CN108351146B - 便携式制冷设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于疫苗、食品、饮料容器或任何其它物品的便携式制冷设备。设备包括由多个大体相同的致冷板组成的制冷容器，多个大体相同的致冷板互连以形成限定内部体积的密封容器，致冷板中的每个包含冷却元件。制冷容器包围内部的存储空间，并具有大体模块化的设计以便于包装和运输。设备允许内部存储空间在丢失电功率之后维持在4℃~8℃的范围中的温度持续一段长的时间。

Description

便携式制冷设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月11日提交的美国临时专利申请号62/217,581的权益，其全部内容通过引用的方式被并入本文中。

本申请涉及于2012年1月27日提交的题为“Refrigeration Apparatus”的英国专利申请公开号GB2503191（申请号1201437.9）（发明人：Tansley）和于2009年9月15日提交的题为“Refrigeration Apparatus”的英国专利公开号GB2482993（申请号：1115918.3）（发明人：Tansley），上述两份文献由此通过引用的方式被并入，用于所有用途。

技术领域

本发明涉及制冷设备。尤其但不排他地，本发明涉及甚至在没有可靠的电力供应的情况下用于冷却或温度控制的便携式制冷设备。

背景技术

世界人口中的大部分没有使用一致且可靠的主干电力供应的机会。不发达国家或者远离人口聚居地区的区域常常遭受电功率的配给，电功率的配给往往借助于“甩负荷（load shedding）”来实施，即产生有意的功率中断或电功率配网的故障。

在这些区域中，疫苗、食品和饮料的在适宜温度下的存储是困难的，其中，该恒定的和/或可靠的电功率供应的缺乏限制了常规制冷设备的广泛使用。例如，疫苗需要存储在大约2℃与8℃之间的窄的温度范围内，在该范围之外，它们的活性会有所折损或被破坏。关于食物（特别是易腐坏的食品）的存储和比如罐装或瓶装饮料之类的包装饮料的存储，会出现相似的问题。

附图说明

图1图示了示例性便携式制冷设备，特别是立方体容器。

图2图示了呈“直立”构造的示例性制冷容器，其中冷却装置定位在贮存器内在冷却区域上方。

图3图示了呈“串联”构造的示例性制冷容器，其中冷却装置定位在贮存器中邻近冷却区域并通过壁分离。

图4A是致冷板互连部的第一实施例，突显凸/凹锁定件。

图4B是致冷板互连部的第二实施例，突显交替栓锁件（latch）。

图5A是用于便携式制冷设备的矩形棱柱构造的图示。

图5B是用于四面体便携式制冷设备的三角形板的图示。

图5C是用于十二面体便携式制冷设备的五角形板的图示。

图6A-C分别图示了制冷容器的示例性底部部分、侧部部分和底部部分。

图7图示了具有可拆卸部分的示例性制冷容器。

图8图示了多个致冷板的清空的存储构造。

图9图示了各致冷板的外部上包括太阳能板的立方体密封制冷容器。

图10图示了包括用于控制设备的各种部件的处理器的示例性便携式制冷设备。

图11图示了可用于执行本文中公开的各种技术的计算机系统。

图12图示了在多个互连的致冷板之间共享的电气系统。

图13图示了示例性制冷容器，在水可流动穿过不同的贮存器的部分之间具有连接机构。

图14图示了示例性制冷容器，其中冰袋充当冷却或制冷元件。

具体实施方式

本申请涉及用于疫苗、食品、饮料容器或待冷却的任何其它物品的便携式制冷设备。设备包括包围内部存储空间的容器，并具有大体模块化的设计，以便利于包装和运输。设备允许内部存储空间在丢失电功率之后维持温度在4℃~8℃的范围中持续一段长的时间。

从上文将理解的是，出于说明的目的，已经在本文中描述了本发明的特定实施例，但在不偏离本发明的范围的情况下，可作出各种修改。相应地，除由所附权利要求限制之外，本发明不被限制。

图1图示了示例性便携式制冷设备，特别是密封制冷容器的剖面图。在该图示中，密封容器是立方体并因此包括六块致冷板（chilling panel），包括顶部板102、两个侧部板104和106、底部板108和未示出的前部板和后部板。六块板具有不一样取向的相似结构。每块板包括热绝缘壳体层110和内部液体贮存器，热绝缘壳体层110形成密封容器的外部，内部液体贮存器被包含在贮存器隔室112中。贮存器隔室112由热传导材料构成。内部液体贮存器充满水溶液114。冷却元件116顶靠各个板的壳体层。冷却元件116可以是一块或多块冰、由可冻结的凝胶制成的冰袋、或者功率冷却元件，比如双表面热电装置。

在一些实施例中，每块致冷板包括内部热绝缘体层120。内部热绝缘体120定位在水溶液114与冷却元件116之间。内部热绝缘体层120尺寸设计成使得：来自液体贮存器的水溶液114与平行于致冷板主平面的冷却元件116热绝缘，但允许在冷却元件116的侧面上接触。这帮助在竖直定向的板中建立串联的堰效应（weir effect），如在本公开的随后章节中更加详细讨论的。

当密封容器旋转时，不同板的冷却效应互相交换。例如，当密封容器向右旋转90度时，顶部部分变成侧部部分中的一个，侧部部分中的一个变成底部部分等。基于水的密度，容器的设计允许有效载荷在没有功率供应的情况下维持制冷持续一段长的时间。

