Пассивная холодильная система для индустрии холодильных цепей
Группа изобретений относится к области пассивных холодильных систем для использования при охлаждении скоропортящихся продуктов во время перевозки и хранения. Пассивный холодильный ящик для управляемого охлаждения продукта, содержит внешний ящик, включающий слой внешней изоляции, внутренний ящик, включающий слой внутренней изоляции и тепловой экран на наружной стороне слоя внутренней изоляции и тепловое звено, включающее тепловой слой и множество тепловых труб или множество термосифонов. Внутренний ящик и внешний ящик образуют канал для пара между ними. Тепловой слой и верхняя секция внутреннего ящика образуют камеру для хладагента. Камера для хладагента включает средство доступа к камере для хладагента и находится в сообщении с каналом для пара. Тепловой слой и нижняя секция внутреннего ящика образуют грузовую камеру. Грузовая камера включает средство доступа к грузовой камере. Каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой. Способ пассивного охлаждения груза с использованием холодильного ящика включает этапы, на которых загружают груз в грузовую камеру и заряжают камеру для хладагента твердым хладагентом. Обеспечивается доставка и хранение груза при различных выбранных и управляемых температурах. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[001] Настоящее изобретение относится к области пассивных холодильных систем для использования при охлаждении скоропортящихся продуктов во время перевозки и хранения. Конкретнее, настоящее изобретение направлено на холодильную систему, которая использует охлаждение без диоксида углерода в грузовой камере и которая имеет высокую степень регулирования температуры. Система может, например, быть использована для грузов по размеру поддона, для грузов по размеру прицепа и для стационарных средств холодильного хранения и в связи с этим является масштабируемой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Индустрия холодильных цепей несет ответственность за перевозку и хранение охлажденных чувствительных к температуре продуктов, таких как продукты питания и фармацевтические препараты. Могут быть понесены убытки из-за недостаточного охлаждения или неправильных температур. В настоящее время компании, занятые перевозкой скоропортящихся продуктов питания, должны либо иметь дорогостоящие грузовые автомобили с электромеханическим охлаждением с множеством охлаждаемых отсеков, которые могут быть установлены на разные температуры, либо размещать все предметы при одной температуре и надеяться, что замороженный продукт не растает и не испортится до доставки.
[003] Патент США № 4,891,954 раскрывает холодильную систему (10), состоящую из изотермического вагона (12), который использует сублимированный диоксид углерода (CO2) для поддержания целостности хранящихся продуктов. Изотермический вагон (12) включает перегородку (22), которая разделяет изотермический вагон (12) на нижнюю зону (26) хранения и верхний бункер (24). Бункер (24) содержит распределительный трубопровод (28) для образования снега из диоксида углерода и распределения образованного снега по всему бункеру (24). Сублимационные отверстия (30) вдоль каждой боковой стенки (18) и концевой стенки (20) позволяют сублимированному диоксиду углерода проходить в нижнюю зону (26) хранения для охлаждения хранящихся продуктов во время перевозки. Камера (42) и выпускное вентиляционное отверстие (44) обеспечены на каждом конце изотермического вагона (12) для выпуска сублимированного диоксида углерода во внешнюю атмосферу. Изотермический вагон (12) также включает отверстия (32) для сброса давления, расположенные по существу ниже распределительного трубопровода (28), для выпуска дроссельного газа, генерируемого во время процесса образования снега. Эта технология не обеспечивает управление температурой во времени, а также отсутствует постоянная температура во всей камере. Дополнительно, CO2 добавляется в грузовую камеру.
[004] Патент США № 5,460,013 раскрывает охлаждаемый тонкостенный контейнер (8) для перевозки, включающий горизонтальный разделительный элемент (20), образующий отсек (22) для содержания снега из CO2, создаваемого путем прохождения жидкого CO2 по трубопроводу (24) вдоль по меньшей мере одной стороны отсека и распыления снега из CO2 на противоположную стенку. Зарядка охлаждающего отсека генерирует давление газа, и комбинированная конструкция заряжающего трубопровода и вентиляционных отверстий для сброса давления позволяет выполнять работу без чрезмерного, вызывающего повреждения конструкций, повышения давления. Эта технология не обеспечивает управление температурой во времени или в разных областях контейнера. Дополнительно, газообразный CO2 добавляется в камеру.
[005] Патент США № 7,310,967 раскрывает криогенный контейнер для перевозки и хранения с бортовым блоком охлаждения в форме бункера для содержания твердого хладагента. Блок может быть сконфигурирован для разных размеров и использован для охлаждения, а не замораживания продукта. Несмотря на то, что эта система обеспечивает более хорошее управление температурой в камере, она требует питания и вентиляторов и в связи с этим не является пассивной системой. Дополнительно, газообразный CO2 добавляется в камеру.
[006] Патент США № 8,191,380 раскрывает портативный активный криоконтейнер для поддержания продукта при охлажденных и/или криогенных температурах. Контейнер содержит систему управления для контроля и управления потоком охлаждающего воздуха из секции бункера в по меньшей мере одну секцию хранения материалов, в которой содержится чувствительный к температуре продукт. Система управления соединена с вентилятором, который усиливает теплопередачу посредством принудительной конвекции, когда система выходит за пределы термической устойчивости. Криоконтейнер питается с использованием аккумуляторных батарей или посредством подключения к 12-вольтовому источнику питания транспортного средства. Несмотря на то, что эта система обеспечивает более хорошее управление температурой в камере, она требует питания и вентиляторов и в связи с этим не является пассивной системой. Дополнительно, газообразный CO2 добавляется в камеру. Хладагент, который представляет собой жидкий азот, проходит через теплообменник для испарения жидкости. В отличие от тепловой трубы, он имеет открытый конец. Открытый конец выпускает хладагент в окружающую среду в камере.
