冷藏货物集装箱、用于冷却货物的方法、用于加热货物的方法
【专利摘要】一种冷藏货物集装箱包括货物集装箱和制冷单元。多个制冷剂管与所述制冷单元流体连通且沿着所述货物集装箱的顶部延伸。多个制冷剂管被构造成传送制冷剂穿过其中且通过自然对流和热辐射冷却所述货物集装箱的内部。一种冷却货物集装箱中的货物的方法包括使制冷剂流动通过布置在所述货物集装箱顶部的多个制冷剂管。热能从所述集装箱中的集装箱空气传递到制冷剂，从而冷却所述集装箱空气。所述集装箱空气通过自然对流朝向所述货物循环，从而通过热能到所述集装箱空气的传递而冷却所述货物。所述集装箱空气被朝向所述多个制冷剂管再循环。
【专利说明】冷藏货物集装箱、用于冷却货物的方法、用于加热货物的方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题涉及制冷系统。更明确地说，本文公开的主题涉及用来存储和运输货物的集装箱的制冷。
【背景技术】
[0002]典型的冷藏货物集装箱(例如用来经由海洋、铁路或公路运输货物的冷藏货物集装箱)是一种被改进成包括位于集装箱一端的制冷单元的集装箱。制冷单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器盘管，其全部位于集装箱端部。大量制冷剂贯穿制冷单元循环，且制冷单元的一个或多个蒸发器风扇将气流吹过蒸发器盘管，从而冷却空气并迫使其进入集装箱。
[0003]典型的集装箱系统中的冷却空气被迫排出制冷单元且沿着集装箱的底板。当冷却空气行进离开制冷单元时，其温度升高且其在集装箱中上升，并最终返回到制冷单元。冷却空气从集装箱的一端到另一端并再次返回的这个循环导致集装箱中货物的不均匀冷却，因为被迫进入集装箱的空气在其行进远离制冷单元时变暖。另外，位于集装箱下部的货物将比位于集装箱上部的货物更得益于冷却流。
[0004]此外，用于集装箱的典型制冷系统是昂贵的且占据本可用于装载货物的大量空间。
【发明内容】
[0005]在一个实施方案中，冷藏货物集装箱包括货物集装箱和制冷单元。多个制冷剂管与制冷单元流体连通且沿着货物集装箱的顶部延伸。多个制冷剂管被构造成传送制冷剂穿过其中且通过自然对流和热辐射冷却所述货物集装箱的内部。
[0006]在另一个实施方案中，冷却货物集装箱中的货物的方法包括使制冷剂流动通过布置在货物集装箱顶部的多个制冷剂管。热能从所述集装箱中的集装箱空气传递到制冷剂，从而冷却所述集装箱空气。所述集装箱空气通过自然对流朝向所述货物循环，从而通过热能到所述集装箱空气的传递而冷却所述货物。所述集装箱空气被朝向所述多个制冷剂管再循环。
[0007]在又一个实施方案中，加热货物集装箱中的货物的方法包括加热位于多个管道中的制冷剂流。制冷剂流循环通过货物集装箱处的多个管道。热能从制冷剂流传递到集装箱中的集装箱空气，从而加热集装箱空气，且集装箱空气通过自然对流朝向货物循环，从而通过从集装箱空气传递的热能加热货物。集装箱空气被朝向多个管再循环。
[0008]将从下文结合附图的描述更显而易知这些和其它优点以及特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]在说明书的开始部分的权利要求书中特别指明和清楚要求被视为本发明的主题。将从下文结合附图的详细描述显而易知本发明的前述和其它特征以及优点，其中:
图1是冷藏货物集装箱的实施方案的剖视图；
图2是冷藏货物集装箱的另一实施方案的剖视图；
图3是冷藏货物集装箱的实施方案的端视截面图；
图4是冷藏货物集装箱顶部的实施方案的一部分的截面图；和图5是冷藏货物集装箱的另一实施方案的端视截面图；
图6是冷藏货物集装箱的实施方案的侧视截面图。
[0010]【具体实施方式】通过参考附图举例的方式说明了本发明的实施方案以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0011]图1中示出冷藏货物集装箱10的实施方案。货物集装箱10被配置成通过使用位于集装箱10处的制冷单元14而使位于货物集装箱10内部的货物12维持在所选温度。货物集装箱10移动并用于通过(例如)卡车、火车或轮船运输货物12。制冷单元14包括(如图1中所示意性表示)压缩机16、冷凝器18和膨胀阀20，其位于(例如)集装箱10的第一端22。集装箱10还包括与第一端22相对定位的第二端24，和位于第一端22与第二端24之间的两个侧壁26、底板28和顶部30。