水溶液114是液体溶液，即：如果不全部是水，则至少占主要部分的是水。水的纯度的变化将影响密封容器的温度。容器的内部体积118的温度趋向水溶液114的最高密度的温度。另外，水的纯度影响热容量/熔化热。

水的众所周知的反常特性之一在于：水的密度在大约4℃下是最大的。这意味着，在其顶部附近被冷却的一箱水将形成温度梯度，由此，朝着箱的底部的水将接近4℃。箱的底部处的温度将不会低于该值，除非箱中较大部分的水冻结起来。虽然纯水在4摄氏度下密度最大，然而杂质将调节该临界密度点。在使用中，向水溶液114添加杂质将调节内部体积118的温度。例如，如果盐被添加到水中至3.5%的浓度（大约海水的浓度），则于是最大密度发生在接近2℃处。对于特定应用，这可用于调节有效载荷空间的温度。

直立构造

图2图示了呈“直立”构造的示例性制冷容器，如英国专利申请公开号GB2482993中公开的，其中制冷装置定位在贮存器内在冷却区域上方。该设备设计应用于便携式制冷设备的顶部板102。设备包括壳体216，在该实施例中，壳体216被大体成形为直立的立方体。壳体216构造成容纳贮存器，在使用中，贮存器在内部空间204内包含一定体积的水。例如，壳体216可被形成为一件式塑料材料旋转模制件。绝缘材料214支承在壳体216的外表面上，以最小化通过壳体到达或离开壳体内所包含的水的热流。水大部分地填充壳体216，但是可留下小的体积未被填充，以允许膨胀。

有效载荷空间206形成在壳体216内。有效载荷空间206定位在大体立方体箱体212内，大体立方体箱体212具有水平通向壳体外部的一个打开的面。在实施例中，有效载荷空间206的典型体积可在20到200升的范围中，但其它的实施例，对于专业用途，可具有更大或更小的容量。其它的面定位在壳体216内，并浸没在壳体216内所包含的水之下。立方体箱体212的浸没的面没有绝缘，因此它们与贮存器的冷却区域中的围绕的水热连通。立方体形的箱体212可以可选地与壳体216整体地形成。当制冷器布置成用于使用时，有效载荷空间206从靠近壳体的内部空间204的最靠下的表面朝着内部空间204的最靠上的表面延伸到大约一半路程。

门218安装在壳体216的一侧上。门218可被打开，以通过打开的面获得对有效载荷空间206的接近。绝缘材料支承在门218上，因此当门218被关闭时，绝缘材料使可通过其传递到有效载荷空间206中或传递出有效载荷空间206的热量最小化。

制冷单元202支承在壳体216的顶表面上，并提供冷却装置。在该实施例中，制冷单元可以是吸收冷却单元，比如单压力吸收制冷单元。制冷单元202具有冷却元件208，冷却元件208延伸到壳体216的内部空间204中，并浸没在水中。冷却元件208将由制冷单元202提供的冷却传输给水，使得冰可绕着冷却元件208在水中形成。冷却元件208定位在立方体箱体212上方的水填充的顶部空间中，使得其通过水层与立方体箱体212间隔开，并且同样地与壳体216的最靠上的表面间隔开。可选的冰探头210定位在立方体箱体212上方的壳体216内，但在冷却元件208下方。冰探头210被电气地连接，以控制制冷单元202，如将在以下描述的。

现在将描述制冷单元202的操作。当制冷单元202首先被启动时，可以假定所有的水处于环境温度处或附近。制冷单元202被运行来促使其冷却元件208冷却到通常远低于水的凝固点的温度，例如低至-30℃。这继而促使冷却元件的紧邻围绕的水冷却。随着水冷却，水的密度增加。这建立一种效应，由此，冷却的水在壳体216中下沉，其置换下方较暖和的水。该较暖和的水上升，遇到冷却元件208，并被冷却。壳体216内的所有水的平均温度下降。然而，一旦围绕冷却元件208的水的温度接近4℃，则效应的速率减小。这导致水的下部部分变得相对地停滞，具有4℃左右的温度。紧邻围绕冷却元件208的水可降至该温度之下或可最终冻结。然而，由该冻结形成的冰将没有下方较暖和的水的密度大，因此冰将向上漂浮。随着冷却继续，冰可持续形成并向下生长。一旦生长的冰到达冰探头并因而由冰探头210检测到，则至制冷单元202的功率被切断，因此将不会形成另外的冰。在该实施例中，在冰的最低部分与立方体箱体212的顶部之间仍然存在一层清澈的液体水，由此，立方体箱体212和有效载荷空间206内的任何东西将保持高于水的凝固点。然而，在任何特定的实施例中，在不潜在伤害有效载荷的情况下，冰可被允许生长的程度可通过实验来确定。冰被允许生长的程度由使用情况或所需的存储温度范围来确定。尽管大部分商品要求在2-8C的温度带中保存，然而许多容许低至0C的漂移。

