CN103264854B - 由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构。由多个结构相同的蓄冷板支架单元组合而成；每个蓄冷板支架单元均包括长方形的蓄冷板支架，铰链，两根第一连接杆，两根第二连接杆和多块蓄冷板；蓄冷板支架的上表面和下底面分别等距布有固定蓄冷板的上定位槽和下定位槽，上、下定位槽个数相同且对应布置，蓄冷板支架与蓄冷墙体间通过铰链连接，并配合弹簧夹和连接杆定位斜孔之间的插入和脱离来灵活调节其收拢或打开状态，蓄冷板采用低谷电充冷。本发明以整个保温车为保温单元，车厢利用率高，蓄冷板支架结构灵活，蓄冷墙蓄冷能力可调，蓄冷板装卸方便，保鲜蓄冷效果好，节能环保，适用于运载需保持冷藏条件的短长途蓄冷运输。

Description

由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构

技术领域

本发明涉及一种蓄冷装置，特别是涉及一种由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构。

背景技术

目前，保温车大多数是自带发电机蓄冷系统，这对于短途运输和小型车运输成本过高，采用燃料蓄冷下能源消耗大，环境污染严重，并且在不进行保温运输的情况下，车厢自带发电机空间利用率低和自重大；采用直接插入车体的蓄冷板或冰保车系列进行贮运时，可调性及灵活性不大，不可调节蓄冷能力，装卸不便，保温车的车厢利用率低且蓄冷温度不均匀，影响冷链贮运的整体质量和运输成本。

发明内容

为了解决现存保温车在蓄冷运输中成本高、灵活性小、装卸不便、不可调节蓄冷能力、能源消耗大和车厢空间利用率低等问题，本发明的目的在于提供一种由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构，以整个保温车为保温单元，通过蓄冷墙结构内灵活性的均匀插入蓄冷板，使车体维持在低温环境，控温效果有效持久，节能环保，适用于低温贮运的一体式保温车。

本发明采用的技术方案是：

本发明由多个结构相同的蓄冷板支架单元组合而成；每个蓄冷板支架单元均包括长方形的蓄冷板支架，铰链，两根第一连接杆，两根第二连接杆和多块蓄冷板；蓄冷板支架的上表面等距布有固定蓄冷板的上定位槽，蓄冷板支架的下底面等距布有固定蓄冷板的下定位槽，上、下定位槽个数相同且对应布置；

两根第一连接杆的两端分别开有第一铰链孔和第二铰链孔，第一铰链孔向内开有弹簧夹定位杆斜孔，两个弹簧夹的一面分别焊在各自第一连接杆上，另一面上分别固定有弹簧夹的定位杆，两个弹簧夹的定位杆与各自第一连接杆上的弹簧夹定位杆斜孔为滑动配合；

两根第二连接杆的一端均开有第一铰链孔，另一端均开有第一定位斜孔，第一定位斜孔向内依次开有第二铰链孔和第二定位斜孔，第二连接杆的第二铰链孔与第一定位斜孔的中心距离，第二连接杆的第二铰链孔与第二定位斜孔的中心距离，第一连接杆的第一铰链孔与弹簧夹定位杆斜孔的中心距离，这三者中心距离相等；

两根第二连接杆的一端分别对称与蓄冷板支架宽边上的两前侧面通过第二连接杆的第一铰链孔铰接，第二连接杆的另一端分别与各自的第一连接杆的一端通过第二连接杆的第二铰链孔和第一连接杆的第一铰链孔铰接，两根第一连接杆的另一端分别与蓄冷墙体通过第一连接杆的第二铰链孔铰接；

除底层蓄冷板支架外的蓄冷板支架宽边上的两后侧面的蓄冷墙体上分别固定有三角支架，蓄冷板支架水平位置时，三角支架能托住蓄冷板支架，蓄冷板支架长边的后侧面与蓄冷墙体间通过铰链连接；

