CN109099739A - 一种储能单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储能单元，包括壳体(111)、相变材料及换热器(112)，壳体(111)的内部限定容纳相变材料的空间，换热器(112)设置用于与相变材料进行热交换，换热器(112)包括至少一组换热单元，换热单元的横截面包括圆形部分(1122)和圆形周围的多个散射线部分(1121)，具有该换热单元的储能单元加快了其内部相变材料的蓄冷过程，能够实现储能单元的快速充冷。

Description

一种储能单元

技术领域

本发明涉及冷链运输系统，具体而言，涉及一种能为存储与运输装置提供冷量的储能单元。

背景技术

蔬菜、水果等鲜活品，速冻食品奶制品等加工食品和各类针剂、药剂、疫苗等医药品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中应该始终处于规定的温度环境下。这些物品的贮藏运输必须依靠专用设备，随着运输物品种类的不同，专用设备内保持的温度不同。冷冻运输设备能够提供的温度范围在-18℃～-22℃，冷藏运输设备能够提供的温度范围在0℃～7℃，恒温运输设备能够提供的温度范围在18℃～22℃。

为了使保温运输设备内温度维持在预定的恒定的范围内，保温设备要具有专用的结构设计。专利KR200231247Y1公开了使用相变材料的制冷系统，制冷系统包括冷链运输车及与冷链运输车独立的充冷装置，冷链运输车具有储能装置，储能装置内设置有换热器及相变材料，外部充冷设备为储能装置充冷。然而，该专利的储能装置的相变材料蓄冷效果较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种储能单元，能够加快相变材料的蓄冷过程。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种储能单元，包括壳体、相变材料及换热器，壳体的内部限定容纳相变材料的空间，换热器设置用于与相变材料进行热交换，其特征在于，换热器包括至少一组换热单元，换热单元的横截面包括至少一个圆形部分和分别设置在圆形部分周围的多个散射线部分。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，散射线部分在圆形部分的整个圆周上分布设置。

进一步的，散射线部分设置为至少部分地从圆形部分径向向外延伸。

进一步的，散射线部分为直线或弯折线，弯折线为弧线或折线。

进一步的，换热器包括多组换热单元，散射线部分包括第一散射线部分，相邻的换热单元的第一散射线部分彼此连接。

进一步的，散射线部分包括第二散射线部分，第二散射线部分设置为一方面支撑圆形部分，另一方面承载在壳体上。

进一步的，换热单元的横截面包括多个圆形部分，相邻的圆形部分的第一散射线部分彼此连接。

进一步的，换热单元包括换热本体和换热加强部，换热本体的的横截面为圆形部分，换热加强部的横截面为散射线部分。

进一步的，换热加强部增大相变材料与换热器的接触面积，且围绕换热本体设置。增大相变材料与换热器的接触面积能够加速相变材料的蓄冷。

进一步的，换热本体包括依次连接的多个管部，换热加强部包括用于各管部的换热加强单元，相邻的换热加强单元至少部分地彼此热传导地连接。

进一步的，换热本体设置为折弯管，折弯管包括一个或多个U型折弯，多个管部为折弯管的直管部分，多个管部通过U型部分连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷链集装箱，冷链集装箱包括箱体和设置在箱体内的至少一个储能单元，储能单元为以上所述任一方案的储能单元。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷链运输车，冷链运输车包含车架和设置在车架上的车体，车体内设置有至少一个储能单元，储能单元为以上所述任一方案的储能单元。储能单元用于冷链运输车，实现了充冷装置与冷链运输车分离，减少了冷链运输车运输过程的故障率，也能够方便维修。

根据本发明的另一方面，提供了一种流动冷库，流动冷库包括托盘和设置在托盘上的保温库体，保温库体内设置有至少一个储能单元，储能单元为以上所述任一方案的储能单元。该储能单元用于流动冷库，实现了充冷装置与流动冷库分离，无需提供额外的制冷电源，便于流动冷库靠近社区、超市等生活区设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷柜，冷柜包含柜体和设置在柜体内的至少一个储能单元。储能单元以上所述任一方案的储能单元。该储能单元用于冷柜，提高了冷柜的制冷效果，在便于运输的同时满足了货物的运输需求。

