CN1072171C - 温控集装箱及集装箱的控温方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调节一个集装箱内货物温度的方法和装置。通过调节一个腔内的空气温度，然后将经调温的空气循环于集装箱顶板，侧壁，底板和货仓而实现集装箱内货物温度的调节。

Description

温控集装箱及集装箱 的控温方法
本发明总地说来涉及一种货轮集装箱，特别涉及温控货轮集装箱。本发明还涉及集装箱的控温方法。
用轮船运送货物，例如易坏物品需要使用能调节货物温度的轮船集装箱，这种集装箱能把货物调到所需温度，而且能维持这个温度和相对湿度，直至货物到达目的地卸货为止。在许多情况下需要对货物进行冷却，但是在冷气候条件下却需要在货区进行加热以保证货物在冰点以上的温度。本发明应用于维持任何温度(暖的或冷的)，下述任何涉及冷却情况的应用参考实例并不限制本发明的范围。
为了节省货物在装入货船集装箱之前的预冷成本和时间，需要有一个能迅速调节货物温度至所需温度的集装箱。一旦达到所需温度就得在整个货物运输时间内均匀地维持这个温度，也许是几天，也许是几周。
为了有效地维持这个所需温度，需要一个能在整个货区内均匀分布和循环调温空气的高效调温空气输送***。
另一个考虑因素是相对湿度。多数易坏产品，例如水果和蔬菜需要90～100％的相对湿度以保持产品的外观和贮藏寿命。此外，若相对湿度保持在合适的水平，就不会成霜，当然也就不会发生霜损，也就没有必要除霜。
在一个包含一个蒸发器盘管以冷却货物的装置内，流过该蒸发器盘管的空气得到冷却，然后上述冷却空气在货区循环。如果流经蒸发器盘管的空气温度和盘管自身温度存在很大的温差，将会加速上述空气的冷凝或结冻。这将导致不希望的货物湿气损失，这会损伤物品的外观和贮藏寿命。因此，保持跨过蒸发器盘管的温差很小如大约3°F是很重要的，这样便不会或很少发生失去湿气的情况。
传统的致冷集装箱***在蒸发器盘管上有高至10°F的温差，这将引起迅速失去湿气且能导致70-85％的相对湿度。产生脱水，损伤新鲜的易坏的货物，减轻按重量出售的产品的最终重量。
温差与蒸发器盘管的传热表面成正比。因此，需要将尽可能大的蒸发器盘管集总成集装箱的构形，以提供更大的湿度控制能力。多蒸发器盘管可提供较大的表面积但是增加***的制造难度，多管比单管成本高且维修困难、维修费高。一种集成化设计可产生一个很大的蒸发器能力。
Kirkpatrick的美国专利第3,386,260号描述了一种目前流行的致冷集装箱。多个蒸发器盘管安装在侧壁底部，风扇安装在侧壁顶部以迫使空气向下流经上述侧壁和蒸发器盘管。然后冷却空气进入底板上的气室，又从底板驱入货区，在此流经货物。冷却空气流经货物的循环致使货物被冷却，空气被加热。被加热的空气又引入位于顶板和侧壁连接处的进气孔。这种设计限制了蒸发器的物理尺寸，所以不能解决易坏物品的脱水问题和载湿物品的失重问题。此外蒸发器靠近底板，在装卸货过程中易受叉车的损伤。
Dixon的美国专利第5,187,945号给出了另一使用多蒸发器盘管的例子。蒸发器盘管沿集装箱的侧壁和内顶交接处纵向延伸，使其沿集装箱的两个侧壁延伸。空气由串级式离心式鼓风机驱向蒸发器盘管上方，引导空气大致平行于顶板并横跨集装箱的长度流动。然后，被冷却的空气向下流经货仓。
空气回流从底板返回到上述侧壁，被驱向上述蒸发器。这种多蒸发器和多离心式鼓风机***需要一个复杂的管路***和增压室壁，这就使得制造困难且费用昂贵。Dixon的专利中的装置设计把风扇电机置于调节气流内部，这使上述空气在流向货物之前被加温。调节空气的加温会降低相对湿度，这又减少了整个蒸发器的一些效果。上述设计已被证明制造复杂。费用昂贵，因此，尚未投入商用或生产。