多个结构相同的蓄冷板支架单元在蓄冷墙体上横、竖方向上依次等距安装后，同一块的蓄冷板下部插在下一个蓄冷板支架单元的上定位槽中，同一块的蓄冷板上部插在上一个蓄冷板支架单元的下定位槽中，依次类推，最后，最上层蓄冷板支架收拢状态与蓄冷墙顶部齐平，最下层蓄冷板支架垂直状态与蓄冷墙底部齐平。

本发明具有的有益效果是：

本发明以整个保温车为保温单元，车厢空间利用率高，蓄冷板支架结构灵活，蓄冷墙蓄冷能力可调，蓄冷板装卸方便，保鲜蓄冷效果好，节能环保，适用于运载需恒定低温贮运的短长途蓄冷运输：蓄冷板支架通过铰链和四条连接杆与蓄冷墙体连接，并配合使用三角支架，灵活调节蓄冷板支架收拢和打开，可以有效调节蓄冷能力和提高车厢的空间利用率；蓄冷板支架通过弹簧夹的定位杆与第二连接杆的两个定位斜孔之间的插入和脱离，稳固蓄冷板支架收拢和打开状态，使得保温车在行驶状态下蓄冷板支架也能维持原态；蓄冷板采用峰谷电充冷，可有效节约能源和保持保温车厢内适宜温度，并且蓄冷板通过相对应的上下层蓄冷板支架的定位槽固定，因其紧贴蓄冷墙壁面和其较窄的宽度可有效提高车厢空间利用，蓄冷板一次性装卸和紧密排列，体现蓄冷墙结构合理灵活，装卸方便简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是蓄冷板支架打开状态的结构示意图。

图3是蓄冷板支架收拢状态的结构示意图。

图4是第一连接杆的结构示意图。

图5是第二连接杆的结构示意图。

图6是弹簧夹的结构示意图。

图7是一组连接杆组装后的结构示意图。

图中：1.蓄冷板支架，2.上定位槽，3.下定位槽，4.铰链，5.第一连接杆，6.第二连接杆，7.三角支架，8.弹簧夹定位杆斜孔，9.第一定位斜孔，10.第二定位斜孔，11.第二连接杆的第一铰链孔，12.第二连接杆的第二铰链孔，13.第一连接杆的第一铰链孔，14.第一连接杆的第二铰链孔，15.弹簧夹，16.弹簧夹的定位杆，17.蓄冷板，18.蓄冷墙体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2和图3所示，本发明由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构，每个蓄冷板支架单元均包括长方形的蓄冷板支架1，铰链4，两根第一连接杆5，两根第二连接杆6和多块蓄冷板17。

蓄冷板支架1的上表面等距布有固定蓄冷板17的上定位槽2，蓄冷板支架1的下底面等距布有固定蓄冷板17的下定位槽3，上、下定位槽个数相同且对应布置。

如图4和图6所示，两根第一连接杆5的两端分别开有第一铰链孔13和第二铰链孔14，第一铰链孔13向内开有弹簧夹定位杆斜孔8，两个弹簧夹15的一面分别焊在各自第一连接杆5上，另一面上分别固定有弹簧夹的定位杆16，两个弹簧夹15的定位杆16与各自第一连接杆上的弹簧夹定位杆斜孔8为滑动配合。

如图5所示，两根第二连接杆6的一端均开有第一铰链孔11，另一端均开有第一定位斜孔9，第一定位斜孔9向内依次开有第二铰链孔12和第二定位斜孔10，第二定位斜孔10略偏离第二连接杆的中心轴位置，第二连接杆的第二铰链孔12与第一定位斜孔9的中心距离，第二第二连接杆的第二铰链孔12与第二定位斜孔9的中心距离，第一连接杆的第一铰链孔13与弹簧夹定位杆斜孔8的中心距离，这三者中心距离相等。

