半导体制冷式冷库及制冷方法技术领域
本发明涉及冷链制冷设备，尤其涉及一种半导体制冷式冷库及制冷方法。
背景技术
目前，货物的运输和存储通常对温度有一定的的要求，有的货物需要较低的冷冻
温度（例如：冰冻产品），而有的货物需要冷藏温度（例如：蔬菜、水果等）。现有技术中，冷链
运输涉及运输保温库和冷库，而针对货物在运输或存储过程中进行制冷的设备通常采用风
冷或直冷的方式，例如：以冷库为例，通常采用在保温库上配置制冷系统，制冷系统产生的
冷量以冷风或直接冷却的方式对保温库内部进行制冷。但是，在实际使用过程中，保温库体
内的温度存在分布不均的现象；与此同时，在冷链存储过程中，被冷藏的物品也容易因搬运
码垛而发生损坏。如何设计一种制冷效果好且存储安全性高的半导体制冷式冷库是本发明
所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半导体制冷式冷库及制冷方法，实现提
高半导体制冷式冷库的制冷效果和存储安全性。
本发明提供的技术方案是，一种半导体制冷式冷库，包括保温库、机房、水冷模组
和半导体制冷器，所述水冷模组包括主水箱、第一水泵、多层换热水垫和气泵，所述换热水
垫中分布有多个支撑气囊，所述换热水垫具有进水口和回水口，所述进水口通过对应的电
磁阀与所述第一水泵连接，所述回水口通过对应的电磁阀与所述主水箱连接，所述第一水
泵与所述主水箱连接，所述换热水垫的下部设置有多个空气弹簧，所述空气弹簧和所述支
撑气囊分别通过对应的电磁阀与所述气泵连接，多层所述换热水垫堆叠在一起；所述半导
体制冷器的冷端部密封嵌入在所述主水箱中，所述半导体制冷器、所述主水箱、所述第一水
泵和所述气泵位于所述机房中，所述换热水垫位于所述储物室中。
本发明还提供一种半导体制冷式冷库的制冷方法，采用上述半导体制冷式冷库；
所述制冷方法为：
步骤1、气泵启动，对支撑气囊和空气弹簧充气，使得在相邻两层换热水垫之间形成储
物空间；
步骤2、第一水泵启动，将主水箱中被半导体制冷器制冷的水输送至换热水垫中进行循
环。
步骤3、将待运输的物品放入到相邻的两层换热水垫之间，并调节相邻两层换热水
垫之间的空气弹簧的气压，使得物品夹在两层换热水垫之间。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的半导体制冷式冷库
及制冷方法，通过采用水冷模组对保温库中的物品进行制冷，半导体制冷器对主水箱中的
水进行制冷后，主水箱中的水经由第一水泵输送至各层换热水垫中，利用相邻两层换热水
垫贴在物品直接进行制冷，能够有效的提高制冷效率，同时，换热水垫中的水循环流动，使
得换热水垫中各处的水温分布均匀，提高制冷效果；另外，由于物品在两层换热水垫之间放
置，在码垛存放过程中，可以有效的减少因碰撞而发生损坏，提高存储安全性。而换热水垫
自身通过支撑气囊撑开，一方面便于水在换热水垫中流动，另一方面确保换热水垫对其上
放置的物品提供足够的支撑力充当货架的功能，并且，两层换热水垫之间的空气弹簧能够
控制两层换热水垫之间的距离，使得上层的换热水垫能够贴靠在物品上，获得更加的制冷
效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明半导体制冷式冷库实施例的结构示意图；
图2为本发明半导体制冷式冷库实施例中换热水垫的结构示意图一；
图3为本发明半导体制冷式冷库实施例中换热水垫的结构示意图二；
图4为本发明半导体制冷式冷库实施例中水囊的结构示意图；
图5为本发明半导体制冷式冷库实施例中除湿模块的原理图；
图6为本发明半导体制冷式冷库实施例中水冷模组的原理图；
图7为本发明半导体制冷式冷库实施例中膜式液体除湿器的主视图；
图8为本发明半导体制冷式冷库实施例中膜式液体除湿器的侧视图；
图9为图8中A区域的局部放大示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图5和图6所示，本实施例半导体制冷式冷库，包括保温库1、机房11、半
导体制冷器2和水冷模组3，所述水冷模组3包括主水箱31、第一水泵32、多层换热水垫33和