另一项Dixon的设计是第三种类型的致冷集装箱，商用名称为“Nucold”。跨集装箱空气输送***包括八个凹进顶板的叶轮，每侧四个，叶轮向背面弯曲，风扇从货区吸入空气至扇室。返回的热气被推进角处穿过冷却盘管，又迫至货物下面底板内的凸出的空心墙衬。底板内横流孔允许冷空气流向集装箱中部，沿低阻力路径流过货物并升至气压较低的顶板处。上述风扇/蒸发器设计复杂，元件互相干扰。这种设计至今尚末成功地定型。
上述三种现有设计都使用置于侧壁和顶板的多蒸发器盘管，这需要复杂的管路和增压壁***以及许多元件和管子，使制造和维修难度大，费用高。
本发明的目的是提供一种尽可能易于制造和维修的具有单个空气处理单元的温控集装箱和一种集装箱的控温方法。
为实现上述目的，本发明一方面提供一种温控集装箱，包括：一个限定一个货仓的结构，该货仓具有两个侧壁、一个前壁、一个顶板、一个底板和一个后壁，其中上述侧壁限定从上述顶板至底板的气流通路；其中上述前壁具有一个调温室；和其中底板限定一在侧壁的气流通路和货仓之间的气流通路；一温度调节单元，位于上述调温室内；以及至少一位于调温室的风扇；所述顶板包括：一个空气回流道，带有多个通气孔，这些通气孔在上述货仓和调温室之间提供一条气流通路；和两个空气供给道，提供在上述调温室和侧壁上的气流通路之间的气流通路；以及其中顶板，侧壁和底板的各个气流通路彼此连接，形成一体的气流***；并且其中上述风扇把空气从空气回流道抽吸而通过上述温度控制单元，且把被调温了的空气抽入上述空气供给道和上述侧壁上的气流通路，送至上述底板。
最好是，所述至少一个风扇包括两个或两个以上的风扇，其位于调温室的相对两侧，其中各个风扇从上述货仓吸入空气，通过通气孔进入上述空气回流道，又至温度调节单元，在此调节空气的温度，又通过风扇把调节空气驱入上述空气供给道，向下至侧壁的气流通路，又通过上述底板上的气流通路并上升到上述货仓。
最好是，所述空气回流道在顶板中居中设置。
优选地，上述两个空气供给道位于上述空气回流道的两侧。
优选地，所述两个空气供给道是锥形的。
优选地，所述锥形在朝向温度调节单元的端部较宽。
本发明另一方面提供一种把一个货仓货物均匀维持于某个预定温度的集装箱控温方法，所述集装箱具有一顶板、一底板、和两个侧壁，该方法包括以下步骤：以一个调温单元调节所述集装箱的一个腔室内的空气温度；把所述经调温的空气从调温单元通过至少一个顶板上的空气供给道驱入上述集装箱的侧壁气流通路，同时维持上述气流通路内大致上恒定的压力，并且随后驱入上述集装箱底板的气流通路；和从上述底板的气流通路向上抽吸经调温的空气，经过上述货仓，又进入上述顶板内的空气回流道，以返回上述调温单元。
优选地，空气回流道居中地设置在上述顶板上。
为了理解本发明的细节，下面给出了优选实施例的详细描述并附有相应的附图，其中类似的标号表示类似的元件。附图中：
图1是本发明的一种集成温控集装箱的侧视立体图；
图2是一个显示调节空气循环路线的集装箱的局部截面的顶视图；
图2A是图2所示侧壁的局部放大剖面图；
图3是集装箱前室的部分侧剖面图；
图4是显示空气循环路线的集装箱的正剖面图；
图5是底板气室的立体图；
图6是集装箱前室的局部剖面图。
图1是本发明的一个典型的温控轮船集装箱10的侧视立体图。集装箱10为长方体，长度约为20或40英尺，高度约9.5英尺，宽度约8英尺。上述集装箱10具有一个顶板腔12，一个前室14，一个后壁15，一个底板室16(图3所示)和两个侧壁18，由此形成货仓20(图3所示)。后壁15一般包含若干铰链连接的门(未图示)，用于装卸货物。