[0012]代替典型货物集装箱制冷单元的传统蒸发器，集装箱10包括多个制冷剂管32，其位于集装箱10的顶部30、由高导热材料(例如铝或铜材料)形成。多个制冷剂管32连接到膨胀阀20和制冷单元14的压缩机16，并贯穿制冷剂管32使制冷剂流34从膨胀阀20向压缩机16流动。制冷剂管32从集管38沿着顶部30的长度36延伸。制冷剂管32可大体是直的，或者如图2中所示，可在集装箱10的第二端24或其附近具有U形弯管40。再次参考图1，在低温的制冷剂34循环通过制冷剂管32的情况下，集装箱10中建立自然对流以冷却货物12。最接近制冷剂管32的集装箱空气42由制冷剂流34冷却，将热能从集装箱空气42传递到制冷剂，并且落向底板28，从而通过从货物12到集装箱空气42的热能传递而冷却货物12。下降的集装箱空气42迫使位于靠近底板28的较暖空气朝向顶部30上升，在此处其由通过制冷剂管32的制冷剂流34冷却。这种连续的自然对流循环不需要蒸发器风扇来迫使冷却空气进入集装箱，从而减少系统的成本和大小。为了将选定量的新鲜空气引入集装箱10，冷凝器18包括冷凝器风扇44，其用于操作冷凝器18和将新鲜空气引入集装箱10。
[0013]现在参考图3，多个制冷剂管32可位于内顶板46的距离小于外顶板48。内顶板46中具有正弦或其它轮廓形状来容纳制冷剂管32并提高内顶板46的表面积，从而提高集装箱空气42与内顶板46之间的热传递。在一些实施方案中，内顶板46与外顶板48之间的空间至少部分地填充有绝缘材料50。现在参考图4，在一些实施方案中，内顶板46包括通道52，其容纳多个制冷剂管32。通道52可以呈C形以容纳圆形制冷剂管32，或者具有另一种截面形状以容纳另一种截面形状的制冷剂管32。
[0014]再次参考图3，一个实施方案包括沿着顶部30的六个制冷剂管32，而其它实施方案可包括沿着顶部30的其它数量的制冷剂管32，例如8个、12个、16个或24个或更多个制冷剂管32。在如图5所示的其它实施方案中，集装箱10可替代地或另外包括多个制冷剂管32，其沿着一个或多个侧壁26延伸。除了沿着顶部30之外还沿着侧壁30的制冷剂管32进一步增加了集装箱10的冷却能力。沿着侧壁26的制冷剂管32可与沿着顶部30的制冷剂管32从相同的集管38延伸，或可从侧壁26中的不同集管38延伸。为了更进一步提高冷却能力和分布，制冷剂管32可另外包括在集装箱10的底板28中。
[0015]在传统的制冷单元中，没有用于冷却或加热的辐射效果。在单元14中，整个顶部30和侧壁26表面与货物12明显接触且热辐射冷却效果非常显著。辐射效果不涉及空气，而是依靠改变物质的带电粒子的运动。只要辐射表面(多个管道32和顶部30)具有到货物12的直接通道，辐射效果可占总冷却能力的高百分比。这种方法在传统的“强制通风”设计中通常很少。
[0016]在一些实施方案中，除了提供冷却，制冷剂管32(例如位于集装箱10底板28中的制冷剂管32)也可用于给货物12提供加热。在这种实施方案中，单元14将热气体从压缩机16传送到蒸发器制冷剂管32来加热其中的制冷剂。制冷剂32接着流动通过管道32并将热能传递给货物12，从而加热货物12。当环境温度非常低且货物12需要高于环境温度的设定点时，会需要如本文所述的货物加热。
[0017]如图6的侧视图中所示，制冷剂管32和内顶板46以不平行于水平的顶角54定位来控制积聚在制冷剂管32和内顶板46上的冷凝物56的排放。举例来说，制冷剂管32和内顶板46可以顶角54定位使得冷凝物56沿着其从第二端24朝向第一端22流动，其中内顶板46和制冷剂管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流动。在其它实施方案中，集装箱10可类似地构造成使冷凝物56从第一端22朝向第二端26流动，或从第一侧壁26朝向第二侧壁26流动。此外，一些实施方案可在内顶板46中包括狭缝、翼片或其它特征来促进热传递。
[0018]将制冷剂管32整合到顶部30和/或集装箱10的其它元件节约了成本且通过去除典型制冷单元的蒸发器风扇和相关组件而降低了集装箱10和制冷单元14的复杂性。另夕卜，由于气流主要由自然对流驱动，所以制冷单元的功耗降低。此外，由于制冷剂管32在集装箱10的整个长度上延伸，所以与常规集装箱(其中冷却空气仅从集装箱一端被迫进入集装箱且沿着集装箱长度变暖)相比，来自制冷单元14的冷却在集装箱10中从头到尾更均匀地分布。
[0019]虽然已经结合仅有限数量的实施方案来详细描述本发明，但是应容易理解本发明不限于这些公开的实施方案。更确切地说，可以修改本发明以并入之前未描述的任何数量的变化、改变、替换或等效配置，但其需与本发明的精神和范围相称。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施方案，但应当理解本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受限于上文的描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。
【权利要求】
1.一种冷藏货物集装箱，其包括: 货物集装箱； 制冷单元；和 多个制冷剂管，其与所述制冷单元流体连通且沿着所述货物集装箱的顶部延伸，所述多个制冷剂管被构造为将制冷剂传送通过其中并通过自然对流和/或热辐射冷却所述货物集装箱的内部。
