專利名稱：自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，而更具體地涉及利用塊狀或雪狀的固體二氧化碳，在裝置內(nèi)保持予定溫度的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置。
許多裝船和裝卡車的運(yùn)輸線上，使用冷藏容器裝載易腐敗的商品長(zhǎng)距離運(yùn)輸。典型地，設(shè)計(jì)這樣的容器不是裝載冷凍食器，就是裝載必須保持在更高的但仍然致冷的溫度的食品，例如40度華氏溫度。有許多便攜式冷卻裝置，設(shè)計(jì)成(在給定的溫度下和一個(gè)給定的時(shí)期內(nèi))能保持或保存易腐敗的物品。這些冷卻裝置利用不同的方法，在給定的溫度下保存商品，包括壓縮氣體冷卻系統(tǒng)，冷液體冷卻系統(tǒng)，以及冷固體冷卻系統(tǒng)。
使用壓縮氣體的冷卻系統(tǒng)的例子表示在美國(guó)專利3，633，381號(hào)中。美國(guó)專利3，633，381號(hào)公開了一種使用開放循環(huán)系統(tǒng)的便攜式冷卻器。一種貯存的壓縮氣體，例如二氧化碳，由貯存容器通過一個(gè)蒸發(fā)器來傳送。蒸發(fā)器在圍繞的介質(zhì)例如水中，裝有一個(gè)螺旋形氣體通道，由于壓縮氣體通過螺旋形通道膨脹，使得水保持凍結(jié)。蒸發(fā)介質(zhì)的溫度，低于容器內(nèi)部周圍溫度，從而包括被冷卻的冷卻器貯存部分。通過蒸發(fā)器的氣體，可以排入容器的內(nèi)部，從而，靠近蒸發(fā)介質(zhì)的較冷的空氣，在整個(gè)容器的內(nèi)部循環(huán)。
美國(guó)專利3，961，925號(hào)公開了一種便攜式自儲(chǔ)冷冷卻貯存和運(yùn)輸容器用以保存易腐敗商品，而且對(duì)易腐敗商品有絕熱貯存室。在容器內(nèi)裝有再循環(huán)液體冷卻系統(tǒng)，并且裝有布置在貯存室內(nèi)的導(dǎo)管和噴嘴裝置，同時(shí)，直接在易腐敗商品上適宜地噴灑液體冷卻劑如冷的鹽水，以保持它們?cè)诰鶆虻睦鋮s溫度下。在容器的底部收集了噴灑的液體冷卻劑。在容器內(nèi)還裝有密閉的冷卻系統(tǒng)，并且在貯存室的底部?jī)?nèi)布置有熱交換裝置以便冷卻在那收集的噴灑過的液體冷卻劑。
在美國(guó)專利4，502，293號(hào)中，有一個(gè)公開的固體二氧化碳冷卻容器。該容器有絕熱的頂、底、兩個(gè)相對(duì)側(cè)壁和兩個(gè)相對(duì)端壁。將一豎直的橫放的絕熱中空外殼，安裝在容器內(nèi)靠近它的一端，同時(shí)，由良好的熱傳送材料構(gòu)成的，裝有雪狀二氧化碳小室，以該小室相對(duì)的壁部分布置在該外殼內(nèi)，而外殼從外面穿過小室。在容器內(nèi)低于頂壁一定間隔裝有一塊絕熱水平隔板，并且該隔板在它的兩個(gè)側(cè)壁之間延伸。隔板限定了一個(gè)在容器頂壁之下縱向延伸的冷卻的空氣通道。該空氣流通道有一個(gè)出口端和一個(gè)入口端，出口端鄰近并至少合理的密閉的與靠近前述容器端壁的冷空氣通道端連通。而入口端朝外殼外而開口進(jìn)入隔板下面容器的內(nèi)部。鄰近另一個(gè)容器端壁的冷卻空氣通道的端部，通向容器的內(nèi)部，并且裝有恒溫控制的空氣泵結(jié)構(gòu)，使得空氣通道入口的空氣流朝內(nèi)。此外，提供了用于噴灑放出的液體二氧化碳進(jìn)入小室上部分的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，以及為了在其上形成雪狀的二氧化碳在留有一定間隔位置上進(jìn)入空氣流通道。
以上描述的專利是可用于保存易腐敗物品的多種系統(tǒng)的代表。這些系統(tǒng)的每一個(gè)給出了不同程度的冷卻容量、溫度控制和簡(jiǎn)化的溫度控制系統(tǒng)。然而，以上描述的系統(tǒng)沒有一個(gè)單獨(dú)提供一種自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，該裝置有高冷卻容器以及一種高準(zhǔn)確和簡(jiǎn)化的溫度控制系統(tǒng)。