前室14一般具有一个带外出口的贮藏室部分22，用于存放一个压缩机23(图3所示)，一个发电机(未图示)和一个燃料贮存箱(未图示)，前室14还具有一个温度调节室24(图2所示)，该调节室24支承一个温度调节单元26和两个风扇28。
图2显示了上述顶板腔12的组件和上述温度调节室24。顶板腔12有一个空气回流道30，该空气回流道30从邻近上述后壁13的最宽部位至其与前室14相交的最窄部分逐渐缩小。沿空气回流道30中心线间隔开的上的多通气孔32提供了一条从货仓20(见图3)到上述空气回流道30的空气通道。上述空气回流道30的前部通向上述前室14的温度调节室24。
在上述空气回流道30两侧的两条锥形空气供给道34提供了从上述调温室24至位于侧壁18的内壁通道36的空气通路(见图2a)。上述内壁通道36是多条竖向地间隔开的空气通道，以便空气从空气供给道34通向底板腔16(见图4)。上述内壁通道36的顶端示于图2a。上述空气供给道34的较宽端连接至上述调温室22，它逐渐变窄以使通过空气供给通道34的空气压力保持在一恒定压力。因为在空气从空气供给道34前部流向后部的过程中，部分空气被导向一系列内壁通道36，从前部到后部空气量减少。所以，为了在空气供给道34整个长度上保持气压恒定，就必须从前到后逐渐缩小通道的横截面积。这由图2所示的锥度来实现。
风扇28安装于调温室24的顶部相对两侧，如图2-3所示。上述风扇28驱使空气从货仓20流经顶板腔12上的通气孔32进入空气回流道30，并流过调温装置26。被调温的空气被风扇28吸来，从调温室24驱向空气供给道34，至内壁通道36，到达底板腔16，在此空气又进入货仓，调节和维持货物温度。
如图4和5所示，上述优选实施例的底板腔16具有一个底板子结构38和多个T字轨40。每个T字轨40具有一个水平件42和一个垂直件44。上述垂直件44具有一系列孔46，这些孔为调温气体提供了一些横向通道。上述T字轨40布置在底板子结构38上，从而，相邻T字轨之间的间隙48提供从底板腔16进入货仓20的通道(见图4)。
本发明优选实施例应用上述空气循环结构来均匀地调节和维持货仓20内货物的温度(见图2和图4)。随着货仓20内空气温度的升高，空气升至上述顶板腔12(见图4)且又被驱使流经通气孔32(见图2)，沿上述回气槽30进入上述调温室24内的温度调节单元26。
上述温度调节单元26在优选实施例中是一个蒸发单元。热的返回空气被吹向上述温度调节室24内的一个蒸发器盘管54。空气冷却以后，风扇28将冷却空气从上述调温室24吸来驱使其进入上述两个空气供给道34。在冷却空气沿空气供给道流动过程中，沿侧壁18的空气进入内壁通道36，通向底板腔16，如图4所示。当冷却空气进入上述底板腔16时，它弥散于横向通道50(图5)，然后通过T字轨40之间的间隙50流进上述货仓20(图4)，这使得循环于货仓20的冷却空气均匀分布，从而把货物冷却至所需温度。
图6是本发明的上述轮船集装箱10的另一个优选实施例的前室14的局部剖面图。在该实施例中，四个风扇28串接起来，两个风扇28设置成朝向前室14中部，把空气从上述货仓20(图3)，通过上述顶板腔12内的通气孔32(图2)抽入空气回流道30(见图2)，又抽至上述调温室24，然后再流过调温单元26。
另两个风扇28设置成朝向集装箱10的两侧壁18，被调温的空气然后由这两个风扇从上述调温室24吸入，通过上述空气供给道34(见图2)，向下进入上述内壁通道36，至上述底板腔16(见图4)，再一次进入上述货仓20。
尽管上述公开是直接针对本发明的优选实施例的，但是本领域的技术人员显然可以作出各种各样的改型。在不背离所附权利要求书范围和精神的各种修改都应该包括在本发明之中。

