DE60209651T2

DE60209651T2 - Klimaanlage für einen Transportcontainer

Info

Publication number: DE60209651T2
Application number: DE60209651T
Authority: DE
Inventors: Robert Stephen Bridgeport Simeone; Yiming Syracuse Yu; Richie Charles Fayetteville Stauter; David Christian Casenovia Brondum
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: US20030037912A1; EP1310392A1; EP1310392B1; DE60209651D1; US6669555B2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein eine Luftklimatisierung und insbesondere eine Luftklimatisierung für einen mobilen, Temperatur-gesteuerten Container.
Hintergrund der Erfindung
Insbesondere betrifft diese Erfindung einen mobilen, Temperatur-gesteuerten Container zum Transportieren verderblicher Waren. Wie bei den meisten Luftklimatisierten Containern dieses Typs weist die vorliegende Luftklimatisierungseinheit einen offenen Außenraumbereich und einen umschlossenen Innenraumbereich auf. Raum ist in dieser Umgebung knapp, und in einem Versuch, Raum zu sparen, wird der Komponententeil des Innenraumbereichs in ein extrem begrenztes Raummaß gepackt. Dies wiederum legt der Bewegung von Luft durch diesen Teil der Einheit unerwünschte Beschränkung auf und erhöht so den Leistungsverbrauch sowie den Luftdruckwiderstand an dem Außenraumbereich der Einheit.
Viele herkömmliche Einheiten, die verwendet werden, um mobile Container zu versorgen, verteilen die klimatisierte Luft nicht effektiv über den Container hin. Als Ergebnis kann die Temperatur in dem Container variieren zwischen Zonen, die zu kühl sind, und Zonen, die zu warm sind. Ein Hauptgrund für schlechte Verteilung klimatisierter Luft ist die Unfähigkeit der Luftklimatisierungseinheit, die klimatisierte Luft über die Länge des Containers hin zu "werfen". Ein anderer ist die Unfähigkeit der Einheit, klimatisierte Luft gleichmäßig sowohl in einer vertikalen als auch in einer horizontalen Richtung zu verteilen.
US-A-3 018 642 offenbart eine Luftklimaanlage für ein mobiles Behältnis.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung zumindest in einer bevorzugten Ausführungsform, Luftklimatisierungssysteme zum Versorgen mobiler, Temperatur-gesteuerter Container des Typs, der verwendet wird, um verderbliche Waren und dergleichen zu transportieren, zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung zumindest in einer bevorzugten Ausführungsform, den Wirkungsgrad einer Luftklimatisierungseinheit zum Steuern der Temperatur innerhalb eines mobilen Containers zu verbessern.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung zumindest in einer bevorzugten Ausführungsform ist, die Luftfördereigenschaften eines Luftklimatisierungssystems zum Bereitstellen klimatisierter Luft an einen mobilen Container zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung zumindest in einer bevorzugten Ausführungsform ist, die Luftverteilungseigenschaften einer Luftklimatisierungseinheit, die verwendet wird, um einen mobilen, Temperatur-gesteuerten Container zu versorgen, zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird ein Innenraumbereich vorgesehen, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist, und eine Abdeckung, wie sie in Anspruch 11 beansprucht ist.
