≤8℃。暴露于较高或较低温度引起疫苗变质。专门的疫苗储存冷藏箱解决了这些和其他实际需求，例如避免疫苗储存室内不同位置之间的任何显著温度变化。WO2015/120911中公开了专门的冰衬疫苗冷藏箱的示例。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的冰衬疫苗冷藏箱。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种根据权利要求1所述的冷储存装置。其他方面在其他独立权利要求中限定。从属权利要求限定了优选的或替代的特征。

在本发明的一个方面，本发明基于这样的认识，即通过将重点放在用于确保冷藏室内的温度不低于期望的最低温度的改进的布置上，可以对冰衬冷储存装置进行显著的改进。在疫苗冷藏箱的例子中，期望的最低温度通常是2℃。具体地，这个方面基于通过提供用于冷储存装置内的加热器的改进布置来确保冷储存室中的温度不降至其期望的最低温度以下。使用时，储存装置的冰衬通常处于≤0℃的温度；实际上，有利的是，冰衬被冷却到低于其冻结温度的温度，以便增加冷储存装置的保持时间，即，在没有提供能量以提供主动冷却的情况下，冷储存室可以保持在其最高允许温度以下的持续时间。因此，冰衬冷储存装置的一个挑战是如何使冰衬的≤0℃的温度与确保冷储存室的温度不降至例如2℃以下的要求相协调。

一种装置，其中：

-内衬，插在所述冷储存隔室与所述冰衬之间，所述内衬包括片材，所述片材具有面向所述冷储存隔室的主表面和面向所述冰衬的主表面；以及

-电加热元件，布置在所述内衬的所述主表面中的一个主表面处，以向所述冷储存隔室提供热量；

允许许多协同作用的优点。这些包括：

-在所述内衬处提供热源以及因此在所述冷储存隔室与所述冰衬之间形成加热分隔的能力；

-在一些情况下使用通过内衬的热传导以便于在整个冷储存隔室周围提供热的能力；

-能够使用简单、紧凑且容易获得的部件，例如电加热元件，特别是电加热丝；以及

-减少加热装置的体积的能力，特别是不需要在冷储存隔室的基部处的加热装置，并且因此增加可用于贮存疫苗或其他货物的冷储存隔室的体积的能力。

例如，相对于WO2015/120911中公开的加热装置，可以看到这些优点。

如本文所用，术语“冰衬冷储存装置”是指如下构造的设备：将其冷储存隔室保持在低于其周围温度的受控温度范围内并产生用作热容的冰衬；在电力中断的情况下，预制的冰衬从其周围环境吸收热量，并有助于将冷储存隔室保持在其期望的温度范围内。例如，在冷储存装置是太阳能供电的情况下，当没有足够的太阳能电力可用于提供冷却时，例如如果太阳能电池板被云遮挡或在晚上，将发生电力中断。

冰衬优选为水或水基的冰衬，例如包括一种或多种添加剂的水；使用水或水基的冰衬，特别是包括至少70重量％、至少80重量％或至少90重量％的水，使得能够使用容易获得的材料，便于维护和更换，并且使得冰衬可以由可在本地填充而不是运输时就填充好的容器提供。可替换地，冰衬可以是石蜡、蜡和油、脂肪酸；或聚乙二醇。优选地，冰衬包括可移除的冰袋；这有利于构造、运输和维护。

冷储存隔室的容积可以是≥15L和/或≤260L；这提供用于疫苗的储存或合适量。它可以是≥40L、≥50L或≥55L，和/或≤1500L、≤100L、≤90L或≤85L。

当在32℃的环境温度下测试时，冷储存装置的保持时间可以是≥10小时、≥12小时、或≥14小时；当在43℃的环境温度下测试时，其可以是≥4小时、≥6小时、或≥8小时。特别地，对于电力网供电的冷储存装置，在27℃和/或32℃和/或43℃的环境温度下，持续时间优选地是≥20小时；特别地，对于太阳能供电的冷储存装置，在27℃和/或32℃和/或43℃的环境温度下，保持时间优选是≥72小时。

