用于冷卻貨物拖車內(nèi)部體積的冷卻系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求享有2012年6月25日提出的第61/664,075號美國臨時申請的優(yōu)先 權(quán)，其公開的內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本文公開的主題涉及冷藏貨物拖車，特別地涉及用于冷卻貨物拖車內(nèi)部體積的冷 卻系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 為了便于運輸易腐貨物，諸如例如卡車拖車和/或集裝箱之類的貨物運載器包括 拖車制冷單元（TRU)，以將貨艙溫度保持在要求的溫度。會因高環(huán)境溫度而損壞的產(chǎn)品可以 保持在"室溫"（約20°C /68 °F )，而冷藏貨物通常保持在稍高于冰點（1°C /35 °F )，冷凍產(chǎn) 品可以儲存在介于-15°C /0 °F和-30°C /-20 °F之間的各個溫度設(shè)定點。貨物可以包括各 種消費品，諸如農(nóng)產(chǎn)品，冷凍和冷藏肉類，乳品，糖果，藥物，和花。
[0005] 當(dāng)代的帶有柴油驅(qū)動的壓縮機系統(tǒng)的拖車制冷單元（TRU)提供所需的冷卻性能， 但從經(jīng)濟的觀點來說，由于維護、燃油供給和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的成本，正變得缺乏吸引力。另外，社 會也對拖車制冷單元的用戶施加了相當(dāng)大的壓力，要求其降低環(huán)境影響，尤其是在市區(qū)，在 市區(qū)會覺得噪音和尾氣排放是特別大的問題。
[0006] 為了提供環(huán)境弊端比柴油拖車制冷單元少的貨物冷卻替代方法，低溫冷卻系統(tǒng) (CCS)利用液氮（LN 2)的儲存的熱能來用于保持貨物溫度?？梢圆捎脙煞N通用型的低溫冷 卻系統(tǒng)一一 "直接"系統(tǒng)以及"間接"系統(tǒng)，在"直接"系統(tǒng)中液氮被直接分散到貨艙里，而 "間接"系統(tǒng)使用蒸發(fā)器（類似于壓縮機型系統(tǒng)的蒸發(fā)器）和循環(huán)風(fēng)扇將熱從貨物迀移到冷 卻介質(zhì)。
[0007] 噴射液氮的直接方法是首選，由于其效率比間接系統(tǒng)高一一冷卻介質(zhì)的幾乎所有 的潛在的熱能吸收都通過液氮和貨物之間的直接相互作用來實現(xiàn)，并且不需要除霜循環(huán)以 從蒸發(fā)器除冰（每當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于水的冰點且空氣中存在水氣時，就會結(jié)冰）。由于 燃料必然受液氮容器尺寸的限制并且從而效率是對該系統(tǒng)效用最大化的重要參數(shù)，因此直 接系統(tǒng)在能量效率上可具有顯著的優(yōu)勢。另外，由于直接液氮系統(tǒng)在冷卻循環(huán)過程中不需 要使用循環(huán)風(fēng)扇，因此它們在冷卻循環(huán)過程中具有較低的電力消耗（這很重要，因為在漫 長的裝載和分段運輸過程中，拖車通常不連接牽引機或者岸電），其噪音排放顯著降低，并 且減輕食物變干。
[0008] 有些冷藏車可以包括通過噴管裝置并且同時通過蒸發(fā)器裝置分配液氮的直接液 氮系統(tǒng)。液氮流過該蒸發(fā)器裝置，并且被轉(zhuǎn)變成氣態(tài)氮，該氣態(tài)氮用于驅(qū)動風(fēng)扇以將空氣引 到空間中，以實現(xiàn)環(huán)境控制。但是，將液氮直接引到封閉的拖車空間中對操作員來說存在安 全風(fēng)險，因為可能進入包含危險水平的氣態(tài)氮的氣氛中。例如，隨著液氮在空間內(nèi)的噴射， 空氣被引到該空間內(nèi)，但是，由于大量的氣態(tài)氮占據(jù)了該空間，因此存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險。
