CN108826740A - 一种喷头、喷淋式液氮制冷系统及冷藏车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷头、喷淋式液氮制冷系统及冷藏车。该喷头包括降温喷头和除霜喷头，所述降温喷头和所述除霜喷头分别通过第一管路和第二管路与储存冷却介质的冷却介质储罐连通，所述第一管路用于输送液态的所述冷却介质，所述第二管路用于输送气态的所述冷却介质，而且所述降温喷头设置于所述除霜喷头的喷射路径上，所述除霜喷头喷出的气态的所述冷却介质将所述降温喷头与水汽隔离。该喷头降低、甚至避免了降温喷头表面结霜以及结霜堵塞的概率。

Description

一种喷头、喷淋式液氮制冷系统及冷藏车

技术领域

本发明涉及液氮制冷技术领域，具体涉及一种喷头、喷淋式液氮制冷系统及冷藏车。

背景技术

随着人们生活和健康水平的提高，消费者对食品供应的时效，尤其对品质的要求越来越高，冷链物流伴随消费观念的转变飞速发展，冷冻冷藏食品的种类日益增多，以往通用的单温区冷藏车越来越难以满足市场的需求。

近年来，液氮制冷技术有了较大的发展。液氮制冷技术分为直接式液氮制冷技术和间接式液氮制冷技术两种方式，其中，间接式液氮制冷技术最终需要将低温的液氮排出厢外，造成液氮冷量的浪费。为了最大化利用液氮的冷量，市场上常见的液氮制冷方式为直接式液氮制冷技术。

直接式液氮制冷是直接将低温的液氮喷射到车厢内，并通过液氮气化吸热和温差吸热来降低厢体内的温度，因此液氮使用效率高于间接式液氮制冷，其市场前景广大。直接式液氮制冷根据末端形式的不同分为引射器式液氮制冷系统和喷淋式液氮制冷系统，其中，喷淋式液氮制冷系统可根据喷头的布置位置及数量实现不同的制冷量以及温度分区控制，适用性较为广泛。喷淋式液氮制冷系统的核心部件为喷头，液氮经过喷头喷入厢体内，喷头作为与厢体内空气直接接触的部件，当厢体内湿度较高时，喷头存在结霜堵塞的隐患，影响喷淋式液氮制冷系统的制冷效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷头、喷淋式液氮制冷系统及冷藏车，用以解决喷头结霜堵塞的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种喷头，所述喷头包括降温喷头和除霜喷头，所述降温喷头和所述除霜喷头分别通过第一管路和第二管路与储存冷却介质的冷却介质储罐连通，所述第一管路用于输送液态的所述冷却介质，所述第二管路用于输送气态的所述冷却介质，而且所述降温喷头设置于所述除霜喷头的喷射路径上，所述除霜喷头喷出的气态的所述冷却介质将所述降温喷头与水汽隔离。

优选地，在所述冷却介质储罐上，与所述第一管路连通的第一冷却介质输出口的位置低于与所述第二管路连通的第二冷却介质输出口的位置。

优选地，所述第二冷却介质输出口设置于所述冷却介质储罐的顶部或侧壁的靠上位置，所述第一冷却介质输出口设置于所述冷却介质储罐的底部或侧壁的靠下位置。

优选地，所述喷头还包括电加热部件，所述电加热部件包裹于所述降温喷头的外表面。

另外，一种喷淋式液氮制冷系统，所述喷淋式液氮制冷系统包括冷却介质储罐和至少一组喷淋单元，所述喷淋单元包括喷头、第一调节阀和第二调节阀，所述喷头采用本发明提供的所述的喷头，所述第一调节阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述降温喷头之间，其用于控制所述降温喷头的喷出量；所述第二调节阀设置在第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述除霜喷头之间，其用于控制所述除霜喷头的喷出量。

优选地，所述喷淋单元还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第一调节阀之间；所述第二电磁阀设置在所述第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第二调节阀之间。

优选地，所述喷淋式液氮制冷系统还包括第一截止阀和第二截止阀，所述第一截止阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第一电磁阀之间；所述第二截止阀设置在所述第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第二电磁阀之间。

