DE102009021442B4

DE102009021442B4 - Verteiltes Kühlsystem

Info

Publication number: DE102009021442B4
Application number: DE102009021442.9A
Authority: DE
Inventors: Herman H. Viegas
Original assignee: Thermo King Corp
Current assignee: Thermo King Corp
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2029-05-16
Also published as: CN101585336A; US20090288438A1; WO2009142838A3; WO2009142838A2; CN101585336B; US8037704B2; GB2460146A; DE102009021442A1; GB0906924D0; GB2460146B

Abstract

Ein Kühlsystem ist zur Verwendung mit einem Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen ausgelegt, der einen Container mit einem Dach, einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand aufweist. Das Kühlsystem umfasst eine Kühleinheit, die dafür ausgelegt ist, mit dem Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen gekoppelt zu werden, und die dafür betriebsfähig ist, den Container zu konditionieren oder zu klimatisieren. Das Kühlsystem weist außerdem eine Leitung in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit und einer Öffnung in der ersten Seitenwand auf. Die Leitung ist dafür ausgelegt, einen Luftstrom in mindestens einer Richtung einer ersten Richtung zu der Kühleinheit hin und einer zweiten Richtung von der Kühleinheit weg zu leiten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kühl- oder Kältesysteme und insbesondere auf verteilte Kühl- oder Kältesysteme für Lastkraftwagen und deren Anhänger.
Lastkraftwagen, wie beispielsweise Sattelschlepper-LastkraftWagen, und deren Anhänger werden im Allgemeinen dazu verwendet, eine Ladung, wie beispielsweise Lebensmittelprodukte, in einem Laderaum, beispielsweise in einem Anhänger, bei einer geringen oder gekühlten Temperatur zu lagern und zu transportieren. Typischerweise weist der Lastkraftwagen und/oder sein Anhänger ein Kühlsystem auf, um die Ladung auf der verringerten Temperatur zu halten. Ein gebräuchlicher Typ eines Kühlsystems umfasst eine Kühl- oder Kälteeinheit, die einen Verdichter aufweist, der direkt von einem Dieselmotor angetrieben wird, sowie riemengetriebene Kondensator- und Verdampfergebläse. Ein anderer gebräuchlicher Typ eines Kühlsystems umfasst eine Kühl- oder Kälteeinheit, die elektrisch von einem mit dem Motor gekoppelten Generator angetrieben wird.
In jeder dieser Varianten ist üblicherweise eine einzige Kühl- oder Kälteeinheit an einer vorderen Wand eines Containers des Lastkraftwagens und/oder seines Anhängers angeordnet. Die Kühleinheit muss typischerweise eine Kühlung des gesamten Containers bewerkstelligen, selbst wenn manche Container in Lastkraftwagen oder deren Anhängern bis zu 16,15 Meter (53 Fuß) und in Eisenbahnwagons bis zu 21,95 Meter (72 Fuß) lang sein können. Damit ist ein leistungsfähiges Luftzirkulationssystem erforderlich, um eine einheitliche Temperatur in dem Lastkraftwagen bzw. Anhänger bzw. Container aufrechtzuerhalten. Die Energie, die erforderlich ist, um das Luftzirkulationssystem zu betreiben und Luft von einem Ende des Containers zu dem anderen Ende zu bewegen, verringert jedoch den Gesamt-Wirkungsgrad des Kühlsystems beträchtlich.
Wenn der Container darüber hinaus mehrere Kammern oder Abteile aufweist, die auf unterschiedliche Temperaturen gekühlt werden sollen, erhöht sich die Komplexität des Kühlsystems in hohem Maße. Zum Beispiel sind üblicherweise ein ausgedehntes Leitungssystem sowie zusätzliche Durchflusssteuerventile erforderlich, um verschiedene Teile des Containers auf unterschiedlichen Temperaturen zu halten, was das Risiko von Kühlmittelleckagen erhöht und den Gesamt-Energiewirkungsgrad des Kühlsystems verringert.
DE 196 25 925 A1 offenbart einen Omnibus mit mehreren Klimatisierungseinheiten zur lokalen Erzeugung und Einspeisung einer aus Frischluft und/oder Umluft zusammengesetzten kühl- oder heizbaren Zuluft. KR 10 2003 0 044 477 A zeigt ein Fahrzeug zur Beförderung von Schweinen, das eine Kühleinheit und eine Leitung umfasst, welche mit der Kühleinheit verbunden ist, um kühle Luft von der Kühleinheit in den Innenraum eines geschlossenen Containers zu leiten. US 2004 / 0 173 340 A1 betrifft einen Wärmetauscher, der einen Pfad für einen mehrdirektionalen Luftstrom dadurch vorgibt.