2.根据权利要求1所述的冷藏货物集装箱，其中所述多个制冷剂管沿着所述货物集装箱的内顶板延伸。
3.根据权利要求2所述的冷藏货物集装箱，其中所述内顶板被塑造轮廓来增大表面积。
4.根据权利要求3所述的冷藏货物集装箱，其中所述内顶板具有正弦形横截面。
5.根据权利要求2所述的冷藏货物集装箱，其中所述内顶板包括多个通道，每个通道容纳所述多个制冷剂管的制冷剂管。
6.根据权利要求1所述的冷藏货物集装箱，其中所述多个制冷剂管以不平行于水平的角度布置。
7.根据权利要求6所述的冷藏货物集装箱，其中以不平行于水平的角度布置所述多个制冷剂管将在所选方向上导引冷凝物。
8.根据权利要求7所述的冷藏货物集装箱，其中所述多个制冷剂管布置成将冷凝物朝向所述货物集装箱的第一端导引。
9.根据权利要求1所述的冷藏货物集装箱，其中所述多个制冷剂管从集管延伸。
10.根据权利要求1所述的冷藏货物集装箱，其中所述制冷单元包括: 压缩机； 冷凝器，其与所述压缩机流体连通；和 膨胀阀，其与所述冷凝器流体连通。
11.根据权利要求10所述的冷藏货物集装箱，其中所述多个制冷剂管与所述膨胀阀流体连通且与所述压缩机流体连通。
12.根据权利要求1所述的冷藏货物集装箱，其还包括一个或多个制冷剂管，其沿着所述货物集装箱的一个或多个侧壁延伸。
13.—种冷却货物集装箱中的货物的方法，其包括: 使制冷剂流动通过布置在所述货物集装箱顶部的多个制冷剂管； 将热能从所述集装箱中的集装箱空气传递到所述制冷剂，从而冷却所述集装箱空气；通过自然对流使所述集装箱空气朝向所述货物循环，从而通过热能传递到所述集装箱空气而冷却所述货物；和 使所述集装箱空气朝向所述多个制冷剂管再循环。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括通过热辐射在所述多个制冷剂管与所述货物之间传递热能。
15.根据权利要求13所述的方法，其还包括: 使所述制冷剂从所述制冷剂管流动通过压缩机； 使所述制冷剂从所述压缩机流动通过冷凝器； 使所述制冷剂从所述冷凝器流动通过膨胀阀；和 使所述制冷剂从所述膨胀阀流动到所述多个制冷剂管中。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括使所述制冷剂从所述膨胀阀流动通过集管且流动到所述多个制冷剂管中。
17.根据权利要求13所述的方法，其还包括通过风扇使大量新鲜空气流动到所述货物集装箱中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述风扇是冷凝器风扇。
19.根据权利要求13所述的方法，其还包括使制冷剂流动通过布置在所述货物集装箱的一个或多个侧壁上的多个制冷剂管。
20.根据权利要求13所述的方法，其还包括将冷凝物朝向所述货物集装箱中的所选位置导引。
21.根据权利要求20所述的方法，其中冷凝物的所述导引是通过以下项实现: 以不平行于水平的角度布置所述多个制冷剂管；和 使所述冷凝物通过重力朝向所述所选位置流动。
22.一种加热货物集装箱中的货物的方法，其包括: 加热布置在多个管道中的制冷剂流； 使所述制冷剂流流动通过所述货物集装箱处的所述多个管道； 使热能从制冷剂流传递到所述集装箱中的集装箱空气，从而加热所述集装箱空气；通过自然对流使所述集装箱空气朝向所述货物循环，从而通过从所述集装箱空气传递热能而加热所述货物；和 使所述集装箱空气朝向所述多个管再循环。
23.根据权利要求22所述的方法，其还包括通过热辐射在所述多个制冷剂管与所述货物之间传递热能。
24.根据权利要求22所述的方法，其还包括: 使所述制冷剂从所述制冷剂管流动通过压缩机； 使所述制冷剂从所述压缩机流动通过冷凝器； 使所述制冷剂从所述冷凝器流动通过膨胀阀；和 使所述制冷剂从所述膨胀阀流动到所述多个制冷剂管中。
25.根据权利要求24所述的方法，其还包括使所述制冷剂从所述膨胀阀流动通过集管且流动到所述多个制冷剂管中。
26.根据权利要求22所述的方法，其还包括通过风扇使大量新鲜空气流动到所述货物集装箱中。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述风扇是冷凝器风扇。
28.根据权利要求22所述的方法，其还包括使制冷剂流动通过布置在所述货物集装箱的一个或多个侧壁上的多个制冷剂管。
29.根据权利要求22所述的方法，其还包括将冷凝物朝向所述货物集装箱中的所选位置导引。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述冷凝物的导引是通过以下项实现: 以不平行于水平的角度布置所述多个制冷剂管；和 使所述冷凝物通过重力朝向所述所选位置流动。
【文档编号】F25D19/00GK104334476SQ201380028756
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】J.斯卡塞拉 申请人:开利公司