具有外部制冷模块的冷藏车和制冷方法

专利名称：具有外部制冷模块的冷藏车和制冷方法
技术领域：
本发明涉及一种移动式冷藏车和一种用于给移动式冷藏车的冷藏室制
冷的方法，上述冷藏车包括冷藏室外壳，所述冷藏室外壳用于至少一个
装在其中的冷藏室；用于液化气体的储罐；蒸发器，所述蒸发器用于蒸发
液化气体同时将相关的冷量输送到冷藏室；和排气管，所述排气管用于已
蒸发的气体。
背景技术：
近40年来，氮被用来给具有多室系统的冷藏车制冷。这种类型的方法就是众所周知的Cryogen Trans (CT) 。 CT法包括将低温液氮装在车上或车内的真空(热)绝缘的容器中。当需要冷量时，这种氮通过管抽出并利用介质固有的压力直接喷射到待制冷的室中。该方法特别简单并且不受干扰。而且，制冷能力总是处在同一水平，而与环境温度无关。它原理上只受喷嘴的流动能力限制。因此，CT冷藏货车在食品配送运输中使用，并且在制冷操作期间原本包括多种打开车门的工序，所以上述CT冷藏货车在制冷质量方面显示出相当大的优势。尤其是在盛夏，当机械制冷设备不得不想方设法应付其冷凝器性能下降及其蒸发器结冰的问题时，CT法已经证明了它在效率、可靠性和性能方面的优点。在按序打开门之后，只需花数秒钟来再次达到基准温度。
然而，该方法也有它的一些缺点。氮的消耗量比较高，因为至少一部分喷射到室内的气体同样再次作为废气逸出。如果例如将冷冻食品室制冷，则废气的温度将是大约-30 。C到-40 'C 。实际上由于安全原因装载空间要求在进入之前完全通风，'这一点也是不利的。在这种情况下不必要地使大量热空气进入装载空间。尽管无可否认地能使温度4艮快重新降低，但这消耗更多的能量，而结果导致承担比必要成本更多的成本。保冷系统的其它常
用装置如帘幕在CT冷藏车的情况下不合适，因为它们不利于通风，这是危险的。
EP0826937A描述了 一种用于待制冷的室的制冷装置。
EP1593918A涉及一种用于冷藏车的间接制冷装置，其中安装蒸发器
以用于在冷藏室中蒸发低温液化气体。
低温液化氮在常压下具有温度为77°K。在这种情况下储存的冷量分为
两部分 一方面，作为在77。K下从液态相变到气态期间释放的部分，而
另一方面，随着从77°K的气相加热到排气温度一起吸收热量的部分。这
两部分即汽化焓和比热，大小通常大致相同。

发明内容
本发明的目的是利用一种移动式冷藏车和一种用于给冷藏车的冷藏室制冷的方法，上述移动式冷藏车特征在于具有高制冷效率、工作可靠性和使用能力，而上述方法以特别高的效率、使用能力和工作可靠性对产品进行制冷。
这个目的通过独五的权利要求中所述的方式来实现。另一些有利的实施例和方面在每种情况下可以根据要求以合适方式单独使用或相互组合，这些实施例和方面将在下面的说明和从属权利要求书中指出。
按照本发明所述的移动式冷藏车包括冷藏室外壳，所述冷藏车外壳用于至少一个存在于其中的冷藏室；用于液化气体的储罐；蒸发器，所述蒸发器用于蒸发液化气体同时将相关的冷量输送到冷藏室；和用于已蒸发的气体的排气管，其中所述蒸发器安置在所述冷藏室的外部。
具有特低沸点的液化气体如液氮在蒸发器中蒸发，同时将液化气体中所含的冷量通过流体管借助于冷量传输介质例如制冷空气输送到冷藏室中。蒸发器形成热交换器的液化气体在其中蒸发的一部分。
在空间上蒸发器安置在冷藏室的外部。然而，为了流动，蒸发器在技术上连接到冷藏室的内部。这尤其意味着在蒸发器和热交换器中已冷却降温的冷量传输介质能流入冷藏室的内部。外部安装蒸发器和热交换器具有优点包括例如在冷藏室内部没有空间或头上空间损失。在冷藏室外部布置用于控制冷量传输介质流动的阀这一事实消除了如果在阀的紧前方或紧后方的管路系统中发生泄漏时气体进入冷藏室内部的危险。例如，如果蒸发器安装在冷藏室的内部，则在蒸发器上，各阀之间的泄漏从安全的观点来看就可能成问题，因力由气体逸出所引起的冷藏室内部氧气缺乏在步行进入较大冷藏室的情况下是个重要的问题。由于这个原因，系统重复地进行自检测，以便在早期阶段识别和报告任何泄漏。
所指定的布置也受益于另外的优点，即如果蒸发器结冰，则在不需要向冷藏室中输入热量的情况下，通过简单的装置也可解冻，这样可节约运
行成本。这种在外部的'布置具有另一个优点显著简化了制冷系统的维护。已蒸发的气体通过排气管传导到环境中，上述已蒸发的气体已基本上完全放出它的冷量含量，并具有基本上与冷藏室内部的温度相对应的温度，或者在多个冷藏室的情况下与温度最高的冷藏室内部的温度相对应的温度。
液化气体有利的是永久气体，也就是说在正常条件下以气态物理状态存在的气体。气体的沸点在常压下有利的是位于-100。C以下。然而，具有较高沸点的气体也可以用于特殊的应用。而且，对气体来说，有利的是在储存期间和引入到热交换器内时处于液体形式，和在蒸发之后在接近环境压力(<4巴)的压力下处于气态形式。也可以使用在常压下显示固相的气体如二氧化碳。
有利的是进行将冷量从蒸发器输送给制冷空气，所述制冷空气通过流动通道从冷藏室导引到蒸发器和从蒸发器导引到冷藏室。 一方面，间接冷却能防止蒸发的气体直接进入冷藏室，而另一方面，任何影响工作可靠性的装置都可以安装在冷藏室的外部并处于露天环境中。
在高于O摄氏度工作的冷藏室的情况下，易于结冰的部件可以很容易解冻 一 一 与冷藏室内部主要温度条件无关，但是是在没有热量引入冷藏室的情况下。同样提高了热交换器的耐用性。有利的是设置一通风器，用所述通风器可以将制冷空气从冷藏室输送到蒸发器，和从蒸发器输送到冷藏室。特别地所述通风器安置在冷藏室外部。