冷储存隔室优选地完全填充有空气；它可以设有用于排空由空气冷却形成的任何冷凝物的装置，例如排水管或出水口。

冷却回路构造成在工作时从冰衬移除热量。优选地，冰衬的冷却用于同时提供冷储存隔室的冷却；这通过避免对用于冷储存隔室的单独的冷却装置的需要而简化了结构。冷却回路优选地由可再生能量源供电，更优选地由一个或多个太阳能电池板供电。太阳能电池板或其他电源可提供直流电压，特别是12V±2V或24V±2V的电压，以及选自如下选项的功率：i)≥300W或≥350W，和/或≤500W或≤450W的功率；以及ii)≥700W或≥750W，和/或≤900W或≤850W的功率。冷却回路可由风力涡轮机提供动力。可替换地，冷却回路可以是例如来自AC电网的电力网供电。冷却回路可以是AC工作的冷却回路；它可以是DC工作的冷却回路，例如由AC-DC电力转换器从主电源供电。电加热器优选地由与冷却回路相同的电源供电。电加热器优选构造成以≥5W或≥8W，和/或≤50W、≤30W或≤15W的功耗工作。在电加热器的如此低水平的功耗的情况下提供有效的温度保护的能力使得加热器即使在不足以使冷却回路工作的少量功率可用时也能够起作用。因此，例如，当冰衬冷储存装置由太阳能电池板供电时，随着黄昏接近，可用的太阳能将下降到不足以对冷却回路供电的水平，并且环境温度将同样下降。环境温度的下降提供了冷储存隔室的温度下降到其期望的最低温度以下的风险，但是电加热器的较低的功率需求可以由仍可从由太阳能电池板获得的较低水平功率来提供。

冰衬优选地围绕冷储存隔室的周边的至少50％、至少60％、至少70％或至少80％延伸；这有助于确保冷储存隔室内的温度的一致性。内衬优选地围绕冷储存隔室并限定冷储存隔室的基本连续的周边；这在冷储存隔室和冰衬之间提供了有效的分隔。

电加热元件可以包括一个或多个基本上平的加热元件和/或一个或多个电加热丝；这种加热元件的紧凑性使它们占据的空间减到最小。在特别优选的布置中，加热元件包括单个电加热丝；其可以容易地布置在内衬的主表面中的一个处，例如通过粘附到主表面来布置。在使用一根或多根加热丝的情况下，加热丝可布置有套管，例如电绝缘套管。电加热丝可以是直线形的；这简化了其结构。可替换地，电加热丝可以具有波状或波浪状的形式；这可以用于增加其与内衬的接触长度，从而促进热分布。电加热元件优选地附接到内衬和/或由内衬支撑；它可以通过粘合剂固定到内衬上，例如通过将电加热元件保持在内衬上的胶带或双面胶带。

内衬可以包括导热片，特别是金属片，其具有面向冷储存隔室的主表面和面向冰衬的主表面。特别地，在这种情况下，电加热元件可以布置在导热片的面向冰衬的主表面处，并且优选地与其接触。这种布置允许通过金属片的良好热分布，同时允许使用内衬以保护电加热元件不与冷储存隔室直接接触或免受来自冷储存隔室的潜在损坏。导热片在0℃下测量的热导率为≥10W.m

特别优选的是，内衬包括：

-导热片，特别是金属片，具有面向冷储存隔室的主表面和面向冰衬的主表面；以及

-隔热材料，特别是隔热泡沫片，例如膨胀聚丙烯或膨胀聚苯乙烯，所述隔热材料将所述冷储存隔室与所述冰衬隔开并且布置在所述导热片与所述冰衬之间。

隔热材料在0℃下测量的热导率为≤100W.m

内衬优选地在冷储存隔室和冰衬之间形成连续的屏障，该屏障具有面向冷储存隔室的连续的金属片和面向冰衬的连续的隔热层。隔热层和内衬的金属片的组合效果提供了与冷储存隔室相邻的热传导以减轻冷储存隔室内的温差、控制从冷储存隔室到冰衬的热流以避免冷储存隔室过冷、物理分离和重量轻的有利组合。将电加热元件布置在内衬的导热片和内衬的隔热材料之间进一步增强了这些效果。

