TWI396644B - 隔熱車廂結構 - Google Patents

Description

隔熱車廂結構

本發明乃是關於一種隔熱車廂結構，特別是指一種車廂具有較低熱傳遞率之壁體，將熱更佳地阻隔於車廂外部以保持內部在較低溫度，例如適用於冷凍車、冷藏車、組合屋和營建領域。

先前隔熱車廂設計通常包括骨架結構以及三明治夾層作為車廂壁體。三明治夾層的邊緣連接於骨架，三明治夾層包括內、外蒙皮、及填充發泡的材料位於蒙皮之間。

上述車廂結構的缺點在於，三明治夾層需要設置預埋鐵，並且三明治夾層與車廂骨架結構之接合不適應。製造費用高，不易修改。再者，上述車廂骨架的內外蒙皮施工不易，熱經過整個骨架由外向內傳遞，隔熱功能較低。內外蒙皮受焊接時影響而易變形，不易控制製造品質。

緣是，本發明人有感上述問題之可改善，乃潛心研究並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題之本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種隔熱車廂結構，利用分離車廂的每一板組為內、外兩部份的方法，簡化車廂內、外蒙皮施工方法，降低熱流的通路，以達到車廂隔熱的效果。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種隔熱車廂結構，其包括多個車廂板組，每一車廂板組具有一外半板體、以及一內半板體。該外半板體包括一外骨架、及一外封板係貼附於該外骨架上。該外骨架包括一對外主樑、及多個外副樑固定於該對外主樑之間。該內半板體包括一內骨架、及一內封板係貼附於該內骨架上。該內骨架包括一對內主樑、及多個內副樑固定於該對內主樑之間。其中該外半板體與該內半板體以該外主樑的端部連接於該內主樑的端部，該外半板體的該多個外副樑與該內半板體的該多個內副樑相隔一預定距離。

本發明具有以下有益效果：

一、各板組拆解成內外兩部份，內外兩部份先與內外封板(蒙皮)結合，再焊接內外兩部份成為個別的板組。簡化蒙皮結合的製造工序。

二、本發明可減少車廂內外表面之間熱傳導的截面積，因此可減少熱量由外側進入內側的熱傳遞率，達到車廂隔熱的功能。使車廂減少耗電量，且提昇車輛酬載功能，達到環保節省能源。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

基於上述本發明的技術手段，接下來以長立方體的車廂為例說明本發明之隔熱車廂結構。長立方體的車廂可分為頂板組、底板組、一對呈長方形的側板組、一對略呈方形的端板組，共六個板組。本實施例中的頂板組與底板組較佳的乃是相對稱的結構，該對側板組與該對端板組較佳的也是相對稱的結構。以下分別舉例說明端板組、側板組、及頂板組的實施方式。

請參考第一圖，為本發明之隔熱車廂結構的端板組立體分解圖。該端板組10由一外半板體10a及一內半板體10b所組成。

該外半板體10a包括一外骨架110、及一外封板(或稱外蒙皮)120。該外骨架110包括一對外主樑111、113、及多個外副樑112、114固定於該對外主樑111、113之間。該外封板120貼附於該外骨架110上。該外半板體10a進一步包括四根加強肋116各焊接於該外骨架110的四個角落。本實施例中該外封板120的四個角落各保留一斜角，以供後續施工，例如焊接、或充填吸震的材料。

該內半板體10b包括一內骨架130、及一內封板(或稱內蒙皮)140。該內骨架130包括一對內主樑131、133、及多個內副樑132、134(僅以最外側的兩根標號代表)固定於該對內主樑131、133之間。該內封板140貼附於該內骨架130上。該內半板體10b進一步包括四根加強肋136各斜向地焊接於該內骨架130的四個角落。本實施例中該內封板140的四個角落亦各保留一斜角以供後續施工。

在本實施例中，該外半板體10a進一步包括另一對外主樑115、117與上面該對外主樑111、113焊接成一方型框架，藉此可加強其結構。該外副樑112、114與該些外主樑111、113、115、117朝向該外封板120的側面相切齊，以利平坦地貼合於該外封板120。

請參考第二圖至第二B圖，第二圖是端板組的立體組合圖；第二A圖及第二B圖分別為第二圖中A部份的局部放大圖及前視圖。本實施例中是藉由一L形的角鋼119連接該對外主樑115、117與該對外主樑111、113。該外半板體10a與該內半板體10b僅以該外主樑111的端部連接於該內主樑133的端部。該外主樑117與該內主樑133之間保留一預定的間隙g1，例如至少5公厘(mm)。此外，該外半板體10a的該多個外副樑114與該內半板體10b的該多個內副樑132相隔一預定距離，並不相接觸。