优选地，所述喷淋式液氮制冷系统包括多组喷淋单元、控制器以及与所述喷淋单元数量一致的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器信号连接，所述喷淋单元中所述第一调节阀和所述第二调节阀与所述控制器信号连接；

每组所述喷淋单元设置在一冷藏空间内，用于调节所述冷藏空间的温度，在所述冷藏空间内设置一所述温度传感器，所述控制器根据所述温度传感器的温度监测信号控制所述第一调节阀和所述第二调节阀的开合度。

另外，本发明提供一种冷藏车，包括冷藏车厢和喷淋式液氮制冷系统，所述喷淋式液氮制冷系统用于调节所述冷藏车厢内的温度，所述喷淋式液氮制冷系统采用本发明提供的所述喷淋式液氮制冷系统，在所述冷藏车厢内的顶部设置有风道层，所述喷头设置在所述风道层内。

优选地，所述降温喷头倾斜设置于所述冷藏车厢的顶部，以使所述降温喷头将冷却介质倾斜喷入所述冷藏车厢内。

本发明具有如下优点：

本发明提供的喷头包括降温喷头和除霜喷头，降温喷头和除霜喷头分别喷出液态的冷却介质和气态的冷却介质，而且将降温喷头设置在除霜喷头的喷射路径上，通过除霜喷头喷出的气态冷却介质将降温喷头与水汽隔离，从而降低、甚至避免了降温喷头表面结霜以及结霜堵塞的概率。

作为本发明的一个优选实施例，连通降温喷头的第一冷却介质输出口的位置低于连通除霜喷头的第二冷却介质输出口的位置，即气态和液态的冷却介质由一个冷却介质储罐提供，从而简化了冷却介质储罐的结构。

作为本发明的另一个优选实施例，喷头包括电加热部件，而且电加热部件包裹于降温喷头的外表面，电加热部件可以将降温喷头表面的结霜融化，从而避免了降温喷头结霜堵塞的问题。

类似地，本发明提供的喷淋式液氮制冷系统，包括喷淋单元，喷淋单元包括喷头、第一调节阀和第二调节阀，喷头包括降温喷头和除霜喷头，降温喷头和除霜喷头分别喷出液态的冷却介质和气态的冷却介质，而且将降温喷头设置在除霜喷头的喷射路径上，通过除霜喷头喷出的气态冷却介质将降温喷头与水汽隔离，从而降低、甚至避免了降温喷头表面结霜以及结霜堵塞的概率。而且，第一调节阀和第二调节阀可以控制降温喷头和除霜喷头冷却介质的喷出量，以节约冷却介质的用量，从而降低了喷淋式液氮制冷系统的运行成本。

作为本发明的一个优选实施例，喷淋式液氮制冷系统包括多组喷淋单元、控制器和温度传感器，每个喷淋单元对应一个冷藏空间，温度传感器用于监测冷藏空间的温度，并将监测结果传输至控制器，控制器根据监测结果控制第一调节阀和第二调节阀的开合度，以调节冷却介质的用量，从而有效地节约了冷却介质的用量。

另外，本发明提供的冷藏车，在冷藏车厢的顶部设置风道层，将喷淋式液氮制冷系统的喷头设置在风道层内，喷头采用本发明提供的喷头，通过除霜喷头喷出的气态冷却介质将降温喷头与水汽隔离，从而降低、甚至避免了降温喷头表面结霜以及结霜堵塞的概率。

作为本发明的一个优选实施例，将喷头倾斜设置于风道层内，使降温喷头将冷却介质倾斜喷入所述冷藏车厢内，以避免直接向下吹送冷却介质导致的温度不均和温度过低的隐患。

附图说明

图1为本发明实施例1中喷头的结构示意图；

图2a为本发明实施例2中喷淋式液氮制冷系统的主视图；

图2b为本发明实施例2中喷淋式液氮制冷系统的俯视图；

图3为本发明实施例2中喷淋式液氮制冷系统的原理框图；

图4为本发明实施例3中冷藏车的结构示意图。

附图标号：1-冷藏车厢，2-风道层，11-降温喷头，12-除霜喷头，13-第一管路，14-第二管路，15-冷却介质储罐，15a-第一冷却介质输出口，15b-第二冷却介质输出口，22-喷淋单元，23-第一调节阀，24-第二调节阀，25-第一电磁阀，26-第二电磁阀，27-冷藏空间，28-第一截止阀，29-第二截止阀，31-控制器，32-温度传感器，33-换气风扇。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种喷头。如图1所示，喷头包括降温喷头11和除霜喷头12，降温喷头11和除霜喷头12分别通过第一管路13和第二管路14与储存冷却介质的冷却介质储罐15连通，而且，第一管路13用于输送液态的冷却介质，第二管路14用于输送气态的冷却介质。由于液态的冷却介质比空气的露点温度更低，使用时除霜喷头12的周围很容易结霜。