[007] Патент США № 3,714,793 раскрывает испаритель сжиженного газа в нижнем участке камеры для хранения чувствительного к замораживанию продукта с термоизоляцией вокруг трубопровода для испарения жидкости и теплопроводящие металлические напольные средства, смежно связанные и находящиеся в отношении теплопередачи с термоизоляцией. Хладагент, который представляет собой жидкий азот, проходит через теплообменник для испарения жидкости. В отличие от тепловой трубы, он имеет открытый конец. Открытый конец выпускает хладагент в окружающую среду в камере.
[008] Патент США № 3,421,336 раскрывает систему для более равномерного распределения хладагента в прицепах и вагонах дальнего следования путем периодического распыления холодной текучей среды в камеру для продукта и непрерывного расширения испаренной холодной жидкости в эту же камеру с производством внешней работы, которая утилизируется для циркулирования распыленной холодной текучей среды.
[009] Патент США № 7,891,575 раскрывает систему хранения и передачи тепла, которая включает систему охлаждения и способ, использующий лед или другой замороженный материал с тепловыми трубами для производства струи холодного воздуха. Предпочтительно, лед расположен в контейнере с конденсаторами и испарителями тепловых труб соответственно внутри и снаружи контейнера. Вентилятор продувает воздух через секции испарителя через трубу для циркуляции внутри замкнутого воздушного пространства, подлежащего охлаждению. Отдельная холодильная система, которая может быть использована для независимого охлаждения воздушного пространства, также замораживает воду или другую жидкость для производства льда или другого замороженного материала в контейнере. Система охлаждения широко применима, в том числе для использования на моторных транспортных средствах для обеспечения охлаждения в течение нескольких часов, когда двигатель транспортного средства выключен. Система нагрева включает теплообменник с адсорбентом для извлечения тепла из выхлопных газов двигателя и нагрева замкнутого воздушного пространства. И снова она не является пассивной системой, так как она требует вентиляторов.
[010] Публикация заявки на патент США № US2004/0226309 раскрывает портативный контейнер с управляемой температурой для хранения и транспортировки чувствительных к температуре материалов. Портативный контейнер с управляемой температурой включает контейнер, имеющий нижнюю стенку, четыре боковые стенки и верхнюю стенку, образующую грузовое пространство. Контейнер включает блок регулирования температуры, соединенный с контейнером. Блок регулирования температуры содержит холодильный блок. Блок регулирования температуры находится в сообщении с грузовым пространством контейнера. Контейнер включает контроллер температуры, соединенный с контейнером. Контроллер температуры содержит блок управления температурой и датчик температуры, расположенный в грузовом пространстве контейнера. Контейнер также включает источник питания. Блок регулирования температуры может включать блок нагрева. Опять же это не пассивная холодильная система.
[011] Патент США № 8,162,542 раскрывает грузовой контейнер, который включает грузовой ящик, закрепленный сверху полого основания, при этом основание включает отверстия для вилочного погрузчика, продолжающиеся через него, с вытянутыми нишами, расположенными параллельно им. Каждая ниша включает съемный лоток для приема электрических аккумуляторных батарей. И система управления температурой расположена на боковой стенке, примыкающей к основанию. Грузовой контейнер имеет и электрический нагреватель, и парокомпрессионное холодильное устройство. Бортовые аккумуляторные батареи обеспечивают питание во время перевозки. Это не пассивная система.
[012] Публикация заявки на патент США № US2013/0008188 раскрывает криогенный теплообменник, который включает контейнер, имеющий боковую стенку, образующую камеру в контейнере для содержания криогенного вещества, и по меньшей мере один теплообменный узел, имеющий первый участок, расположенный в камере и продолжающийся через боковую стенку до второго участка, расположенного в атмосфере пространства, внешнего по отношению к камере, и на противоположной стороне боковой стенки для обеспечения теплопередачи в атмосферу. Система использует тепловые трубы, но также включает по меньшей мере один вентилятор и в связи с этим не является пассивной системой. Температура может регулироваться путем изменения давления криогенного вещества (жидкого азота или жидкого диоксида углерода) в резервуаре, возможно, с помощью насоса или регулировки скорости вентилятора. Опять же ни один из этих способов не является пассивным. Другие способы регулировки температуры не обеспечивают регулировку температуры на ходу, но вместо этого предусматривают использование резервуара для жидкости с переменным объемом в секции испарителя каждой тепловой трубы. Тепловые трубы изготовлены из нержавеющей стали или меди.
[013] Охлаждаемый контейнер, который может содержать поддон продукта, был бы полезен и для перевозки, и для хранения скоропортящихся продуктов. Было бы предпочтительно, если бы диоксид углерода или другой хладагент не добавлялся в отсек для хранения (также иногда называемый здесь «грузовая камера») либо непосредственно, либо опосредованно. Диоксид углерода вытесняет кислород и в высоких концентрациях может вызывать удушье у человека. Выпуск пара диоксида углерода непосредственно в грузовое пространство негативно влияет на управление температурой и из-за его очень быстрого понижения температуры негативно влияет на конструктивные элементы грузового блока. Дополнительно, эффект расширения, вызываемый изменением фазы, требует значительных объемов паров криогенного вещества для выпуска в атмосферу, что увеличивает операционные расходы путем увеличения необходимого количества криогенного вещества. Было бы более предпочтительно, если бы он имел пассивную систему теплопередачи без необходимости в принудительной конвекции. Было бы дополнительным преимуществом, если бы система обеспечивала доставку и хранение груза при различных выбранных и управляемых температурах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[014] Здесь раскрыта охлаждаемая система и контейнер для перевозки и хранения скоропортящихся продуктов. В одном варианте осуществления охлаждаемый контейнер имеет такой размер, чтобы содержать поддон с продуктом. Диоксид углерода не добавляется или не выпускается в отсек для хранения либо непосредственно, либо опосредованно. Система имеет пассивную систему теплопередачи без необходимости в принудительной конвекции. Система может быть сконфигурирована с возможностью обеспечения доставки и хранения груза при различных выбранных и управляемых температурах.