在實際的實施方式中，副樑的厚度約為主樑厚度的一半，或再小一些。副樑與主樑可以是方框型金屬柱體，例如分別為30公厘、60公厘見方的金屬柱體；主樑也可以是L形的角鋼柱體。內主樑與外主樑的厚度可以是一樣的。此實施例中，在組裝時，內主樑133的端部局部地焊接於外主樑111的內緣表面，亦即內主樑133的端部仍有一些外露於該外主樑111。因此該外封板120並未接觸到該內主樑133。此外，該內半板體10b最外側的內副樑132與該外主樑111之間保留一預定間隙g2，例如至少5公厘(mm)。亦即最外側的內副樑132、134並非貼齊於該內主樑131、133的端面，乃是略為向內縮移一些距離。因此該外封板120並不接觸於該內主樑133。整體該端板組10僅由該外半板體10a與該內半板體10b的主樑之端部相接，大為減少熱傳導的截面積。

本發明藉由上述特徵，減少熱傳導的截面。在外半板體與內半板體之間，太陽日曬產生的熱僅由外主樑的末端傳導至內柱樑的末端，因而降低熱傳遞率。藉由減少熱傳導的面積，而加強車廂隔熱的功能。

本發明各個板組的內部可以進一步充填一些隔熱材料(未圖示)。亦即將隔熱的材料充填於該端板組10的該內封板120與該外封板140之間。該充填的材料可以是塑膠發泡材、保麗隆、保溫棉、礦纖、珍珠岩顆粒或微氣隙微粒。充填的順序可以是分別鋪設於外半板體、及內半板體，然後再結合該內、外半板體。或者，也可以是結合該內、外半板體後，再由上述封板斜角處的缺口充填材料進入板組內部。

請參考第三圖，為本發明之隔熱車廂結構的側板組立體分解圖。該側板組20由一外半板體20a及一內半板體20b所組成。

該外半板體20a包括一外骨架210、及一外封板220，或稱外蒙皮。該外骨架210包括一對外主樑211、213、及多個外副樑212、214固定於該對外主樑211、213之間。該外封板220貼附於該外骨架210上。本實施例中該外封板220的四個角落各保留一斜角，以供後續施工。上述最外側的該外副樑212、214稍為內移，未貼齊於該對外主樑211、213的外端緣。

該內半板體20b包括一內骨架230、及一內封板240。該內骨架230包括一對內主樑231、233、及多個內副樑232、234(僅以最外側的兩根標號代表)固定於該對內主樑231、233之間。該內封板240貼附於該內骨架230上。該內半板體20b進一步包括四根加強肋236各斜向地焊接於該內骨架230的四個角落。該內封板240的四個角落亦各保留一斜角以供後續施工。

本實施例之該側板組20的主樑採用另一種組合方式。該對內主樑231、233的端部239切除一方形的角落，形成如同角鋼的形狀，以焊接於該對外主樑211、213的端部。請參考第四圖，本實施例中該對外主樑211、213的長度略長於該內骨架230的寬度。因此該側板組20組合後，該對外主樑211、213向兩側突出一預定的長度，約為主樑的寬度，以焊接於該端板組10的角落。

請參考第四A圖及第四B圖，分別為本發明第四圖中A部份之局部放大圖及前視圖。該內主樑233呈L型的端部239焊接於該外主樑213。該內主樑233的外側面並沒有與該外主樑213的外側面切齊，亦即，該內主樑233的外側面與該外封板220有一距離，並沒有接觸。

該內副樑234的底面離該外主樑213一些距離，並沒有相接觸。亦即，該半板體20a的該外封板220所接收的熱不會直接傳導到該內副樑234。該半板體20a與該內半板體20b接觸的部位，僅以該外主樑213的端部連接於該內主樑233的端部。整體該側板組20僅由該外半板體20a與該內半板體20b的主樑之端部相接，因此減少熱傳導的面積，而加強車廂隔熱的功能。

請參考第五圖，為本發明之隔熱車廂結構的頂板組立體分解圖。該頂板組30由一外半板體30a及一內半板體30b所組成。

該外半板體30a包括一外骨架310、及一外封板320，或稱外蒙皮。該外骨架310包括一對外主樑311、313、及多個外副樑312、314(僅以最外側的兩根標號代表)固定於該對外主樑311、313之間。該外封板320貼附於該外骨架310上。本實施例中該外封板320的四個角落各保留一斜角，以供後續施工。上述最外側的該外副樑312、314稍為內移，未貼齊於該對外主樑311、313的外端緣。