In einer Ausführungsform schafft die Erfindung ein Kühlsystem, das zur Verwendung mit einem Lastkraftwagen oder Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen ausgelegt ist, der einen Container umfasst, der ein Dach, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist. Das Kühlsystem umfasst eine Kühleinheit, die dafür ausgelegt ist, mit dem Anhänger und dergleichen gekoppelt zu werden, und die derart betriebsfähig ist, dass sie den Container konditioniert oder klimatisiert. Das Kühlsystem umfasst außerdem eine Leitung in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit und einer Öffnung in der ersten Seitenwand. Die Leitung ist dafür ausgelegt, eine Luftströmung in mindestens einer Richtung einer ersten Richtung zu der Kühleinheit hin und einer zweiten Richtung von der Kühleinheit weg zu leiten.
In einer anderen Ausführungsform schafft die Erfindung einen Lastkraftwagen oder Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, der einen Container aufweist, der ein Dach, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand hat. Der Anhänger oder dergleichen umfasst außerdem eine Kühleinheit, die dafür betriebsfähig ist, den Container zu konditionieren oder zu klimatisieren, sowie eine Leitung in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit und einer Öffnung in der ersten Seitenwand. Die Leitung ist dafür ausgelegt, eine Luftströmung in mindestens einer Richtung einer ersten Richtung zu der Kühleinheit hin und einer zweiten Richtung von der Kühleinheit weg zu leiten.
In noch einer anderen Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Konditionieren oder Klimatisieren eines Lastkraftwagens oder Anhängers oder Sattelschlepper-Aufliegers oder dergleichen. Der Anhänger oder dergleichen umfasst einen Container, der ein Dach, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand hat. Der Anhänger oder dergleichen umfasst außerdem eine Kühleinheit. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer ersten Leitung in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit und einer Öffnung in der ersten Seitenwand, sowie einer zweiten Leitung in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit und einer Öffnung in der zweiten Seitenwand. Das Verfahren umfasst außerdem ein Leiten einer Luftströmung mit der ersten Leitung in einer ersten Richtung zu der Kühleinheit hin, ein Konditionieren oder Klimatisieren des Containers mit der Kühleinheit, sowie ein Leiten der Luftströmung mit der zweiten Leitung in einer zweiten Richtung von der Kühleinheit weg.
Weitere Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus einer Betrachtung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen.

1 ist eine Querschnittsansicht eines Anhängers oder dergleichen von der Seite, der ein verteiltes Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist.
2 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Anhängers von oben.
3 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Anhängers von oben, der ein anderes verteiltes Kühlsystem umfasst
4 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer Kühleinheit des in den 1 und 3 dargestellten verteilten Kühlsystems.
5 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer anderen Kühleinheit des in den 1 und 3 dargestellten verteilten Kühlsystems.
6 ist eine schematische Darstellung eines transkritischen geschlossenen CO₂-Kühlsystemkreislaufs.

Bevor einzelne Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt oder in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist auch für andere Ausführungsformen geeignet sowie dafür, in verschiedenen Weisen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt zu werden. Außerdem versteht es sich, dass die hier verwendete Wortwahl und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als beschränkend angesehen werden sollte. Die Verwendung von Begriffen wie „enthalten“, „aufweisen“ oder „umfassen“ sowie Abwandlungen davon hierin ist so zu verstehen, dass die jeweils nachfolgend angeführten Gegenstände sowie Äquivalente davon und zusätzliche Gegenstände erfaßt werden. Sofern es nicht anders spezifiziert oder beschränkend dargestellt ist, werden Begriffe wie „befestigt“, „verbunden“, „getragen“ und „gekoppelt“ sowie Abwandlungen davon in einem breiten Sinne verwendet, wobei sie sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen umfassen. Darüber hinaus sind Begriffe wie „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Die 1 und 2 zeigen einen Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Anhänger 10 einen Container 14, mit dem Container 14 verbundene Räder 18, um eine Bewegung des Anhängers 10 zu ermöglichen, sowie ein verteiltes Kühlsystem 22, das dafür betriebsfähig ist, den Container 14 zu kühlen. Der dargestellte Anhänger 10 kann mit einer (Sattelschlepper-)Zugmaschine (nicht dargestellt) verbunden werden, die den Anhänger 10 ziehen kann. Wie es in 1 dargestellt ist, ist der Anhänger 10 von der Zugmaschine abgekoppelt, wobei er von einer Stütze 26 gehalten wird. In anderen Ausführungsformen kann der Container 14 direkt fest mit der Zugmaschine verbunden und von dieser nicht abkoppelbar sein.