将加热元件布置为围绕内衬的周边和/或冷储存隔室的周边的至少70％、至少80％或至少90％延伸，有助于整个冷储存隔室的热分布。将电加热元件布置在冷储存隔室的高度的中心平面处或附近可以用于简化布置，同时确保电加热元件的作用延伸到整个冷储存隔室和/或整个内衬。例如，电加热元件可以布置在冷储存装置内的如下位置处，该位置在i)与对应于冷储存隔室和/或内衬距其基座的高度的25％的高度相交的水平面和ii)与对应于冷储存隔室和/或内衬距其基部的高度的75％、65％、60％或优选55％的高度相交的水平面之间。

可以基于布置在冷储存隔室内的温度传感器来控制电加热元件的工作。例如，当测量的温度接近但尚未达到限定的最小温度时，可以接通电加热元件，并且一旦检测到足够的安全裕度温度，就关断电加热元件。将温度传感器布置成接触内衬，特别是接触内衬的内表面，提供了方便的构造。优选地，相同的温度传感器用于控制电加热元件的工作和冷却回路的工作；这简化了构造。

根据另一方面，本发明提供一种冰衬贮存设备，包括：

-冷储存隔室，布置在衬冰冷储存装置的内部；

-冰衬，被构造成从冷储存装置的内部吸收热量；

-冷却回路，被构造成在工作时从所述冰衬移除热量；

-内衬，布置在所述冷储存隔室和所述冰衬之间，所述内衬围绕所述冷储存隔室并且限定所述冷储存隔室的基本上连续的周边，并且所述内衬包括i)金属片材，具有面向所述冷储存隔室的主表面和面向所述冰衬的主表面，以及ii)隔热片材，包括布置在所述金属片材和所述冰衬之间的隔热泡沫；以及

-电加热元件，布置在所述内衬的所述金属片与所述内衬的所述隔热片之间。

根据另一方面，本发明提供了一种在冷储存装置中将货物(例如疫苗)保持在预定温度范围内的方法，该方法包括：

a)提供冰衬冷储存装置，包括：

-冷储存隔室，布置在所述衬冰冷储存装置的内部；

-冰衬，被构造成从所述冷储存装置的内部吸收热量；

-冷却回路，被构造成在工作时从所述冰衬移除热量；

-内衬，布置在所述冷储存隔室与所述冰衬之间，所述内衬包括片材，所述片材具有面向所述冷储存隔室的主表面和面向所述冰衬的主表面；以及

-电加热元件，布置在所述内衬的所述主表面中的一个主表面处；以及

b)使冷却回路工作以从冰衬中移除热量；以及

c)使所述电加热元件工作以向所述冷储存装置的内部提供热量。

电加热元件的工作可以在冷却回路的工作之后执行。

冷却回路和电加热元件中的每一个可以周期性地工作。冷却回路和电加热元件可以同时工作；每个可以在另一个不工作的时候工作。

冷储存装置，特别是本文所述的冷储存装置的一种有利的工作模式包括最低温度维持过程。在该过程中，为了避免冷储存隔室的温度降到其最低期望温度以下的风险，在检测到冷储存隔室的温度接近其期望最低温度时，控制系统i)确保冷却回路不工作以避免进一步移除热量，并且ii)使电气元件工作以向冷储存装置的内部提供热量。

冷储存装置，特别是本文所述的冷储存装置的另一个有利的工作模式包括增强的冰衬冷却过程。在该过程(其可以例如在冷储存装置的初始启动时使用)中，在冷却回路的工作期间使电气元件工作以提供热量。这允许从冰衬移除更大量的热量，同时防止冷储存隔室的温度达到预定的最低温度。通过以这种方式从冰衬中移除额外的热量，可以增加冷储存装置的保持时间。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是冰衬冷储存装置的示意性透视图；