应用本发明的技术方案，提供了一种具有换热单元的储能单元，实现了储能单元内相变材料的快速蓄冷，且该储能单元能够应用于冷链集装箱、冷链运输车、流动冷库或冷柜。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的冷链集装箱结构示意图；

图2是根据本发明的冷链集装箱顶部结构示意图；

图3是根据本发明的冷链集装箱端部结构示意图；

图4是根据本发明的储能单元轴测图；

图5是根据本发明的储能单元结构示意图；

图6是根据本发明图5的A-A剖视图；

图7是根据本发明实施例一中带有卡接结构的换热翅片截面示意图；

图8是本发明实施例二中换热翅片截面示意图；

图9是本发明实施例三中换热翅片截面示意图；

图10是本发明实施例四中换热翅片截面示意图；

图11是本发明实施例五中换热翅片截面示意图；

图12是本发明实施例六中换热翅片截面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1：冷链集装箱；

11:顶部储能板，12：端部储能板，13：第一充冷管，14：第二充冷管；

111：壳体，112：换热器，113:散热翅片；

1121：散射线部分，1122：圆形部分，1123：第一换热单元，1124：第二换热单元；

11211：第一翅片，11212：第二翅片，11213：第三翅片，11221：第一管部，11222：第二管部，11223：第三管部，11224：第四管部；

a：载冷液入口，b：载冷液入口，X：径向方向。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征。

本发明中的储能单元用于冷链运输系统，储能单元采用无源制冷技术，为冷链运输提供冷量以满足其货物运输所需的温度，储能单元可以用于冷链集装箱1、冷链运输车、流动冷库或冷柜。

如图1-3所示，储能单元用于冷链集装箱1中，冷链集装箱1内部的温度需要维持在预定的温度范围内，基于以上需求，冷链集装箱1包括用于存储物品的保温箱体、释放冷量的顶部储能板组、端部储能板组、第一充冷管13和第二充冷管14，顶部储能组、端部储能板组设置在冷链集装箱1的顶部和端部的固定支架上，其彼此相邻且并排设置。固定支架上设计有同时能增加冷链集装箱1箱体强度的预埋筋板。顶部储能板组包括九个顶部储能板11、端部储能板包括一个端部储能板12，顶部储能板11、端部储能板12内部容纳有相变材料，相变材料储冷密度大、释能均匀等温，冷量持续均匀释放，自动调温，使环境温度恒定在相变材料相变点温度附近，维持箱内冷藏或冷冻环境，相变材料持续释放冷量到达一定时间后，需要对其进行冷量的补充。第一充冷管13和第二充冷管14接收来自充冷设备的载冷液并将载冷液输送至顶部储能板11、端部储能板12中。第一充冷管13和第二充冷管14中流动的载冷液与顶部储能板11、端部储能板12中的相变材料进行热交换，使相变材料产生相变，将冷量储存在相变材料中。其中顶部储能板11与端部储能板12的结构相同，以下以储能板11为例说明储能板内部结构。

如图4-6所示，储能板11包括壳体111、相变材料及换热器112，壳体的内部限定容纳相变材料的空间，换热器112用于将载冷液的冷量传递给相变材料，换热器112包括至少一组换热单元，换热单元的横截面包括至少一个圆形部分1122、和分别设置在圆形部分1122周围的多个散射线部分1121，散射线部分1121在圆形部分1122的整个圆周上分布设置，散射线部分1121增大了相变材料与换热器112的接触面积。散射线部分1121设置为至少部分地从圆形部分1122径向向外延伸，其为直线或弯折线，弯折线可以为弧线或折线。散射线部分1121包括第一散射线部分11211、第二散射线部分11212、第三散射线部分11213。换热器112的多组换热单元通过相邻的换热单元的第一散射线部分11211彼此连接；散射线部分1121的第二散射线部分11212设置为一方面支撑所述圆形部分1122，另一方面承载在所述壳体111上；散射线部分1121的第三散射线部分11213进一步增大相变材料与换热器112的接触面积。换热单元的横截面包括多个圆形部分，相邻的圆形部分的第一散射线部分11211彼此连接。