美國(guó)專利4，276，752號(hào)公開了一種利用二氧化碳作為冷卻介質(zhì)的冷卻船貨容器。該冷卻船貨容器包括一個(gè)料倉(cāng)，一個(gè)熱交換器，一個(gè)風(fēng)扇以及管道。料倉(cāng)裝滿固體二氧化碳或干冰，熱交換器與固體二氧化碳進(jìn)行熱接觸，而管道用以循環(huán)二氧化碳?xì)怏w通過容器。由于在容器中氣體的自然對(duì)流流動(dòng)，容器內(nèi)部和包含在船貨中的溫暖氣體上升到容器的頂部。上述溫暖的氣體進(jìn)入熱交換器并使得固體二氧化碳升華。當(dāng)冷卻劑升華時(shí)，冷卻了熱交換器，并且當(dāng)溫暖氣體通過上述冷卻的熱交換器時(shí)，溫暖的氣體同樣地被冷卻?？梢园惭b一個(gè)風(fēng)扇以增加由容器內(nèi)部到熱交換器的溫暖氣體的流動(dòng)。一個(gè)減速裝置位于傳送熱交換器來的冷氣體的管道中，以控制進(jìn)入容器的冷氣體量。還可以安裝一個(gè)控制裝置以控制基于溫差而工作的風(fēng)扇。
以上描述的專利利用在容器內(nèi)氣體的自然對(duì)流與熱交換器一起提供冷卻氣體的流動(dòng)。利用風(fēng)扇和減速裝置以增大空氣流并部分控制冷卻氣體循環(huán)。然而，使用直接與干冰接觸的熱交換器，當(dāng)干冰升華時(shí)，導(dǎo)致形成二氧化碳?xì)怏w囊。這些囊在溫暖的氣體和干冰散熱器之間產(chǎn)生大的熱阻，從而限制了該系統(tǒng)熱排除能力。而熱排除能力的限制，阻止在船貨容器內(nèi)保持更低的溫度。此外，依靠自然循環(huán)，減少了準(zhǔn)確控制和保持容器室內(nèi)溫度的能力。最后，使用熱交換器增加了整個(gè)系統(tǒng)不需要的復(fù)雜性。
本發(fā)明涉及自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，用于保持和保存須要貯存在冷卻或低于冷凍溫度下的物品。該裝置包括一個(gè)絕熱容器，一個(gè)用于貯藏通常稱作干冰的固體二氧化碳冷卻劑室，以及一個(gè)用于保持絕熱室內(nèi)溫度在予定值上的溫度控制裝置。絕熱容器的第一部分適合貯藏須要儲(chǔ)存在冷卻或低于冷凍溫度的物品，而第二部分適合于構(gòu)成貯藏干冰的冷卻劑室。絕熱容器的第一部分和冷卻劑室相互是熱隔絕的，通過一個(gè)絕熱隔板以阻止它們之間的熱傳送。此外，絕熱容器的第一部分和冷卻劑室都是不承壓的。然而，人們可以利用加壓室設(shè)計(jì)該裝置。溫度控制裝置包括至少一個(gè)溫度傳感器，例如熱電偶安裝在絕熱容器的第一部分內(nèi);用于設(shè)定所希望溫度的恒溫控制器;以及用于將來自絕熱容器第一部分和在其中所裝有物品的氣體二氧化碳循環(huán)到冷卻劑室中。通過裝在冷卻劑室內(nèi)干冰的升華形成了氣體二氧化碳。循環(huán)的氣體二氧化碳吸收絕熱容器的第一部分內(nèi)的熱量并將它排放到裝有干冰的冷卻劑室中。當(dāng)絕熱容器的第一部分內(nèi)的壓力，超過予定的安全閾值時(shí)，位于絕熱容器的第一部分中的減壓閥給二氧化碳?xì)怏w一個(gè)通到外部環(huán)境的出口。
船運(yùn)物品被裝入絕熱容器的第一部分中，并且塊狀或雪狀的予定量干冰裝入冷卻劑室中。在短時(shí)間內(nèi)，通過絕熱容器壁進(jìn)入的熱量，被傳送到干冰上，從而導(dǎo)致干冰升華并形成二氧化碳?xì)怏w。在一個(gè)大氣壓下，給定的升華溫度，近似是-109度華氏溫度。冷卻劑室內(nèi)的干冰、將連續(xù)地產(chǎn)生大量的冷的二氧化碳?xì)怏w。當(dāng)需要時(shí)，冷的二氧化碳?xì)怏w圍繞著容器通過在構(gòu)成絕熱容器側(cè)壁中的通道或管道進(jìn)行循環(huán)，從而對(duì)絕熱容器的第一部分以及在其中所裝的物品進(jìn)行冷卻。通過溫度控制器，將絕熱容器的第一部分內(nèi)的溫度，保持在予定值。安裝在絕熱容器第一部分壁上的熱電偶，監(jiān)視二氧化碳?xì)怏w的溫度，并與設(shè)定預(yù)定溫度恒溫控制器相連。當(dāng)溫度上升到予定值之上時(shí)，在通過熱電偶測(cè)量到后，恒溫控制器致動(dòng)風(fēng)扇，圍繞絕熱容器循環(huán)冷的二氧化碳?xì)怏w。當(dāng)達(dá)到所希望的溫度時(shí)，風(fēng)扇停止工作。