[015] В одном варианте осуществления обеспечен пассивный холодильный ящик для управляемого охлаждения продукта, содержащий: внешний ящик, включающий слой внешней изоляции; внутренний ящик, включающий слой внутренней изоляции и тепловой экран на наружной стороне слоя внутренней изоляции, причем внутренний ящик и внешний ящик образуют канал для пара между ними; и тепловое звено, включающее тепловой слой и множество тепловых труб или термосифонов, причем тепловой слой и верхняя секция внутреннего ящика образуют камеру для хладагента, причем камера для хладагента включает средство доступа к камере для хладагента и камера для хладагента находится в сообщении с каналом для пара, и причем тепловой слой и нижняя секция внутреннего ящика образуют грузовую камеру, причем грузовая камера включает средство доступа к грузовой камере, причем каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой.
[016] Пассивный холодильный ящик может дополнительно содержать сетчатый щит ниже тепловых труб или термосифонов. Пассивный холодильный ящик может дополнительно содержать внешнюю обшивку на слое внешней изоляции и внутреннюю оболочку на слое внутренней изоляции. В пассивном холодильном ящике тепловой экран может представлять собой алюминиевый экран. В пассивном холодильном ящике средство доступа к камере для хладагента может включать внешнюю крышку и внутреннюю крышку. В пассивном холодильном ящике внутренняя крышка может быть размещена на уступе во внутреннем ящике. Пассивный холодильный ящик может дополнительно содержать прокладку между внутренней крышкой и уступом. В пассивном холодильном ящике тепловые трубы могут представлять собой тепловые трубы без сварных швов.
[017] В пассивном холодильном ящике тепловые трубы могут включать рабочую текучую среду, причем рабочая текучая среда представляет собой одно из пентана, пропилена, ацетона и метанола. В пассивном холодильном ящике тепловое звено может представлять собой реконфигурируемое тепловое звено. Пассивный холодильный ящик может дополнительно содержать обратный клапан во внешней крышке.
[018] Также здесь раскрыта Пассивная холодильная система для индустрии холодильных цепей, система содержащая ящик и твердый хладагент, причем ящик содержит: внешний ящик, включающий слой внешней изоляции; внутренний ящик, включающий слой внутренней изоляции и тепловой экран на наружной стороне слоя внутренней изоляции, причем внутренний ящик и внешний ящик образуют канал для пара между ними; и тепловое звено, включающее тепловой слой и множество тепловых труб или множество термосифонов, причем тепловой слой и верхняя часть внутреннего ящика образуют камеру для хладагента, причем камера для хладагента включает средство доступа к камере для хладагента и камера для хладагента находится в сообщении с каналом для пара, и причем тепловой слой и нижняя часть внутреннего ящика образуют грузовую камеру, причем грузовая камера включает средство доступа к грузовой камере, причем каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой, и твердый хладагент представляет собой твердый диоксид углерода.
[019] В системе тепловое звено может представлять собой реконфигурируемое тепловое звено. В системе тепловое звено содержит множество тепловых труб. В системе тепловые трубы могут представлять собой тепловые трубы без сварных швов. В системе тепловые трубы могут включать рабочую текучую среду, причем рабочая текучая среда представляет собой одно из пентана, пропилена, ацетона и метанола. В системе тепловой экран может представлять собой алюминиевый экран.
[020] Также здесь раскрыт пассивный холодильный ящик для управляемого охлаждения продукта, содержащий: нижнюю часть, четыре стороны, прикрепленные к нижней части, внутреннюю крышку и внешнюю крышку, причем стороны включают слой внешней изоляции и слой внутренней изоляции, причем слои и внутренняя и внешняя крышки образуют канал для пара между ними, алюминиевый экран, смежный с каналом для пара и примыкающий к внешней стороне слоя внутренней изоляции и верхней части внутренней крышки, тепловой слой, расположенный ниже внутренней крышки и между слоями внутренней изоляции для образования камеры для хладагента, причем камера для хладагента предназначена для удержания хладагента, грузовую камеру, причем грузовая камера образована внутренней изоляцией, и тепловой слой и множество тепловых труб или множество термосифонов, причем каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой.
[021] Также здесь раскрыт способ пассивного охлаждения груза с использованием холодильного ящика, описанного выше, включающий этапы, на которых загружают груз в грузовую камеру и заряжают камеру для хладагента твердым хладагентом.
[022] Способ может дополнительно содержать этап, на котором конфигурируют тепловое звено для регулирования температуры груза. В способе твердый хладагент может представлять собой твердый диоксид углерода (или «сухой лед»).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[023] Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
[024] Фигура 1 представляет собой вид в продольном разрезе тепловой трубы в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
[025] Фигура 2 представляет собой вид в продольном разрезе концевой заглушки и конца трубки тепловой трубы на Фигуре 1.
