冷藏貨物集裝箱、用于冷卻貨物的方法、用于加熱貨物的方法
【專利摘要】一種冷藏貨物集裝箱包括貨物集裝箱和制冷單元。多個制冷劑管與所述制冷單元流體連通且沿著所述貨物集裝箱的頂部延伸。多個制冷劑管被構造成傳送制冷劑穿過其中且通過自然對流和熱輻射冷卻所述貨物集裝箱的內部。一種冷卻貨物集裝箱中的貨物的方法包括使制冷劑流動通過布置在所述貨物集裝箱頂部的多個制冷劑管。熱能從所述集裝箱中的集裝箱空氣傳遞到制冷劑，從而冷卻所述集裝箱空氣。所述集裝箱空氣通過自然對流朝向所述貨物循環，從而通過熱能到所述集裝箱空氣的傳遞而冷卻所述貨物。所述集裝箱空氣被朝向所述多個制冷劑管再循環。
【專利說明】冷藏貨物集裝箱、用于冷卻貨物的方法、用于加熱貨物的方法
【技術領域】
[0001]本文公開的主題涉及制冷系統。更明確地說，本文公開的主題涉及用來存儲和運輸貨物的集裝箱的制冷。
【背景技術】
[0002]典型的冷藏貨物集裝箱(例如用來經由海洋、鐵路或公路運輸貨物的冷藏貨物集裝箱)是一種被改進成包括位于集裝箱一端的制冷單元的集裝箱。制冷單元包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器盤管，其全部位于集裝箱端部。大量制冷劑貫穿制冷單元循環，且制冷單元的一個或多個蒸發器風扇將氣流吹過蒸發器盤管，從而冷卻空氣并迫使其進入集裝箱。
[0003]典型的集裝箱系統中的冷卻空氣被迫排出制冷單元且沿著集裝箱的底板。當冷卻空氣行進離開制冷單元時，其溫度升高且其在集裝箱中上升，并最終返回到制冷單元。冷卻空氣從集裝箱的一端到另一端并再次返回的這個循環導致集裝箱中貨物的不均勻冷卻，因為被迫進入集裝箱的空氣在其行進遠離制冷單元時變暖。另外，位于集裝箱下部的貨物將比位于集裝箱上部的貨物更得益于冷卻流。
[0004]此外，用于集裝箱的典型制冷系統是昂貴的且占據本可用于裝載貨物的大量空間。
【發明內容】
[0005]在一個實施方案中，冷藏貨物集裝箱包括貨物集裝箱和制冷單元。多個制冷劑管與制冷單元流體連通且沿著貨物集裝箱的頂部延伸。多個制冷劑管被構造成傳送制冷劑穿過其中且通過自然對流和熱輻射冷卻所述貨物集裝箱的內部。
[0006]在另一個實施方案中，冷卻貨物集裝箱中的貨物的方法包括使制冷劑流動通過布置在貨物集裝箱頂部的多個制冷劑管。熱能從所述集裝箱中的集裝箱空氣傳遞到制冷劑，從而冷卻所述集裝箱空氣。所述集裝箱空氣通過自然對流朝向所述貨物循環，從而通過熱能到所述集裝箱空氣的傳遞而冷卻所述貨物。所述集裝箱空氣被朝向所述多個制冷劑管再循環。
[0007]在又一個實施方案中，加熱貨物集裝箱中的貨物的方法包括加熱位于多個管道中的制冷劑流。制冷劑流循環通過貨物集裝箱處的多個管道。熱能從制冷劑流傳遞到集裝箱中的集裝箱空氣，從而加熱集裝箱空氣，且集裝箱空氣通過自然對流朝向貨物循環，從而通過從集裝箱空氣傳遞的熱能加熱貨物。集裝箱空氣被朝向多個管再循環。
[0008]將從下文結合附圖的描述更顯而易知這些和其它優點以及特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]在說明書的開始部分的權利要求書中特別指明和清楚要求被視為本發明的主題。將從下文結合附圖的詳細描述顯而易知本發明的前述和其它特征以及優點，其中:
圖1是冷藏貨物集裝箱的實施方案的剖視圖；
圖2是冷藏貨物集裝箱的另一實施方案的剖視圖；
圖3是冷藏貨物集裝箱的實施方案的端視截面圖；
圖4是冷藏貨物集裝箱頂部的實施方案的一部分的截面圖；和圖5是冷藏貨物集裝箱的另一實施方案的端視截面圖；
圖6是冷藏貨物集裝箱的實施方案的側視截面圖。
[0010]【具體實施方式】通過參考附圖舉例的方式說明了本發明的實施方案以及優點和特征。