尤其有利的是将蒸发器和通风器作为制冷模块安装在冷藏车上。为此，可以将蒸发器和通风器，与任何其它必要的部件如阀一起，以组合方式安装在副支架上。对于安装和维护，模块式构造是有利的。制冷模块特别是具有合适的控制装置如阀、压力传感器和/或温度传感器，以支持蒸发器和制冷系统的运行。
所述冷藏车优选的是具有多个冷藏室，并且所述多个冷藏室可以设定和调节到不同的温度。在用于不同温度范围的多个冷藏车的情况下，合适的是一开始将制冷介质流引到用于最低温度的冷藏室的蒸发器中，和然后一旦制冷介质已通过吸收热量升温，将其输送到用于较高温度为主的冷藏室的蒸发器中。
冷藏车特别是具有至少一个第一冷藏室和至少一个第二冷藏室，上述
第一冷藏室用于低于O'C,特别是低于-10。C的温度，而上述第二冷藏室用于高于0。C,特别是在+4。C和+10。C之间的温度。第一冷藏室可以设想为保存例如冷冻产品，而第二冷藏室可以设想为保存新鲜产品。特别是，在冷藏室内设置温度传感器，所述温度传感器电连接到用于控制蒸发器的装置，以便保证调节所涉及的冷藏室中的温度。
有利地，蒸发器安置在冷藏车的前壁的上部区域。这样节约了冷藏室内部的空间，并且还获得了简化的升级能力。
所述冷藏车特别是具有一种储罐来盛装液化气体，所述储罐有利的是安置在冷藏车的下部区域，特别是安置在冷藏车的下方。特别是，储罐是隔热的。例如储罐可以带真空隔热层或者由泡沫塑料所形成的隔热层。
可以在储罐上i殳置一压力控制装置，通过所述压力控制装置可以迫4吏液化气体进入到蒸发器中。所述压力控制装置可以包括一作为压力产生装置的储罐加热器。所述压力控制装置特别是在不借助于电动泵的情况下工作，并利用通过加热液化气体所产生的压力来将液化气体从储罐输送到蒸
7发器。气体的输送可以用脉冲方式或者连续地进行。例如，储罐内部的压
力是在1.5巴和10巴之间，而有利的是在1.5巴和3.5巴之间。储罐内部 的压力可以借助于压力均衡阀精确设定。如果需要，或者为了增加制冷输 出，将位于储罐和蒸发器之间的连接管道中的阅打开，与此同时，液化气 体被迫从储罐进入蒸发器。
有利的是设置 一用于测试制冷系统、特别是蒸发器的气密性的装置， 用所述装置可以确定在用于液化气体或蒸发的气体的管道系统中任何泄漏 的存在。为此，用于测试气密性的装置包括压力传感器、温度传感器和截 止阀。通过截断一段管并观察在该段管中存在的正压的时序变化和时序稳 定性，可以确定该段管中是否存在任何泄漏。在这种情况下可能有所帮助 的是测量这段管中的温度以确保这段管中不存在气体的液相。
按照本发明所述用于冷却移动式冷藏车中的冷藏室的方法包括以下过 程阶段从储罐中排出液化气体，并将气体输送到安置在冷藏室外部的蒸 发器；从冷藏室排出祷降温的冷却空气流；在蒸发器中蒸发液化气体，并 利用至少一部分冷量含量用于冷却所述冷却空气流；和将经降温的冷却空 气流引入到冷藏室中。在位于冷藏室外部的阀室中的气体输送使气体渗入 冷藏室变得困难，并减少了冷藏室中因缺乏氧气所构成的潜在危险。如上 所述对冷藏室内部存在的部件零件进行泄漏监测。此外，在加热蒸发器期 间，避免将热量引入冷藏室。特别地，这样可实现冷藏车的安全、可靠而 节能的运行，以及产品的特别有效而可靠的制冷。


根据下面附图，说明另一些有利的方面和另一些改进，它们可以根据 需要以合适的方式单独利用或者可以相互组合，所述附图旨在不对本发明 构成限制，而仅仅是当作例子举例说明。
附图包括如下示意图
图1示出按照本发明的冷藏车的侧视图2示出按照本发明的冷藏车的蒸发器的示意剖视8图3示出用于图l所示的冷藏车的蒸发器的三维透视图4是图3所示蒸发器的侧视图5是图3和4所示的蒸发器的顶视图6示出图3所示的蒸发器的管的顶视图7是图6所示管的透视示意剖视图8是图6和7所示管的剖视图9示出用于按照本发明的冷藏车的蒸发器的另外管的侧视图； 图IO示出用于热'交换器的外壳的斜透视图ll示出例如在图l所示的冷藏车中使用的这种制冷模块取打开形式 的透^L三维斜视图；以及
图12是按照本发明所述的压力产生系统或者是按照本发明所述的泄 漏测试系统。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的冷藏车2的侧视图，该冷藏车带有一制冷模块 10,该制冷模块10安装在冷藏车2的正面50上的上部区域。该制冷模块 10包括蒸发器1和热交换器30 (见图2 )，从隔热储罐5向所述蒸发器1 和热交换器30供应液化气体。储罐5具有一隔热套、优选的是真空套或甚 至泡沫塑料套，并以传导流体的方式连接到制冷模块10上。该储罐安装在 冷藏车2的下部区域12。
图2示出蒸发器1，所述蒸发器1安置在冷藏室4、 9的外部，蒸发器 1构成热交换器30的一部分，以便将蒸发液化气体所产生的冷量释放到来 自冷藏室4、 9的待冷却降温的冷却空气39中。储存在冷藏室4、 9中的货 物(此处未示出)用经冷却降温的冷却空气27冷却。蒸发器l通过用于液 化气体的管线42以传导流体的方式连接到储罐5上。在蒸发器1中已蒸发 的和加热的废气通过排气管6释放到环境中。储罐5安置在蒸发器1的下 方。储罐5储存处于稍微正压下、温度约为80K的液化氮。利用储罐5内 的正压来将液化气体从储罐5传送到蒸发器1中。如果从储罐5排出大量气体，并且为了在用液化气体灌装储罐5之后使储罐5内部压力增大，在 储罐内部设置一增压装置13,优选的是储罐加热装置，通过所述增压装置 13可以现场加热和蒸发液化气体。用于增压装置13的控制阀通过线路43 以导电方式连接到制冷模块10上的压力控制装置38上。借助于压力控制 装置38调节储罐5内部的压力。冷藏室设计用于冷冻产品，并显示温度是 在-25。C和-18。C之间。它也可以例如用于存在显著更低的温度(-60。C )。 冷藏室9设计用于新鲜产品，并显示温度是在+4。C和+12。C之间。冷却空 气通过通风器8在冷藏室4、 9和安装在冷藏室4、 9外部的热交换器30 之间输送，为此将冷藏室4、 9通过流动通道7以传导流体的方式连接到热 交换器30上。冷藏室4、 9被冷藏室外壳3包围。冷藏室外壳3提供隔热 作用。制冷模块10安置在冷藏室外壳3的外部，在这种情况下冷藏室外壳 3为矩形形状。制冷模块10也是隔热的。