Es ist hierin eine Luftklimatisierungseinheit offenbart, die verwendet wird, um klimatisierte Luft zu einem mobilen, Temperatur-gesteuerten Container zu liefern, mit einem verbesserten Wirkungsgrad und einer verbesserten Luftförderfähigkeit, ohne wertvollen Raum zu opfern. Die Einheit enthält einen Außenraumbereich, der zu der umgebenden Umgebung offen ist, und einen umschlossenen Innenraumbereich, durch den von dem Container gesogene Rücklaufluft entweder durch Heizen oder Kühlen der Luft und Zuführen der klimatisierten Luft zurück zu dem Container klimatisiert wird. Der Innenraumbereich enthält eine Wärmetauscherrohrschlange und ein Bläserrad, das in einem offenseitigen Abteil über der Rohrschlange angebracht ist. Das Abteil weist einen spiralförmigen unteren Bereich auf, in dem das Bläserrad drehbar angebracht ist, und einen oberen Aus lassbereich, in den das Bläserrad klimatisierte Luft, das durch die Rohrschlange gesogen wurde, ausstößt. Die offene Seite des Abteils wird durch eine Abdeckung verschlossen, die eine Lufteinlassöffnung, die sich dem Bläserrad benachbart befindet, und eine Auslassdüse, die dem Auslassbereich des Abteils benachbart ist, aufweist. Die Düse ist so angeordnet, dass sie in das Abteil verläuft und weist eine Reihe von Strömungsablenkplatten auf, um die Strömung von in den Container geförderter, klimatisierter Luft zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung genommen, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, wobei:
1 ein vergrößerter Seitenaufriss eines Verdampfergehäuses ist, der die Lehren der vorliegenden Erfindung ausführt;
2 eine perspektivische Rückansicht des Verdampfergehäuses ist, wobei Teile weggebrochen sind, um das Innere des Gehäuses besser zu veranschaulichen;
3 eine Explosionsansicht ist, die die verschiedenen in dem Gehäuse aufgenommenen Komponenten zeigt;
4 ein Rückaufriss der Vorderwandabdeckung des Verdampfergehäuses ist;
5 eine vergrößerte perspektivische Vorderansicht einer Abdeckung ist, die verwendet wird, um die offene Fläche eines in dem Gehäuse enthaltenen Bläserradraums abzudecken;
6 eine perspektivische Rückansicht der in 5 veranschaulichten Abdeckung ist;
7 eine Vorderansicht der in 4 veranschaulichten Abdeckung ist;
8 eine vergrößerte Schnittansicht, aufgenommen entlang den Linien 8-8 in 7, ist, die die Leitelemente zeigt, die mit der Auslassdüse der Abdeckung angebracht sind; und
9 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die entlang den Linien 9-9 in 7 aufgenommen ist.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Bezugnehmend nun auf die 1 bis 3, ist der Innenraumbereich, allgemein mit 10 bezeichnet, einer Luftklimatisierungsanlage zum Zuführen klimatisierter Luft zum Innern eines mobilen, Temperatur-gesteuerten Containers 11 veranschaulicht. Wie in 3 zu sehen, sind sowohl der Innenraumbereich als auch der Außenraumbereich der Luftklimatisierungseinheit an einem Rahmen 13 angebracht, der an dem Container benachbart der Vorderwand 14 des Containers befestigt ist. Wie in genaueren Einzelheiten unten beschrieben wird, weist der Innenraumbereich der Einheit ein Gehäuse 15 auf, durch das aus dem Container gesogene Luft klimatisiert wird, um die Luft entweder zu erwärmen oder zu kühlen, und die klimatisierte Luft wird dann zu dem Container zurückgeführt, um den Container auf gewünschten Temperaturniveaus zu halten.
Der Innenbereich 10 der Luftklimatisierungseinheit weist einen rechteckförmigen Rahmen 17 auf, der ein Paar gegenüber liegender Wände 18 und 19, eine untere Wand 20 und eine obere Wand 21 aufweist. Die Rückfläche des Rahmens ist geschlossen durch Befestigen der Rückseite des Rahmens direkt an einer Wand 23 des Containers, wie in 1 gezeigt, oder durch Anschrauben einer Montageplatte 24 über die Fläche des Rahmens, die wiederum an einer Wand des Anhängers angebracht werden kann, welche vorzugsweise die Vorderwand ist. Die Vorderseite des Rahmens ist mittels einer Vorderwand verschlossen, die allgemein mit 25 bezeichnet wird.