Der Container 14 ist dafür ausgelegt, Ladung (z. B. Lebensmittelprodukte oder dergleichen) bei einer verringerten oder gekühlten Temperatur aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen kann der Container 14 Ladung bei einer erhöhten oder geheizten Temperatur aufnehmen. Wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, weist der Container 14 ein Dach 30, einen Boden 34, eine vordere Wand 38, eine rückwärtige Wand 42 sowie sich gegenüber liegende Seitenwände 46, 50 auf. Der dargestellte Anhänger 10 umfasst außerdem eine Trennwand 54, um den Container 14 in vordere und hintere Abschnitte oder Abteile 58, 62 zu unterteilen. Die Trennwand 54 ermöglicht ein Kühlen der vorderen und hinteren Abschnitte 58, 62 auf im Wesentlichen unterschiedliche Temperaturen, wie beispielsweise eine Kühltemperatur und eine Gefriertemperatur. In der dargestellten Ausführungsform kann die Trennwand 54 eingezogen oder zusammengelegt werden, so dass der Container 14 nicht immer in die vorderen und hinteren Abschnitte 58, 62 unterteilt sein muss. In anderen Ausführungsformen kann der Container 14 zwei oder mehr Trennwände aufweisen, um den Container 14 in mehrere Abschnitte zu unterteilen. In weiteren Ausführungsformen kann die Trennwand 54 auch vollständig weggelassen sein.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das verteilte Kühlsystem 22 eine erste Kühleinheit 66, eine zweite Kühleinheit 70, eine erste Leitung 74 und eine zweite Leitung 78. 3 zeigt eine andere Anordnung eines verteilten Kühlsystems 22', das die erste und die zweite Kühleinheit 66, 70 aufweist. Die Kühlsysteme 22, 22' werden als „verteilt“ angesehen, da die Kühleinheiten 66, 70 entlang des Containers 14 mit Abstand voneinander angeordnet sind, um eine einheitliche Temperaturverteilung über den Container 14 zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen können die verteilten Kühlsysteme 22, 22' auch drei oder mehr Kühleinheiten aufweisen, was von der Größe des Containers 14, der gewünschten Temperaturverteilung und/oder der Anzahl an Trennwänden 54 abhängt. Zusätzlich oder alternativ können in anderen Ausführungsformen die relativen Positionen der Kühleinheiten 66, 70 entlang des Containers 14 verändert werden.
Die dargestellten Kühleinheiten 66, 70 sind Dampfverdichtungseinheiten, die dafür betriebsfähig sind, den Container 14 zu konditionieren (z. B. zu kühlen oder zu heizen). Unter Bezugnahme auf 1 sind die erste und die zweite Kühleinheit 66, 70 mit dem Dach 30 des Containers 14 verbunden (z. B. verschraubt) und derart aufgehängt, dass jede Kühleinheit 66, 70 im Wesentlichen innerhalb des Containers 14 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Dach 30 dünnwandig ausgeführt und mit einer Vakuumisolierung gefüllt, wobei die Kühleinheiten 66, 70 an einer inneren Oberfläche des Dachs 30 befestigt sind, um eine Konstruktion mit einem niedrigen Querschnitt zu schaffen. In einer derartigen Anordnung sind die Kühleinheiten 66, 70 unauffällig oder nicht störend angeordnet (d. h. oberhalb der Ladung im Inneren des Containers 14 angeordnet), was ein Beladen und Entladen der Ladung in den oder aus dem Container 14 mit einem verringerten Risiko einer Beschädigung oder Blockierung der Kühleinheiten 66, 70 gestattet, während die Gesamtgröße des Anhängers 10 nicht erhöht wird. Zusätzlich ermöglicht eine Positionierung der Kühleinheiten 66, 70 in der Nähe des Dachs 30 des Containers 14 eine Verteilung gekühlter Luft und dadurch eine Aufrechterhaltung einer einheitlichen Temperatur über den gesamten Container 14.
In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Kühleinheit 66 innerhalb des vorderen Abschnittes 58 des Containers 14 angeordnet, um den vorderen Teil auf eine erste Temperatur zu klimatisieren, und die zweite Kühleinheit 70 ist innerhalb des hinteren Abschnittes 62 angeordnet, um den hinteren Abschnittes 62 auf eine zweite Temperatur zu konditionieren. Der vordere Abschnitt 58 kann beispielsweise auf eine Gefrier-Temperatur gekühlt werden (z. B. ungefähr -28,9°C (20°F) bis ungefähr -17,8°C (0°F)), während der hintere Abschnitt 62 auf eine gekühlte Temperatur gekühlt werden kann (z. B. ungefähr 1,67°C (35°F) bis 3,33°C (38°F)), oder umgekehrt. In einigen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Temperaturen im Wesentlichen gleich sein und/oder die Trennwand 54 kann geöffnet oder derart entfernt sein, dass der gesamte Container 14 auf eine Temperatur klimatisiert wird. In derartigen Ausführungsformen tragen die Kühleinheiten 66, 70 dazu bei, eine im Wesentlichen einheitliche Temperaturverteilung über den Container 14 beizubehalten und die Belastung zu verringern, die andernfalls auf eine einzige Kühleinheit aufzubringen wäre.
Wie es in 4 dargestellt ist, umfasst die erste Kühleinheit 66 einen Kompressor oder Verdichter 82 (z. B. einen hermetischen Verdichter), eine Kondensatoreinheit 86, einen Verdampfer 90 (2) sowie eine Aufnahmeeinrichtung 94. Ähnlich zu dem Dach 30 kann ein Gehäuse der Kühleinheit 66 mit einer Vakuumisolierung gefüllt oder abgedeckt sein. Obwohl nur ein Teil der ersten Kühleinheit 66 im Detail in 4 dargestellt ist und unten beschrieben wird, sollte es für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich sein, dass beide Kühleinheiten 66, 70 im Wesentlichen die gleichen Komponenten umfassen und in einer im Wesentlichen ähnlichen Art und Weise arbeiten. Aus Gründen der Klarheit sind darüber hinaus nicht alle Komponenten der Kühleinheit 66 in 4 dargestellt.