該內半板體30b包括一內骨架330、及一內封板340。該內骨架330包括一對內主樑331、333、及多個內副樑332、334固定於該對內主樑331、333之間。最外側的該內副樑332、334與該對內主樑331、333的外端面保留一些距離，例如約3公厘，並沒有切齊於該內主樑的外端面。藉此可避免頂板組在組合時，最外側的該內副樑332、334接觸到該對外主樑311、313。該外半板體30a的該內封板340貼附於該內骨架330上。該內半板體30b進一步包括四根加強肋336各斜向地焊接於該內骨架330的四個角落。該內封板340的四個角落亦各保留一斜角以供後續施工。

請參閱第六圖及第六A圖，為本發明之隔熱車廂結構的頂板組立體組合圖及第六圖中A部份的放大圖。

本實施例中該頂板組30的外主樑311、313是側面呈L形的角鋼型金屬柱體。舉實際例說明，外主樑可以包括60公厘高的垂直板及60公厘寬水平板，水平板由垂直板的頂緣向外延伸，兩者各約3公厘厚。其中該些外副樑312、314焊接於該對外主樑311、313的垂直板之間。外副樑的厚度約為外主樑之垂直板的一半，約30公厘。

本實施例組合時的原則仍為，該外半板體30a與該內半板體30b接觸的部位，僅以該外主樑313的端部連接於該內主樑333的端部。藉此減少熱傳導的面積，而加強車廂隔熱的功能。由第六A圖可看到，該內主樑333的外端面是部份地焊接於該外主樑313的垂直板，沒有對齊，藉此該內主樑333與該外封板320並不接觸。該內主樑333也與外副樑314保持距離，並不接觸。

請參考第七圖，為本發明之隔熱車廂結構的立體組合圖。本發明之隔熱車廂結構在製造時，先依個別的板組，分別組合內、外兩部份結構及內、外封板，然後焊接內、外半板體之角落而形成個別的板組。之後，組合六面的板組以形成車廂100，該車廂100由頂板組30與底板組30(與頂板組相同)、一對呈長方形的側板組20、及一對略呈方形的端板組10，共六個板組所組成。其中底板組30與頂板組30結構相同，僅由頂板組向上翻轉，不再重述。

車廂100整體組合時，首先是焊接八個角落的主樑以結合六個板組。然後圍焊車廂100內部結構的邊緣以及外部結構的邊緣。利用車廂100八個角落的缺口充填材料於內外封板(蒙皮)之間。最後以金屬板封閉車廂上的缺口。

請參考第七A圖至第七C圖，第七A圖為第七圖中A部份的局部放大圖。第七B圖為為第七圖中A部份的分解圖；第七C圖為第七圖中A部份的局部組合圖。車廂的角落包括頂板組30、端板組10及側板組20分別以其主樑相互焊接。頂板組30的外主樑311焊接於側板組20的外主樑211。待完成頂板組30與側板組20之間八個角落的焊接後，再將側板組20的外主樑211焊接於端板組10的外主樑111、117之間的角鋼119。即完成車廂角落的焊接。

車廂八個角落焊接完成後，焊接各板組的內封板的邊緣，然後焊接各板組的外封板的邊緣，如第七B圖中的外封板120、220、320，藉此使車廂的邊緣密閉。最後利用金屬板封閉車廂上的缺口。

本發明由於個別的板組內部均在角落焊接處連接，車廂整體也是以八個角落的主樑焊接，板組的內封板連接內封板，外封板連接外封板。本發明將熱傳導截面最小化，大幅降低車廂結構之熱傳遞率，簡易的施工方法可提昇車廂隔熱效果。

本發明經實驗，其數據如下。以車廂4米長、2.5米寬、2.2米高，主樑用60mm×60mm×3.2mm厚的方管為例。假設六面外蒙皮溫度維持高於內蒙皮溫度10℃，忽略其他次要熱阻，分析比較本專利方法與傳統車廂之熱傳遞率如下表：

【熱傳遞率分析數據】

其中充填材料以發泡材料為例，其熱傳係數以0.05 Kcal/mhr℃。

於氣溫33℃±1℃日間進行道路測試，設定冷氣機控制車廂溫度為25℃±1℃，量測冷氣機平均耗電功率如下表：

由上述的實驗數據，可發現本發明提出之隔熱車廂結構比較傳統車廂結構可降低97%之熱傳遞率，即使車廂結構採用鋁合金材料，總熱傳遞率也只有大約傳統鋼結構車廂的三分之一。而鋁合金車廂結構重量只有傳統鋼結構的三分之一，可大幅節省冷氣機耗電量，並提昇車輛酬載功能，簡易的施工方法可使車廂隔熱效果獲得顯著提昇。

