一种用于运输工具的蓄冷式冷藏装置 【技术领域】
本发明涉及一种冷藏装置，特别是一种用于铁路、公路、水路交通运输工具的冷藏货物用冷藏车箱或冷藏箱体。
【背景技术】
改革开放以来，随着人民生活水平的不断提高，我国鲜活易腐货物的产量迅速增长。远程运输由铁路或船舶来承担，涉及从铁路货站至货主之间以及港口至货主之间的短途运输则完全由公路运输承担。
目前，铁路冷藏车仅为6000多辆，其中32％为机械式冷藏车(空调)，68％为加冰式冷藏车(加冰，或者干冰)，二项相加只能够承担25％的运量，其余为普通棚、敞车运输。公路冷藏车保温车约15000辆，其中冷藏车约占10～15％。总的来说，铁路运输完成易腐货物运量只能满足50％的需求，冷藏运输只能满足12.5％以下。公路运输只能满足60％，水运只能满足20％左右。由于冷藏运输的能力不能满足易腐货物运输的需要，易腐货物因为运不出去而腐烂，每年损失高达十几亿元。
因此，我国冷藏运输还处于相当薄弱的阶段，是需要大力发展的领域，目前冷藏运输工具按结构可分为保温式运输工具、蓄冷式运输工具和带制冷机的运输工具三类。
保温式运输工具只适用于短途运输或分配运输，运输费用比较经济但是箱内温度比较高，局限性比较大；
带制冷机的运输工具可用于温度10℃～-20℃的冷冻食品、鲜活易腐货物的运输，但是一次性投资相当大，运输成本高，制约了带制冷机地运输工具的发展。
蓄冷式运输工具(以下简称冰保车)有采用冰、干冰或液化气供冷，其中干冰、液化气(CO2或液氮)价格高，产量小，使用的也比较少；采用冰供冷价格比较低，它由运输车(或船)以及具有隔热性能的箱体组成，箱体内上部是冰箱，以存放冰块，箱体的下部为冷藏室，以存放运输的货物，冰箱和冷藏室之间的循环挡板和位于箱体内侧壁的通风条便于冷气的循环及调节。下排水管和冷凝水排水管便于冷凝水和冰块溶化水的排出。上述结构的冰保车，箱内温度一般也能控制在7℃～-20℃左右。但它存在以下缺点：1)由于使用冰盐作冷源的相变材料，车内温度调节主要靠控制冰盐比例，在整个运程中无法对车内温度作任何有效调节。2)、车辆腐蚀严重。现有采用冰供冷的运输工具，箱体主要是用普通碳素钢制成，耐蚀性能差，尤其在冰盐水作用下，锈蚀非常严重，大修时的换修率非常高，这不但使现有冰保车的修理费用偏高，而且其使用性能也受影响。它的走行部分同样也受冰盐水的侵蚀，有严重的锈蚀现象，缩短其使用寿命，并可能影响安全。3)、冰保车用于铁路运输会损害铁路沿线设施。现有冰保车在运行途中，需定时向其冰箱中加装冰，溶化的冰盐水会不断的溢出排放。随着车辆运行时的摇动，冰保车排放的冰盐水会飞溅到铁路沿线的设施上，使铁路沿线的设施受到额外的侵蚀。其中尤其以铁路桥梁和轨道设施受害最为严重，这不但增加了它们的维护成本，缩短了它们的使用寿命，而且增加了对铁路运行安全的危害。4)、损害铁路沿线环境，长期排放冰盐水，会造成沿线农田环境污染。
【发明内容】
本发明是要克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种能充分发挥现有设备作用，改造投资小，日常运行费用低，保温箱内温度可控制在7℃~-20℃或更低的用于运输工具的蓄冷式冷藏装置，且对运输工具本身及沿线不产生腐蚀和污染。本发明一种用于运输工具的蓄冷式冷藏装置，它包含有具有隔热性能的箱体、位于箱体内上部的冰箱、下部的冷藏室、冰箱和冷藏室之间的循环挡板、以及位于箱体内侧壁的通风条、下排水管和冷凝水排水管，其特点是：所述的冰箱内装有作为冷源的蓄冰球。