In der dargestellten Ausführungsform sind der Verdichter 82 und die Aufnahmeeinrichtung 94 im Wesentlichen innerhalb der Kondensatoreinheit 86 angeordnet, und der Verdampfer 90 ist in der Nähe der Kondensatoreinheit 86 angeordnet. Aufgrund einer derartigen Anordnung ist die Kühleinheit 66 eine im Wesentlichen in sich abgeschlossene Einheit, die an dem Anhänger 10 leicht ersetzt und ausgetauscht werden kann. Bei Anwendungen mit Gefriertemperaturen kann der Verdichter 82 ein zweistufiger oder mehrstufiger Verdichter sein.
Die dargestellte Kondensatoreinheit 86 ist in Fluidverbindung oder Fluidaustausch mit oder zwischen der ersten Leitung 74 und der zweiten Leitung 78 derart angeordnet, dass ein Luftstrom von der ersten Leitung 74 durch die Kondensatoreinheit 86 hindurch tritt, bevor er die zweite Leitung 78 erreicht. Wie es in 4 dargestellt ist, umfasst die Kondensatoreinheit 86 eine Kondensatorspule 98 sowie mehrere Kondensatorgebläse oder -ventilatoren 102, die derart arbeiten, dass sie den Luftstrom durch die erste Leitung 74 drücken und den Luftstrom über die Kondensatorspule 98 und in die zweite Leitung 78 hinein leiten. In einigen Ausführungsformen kann der Verdichter 82 von einem isolierenden Material umgeben sein, um dazu beizutragen, den Verdichter 82 thermisch von der Kondensatorspule 98 zu trennen.
5 zeigt eine alternative Konstruktion einer ersten Kühleinheit 66'. Die dargestellte erste Kühleinheit 66' umfasst im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie die erste Kühleinheit 66 aus 4, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. In der Ausführungsform der 5 sind die relativen Positionen der Komponenten im Vergleich zu den Positionen der in 4 dargestellten Komponenten verändert, wobei die Kühleinheit 66' aber noch in der im Wesentlichen gleichen Art und Weise wie die Kühleinheit 66 funktioniert.
Unter Bezugnahme auf 2 erstreckt sich die erste Leitung 74 entlang eines Teils der ersten Seitenwand 46, und die zweite Leitung 78 erstreckt sich entlang eines Teils der zweiten Seitenwand 50. In anderen Ausführungsformen können sich die Leitungen 74, 78 entlang eines größeren oder kleineren Teils der Seitenwände 46, 50 als die dargestellte Länge erstrecken. Wie es in 1 dargestellt ist, sind die ersten und zweiten Leitungen 74, 78 in der Nähe des Dachs 30 des Containers 14 angebracht, so dass die Leitungen 74, 78 im Allgemeinen mit den Kondensatoreinheiten 86 der Kühleinheiten 66, 70 ausgerichtet sind. In einigen Ausführungsformen können die Kondensatoreinheiten 86 relativ niedriger oder höher innerhalb des Containers 14 angeordnet sein (z. B. indem sie teilweise in das Dach 30 integriert sind). In derartigen Ausführungsformen können die Leitungen 74, 78 relativ niedriger oder höher entlang der Seitenwände 46, 50 angeordnet sein, um den alternativen Positionen der Kondensatoreinheiten 86 zu entsprechen. In anderen Ausführungsformen können sich beide Leitungen 74, 78 entlang der gleichen Seitenwand erstrecken.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Leitungen 74, 78 jeweils zwei Leitungsabschnitte 106, 110 auf, die sich im Allgemeinen senkrecht relativ zu den Seitenwänden 46, 50 erstrecken. Die dargestellten ersten Leitungsabschnitte 106 leiten die durch die erste Leitung 74 parallel zu der ersten Seitenwand 46 strömende Luft so, dass sie einwärts zu den Kühleinheiten 66, 70 hinströmt. Die dargestellten zweiten Leitungsabschnitte 110 leiten die von den Kühleinheiten 66, 70 nach außen strömende Luft so, dass sie durch die zweite Leitung 78 und parallel zu der zweiten Seitenwand 50 strömt. In einigen Ausführungsformen sind die Kühleinheiten 66, 70 und die Leitungen 74, 78 in der Größe so bemessen, dass sie ohne die Leitungsabschnitte 106, 110 in direkter Verbindung stehen. In anderen Ausführungsformen können die Leitungsabschnitte 106, 110 in Abhängigkeit von der Breite des Containers 14 und der Größe der Kühleinheiten 66, 70 verlängert oder verkürzt sein.