[0009]因此，需要新的特征來提高包含低溫冷卻系統(tǒng)的冷藏車的安全性和增強對其的監(jiān) 視，以降低操作冷藏車和從冷藏拖車裝卸產(chǎn)品時暴露給操作員的潛在的健康風(fēng)險。本發(fā)明 旨在滿足這些需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 就本發(fā)明的一個方面而言，提供了一種用于控制適合運輸易腐貨物的貨物拖車的 內(nèi)部體積內(nèi)的溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括流體分配組件和操作地耦接到流體分配組件的監(jiān)視 系統(tǒng)流體分配組件用于有選擇地引導(dǎo)低溫冷卻流體的流進入貨物拖車的內(nèi)部體積以便調(diào) 節(jié)該內(nèi)部體積內(nèi)的溫度。該監(jiān)視系統(tǒng)包括用于感測貨物拖車的環(huán)境參數(shù)的至少一個傳感 器，和耦接到該傳感器和流體分配組件的控制器?？刂破鞅慌渲贸山邮毡硎靖袦y的環(huán)境參 數(shù)的監(jiān)視信號、根據(jù)環(huán)境參數(shù)確定貨物拖車的環(huán)境條件，并且如果確定的環(huán)境條件不同于 預(yù)定的環(huán)境條件則提供通知信號。
[0011] 就本發(fā)明的另一方面而言，提供了一種用于適合運輸易腐貨物的貨物拖車的內(nèi)部 體積內(nèi)的溫度控制中的監(jiān)視系統(tǒng)。該貨物拖車包括流體分配組件，用于引導(dǎo)低溫冷卻流體 的流進入貨物拖車的內(nèi)部體積以便調(diào)節(jié)該內(nèi)部體積內(nèi)的溫度。該監(jiān)視系統(tǒng)包括用于感測貨 物拖車的環(huán)境參數(shù)的至少一個傳感器，和耦接到該傳感器和流體分配組件的控制器。該控 制器被配置成從至少一個傳感器接收表示感測的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)視信號，根據(jù)環(huán)境參數(shù)確定 貨物拖車的環(huán)境條件，并且如果確定的環(huán)境條件不同于預(yù)定的環(huán)境條件則提供通知信號。
[0012] 就本發(fā)明的又一個方面而言，提供了一種控制貨物拖車的內(nèi)部體積內(nèi)的溫度的方 法。該貨物拖車包括流體分配組件，用于引導(dǎo)低溫冷卻流體的流進入貨物拖車的內(nèi)部體積。 該方法包括從傳感器接收表示感測的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)視信號，根據(jù)環(huán)境參數(shù)確定貨物拖車的 環(huán)境條件，并且如果確定的環(huán)境條件不同于預(yù)定的環(huán)境條件則給操作員提供通知信號。
【附圖說明】
[0013] 容易理解本發(fā)明的其他優(yōu)點，因為參考以下詳細說明并結(jié)合附圖能更好地理解本 發(fā)明，其中：
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的可用于控制貨物拖車的內(nèi)部體積內(nèi)的溫度的示 例性系統(tǒng)的透視圖；
[0015] 圖2是圖1所示的系統(tǒng)沿區(qū)域2截取的一部分的透視圖；
[0016] 圖3是圖1所示的系統(tǒng)沿區(qū)域3截取的一部分的透視圖；
[0017] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包括圖1所示的系統(tǒng)的一部分的貨物拖車的內(nèi)部 體積的透視圖；