冷藏室设置风机及风道，冷藏室的顶部是循环挡板，在其上方设置风机及风道，风道分布到整个箱体，启动风机，风机强制放冷，放冷速率是空气静态放冷的二倍以上，适合对于控制温度要求高、时间短、冷量要求大的场合。
箱体上设有出冰球口，便于蓄冰球从冰箱中快速取出。
本发明的蓄冰球为塑料封装的蓄冰球，可反复使用，蓄冰球内装有相变材料，如水、水加添加剂、(添加剂有碘化银、氢氧化铁等等)共晶盐等，相变温度从+0℃～-33℃。由于相变材料密封在塑料蓄冰球内，因而从根本上切断了腐蚀和污染源。
本发明的箱体内、外均设有温度显示和报警器。通过温度显示来了解蓄冰球放冷程度及冷藏室内温度，通过温度报警来防止冷量不足还在继续运输的情况发生，避免不必要的经济损失。
本发明的有益效果：1)本发明把现有的作为冷源的冰盐水(相变材料)密封在蓄冰球内，因而从根本上切断了腐蚀和污染源；2)本发明的制造(改装)加工方便、投资小，运行费用低(可充分利用低谷电价低的时间对蓄冰球进行蓄冷)；3)保温箱内温度可控制在7℃～-20℃或更低；4)蓄冰球的通用性好、可反复使用、寿命长；
下面将通过实施例并对照附图，对本发明作进一步的叙述。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的结构图。
图2是图1中气流图。
图3是塑料封装蓄冰球在空气条件下静态放冷和风机强制放冷的放冷速率曲线图
图中的标号说明：1-冰箱；1a-冰箱盖；1b-加冰球盖；1c-出冰球口；2-箱体；2a-走板；2b-车门；3-冷藏室；3a-底格板；4-循环挡板；5-通风条；6-排水管；6a-排水管盖；6b-排水碗；7-冷凝水排水管；8-蓄冰球；9-风机。
【具体实施方式】
实施例1、本实施例的的蓄冷式冷藏装置的结构可从图1中看到，它包含有具有隔热性能的箱体2、位于箱体内上部的冰箱1、下部的冷藏室3、冰箱1和冷藏室3之间的循环挡板4、以及位于箱体内侧壁的通风条5、排水管6和冷凝水排水管7，排水管6的上端有排水管盖6a，其下部有排水碗6b，冷凝水排水管7与排水管6相通，打开排水碗6b，冷凝水可从排水管6中排出，冰箱1内有作为冷源的蓄冰球8。本实施例的箱体尺寸符合铁路运输车厢规格，箱体的底部是底格板3a，箱体的一侧有车门2b，与冷藏室相通，打开车门可装卸贷物，冰箱1的上部为冰箱盖1a，打开冰箱盖，可装入蓄冰球8，为了密封更好，冰箱盖1a的下面有加冰球盖1b，冰箱盖的侧边有便于工作人员行走的走板2a，车门2b上方的厢体上有出冰球口1c，便于蓄冰球8的取出。
冷藏车耗冷量计算时需要考虑以下各种耗冷量：
1.透过围护结构的耗冷量
2.由于空气交换引起的耗冷量
3.水蒸汽渗透引起的耗冷量
4.外壳板传热引起的耗冷量
5.太阳辐射、汽车发动机的热辐射引起的耗冷量
6.围护结构和内部设施自身的耗冷量
7.开门引起的耗冷量
8.食品耗冷量
9.操作耗冷量
在冷藏运输的实际过程，由于各种影响因数及各因数间的变量关系，使耗冷量的计算十分复杂，因此在实际设计中，往往采用简化公式：
Q0＝C*K*S*Δt W(kcal/h)
公式中：
Q0——耗冷量 W(kcal/h)
K——传热系数 W/m2k(kcal/m2℃)
S——车体平均表面积 m2
Δt——温度差 K(℃)
C——常数
常数C表示操作情况和运输条件，即超远途，远途或者短途(分配)运输。按以下条件确定C值：
1.C＝1.75超远途运输和远途运输
2.C＝3～4用于分配速冻食品的运输装置
3.C＝5～7用于分配冷藏食品的运输装置