一旦制冷单元202停下，假定环境温度高于水的温度，则能量将通过壳体216的壁传递到水中，水将开始变暖。在冷却过程的反转中，当冰融化时，壳体216的下部部分中的水将趋于保持在4℃左右。在完全融化之后，水将继续变暖，但高于4℃的水将趋于上升到壳体216的顶部。因此，有效载荷空间206将被维持在4℃处或左右持续尽可能长的时间。如众所周知的，由于熔化潜热，融化冰需要大量的能量。当能量被水吸收时，有效载荷空间可在冰融化的时间期间维持在大体恒定的温度下。因此，制冷器的有效载荷被维持在4℃左右，这对于疫苗、食物和饮料的存储是理想的温度。

串联构造

图3图示了呈“串联”构造的示例性制冷容器，如在英国专利申请公开号GB2503191中公开的，其中冷却装置定位在贮存器中邻近冷却区域并由壁分离。该设备设计将应用于制冷容器的侧部部分。设备包括壳体302，在该实施例中，壳体302大致成形为直立的立方体。壳体302由热绝缘材料形成，以降低进入设备或离开设备的热传递。例如，壳体302可形成为一件式塑料材料旋转模制件。壳体302内的体积借助于分离件被分成邻近隔室、有效载荷隔室304和流体体积306，分离件包括在壳体302的上壁、下壁和侧壁之间延伸的热传导壁308。

流体体积306自身通过呈热屏障或壁312形式的堰装置被部分地分成相应的第一和第二流体贮存器310a、310b，热屏障或壁312从流体体积306的下壁向上延伸，且完全在其侧壁之间延伸。壁312可由具有适合的热绝缘特性的大体任何材料形成。尤其，有利的是，壁312由具有低热传导性的材料形成，从而降低在第一和第二流体贮存器310a、310b之间通过其间的热传递。

在图示的实施例中，壁312距上壁一段距离终止，使得在其间限定槽或开口314。槽或开口314因此在相应的第一和第二流体贮存器310a、310b的上部区域之间提供流体和/或热流动路径。因此，第一和第二流体贮存器310a、310b在它们的上部区域处流体连通，它们的上部区域一起限定由虚线316大概示出的并在以下描述的流体混合区域。

呈电功率冷却元件318形式的冷却装置布置在第一流体贮存器310a内，从而浸入流体中。冷却元件318布置在第一流体贮存器310a的下部区域中，并通过流体层与贮存器的侧壁、端壁、上壁和下壁间隔开。设备具有外部功率供应（未示出），以将电功率供应到冷却元件318。在缺乏明亮阳光的情况下，功率供应可由主干功率的供应来操作。功率供应也可由光伏板（未示出）来操作，借此，在阳光充足的日间条件期间，设备可在无需主干电力供应的情况下运行。

在一些实施例中，冷却元件318可布置成在第一流体贮存器310a中借助于制冷剂冷却流体，制冷剂借助于流体体积306外部的泵被泵送通过第一流体贮存器310a。在一些实施例中，冷却元件318由制冷剂泵送，其已经通过压缩的制冷剂的膨胀以常规的蒸气压缩制冷循环的方式被冷却。

第一和第二流体贮存器310a、310b各自包含具有在临界温度之下的负的热膨胀温度系数和在临界温度之上的正的热膨胀温度系数的一定体积的流体。在图示的实施例中，流体是水，其临界温度大约是4℃。水大部分地填充流体贮存器310a、310b两者，但在各流体贮存器中可留下小的体积没被填充，以允许膨胀。除了水之外的液体也是有用的。

现在将描述设备的操作。可以假定，第一和第二流体贮存器310a、310b中的所有水初始处于环境温度下或附近。设备被激活，使得电功率被供应到冷却元件318，冷却元件318因此冷却到通常远低于水的凝固点的温度，例如低至-30℃。这继而促使第一流体贮存器310a内紧密围绕冷却元件318的水冷却。随着水变冷，水的密度增加。冷却后的水因此朝着第一流体贮存器310a的底部下沉，置换较暖和的水，较暖和的水朝着第一流体贮存器310a的上部区域上升。

将理解的是，随着时间的推移，第一流体贮存器310a中包含的水的大部分或者全部被冷却到4℃或更低的温度。由于水的密度在临界温度下处于其最大值，因此在该温度下的水趋于集中在第一流体贮存器310a的底部处，朝第一流体贮存器310a的上部区域置换较低温度的水。这导致第一流体贮存器310a内形成大体正的温度梯度，其中处于临界温度下的水位于第一流体贮存器310a的下部区域中，并且处于临界温度之下的温度的密度较小的、浮力较大的水位于上部区域中邻近第一与第二流体贮存器310a、310b之间接合部处的开口314。

在下文称为流体混合区域316的该接合部处，通过第一流体贮存器310a内的处于临界温度下的水的下沉而向上置换的处于临界温度之下的温度的水与布置在第二流体贮存器310b的上部区域中的例如在大约10℃下的较为暖和的水相遇并混合。因此，从较暖和的水向较冷的水的热传递发生在流体混合区域316内，导致来自第一流体贮存器310a的冷水和来自第二流体贮存器310b的较暖和的水分别朝着临界温度增加和降低温度。因此，流体混合区域316限定设备的热传递区域，其中发生来自第一和第二流体贮存器310a、310b的流体之间的热传递。

当来自第一流体贮存器310a的冷水朝着临界温度温度上升时，其密度增加，并且因此其朝着冷却元件318向下回沉，置换下方较暖和的水。类似地，当来自第二流体贮存器310b的较暖和的水朝着临界温度温度降低时，其密度增加，并且因此其也朝着第二流体贮存器310b的下部区域向下下沉，置换下方较暖和的水。