因此，在本实施例中，降温喷头11设置于除霜喷头12的喷射路径上，除霜喷头12喷出的气态的冷却介质将降温喷头11与水气隔离，从而避免了除霜喷头12表面结霜。

在本实施例中，气态和液态的冷却介质可以由不同的冷却介质储罐15提供。然而，优选气态和液态的冷却介质由同一个冷却介质储罐15提供。以液氮作为冷却介质为例，在冷却介质储罐15内，气态的冷却介质位于液态的冷却介质的上方。因此，在冷却介质储罐15上，与第一管路13连通的第一冷却介质输出口15a的位置低于与第二管路1连通的第二冷却介质输出口15b的位置。

更优选地，第二冷却介质输出口15a设置于冷却介质储罐15的顶部或侧壁的靠上位置，第一冷却介质输出口15b设置于冷却介质储罐15的底部或侧壁的靠下位置。需要说明的是，冷却介质储罐15的侧壁的靠上位置是指高于冷却介质储罐15高度的三分之二以上的位置，相应地，冷却介质储罐15的侧壁的靠下位置是指低于冷却介质储罐15高度的三分之一以下的位置。

作为本实施例的一个优选实施例，喷头还包括电加热部件(图中未示出)，电加热部件包裹在降温喷头11的外表面。当降温喷头11的表面有结霜时，可以通过电加热部件将降温喷头11表面的霜出去，从而确保降温喷头11正常运行。

实施例2

本实施例提供一种喷淋式液氮制冷系统。结合参阅图2a、图2b和图3所示，喷淋式液氮制冷系统包括冷却介质储罐15和至少一组喷淋单元22。在本实施例中，喷淋式液氮制冷系统包括两组喷淋单元22，每组喷淋单元22冷却一个冷藏空间28。

每一喷淋单元22包括喷头、第一调节阀23和第二调节阀24。其中，喷头采用实施例一提供的喷头，在此不再赘述。第一调节阀23设置在第一管路13上且位于冷却介质储罐15与降温喷头11之间，其用于控制降温喷头11的喷出量，即控制液态的冷却介质的喷出量。第二调节阀24设置在第二管路14上，且位于冷却介质储罐15与除霜喷头12之间，其用于控制除霜喷头12的喷出量。当冷藏空间28的温度与设定温度相近时，降温喷头11的喷出量较少，降温喷头11表面结霜的可能性降低，因此，除霜喷头12的喷出量可以减少，通过第二调节阀24可以调整除霜喷头12的喷出量。

优选地，喷淋单元22还包括第一电磁阀25和第二电磁阀26，第一电磁阀25设置在第一管路13上，且位于冷却介质储罐15与第一调节阀23之间，第一电磁阀25可以将冷却介质储罐15与降温喷头11之间的第一管路13断开，有利于维修第一调节阀23以及出现紧急情况时，使降温喷头11停止喷出冷却介质。第二电磁阀26设置在第二管路14上，且位于冷却介质储罐15与第二调节阀24之间，第二电磁阀26可以将冷却介质储罐15与除霜喷头12之间的第二管路14断开，有利于维修第二调节阀24以及出现紧急情况时，使除霜喷头12停止喷出冷却介质。

喷淋式液氮制冷系统还包括第一截止阀28和第二截止阀29，第一截止阀28设置在第一管路13上，且位于冷却介质储罐15与第一电磁阀25之间；第二截止阀29设置在第二管路14上，且位于冷却介质储罐15与第二电磁阀26之间。第一截止阀28和第二截止阀29采用手动截止阀，而且通常第一截止阀28和第二截止阀29为常开状态，在维修时，选择性地将第一截止阀28和第二截止阀29部分或全部闭合。