如图7所示，两根第二连接杆6的一端分别对称与蓄冷板支架1宽边上的两前侧面通过第二连接杆的第一铰链孔11铰接，第二连接杆6的另一端分别与各自的第一连接杆5的一端通过第二连接杆的第二铰链孔12和第一连接杆的第一铰链孔13铰接，两根第一连接杆5的另一端分别与蓄冷墙体18通过第一连接杆的第二铰链孔14铰接。

除底层蓄冷板支架外的蓄冷板支架1宽边上的两后侧面的蓄冷墙体18上分别固定有三角支架7，蓄冷板支架1水平位置时，三角支架7能托住蓄冷板支架1，蓄冷板支架1长边的后侧面与蓄冷墙体18间通过铰链4连接。

多个结构相同的蓄冷板支架单元在蓄冷墙体18上横、竖方向上依次等距安装后，同一块的蓄冷板17下部插在下一个蓄冷板支架单元的上定位槽2中，同一块的蓄冷板17上部插在上一个蓄冷板支架单元的下定位槽3中，依次类推，最后，最上层蓄冷板支架1收拢状态与蓄冷墙顶部齐平，最下层蓄冷板支架1垂直状态与蓄冷墙底部齐平。

如图1所示，多个结构相同的蓄冷板支架单元在蓄冷墙体18上横、竖方向上依次等距安装后，同一块的蓄冷板17下部插在下一个蓄冷板支架单元上定位槽2中，同一块的蓄冷板17上部插在上一个蓄冷板支架单元的下定位槽3中，上一个蓄冷板支架的下定位槽3底面与下一个蓄冷板支架的上定位槽2底面之间的距离和蓄冷板17的长度相等，所以同一块的蓄冷板17上部可由上一个蓄冷板支架单元的下定位槽3固定，依次类推，最后，最上层蓄冷板支架1收拢状态与蓄冷墙顶部齐平，最下层蓄冷板支架1垂直状态与蓄冷墙底部齐平。

所述的蓄冷板17为采用自制固液无机相变蓄冷材料，用不同浓度的NaCl溶液中加入高吸水性树脂(SPA)和3％四硼酸钠通过低谷电力充冷制备，尺寸以蓄冷板支架上定位槽2和下定位槽3尺寸为蓄冷板17的宽度和厚度，以上一个蓄冷板支架的下定位槽3底面与下一个蓄冷板支架的上定位槽2底面之间的距离来确定蓄冷板17尺寸，应选择相变温度与运输物品贮运适宜温度稍低的蓄冷板17，考虑到农产品的贮藏温度大多为0℃左右，本发明选择相变温度为-2℃～-3℃的蓄冷剂制备蓄冷板17。

本发明工作时，根据保温车需要蓄冷量的大小，通过蓄冷板支架上所述铰链4和所述四根连接杆灵活调节并稳固所述蓄冷板支架1处于收拢状态(如图3所示)或打开状态(如图2所示)，来确定所述蓄冷板17的数量：蓄冷板支架的所处状态与一组连接杆的相对位置有关，一组连接杆的拉直和折叠状态通过第一连接杆上的弹簧夹的所述定位杆16和第二连接杆上的两个定位斜孔9、10进行固定的，当一组连接杆拉直时，弹簧夹的定位杆16插入第一定位斜孔9中即可固定该组连接杆拉直状态，当连接杆需要活动时，用力作用于所述弹簧夹15上，使得弹簧夹的定位杆16从第一定位斜孔9中拉出即可，当一组连接杆折叠时，弹簧夹的定位杆16插入第二定位斜孔10中即可固定该组连接杆折叠状态，因为一组连接杆不能完全折叠，设计第二定位斜孔10略偏离第二连接杆的中心轴位置更合理；当蓄冷墙处于满负荷时，通过调节使最底层多个相同的蓄冷板支架1都处于打开状态(如图2所示)，蓄冷板17的一端从底层的各个蓄冷板支架1的上定位槽2依次插满每个蓄冷板支架1内，再将相对应的上一个蓄冷板支架1通过两组连接杆5、6打开，并固定在三角支架7上，同时由于设计的上一个蓄冷板支架的下定位槽3底面与下一个蓄冷板支架的上定位槽2底面之间的距离和蓄冷板17长度相等，使得所述蓄冷板17另一端恰插入到与底层蓄冷板支架相对应的上一层蓄冷板支架的所述下定位槽3内，使蓄冷板17稳固，依次进行，直至顶层蓄冷板支架1；当蓄冷墙处于无蓄冷状态，蓄冷板支架1处于收拢状态(如图3所示)，即弹簧夹的定位杆16插入到第二定位斜孔10中即可使蓄冷板支架固定在收拢状态，可大大节约空间，不占用货物装载容积；当所述蓄冷墙处于中间态的蓄冷负荷时，可通过调节蓄冷板支架1所于收拢(如图3所示)或打开状态(如图2所示)来调节蓄冷板17的用量，进行蓄冷能力的调节；当保温车内的蓄冷墙结构上的蓄冷板装载完成后(如图1所示)，将需恒定低温贮运的农产品堆垛入保温车厢内，封闭车厢，即可进行农产品保鲜控温的长短途运输。