冷藏车的保温层可以分为标准型和增强型，标准型的保温层传热系数K值为0.4～0.7W/m2k或者0.35～0.6kcal/m2℃，增强型保温层传热系数K值≤0.4W/m2k或者0.35W/m2℃。
本发明采用塑料封装蓄冰球在冷藏运输工具中作为冷源，是通过球内相变材料相变蓄冷，相变潜热值为80Kcal/Kg左右。相变温度从+0℃～-33℃。
塑料封装蓄冰球外壳采用HDPE高密度分子材料，化学性能对冷冻液和载冷剂呈中性，符合相关食品卫生标准；球壳厚度1.2mm～1.8mm；球形吹塑；超声波熔焊封塞头，无泄露；蓄冰球老化实验≥25年；球体直径可根据要求选择50mm～120mm；抗压能力25kg/cm2，能承受500mm以下自由落地，使用安全可靠。
其中球体直径77mm的技术参数见下表
塑料封装蓄冰球的技术参数：S00项目单位数值外部直径mm77.2蓄冰球重量G232.8蓄冷液重量G200蓄冰球体积cm3240.9蓄冰球内体积cm3207.5相变潜热W/个≈19热交换面积m2/个0.0186单位体积蓄冷量Kwh/m348.4单位体积平均冰球数个/m32550外壳平均厚度mm1.9相变温度℃0最大抗压强度Kg/cm225
不同相变温度下的蓄冰球技术参数 1m3冰球型号相变温度℃ 潜热 kwh/m3 固体显热 kwh/℃.m3 液体显热 kwh/℃.m3 冰球重 量kg LD50毒性 质mg/kg工作范围℃S33-33 44.6 0.7 1.08 724 2600-40℃至+60℃S29-28.9 39.3 0.8 1.15 681 1200S26-26.2 47.6 0.85 1.2 704 1200S21-21.3 39.4 0.7 1.09 653 1300S18-18.3 47.5 0.9 1.24 706 2700S15-15.4 46.4 0.7 1.12 602 8400S12-11.7 47.7 0.75 1.09 620 5000S10-10.4 49.9 0.7 1.07 617 11000S06-5.5 44.6 0.75 1.1 625 18000S03-2.6 48.3 0.8 1.2 592 58000S00 0 48.4 0.7 1.1 558 85000
本发明可以根据需要选用不同型号的塑料封装蓄冰球，冷藏温度可以从7℃到-20℃。
利用潜热蓄冷，单位体积的蓄冷量大，蓄能设备占用保温车的体积很小；(即冰箱只占车厢体积的5％-10％)；单位冷量的热交换面积比较大，便于放冷保温，既可以静态空气放冷，也可以风机强制放冷；可采用相变温度比箱内环境温度低5℃～10℃的塑料封装蓄冰球来保证冷藏运输温度的要求，在冷库附近建立塑料封装蓄冰球供给网(目前国内铁路线有上23个中途加冰所，分别距离为：358公里---1333公里)，以实现长途保温运输。
本发明投资极小，仅为冷藏车制冷机投资的6％～10％左右；塑料封装蓄冰球反复使用，运行费用很低，能充分利用我国推行大于1∶3的峰谷电价政策，平衡电网、降低运行费用(每立方蓄冰球的耗电量约18kwh～22kwh，按低谷电价0.18元/kwh～0.3元/kwh计算，每立方蓄冰球的蓄冰球的电费仅为3.96元～6.6元)；同时还能有效降低运输各环节中的费用。
实施例2，本实施例是用于汽车的蓄冷式冷藏装置，其箱体的外形尺寸与运输车相适，本实施例结构与实施例1所不同之处在于在冷藏室的顶部循环挡板4的上方设置风机9及分布到整个箱体的风道(图中未示)，对于控制温度要求高、时间短、冷量要求大的场合，采用风机强制放冷为好。参见图3塑料封装蓄冰球在空气条件下的融冰放冷速率曲线图，图中A为强制放冷，B为静态放冷，风机强制放冷的放冷速率是空气静态放冷的二倍以上。如车内温度和塑料封装蓄冰球的冻结温度差允许10度以上，则采用空气静态放冷，结构简单可靠。