制冷模块10具有一相分离器24，通过所述相分离器24可以将蒸发器 1中未蒸发的液化气体部分与蒸发出来的气体部分分离。然后将所分离的 未蒸发的液体部分返回到蒸发器l。热交换器30，或者确切地说蒸发器l， 具有一电阻加热装置28，用所述电阻加热装置28可以将任何在蒸发器1 上或者热交换器30内部所形成的冰解冻。可供选择地或者除了操纵电阻加 热装置之外，可以通过再循环冷藏室4中的空气来实施冰的解冻。在这种 情况下，空气用水和热交换器30的比热和熔化的热焓来冷却。实际上，(空 气)再循环不会造成有到冷藏室4、 9中的热输入。这也适用于在低于零摄 氏度的温度下运4亍的冷藏室一 一如果来自冷藏室的空气在高于水的冰点的 温度下运行并返回到该冰点。这是可能的，因为流动通道7在解冻期间可 以关闭，因此使冷藏室4、 9和相关的热交换器30热断开。特别是可用这 种方法实现蒸发器1或者热交换器30的能量有效的解冻。制冷模块10， 或者确切地说蒸发器1或者热交换器30,此外具有一装置20,所述装置 20用于测试制冷系统和特别是热交换器30和蒸发器1的气密性。为此， 在蒸发器中或热交换器30中不同点处设置压力传感器35和温度传感器 37，用所述压力传感器35和温度传感器37测定热交换器30和蒸发器1中的压力和温度的时序变化。这样可以特别是确定在蒸发器1或者热交换
器30的封闭的管段中的正压是否保持稳定，或者确定正压是否由于泄漏而 随时间下降。借助于温度传感器，可以确定在热交换器30中或者在蒸发器 1中是否存在液相。气密性试验可以在夜晚，例如当冷藏车2固定静止时 进行。这样能有利地实现所关注的测量的高精度。
图3示出蒸发器1的斜透视图，所述蒸发器1具有若干管14，液化气 体在所述管中蒸发，且待冷却降温的冷却空气39流过管14的外表面。管 14在某些区段中具有纵向轴线19。在蒸发器1上设置相分离器24，通过 相分离器24可以将穿过管14流动的液化气体的未蒸发的部分与已蒸发的 气体分离，未蒸发的液化气体部分返回到管14中，管14的入口侧26在测 地学意义上(geodetically)安置成低于管14的出口侧25。相分离器24的 回流管线40安置在相分离器24的供应管线36的下方。在蒸发器1的下方 设置一收集槽31 (见图10)以便在解冻工序期间收集融水。管14可以以 弯曲形式折叠、螺旋式盘绕和巻绕，以便保证热交换器30或蒸发器1的特 别紧凑的设计。
图4示出按照图3所示热交换器30的侧视图。图5示出热交换器30 的顶视图。
图6示出管14详图的顶视图。管14沿着纵向轴线19延伸。管14在 其周边处具有翅片17，所述翅片17通过专用方法直接从管主体压出—— 也就是说，它们实际上代表具有管14的工件。翅片17可以焊接到管14 的管壁23上。管14和翅片17尤其是可以用铜制成。借助于翅片17可以 得到特别有效的热传递，热量从与液化气体的蒸发和加热结合所产生的冷 量传送给待冷却降温的冷却空气39。翅片17成波浪形，以便增加单位体 积的表面积，并且以便在待冷却降温的冷却空气39中产生端流，其结果是 增加了冷量的释^L和冷量的传递。
图7示出按照图6所示的管14的三维剖视透视图。管14具有管壁23， 呈波浪形的翅片17围绕所述管壁23布置，翅片17附接到管壁23上。翅 片17可钎焊到管壁23上。为了简化翅片17的解冻，在翅片17之间设置一电阻加热装置28。该电阻加热装置28由多个电绝缘的电线构成，所述 电线通过电流的作用加热。 一些用于产生湍流或用于径向分离液化和蒸发 气体的元件18被引入到管14的内部。元件18设想为隔板/挡板21，并可 以作为是异型杆22插入管14中。隔板可以通过软焊或者特别是熔焊连接 到管壁23上。管14中的异型杆22在纵向轴线19上扭转(移位，换位， transposed)。在管壁23和液化气体的液滴之间所形成的蒸汽层的厚度用 这种方法减小。随着液化气体流过管14,扭转变形使液化气体被迫贴着管 壁23的内侧。元件18'还具有旋流结构41,所述旋流结构41帮助使管14 中的液化气体产生旋流。管14中的旋流现象导致液化气体和管壁23之间 蒸气层的厚度减小，其结果是增加了冷量从液化和变热的气体传递到待冷 却降温的冷却空气39的效率。隔板可以用与管壁23不同的材料制成，例 如隔板可以用塑料制成。如果隔板21用具有高热导率的材料生产，并以保 证高热导率的方式连接到管壁23上，则是有利的。隔板21和管壁23之间 的传热阻力可以例如通过软焊或熔焊减小。考虑到保证冷量最大可能有效 地从液化气体传递到翅片17中，最低可能的传热阻力是有利的。
图8示出按照图6和7的管14的垂直于纵向轴线19的横断面的剖朝L 图。元件18以扭转式星形隔板21存在，所述隔板21以异型杆22的形式 插入管14的内部。异型杆22的横断面实现为带5个径向臂的星形，上述 异型杆22软焊到管壁23上。各个径向臂都具有旋流结构41,所述旋流结 构41由异型杆上的波浪形或表面粗糙部形成。管14内部的湍流通过照这 样的隔板或者通过隔板22上的旋流结构41 二者来增加，其结果是从液化 气体到翅片17并因此到待冷却降温的冷却空气39的冷量传递得到改善。