如以上描述的，第二流体贮存器310b中的在流体混合区域316内混合之后被冷却的水集中在第二流体贮存器310b的底部处，第二流体贮存器310b布置成与有效载荷隔室304热连通。因此，来自有效载荷隔室304的热被第二流体贮存器310b中的冷却后体积的水吸收，并且，有效载荷隔室304的温度及因此存储在其中的物体或物品的温度开始降低。

为了反复地进行，第一流体贮存器310a内的由冷却元件318冷却至临界温度之下的温度的水通过处于临界温度下的水而朝着流体混合区域316向上置换。相反地，在第二流体贮存器310b内，在临界温度之上的水通过处于临界温度下的水而朝着流体混合区域316向上置换。因此，热屏障312两侧的并处于临界温度两侧的温度下的水在流体混合区域316内融合并混合，促使混合区域316中的水的平均温度接近临界温度并因此倾泻或回沉到相应的流体贮存器310a、310b的下部区域中。

随着时间的推移，通过上升到第一流体贮存器310a的上部区域的处于临界温度之下的温度的水与上升到第二流体贮存器310b的上部区域的处于临界温度之上的温度的水之间的动态热传递，该过程达到接近稳定状态的样子。

此外，随着时间的推移，尽管冷却元件318被布置在第一流体贮存器310a的下部区域中，然而第二流体贮存器310b中的水的温度达到近似处于临界温度下的稳定状态温度。换言之，第二流体贮存器310b中的，特别是在其下部区域处的水的大部分或全部变得相对停滞，具有4℃左右的温度。通过吸收来自有效载荷隔室304的热而被加热到临界温度之上的水通过从流体混合区域316下行的处于临界温度的水而朝着流体混合区域316置换，已经被第一流体贮存器310a的上部区域中的临界温度之下的水冷却。

通过由第二流体贮存器310b中的水对来自有效载荷隔室304的热的吸收，有效载荷隔室304被维持在大约4℃的期望温度，这对于存储包括疫苗、食品和饮料之类的许多产品是理想的。

将理解的是，与冷却元件318接触的流体将通常会冻结，并且冻结的流体的固体块或冰将形成在第一流体贮存器310a中。冰检测器可被设置用于一旦冰已经生长到临界尺寸就检测冰的形成。一旦检测器检测到临界尺寸的冰的形成，则设备可布置成关掉冷却元件318，以防止另外的冰形成。一旦冻结的流体块随后缩小到临界尺寸之下的尺寸，则冷却元件318可被重新激活。检测器可采用热探头的形式，在与冷却元件318相距给定距离处与流体热接触。一旦冻结的流体与检测器发生接触，则与检测器热接触的流体将降至冻结流体的温度或接近冻结流体的温度的温度。将理解的是，相对突然的温度变化通常发生在冻结的冰块和在距冻结块非常短的距离内与冰接触的流体之间。

在至冷却元件318的功率供应被中断或断开连接的情况下，作用在第一和第二流体贮存器310a、310b内的水上的置换过程继续，而冻结的流体块保持在第一流体贮存器310a中。一旦冻结的流体块耗尽，则置换过程将开始变缓，但由于第二流体贮存器310b中的水持续地吸收来自有效载荷隔室304的热，因而置换过程被维持。由于水的高的比热容和流体体积内的处于临界温度之下的温度的显著体积的水，因此第二流体贮存器310b的下部区域中的温度维持在4℃或附近持续相当长的一段时间。

也就是说，即使没有至冷却元件318的电功率供应，处于临界温度的水下沉并置换临界温度之上或之下的水的自然趋势使得在丢失功率之后第一和第二流体贮存器310a、310b或至少其下部区域保持水处于临界温度下或附近持续一定时间，从而使有效载荷隔室304能被维持在可接收的温度范围内持续延长的一段时间。本发明的实施例能够使第二贮存器310b中的流体维持在目标温度下持续多达若干周的时间。

图4A是致冷板互连部的第一实施例，由侧视透视图突显凸/凹锁定件。在一些实施例中，为了使致冷板互连，插入锁定件402定位在致冷板的两个相邻侧面上，并且用于插入锁定件402的接收凹部（bay）404定位在致冷板的另两个相邻的侧面上。一旦插入，插入锁定件402利用锁定机构406向下紧固在接收凹部404中，锁定机构406比如是螺钉、压力锁、螺栓锁或本领域已知的其它适合的锁定机构。

图4B是致冷板互连部的第二实施例，由顶视透视图突显交替的栓锁件。在一些实施例中，为了使致冷板互连，延伸的栓锁件408定位在致冷板的两个相邻侧面上的宽的构造中，并且用于延伸的栓锁件408的接收钩410定位在窄的构造中。窄的和宽的构造被保留在另两个相邻的侧面上。延伸的栓锁件408构造成伸出到角部周围，使得可在制冷容器的外部上形成直角或更大的角度。

图5A是用于便携式制冷设备的矩形棱柱构造的图示。作为对立方体密封容器的替代，矩形棱柱可由十个致冷板建造而成。

图5B是用于四面体便携式制冷设备的三角形板的图示。作为对形成立方体或矩形棱柱状密封容器的方形致冷板的替代，致冷板的一些实施例是三角形的。三角形的致冷板连结在一起，以形成四面体形的密封容器。这样的构造是有用的，其中致冷板中的冷却元件通过致冷板外部上的太阳能板提供功率。四面体的角度使太阳能板能够与太阳具有更好的角度。