Die dargestellten Leitungen 74, 78 und die Leitungsabschnitte 106, 110 sind isoliert (z. B. mit einer Vakuumisolierung), um dazu beizutragen, einen Wärmetransfer zwischen der gekühlten Luft in dem Container 14 und dem Luftstrom in den Leitungen 74, 78 zu unterbinden. In einigen Ausführungsformen können die Leitungen 74, 78 gesonderte Komponenten sein, die von dem Container 14 entfernt werden können. In anderen Ausführungsformen können die Leitungen 74, 78 einstückig in die Seitenwände 46, 50 und/oder das Dach 30 des Containers 14 integriert ausgebildet sein.
Die erste Seitenwand 46 weist eine Einlassöffnung 114 auf, die es frischer Umgebungsluft von der äußeren Umgebung gestattet, in die erste Leitung 74 einzutreten. In einigen Ausführungsformen kann die Einlassöffnung 114 Luftlöcher (nicht dargestellt) aufweisen, die derart ausgelegt sind, dass sie dazu beitragen, Umgebungsluft in die erste Leitung 74 einzuleiten, während sich der Anhänger 10 bewegt. Die zweite Seitenwand 50 weist eine Auslassöffnung 118 auf, um den Luftstrom aus der zweiten Leitung 78 an die äußere Umgebung abzugeben, nachdem er durch die Kondensatoreinheiten 86 hindurch getreten ist. In einigen Ausführungsformen kann die Auslassöffnung 118 Luftlöcher (nicht dargestellt) aufweisen, die dafür ausgelegt sind, dass sie im Wesentlichen verhindern, dass Umgebungsluft in die zweite Leitung 78 eintritt, während sich der Anhänger 10 bewegt. Zusätzlich oder alternativ können die Einlass- und Auslassöffnungen 114, 118 durch mehrere kleinere Öffnungen ersetzt sein, die sich entlang den Längen der Seitenwände 46, 50 erstrecken.
Wie es in 2 dargestellt ist, sind die Öffnungen 114, 118 im Wesentlichen miteinander an den sich gegenüberliegenden Seitenwänden 46, 50 in der Nähe der Rückwand 42 ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen können die Öffnungen 114, 118 entlang der Seitenwände 46, 50 versetzt angeordnet sein, oder sie können im Wesentlichen an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein (z. B. benachbart zu oder in der vorderen Wand 38). Beispielsweise kann eine der Öffnungen 114, 118 an der Vorderseite ihrer entsprechenden Seitenwand 46, 50 angeordnet sein, während die andere Öffnung 114, 118 an der Rückseite ihrer entsprechenden Seitenwand 46, 50 angeordnet sein kann. In noch anderen Ausführungsformen kann wenigstens eine der Öffnungen 114, 118 an dem Dach 30 angeordnet sein, um eine Belüftung durch das Dach 30 zu ermöglichen. Eine Anordnung der Öffnungen 114, 118 entlang der Seitenwände 46, 50 (im Gegensatz zu einer Anordnung an dem Dach 30) verhindert es jedoch, dass Schmutz, Blätter, Schnee oder andere Verunreinigungen die Leitungen 74, 78 blockieren und dadurch eine Luftströmung in das Kühlsystem 22 hinein und/oder aus diesem hinaus begrenzen.
In dem in 3 gezeigten verteilten Kühlsystem 22' stehen die Leitungsabschnitte 106, 110 in direkter Verbindung oder direktem Austausch mit oder zwischen den Öffnungen 114, 118 und den Kühleinheiten 66, 70. Eine derartige Anordnung verringert den Platzbedarf, der von dem verteilten Kühlsystem 22' benötigt wird, und sie verhindert einen Wärmetransfer zwischen der Luft in den Leitungen 74, 78 und der Luft in dem Container 14.
Der dargestellte Anhänger oder Sattelschlepper-Auflieger 10 umfaßt des Weiteren eine Energiequelle 122 (z. B. einen Dieselgenerator, einen Wechselstromgenerator, eine Brennstoffzelle, eine Speicherbatterie hoher Kapazität, oder dergleichen), die mit dem Container 14 gekoppelt ist, um den Kühleinheiten 66, 70 Energie zuzuführen. Wie es in 1 dargestellt ist, kann die Energiequelle 122 an der vorderen Wand 38 des Containers 14 oder alternativ an dem Boden 34 des Containers 14 angebracht sein. In anderen Ausführungsformen kann die Energiequelle 122 an anderen Stellen an dem Anhänger 10 angebracht sein. In Ausführungsformen, in denen die Energiequelle 122 ein Generator ist, ist ein Kraftstofftank 126 (z. B. ein Dieselkraftstofftank) an dem Anhänger 10 angebracht, um den Generator mit Kraftstoff zu versorgen. In Ausführungsformen, in denen die Energiequelle 122 ein Wechselstromgenerator ist, kann der Wechselstromgenerator mit dem Motor des Lastkraftwagens gekoppelt sein, um Energie von dem Motor in Elektrizität umzuwandeln. In einigen Ausführungsformen kann der Anhänger 10 eine Vorrichtung derart aufweisen, dass die Kühleinheiten 66, 70 mit einem Wandauslass oder einem sekundären Generator verbunden werden können, der nicht Teil des Anhängers 10 ist, wenn der Anhänger 10 von der Zugmaschine abgekoppelt ist.