[0018] 圖5是圖4所示的貨物拖車的另一透視圖；
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖1所示的系統(tǒng)的概要性展示；
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的可以與圖1所示的系統(tǒng)一起使用的監(jiān)視系統(tǒng)的示 意圖；和
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的可以與圖1所示的用于控制貨物拖車的內(nèi)部體積 內(nèi)的溫度的系統(tǒng)一起使用的方法的流程圖。
[0022] 在附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
【具體實施方式】
[0023] 參照附圖和在操作中，本發(fā)明通過提供包括確定貨物拖車的環(huán)境條件的監(jiān)視系統(tǒng) 并且如果環(huán)境條件對操作員有危險則提供通知給操作員的系統(tǒng)，克服了已知的拖車制冷系 統(tǒng)的至少一些缺點。另外，該監(jiān)視系統(tǒng)可以根據(jù)確定的環(huán)境條件限制進入貨物拖車。更具 體地說，該監(jiān)視系統(tǒng)會根據(jù)感測的環(huán)境參數(shù)，例如溫度、壓力、氧氣水平，和/或氮氣水平， 確定環(huán)境條件，并且如果確定的環(huán)境條件不同于預(yù)定的環(huán)境條件則通知操作員。另外，該系 統(tǒng)包括流體分配組件，用于引導(dǎo)低溫冷卻流體的流進入貨物拖車的內(nèi)部體積內(nèi)以控制內(nèi)部 溫度。該監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視流體分配組件的操作，并根據(jù)感測的環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)低溫冷卻流體的 流量。通過提供監(jiān)視與控制低溫冷卻流體分配組件的操作的系統(tǒng)，暴露給操作員的健康風(fēng) 險相比已知的制冷系統(tǒng)顯著降低。因此，操作拖車制冷系統(tǒng)的成本得以降低。
[0024] 大體上，系統(tǒng)10包括用于運輸在貨物的運輸過程中需要保持在特定溫度范圍內(nèi) 的產(chǎn)品和/或貨物的貨物拖車。例如，系統(tǒng)10可適合運輸包括例如醫(yī)藥用品、食物、易腐貨 物、農(nóng)產(chǎn)品、花、商業(yè)貨物、和/或在運輸過程中需要溫度受控環(huán)境的任何合適物件的冷藏 產(chǎn)品。在展示的實施方式中，系統(tǒng)10包括冷卻流體分配組件，用于引導(dǎo)冷卻流體進入貨物 拖車以保持貨物拖車的冷藏空間。系統(tǒng)10還包括適合監(jiān)視貨物拖車和/或冷卻流體分配組 件的情況并通知操作員系統(tǒng)10的情況的監(jiān)視系統(tǒng)。例如，在一個實施方式中，監(jiān)視系統(tǒng)可 通知操作員流體分配組件的操作條件。監(jiān)視系統(tǒng)也可通知操作員存在于冷藏空間內(nèi)的潛在 的健康風(fēng)險，例如，冷藏空間內(nèi)的升高的冷卻流體的水平和/或降低的可呼吸空氣的水平。 此外，監(jiān)視系統(tǒng)也可以根據(jù)監(jiān)視到的冷藏空間和/或流體分配組件的情況調(diào)節(jié)流體分配組 件的操作。在另一個實施方式中，系統(tǒng)10還可以包括加熱空間，其中監(jiān)視系統(tǒng)適合監(jiān)視該 加熱空間的情況并將監(jiān)視到的情況通知給操作員。