图5C是用于十二面体形的便携式制冷设备的五角形板的图示。作为对形成立方体或矩形棱柱状的密封容器的方形致冷板的替代，致冷板的一些实施例是五角形的。五角形的角度使制冷容器能够滚动。

便携式制冷设备

图6A和图6B分别图示了制冷设备的示例性底部板和侧部板。如以上讨论的，制冷容器利用直立构造的设计用于顶部板，并且利用串联设计用于侧部板。特别是，容器包括使板与有效载荷空间分离的表面610、冷却元件604、可选的绝缘体606和水608。最靠近有效载荷空间的顶部部分和侧部部分中的水保持在4℃左右持续相对长的一段时间。

在一些实施例中，容器相似地促使底部板中的冷却元件604冷却到通常处于或低于水的凝固点的温度，例如低至-30℃。这继而促使紧密围绕冷却元件604的水608从初始环境温度或预调节的温度冷却。当水变成低于4℃时，水上升到贮存器的顶部，从而保持表面610冷却在大约凝固点处。然而，仅有一个表面处于4℃之下将不会显著地影响有效载荷区域内的总体温度。

对隔室的比4C更冷的“底层”的破坏性影响的限制大部分借助于容器内空气的特性来实现——空气越冷则其越重，并且因此隔室的底部处产生的较冷的状况将趋于停留在那里。考虑到空气的热质量与隔室周围的主要4C的水的热质量的比，因此由运输中的移动而搅动的空气的影响是微弱的。

为了使有效载荷物品保持远离该底部板，保持架（cage）612被定位在有效载荷空间内，该有效载荷空间包含与致冷板的各侧面隔开一段距离的有效载荷。保持架612使有效载荷物品抬升远离板的距离使任何板能够变成底部板而不使有效载荷物品冻结。有效载荷物品离开底部板的表面，并因此具有使有效载荷物品绝缘的一层空气。保持架612可以是可折叠的，以易于存储和运输。

在一些实施例中，冷却元件604在各个部分中的操作取决于容器的取向。例如，仅顶部和侧部部分（相对于地面）中的冷却元件在任何给定时间下进行操作会是有益的。这可防止有效载荷空间的底部表面变得过冷（即，低于4℃）。容器可包括取向传感器，以确定容器的取向并继而控制冷却元件的操作。

图6C图示了冷却剂容器和到冷却剂容器的外部舱口（hatch）。在一些实施例中，冷却元件604被包含在冷却剂隔室614内。冷却剂隔室614由热传导侧壁限定，热传导侧壁邻接壳体层的内侧并包含冷却元件604。冷却剂隔室614可通过致冷板的外部、绝缘侧上的舱口616被接近。

图7图示了具有可拆卸的板的示例性制冷容器。在一些实施例中，顶部板702可以与密封容器的其余部分分离，以允许物品被放置到有效载荷区域704中。本领域普通技术人员将理解的是，六块板中的全部都是可拆卸的，而其余的板（即壳体）被构造为形成单个单元。在一些实施例中，致冷板中的五块永久地互连，而第六块板是可拆卸的。

图8图示了多块致冷板的清空的存储构造。当致冷板被拆卸时，板可以以堆叠构造800来放置。在堆叠构造800中，外部壳体层802堆叠成一个在另一个之上。在一些实施例中，贮存器隔室804可由可折叠的或非刚性的材料构成。因此，堆叠构造800的高度是外部壳体层802的厚度的函数。在一些实施例中，贮存器隔室804的形状是刚性的，并因此堆叠构造800的高度是全部致冷板的厚度的函数。为了供应水溶液或从致冷板移除水溶液，阀806被定位在贮存器隔室804上，其可被手动地或电子地打开。

图9图示了在各块致冷板的外部上包括太阳能板的立方体密封制冷容器。为了给各块致冷板中的冷却元件提供功率，在致冷板的外部上，密封容器900包括太阳能板电池902。太阳能板电池902可包括太阳能发电系统的另外的部件，比如嵌入到致冷板的外部壳体层中的换流器和电池。替代地，太阳能板电池902不包括电池且仅按照可获得的来提供功率。在这样的实施例中，冷却元件在有阳光的任何时候进行操作。在一些实施例中，接近冷却元件所需的舱口904另外地处于致冷板的外表面上，其取代太阳能板电池902的位置。

图10图示了示例性便携式制冷设备，该示例性便携式制冷设备包括用于控制设备的各种部件的处理器。在一些实施例中，处理器/控制器1006与存储一条或更多条指令的存储器1008交互。处理器/控制器1006通过网络接口1004与比如因特网或蜂窝网络之类的网络1002连接。处理器/控制器1006也连接到制冷容器内的各种部件，比如传感器1010a和1010b以及被连接到冷却元件1012a-d的电池或电源线。处理器/控制器1006初始时指示冷却元件1012a-d开始操作。当接收到来自传感器的检测到预定体积的冰存在的警报时，系统于是指示冷却元件1012a-d停止操作。随后，当接收到来自传感器的检测到预定体积的冰不存在的警报时，系统再次指示冷却元件恢复操作，由此重复过程。包括处理器/控制器1006和存储器1008的系统可被并入到制冷容器中或被附接到制冷容器。在那种情况下，系统可以是嵌入式装置或者移动装置，其直接连接到传感器1010a-d和电池或电源线，电池或电源线继而连接到各个冷却元件1012a-d。系统可在本地执行数据处理或依赖于比如台式计算机或中心服务器之类的外部系统来完成这样的任务。