本發(fā)明自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，利用簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)和干冰的很高的冷卻容量，其約是247英熱量單位/磅，可以在長(zhǎng)時(shí)間在寬廣的外部環(huán)境溫度范圍上，保持所希望的產(chǎn)品溫度。在利用干冰作為冷卻劑時(shí)，能保持溫度范圍從零下到70度華氏溫度，超過四天。當(dāng)須要在絕熱容器內(nèi)和在其中所裝有的物品準(zhǔn)確地保持溫度在恒定值時(shí)，一種簡(jiǎn)化的溫度控制系統(tǒng)循環(huán)由干冰升華構(gòu)成的冷二氧化碳?xì)怏w。應(yīng)該注意，因?yàn)橹車h(huán)境條件對(duì)絕熱容器第一部分內(nèi)的物品產(chǎn)生高熱負(fù)載時(shí)，風(fēng)扇工作循環(huán)將成比例地增高。循環(huán)的二氧化碳?xì)怏w，從第一部分內(nèi)吸收熱并排放到冷卻劑室中的干冰上，引起升華增加并在約-109度華氏溫度下產(chǎn)生附加的氣體二氧化碳。
本發(fā)明的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置以這樣一種方式設(shè)計(jì)和由適當(dāng)材料構(gòu)成，使得該裝置運(yùn)行成本并不昂貴并且從環(huán)境上來說是安全的。此外，用于構(gòu)造該裝置的材料是輕的，因此，在應(yīng)用中需要輕的冷卻/冷凍器單元時(shí)，可以利用該裝置。本發(fā)明典型應(yīng)用在空運(yùn)貨物、貨船、或易腐敗商品往陸路橫穿全國(guó)的海運(yùn)、自動(dòng)售貨車、手動(dòng)冰箱、輕便冰箱或者大的固定設(shè)施中。


圖1圖示了本發(fā)明自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置。
圖2是本發(fā)明自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的略圖。
圖3是本發(fā)明自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)替換實(shí)施例的略圖。
本發(fā)明的目的在于制造一種自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置或容器，以便貯藏并保存需要貯存在冷卻溫度下或低于冷凍溫度的物品。參照?qǐng)D1，該示了冷卻器/冷凍器裝置100。該裝置100由矩形容器10組成，其有一個(gè)頂12、一個(gè)底14、一對(duì)側(cè)壁16和18、一個(gè)后壁20、和一個(gè)裝有出入門口與門24的前壁22。該壁16、18、20和22以及該頂12、底14和便門24是由內(nèi)和外硬殼26和28在它們之間夾層以高耐絕熱材料30而構(gòu)成。絕熱容器的內(nèi)部容積的第一部分(未示出)用于貯存物品或產(chǎn)品，同時(shí)，在容積上比第一部分小很多的第二部分(未示出)裝有冷卻劑室在其中貯存用作冷凍劑/冷卻劑的材料。此外，在第二部分內(nèi)還裝有溫度控制裝置部分。裝在前壁22上，在便門24之上是一個(gè)貯藏電池32的室，該電池供給溫度控制裝置工作的電源，和一個(gè)恒溫控制器36。同時(shí)，安裝在前壁22之內(nèi)的是一個(gè)減壓閥34，其是內(nèi)部容積第一部分的一個(gè)出口。在隨后的部分中，給出了以上敘述的每一個(gè)構(gòu)件或元件的詳細(xì)的描述，以及裝置100工作的描述。