Im Betrieb wird Luft aus der Umgebung durch die Einlassöffnung 114 eingezogen und in die erste Leitung 74 (oder die Leitungsabschnitte 106) eingeleitet. Die erste Leitung 74 leitet den Luftstrom in die Kondensatoreinheiten 86 der ersten und zweiten Kühleinheiten 66, 70. Im Wesentlichen zu der gleichen Zeit komprimiert der Verdichter 82 jeder Kühleinheit 66, 70 ein gasförmiges Kühlmittel und leitet das komprimierte Kühlmittel durch die Kondensatorspulen 98. Die Kondensatorgebläse 102 leiten den Luftstrom über die Kondensatorspulen 98, um das komprimierte Kühlmittel zu kühlen und in ein flüssiges Kühlmittel zu kondensieren, das in die entsprechenden Aufnahmeeinrichtungen 94 geleitet und dort zeitweilig gespeichert wird. Nachdem der Luftstrom über die Kondensatorgebläse 102 geleitet worden ist, wird der Luftstrom in die zweite Leitung 78 (oder die Leitungsabschnitte 110) und von den Kühleinheiten 66, 70 weg geleitet. Die Luft strömt durch die zweite Leitung 78 zu der Auslassöffnung 118 hin und wird zurück an die Umgebung abgelassen.
Zwischenzeitlich strömt das flüssige Kühlmittel aus jeder Aufnahmeeinrichtung 94 heraus und wird zu den entsprechenden Verdampfern 90 geleitet. Das flüssige Kühlmittel wird durch entsprechende Expansionsventile (nicht dargestellt) gedrückt, die das Kühlmittel in ein Zwei-Phasen-Fluid konvertieren. Die Expansionsventile sind im Allgemeinen in den Verdampfern 90 angeordnet, obwohl die Expansionsventile alternativ auch in den Kondensatoreinheiten 86 angeordnet sein können. Das Zwei-Phasen-Kühlmittel absorbiert Wärme aus der Luft in dem Container 14, die durch die Verdampfer 90 geleitet wird. Das Kühlmittel verlässt die Verdampfer 90 im Allgemeinen in einem überhitzten Zustand und wird für eine Wiederaufbereitung zurück zu den Verdichtern 82 geleitet. Die aus jedem Verdampfer 90 austretende gekühlte Luft wird zurück in den Container 14 geleitet, wo sie Wärme aus der Ladung entfernt und die Ladung auf der gewünschten Kühl- oder Gefriertemperatur hält.
In einigen Ausführungsformen können die Kühleinheiten 66, 70 CO₂-Kühleinheiten in einem transkritischen geschlossenen Kreislauf anstelle von Dampfverdichtungseinheiten sein. 6 zeigt einen transkritischen geschlossenen CO₂-Kühlsystemkreislauf 130. Das CO₂-Kühlsystem arbeitet in einer zu den Dampfverdichtungseinheiten ähnlichen Art und Weise, mit Ausnahme davon, dass das dampfförmige CO₂-Kühlmittel auf einen Druck oberhalb des thermodynamisch kritischen Punkts des CO₂-Kühlmittels verdichtet wird. Wenn Wärme in einem Gaskühler 134 (der zuvor als Kondensator bezeichnet wurde) abgegeben wird, wird folglich dampfförmiges CO₂-Kühlmittel gekühlt, wobei es aber die Phase nicht in eine Flüssigkeit ändert. Das gekühlte, dampfförmige, unter hohem Druck stehende CO₂-Kühlmittel wird dann durch einen Wärmetauscher 138 geleitet und durch eine Expansionseinrichtung 142 gedrosselt, bei der, ähnlich zu den Dampfverdichtungseinheiten, das unter niedrigem Druck stehende, dampfförmige CO₂-Kühlmittel die Phase in eine Flüssigkeit-Dampf-Mischung ändert und in einer Verdampferspule 146 zu einem Dampf siedet.
Verteilte Kühlsysteme verbessern eine Temperaturverteilung in Anhängern, indem mehrere Kühleinheiten über die Anhänger, mit Abständen voneinander, verteilt angeordnet sind. Somit erfordern es verteilte Kühlsysteme nicht, dass Luftzirkulationssysteme die gekühlte Luft gleichmäßig verteilen, was einen Energieverbrauch durch zusätzliche Gebläse verringert und den Wirkungsgrad des Gesamtsystems verbessert. Indem mehrere Kühleinheiten innerhalb eines Containers vorgesehen sind, wird auch die Kühlkapazität erhöht und eine Redundanz geschaffen, für den Fall, dass eine der Kühleinheiten ausfällt.