图11图示了可被利用来执行本文中公开的各种技术的计算机系统。计算机系统1100包括处理器1102、存储器1104、非易失性存储器1106、网络接口1108、输入/输出（I/O）装置1110和驱动单元1112。为了图示的简洁，各种常规的部件（例如，高速缓冲存储器）被省去。

计算机系统1100旨在图示硬件装置，图1-10中绘出的计算机部件中的任何可在其上被实施。例如，部件可包括处理器/控制器1006和存储图10的指令的存储器1008。计算机系统1100可以是任何可应用的已知的或便捷的类型。计算机系统1100的部件可经由总线1120或通过某些其它已知的或便捷的装置被联接在一起。

计算机系统1100可以以任何适合的物理形式来实施。例如，计算机系统1100可以是嵌入式计算机系统、片上系统（SOC，system-on-chip）、单板计算机系统（SBC，single-board computer system）（例如，模块上计算机（COM，computer-on-module）或模块上系统（SOM，system-on-module））、台式计算机系统、膝上型计算机或笔记本计算机系统、交互式自助服务机、主机、计算机系统网、移动电话、个人数字助理（PDA）、服务器或者这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，计算机系统1100可包括一个或更多个计算机系统110；是整体的或分布式的；跨越多个定位；跨越多台机器；或存在于可包括一个或更多个网络中的一个或更多个云部件的云中。在适当的情况下，在没有实质上的空间或时间限制的情况下，一个或更多个计算机系统1100可执行本文中描述的或图示的一个或更多个方法的一个或更多个步骤。例如，一个或更多个计算机系统1100可以实时地或以批处理的模式来执行本文中描述的或图示的一个或更多个方法的一个或更多个步骤。在适当的情况下，一个或更多个计算机系统1100可在不同的时间或不同的地点执行本文中描述的或图示的一个或更多个方法的一个或更多个步骤。

处理器1102可以是常规的微处理器，比如Intel Core微处理器、Intel Itanium微处理器、Motorola power PC微处理器或SPARC结构处理器。相关领域的技术人员将意识到，术语“机器可读（存储）介质”和“计算机可读（存储）介质”包括可通过处理器访问的任何类型的装置。

存储器1104通过例如总线联接到处理器1102。存储器1104可包括例如随机存取存储器（RAM），比如动态RAM（DRAM）或静态RAM（SRAM）。存储器可以是本地的、远程的或分布式的。

总线1120还将处理器1102联接到非易失性存储器1106和驱动单元1112。非易失性存储器1106可以是例如磁性软盘或硬盘；磁性-光学盘；光盘；闪速存储器，比如NAND闪速存储器或NOR闪速存储器；只读存储器（ROM），比如CD-ROM；可编程只读存储器，比如EPROM或EEPROM；磁性或光学卡片；或用于大量数据存储的另外的形式。在计算机系统1100中执行软件的期间，该数据中的一些常常通过直接存储器访问过程被写入存储器中。非易失性存储可以是本地的、远程的或分布式的。非易失性存储器1106是可选的，因为系统可使用存储器中可获得的所有可应用的数据来创建。典型的计算机系统通常将包括至少处理器、存储器和将存储器联接到处理器的装置（例如，总线）。

软件通常被存储在非易失性存储器1106和/或驱动单元1112中。事实上，对于大的程序，将整个程序存储在存储器中会是不可能的。然而，应理解的是，为了运行软件，如果需要，则软件被移动到适于处理的计算机可读的位置，并且出于说明的目的，该位置在本公开中被称为存储器。即使当软件被移动到存储器用于执行时，处理器也通常将利用硬件寄存器来存储与软件或本地缓存相关的值，理想地，本地缓存起到加速执行的目的。如本文中使用的，当软件程序被称为“以计算机可读介质来实施”时，软件程序被假定存储在任何已知的或便捷的位置（从非易失性存储到硬件寄存器）处。当与程序相关的至少一个值被存储在可由处理器读取的寄存器中时，处理器被认为是“构造成执行程序”。

总线1120也将处理器1102联接到网络接口1108装置。网络接口1108可包括调制解调器或网络接口中的一个或更多个。本领域普通技术人员将理解的是，调制解调器或网络接口可被认为是计算机系统1100的一部分。网络接口1108可包括模拟调制解调器、ISDN调制解调器、线缆调制解调器、令牌环接口、卫星传输接口（例如，“直接PC”）、Wi-Fi接口或用于使计算机系统联接到其它计算机系统的其它接口。网络接口1108可包括一个或更多个输入和/或输出装置。

I/O装置1110可包括例如键盘、鼠标或其它的指向装置（pointing device）、磁盘驱动器、打印机、扫描仪和其它的输入和/或输出装置，包括显示器装置。显示器装置可包括例如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）或某些其它可应用的已知的或便捷的显示器装置。为简单起见，本公开假定在图11的示例中未绘出的任何装置的控制器存在于网络接口1108中。