[026] Фигура 3 представляет собой вид в разрезе в перспективе пассивного холодильного ящика в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
[027] Фигура 4 представляет собой вид в продольном разрезе пассивного холодильного ящика на Фигуре 3.
[028] Фигура 5 представляет собой вид в продольном разрезе альтернативного варианта осуществления пассивного холодильного ящика.
[029] Фигура 6 представляет собой вид в продольном разрезе альтернативного варианта осуществления пассивного холодильного ящика.
[030] Фигура 7А иллюстрирует работу реконфигурируемого теплового звена в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
[031] Фигура 7B иллюстрирует работу реконфигурируемого теплового звена в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ
[032] Настоящее изобретение теперь будет описано более полно ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые образуют его часть и которые показывают посредством иллюстрации примерные варианты осуществления, посредством которых изобретение может быть осуществлено на практике. Изобретение может, однако, быть выполнено во многих других формах и не должно быть истолковано как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь; напротив, эти варианты осуществления обеспечены так, что это раскрытие будет исчерпывающим и полным и будет полностью передавать объем изобретения специалистам в данной области техники. Нижеследующее подробное описание в связи с этим не следует воспринимать в ограничивающем смысле.
[033] Если иное прямо не предусмотрено, следующие правила интерпретации применяются к этому описанию (письменному описанию, формуле изобретения и чертежам): (a) все слова, используемые здесь, должны быть истолкованы как имеющие такой род или число (единственное или множественное), как того требуют обстоятельства; (b) термины единственного числа, которые используются в описании и приложенной формуле изобретения, включают ссылки на множественное число, если контекст явно не предписывает иное; (c) ранее упоминаемый термин «около», применяемый к перечисленному диапазону или значению, обозначает приближение в пределах отклонения в диапазоне или значении, известном или предполагаемом в уровне техники из способа измерений; (d) слова «здесь», «этим», «из этого», «к этому», «выше» и «ниже» и слова, схожие по смыслу, относятся к этому описанию во всей его полноте, а не к какому-либо особому параграфу, пункту формулы изобретения или другому подразделу, если не указано иное; (e) описательные заголовки представлены только для удобства и не должны управлять или влиять на значение или толкование какой-либо части описания; и (f) «или» и «какой-либо» не являются исключительными и «включает » и «включающий» не являются ограничивающими. Дополнительно, термины «содержащий», «имеющий» и «включающий» должны быть истолкованы как неограничивающие термины (т.е. означающие «включающий, но не ограниченный этим»), если не указано иное.
[034] В той степени, в какой это необходимо для обеспечения описательной поддержки, объект изобретения и/или текст приложенной формулы изобретения включены здесь путем ссылки во всей их полноте.
[035] Перечисление диапазонов значений здесь предназначено всего лишь чтобы служить в качестве сокращенного способа индивидуальной ссылки на каждое отдельное значение, находящееся в пределах диапазона, если здесь не указано иное, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было индивидуально перечислено здесь. Там, где обеспечен конкретный диапазон значений, понятно, что каждое промежуточное значение, до десятой части единицы нижнего предела, если контекст явно не предписывает иное, между верхним и нижним пределом этого диапазона и любое другое изложенное или промежуточное значение в этом изложенном диапазоне включены в него. Все меньшие поддиапазоны также включены. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов также включены в него, за исключением любого конкретно исключенного предела в изложенном диапазоне.
[036] Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые здесь, имеют такое же значение, которое обычно понимается специалистом в данной области техники. Хотя также могут быть использованы любые способы и материалы, схожие или эквивалентные тем, которые описаны здесь, приемлемые способы и материалы описаны ниже.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
[037] Тепловая труба - в контексте настоящего изобретения тепловая труба состоит из герметичной трубы, которая удерживает рабочую текучую среду без возможности выпуска. В канале трубы имеется фитиль. (В сущности, тепловая труба представляет собой устройство теплопередачи, которое объединяет принципы и теплопроводности, и фазового перехода для эффективной передачи тепла между двумя твердыми границами. На горячей границе тепловой трубы жидкость в контакте с теплопроводящей сплошной поверхностью превращается в пар путем поглощения тепла от этой поверхности. Пар затем проходит вдоль тепловой трубы до холодной границы и конденсируется обратно в жидкость - высвобождая скрытую теплоту. Жидкость затем возвращается к горячей границе посредством капиллярного действия (капиллярного затекания), и цикл повторяется. За счет очень высоких коэффициентов теплопередачи для кипения и конденсации тепловые трубы в общем высоко эффективны в качестве устройств теплопередачи).
[038] Термосифон - в контексте настоящего изобретения термосифон схож по компонентам и конструкции с тепловой трубой за исключением того, что он содержит большее количество рабочей текучей среды и он не содержит конструкцию фитиля. Он удерживает рабочую текучую среду без возможности выпуска.
[039] Тепловая труба без сварных швов - в контексте настоящего изобретения тепловая труба без сварных швов представляет собой тепловую трубу, которая имеет концевые заглушки с шипами и шипы на внутренней стороне трубки тепловой трубы вблизи концов. Концевые заглушки и трубка запрессованы вместе.
[040] Запаянная тепловая труба без сварных швов - в контексте настоящего изобретения медная тепловая труба запаяна для закрытия концевых заглушек на трубке.
[041] Запаянный термосифон без сварных швов - в контексте настоящего изобретения термосифон запаян для закрытия концевых заглушек на трубке.