图9示出管14的另一个实施例，在图9中为了更清楚起见未示出翅片 17。这个实施例涉及一种扭转式扁平管，此处管14具有沿着管14的长度 改变的内部管横断面。.管14的内部横断面表面优选的是圆形、椭圆形或者 强椭圆形，并沿着管14的长度扭曲。尤其是，管在管第一位置15处的第 一内部横断面到管在管第二位置16处的第二内部横断面上的投影表面小 于管内部横断面表面的30%。在这种情况下，管的两个位置15、 16沿着纵向轴线19移位100mm。随着流穿过管14，扁平管的扭曲产生液体(外 部)和气体(内部)的离心分离，这样增强了液化气体和管壁23之间的热
尽管在按照图7所示的实施例中在管14的内部设置了隔板21，以便 在管14中产生湍流，但在按照图9所示的实施例中所述管是异型的，尤其 是扭转或形成波浪起伏状，以便在流动中产生湍流。
图10示出用于热交换器30的热交换器外壳29，所述外壳29设想为 收集槽31，所述收集槽31安装在热交换器30内部，以便捕集在解冻期间 滴落的融水，并通过排放通道(未示出)将其引走。收集槽31可以具有另 外的加热元件32,用所述加热元件32可以将冰解冻。热交换器外壳29具 有用于待冷却降温的冷却空气39或者经冷却降温的冷却空气27的流动通 道7。在这种情况下热交换器外壳29具有排放开口 33，所述排放开口 33 包括边缘34，通过边缘34可以捕捉在解冻期间所形成的液态水，使得它 不被风扇吹到冷藏室4、 9中。通过这种方法尤其有效地防止流动通道由于 融水而结冰。捕捉边缘可以为例如裙边、迷宫式结构或者转向板的形式。
图11示出可以例如在图1所示的冷藏车中使用的那种制冷模块10取 敞开式的三维斜透视图。通过通风器8、相分离器24和管14的组合式布 置使得设计特别紧凑。.
图12示意示出按照本发明所述的制冷系统，所述制冷系统具有一压力 控制装置38，所述压力控制装置38用于在不借助于使用电动泵的情况下 将液化气体从储罐5输送到蒸发器1中的目的。制冷系统具有一用于测试 制冷系统45、热交换器30或蒸发器1的气密性的装置20。蒸发器l这样 连接到储罐5上，以便能通过管线42供液化气体流动。通过储罐5中升高 的压力迫使液化气体朝液化气体的流动方向54流到管线42中。为了增加 储罐5中压力，利用一阀49关闭管线42，与此同时，通过加热管线42， 使得管线42中的液化气体部分在阀49的上游，也就是说，在阀49和储罐 5之间蒸发。阀49也被称为入口阀。管线42可以具有隔热层，如双壁式 真空隔热(超隔热)层或泡沫塑料套。通常，尽管这种隔热作用，但热输入足够大，以在阀49上游、在管线42中蒸发足够大量的液化气体部分， 以增加储罐5中的压力。在特定情况下，可能合适的是在阀49的上游、在 管线42中i殳置一热桥'51，所述热桥51负责必要的热输入。热桥51可以 通过减少管线42上的隔热材料形成，其中热桥尤其是设置在一段管线42 上，且有利的是以传热系数可变的方式布置。阀49按脉冲形式打开，由此 使液化气体被迫朝向流动方向54进入管线42,并输送到热交换器30。由 于在管线42中阀49的脉冲式运行，所以没有出现稳态状况，因此在阀49 上游的管线42中的温度根据阀49的关闭状况和气体从储罐5中的排出在 侧向上波动。
为了保证储罐5中足够的压力增大，阀49上游的管线42至储罐5上 的开口的内部体积为储罐5的内部体积的至少约1/1000。该热交换器布置 在冷藏室外壳3的内部，并将经冷却降温的冷却空气27释放到冷藏室4 中。为此，借助于通风器8在冷藏室4内部使空气再循环，所述通风器8 通过马达52驱动。在冷藏室4的内部，于第一点46处设置一初始温度传 感器37,以测定温度波动。如果冷藏室4内部的温度以大于每分钟5。C的 速率急剧下降，则给出初始报警信号，所述报警信号提醒冷藏车2的操作 人员注意制冷系统45中可能存在泄漏。在冷藏室4内部另外的第一点46 中可以设置另外的用于同一目的的温度传感器53。
马达52可以作为电动机工作，或者利用已蒸发的气体气动操作。液化 气体在阀49的下游通过蒸发器1和热交换器30输送到辅助阀55。然后将 已蒸发的气体通过排气管6作为废气56排放到环境中。管线42在阀49 和辅助阀55之间的管段57可以借助于两个阀55、 49关闭。如果管段57 是气密性的，则在这种情况下尤其是可以封闭出正压。在管段57上的第二 点47处设置压力传感器35。所述压力传感器35记录管段57中压力的时 序变化(chronological'time sequence)。如果封闭在阀55、 49之间的正压 降到低于设定值，或者如果正压比设定的基准值更快地变动，例如快于每 分钟0.2巴，则将发出第二报警信号。第一报警信号和第二报警信号在指 示器4义表44上(见图2)向冷藏车2的司才几发出指示。阀49、辅助阀55、压力传感器35及温度传感器37和53构成用于测试热交换器30、蒸发器1 和制冷系统45的气密性的装置20。所述辅助阀55也被称为排气阀。
有利的是利用至少两个热交换器30和至少两个蒸发器1,它们交替地 解冻和冷却。这样得到更高的工作可靠性。通过这种方法还显著降低了由 于万一在热交换器30和蒸发器1上结冰而采取主动解冻方法所导致的能量 成本0