作为本实施例的一个优选实施例，如图3所示，喷淋式液氮制冷系统包括多组喷淋单元22、控制器31以及与喷淋单元数量一致的温度传感器32，温度传感器32的信号输出端与控制器31信号连接，喷淋单元22中第一调节阀23和第二调节阀24与控制器31信号连接。

每组喷淋单元22设置在一冷藏空间27内，用于调节冷藏空间27的温度，在冷藏空间27内设置一温度传感器32，控制器31根据温度传感器32的温度监测信号控制第一调节阀23和第二调节阀24的开合度。而且，当出现紧急情况或维修喷淋式液氮制冷系统时，控制器31可以控制第一电磁阀25和第二电磁阀26闭合。

实施例3

本实施例提供一种冷藏车。结合参阅图2a、2b、图3和图4所示，冷藏车包括冷藏车厢1和喷淋式液氮制冷系统，喷淋式液氮制冷系统用于调节冷藏车厢1内的温度。喷淋式液氮制冷系统采用实施例二提供的喷淋式液氮制冷系统，在冷藏车厢1内的顶部设置有风道层2，喷头3设置在风道层2内。

优选地，降温喷头倾斜设置于风道层2内，即降温喷头11的喷射方向与冷藏车厢1的顶部的夹角不是90°，以使降温喷头11将冷却介质倾斜喷入冷藏车厢1内，冷却介质在冷藏车厢1内扩散下沉，以达到对冷藏车厢1内部进行制冷，不会产生冷风造成货物品质下降，而且避免了因为直接向下吹送冷却介质导致的温度不均和温度过低的隐患。

在本实施例中，冷藏车还包括氧气传感器和换气风扇33，氧气传感器用于测量冷藏车厢1内的氧气浓度。氧气传感器和换气风扇33与控制器31信号连接，氧气传感器将监测到的实时氧气浓度值发送给控制器31，控制器31判断实时氧气浓度值与预设氧气浓度值的大小，当实时氧气浓度低于预设氧气浓度值时，控制器31启动换气风扇33进行换气，以提高冷藏车厢1内氧气的浓度。

冷却介质储罐15为圆柱形压力容器，真空绝热结构。冷却介质储罐15的内层由不锈钢板制成，直接与液氮接触。冷却介质储罐15的外层由普通钢板或不锈钢板制成。在内层和外层之间缠绕绝热材料、设置吸附剂盒和绝热支撑，并抽成真空，真空度为1.33×10^-3pa，从而保证液氮罐的日蒸发率小于0.8％。冷却介质储罐15储存的冷却介质为液氮，液氮气化后，体积可以迅速膨胀到原来体积650倍左右。

倘若冷藏车厢1内气化的氮气不能及时排出，则厢内气压将迅速上升，导致厢体变形、车厢门被膨胀推开等故障发生。因此，本实施例冷藏车还包括安全通气阀，当冷藏车厢1内的气压上升到规定值时，安全通气阀自动打开排气，降低冷藏车厢1内的压力，避免厢体变形、车厢门被膨胀推开等故障。在安全通气阀的出口处增加电动保温百叶，在不需排压的时，电动保温百叶处于闭合状态，以减少室外热量对厢体内部环境的影响。

在另一实施例中，冷藏车还包括车厢门锁和空气置换系统，车厢门锁用于锁闭车厢门，车厢门锁与空气置换系统联动。由于制冷过程中液氮气化而成的氮气充入冷藏车厢1内，会造成冷藏车厢1内的氧浓度过低，因此，在打开车厢门前需要首先对冷藏车厢1内气体进行置换。本实施例空气置换系统是采用压缩空气对冷藏车厢1内气体进行置换，直到布置在厢内的氧浓度监测仪显示氧浓度合格后，车厢门锁才能开启，工作人员方能进入冷藏车厢1内进行搬运货物等操作。当然，空气置换系统也可以采用换气风扇来对冷藏车厢1内的气体进行置换。