借助于圖2，該圖表示了冷卻器/冷凍器裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)略圖。正如前段所討論的，該壁16、18、20和22、該頂12、底14和便門24是由內(nèi)和外硬殼26和28在它們之間夾層以高耐絕熱材料30而構(gòu)成。內(nèi)和外殼26和28是由任何適宜的剛性材料構(gòu)成，例如玻璃纖維、鋁、或不銹鋼，這些材料是能承受各種結(jié)構(gòu)的負(fù)載。絕熱材料30有一個(gè)重要設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)，也就是熱能傳進(jìn)或傳出絕熱容器10必須受到限制。一種聚氨酯絕熱材料提供了這樣適宜的設(shè)計(jì)選擇。其它材料顯然是已有技術(shù)中使用過的那些。通過在該對(duì)側(cè)壁16和18之間以及在后壁20和前壁22之間緊配合地放置一塊隔板40，構(gòu)成了冷卻劑室38。使用和壁16、18、20和22，該頂12、底14以及便門24同樣的材料制成隔板40。最重要的是隔板40被絕熱，并且在冷卻室38和絕熱容器10的第一部分42之間沒有縫隙。如果冷卻劑室38沒有完全與絕熱容器10的第一部分42絕熱的話，那么在兩部分之間可能發(fā)生過度的熱傳送，由此導(dǎo)致溫度控制的損耗，尤其是在高端溫度也就是大于50度華氏溫度。
底14有許多隆起部44，在其上放置物品和商品46。這些隆起部允許冷卻劑氣體-二氧化碳循環(huán)，從而提供了良好的熱能傳送。每一個(gè)側(cè)壁16和18，以及后壁20的內(nèi)殼28加工成波紋狀，因此，放物品46不是直接靠在側(cè)壁16和18上或后壁20上，由此，允許二氧化碳?xì)怏w在壁16、18和20與物品之間自由地循環(huán)。在一個(gè)側(cè)壁18內(nèi)、一個(gè)氣體管道48定位在絕熱材料30內(nèi)，并且直接在內(nèi)殼28之后。該氣體管道48幾乎通過側(cè)壁18的全部長(zhǎng)度，由冷卻劑室38延伸到絕熱容器10的第一部分42的底部。在氣體管道48的上端是一個(gè)出口或開口，通過該出口冷氣體二氧化碳進(jìn)入絕熱容器10的第一部分42，以便傳送，用箭頭10表示。在氣體管道48的下端是第二個(gè)出口或開口，通過該出口冷卻氣體二氧化碳出來，由箭頭13所示，并且通過絕熱容器10的第一部分42循環(huán)，由箭頭15所示，進(jìn)行吸取熱能。在側(cè)壁18內(nèi)，能放置一個(gè)或幾個(gè)氣體管道。氣體管道的數(shù)目和大小能夠改變，而且是基于容器大小和設(shè)計(jì)的熱負(fù)載，基本上是一個(gè)工程選擇的問題。在另一個(gè)側(cè)壁16中，第二個(gè)氣體管道50定位在絕熱材料30中，并且直接在內(nèi)殼28之后。這個(gè)氣體管道50在長(zhǎng)度上比另一個(gè)氣體管道48短很多，其由冷卻劑室38延伸到恰到絕熱容器10的第一部分42之內(nèi)。在氣體管道50的低端是一個(gè)開口，在其中安裝了雙風(fēng)扇52。應(yīng)該注意，只能使用單個(gè)風(fēng)扇恰如兩個(gè)那樣有效。雙風(fēng)扇52吸取的端部是直接朝向絕熱容器10的第一部分42。使用雙風(fēng)扇可達(dá)到兩個(gè)目的。一個(gè)目的是抽溫暖的二氧化碳?xì)怏w貫穿絕熱容器10的第一部分42進(jìn)行循環(huán)，用箭頭17表示，并且將它通過氣體管道50并通過氣體管道50上部分的一個(gè)出口出來而進(jìn)入冷卻劑室38如箭頭19所示。第二個(gè)目的是循環(huán)放在冷卻劑室38，中的干冰54升華所形成的冷二氧化碳?xì)怏w，該氣體通過氣體管道48進(jìn)入絕熱容器10的第一部分42中，以便降低絕熱容器10的第一部分42中的溫度。此外，由容器10的第一部分抽取的溫暖的二氧化碳?xì)怏w，以兩種途徑來冷卻。首先，象箭頭21所示的那樣，將它在干冰54上通過，而其次，將它與在冷卻劑室38中連續(xù)地產(chǎn)生的升華氣體混合。通過表示在圖1中的高能電池32供給雙風(fēng)扇52以電源，并且通過也由高能電池32供給以電源的恒溫控制器來控制雙風(fēng)扇52。