以番茄(相关参数见表1)贮运为例，保温车(相关参数见表2)作为蓄冷运输的装载容器，蓄冷墙相关参数见表3，蓄冷板采用相变温度为-2.281℃的浓度为1.99％的NaCl水溶液的自制蓄冷剂(相关参数见表4)制备，尺寸为700mm*200mm*50mm。

数据参数如下：

表1水果番茄的相关参数

水果	番茄
		最适贮藏温度T(℃)	0
车内贮藏温度Tm(℃)	2
		Tm下的呼吸热qh(kJ/h·t)	50.4

注：考虑到车内不同摆放位置的周围温度不同，车厢沿边的温度高，内部温度低。若直接以果蔬的最适贮藏温度作为最终车内保藏温度，摆放位置和温度波动可能导致果蔬冷害，所以选择稍高于果蔬最适贮藏温度的值作为车内最适贮藏温度T_m，如番茄最适贮藏温度为0℃，则车内最适贮藏温度T_m＝2℃。

表2保温车相关参数

相关参数	数值
		自重(t)	34.5
车厢规格(am*bm*cm)	15m*3.85m*2.6m
		车厢换热面积F(m2)	205.2
车厢传热系数K(w/m2·℃)	0.38－0.42
		车体比热C车(kJ/kg·℃)	1.47
隔热层结构及厚度H	聚苯乙烯200mm
		聚苯乙烯单位重量△M保材	25kg/m3

注：车厢的换热面积F＝厢体内、外表面积的几何平均数

表3蓄冷墙结构相关参数

相关参数	数值
		蓄冷板支架尺寸(amm*bmm*cmm)	895mm*120mm*50mm
蓄冷板支架上面、底面上的定位槽尺寸(amm*bmm)	105mm*105mm
		蓄冷板支架上面、底面上的定位槽数量(个)	上面：8；底面8
蓄冷板支架定位槽高度(mm)	20
		上层与下层蓄冷板支架之间的距离(mm)	810
在车厢规格下蓄冷板支架的个数	120

注：在车厢规格下蓄冷板支架的个数是通过计算得到，每竖向上可安置4个，横向上可安置15个，两侧壁面共120个，在蓄冷满负荷时，最多可放入蓄冷板720块。

表4蓄冷剂的相关参数

	潜热q(kJ/kg)	onset温度(℃)	密度ρ(kg/m3)	比热容Cw(kJ/kg·℃)
					蓄冷剂	289.665	-2.281	1015	4.183