本發明之理論依據在於，陽光照射在外蒙皮表面時，外蒙皮的溫度比內蒙皮的溫度高，內、外兩部結構相隔一定的距離，車廂僅利用八個角落焊接。每個角落都有三支主樑連接，熱量僅經由這些連接部位由外向內傳遞。熱傳導面積為24支主樑的剖面積總合。熱傳導面積遠小於傳統車廂。熱傳導長度為內、外蒙皮之間距。車廂有六面板組，每面板組的內外蒙皮之間充填發泡材料，發泡材料屬於隔熱材料，熱傳係數約為0.05Kcal/mhr℃，但由於車廂的表面積近50平方公尺，仍有不可忽略的熱量經由這些發泡材料傳遞。

傳統的車廂結構不分內外，熱量經由全部的結構向內傳遞，熱傳導面積為全部樑的橫切面之面積總合。熱傳導長度亦為內、外蒙皮之間距。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

100．．．車廂

10．．．端板組

10a．．．外半板體

110．．．外骨架

111、113、115、117．．．外主樑

112、114．．．外副樑

116．．．加強肋

119．．．角鋼

120．．．外封板

10b．．．內半板體

130．．．內骨架

131、133．．．內主樑

132、134．．．內副樑

136．．．加強肋

140．．．內封板

g1,g2．．．間隙

20．．．側板組

20a．．．外半板體

210．．．外骨架

220．．．外封板

211、213．．．外主樑

212、214．．．外副樑

20b．．．內半板體

230．．．內骨架

231、233．．．內主樑

232、234．．．內副樑

236．．．加強肋

239．．．端部

240．．．內封板

30．．．頂板組

30a．．．外半板體

310．．．外骨架

311、313．．．外主樑

312、314．．．外副樑

320．．．外封板

30b．．．內半板體

330．．．內骨架

331、333．．．內主樑

332、334．．．內副樑

336．．．加強肋

340．．．內封板

30．．．底板組

第一圖，為本發明之隔熱車廂結構的端板組立體分解圖。

第二圖，為本發明之端板組的立體組合圖。

第二A圖，為第二圖中A部份的局部放大圖。

第二B圖，為第二圖中A部份的前視放大圖。

第三圖，為本發明之隔熱車廂結構的側板組立體分解圖。

第四圖，為本發明之隔熱車廂結構的側板組立體組合圖。

第四A圖，為本發明第四圖中A部份之局部放大圖。

第四B圖，為本發明第四圖中A部份之前視放大圖。

第五圖，為本發明之隔熱車廂結構的頂板組立體分解圖。

第六圖，為本發明之隔熱車廂結構的頂板組立體組合圖。

第六A圖，為第六圖中A部份的放大圖。

第七圖，為本發明之隔熱車廂結構的立體組合圖。

第七A圖，為第七圖中A部份的局部放大圖。

第七B圖，為第七圖中A部份的分解圖。

第七C圖，為第七圖中A部份的局部組合圖。

100．．．車廂

10．．．端板組

20．．．側板組

30．．．頂板組

Claims (10)

1. 一種隔熱車廂結構，包括：多個車廂板組，每一車廂板組具有：一外半板體，包括：一外骨架，包括一對外主樑、及多個外副樑，該些外副樑的兩端各自固定於該對外主樑的內側，該些外副樑的厚度小於該對外主樑的厚度而形成一厚度差；及一外封板，貼附於該外骨架上；一內半板體，設置於該對外主樑內，該內半板體包括：一內骨架，包括一對內主樑、及多個內副樑固定於該對內主樑之間，該內主樑的端部局部地抵接於該外主樑的內緣表面且位於該厚度差的位置；及一內封板，貼附於該內骨架上；其中該外半板體與該內半板體以該外主樑的端部連接於該內主樑的端部，該外半板體的該多個外副樑與該內半板體的該多個內副樑相隔一預定距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中該外半板體以及該內半板體各進一步包括多數個加強肋斜向地焊接於其四個角落。
3. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中該些內、外副樑的厚度等於或小於該些內、外主樑厚度的一半。
4. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，進一步包括充填材料於該內封板與該外封板之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述的隔熱車廂結構，其中該充填的材料為下列其中之一：塑膠發泡材、保麗隆、保溫 棉、礦纖、珍珠岩顆粒或微氣隙微粒。
6. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中該外半板體的該對外主樑與該內半板體的該對內主樑焊接成一方型框架。
7. 如申請專利範圍第6項所述的隔熱車廂結構，其中該外半板體的該多個外副樑垂直於該外半板體的該對外主樑，該內半板體的該多個內副樑垂直於該內半板體的該對內主樑。
8. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中該外主樑為方型空心柱體。
9. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中該外主樑為L型空心柱體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的隔熱車廂結構，其中每兩個相鄰的該車廂板組的兩個該外封板彼此連接，及兩個該內封板彼此連接。