Darüber hinaus erfordern verteilte Kühlsysteme im Allgemeinen weniger Komponenten als bestehende Kühlsysteme. Die dargestellten verteilten Kühlsysteme 22, 22' verringern beispielsweise die Menge an Kühlmittelrohrleitungen und Verbindungsstücken im Vergleich zu bekannten Systemen beträchtlich, was das potentielle Risiko für Kühlmittelleckagen verringert. Die dargestellten verteilten Kühlsysteme 22, 22' können außerdem einen hermetischen Verdichter verwenden, der das potentielle Risiko für Leckagen weiter verringert.
Verteilte Kühlsysteme haben darüber hinaus typischerweise bessere thermodynamische Wirkungsgrade als Sekundärkreislaufsysteme, da die verteilten Kühlsysteme keine zusätzlichen Wärmetauscher aufweisen.
Verschiedene weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims

Kühlsystem (22) zur Verwendung mit einem Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen, der einen Container (14) mit einem Dach (30), einer ersten Seitenwand (46) und einer zweiten Seitenwand (50) aufweist, mit folgenden Merkmalen: - eine Kühleinheit (66, 70), die dafür ausgelegt ist, mit dem Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen gekoppelt zu werden, und die derart betriebsfähig ist, dass sie den Container (14) konditioniert oder klimatisiert, wobei die Kühleinheit (66, 70) eine Kondensatoreinheit (86) umfasst; und - eine erste Leitung (74) in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit (66, 70) und einer Einlassöffnung (114) in der ersten Seitenwand (46), wobei die erste Leitung (74) so ausgelegt ist, dass sie Luft von einer Umgebung durch die Einlassöffnung (114) einzieht und einen Luftstrom in eine erste Richtung zu der Kühleinheit (66, 70) hin leitet, wobei der Luftstrom über Kondensatorspulen (98) der Kondensatoreinheit (86) streicht; und - eine zweite Leitung (78) in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit (66, 70) und einer Auslassöffnung (118) in der zweiten Seitenwand (50), wobei die zweite Leitung (78) so ausgelegt ist, dass sie den Luftstrom von der Kühleinheit (66, 70) in einer zweiten Richtung weg von der Kühleinheit (66, 70) und zu der Auslassöffnung (118) leitet, wo der Luftstrom zurück in die Umgebung abgelassen wird.
Kühlsystem (22) nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit (66, 70) derart ausgelegt ist, dass sie mit dem Dach (30) des Containers (14) koppelbar ist und im Wesentlichen innerhalb des Containers (14) angeordnet ist.
Kühlsystem (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühleinheit eine erste Kühleinheit (66) ist, und wobei des Weiteren eine zweite Kühleinheit (70) vorgesehen ist, die derart konfiguriert ist, dass sie mit dem Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen koppelbar ist, und die derart betriebsfähig ist, dass sie den Container (14) konditioniert oder klimatisiert, und wobei jede der ersten Leitung (74) und der zweiten Leitung (78) außerdem in Fluidverbindung mit der zweiten Kühleinheit (70) steht.
Kühlsystem (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine der ersten Leitung (74) und der zweiten Leitung (78) dafür ausgelegt ist, im Wesentlichen innerhalb des Containers (14) angeordnet zu sein.
Kühlsystem (22) nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit eine erste Kühleinheit (66) ist, weiterhin aufweisend: - eine zweite Kühleinheit (70), die dafür ausgelegt ist, mit dem Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen koppelbar zu sein, und die derart betriebsfähig ist, dass sie den Container (14) konditioniert oder klimatisiert, wobei - die zweite Leitung (78) in Fluidverbindung mit und zwischen der zweiten Kühleinheit (70) und der Auslassöffnung (118) in der zweiten Seitenwand (50) steht, wobei die zweite Leitung (78) derart ausgelegt ist, dass sie den Luftstrom in eine Richtung von der zweiten Kühleinheit (70) weg leitet.
Kühlsystem (22) nach Anspruch 5, wobei der Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger und dergleichen eine Trennwand (54) aufweist, die den Container (14) in einen ersten Containerabschnitt (58) und einen zweiten Containerabschnitt (62) unterteilt, und wobei die erste Kühleinheit (66) dafür betriebsfähig ist, den ersten Containerabschnitt (58) zu konditionieren oder zu klimatisieren, und wobei die zweite Kühleinheit (70) dafür betriebsfähig ist, den zweiten Containerabschnitt (62) zu konditionieren oder zu klimatisieren.