在工作時(shí)，塊狀或雪狀的干冰54被裝入充滿絕熱冷卻劑室38中。干冰具有非常高的冷卻容量大約247英熱量單位/磅(BTU/LB)，從而，乾冰54提供了一種高重量一效率的散熱器。一旦知道所希望的溫度和易腐敗物品的重量，那么作為它自己冷卻容量的函數(shù)就能計(jì)算出所需干冰量，留有足夠的干冰表面面積暴露，以便由內(nèi)部二氧化碳?xì)怏w環(huán)境發(fā)生強(qiáng)迫對(duì)流熱傳送。換句話說，由絕熱容器10的第一部分42抽出溫暖的二氧化碳?xì)怏w，然后裝運(yùn)的物品46，被裝入絕熱容器10的第一部分42中。當(dāng)打開便門以裝載物品46時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)由周圍環(huán)境傳送熱能到絕熱容器10中，通過絕熱容器10本身，以及由物品46內(nèi)所包含的熱，由此引起在冷卻劑室38內(nèi)的干冰54的升華。在干冰54的表面、在一個(gè)大氣壓下，給出升華發(fā)生的溫度近似是-109度華氏溫度，而冷卻劑室38含有的冷量，近似-109度華氏溫度的氣體二氧化碳。當(dāng)恒溫控制的雙風(fēng)扇52啟動(dòng)時(shí)，通過氣體管道48和50，將冷氣循環(huán)到并通過絕熱容器10的第一部分42中，以保持溫度在希望的水平上。作為一個(gè)予防措施，當(dāng)在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)的壓力，上升到某一予定水平之上時(shí)，例如1磅/英寸2，連接到絕熱容器10的第一部分42的減壓閥34(示于圖1)將致動(dòng)或開通到周圍環(huán)境中。將減壓閥34連接到與冷卻劑室38相反的絕熱容器10的第一部分42中，這是因?yàn)榻o溫暖的二氧化碳?xì)怏w一個(gè)出口進(jìn)入外部環(huán)境中，比將它給冷的二氧化碳?xì)怏w一個(gè)出口，從能量觀點(diǎn)來看更為有利。
通過安裝在氣體管道50的較低部分中的雙風(fēng)扇52的工作，使得冷的二氧化碳?xì)怏w循環(huán)。每一個(gè)風(fēng)扇能工作以供給充足的二氧化碳?xì)怏w流率。雙風(fēng)扇54必須給出空氣流的速度足以排除絕熱容器10的第一部分42內(nèi)的熱能到干冰54上，以保持在絕熱容器10內(nèi)所希望的溫度。然而，在更準(zhǔn)確的控制溫度和達(dá)到的更低溫度之間有一折衷。雙風(fēng)扇52的容量越低，在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)的溫度剖面越均勻，而雙風(fēng)扇52的容量越高，在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)的溫度越低。這種狀況很容易解釋，在雙風(fēng)扇52的容量較低時(shí)，當(dāng)冷卻循環(huán)期間，風(fēng)扇開的時(shí)間較長(zhǎng)。在此期間風(fēng)扇在起作用，在絕熱容器10的第一部分42中，能更好的混合二氧化碳，結(jié)果在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)有小的溫度梯度。能用改變風(fēng)扇的速度來達(dá)到既有最小的第一部分溫度梯度的理想結(jié)果又有更低的第一部分42溫度水平控制。
通過恒溫控制器36，控制雙風(fēng)扇52。在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)，在側(cè)壁16和18上安裝了熱電偶56和58。熱電偶準(zhǔn)確的位置和數(shù)目可以改變。為了更精密地反映物品的熱響應(yīng)，能夠?qū)犭娕?6和58埋放在導(dǎo)熱物質(zhì)中，例如涂黑的鋁塊中，并安裝在側(cè)壁16和18的內(nèi)殼28上。應(yīng)用上述方式，將熱電偶56和58在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)，用作平均熱源和對(duì)流環(huán)境的一種量度，并且產(chǎn)生一個(gè)正比于溫度的電信號(hào)。將電信號(hào)送到恒溫控制器36中，在此在電信號(hào)和予置溫度之間作了比較。