[0025] 下面會參照附圖解釋本發(fā)明的選擇的實施方式。通過本公開文本，對本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說，顯而易見的是，對本發(fā)明的實施方式的以下描述僅僅是為了說明，而非為了限制 由所附的權(quán)利要求書及其等價物限定的發(fā)明。
[0026] 圖1是可用于控制貨物拖車14的內(nèi)部體積12內(nèi)的溫度的系統(tǒng)10的透視圖。圖 2-5是系統(tǒng)10的透視圖。圖6是系統(tǒng)10的概要性展示。在展示的實施方式中，系統(tǒng)10包 括用于引導(dǎo)冷卻流體的流進入內(nèi)部體積12的流體分配組件16,用于從內(nèi)部體積12排出低 溫流體的通氣組件18,有選擇地提供進入內(nèi)部體積12的貨物存取組件20,以及操作地耦接 到流體分配組件16、通氣組件18和貨物存取組件20的監(jiān)視系統(tǒng)22。
[0027] 在展示的實施方式中，貨物拖車14包括主體24,該主體包括前壁26,后壁28,頂壁 30,底壁32,和一對在前壁26和后壁28之間以及在頂壁30和底壁32之間延展的側(cè)壁34。 壁26-34都包括在其中限定內(nèi)部體積12的內(nèi)表面36。另外，壁26-34中每個都包括具有隔 熱值的隔熱材料（未示出），以便防止內(nèi)部體積12和環(huán)境空氣38之間的傳熱，從而將內(nèi)部 體積12熱隔離。貨物拖車14還包括至少一個有選擇地提供進入內(nèi)部體積12的存取門40， 從而能將卸載的貨物42裝載到貨物拖車14。在一個實施方式中，內(nèi)部體積12可以包括在 前壁26和后壁28之間延展的多個熱調(diào)節(jié)區(qū)域44,并且在每個區(qū)域44內(nèi)可以包括不同的環(huán) 境溫度。另外，貨物拖車14可以包括位于所述多個區(qū)域44中每兩個之間的多個隔斷46， 從而在內(nèi)部體積12內(nèi)限定出多個隔間48。在一個實施方式中，每個隔斷46可以可拆卸地 耦接到內(nèi)表面36上，從而能讓操作員有選擇地將每個隔斷46耦接在貨物拖車14內(nèi)，從而 調(diào)節(jié)由每個隔間48限定的和/或限定在內(nèi)部體積12內(nèi)的一定數(shù)量的隔間48的體積。在 一個實施方式中，隔斷46可以包括隔熱材料，以便對相鄰的隔間48和/或區(qū)域44熱隔離。 在另一個實施方式中，隔斷46可以配置成在相鄰區(qū)域44之間提供熱差和/或氣壓差。另 夕卜，隔斷46可包括，但不局限于包括，壁，隔板（partition)，簾幕，柵欄（fence)，和氣簾，和 /或能夠讓每個區(qū)域和/或隔間包括獨立調(diào)節(jié)的環(huán)境溫度的任何合適的隔斷。
[0028] 在展示的實施方式中，貨物拖車14被配置成耦接到用于運輸貨物拖車14的諸如 卡車（未顯示）之類的車輛上。在另一個實施方式中，貨物拖車14可以與車輛形成一體。 另外，貨物拖車14可以配置成由船、軌道車、飛機和/或用于運輸貨物拖車14的任何合適 的車輛運輸。
[0029] 在展示的實施方式中，流體分配組件16被耦接到貨物拖車14上并且適合引導(dǎo)用 箭頭50表示的冷卻流體的流進入貨物拖車14的內(nèi)部體積12,從而有選擇地調(diào)節(jié)內(nèi)部體積 12內(nèi)的環(huán)境溫度，以便保持貨物42的溫度。在展示的實施方式中，流體分配組件16被配 置成引導(dǎo)諸如液氮之類的低溫流體50的流。低溫流體50可以呈液相、氣相、和/或液-氣 相。在一個實施方式中，流體分配組件16可以引導(dǎo)任何合適的冷卻流體，例如或者液態(tài)二 氧化碳（C02)和/或任何其他合適的液體致冷劑。