在本实施例中，喷淋式液氮制冷系统的工作过程为：(1)准备：开启喷淋式液氮制冷系统，使液氮容器的压力升高并维持在0.4～0.5MPa；(2)预冷：待冷却介质储罐15内的压力升至0.4MPa，喷淋式液氮制冷系统开始预冷，第一调节阀23、第二调节阀24、第一电磁阀25和第二电磁阀26，第一截止阀28和第二截止阀29打开，冷藏车厢1内各区温度逐渐降低，直到降至预冷设定温度范围的下限值，根据各区域的温度传感器温度，单独控制不同区域对应的第一调节阀23的流量；待冷藏车厢27内各区温度升至预冷设定温度范围的上限值时，再次打开第一调节阀23，冷藏车厢内再次降温至预冷设定温度范围的下限值，关闭第一调节阀23，如此循环，使冷藏车厢内各分区温度维持在预冷设定范围内；(3)温度维持：经过一段时间的预冷(如：1小时)，车厢壁、冷藏车厢内的货物温度已趋于均匀，第一调节阀23根据冷藏车厢1内温度变化的速率以及制冷的时间，比例调节第一调节阀23的开启度，维持冷藏车厢内的温度波动在±0.5℃之间。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种喷头，其特征在于，所述喷头包括降温喷头和除霜喷头，所述降温喷头和所述除霜喷头分别通过第一管路和第二管路与储存冷却介质的冷却介质储罐连通，所述第一管路用于输送液态的所述冷却介质，所述第二管路用于输送气态的所述冷却介质，而且所述降温喷头设置于所述除霜喷头的喷射路径上，所述除霜喷头喷出的气态的所述冷却介质将所述降温喷头与水汽隔离。

2.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，在所述冷却介质储罐上，与所述第一管路连通的第一冷却介质输出口的位置低于与所述第二管路连通的第二冷却介质输出口的位置。

3.根据权利要求2所述的喷头，其特征在于，所述第二冷却介质输出口设置于所述冷却介质储罐的顶部或侧壁的靠上位置，所述第一冷却介质输出口设置于所述冷却介质储罐的底部或侧壁的靠下位置。

4.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述喷头还包括电加热部件，所述电加热部件包裹于所述降温喷头的外表面。

5.一种喷淋式液氮制冷系统，所述喷淋式液氮制冷系统包括冷却介质储罐和至少一组喷淋单元，所述喷淋单元包括喷头、第一调节阀和第二调节阀，其特征在于，所述喷头采用权利要求1-4任意一项所述的喷头，所述第一调节阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述降温喷头之间，其用于控制所述降温喷头的喷出量；所述第二调节阀设置在第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述除霜喷头之间，其用于控制所述除霜喷头的喷出量。

6.根据权利要求5所述的喷淋式液氮制冷系统，其特征在于，所述喷淋单元还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第一调节阀之间；所述第二电磁阀设置在所述第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第二调节阀之间。

7.根据权利要求6所述的喷淋式液氮制冷系统，其特征在于，所述喷淋式液氮制冷系统还包括第一截止阀和第二截止阀，所述第一截止阀设置在所述第一管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第一电磁阀之间；所述第二截止阀设置在所述第二管路上，且位于所述冷却介质储罐与所述第二电磁阀之间。

8.根据权利要求6所述的喷淋式液氮制冷系统，其特征在于，所述喷淋式液氮制冷系统包括多组喷淋单元、控制器以及与所述喷淋单元数量一致的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器信号连接，所述喷淋单元中所述第一调节阀和所述第二调节阀与所述控制器信号连接；

每组所述喷淋单元设置在一冷藏空间内，用于调节所述冷藏空间的温度，在所述冷藏空间内设置一所述温度传感器，所述控制器根据所述温度传感器的温度监测信号控制所述第一调节阀和所述第二调节阀的开合度。

9.一种冷藏车，包括冷藏车厢和喷淋式液氮制冷系统，所述喷淋式液氮制冷系统用于调节所述冷藏车厢内的温度，其特征在于，所述喷淋式液氮制冷系统采用权利要求5-8任意一项所述喷淋式液氮制冷系统，在所述冷藏车厢内的顶部设置有风道层，所述喷头设置在所述风道层内。

10.根据权利要求9所述的喷淋式液氮制冷系统，其特征在于，所述降温喷头倾斜设置于所述冷藏车厢的顶部，以使所述降温喷头将冷却介质倾斜喷入所述冷藏车厢内。