Kühlsystem (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil der ersten und/oder zweiten Leitung (74, 78) mit einer Vakuumisolierung isoliert ist.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, mit folgenden Merkmalen: - einem Container (14) mit einem Dach (30), einer ersten Seitenwand (46) und einer zweiten Seitenwand (50); - einer Kühleinheit (66, 70), die dafür betriebsfähig ist, den Container (14) zu konditionieren oder zu klimatisieren, wobei die Kühleinheit (66, 70) eine Kondensatoreinheit (86) umfasst; - einer ersten Leitung (74) in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit (66, 70) und einer Einlassöffnung (114) in der ersten Seitenwand, wobei die erste Leitung (74) dafür ausgelegt ist, durch die Einlassöffnung (114) Luft aus einer Umgebung einzuziehen und einen Luftstrom in einer ersten Richtung zu der Kühleinheit hin zu leiten, wobei der Luftstrom über Kondensatorspulen (98) der Kondensatoreinheit (86) strömt, und eine zweite Leitung (78) in Fluidverbindung mit und zwischen der Kühleinheit (66, 70) und einer Auslassöffnung (118) in der zweiten Seitenwand (50), wobei die zweite Leitung (78) so ausgelegt ist, dass sie den Luftstrom von der Kühleinheit (66, 70) in einer zweiten Richtung weg von der Kühleinheit (66, 70) und zu der Auslassöffnung (118) leitet, wo der Luftstrom zurück in die Umgebung abgelassen wird.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach Anspruch 8, wobei die Kühleinheit (66, 70) mit dem Dach (30) des Containers (14) gekoppelt und im Wesentlichen innerhalb des Containers (14) angeordnet ist.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kühleinheit eine erste Kühleinheit (66) ist, und wobei des Weiteren eine zweite Kühleinheit (70) vorgesehen ist, die derart betriebsfähig ist, dass sie den Container (14) konditioniert oder klimatisiert, und wobei jede der ersten Leitung (74) und der zweiten Leitung (78) außerdem in Fluidverbindung mit der zweiten Kühleinheit (70) steht.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei mindestens eine der ersten Leitung (74) und der zweiten Leitung (78) im Wesentlichen innerhalb des Containers (14) angeordnet ist.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach Anspruch 8, wobei die Kühleinheit eine erste Kühleinheit (66) ist, und wobei er des Weiteren aufweist: - eine zweite Kühleinheit (70), die dafür betriebsfähig ist, den Container (14) zu konditionieren oder zu klimatisieren, und wobei - die zweite Leitung (78) in Fluidverbindung mit und zwischen der zweiten Kühleinheit (70) und der Auslassöffnung (118) in der zweiten Seitenwand (50) ist, wobei die zweite Leitung (78) dafür ausgelegt ist, den Luftstrom in einer Richtung von der zweiten Kühleinheit (70) weg zu leiten.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach Anspruch 12, wobei er des Weiteren eine Trennwand (54) aufweist, die den Container (14) in einen ersten Containerabschnitt (58) und einen zweiten Containerabschnitt (62) unterteilt, und wobei die erste Kühleinheit (66) dafür betriebsfähig ist, den ersten Containerabschnitt (58) zu konditionieren oder zu klimatisieren, und wobei die zweite Kühleinheit (70) dafür betriebsfähig ist, den zweiten Containerabschnitt (62) zu konditionieren oder zu klimatisieren.
Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen, nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei mindestens ein Teil der ersten und/oder der zweiten Leitung (74, 78) mit einer Vakuumisolierung isoliert ist.
Verfahren zum Konditionieren oder Klimatisieren eines Anhängers (10) oder Sattelschlepper-Aufliegers oder dergleichen, wobei der Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen einen Container (14) mit einem Dach (30), einer ersten Seitenwand (46) und einer zweiten Seitenwand (50) aufweist, sowie eine Kühleinheit (66, 70), umfassend: - Leiten, mittels einer ersten Leitung (74), eines Luftstroms, der von einer Umgebung durch eine Einlassöffnung (114) eingezogen wird, in einer ersten Richtung zu der Kühleinheit (66, 70) hin, wobei der Luftstrom über Kondensatorspulen (98) einer Kondensatoreinheit (86) der Kühleinheit (66, 70) streicht; - Konditionieren oder Klimatisieren des Containers (14) mit der Kühleinheit (66, 70); und - Leiten, mittels einer zweiten Leitung (78), des Luftstroms in einer zweiten Richtung von der Kühleinheit (66, 70) weg und hin zu einer Auslassöffnung (118) in der zweiten Seitenwand (50), wo der Luftstrom zurück an die Umgebung abgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Kühleinheit eine erste Kühleinheit (66) ist, und wobei der Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen eine zweite Kühleinheit (70) aufweist, weiterhin umfassend: - Leiten des Luftstroms mit der ersten Leitung (74) in der ersten Richtung zu der zweiten Kühleinheit (70) hin; - Konditionieren oder Klimatisieren des Containers (14) mit der zweiten Kühleinheit (70); und - Leiten des Luftstroms mit der zweiten Leitung (78) in der zweiten Richtung von der zweiten Kühleinheit (70) weg.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Anhänger (10) oder Sattelschlepper-Auflieger oder dergleichen eine Trennwand (54) aufweist, die den Container (14) in einen ersten Containerabschnitt (58) und einen zweiten Containerabschnitt (62) unterteilt, und wobei das Konditionieren oder das Klimatisieren des Containers (14) mit der ersten Kühleinheit (66) ein Konditionieren oder Klimatisieren des ersten Containerabschnitts (58) mit der ersten Kühleinheit (66) umfasst, und wobei ein Konditionieren oder Klimatisieren des Containers (14) mit der zweiten Kühleinheit (70) ein Konditionieren oder Klimatisieren des zweiten Containerabschnitts (62) mit der zweiten Kühleinheit (70) umfasst.