[042] Рабочая текучая среда - в контексте настоящего изобретения рабочая текучая среда представляет собой рабочую текучую среду, которая представлена в виде и насыщенной жидкой фазы, и паровой фазы в тепловой трубе. Жидкость превращается в пар в области испарителя тепловой трубы, и пар конденсируется в жидкость в области конденсатора тепловой трубы. Для настоящих целей любые из пентана, пропилена, ацетона и метанола являются хорошими вариантами для использования в качестве рабочей текучей среды; другие хладагенты, которые также подходят для использования в качестве рабочей текучей среды, будут очевидны специалисту в данной области техники.
[043] Фитиль - в контексте настоящего изобретения фитиль представляет собой материал, который выстилает канал тепловой трубы и прикладывает капиллярное действие к жидкой фазе рабочей текучей среды.
[044] Тепловое звено - в контексте настоящего изобретения тепловое звено представляет собой границу для управления потоком тепла (потоком тепловой энергии). Конструкция и используемый материал определяют теплопроводность тепловой связи. Тепловая связь включает тепловые трубы и изолирующий или проводящий слой (тепловой слой).
[045] Реконфигурируемое тепловое звено - в контексте настоящего изобретения реконфигурируемое тепловое звено относится к тепловому звену, которое может быть изменено для изменения или оптимизации теплопроводности для данного применения (температурное требование).
[046] Твердый хладагент - в контексте настоящего изобретения зарядка камеры для хладагента твердым хладагентом означает, что добавляется твердый хладагент или впрыскивается жидкий хладагент, который затем меняет фазу с жидкого на твердый хладагент.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[047] Тепловая труба, в целом обозначенная ссылочной позицией 8, показана на Фигуре 1. Труба 10 имеет первый конец 12 с первой концевой заглушкой 14 и второй конец 16 со второй концевой заглушкой 18. Вторая концевая заглушка 18 имеет наполнительную трубку 20, продолжающуюся из нее. Канал 22 продолжается от первой концевой заглушки 14 до второй концевой заглушки 18. Наполнительная трубка 20 имеет обжимной конец 24, удаленный от второй концевой заглушки 18 и канала 26 наполнительной трубки. Вторая концевая заглушка 18 имеет центральное отверстие 28. Стенка 30 центрального отверстия 28 имеет уступ 32, на котором размещен ближний конец наполнительной трубки 20 (как может быть более ясно видно на Фигуре 2). Валик 34 припоя крепит наполнительную трубку 20 ко второй концевой заглушке 18. На Фигуре 1 обжимной конец 24 обжат после того, как рабочая текучая среда была добавлена в трубу. Валик припоя 40 герметизирует обжатый конец 24. Тепловая труба 8 имеет фитиль 42 в канале 22.
[048] Как показано на Фигуре 2 и с использованием второй концевой заглушки в качестве примера, первый конец 12 и второй конец 16 и концевые заглушки 14, 18 имеют шипы, при этом концевая заглушка 14, 18 предпочтительно представляет собой охватываемый сопрягаемый элемент 52, а концы 12, 16 представляют собой охватывающие сопрягаемые элементы 54 и также имеют шипы 56. Уплотнительное кольцо 60 размещено в сопрягающейся паре. Это обеспечивает тепловую трубу без сварных швов.
[049] Как отмечено выше, тепловая труба или термосифон (в зависимости от обстоятельств) может не иметь сварных швов и быть запаян закрытым.
[050] Пассивный холодильный ящик, в целом обозначенный ссылочной позицией 80, показан на Фигуре 3. Холодильный ящик 80 обеспечивает пассивное охлаждение посредством использования тепловых труб 8 (для простоты иллюстрации только один ряд тепловых труб показан на Фигуре 3, хотя следует понимать, что дополнительные ряды тепловых труб или множество тепловых труб были бы предпочтительно использованы) и без выпуска хладагента в грузовую камеру 82. Внешний ящик 81 включает нижнюю часть 84, прикрепленную к четырем стенкам 86, и внешнюю крышку 88. Ящик предпочтительно сконструирован для обеспечения достаточной прочности и опоры для груза и для перемещения с использованием вилочного погрузчика. Внешняя обшивка 90 из алюминия или стали или пластика необязательно поддерживается металлическим каркасом 92 в нижней части 84 и четырех стенках 86. Слой внешней изоляции 94 выстилает внутреннюю часть 96 обшивки 90 и каркаса 92. Внешняя изоляция 94 предпочтительно представляет собой закрытоячеистый экструдированный или вспененный полистирол или т.п. и может включать изоляцию с вакуумной изоляционной панелью. Нижняя часть 84 включает щели 97 для приема вилок вилочного погрузчика.
[051] Внутренний ящик 98 включает четыре внутренние стенки 100, внутреннюю нижнюю часть 102 и внутреннюю крышку 104. Слой внутренней изоляции 110 выстилает внутреннюю оболочку 112 стенок 100 и обшивку 114 внутренней крышки 104. Внутренняя изоляция 110 представляет собой предпочтительно закрытоячеистый экструдированный или вспененный полистирол или т.п. (в том числе изоляцию с вакуумной изоляционной панелью). Внутренняя оболочка 112 и обшивка 114 являются алюминиевыми или пластиковыми. Внутренняя оболочка 112 включает отклонители 116, которые продолжаются на короткое расстояние в грузовую камеру 150 для обеспечения того, что воздушный зазор поддерживается между внутренней оболочкой 112 и грузом. Внешняя крышка 88 предпочтительно схожим образом сконструирована из обшивки, которая является алюминиевой или пластиковой, и обеспечена изоляцией, которая представляет собой предпочтительно закрытоячеистый экструдированный или вспененный полистирол или т.п. (в том числе изоляцию с вакуумной изоляционной панелью).