【具體實施方式】
[0011]圖1中示出冷藏貨物集裝箱10的實施方案。貨物集裝箱10被配置成通過使用位于集裝箱10處的制冷單元14而使位于貨物集裝箱10內部的貨物12維持在所選溫度。貨物集裝箱10移動并用于通過(例如)卡車、火車或輪船運輸貨物12。制冷單元14包括(如圖1中所示意性表示)壓縮機16、冷凝器18和膨脹閥20，其位于(例如)集裝箱10的第一端22。集裝箱10還包括與第一端22相對定位的第二端24，和位于第一端22與第二端24之間的兩個側壁26、底板28和頂部30。
[0012]代替典型貨物集裝箱制冷單元的傳統蒸發器，集裝箱10包括多個制冷劑管32，其位于集裝箱10的頂部30、由高導熱材料(例如鋁或銅材料)形成。多個制冷劑管32連接到膨脹閥20和制冷單元14的壓縮機16，并貫穿制冷劑管32使制冷劑流34從膨脹閥20向壓縮機16流動。制冷劑管32從集管38沿著頂部30的長度36延伸。制冷劑管32可大體是直的，或者如圖2中所示，可在集裝箱10的第二端24或其附近具有U形彎管40。再次參考圖1，在低溫的制冷劑34循環通過制冷劑管32的情況下，集裝箱10中建立自然對流以冷卻貨物12。最接近制冷劑管32的集裝箱空氣42由制冷劑流34冷卻，將熱能從集裝箱空氣42傳遞到制冷劑，并且落向底板28，從而通過從貨物12到集裝箱空氣42的熱能傳遞而冷卻貨物12。下降的集裝箱空氣42迫使位于靠近底板28的較暖空氣朝向頂部30上升，在此處其由通過制冷劑管32的制冷劑流34冷卻。這種連續的自然對流循環不需要蒸發器風扇來迫使冷卻空氣進入集裝箱，從而減少系統的成本和大小。為了將選定量的新鮮空氣引入集裝箱10，冷凝器18包括冷凝器風扇44，其用于操作冷凝器18和將新鮮空氣引入集裝箱10。
[0013]現在參考圖3，多個制冷劑管32可位于內頂板46的距離小于外頂板48。內頂板46中具有正弦或其它輪廓形狀來容納制冷劑管32并提高內頂板46的表面積，從而提高集裝箱空氣42與內頂板46之間的熱傳遞。在一些實施方案中，內頂板46與外頂板48之間的空間至少部分地填充有絕緣材料50。現在參考圖4，在一些實施方案中，內頂板46包括通道52，其容納多個制冷劑管32。通道52可以呈C形以容納圓形制冷劑管32，或者具有另一種截面形狀以容納另一種截面形狀的制冷劑管32。
[0014]再次參考圖3，一個實施方案包括沿著頂部30的六個制冷劑管32，而其它實施方案可包括沿著頂部30的其它數量的制冷劑管32，例如8個、12個、16個或24個或更多個制冷劑管32。在如圖5所示的其它實施方案中，集裝箱10可替代地或另外包括多個制冷劑管32，其沿著一個或多個側壁26延伸。除了沿著頂部30之外還沿著側壁30的制冷劑管32進一步增加了集裝箱10的冷卻能力。沿著側壁26的制冷劑管32可與沿著頂部30的制冷劑管32從相同的集管38延伸，或可從側壁26中的不同集管38延伸。為了更進一步提高冷卻能力和分布，制冷劑管32可另外包括在集裝箱10的底板28中。
[0015]在傳統的制冷單元中，沒有用于冷卻或加熱的輻射效果。在單元14中，整個頂部30和側壁26表面與貨物12明顯接觸且熱輻射冷卻效果非常顯著。輻射效果不涉及空氣，而是依靠改變物質的帶電粒子的運動。只要輻射表面(多個管道32和頂部30)具有到貨物12的直接通道，輻射效果可占總冷卻能力的高百分比。這種方法在傳統的“強制通風”設計中通常很少。
[0016]在一些實施方案中，除了提供冷卻，制冷劑管32(例如位于集裝箱10底板28中的制冷劑管32)也可用于給貨物12提供加熱。在這種實施方案中，單元14將熱氣體從壓縮機16傳送到蒸發器制冷劑管32來加熱其中的制冷劑。制冷劑32接著流動通過管道32并將熱能傳遞給貨物12，從而加熱貨物12。當環境溫度非常低且貨物12需要高于環境溫度的設定點時，會需要如本文所述的貨物加熱。