计算机系统可具有一个总线或多个总线。总线1120可包括例如系统总线；外设部件互连（PCI，Peripheral Component Interconnect）总线或PCI-Express总线；超传输或工业标准结构（ISA）总线；小型计算机系统接口（SCSI）总线；通用串行总线（USB、USB2.0、USB3.0）；IIC（I2C）总线；电气与电子工程师协会（IEEE）标准1394总线，也被称为“FireWire（火线）”；快速通道互连总线；雷电互连总线（ThunderBolt interconnect bus）；显示器端口互连总线或其配套标准迷你显示器端口（mDP）；直接驱动监视器（DDM）；嵌入式显示器端口（eDP）；内部显示器端口（iDP）；便携式数字媒体接口（PDMI）；无线显示器端口（wDP）；移动显示器端口（MyDP）；高清晰度多媒体接口（HDMI）互连总线；或数字视频接口（DVI）总线。

在操作中，可通过操作系统软件来控制计算机系统1100，操作系统软件包括比如磁盘操作系统的文件管理系统。具有相关的文件管理系统软件的操作系统软件的一个示例是来自华盛顿州雷德蒙德市的微软公司的被称为Windows®的操作系统家族及其相关的文件管理系统。具有其相关的文件管理系统软件的操作系统软件的另一示例是Linux^TM操作系统及其相关的文件管理系统。文件管理系统通常存储在非易失性存储器和/或驱动单元中，并促使处理器执行由操作系统要求的各种动作，以输入和输出数据并将数据存储在存储器中，包括将文件存储在非易失性存储器和/或驱动单元上。

图12图示了在多个互连的致冷板之间共享的电气系统。在致冷板被提供功率的情况下，理解的是，给定的致冷板可能不接收功率，而其它的致冷板可以（例如，具有太阳能板的致冷板的仅一子集面向太阳，或者仅单个致冷板插入插座中）。在一些实施例中，致冷板包括内部接线1202。内部接线1202连接到被提供功率的元件（比如冷却元件、传感器、控制器或网络接口）和功率源1204。功率源1204包括太阳能板、电池、电源插座或本领域已知的其它适合的功率源。

在各个致冷板互连的情况下，接触部1206连接每块其它相邻的板的内部接线1202。这允许由一个板持有的电功率在所有互连的板内共享。

板另外具有独立充电和从互连的板获取功率的能力。在冰生长传感器指示给定的板不需要激活冷却元件的情况下，尽管相邻的冰生长传感器不同地指示，但是功率从第一板被传递到第二板。通过这样的方式，最需要功率的冷却元件首先被提供任何可获得的功率。防止不需要可获得的功率的另外的板过冷却。

图13图示了示例性制冷容器，在水可流动穿过不同的贮存器的部分之间具有连接机构。在该示例中，开口1302（比如阀）被安装在两个部分之间。开口允许不同贮存器中的水的体积的掺混。

图14图示了示例性制冷容器，其中冰袋用作冷却或制冷元件。在一些实施例中，便携式制冷设备可使用冰袋1402替代功率操作的冷却元件，功率操作的冷却元件常常在周围产生冰。当冰袋具有比如冷却元件的尺寸的大体积和比如-30℃的低温时，冰融化会花费长的时间。于是，冰袋将在该段时间期间内充当操作冷却元件，在贮存器中产生温度梯度。

结论

出于说明的目的，本发明的实施例的以上描述已经被呈现；其不旨在是穷尽性的或将本发明限制于所公开的精确形式。相关领域的技术人员可理解的是，根据以上的公开，许多修改和变型是可能的。

该描述的一些部分从信息操作的算法和符号表示方面描述了本发明的实施例。这些算法描述和表示一般由数据处理领域的技术人员使用，以向其他的本领域技术人员有效地传达他们工作的要旨。从功能上、计算方面上或逻辑上描述的这些操作被理解成通过计算机程序或等同的电路、微码等来实施。此外，不失一般性地，称操作的这些布置结构为模块有时也已被证明是便捷的。所描述的操作及其相关的模块可在软件、固件、硬件或其任何组合中被实施。

本文中描述的步骤、操作或过程中的任何可利用一个或更多个硬件或软件模块单独地或结合其它装置来执行或实施。在一个实施例中，软件模块利用包括了计算机可读介质的计算机程序产品来实施，计算机可读介质包含计算机程序代码，计算机程序代码可通过计算机处理器来执行，用于执行所描述的步骤、操作或过程中的任何或全部。

本发明的实施例还涉及用于执行本文中的操作的设备。该设备可被专门构造用于所需目的，和/或该设备可包括通用计算装置，该通用计算装置通过存储在计算机中的计算机程序被选择性地激活或重新配置。这样的计算机程序可被存储在非暂时性的、有形的计算机可读存储介质中或适于存储电子指令的任何类型的介质中，该介质可联接到计算机系统总线。此外，在该说明书中提及的任何计算系统可包括单个处理器，或者该计算系统可以是采用用于增加计算能力的多处理器设计的结构。

本发明的实施例还可涉及通过本文中描述的计算程序被制造的产品。这样的产品可包括从计算过程得到的信息，其中信息被存储在非暂时性的、有形的计算机可读存储介质中，并且可包括本文中描述的计算机程序产品或其它数据组合的任何实施例。