应该用均匀的材料配对来选择热交换器的材料。已证明用铝或铜制成 的热交换器能在低温工程中使用。由于生产工程原因，优选的是选择均匀 的包括铜管和铜翅片的材料，不过也可应用其它合适的材料。热交换器管 在这种应用中优选的是用作肋片管，所述肋片管均匀地由铜组成，并在外 包络面上具有铜翅片。这些翅片可以通过软焊、熔焊、夹紧或用其它方法 附接或安装在外包络面上。翅片17优选的是通过轧制法用管材压制，然后 在侧表面上形成有波浪起伏。这种翅片的波浪起伏在最终轧制操作中形成。 如果有横向层流通过管，波浪起伏形状在各翅片17之间产生湍动的气流， 所述湍动的气流在空气侧上肯定地表现为较高的传热系数。轧制的翅片17 优选的是以螺紋形式沿着周边伸展，各翅片之间的距离在2mm和10mm 之间，并且优选的是3mm。但是，各翅片之间的其它距离也可使用。具有 翅片17的管14优选的是保持在端部翅片中。术语"端部翅片"应理解为 代表具有若干孔的板，管路的管连接部分穿过上述孔。在各孔的周围，穿 过端部翅片以这种方式开有狭槽，使得管在每种情况下都能相对于端部翅 片的附接点单独移动。管端优选突出超过端部翅片。优选的是用铜制成的 端部翅片和肋片管的管连接部分优选的是通过软焊牢牢地固定到端部翅片 上。带有翅片的管14的从端部翅片伸出的管端部通过铜管或桥接件相互连 接。
在热量从液氮传输到管的初始阶段中，在热交换器管中发生从液态到 气态物理状态的相变。在物理状态的这种变化期间，液体-蒸气混合反应通 过薄膜沸腾和核沸腾进行。经验表明，由于管内部的核沸腾，沿流动方向 在液体的前方形成气逸，因此出现液体的高加速度。在上述蒸发器l中，所产生的小气泡在零点几秒内合并成大气泡，且 由于体积变化的结果推动它们前面的液柱以爆炸性的速率穿过热交换器
管。在上述热交换器中，在这整个过程中所发生的从液化气体到管壁23 的热量传输不足。 '
在热交换器30中，各元件安装在管14内部，这样允许在热交换器管 内部进行最大可能的均匀蒸发，并以这种方式增加传热系数。为了达到这 种优化作用，将流动型材(流动型面，flow profile)或者隔板21插到管 14内部，这样总是在管壁23的内表面上导引液体。例如，使用异型杆22， 所述异型杆22将管横断面在纵向上分成几个分段。这些分段被制成圆弧段 型面(circle segment profile ),其中圆弧段的角度从管中心开始，并延伸 到包络面。也可以使用另外的几何形状，不过这些几何形状应该仅在管壳 的内部形成最大可能的空间体积。优选使用5个内置星形的、径向内部型 面。这种星形绕纵向^线扭曲。如上所述，在进入热交换器管时，液化氮 由于形成气泡和由其产生的体积变化而加速。具有n个径向臂的异型杆22 绕纵向轴线19的扭曲或扭转使得在管14中产生流动通道，所述流动通道 沿着管壁23的包络面在内部以螺旋的形式延伸。具有几个径向臂的异型杆 22的扭转可以如所要求的相对于管14的长度绕纵向轴线19进行。但是， 流动通道在扭曲之后必须仍存在于管中。内部部分绕纵向轴线19每米扭绞 2次和10次之间，优选的是3次。具有几个径向臂的异型杆22的扭绞将 被离心力加速的流体压到内包络面上，并沿着管输送流体。由于液体和内 包络面之间存在温差，所以液化氮的物理状态因核沸腾而变化。这样使传 热系数显著增加。经过比较短的距离之后，液化气体几乎可以完全汽化。
在热交换器中存在的所有管14都可以装满液氮。优选的是两个管14 装满液氮。热交换器的装满液氮的肋片管优选的是在测地学意义上的最上 面的管。两个在空气出口侧上、测地学意义上最高的管用于装满流体的目 的。这样，在待冷却降温的空气流和氮气流之间的逆流叠加在横向流上。
相分离器24优选的是连接在装满流体且内部设有扭曲星形的肋片管 14的下游。相分离器24收集任何尚未蒸发的液滴，所述未蒸发的液滴与内包络面不接触或者仅有不充分的接触。相分离器优选的是成形为水平压 力容器。入口管优选的是穿过端面、在测地学上面向上的包络面下方延伸 一段较短的距离。出口管位于入口管的相对侧，且出口管优选在测地学上 穿过端面、在下方的其他包络面的上方延伸一段较短的距离。
相分离器24的任务是收集所夹带的液体部分，并穿过接下来的具有翅 片的管(肋片管)下方的出口管将所述液体部分送回热交换器。任何所收 集的仍未蒸发的液氮傅选的是被送回到两个肋片管，所述两个肋片管是在 空气出口侧上在测地学意义上最下面的位置处。
内部具有扭曲的异型杆22的下游肋片管14充当气态氮的预加热器。 N根管子可以连接到下游，以便将气态氮加热到规定的排气温度。优选有 6根管子被用作预加热器，在此情况下，有两根来自相分离器的回流管也 被看作预加热器。 '
热交换器优选的是也可以仅作为预热器工作。为此，在入口侧处的气 体温度应显著地低于该室内部有待被冷却降温的空气的温度。
，没置电阻加热装置，因为由于工艺工程原因，用于解冻的热输入不可 能取自管14的内部。这种解冻加热可以消散任何结水。尤其是在这种情况 下所出现的温度从-196。C到+100。C的波动要求加热和管具有特殊的特性。 为解冻冰要求电加热装置具有至少2-40,例如9根镀银铜股线，所述镀银 铜股线在这种情况下可以具有0.1mm-0.5mm，例如0.25mm的直径。铜股 线被包在由聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)制成的护套中，以便提供电绝 缘。带PTFE护套的镀4艮铜股线成螺旋形缠绕在翅片17之间直至肋片管的 基底，从而在加热电缆和每个翅片17和翅片基底之间的肋片管的铜之间形 成接触。这样在整个热交换器上能形成均匀的用于解冻的热量分布。
为了实现空气流在整个换热器上的目标路径，将热交换器外壳29设计 成覆盖軍，所述覆盖革一方面起用于冷凝水的收集槽31的作用，而另一方 面保证空气流在热交换器30内部的路径。此外，热交换器外壳29还确定 抽气方向。通过在热交换器的覆盖罩中提供基准断裂点，根据需要将抽气 方向设置在正面或者可选地向左、向右或者同时向左和向右，使得覆盖罩的朝向所希望的抽气方向的那些部分可以很容易断开。优选的是选择塑料 例如聚苯乙烯/聚乙烯材料配对的塑料制成的热交换器外壳，因为上述配对 的塑料具有大的温度差。这种材料配对的特点在于它的热变形小。另外， 材料可以很容易成形且具有内部隔热的可能性，从而避免在外部冷凝。