如果在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)溫度高于予置的水平，雙風(fēng)扇52啟動(dòng)并且冷的二氧化碳?xì)怏w在整個(gè)絕熱容器10的第一部分42中循環(huán)，由此降低那的溫度。另一方面，如果溫度低于予置水平，那么雙風(fēng)扇52繼續(xù)停機(jī)。惰性的熱電偶56和58響應(yīng)很慢，從而更緊密地反映在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)物品的實(shí)際溫度。應(yīng)該指出，也能使用暴露于周圍二氧化碳環(huán)境中的熱電偶，但是不那么有效。
上述設(shè)計(jì)特征的簡(jiǎn)單控制與干冰的高冷卻容量一起可以保持希望的產(chǎn)品溫度，例如零下溫度，-40度華氏溫度，直到-70度華氏溫度對(duì)于運(yùn)輸在一個(gè)廣泛的范圍或外部環(huán)境溫度下許多天。
參照?qǐng)D3，該圖表示冷卻器/冷凍器裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一個(gè)替換實(shí)施例的略圖。象圖2實(shí)施例中的一樣，壁16、18、20和22，該頂12、該底14以及便門24是由內(nèi)和外硬殼26和24在其間夾層以高耐絕熱材料30而構(gòu)成。然而，冷卻劑室38置于絕熱容器10的底部，與前述實(shí)施例相反，該冷卻劑室38是放在絕熱容器10的上部。通過在一對(duì)側(cè)壁16和18之間并在后壁20和前壁22之間緊配合放置一塊隔板60，構(gòu)成了冷卻劑室38。又一次，隔板60是由象壁16、18、20和22、該頂12、該底14以及便門24同樣的材料構(gòu)成;然而，隔板60的頂部有隆起部62，在其上放置了物品或商品46。在前面的實(shí)施例中，隆起部62是在底14上，其具有同樣的目的，也就是，提供二氧化碳?xì)怏w循環(huán)的隙縫。
在一個(gè)側(cè)壁18內(nèi)，在絕熱材料30中定位一個(gè)氣體管道64，并且直接在內(nèi)殼28之后。該氣體管道64貫穿側(cè)壁18一個(gè)較短的長(zhǎng)度，由絕熱容器10的第一部分42的底部延伸到冷卻劑室38。在氣體管道64的上端是一個(gè)通口或開口，由絕熱容器10的第一部分42來的溫暖的二氧化碳?xì)怏w通過該開口，由箭頭23所示;經(jīng)傳輸進(jìn)入冷卻劑室38。在氣體管道64的底端是第二個(gè)通口或開口，通過該開口溫暖的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入冷卻劑室38，由箭頭25所示。在另一個(gè)側(cè)壁16中，第二個(gè)氣體管道66定位在絕熱材料30內(nèi)，并且直接在內(nèi)殼28之后。這個(gè)第二個(gè)氣體管道66貫穿整個(gè)側(cè)壁16的長(zhǎng)度。在氣體管道66的下端是一個(gè)通口或開口，其中冷的二氧化碳?xì)怏w離開冷卻劑室38，由箭頭27所示，傳送到絕熱容器10的第一部分42中。在氣體管道66的上端是第二個(gè)通口或開口，通過該開口冷的二氧化碳?xì)怏w離開，由箭頭29所示，并通過絕熱容器10的第一部分42進(jìn)行循環(huán)吸收熱能。
冷卻劑室38能在支持架68上貯藏雪狀或塊狀干冰。支持架68能由支持重負(fù)載的任何材料構(gòu)成。安裝在冷卻劑室38內(nèi)的風(fēng)扇70，抽拉通過由絕熱容器10的第一部分42中抽出的溫暖的二氧化碳?xì)怏w，與連續(xù)升華的二氧化碳?xì)怏w混合而構(gòu)成的冷的二氧化碳?xì)怏w，并將它排入氣體管道66中，在此它循環(huán)進(jìn)入絕熱容器10的第一部分42中。由于二氧化碳是一種較重的氣體，所以，在絕熱容器10的第一部分42內(nèi)，它自然地以朝下方向如箭頭31所示進(jìn)行循環(huán)。裝置100的基本工作狀況是與以前描述在圖2所示的相關(guān)器件實(shí)質(zhì)上相同的。