最后，说明书中使用的语言主要出于可读性和指导的目的而选择，并且其不被选择用来描述或界定发明的主题。因此，意图的是，本发明的范围不由该详细描述限制，而是由基于其的申请上发布的任何权利要求来限制。相应地，本发明的实施例的公开旨在是说明性的而非限制以下权利要求中所陈述的本发明的范围。

Claims (23)

1.一种致冷板，包括：

壳体层，具有热绝缘特性并形成所述致冷板的外侧；

冷却元件隔室，由邻接所述壳体层的内侧并包含冷却元件的热传导侧壁限定；

内壁层，由热传导材料构造并形成所述致冷板的内侧；

液体贮存器隔室，被限定为所述内壁层与所述冷却元件隔室和所述壳体层的组合之间的体积，所述液体贮存器隔室大体填充有水溶液；以及

用于使所述致冷板与多个其它致冷板互连的装置，所述致冷板与所述其它致冷板的组合形成密封容器，

还包括：

定位在所述液体贮存器与所述冷却元件隔室之间的内部热绝缘体层，所述内部热绝缘体层被定位且尺寸被设计成使得：在所述冷却元件隔室的与所述致冷板的主平面平行的表面上，来自所述液体贮存器的水溶液与所述冷却元件隔室中的所述冷却元件热绝缘。

2.如权利要求1所述的致冷板，其中，所述冷却元件是冰块或冻结的凝胶袋。

3.如权利要求2所述的致冷板，其中，所述壳体层还包括：

定位在所述外侧上并提供接近所述冷却元件隔室的舱口。

4.如权利要求1所述的致冷板，其中，所述冷却元件是给所述冷却隔室提供低于4摄氏度能量的功率制冷单元。

5.如权利要求4所述的致冷板，还包括太阳能电池，所述太阳能电池安装在所述外侧上并向所述功率制冷单元提供功率。

6.如权利要求4所述的致冷板，其中，所述功率制冷单元是双表面热电效应冷却元件。

7.如权利要求1所述的致冷板，其中，所述内壁还包括：

用于填充所述水溶液或从所述液体贮存器隔室排空所述水溶液的阀。

8.如权利要求1所述的致冷板，其中，所述内壁还包括：

排放部，所述排放部与附连到所述致冷板的所述其它致冷板的其它内壁的另一排放部对应，使得来自所述致冷板的所述液体贮存器隔室的水溶液自由地流动到和流动离开所述其它致冷板的所述其它液体贮存器隔室。

9.如权利要求1所述的致冷板，其中，所述水溶液是纯水。

10.如权利要求1所述的致冷板，还包括：

构造成容纳有效载荷物品的保持架，所述保持架被附连到所述致冷板的所述内壁。

11.一种移动制冷系统，包括：

多个大体相同的根据权利要求1-10中任一项所述的致冷板，所述多个大体相同的致冷板互连以形成限定内部体积的密封容器，所述致冷板中的每个包含冷却元件；以及

保持架，定位在所述密封容器的所述内部体积内侧，并构造成与所述密封容器的内表面相距一段距离固定有效载荷。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述致冷板中的每个的外表面是热绝缘的。

13.如权利要求11所述的系统，其中，各个致冷板的所述冷却元件包括冰或冻结的凝胶袋。

14.如权利要求13所述的系统，其中，各个致冷板还包括：

定位在外侧上并提供接近所述冷却元件的舱口。

15.如权利要求11所述的系统，其中，各个致冷板的所述冷却元件是给所述冷却隔室提供低于4摄氏度能量的功率制冷单元。

16.如权利要求11所述的系统，其中，所形成的密封容器是如下中的任何：

立方体；

矩形棱柱；

十二面体；或

四面体。

17.如权利要求15所述的系统，其中，所述致冷板中的至少一个包括电连接到所述功率制冷单元的电插座，并且所述致冷板中的每个包括电接触部，从而使得电功率能够在致冷板之间传递。

18.如权利要求11所述的系统，其中，各个致冷板包括水溶液的液体贮存器，并且各个致冷板还包括：

用于填充所述水溶液或从所述液体贮存器排空所述水溶液的舱口。

19.如权利要求11所述的系统，其中，各个致冷板的所述液体贮存器隔室还包括：

排放部，所述排放部与附连到所述致冷板的所述其它致冷板的其它液体贮存器隔室的另一排放部对应，使得来自所述致冷板的所述液体贮存器隔室的水溶液自由地流动到和流动离开所述其它致冷板的所述其它液体贮存器隔室。

20.如权利要求11所述的系统，其中，所述水溶液是纯水。

21.如权利要求11所述的系统，其中，所述密封容器构造成被拆开，并且各个致冷板竖直地堆叠，从而减小所述系统的部件的物理占地面积。

22.如权利要求11所述的系统，其中，互连的致冷板中的一个或更多个永久地彼此附连。

23.一种移动制冷系统，包括：

多个互连的根据权利要求1-10中任一项所述的致冷板，所述多个互连的致冷板限定具有内部体积的密封容器；

冷却元件，所述冷却元件定位在所述互连的致冷板中的每个内，并可从所述移动制冷系统的外部接近；以及

水溶液贮存器，定位在所述内部体积的各侧的内部上，并与所述内部体积内的空气和所述冷却元件热连通，存储在隔室中的各水溶液贮存器包括构造成允许液体流动到和流动离开所述隔室的阀。

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