[052] К верхней поверхности 118 изоляции 110 внутренней крышки 104 и внешней поверхности 120 внутренней изоляции 100 примыкает тепловой экран 122, который в предпочтительном варианте осуществления представляет собой алюминиевый экран 122. Алюминиевый экран 122 и слой внешней изоляции 94 на стенках 86, и внешняя крышка 88 образуют пространство, называемое каналом 124 для пара. Тепловой экран 122 помогает регулировать утечки тепла и поддерживать температуру холодного пространства. Он также уменьшает время для охлаждения груза с его первоначальной более высокой температуры до установившегося состояния, при этом потребляя меньше твердого хладагента/сухого льда.
[053] Как показано на Фигуре 4, внутренняя крышка 104 располагается на уступе 126 во внутренней оболочке 112. Прокладка 128 помещается между внутренней крышкой 104 и уступом 126 во внутренней оболочке 112. Канал 124 для пара может быть загерметизирован от окружающей среды и, необязательно, от камеры 140 для хладагента. Хотя явно не показано на Фигуре 3, в одном варианте осуществления канал 124 для пара может находиться в сообщении с камерой 140 для хладагента так, что канал 124 для пара также служит для циркуляции сублимированного или превращенного в пар хладагента из камеры 140 для хладагента, таким образом, холодный сублимированный или превращенный в пар (в зависимости от используемого хладагента) пар хладагента может также быть использован для помощи в охлаждении грузовой камеры. Также необязательно, может быть обеспечен обратный клапан 125, установленный во внешней крышке 88, так, что внутри канала 124 для пара может поддерживаться небольшое избыточное давление. Это предотвращает попадание внешнего влажного воздуха, когда заряд хладагента/сухого льда истощается. Дополнительно, обратный клапан 125 также может служить для предотвращения накопления избыточного хладагента (сублимированного или превращенного в пар) в канале 124 для пара. В связи с этим обратный клапан 125 может представлять собой просто однонаправленный клапан, т.е. который позволяет выпускать пар наружу в окружающую среду, но предотвращает попадание воздуха из окружающей среды в канал 124 для пара. Хладагент 142, который представляет собой предпочтительно твердый диоксид углерода, загружается и удерживается в камере 140 для хладагента. После закрытия камера 140 для хладагента не сообщается с окружающей средой. Камера 140 для хладагента имеет множество тепловых труб 8, продолжающихся в грузовую камеру 150 через основание 143 камеры 140 для хладагента. Основание 143 и тепловые трубы 8 образуют реконфигурируемое тепловое звено 144. Реконфигурируемое тепловое звено 144 (которое описано более подробно ниже) также может обеспечивать настройку и оптимизацию передачи тепловой энергии между хладагентом 142 в камере 140 для хладагента и грузовой камерой 150. Камера 140 для хладагента находится в верхней секции 146 внутреннего ящика 98. Грузовая камера 150 находится в нижней секции 148 внутреннего ящика 98.
[054] Конструкция тепловых труб 8 содействует в обеспечении этой настройки. Участок тепловых труб 8, продолжающийся в камеру 140 для хладагента, включает секцию 152 конденсатора. Ниже основания 143 и внутренней оболочки 112 находится грузовая камера 150. Участок тепловых труб 8, продолжающийся в грузовую камеру 150, включает секцию 156 испарителя. Сетчатый щит 160 защищает тепловые трубы 8 от повреждения в том случае, если груз в грузовой камере 150 смещается. Сетка может быть изготовлена из алюминия, стали или пластика и дополнительно функционирует с возможностью обеспечения достаточного пространства для циркуляции воздуха. Сетчатый щит 160 продолжается через грузовую камеру 150 вблизи верхней части 162 грузовой камеры 150. Грузовая камера 150 представляет собой замкнутое пространство.
[055] Внутренняя дверца 170 и внешняя дверца 172 могут быть сконструированы таким же образом и из тех же материалов, что и крышки 88, 104. Эти дверцы не препятствуют каналу 124 для пара. По меньшей мере один датчик 176 температуры может быть расположен в грузовой камере 150 и находится в электронном сообщении с дисплеем 178, который удален от холодильного ящика 80 или находится на внешней поверхности 178 холодильного ящика 80.
[056] В одном варианте осуществления холодильный ящик 80 имеет такой размер, чтобы принимать груз с продуктом на поддоне. Груз размещается в холодильном ящике, и затем холодильный ящик может быть перемещен в и из средства для хранения или грузового автомобиля для транспортировки. Разные холодильные ящики, работающие при разных температурах, могут быть размещены вплотную и могут быть доставлены вместе или независимо от других холодильных ящиков в грузовом автомобиле. Это увеличивает гибкость груза грузового автомобиля, подлежащего доставке, обеспечивает оптимизацию условий хранения для продукта и уменьшает потребление энергии и связанное загрязнение, вызываемое работой генератора для охлаждения груза грузового автомобиля.
[057] В альтернативном варианте осуществления средство бокового доступа позволяет либо выдвигать камеру 140 для хладагента и заряжать/перезаряжать твердым хладагентом 142, либо просто получать доступ сбоку и заряжать.
[058] В другом варианте осуществления, показанном на Фигуре 5, пассивный холодильный ящик 80 на Фигурах 3 и 4 дополнительно включает отверстие 180 для впрыска жидкости и распределительный трубопровод 182 в камере 150 для хладагента для добавления жидкого диоксида углерода. Этот жидкий диоксид углерода мгновенно превращается в твердый снег из диоксида углерода (твердый хладагент 142), в результате заряжая камеру для хладагента твердым хладагентом 142. В варианте осуществления такая подача зарядки жидкого диоксида углерода может быть обеспечена/может храниться с пассивным холодильным ящиком 80 для быстрого удобства.