Die Vorderwand des Gehäuses ist vorzugsweise aus einem hoch festen Plastikmaterial mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit geformt, so dass die Wand eine Barriere für den Wärmefluss in das Gehäuse und aus dem Gehäuse heraus darstellt. Der Rahmen ist ebenfalls aus einem ähnlichen Material gefertigt, so dass das Gehäuse eine relativ gut isolierte Struktur ist. Zwei Abteile sind in die Vorderwand des Innenraumgehäuses geformt. Das erste ist ein Wärmetauscherabteil 27, das sich in dem unteren Teil der Wand befindet, und das zweite ist ein Bläserradabteil, das sich in der Wand direkt über dem unteren Abteil befindet. Beide Abteile öffnen sich in die Innenregion des Rahmens.
Das untere Wärmetauscherabteil 27 hat einen rechteckförmigen unterem Bereich 30 und einen einwärts geneigten oberen Bereich 31, der in das Bläserradabteil wie in 3 veranschaulicht übergeht. Der Boden 32 des Wärmetauscherabteils ist in koplanarer Ausrichtung mit der unteren Wand des Rahmens 17. Ein Wärmetauscher 35 ist in einem Stützträger 36 (3) angebracht, und die Anordnung wird in dem Gehäuse angeordnet, wobei ein Teil des Wärmetauschers sich innerhalb des rechteckförmigen unteren Bereich des Wärmetauscherabteils befindet. Die untere Wand des Rahmens weist eine Lufteinlassöffnung 39 auf, die sich über die Breite des Rahmens unterhalb des Wärmetauschers erstreckt und durch die Rücklaufluft von dem Container in das Gehäuse eindringt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist geeignetes Kanalwerk vorgesehen, um Rücklaufluft von dem Container zu der Lufteinlassöffnung des Gehäuses zu leiten.
Das Bläserradabteil weist einen unteren spiralförmigen Bereich 46 auf, der direkt mit einem rechteckförmigen Auslassbereich 42 kommuniziert. Ein Bläserrad 43 ist drehbar um einen Schaft 45 angebracht, der in den spiralförmigen Bereich 46 des Abteils verläuft. Ein Teil des Spiralbereichs des Abteils beschreibt eine Spirale, wobei das Rotationszentrum der Spirale koaxial ausgerichtet ist mit der Achse des Schafts. Der Schaft verläuft durch die Vorderwand aus dem Abteil heraus und ist mit einem geeigneten Antrieb (nicht gezeigt) gekoppelt, um das Bläserrad bei einer gewünschten Drehzahl zu drehen.
Die offene Seite des Bläserradabteils ist durch eine Abdeckung 50 geschlossen, die in genaueren Einzelheiten in den 4 bis 9 gezeigt ist. Gewindeansatzstücke 51-51 sind in der Vorderwand 25 des Gehäuses ausgeformt. Die Ansatzstücke sind angeordnet, um Gewindebefestigungsmittel 53-53 aufzunehmen, die durch Abstandslöcher 54-54 in der Abdeckung geführt sind, um die Abdeckung an Ort und Stelle über der Seitenwandöffnung des Bläserradabteils zu befestigen.
Eine Dichtung 55 (3) ist zwischen der Abdeckung und der Vorderwand des Gehäuses angeordnet, um Luft daran zu hindern, dazwischen hindurch zu strömen.
Die Abdeckung weist eine darin ausgebildete kreisförmige Öffnung 60 auf. Die Öffnung ist axial ausgerichtet mit der Zentralachse des Bläserrads. Eine rechteckförmige Düse 62 ist ebenfalls in der Abdeckung vorgesehen und befindet sich, im zusammengebauten Zustand, benachbart dem Auslassbereich des Bläserradabteils. Die Düse erstreckt sich von dem Hauptkörper 63 der Abdeckung auswärts und ist angepasst, durch die Wand 23 des Containers zu verlaufen. Das Bläserrad ist dazu ausgelegt, Rücklaufluft durch den Einlass 39 in das Innenraumgehäuse und dann durch die Wärmetauscherrohrschlange 35 zu saugen, wobei die Luft klimatisiert wird. Die Luft dringt in den Bläser durch den kreisförmigen Einlass 60 ein, der eine einwärts gerichtete Lippe 65 hat, die von der Einlassöffnung hin zu dem Bläserrad konvergiert. Die klimatisierte Luft dringt in das Rad durch dessen Nabe ein, und die Laufradschaufeln erhöhen die Geschwindigkeit der Strömung und den Ausstoß von Luft in den Eingang der Düse durch die Auslassregion des Bläserradabteils. Die obere Wand 67 und die untere Wand 68 der Düse konvergieren von der Eingangsregion hin zu der Ausgangsregion, um die Geschwindigkeit der Strömung weiter zu steigern.