本发明工作时，车厢内两侧壁面都为蓄冷墙结构，设蓄冷墙结构在满负荷下蓄冷，则全部蓄冷板支架都将处于打开状态(如图1中第四竖列的情况)，占用了一定的车厢装货容积，使得车厢装货容积14m*3.85m*2.6m缩为14m*3.61m*2.6m，将事先低谷峰电力充冷的尺寸为800mm*100mm*100mm重8.12kg的蓄冷板按上文所述，依次从底层的各蓄冷板支架的上定位槽开始依次插满每个蓄冷板支架内，并用相对应的上一层蓄冷板支架固定，直至顶层蓄冷板支架。

当蓄冷墙结构中的蓄冷板装载完成后，将以预冷至0℃的番茄放于600mm*400mm*320mm的最大容量40kg的塑料周转箱内，将塑料箱可按34*6*8的规模，堆叠在车厢内，以最大容量计算，则满载时，番茄总重M＝34×6×8×40＝65.28t。

在车外温度为35℃下，保持车内温度0～2℃，则有以下计算过程：

单位时间番茄的呼吸热Q_h＝M×q_h＝65.28×50.4＝3290.112kJ/h

单位时间车体损失的热量Q_s＝K×F×(T_外－T_m)(1+β)＝0.4×3.6×205.2×(35－2)×1.25＝12188.9kJ/h，其中β＝0.25为损失系数

因为冰保车车厢内部有聚苯乙烯保温层，有保温作用，保温层外温度可近似为车外温度，计算结果计入安全系数α＝0.2，所以需冷却车体的重量即使聚苯乙烯保温层的重量M_车＝ρ×H×F×(1+α)＝25×0.2×205.2×1.2＝1.23t

车厢壁吸收热量Q_车＝C_车×M_车×(T_常－(T_m+T_外)/2)＝1.47×1.23×1000×(25－17.5)＝13560.75kJ

蓄冷板提供冷量Q_蓄＝720×△M_蓄×(q+C_w×(T_m－T_onset))＝720×8.12×(289.665+4.183×(2－(－2.281))＝1798191.41kJ

(Q_h+Q_s)×Z+Q_车＝Q_蓄

得：Z＝(Q_蓄－Q_车)/(Q_h+Q_s)＝(1798191.41－13560.75)/(3290.112+12188.9)＝115.3h

在蓄冷满负荷和车厢满载条件下，该蓄冷墙结构下的保温车可保温115.3h，

车厢的空间利用率η＝14×3.61×2.6/14×3.85×2.6＝93.77％

车厢的载重利用率ζ＝65.28/(65.28+8.12×540/1000)＝93.71％

其中，车厢空载空间利用率η＝14×3.84×2.6/14×3.85×2.6＝99.74％

实际中，保鲜运输一般为2天左右，加上8h的货物装卸时长，总共56h可满足蓄冷要求，现以满载贮运番茄为例计算，可蓄冷运输长达115.3h，则说明具有该蓄冷墙结构的保温车可用于运输蓄冷量需求更大，蓄冷时间更长的农产品运输。

若以番茄进行56h蓄冷保鲜贮运，通过(Q_h+Q_s)×Z+Q_车＝Q_蓄的热量等式，可得出番茄总量M(t)与蓄冷板数量S(个)之间的关系为：

S＝1.13M+278.74

所以已知需低温贮运的番茄总量，可以得到番茄进行56h蓄冷保鲜贮运蓄冷板的数量，再通过蓄冷板支架的弹簧夹和连接杆调节蓄冷板支架的打开和收拢状态，使可插入的蓄冷板数量接近并大于求得值，即可满足贮运过程的蓄冷要求。

例如：番茄在满载时，M＝65.28t，得S＝353块，即可满足蓄冷要求。

通过蓄冷板支架调节使车厢内每竖列的前三层蓄冷板支架处于打开状态(如图1中第三竖列的情况)，即69个打开状态蓄冷板支架和51个收拢状态蓄冷板支架，此时实际蓄冷板个数＝368块，下层蓄冷板支架处于收拢状态时，车厢的装载空间又增大，又可提高车厢的空间利用率和车厢的载重利用率。