[059] В другом варианте осуществления, показанном на Фигуре 6, холодильный ящик имеет такой размер, чтобы помещаться как один блок в ISO-контейнере 200, следовательно, он немного меньше, чем внутренние размеры ISO-контейнера 200. Грузовая камера 150 имеет средство 202 доступа к грузовой камере, которое может содержать внутреннюю дверцу 204 и внешнюю дверцу 206. Средство 208 доступа к камере для хладагента может быть выполнено в виде крышки или средства 208 доступа сбоку, как показано на Фигуре 6. Конструкция и отношение между дверцами являются такими же, что и у крышек - имеется тепловой экран 206 на внешней стороне 208 внутренней дверцы 202, и канал 210 для пара имеет беспрепятственный путь между дверцами 202, 204.
[060] В другом варианте осуществления холодильный ящик представляет собой контейнер для транспортировки на прицепе или плоской платформе. Он снова может быть сконфигурирован с дверцами и является таким, как описан и показан на Фигуре 6.
[061] В другом варианте осуществления холодильный ящик 80 представляет собой прицеп. Он снова может быть сконфигурирован с дверцами и является таким, как описан и показан на Фигуре 6.
[062] В еще одном варианте осуществления тепловые трубы в холодильном ящике или системе заменены термосифонами.
[063] Один вариант осуществления реконфигурируемого теплового звена (отмеченного выше ссылочной позицией 144) проиллюстрирован на Фигурах 7A и 7B (и в целом обозначен там ссылочной позицией 249). Функция реконфигурируемого теплового звена 249 заключается в модулировании термического сопротивления вдоль конкретного теплопроводящего пути, соединяющего относительно теплую область с относительно более холодной областью. Посредством физической регулировки внутреннего элемента (внутренних элементов) реконфигурируемого теплового звена термическое сопротивление вышеупомянутого теплопроводящего пути может быть изменено для оказания влияния на изменение скорости, с которой тепловая энергия передается из относительно теплой области в относительно более холодную область.
[064] Когда реконфигурируемое тепловое звено 249 размещается на тепловом пути между грузовой камерой 150 (относительно теплой областью) и камерой 140 для хладагента (относительно более холодной областью), скорость теплопередачи может быть смодулирована до такой точки, что может быть достигнута некоторая степень управления температурой грузовой камеры. В одном варианте осуществления реконфигурируемое тепловое звено 249 может быть размещено на конце конденсатора тепловых труб или в расположении термосифонов (относительно теплой области) и в гораздо более холодной камере 140 для хладагента для оказания влияния на управление скоростью теплопередачи, достигаемой между относительно более теплой областью и относительно более холодной областью.
[065] Фигура 7А показывает относительно более теплую область 250, относительно более холодную область 251 и путь 252 теплопередачи. Реконфигурируемое тепловое звено состоит из теплопроводящего корпуса 253, который разделен на две части теплоизолирующим барьером 254 корпуса. Вместе теплопроводящие элементы 253 корпуса и теплоизолирующий барьер 254 корпуса составляют весь корпус 258. Внутри корпуса 258 имеется полость 255, которая частично занята подвижным элементом 259. Участок подвижного элемента 259 состоит из теплопроводящего конца 256 и теплоизолирующего конца 257. Подвижный элемент 259 способен перемещаться по всей ширине внутренней полости 255.
[066] Фигура 7А показывает подвижный элемент 259 во внутреннем положении, в результате чего минимизируется имеющий термическое сопротивление путь от относительно теплого местоположения 250 до относительно более холодного местоположения 251. Тепло проходит через теплопроводящий корпус 253, через теплопроводящий участок внутреннего подвижного элемента 256, через теплопроводящий корпус 253 и, наконец, наружу в относительно более холодную область за пределы 251. На каждой стадии этого теплового пути тепло имеет возможность проходить через теплопроводящие материалы, таким образом, делая общее термическое сопротивление этого пути низким.
[067] Фигура 7B показывает вид в перспективе реконфигурируемого теплового звена 249 с внутренним подвижным элементом 259, смещенным таким образом, чтобы производить большое термическое сопротивление, препятствующее теплопередаче из относительно теплого местоположения 250 в относительно более холодное местоположение 251. В этой конфигурации путь для передачи тепла по существу блокируется двойными изолирующими материалами, имеющимися во внутреннем подвижном элементе 257 и изолированном сегменте 254 корпуса. Термическое сопротивление обоих потенциальных путей теплопередачи является очень высоким вследствие теплоизолирующих материалов, которые сейчас занимают потенциальный путь (пути) 252 теплопередачи.
[068] Подвижный внутренний термический элемент 259 может быть мотивирован на изменение положения с помощью нескольких средств. Некоторые из эти средств являются пассивными так, что они не используют электроэнергию для работы, при этом другие мотивирующие механизмы могут использовать непассивные способы.
[069] Несмотря на то что примерные варианты осуществления были описаны в отношении того, что в настоящее время считается примером возможного наиболее практичного и/или подходящего варианта осуществления, следует понимать, что описания не должны быть ограниченными раскрытыми вариантами осуществления, но, наоборот, предназначены для охвата различных модификаций и эквивалентных компоновок, включенных в сущность и объем примерного варианта осуществления. Специалисты в данной области техники будут осознавать или будут способны устанавливать, используя не более чем обычное экспериментальное исследование, много эквивалентов для конкретных примерных вариантов осуществления, конкретно описанных здесь. Такие эквиваленты предназначены для включения в объем формулы изобретения, если приложены здесь или впоследствии поданы.