Die Düse 62 weist eine Reihe von Strömungsablenkleitelementen auf, die allgemein mit 70 bezeichnet sind. Jedes Leitelement ist ein Z-förmiges Element mit einem unteren Flansch 72, der mit einem oberen Flansch 73 durch eine im Allgemeinen vertikale Rippe 75 verbunden ist. Jeder untere Flansch weist eine längliche Feststellvorrichtung 76 auf, die in einem länglichen Schlitz 77, der in der unteren Wand 68 der Düse ausgebildet ist, aufgenommen ist. Der obere Flansch jedes Ablenkelements ist in ähnlicher Weise mit einer länglichen Feststellvorrichtung 80 ausgestattet, die in einem länglichen Schlitz 81, der in der oberen Wand 67 der Düse ausgebildet ist, aufgenommen ist. Die entgegengesetzten Flansche sind an den Wänden der Düse durch Schrauben 83-83 befestigt.
Die Rippen jedes einzelnen Ablenkelements sind abgestimmt durch Anpassen der Kontur der Rippe derart, dass die Strömung in den Container gerichtet wird, und sind so optimiert, dass die Luftströmung sowohl vertikal als auch horizontal gleichmäßig über den Container hin verteilt wird. Die Auslassströmung weist außerdem verbesserte Strömungsauswurfeigenschaften auf, verglichen mit ähnlichen herkömmlichen Systemen.
Obwohl die vorliegende Erfindung speziell mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht ist, gezeigt und beschrieben wurde, wird von den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten verstanden, dass verschiedene Änderungen in Einzelheiten daran ausgeführt werden können.

Claims

Innenraumbereich einer Luftklimatisierungseinheit für einen mobilen, Temperaturgesteuerten Container, wobei der Innenraumbereich aufweist: ein Gehäuse (15), das gegen eine Wand (23) des Containers oder gegen eine an der Wand des Containers angebrachte Montageplatte (24) abschließt und ferner eine Vorderwand aufweist, die der einen Wand des Containers gegenüber liegt; eine Wärmetauscherrohrschlange (35), die in dem Gehäuse (15) angebracht ist; ein offenflächiges Abteil, das sich von der Vorderwand des Gehäuses einwärts erstreckt und einen spiralförmigen unteren Bereich (46) hat, der in Fluidströmungsverbindung mit einem oberen Auslassbereich (42) des Abteils ist; ein Bläserrad (43), das drehbar innerhalb des spiralförmigen Bereichs (46) des Abteils angebracht ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung (50) über der offenen Fläche des Abteils angebracht ist, wobei die Abdeckung eine Lufteinlassöffnung (60) darin benachbart dem Bläserrad (43) aufweist, durch welche klimatisierte Zufuhrluft von der Wärmetauscherrohrschlange in das Abteil gesogen wird; und die Abdeckung (50) ferner eine Auslassdüse (62) in Fluidströmungsverbindung mit dem Auslassbereich (42) des Abteils aufweist, durch die Luft durch die eine Wand des Containers in den Container ausgestoßen wird.
Innenraumbereich nach Anspruch 1, wobei die Auslassdüse (62) eine rechteckige Form aufweist.