盡管表示的和描述的是最實(shí)用的和最佳的實(shí)施例，然而，顯然偏離所描述和表示的特定方法和設(shè)計(jì)將認(rèn)為是所屬領(lǐng)域的已有技術(shù)，并且可以使用而沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明沒有限制在所描述的和所圖示的特定結(jié)構(gòu)上，但是，與所有改進(jìn)相關(guān)的結(jié)構(gòu)，將落入本權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，用于保持和保存需要貯存在冷卻或冷凍溫度下的物品，該裝置包括一個(gè)有絕熱殼的容器，一個(gè)出入門口和門適合貯藏所說物品的所說容器的第一部分；建造在所說容器第二部分內(nèi)的冷卻劑室并與所說第一部分隔熱用于貯藏固體形式的二氧化碳；以及溫度控制裝置用于保持所說容器的第一部分內(nèi)的溫度在一個(gè)予定值，所說溫度控制裝置具有設(shè)定溫度在所說予定值上的裝置，裝在所說容器的所說第一部分內(nèi)的至少一個(gè)溫度傳感器，以及用于通過所說固體二氧化碳升華形成的氣體二氧化碳在整個(gè)容器上進(jìn)行循環(huán)的裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于還包括安裝在所說容器第一部分中的減壓閥，所說減壓閥能工作以保持所說容器內(nèi)的壓力低于予定的最大值。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說容器的形狀基本上是矩形，并包括第一和第二側(cè)壁，一對(duì)端壁，所說一對(duì)端壁之一有所說的出入門口和安裝在其中的門，一個(gè)頂，和一個(gè)底，所說第一和第二側(cè)壁，所說一對(duì)端壁，所說頂，和所說底是由內(nèi)和外殼在它們之間夾層以絕熱材料構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求3所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說第一側(cè)壁包括第一氣體管道，在其每端有一個(gè)出口安裝在其中并由所說的冷卻劑室延伸到所說容器的所說底，和所說第二側(cè)壁包括第二氣體管道，在其每端有一個(gè)出口裝在其中并由所說冷卻劑室延伸到所說容器的所說第一部分的里邊，所說第二氣體管道有所說安裝在其中的用于循環(huán)的裝置，所說第一和第二氣體管道能工作以循環(huán)所說氣體二氧化碳。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說第一和第二側(cè)壁的所說由殼加工成波紋。用于阻止低溫接觸危害所說物品并增加所說二氧化碳?xì)怏w的循環(huán)。
6.按照權(quán)利要求3到5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說的冷卻劑室是由在所說容器的上部區(qū)域中，在所說第一和第二側(cè)壁之間安裝一塊隔板而構(gòu)成，所說的隔板是由內(nèi)和外殼在其間夾層以絕熱材料構(gòu)成。
7.按照任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說用于設(shè)定溫度的裝置是整體上恒溫控制器，其對(duì)所說的至少一個(gè)溫度傳感器給予響應(yīng)，所說恒溫控制器能工作來控制所說用于進(jìn)行循環(huán)的裝置。
8.按照任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說至少一個(gè)溫度傳感器是一個(gè)熱電偶，所說熱電偶布置在導(dǎo)熱材料中以提供熱惰性，從而更緊密地反映所說物品的溫度。
9.按照任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說的用于進(jìn)行循環(huán)的裝置包括至少一個(gè)風(fēng)扇，能工作在予定速率下循環(huán)所說氣體二氧化碳。