热交换器，更确切地说，蒸发器有利地装备有一种用于优化液化气体 的蒸发和尤其是低温液氮的热传递的设备，上述设备用作空气冷却器，与 此同时，热交换器和尤其是蒸发器包括带有螺旋缠绕的波浪形轧制翅片的 肋片管。在这种情况下，热交换器管和翅片的材料配对尤其是由均质金属 构成。均质材料可以是铜。尤其是在肋片管的内部，利用一种流动型材将 管的横断面在纵向上分成几个分段，同时，这些分段可以被做成圆弧段型 面，并且/或者圓弧段的角度从管子的中心开始，并且可以延伸到包络面。 在这里也可以使用其他几何结构，所述这些几何结构有利的是在管壳的内
部构成最大的空间体积。有利的是使用具有多个径向型面(profile)，尤 其是5个径向型面的内部型面，其形式为位于内部的星形型面。尤其优选 的是使位于肋片管内却的型面绕纵向轴线扭转，其结果是在管内部形成螺 旋形通道，所述螺旋形通道朝管的中心逐渐变细。肋片管内部存在的流动 型面可以将管的横断面分割至少一次。有利的是，肋片管内部存在的将管 横断面分割至少一次的流动型面用这种方式成螺旋形扭曲，使得在管内部 形成至少两个螺旋形流体通道。装满液氮的管有利的是位于空气出口侧上、 测地学意义上的最上面的管。肋片管有利的是在每种情况下都软焊在任一 侧的铜端部翅片上。水平相分离器24在每种情况下都作为压力容器形成和 /或焊接在端部翅片上。进入相分离器24的入口管可以被引入到相分离器 端部表面的上部区域内、压力容器的包络面下方一短距离处。出口管可以 从相分离器、在端部表面的下部区域、压力容器的包络面上方一短距离处 引出。热交换器的塑料零件可以由热塑性塑料(优选为聚乙烯，PE)在压 塑模或铸塑模中制成。考虑到高的温差和隔热需求，聚苯乙烯/聚乙烯的材 料配对是有利的。
与本发明密切相关的种种另外方面描述如下。各个方面在每种情况下可以单独应用，也就是说彼此无关，或者可以根据需要组合。这些方面也 可以与上述方面组合。
为了达到高的冷量利用程度， 一种特别有利的用于具有液化气体储罐
5的移动式冷藏车2的热交换器30包括至少一个用于接收液化气体流和用 于蒸发液化气体的至少一部分的管14，所述管14至少在某些区段中具有 一纵向轴线19，而热交换器30包括一用于液化气体的入口侧26和用于至 少部分蒸发的气体的出口侧25，且出口侧25连接到排气管6上，以便允 许流动，管14在其内'部具有元件18，以在流体中产生湍流和产生液相与 气相的径向分离。管壁23上的气体界面层由于湍流而减小，其结果是改善 了液化气体与管壁的热接触。尤其是，在这种情况下，元件18由管14中 的隔板21、特别是由沿着纵向轴线19延伸的异型杆22或异型条构成，异 型杆22或异型条有利的是星形，特别是具有至少两个径向型面、和优选的 是至少三个径向型面、及例如至少五个径向型面。隔板21可以以扭曲的方 式沿着纵向轴线19延伸。隔板21可以以波浪起伏的方式沿着纵向轴线19 延伸。管14有利的是具有一管壁23，且管壁23是异型的，特别是沿着纵 向轴线19呈波浪起伏^或扭转。管14可以具有沿着管14变化的内部管横 断面。尤其是，管在管第一位置15处的第一内部横断面到管在管第二位置 16处的第二内部横断面上的投影表面小于管内部横断面的表面的90%，尤 其是小于70%,和优选的小于50%。在这种情况下管的第一和第二位置沿 着管的纵向方向移位100mm。
管14可以在其外部具有尤其是轧制的翅片17,所述翅片17以螺旋形 式盘绕和/或呈波浪起伏状。管14和元件18尤其是用均匀材料，尤其是铜 制成，尤其是用整体部件从传导流体的管的外部区域压制、熔焊或软焊形 成。这样减少了热感应变形。元件18可以将管14的内部管横断面分成至 少两个，尤其是至少三个，和优选的是至少五个的管内部部分横断面。这 样提高了管壁的总表面与体积的比例。尤其是，管内部部分的横断面径向 上向外延伸。设置一用于将液化气体与蒸发的气体分离的相分离器24,上 述相分离器24连接到出口侧25上，以便能够流动。相分离器24可以设计成为压力容器。用于液化气体的入口侧26可以在测地学上安装在用于至少 部分蒸发的气体的出口侧25的上方。热交换器30有利的是具有一螺旋式 缠绕管14的电阻加热装置28。这样可以除去任何在热交换器上形成的冰。 可以在管14的下方设置用于冷凝液的收集槽31,收集槽31特别是具有一 加热元件32。热交换器30可以具有一特别是用热塑性塑料制成的热交换 器外壳29,所述外壳29保证气流在热交换器30内部的路径，特别地设置 一排放开口 33 ，所述排放开口 33具有捕捉边缘34以用于捕捉水滴的目的。 借助于捕捉边缘34，能防止融水被吹入流动通道7,并防止在那儿结冰。 有利的是，在热交换器和用于测试制冷系统尤其是热交换器30的气密性的 装置20上设置至少一个压力传感器35,特别是将温度传感器37设置在热 交换器30上并与用于测试气密性的装置20电连接。为此在用于液化气体 的管路系统中形成正压，并观察以判断该正压是否保持稳定。压力下降表 示泄漏存在。利用温度传感器来判断在管中是否存在影响压力测量的液化 气体。为了排除由于具有缺陷的供应阀而导致恒压的可能性，在气密性测 试的背景下进行阀的功能测试。这起初是减轻待测试的容积中的压力，并 阻断测试容积中存在的大气压。该压力不应该增加，否则可肯定在供应侧 上存在泄漏。