气泵(未图示)，所述换热水垫33中分布有多个支撑气囊35，所述换热水垫33具有进水口(未
标记)和回水口(未标记)，所述进水口通过对应的电磁阀与所述第一水泵32连接，所述回水
口通过对应的电磁阀与所述主水箱31连接，所述第一水泵32与所述主水箱31连接，所述换
热水垫33的下部设置有多个空气弹簧36，所述空气弹簧36和所述支撑气囊35分别通过对应
的电磁阀与所述气泵连接，多层所述换热水垫33堆叠在一起；所述半导体制冷器2的冷端部
密封嵌入在所述主水箱31中，保温库1所述半导体制冷器2、所述主水箱31、所述第一水泵32
和所述气泵位于所述机房11中，所述换热水垫33位于所述保温库1中。
具体而言，本实施例半导体制冷式冷库在保温库1中设置换热水垫33，换热水垫33
配合空气弹簧36将充当搁物架的功能用于盛放物品同时对其上的物品进行制冷。具体的过
程为：通过半导体制冷器2中的冷端部21产生冷量对主水箱31中的制冷溶液进行制冷，主水
箱31中的制冷溶液经由第一水泵32注入到不同的换热水垫33中，制冷溶液在换热水垫33中
进行热交换对保温库1中的物品进行制冷后流回到主水箱31中；而换热水垫33中的支撑气
囊35将充气将换热水垫33的内部腔体撑开便于制冷溶液流动，同时，支撑气囊35能够支撑
住换热水垫33上放置的物品，而空气弹簧36将相邻的两个换热水垫33支撑间隔开，从而在
两个相邻的换热水垫33之间形成储物空间，物品在两层换热水垫33之间放置，并通过控制
空气弹簧36的气压值，来调节空气弹簧36的高度，以调节两层换热水垫33之间的距离，使得
上层的换热水垫33能够贴靠在物品上，使得物品上下均匀的直接受冷，获得更加的制冷效
果。其中，制冷溶液根据保温库1中所储物的物品的储存温度不同选用不同的液体载冷介
质，例如：水或制冷剂等载冷剂，本实施例对主水箱31中盛放的制冷溶液不做限制。而一个
机房11可以为多个保温库1提供冷量，从而实现一拖多的效果。
进一步的，为了更方便使用提供使用通用性和便利性，如图3-图4所示，每层所述
换热水垫33包括多个相互独立的水囊331，每个所述水囊331配置有所述支撑气囊35和所述
空气弹簧36，多个所述水囊331依次并排固定连接在一起，所述水囊331的两侧壁设置有支
撑气柱332，所述支撑气柱332通过对应的电磁阀与所述气泵连接。具体的，在实际使用过程
中，根据储存的物品数量不同，调节换热水垫33的尺寸，即根据储物需要对水囊331的支撑
气囊35和空气弹簧36进行充气，而无需将整个换热水垫33充满气注满制冷溶液，一方面可
以更加灵活的使用换热水垫33对物品提供特定量的制冷量，另一方面可以有效的降低能
耗。优选的，为了使得换热水垫33的温度分布均匀，提供制冷效果，所述水囊331的一侧部为
进水通道3311，另一侧部为回水通道3312，所述水囊331的中部为热传递部3313；所述进水
通道3311具有所述进水口，所述回水通道3312具有所述回水口，所述进水通道3311和所述
回水通道3312分别与所述热传递部3313之间形成多个透水缝隙3310。第一水泵32输出的制
冷溶液通过进水通道3311进入到热传递部3313进行热交换，而热传递部3313中的水进行热
交换后再通过回水通道3312流回到主水箱31实现水的循环，而透水缝隙3310能够有效的使
得进入到热传递部3313中水在各个部分均匀分布，优选的，多个所述透水缝隙3310沿水流
流动方向逐渐变长，由于进水通道3311进水口处的水压较大，随着水的流动水压将有所减
小，而渐变分布的透水缝隙3310能够更加均匀的分配流入到热传递部3313不同部位处的
水，使得热传递部3313的温度分布均匀。而为了更好的提高温度分布均匀性，所述支撑气囊
35整体呈条形结构并设置在所述进水通道3311和所述回水通道3312之间，所述支撑气囊35
的两侧分别形成有多个紊流气齿351，相邻两个所述支撑气囊35之间形成连接所述进水通
道3311和所述回水通道3312的紊流流道，在紊流流道的作用下，能够更加均匀的分配热传
递部3313中各个部位的水量分布，确保各个位置的温度均匀性，另外，紊流气齿351能够对