此时， $\mathrm{\η}=(14\×3.61\×2.6\×\frac{2}{3}+14\×3.85\×2.6\×\frac{1}{3})/14\×3.85\×2.6=95.84\%;$

ζ＝65.28/(65.28+8.12×360/1000)＝95.71％

假设车厢以平均时速40km/h运输，以8h为货物装卸时间，则48h内，货物可达到的运输半径为1920km，车厢满载时载重利用率达95％以上，车厢空间利用率达95％以上，有效提高了车厢的利用。

从结果可以得出，此发明装置可满足果蔬在短、长途运输中低温贮藏的条件，并在夏天在车外温度达35℃时，保持车内温度保持在果蔬的最适贮藏温度左右，使果蔬在运输48h下，仍可保持较好的新鲜度，且可增加蓄冷板的量使该蓄冷墙结构下的保温车用于一些贮藏蓄冷量更大，要求更高的农产品，并可达到更长的保藏时间，或者将蓄冷板和蓄冷板支架的宽度设定更加窄，使其恰好满足蓄冷时长要求即可，同时相应的车厢空间利用率也将提高。

Claims (1)

1.一种由多个蓄冷板支架单元组成的可装配式蓄冷墙结构，其特征在于：由多个结构相同的蓄冷板支架单元组合而成；每个蓄冷板支架单元均包括长方形的蓄冷板支架（1），铰链（4），两根第一连接杆（5），两根第二连接杆（6）和多块蓄冷板（17）；蓄冷板支架（1）的上表面等距布有固定蓄冷板（17）的上定位槽（2），蓄冷板支架（1）的下底面等距布有固定蓄冷板（17）的下定位槽（3），上、下定位槽个数相同且对应布置；

两根第一连接杆（5）的两端分别开有第一铰链孔（13）和第二铰链孔（14），第一铰链孔（13）向内开有弹簧夹定位杆斜孔（8），两个弹簧夹（15）的一面分别焊在各自第一连接杆（5）上，另一面上分别固定有弹簧夹的定位杆（16），两个弹簧夹（15）的定位杆（16）与各自第一连接杆上的弹簧夹定位杆斜孔（8）为滑动配合；

两根第二连接杆（6）的一端均开有第一铰链孔（11），另一端均开有第一定位斜孔（9），第一定位斜孔（9）向内依次开有第二铰链孔（12）和第二定位斜孔（10），第二连接杆的第二铰链孔（12）与第一定位斜孔（9）的中心距离，第二连接杆的第二铰链孔（12）与第二定位斜孔（9）的中心距离，第一连接杆的第一铰链孔（13）与弹簧夹定位杆斜孔（8）的中心距离，这三者中心距离相等；

两根第二连接杆（6）的一端分别对称与蓄冷板支架（1）宽边上的两前侧面通过第二连接杆的第一铰链孔（11）铰接，第二连接杆（6）的另一端分别与各自的第一连接杆（5）的一端通过第二连接杆的第二铰链孔（12）和第一连接杆的第一铰链孔（13）铰接，两根第一连接杆（5）的另一端分别与蓄冷墙体（18）通过第一连接杆的第二铰链孔（14）铰接；

除底层蓄冷板支架外的蓄冷板支架（1）宽边上的两后侧面的蓄冷墙体（18）上分别固定有三角支架（7），蓄冷板支架（1）水平位置时，三角支架（7）能托住蓄冷板支架（1），蓄冷板支架（1）长边的后侧面与蓄冷墙体（18）间通过铰链（4）连接；

多个结构相同的蓄冷板支架单元在蓄冷墙体（18）上横、竖方向上依次等距安装后，同一块的蓄冷板（17）下部插在下一个蓄冷板支架单元的上定位槽（2）中，同一块的蓄冷板（17）上部插在上一个蓄冷板支架单元的下定位槽（3）中，依次类推，最后，最上层蓄冷板支架（1）收拢状态与蓄冷墙顶部齐平，最下层蓄冷板支架（1）垂直状态与蓄冷墙底部齐平。