一种用于在带液体气体用的蒸发器1的冷藏车2内的液化气体储罐5 中产生正压的特别有利的方法，此处蒸发器1通过用于液化气体的管线42 以传导流体的方式连接到储罐5上，其中在管线42上布置有一阀49,上 述方法包括以下方法步骤打开阀49并让液化气体从储罐5流到管线42 中；关闭阀49，以使液化气体的一部分保持在管线42中并能流回到储罐5 中；加热管线42中的液化气体部分。这样，将热/能量引到储罐中，导致 压力增加。管线42优选的是以这种方式加热，使得其中存在的液化气体部 分至少部分地蒸发。在不用电动泵的情况下，通过这种操作，制冷过程和 冷藏车的高效工作是可行的。在关闭管线42中的阀49时，在阀49的上游 有利的是封闭储罐5的体积的至少1/1500，尤其是至少1/700，和例如至少 1/300的液化气体体积。加热过程使留在管线5中的液化气体部分的尤其是至少10%，尤其是至少20%和例如至少50%或至少80%蒸发。可以通过 环境热在管线42上实施加热。
一种用于将液化气体从储罐5输送到冷藏车2的位于测地学上较高点 的蒸发器1的特别有利的方法，其中蒸发器1通过用于液化气体的管线42 连接到储罐5上以允许流动，在管线42中布置有一阀49，上述方法包括 以下步骤通过按照本发明所述的用于增压的方法增大储罐中的正压；打 开阀49并通过正压迫使液化气体进入蒸发器1中。阀49尤其是按脉沖打 开以用于增压的目的。
一种用于在带液化气体用的蒸发器1的冷藏车2内的液化气体储罐5 中增大正压的特别有利的设备，其中蒸发器1通过用于液化气体的管线42 连接到储罐5上，以允许流动，其中在管线42中布置有一阀49,上述设 备包括一控制装置，所述控制装置用于实施按照本发明所述用于增压的方 法，其中尤其是阀49上游的管线42中的内部容积总计约占储罐5的内部 容积的至少1/1500、 A其是至少1/700、例如至少1/300。管线有利的是具 有隔热层，尤其是管线或者其隔热层在阀49的上游具有一热桥或者更确切 地说是热容量，使得可以实现对储罐5中存在的液氮充分加热。
按照本发明所述用于增压的设备提供一种有利的用于冷藏车2的制冷 系统45，该冷藏车包括至少一个冷藏室4、 9;用于液化气体的储罐5;和 用于蒸发液化气体和释放冷量到冷藏室4、 9的蒸发器1，其中蒸发器1通 过用于液化气体的管线42连接到储罐5上，以允许流动，其中在管线42 中布置有一阀49。
对于与安全有关性质的问题，和由于技术效率的原因，用于监测冷藏 车2的制冷系统45的气密性的有利的第一方法包括以下步骤记录制冷系 统45内至少第一点46处的温度的时序变化；和测定在第一时间间隔内第 一点46处的温度的任何变化；将温度变化与第一基准值进行比较，如果温 度变化超过第 一基准值则触发第 一报警信号。对于与安全有关的性质的问 题和另外由于技术效率的原因，用于监测冷藏车2的制冷系统45的气密性 的有利的第二方法包括以下步骤使制冷系统45的管段57经受正压；阻断该管段57;记录管段57内至少第二点47处的压力的时序变化；和确定 第二时间间隔内第二点47处的压力的任何变化；将压力变化与第二基准值 进行比较，如果压力变化超过第二基准值则触发第二报警信号，同时，特 别地，如果压力增加，则重复基于时间延迟的方法。有利的是如果压力位 于设定的最小压力之下，则给出另外的报警信号。在这种情况下有利的是 将第一方法与所述另一方法组合，特别地，如果触发第一报警信号，则实 施该另一方法。第一基准值有利的是对应于每分钟降温不大于20。C，特别 是每分钟降温不大于10°C,例如每分钟降温不大于5。C。第二基准值特别 是对应于每分钟降压不大于1巴，特别是每分钟降压不大于0.5巴，例如 每分钟降压不大于0.2巴。对于粗略测试，第一和/或第二时间间隔具有例 如在1秒和300秒之间，尤其是在50秒和180秒之间，例如在10秒和60 秒之间的时序间隔。而对于精细测试，第一和/或第二时间间隔具有例如在 5分钟和24小时之间，尤其是在30分钟和12小时之间，例如在l小时和 4小时之间的时序间隔，关闭冷藏车2开始气密性监测，第一和/或第二报 警信号可以用指示器仪表44用光和/或声音指示。特别是在制冷系统45的 解冻阶段期间开始和/或实施监测。
可选择地或者作为补充，可以按照一种方法监测制冷系统45的气密 性，所述方法包括以下连贯的步骤
a) 关闭储罐与下列元件即热交换器30和蒸发器1中的至少一个之间 的阀49，同时至少时序相同地打开辅助阀55，通过所述阀55可以与排气 管6形成与流动有关的连接，并测量阀49和该辅助阀55之间的压力；
b) 关闭所述辅助阀55，并测量阀49和所述辅助阀55之间的压力；
c) 打开阀49,并测量岡49和所述辅助阀55之间的压力。
在阀49完好无损和所述辅助阀55完好无损的情况下一假定基本上恒 定的温度一在步骤a)中，测得的压力应对应于制冷系统外部的环境压力， 通常是大气压，在步骤b)中，测得的压力应按时序恒定，而在步骤c)中， 应测得压力增加直到平衡压力和然后基本上恒压。这些压力可以尤其是与 能够设定的基准值进行比较，以便能检测阀49、 55的故障功能。一种用于操作具有至少一个冷藏室4、 9的冷藏车2的制冷系统45的 特别有利的方法包括用于测试制冷系统45的气密性的两种方法中的至少 一种，其中至少制冷系统45具有一通风器8，且当打开冷藏室4、 9的门 48时，接通通风器8。
用于冷藏车2的特别有利的制冷系统45包括至少一个用于液化气体 的储罐；至少一个蒸发器l;和一个用于测试制冷系统45的气密性的装置 20,所述装置20用至少一个温度传感器37和/或至少一个压力传感器35 来实施用于测试制冷系统45的气密性的两种方法中的至少一种，其中，尤 其是冷藏室4、 9设置有一门48和一通风器8，且当门48 —打开就使用通 风器8。尤其是，当检测出漏气和打开冷藏室4、 9的门48时，使用通风 器8。