10.按照權(quán)利要求9所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于還包括一個(gè)電池，對(duì)于所說的至少一個(gè)風(fēng)扇和所說的恒溫控制器，供給電源。
11.按照權(quán)利要求3到10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說的底上有在它內(nèi)殼上形成的隆起部，用于增加所說二氧化碳?xì)怏w的循環(huán)。
12.按照任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說內(nèi)和外殼是由鋁構(gòu)成，而所說絕熱材料是聚氨酯。
13.按照權(quán)利要求1到11中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說內(nèi)和外殼是由玻璃纖維制成，而所說絕熱材料是聚氨酯。
14.按照任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，其特征在于所說的冷卻劑室包括一個(gè)架子用于貯放所說二氧化碳。
15.一種用于保持和保存需要冷卻和冷凍溫度下貯存的物品的方法，所說的方法包括下列步驟(a)在絕熱容器的第一部分內(nèi)定位所說的物品，(b)在所說絕熱容器的第二部分內(nèi)，把固體二氧化碳裝入冷卻劑室，(c)通過所說的固體二氧化碳升華形成氣體二氧化碳，在整個(gè)所說的絕熱容器中進(jìn)行循環(huán)，來控制和保持在所說絕熱容器的所說第一部分內(nèi)的溫度。
16.按照權(quán)利要求15所述的用于保持和保存物品的方法，其特征在于控制和保持溫度所說的步驟包括以下步驟(a)測(cè)量所說的絕熱容器的所說第一部分內(nèi)的溫度，(b)將測(cè)量到的溫度與一個(gè)予定溫度值進(jìn)行比較，以及，(c)如果在所說的絕熱容器的所說的第一部分內(nèi)的溫度是在所說的予定溫度之上的話，那么致動(dòng)至少一個(gè)風(fēng)扇來循環(huán)所說升華的氣體二氧化碳。
17.按照權(quán)利要求16所述的用于保持和保存物品的方法，其特征在于，所說的至少一個(gè)風(fēng)扇從所說的絕熱容器的所說的第一部分中抽拉溫暖的氣體二氧化碳并迫使它通過所說的固體二氧化碳，從而冷卻所說的二氧化碳?xì)怏w并將它與所說的升華的氣體二氧化碳混合，用于循環(huán)進(jìn)入所說絕熱容器的所說第一部分。
18.按照權(quán)利要求15或16所述的用于保持和保存物品的方法，其特征在于所說的至少一個(gè)風(fēng)扇從所說的冷卻劑室，抽拉升華的氣體二氧化碳，并將它循環(huán)到所說的絕熱容器的所說的第一部分中，同時(shí)迫使在所說的絕熱容器的所說的第一部分內(nèi)的溫暖的氣體二氧化碳，通過所說的固體二氧化碳，從而，將它冷卻并將它與所說的升華的氣體二氧化碳混合。
全文摘要
一種自儲(chǔ)冷冷卻器/冷凍器裝置，用于在冷凍或冷卻的環(huán)境中運(yùn)載物品。該裝置包括分成兩部分的絕熱容器。第一部分是貯存物品的地方。第二部分裝有用于貯存固體冷卻劑，即，固體二氧化碳或干冰的一個(gè)冷卻劑室。在短時(shí)間內(nèi)，干冰開始升華，從而形成充滿該裝置容積的冷的氣體二氧化碳。用一個(gè)風(fēng)扇在整個(gè)絕熱容器內(nèi)循環(huán)氣體二氧化碳，從而除去第一部分內(nèi)的熱量并將它排放到冷卻劑室內(nèi)的干冰處，因此冷卻了絕熱容器的第一部分。通過位于絕熱容器壁內(nèi)的氣體管道，在整個(gè)絕熱容器上循環(huán)冷的氣體二氧化碳?；谖挥诮^熱容器的第一部分內(nèi)的熱電偶的溫度讀數(shù)，恒溫控制器啟動(dòng)風(fēng)扇。位于絕熱容器內(nèi)的減壓閥用來防止絕熱容器內(nèi)的壓力增加超過一個(gè)最大值。
文檔編號(hào)F25D29/00GK1097505SQ93121409
公開日1995年1月18日 申請(qǐng)日期1993年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月20日
發(fā)明者A·巴蒂盧齊 申請(qǐng)人:格魯曼航天公司