1. Пассивный холодильный ящик для управляемого охлаждения продукта, содержащий: внешний ящик, включающий слой внешней изоляции; внутренний ящик, включающий слой внутренней изоляции и тепловой экран на наружной стороне слоя внутренней изоляции, причем внутренний ящик и внешний ящик образуют канал для пара между ними; и тепловое звено, включающее тепловой слой и множество тепловых труб или множество термосифонов, причем тепловой слой и верхняя секция внутреннего ящика образуют камеру для хладагента, причем камера для хладагента включает средство доступа к камере для хладагента и камера для хладагента находится в сообщении с каналом для пара, и причем тепловой слой и нижняя секция внутреннего ящика образуют грузовую камеру, причем грузовая камера включает средство доступа к грузовой камере, причем каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой.
2. Пассивный холодильный ящик по п. 1, дополнительно содержащий сетчатый щит ниже тепловых труб или термосифонов.
3. Пассивный холодильный ящик по п. 1 или 2, дополнительно содержащий внешнюю обшивку на внешней изоляции и внутреннюю оболочку на внутренней изоляции.
4. Пассивный холодильный ящик по любому из пп. 1-3, в которой тепловое звено включает множество тепловых труб.
5. Пассивный холодильный ящик по любому из пп. 1-4, в котором тепловой экран представляет собой алюминиевый экран.
6. Пассивный холодильный ящик по любому из пп. 1-5, в котором средство доступа к камере для хладагента включает внешнюю крышку и внутреннюю крышку.
7. Пассивный холодильный ящик по п. 6, в котором внутренняя крышка размещена на уступе во внутреннем ящике.
8. Пассивный холодильный ящик по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащий прокладку между внутренней крышкой и уступом.
9. Пассивный холодильный ящик по п. 1, в котором тепловые трубы представляют собой тепловые трубы без сварных швов.
10. Пассивный холодильный ящик по п. 9, в котором тепловые трубы включают рабочую текучую среду, причем рабочая текучая среда выбирается из группы, состоящей из ацетона, метанола, пентана и пропилена.
11. Пассивный холодильный ящик по п. 1, в котором тепловое звено представляет собой реконфигурируемое тепловое звено.
12. Пассивный холодильный ящик по любому из пп. 6-11, дополнительно содержащий обратный клапан во внешней крышке, причем обратный клапан находится в сообщении с каналом для пара.
13. Пассивная холодильная система для индустрии холодильных цепей, система содержащая ящик и твердый хладагент, причем ящик содержит: внешний ящик, включающий слой внешней изоляции; внутренний ящик, включающий слой внутренней изоляции и тепловой экран на наружной стороне слоя внутренней изоляции, причем внутренний ящик и внешний ящик образуют канал для пара между ними; и тепловое звено, включающее тепловой слой и множество тепловых труб или множество термосифонов, причем тепловой слой и верхняя часть внутреннего ящика образуют камеру для хладагента, причем камера для хладагента включает средство доступа к камере для хладагента и камера для хладагента находится в сообщении с каналом для пара, и причем тепловой слой и нижняя часть внутреннего ящика образуют грузовую камеру, причем грузовая камера включает средство доступа к грузовой камере, причем каждая тепловая труба или термосифон имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой, и твердый хладагент представляет собой твердый диоксид углерода.
14. Система по п. 13, в которой тепловое звено представляет собой реконфигурируемое тепловое звено.
15. Система по п. 13 или 14, в которой тепловое звено включает множество тепловых труб.
16. Система по любому из пп. 13-15, в которой тепловые трубы представляют собой тепловые трубы без сварных швов.
17. Система по п. 16, в которой тепловые трубы включают рабочую текучую среду, причем рабочая текучая среда выбирается из группы, состоящей из ацетона, метанола, пентана и пропилена.
18. Система по любому из пп. 13-17, в которой тепловой экран представляет собой алюминиевый экран.
19. Пассивный холодильный ящик для управляемого охлаждения продукта, содержащий: нижнюю часть, четыре стороны, прикрепленные к нижней части, внутреннюю крышку и внешнюю крышку, причем стороны включают слой внешней изоляции и слой внутренней изоляции, причем слои и внутренняя и внешняя крышки образуют канал для пара между ними, алюминиевый экран, смежный с каналом для пара и примыкающий к внешней стороне слоя внутренней изоляции и верхней части внутренней крышки, тепловой слой, расположенный ниже внутренней крышки и между слоями внутренней изоляции для образования камеры для хладагента, причем камера для хладагента предназначена для удержания хладагента и находится в сообщении с каналом для пара, и грузовую камеру, образованную слоем внутренней изоляции и тепловым слоем, и множество тепловых труб, причем каждая тепловая труба имеет секцию конденсатора, расположенную в камере для хладагента, и секцию испарителя, расположенную в грузовой камере и продолжающуюся через тепловой слой.
20. Способ пассивного охлаждения груза с использованием холодильного ящика по п. 1, включающий этапы, на которых загружают груз в грузовую камеру и заряжают камеру для хладагента твердым хладагентом.
21. Способ по п. 20, дополнительно включающий этап, на котором конфигурируют тепловое звено для регулирования температуры груза.
22. Способ по п. 20 или 21, в котором твердый хладагент представляет собой твердый диоксид углерода.