特别有利的冷藏车2包括上述制冷系统45。
本发明涉及一种移动式冷藏车2，所述冷藏车2包括冷藏室外壳3， 所述冷藏室外壳3用于其中存在的至少一个冷藏室4;用于液化气体的储 罐5;蒸发器1,所述蒸发器1用于蒸发液化气体同时把相关的冷量输送到 冷藏室4;和用于已蒸发的气体的排气管6，蒸发器1布置在冷藏室4的外 部。本发明涉及一种方法，所述方法用于冷却移动式冷藏车2的冷藏室4， 所述方法包括以下过程阶段从储罐5排出液化气体，并将液化气体输送 到布置在冷藏室4外部的蒸发器1;从冷藏室4排出待冷却降温的冷却空 气流，在蒸发器1中蒸发液化气体，并利用至少一部分冷容量来冷却所述 冷却空气流；将经冷却降温的冷却空气流引入到冷藏室4中。本发明其特 征在于，可以达到产品的可靠而有效的制冷以及特别高的工作可靠性和节 能效果。附图标记
1 蒸发器
2 冷藏车
3 冷藏室外壳
4 冷藏室
6 排气管
7 流动通道
8 通风器
9 冷藏室
10 制冷模块
11 上部区域
12 下部区域
13 增压装置
14 管
15 管第一位置
16 管第二位置
17 翅片
18 元件
19 纵向轴线
20 用于测试热交换器30和蒸发 器l的气密性的装置
21 隔板
22 异型杆
23 管壁
24 相分离器
25 出口侧
26 入口侧
27 经冷却降温的冷却空气
28 电阻加热装置
29 热交换器外壳
30 热交换器31 收集槽
32 加热元件
33 排方文开口
34 捕捉边缘
35 压力传感器
36 用于相分离器24的供应管线
37 温度传感器
38 压力控制装置
39 待冷却降温的冷却空气
40 用于相分离器24的回流管线
41 旋流结构
42 用于液化气体的管线
43 电线
44 指示器仪表
45 制冷系统
46 第一点
47 第二点
48 门
49 阀
50 正面
51 热桥
52 用于通风器的马达
53 温度传感器
54 液^1气体的流动方向
55 辅助阀
56 废气
57 管段
权利要求
1. 移动式冷藏车(2)，包括-冷藏室外壳(3)，所述冷藏室外壳(3)用于其中存在的至少一个冷藏室(4)，-储罐(5)，所述储罐(5)用于液化气体，-蒸发器(1)，所述蒸发器(1)用于蒸发液化气体同时将相关的冷量输送到所述冷藏室(4)，和-排气管(6)，所述排气管(6)用于已蒸发的气体，其特征在于，所述蒸发器(1)布置在所述冷藏室(4)的外部。
2. 按照权利要求1所述的冷藏车(2),其特征在于，冷量从所述蒸 发器(1)输送给制冷空气，所述制冷空气通过流动通道(7)从冷藏室(4 ) 导引到蒸发器(1)和从蒸发器(1)导引到冷藏室(4)。
3. 按照权利要求1或2所述的冷藏车(2),其特征在于，设置有一 通风器(8)，所述通风器(8)布置在所述冷藏室(4)的外部。
4. 按照权利要求3所述的冷藏车(2 )，其特征在于，所述通风器(8 ) 和所述蒸发器(1)作为制冷模块(10)附接到所述冷藏车(2)上。
5. 按照上述权利要求之一所述的冷藏车(2),其特征在于，所述冷 藏车(2)具有至少一个用于低于0。C、特别是低于-10。C的温度的第一冷藏 室(4)和至少一个用于高于0°C、特别是在+4。C和+10。C之间的温度的第 二冷藏室(9)。
6. 按照上述权利要求之一所述的冷藏车(2)，其特征在于，所述蒸 发器(1)布置在所述冷藏车(2)的上部区域(11)、特别是布置在冷藏 车(2)的端面上或车顶上。
7. 按照上述权利要求之一所述的冷藏车(2)，其特征在于，所述储 罐(5)布置在冷藏车(2)的下部区域(12)、特别是布置在所述冷藏车(2)的下方。
8，按照上述权利要求之一所述的冷藏车(2),其特征在于，在储罐(5)上设置有压力控制装置(38)，所述压力控制装置(38)尤其是具有 增压装置(13 )，通过所述增压装置迫使液化气体进入所述蒸发器(1)。
9. 按照上述权利要求之一所述的冷藏车(2),其特征在于，设置有 用于测试制冷系统、特别是蒸发器(1)的气密性的装置(20)。
10. 用于冷却移动式冷藏车(2)的冷藏室(4)的方法，包括下列过 程阶段-从储罐(5)中排出液化气体，并将气体输送到布置在冷藏室(4)外部的蒸发器U),-从冷藏室(4)排出待冷却降温的冷却空气流，-在蒸发器(1)中蒸发液化气体，并利用至少一部分冷量含量来冷却 所述冷却空气流，-将经冷却降温的冷却空气流引入到冷藏室(4)中。
全文摘要
本发明涉及一种移动式冷藏车(2)和用于给移动式冷藏车(2)的冷藏室(4)制冷的方法，所述冷藏车(2)包括冷藏室外壳(3)，所述冷藏室外壳(3)用于包含在其中的至少一个冷藏室(4)；用于液化气体的储罐(5)；蒸发器(1)，所述蒸发器(1)用于在冷量输送到冷藏室(4)期间蒸发液化气体；和用于已蒸发的气体的排气管(6)，其中蒸发器(1)布置在冷藏室(4)的外部。本发明特征在于，可以实现对产品的可靠而有效的制冷以及特别高的工作可靠性和节能效果。
文档编号F25D3/10GK101460793SQ200780020755
公开日2009年6月17日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年4月7日
发明者D·特根, F·吕尔肯, H·亨里奇, R·科斯特 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司