图2是冰衬冷储存装置的示意性俯视图(没有盖子)；

图3是显示冰衬冷储存装置的电动冷却回路的示意图；以及

图4是内衬和电加热器的示意性分解透视图。

具体实施方式

冰衬疫苗冷藏箱10包括隔热的模制主体11，该模制主体11具有隔热的枢转盖子12。主体11内的冷却空间13在盖子12打开时是可接近的，并且可通过关闭盖子12而密封。冷藏箱10的电气部件和控制电路布置在结合到模制主体11中的部件壳体14内。

具体来说，冰衬疫苗冷藏箱10包括：

-在冷却空间13内的疫苗储存隔室15；

-电动冷却回路16，

-电源入口17，其适于连接到从太阳能电池板或从AC-DC电力转换器提供的外部DC电力供应源；以及

-压缩机18，其形成疫苗冷藏箱10的电动冷却回路16的一部分。

电动冷却回路16包括：四个平板蒸发器19a、19b、19c、19d，各自布置在冷却空间13的周边侧壁处，为蒸发器供给制冷剂，该制冷剂由压缩机18循环通过冷凝器20，随后通过毛细管或膨胀阀21，并且随后通过蒸发器再返回到压缩机18。

内衬22布置在冷却空间13内，内衬22的内周边限定冷储存隔室15的周边侧壁。内衬22包括：厚度为1-2mm的基本上连续的金属片23，特别是铝片；以及基本上连续的隔热层24，特别是厚度为约8mm的膨胀聚丙烯片或膨胀聚苯乙烯片，所述隔热层粘附到金属片的面向蒸发器板19a、19b、19c、19d的每个主表面并覆盖该主表面。这是优选构造的一个示例，其中内衬提供了将冷储存隔室15与冰衬分开的基本上连续的套管或屏障。

在蒸发器板19a、19b、19c、19d与内衬22之间的空间的每一个中都设置有可拆卸的冰袋25a、25b、25c、25d。冰袋25a、25b、25c、25d因此形成冰衬，在这种情况下，该冰衬在基本上矩形的疫苗储存隔室15的四个侧面中的每一个处提供冰衬。在工作中，电动冷却回路16冻结冰袋25a、25b、25c、25d，这产生冰衬并冷却疫苗储存隔室15。如图2所示，冰衬不围绕冷储存隔室15的角区段延伸，但是仍然围绕冷储存隔室15的周边的大部分延伸，并且在所示情况下延伸至少80％。在冰袋25a、25b、25c、25d和疫苗储存隔室15之间的隔热内衬22的布置降低了不期望地将疫苗储存隔室15冷却到+2℃以下的温度的风险。

图4示出了单个电加热丝26形式的电加热元件，其粘附到内衬22的主表面，在这种情况下是金属片23的面向冰衬25a、25b、25c、25d的主表面27。因此，电加热丝26定位在内衬22的金属片23和绝缘片24之间，并且在高度28处围绕内衬22和冷储存隔室的整个周边通过，该高度28对应于与内衬22距离其基部的高度的50％相对应的高度相交的水平面，并且在所示的示例中还对应于冷储存隔室15距离其基部的高度的50％。电加热丝元件26包括在电绝缘套管内的线环，环的两端中的每一个布置在电加热丝连接器29处。温度传感器30接触内衬22的金属片23的主表面，在所示的情况下，接触内衬22的与冷储存隔室15中的空气直接接触的主表面，以提供冷储存隔室15的温度的指示。温度传感器的高度位置优选地偏离电加热丝的高度位置，以减轻直接热传递产生错误温度读数。

附图标记列表：

10 冰衬疫苗冷藏箱

11 模制主体

12 盖子

13 冷却空间

14 部件壳体

15 疫苗储存隔室

16 电动冷却回路

17 电源入口

18 压缩机

19a 蒸发器

19b 蒸发器

19c 蒸发器

19d 蒸发器

20 冷凝器

21 膨胀阀

22 内衬

23 内衬的金属片

24 内衬的隔热片

25a 冰袋

25b 冰袋

25c 冰袋

25d 冰袋

26 电加热丝

27 内衬的金属片的主表面

28 电加热丝的高度

29 电加热丝连接器

30 温度传感器