[0017]如圖6的側視圖中所示，制冷劑管32和內頂板46以不平行于水平的頂角54定位來控制積聚在制冷劑管32和內頂板46上的冷凝物56的排放。舉例來說，制冷劑管32和內頂板46可以頂角54定位使得冷凝物56沿著其從第二端24朝向第一端22流動，其中內頂板46和制冷劑管32定位在第二端24比在第一端22上更高，因此冷凝物56因重力而朝向排水管58流動。在其它實施方案中，集裝箱10可類似地構造成使冷凝物56從第一端22朝向第二端26流動，或從第一側壁26朝向第二側壁26流動。此外，一些實施方案可在內頂板46中包括狹縫、翼片或其它特征來促進熱傳遞。
[0018]將制冷劑管32整合到頂部30和/或集裝箱10的其它元件節約了成本且通過去除典型制冷單元的蒸發器風扇和相關組件而降低了集裝箱10和制冷單元14的復雜性。另夕卜，由于氣流主要由自然對流驅動，所以制冷單元的功耗降低。此外，由于制冷劑管32在集裝箱10的整個長度上延伸，所以與常規集裝箱(其中冷卻空氣僅從集裝箱一端被迫進入集裝箱且沿著集裝箱長度變暖)相比，來自制冷單元14的冷卻在集裝箱10中從頭到尾更均勻地分布。
[0019]雖然已經結合僅有限數量的實施方案來詳細描述本發明，但是應容易理解本發明不限于這些公開的實施方案。更確切地說，可以修改本發明以并入之前未描述的任何數量的變化、改變、替換或等效配置，但其需與本發明的精神和范圍相稱。此外，雖然已經描述了本發明的各種實施方案，但應當理解本發明的方面可僅包括所述實施方案中的一些。因此，本發明不應被視為受限于上文的描述，而是僅受限于所附權利要求書的范圍。
【權利要求】
1.一種冷藏貨物集裝箱，其包括: 貨物集裝箱； 制冷單元；和 多個制冷劑管，其與所述制冷單元流體連通且沿著所述貨物集裝箱的頂部延伸，所述多個制冷劑管被構造為將制冷劑傳送通過其中并通過自然對流和/或熱輻射冷卻所述貨物集裝箱的內部。
2.根據權利要求1所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述多個制冷劑管沿著所述貨物集裝箱的內頂板延伸。
3.根據權利要求2所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述內頂板被塑造輪廓來增大表面積。
4.根據權利要求3所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述內頂板具有正弦形橫截面。
5.根據權利要求2所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述內頂板包括多個通道，每個通道容納所述多個制冷劑管的制冷劑管。
6.根據權利要求1所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述多個制冷劑管以不平行于水平的角度布置。
7.根據權利要求6所述的冷藏貨物集裝箱，其中以不平行于水平的角度布置所述多個制冷劑管將在所選方向上導引冷凝物。
8.根據權利要求7所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述多個制冷劑管布置成將冷凝物朝向所述貨物集裝箱的第一端導引。
9.根據權利要求1所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述多個制冷劑管從集管延伸。
10.根據權利要求1所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述制冷單元包括: 壓縮機； 冷凝器，其與所述壓縮機流體連通；和 膨脹閥，其與所述冷凝器流體連通。