由于蓄冷式冷藏车的冷源须满足一次储备运输，因此不同运输的条件所需的冷量也是不同的。如运输时间，运输方式——是长途运输、还是分配运输、是冷冻食品分配还是冷藏食品分配运输，是北方运输还是南方运输，这些需要在实践中确定。以下是提供环境温度为38摄氏度时，冷藏车不同冷藏温度十小时运输的塑料封装蓄冰球应用参考值，车型以冰熊保温车系列为例。长途运输方式见表1，分配运输方式见表2。
塑料封装蓄冰球内溶液全部冻结成固态和运输过程中有足够的放冷量是保证塑料封装蓄冰球在运输正常进行的首要条件，一般采用额定的冻结温度，足够的冻结时间来保证溶液的全部冻结。出于安全考虑，冷藏车设计温度显示和报警器，通过温度显示来了解蓄冰球放冷程度，通过温度报警来防止冷量不足还在继续运输的情况发生，避免不必要的的经济损失。
采用塑料封装蓄冰球静态放冷的冷藏车，车箱内温度控制范围应比表1、表2的参数提高3℃左右，运输时间可相应延长，如S00型蓄冰球，冻结温度0度，静态放冷时，车内温度10℃也能维持一定时间。
采用塑料封装蓄冰球的冷藏车不同温度下长途运输24小时的冰球数表1 冷藏车参数 汽车冷藏车车厢内容积m3火车冰保车 2.59 7.6 8.44 13.1 20.94 28.53 33.2385 车厢表面积m2冰球 冻结 温度 箱内 温度 13.6 27.1 29.8 40.9 56.3 68.9 80.4 221S00 0 7 482 784 861 1183 1629 1994 2325 5422S06 -6 0 556 960 1056 1449 1996 2443 2851 5707S12 -12 -5 633 1087 1195 1641 2258 2764 3225 6183S18 -18 -10 710 1214 1334 1759 2522 3081 3609 6659S26 -26 -18 338 590 649 891 1226 1500 1751 7420S33 -33 -25 376 664 730 1002 1379 1688 1970 8086
火车冰保车的传热系数K≤0.205W/M2K
采用蓄冰球的冷藏车不同温度下分配速冻食品运输10小时的冰球个数表2 冷藏车参数 车厢内容积m3 2.59 7.6 8.44 13.1 20.94 28.53 33.23 35.86 车厢表面积m2冰球 冻结 温度 箱内 温度 13.6 27.1 29.8 40.9 56.3 68.9 80.4 83.3S00 0 7 345 560 616 845 1164 1424 1662 1722S06 -6 0 399 687 755 1036 1426 1745 2037 2110S12 -12 -5 453 777 854 1172 1614 1975 2305 2388S18 -18 -10 508 867 954 1309 1802 2205 2573 2666S26 -26 -18 580 1012 1113 1527 2102 2572 3002 3110S33 -33 -25 644 1138 1252 1718 2365 2894 3377 3499
汽车保温车的传热系数K≤0.4W/M2K或者K≤0.35kcal/M2h℃
本发明的蓄冷式冷藏装置也适用于水路运输，只是箱体形状和尺寸不同、选用蓄冰球的规格、数量不同而已，此处不再赘述。