Claims (15)

1．一种温控集装箱，包括：
一个限定一个货仓的结构，该货仓具有两个侧壁、一个前壁、一个顶板、一个底板和一个后壁，
其中上述侧壁限定从上述顶板至底板的气流通路；
其中上述前壁具有一个调温室；和
其中底板限定一在侧壁的气流通路和货仓之间的气流通路；
一温度调节单元，位于上述调温室内；以及
至少一位于调温室的风扇；
其特征在于，所述顶板包括：
一个空气回流道，带有多个通气孔，这些通气孔在上述货仓和调温室之间提供一条气流通路；和
两个空气供给道，提供在上述调温室和侧壁上的气流通路之间的气流通路；以及
其中，顶板，侧壁和底板的各个气流通路彼此连接，形成一体的气流***；并且
其中上述风扇把空气从空气回流道抽吸而通过上述温度控制单元，且把被调温了的空气抽入上述空气供给道和上述侧壁上的气流通路，送至上述底板。
2．根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，所述空气回流道在顶板中居中设置。
3．根据权利要求2所述的集装箱，其特征在于，上述两个空气供给道位于上述空气回流道的两侧。
4．根据权利要求3所述的集装箱，其特征在于，所述两个空气供给道是锥形的。
5．根据权利要求4所述的集装箱，其特征在于，所述锥形在朝向温度调节单元的端部较宽。
6．根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，还包括多个位于调温室的风扇。
7．根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，所述至少一个风扇包括两个或两个以上的风扇，其位于调温室的相对两侧，其中各个风扇从上述货仓吸入空气，通过通气孔进入上述空气回流道，又至温度调节单元，在此调节空气的温度，又通过风扇把调节空气驱入上述空气供给道，向下至侧壁的气流通路，又通过上述底板上的气流通路并上升到上述货仓。
8．根据权利要求7所述的集装箱，其特征在于，所述多个风扇为两个风扇。
9．根据权利要求7所述的集装箱，其特征在于，所述多个风扇为四个风扇。
10．一种把一个货仓货物均匀维持于某个预定温度的集装箱控温方法，所述集装箱具有一顶板、一底板、和两个侧壁，其特征在于，该方法包括以下步骤：
以一个调温单元调节所述集装箱的一个腔室内的空气温度；
把所述经调温的空气从调温单元通过至少一个顶板上的空气供给道驱入上述集装箱的侧壁气流通路，同时维持上述气流通路内大致上恒定的压力，并且随后驱入上述集装箱底板的气流通路；和
从上述底板的气流通路向上抽吸经调温的空气，经过上述货仓，又进入上述顶板内的空气回流道，以返回上述调温单元。
11．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，空气回流道居中地设置在上述顶板上。
12．根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述两个空气供给道位于上述空气回流道的两侧。
13．根据权利要求12所述的方法，其特征在于，上述两个空气供给道是锥形的，并且具有由挡板分隔的锥形结构。
14．根据权利要求13所述的方法，其特征在于，上述锥形在朝向上述温度调节单元的一端较宽。
15．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述空气被驱入上述侧壁的气流通路，且由位于上述调温室的多个风扇从上述底板的气流通路吸入。
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