Innenraumbereich nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Düse (62) Ablenkelemente (70) zum Steuern der Strömung von Zufuhrluft in den Container aufweist.
Innenraumbereich nach Anspruch 3, wobei die Ablenkelemente eine Reihe voneinander beabstandeter Leitelemente (70) aufweisen, die positioniert sind, um Zufuhrluft über den Container hin gleichmäßig zu verteilen.
Innenraumbereich nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bläserrad (43) eine Rotationsachse hat, die axial entlang dem Rotationszentrum einer Spiralwand innerhalb des Bläserradabteils ausgerichtet ist.
Innenraumbereich nach Anspruch 5, wobei die Lufteinlassöffnung (60) in der Abdeckung (50) von einer kreisförmigen Öffnung einwärts hin zu dem Bläserrad (43) konvergiert.
Innenraumbereich nach Anspruch 6, wobei die kreisförmige Einlassöffnung (60) etwa um die Rotationsachse des Bläserrads (43) zentriert ist.
Innenraumbereich nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Innenwandoberflächen des Spiralbereichs des umschlossenen Raums eine logarithmische Spirale beschreiben.
Innenraumbereich nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Düse (62) integral mit der Abdeckung (50) ist.
Innenraumbereich nach Anspruch 9, wobei die Auslassdüse (62) ein distales Ende aufweist, das durch die eine Wand (23) des Containers (11) verläuft.
Abdeckung (50) zum Abschließen der offenen Seite eines offenflächigen Abteils einer Luftklimatisierungseinheit eines mobilen, Temperatur-gesteuerten Containers, wobei das Abteil einen spiralförmigen Bereich (46), um ein Bläserrad (43) drehbar aufzunehmen, und einen Auslassbereich (42), in den das Bläserrad Luft ausstößt, hat, wobei die Abdeckung aufweist: eine Einrichtung zum Befestigen der Abdeckung an dem Abteil, um dessen offene Seite zu schließen; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung einen, ersten Hauptkörperbereich, der benachbart dem Bläserrad (43) positioniert ist, und einen zweiten Düsenbereich (62), der benachbart dem Auslassbereich (42) positioniert ist, aufweist; und der erste Bereich der Abdeckung eine Lufteinlassöffnung (60) aufweist, durch die Luft in den umschlossenen Raum gesogen wird.
Abdeckung nach Anspruch 11, wobei der Düsenbereich (62) von der Vorderseite des Hauptkörperbereichs der Abdeckung nach außen ragt und eine rechteckige Querschnittsfläche hat und eine Reihe von stationären, vertikal angeordneten Leitelementen (70) zwischen einer oberen Wand (67) und einer unteren Wand (68) des Düsenbereichs in einer voneinander beabstandeten Beziehung über die Düse hin angebracht sind.
Abdeckung nach Anspruch 12, wobei jedes Leitelement (70) ferner ein Paar von parallelen, voneinander beabstandeten Flanschen (72, 73), die durch eine vertikal angeordnete Rippe (75) miteinander verbunden sind, und eine Einrichtung (83) zum Befestigen eines ersten Flansches an der oberen Wand (67) des Düsenbereichs und eines zweiten Flansches an einer unteren Wand (68) des Düsenbereichs aufweist.
Abdeckung nach Anspruch 13, wobei die Rippe (75) jedes Leitelements (70) geformt ist, um den Auswurf und die Verteilung von aus dem Düsenbereich ausgestoßener Zufuhrluft zu optimieren.
Abdeckung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Flansche (72, 73) jeder eine auswärts angeordnete, längliche Feststellvorrichtung (76, 80) aufweisen, die in einer in der oberen und der unteren Wand (67, 68) der Düse (62) ausgebildeten, schlitzartigen Öffnung aufgenommen ist.
Abdeckung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Düsenbereich (62) eine obere Wand (67) und eine untere Wand (68) hat, die von einer Lufteingangsregion zu dem Düsenbereich hin zu einer Luftausgangsregion des Düsenbereichs konvergieren.