11.根據權利要求10所述的冷藏貨物集裝箱，其中所述多個制冷劑管與所述膨脹閥流體連通且與所述壓縮機流體連通。
12.根據權利要求1所述的冷藏貨物集裝箱，其還包括一個或多個制冷劑管，其沿著所述貨物集裝箱的一個或多個側壁延伸。
13.—種冷卻貨物集裝箱中的貨物的方法，其包括: 使制冷劑流動通過布置在所述貨物集裝箱頂部的多個制冷劑管； 將熱能從所述集裝箱中的集裝箱空氣傳遞到所述制冷劑，從而冷卻所述集裝箱空氣；通過自然對流使所述集裝箱空氣朝向所述貨物循環，從而通過熱能傳遞到所述集裝箱空氣而冷卻所述貨物；和 使所述集裝箱空氣朝向所述多個制冷劑管再循環。
14.根據權利要求13所述的方法，其還包括通過熱輻射在所述多個制冷劑管與所述貨物之間傳遞熱能。
15.根據權利要求13所述的方法，其還包括: 使所述制冷劑從所述制冷劑管流動通過壓縮機； 使所述制冷劑從所述壓縮機流動通過冷凝器； 使所述制冷劑從所述冷凝器流動通過膨脹閥；和 使所述制冷劑從所述膨脹閥流動到所述多個制冷劑管中。
16.根據權利要求15所述的方法，其還包括使所述制冷劑從所述膨脹閥流動通過集管且流動到所述多個制冷劑管中。
17.根據權利要求13所述的方法，其還包括通過風扇使大量新鮮空氣流動到所述貨物集裝箱中。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述風扇是冷凝器風扇。
19.根據權利要求13所述的方法，其還包括使制冷劑流動通過布置在所述貨物集裝箱的一個或多個側壁上的多個制冷劑管。
20.根據權利要求13所述的方法，其還包括將冷凝物朝向所述貨物集裝箱中的所選位置導引。
21.根據權利要求20所述的方法，其中冷凝物的所述導引是通過以下項實現: 以不平行于水平的角度布置所述多個制冷劑管；和 使所述冷凝物通過重力朝向所述所選位置流動。
22.一種加熱貨物集裝箱中的貨物的方法，其包括: 加熱布置在多個管道中的制冷劑流； 使所述制冷劑流流動通過所述貨物集裝箱處的所述多個管道； 使熱能從制冷劑流傳遞到所述集裝箱中的集裝箱空氣，從而加熱所述集裝箱空氣；通過自然對流使所述集裝箱空氣朝向所述貨物循環，從而通過從所述集裝箱空氣傳遞熱能而加熱所述貨物；和 使所述集裝箱空氣朝向所述多個管再循環。
23.根據權利要求22所述的方法，其還包括通過熱輻射在所述多個制冷劑管與所述貨物之間傳遞熱能。
24.根據權利要求22所述的方法，其還包括: 使所述制冷劑從所述制冷劑管流動通過壓縮機； 使所述制冷劑從所述壓縮機流動通過冷凝器； 使所述制冷劑從所述冷凝器流動通過膨脹閥；和 使所述制冷劑從所述膨脹閥流動到所述多個制冷劑管中。
25.根據權利要求24所述的方法，其還包括使所述制冷劑從所述膨脹閥流動通過集管且流動到所述多個制冷劑管中。
26.根據權利要求22所述的方法，其還包括通過風扇使大量新鮮空氣流動到所述貨物集裝箱中。
27.根據權利要求26所述的方法，其中所述風扇是冷凝器風扇。
28.根據權利要求22所述的方法，其還包括使制冷劑流動通過布置在所述貨物集裝箱的一個或多個側壁上的多個制冷劑管。
29.根據權利要求22所述的方法，其還包括將冷凝物朝向所述貨物集裝箱中的所選位置導引。
30.根據權利要求29所述的方法，其中所述冷凝物的導引是通過以下項實現: 以不平行于水平的角度布置所述多個制冷劑管；和 使所述冷凝物通過重力朝向所述所選位置流動。
【文檔編號】F25D19/00GK104334476SQ201380028756
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2012年6月11日
【發明者】J.斯卡塞拉 申請人:開利公司