水流起到缓冲的作用，使得水流能够充分的通过热传递部3313散冷。优选的，所述气柱支撑
气囊35固定在水囊331的内壁上，所述紊流气齿351悬浮在所述水囊331中。
更进一步的，为了调节保温库1中的湿度，以满足特殊物品的储存要求，如图5、图
7、图8和图9所示，半导体制冷器2的热端部22上连接有辅助水箱34；而所述半导体制冷式冷
库还包括除湿模块，所述除湿模块包括两个膜式液体除湿器23和24、中间换热器25、第二水
泵27和两个溶液泵26，所述中间换热器25包括相互热交换的第一换热通道（未标记）和第二
换热通道（未标记）；所述膜式液体除湿器23和24包括散热水管251、保护膜252和加除湿膜
253，所述散热水管251外包裹有所述保护膜252，所述保护膜252外包裹有所述加除湿膜
253，所述保护膜252和所述加除湿膜253之间形成溶液通道250；膜式液体除湿器24的散热
水管通过对应的所述第二水泵27与所述主水箱31连接，膜式液体除湿器23的散热水管通过
对应的所述第二水泵27与所述辅助水箱34连接；膜式液体除湿器24的所述溶液通道250的
两端口分别与所述第一换热通道的进口和所述第二换热通道的出口连接，膜式液体除湿器
23的所述溶液通道250的两端口分别与所述第一换热通道的出口和所述第二换热通道的进
口连接；所述第一换热通道和所述第二换热通道上分别设置有所述溶液泵26。具体的，在实
际使用过程中，两个膜式液体除湿器23和24的散热水管分别与辅助水箱34和主水箱31连接
形成冷媒流动回路，而两个膜式液体除湿器23和24中的溶液通道250用于供溶液流动，保护
膜252将隔绝溶液与散热水管251的表面接触，以保护散热水管251免受溶液的腐蚀，而加除
湿膜253保证空气中的水蒸气能自由进出溶液通道250，而溶液无法通过加除湿膜253。散热
水管251一方面用于冷媒的热交换，另一方面散热水管251利用其内部流动的冷媒与外部的
溶液通道250中的溶液进行热交换，以根据需要对溶液通道250中的溶液制冷或加热，以实
现调节环境湿度的功能，并且，由于冷媒与溶液能够快速的进行热交换，从而可以有效的提
高湿度的调节效率，膜式液体除湿器23和24在实现冷媒热交换的同时，还集成有溶液除湿
功能；优选的，散热水管251上还设置有翅片254，翅片254开设有多个胀管孔255，散热水管
251设置在所述胀管孔255中，所述保护膜252和所述加除湿膜253也位于所述胀管孔255中，
所述胀管孔255的边缘设置有用于供所述溶液流动通道20穿过的缺口256，具体的，为了确
保溶液能够在溶液通道250中顺畅的流动，翅片254的胀管孔255上还设置有缺口256，缺口
256形成供溶液通道250穿过的空间，在散热水管251胀管安装在胀管孔255中后，溶液通道
250中的溶液依然能够通过缺口256顺畅流动。其中，膜式液体除湿器23和24基于溶解-扩散
机理，主要利用溶液的浓度来实现除湿和加湿，而加除湿膜253可以采用有机高分子聚合物
膜、无机膜、液膜等具有水蒸气透过功能的膜，利用半导体制冷器2中产生的高温和低温冷
媒，对于流入低温冷媒的膜式液体除湿器23和24中的溶液通道250的溶液用于吸收水分进
行除湿，而对于流入高温冷媒的膜式液体除湿器23和24中的溶液通道250的溶液用于释放
水分进行加湿。而在实际使用过程中，通常储物室内的湿度会过大而产生霜冻现象，则将制
冷的所述膜式液体除湿器23和24设置在储物室中，将加热的所述膜式液体除湿器23和24、
所述中间换热器25、所述第二水泵27和两个所述溶液泵26设置在所述机房中。
本发明还提供一种半导体制冷式冷库的制冷方法，采用上述半导体制冷式冷库；
所述制冷方法为：
步骤1、气泵启动，对支撑气囊和空气弹簧充气，使得在相邻两层换热水垫之间形成储
物空间；
步骤2、第一水泵启动，将主水箱中被半导体制冷器制冷的水输送至换热水垫中进行循
环。
步骤3、将待运输的物品放入到相邻的两层换热水垫之间，并调节相邻两层换热水
垫之间的空气弹簧的气压，使得物品夹在两层换热水垫之间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。