在展示的實施方式中，流體分配組件16 包括耦接到貨物拖車14上、用于儲存一定體積低溫流體50的低溫流體供應(yīng)箱52,位于內(nèi)部 體積12內(nèi)用于將低溫流體50的流排到內(nèi)部體積12內(nèi)的多個噴嘴組件54,以及耦接在低溫 流體供應(yīng)箱52和噴嘴組件54之間用于將低溫流體50從低溫流體供應(yīng)箱52引導(dǎo)到每個噴 嘴組件54的至少一個流體導(dǎo)管56。多個控制閥58被耦接到流體導(dǎo)管56和/或噴嘴組件 54,用于有選擇地引導(dǎo)低溫流體50的流通過噴嘴組件54達到內(nèi)部體積12。在一個實施方 式中，控制閥58可以位于每個噴嘴組件54附近。在另一個實施方式中，控制閥58可以位 于流體供應(yīng)箱52附近和/或位于貨物拖車14內(nèi)能讓系統(tǒng)10起到此處描述的作用的任何 位置。
[0030] 在展示的實施方式中，噴嘴組件54被安裝到頂壁30的內(nèi)表面36并且位于內(nèi)部體 積12內(nèi)。每個噴嘴組件54被配置成便于在低溫流體50內(nèi)發(fā)生從液態(tài)低溫流體到氣態(tài)低 溫流體的低溫流體相變，并且將氣態(tài)低溫流體50排到內(nèi)部體積12內(nèi)，并且便于調(diào)節(jié)內(nèi)部體 積12內(nèi)的環(huán)境溫度。在一個實施方式中，系統(tǒng)10可以包括位于每個區(qū)域44內(nèi)的噴嘴組件 54,以通過有選擇地引導(dǎo)低溫流體50的流獨立地到達每個區(qū)域44而獨立調(diào)節(jié)每個區(qū)域44 內(nèi)的環(huán)境溫度。每個噴嘴組件54包括噴霧器桿60,結(jié)合到噴霧器桿60上用于從噴霧器桿 60排出低溫流體50的多個噴嘴62,以及位于噴霧器桿60附近以便于從噴嘴62排出的低 溫流體50在內(nèi)部體積12內(nèi)混合的風(fēng)扇64。噴嘴62優(yōu)選按扇狀陣列布置，從而將低溫流 體50噴向所有水平方向。各個噴嘴組件54定位在整個內(nèi)部體積12內(nèi)，便于冷卻內(nèi)部體積 12。
[0031] 在展示的實施方式中，低溫流體供應(yīng)箱52被安裝到貨物拖車14的外表面，以便于 接近流體供應(yīng)箱52,從而能使操作員為流體供應(yīng)箱52充填和再充填低溫流體50。在一個 實施方式中，流體供應(yīng)箱52還可以包括耦接到流體供應(yīng)箱52的排放控制閥（未顯示），以 能讓冷卻流體在供應(yīng)箱的維護過程中從流體供應(yīng)箱52中排出，和/或以便于降低供應(yīng)箱的 內(nèi)部壓力。在另一個實施方式中，流體供應(yīng)箱52可以設(shè)置在貨物拖車壁26-34內(nèi)。
[0032] 在展示的實施方式中，通氣組件18被配置成從內(nèi)部體積12排放低溫氣體50，并且 包括風(fēng)扇組件66和至少一個延伸通過貨物拖車14的開口 68,以通過該開口 68將內(nèi)部體積 12與環(huán)境空氣38流體連通。艙口組件70在開口 68上延展，并且被配置成有選擇地引導(dǎo)空 氣和/或低溫流體50通過開口 68。風(fēng)扇組件66被配置成將空氣流引入內(nèi)部體積12并通 過開口 68,以將低溫流體50從內(nèi)部體積12吹掃到貨物拖車14的外部。在一個實施方式 中，風(fēng)扇組件66被耦接到貨物拖車14的外部?？蛇x地，風(fēng)扇組件66可以位于貨物拖車14 內(nèi)能使通氣系統(tǒng)18起此處描述的作用的任何位置。在一個實施方式中，通氣窗系統(tǒng)（未顯 示）可以耦接到風(fēng)扇組件66,以有選擇地引導(dǎo)環(huán)境空氣38通過風(fēng)扇組件66并進入內(nèi)部體 積12。在展示的實施方式中，通氣組件18被配置成引導(dǎo)環(huán)境空氣38的流從貨物拖車外部 通過內(nèi)部體積12,以在吹掃操作過程中讓冷卻流體50移動通過開口 68,通過環(huán)境空氣