多个圆形部分1122为换热器112内的换热本体1122的横截面，圆形周围的多个散射线部分1121为换热本体1122外部设置的换热加强部1121的横截面，换热本体1122外部设置有换热加强部1121，将对应到一个管部所设置的换热加强部定义为一个换热加强单元。

如图7所示，每个换热加强单元包括三种翅片：第一翅片11211，其对应第一散射线部分11211；第二翅片11212，其对应第二散射线部分11212；第三翅片11213，其对应第三散射线部分11213。

如图4-5所示，壳体111采用导热性和刚性好的金属材料制作，壳体111可以采用平面压板结构，外表面至少部分地设置有散热翅片113，散热翅片113增大了储能板11与冷链集装箱1保温箱体内的存储空间的接触面积，利于均匀释放冷量，散热翅片113构成了散热加强部。壳体也可以采用曲面压板结构，同样增大壳体与保温箱本体内的外部空间的换热接触面积，利于均匀释放冷量。壳体的至少一个表面设置成曲面压板形式，表面的结构可以是压筋结构、波浪形结构，或其它的具有交替的凸起与凹槽结构。

换热器112浸没在相变材料中，能够冷却相变材料，当然，根据实际需求，换热器112可选地加热相变材料。换热器112具有换热本体1122，每个换热本体1122具有一个载冷液入口和一个载冷液出口。换热本体1122包括一个或多个U型折弯，载冷液在换热本体1122中流过，同时与相变材料进行热传递。为了促进载冷液与相变材料之间的热交换，换热本体1122外部设置有换热加强部1121，换热本体1122和换热加强部1121组成一个换热单元。

如图4-7所示的实施例一中，换热本体1122为折弯管，具有两个U型折弯，位于两侧的两个U型弯头连接四个直的管部：第一管部11221、第二管部11222、第三管部11223和第四管部11224，第一管部11221与储能板11的载冷液入口a相连，第四管部11224与储能板的载冷液出口b相连，载冷液从入口进入第一管部11221，并依次流经四个管部，从载冷液出口b流出。这四个管部在径向方向上邻接，将该方向定义为管部的邻接方向X。换热本体1122外部设置有换热加强部1121，将对应到一个管部所设置的换热加强部定义为一个换热加强单元。

实施例一中，每个换热加强单元包括三种换热翅片：第一翅片11211、第二翅片11212、第三翅片11213，翅片设置为从管部径向向外延伸的直线型或弧型翅片，翅片在管部的整个轴向长度上延伸，相邻管部的相邻翅片至少部分地彼此热传导地连接。第一翅片11211在管部的邻接方向X上延伸，第二翅片11212在管部邻接方向X的垂直方向上延伸，还包括在管部的邻接方向和邻接方向的垂直方向之间的方向上延伸第三翅片11213。翅片排布在管部周围，在管部的任意一个径向截面上看，翅片在管部周围形成太阳花模式。每个管部包括两个第二翅片11212，第二翅片11212可以一直延伸到抵接壳体111内表面，成为顶天立地模式，从而支撑折弯管1122。每个管部包括两个第一翅片11211，其中一个第一翅片11211具有槽结构，另外一个第一翅片11211具有凸起，第一管部11221的具有槽结构的第一翅片11211与第二管部11222的具有凸起结构的第一翅片11211通过凸起和凹槽连接在一起，成为手拉手模式，以最大限度增大换热器112与相变材料的热交换面积，达到理想的制冷效果。第二管部11222与第三管部11223、第三管部11223和第四管部11224的采用相同的连接方式。第一管部11221与壳体之间的第一翅片11211可以一直延伸到壳体222内表面，从而支撑折弯管1122，当然第一翅片11211也可以不延伸到壳体111内表面。

换热加强单元的换热翅片可以采用其它的结构形式，例如直线型或弧型翅片，具体形式如图8-12所示，只要增大所述相变材料与换热器的接触面积即可。图8-12是本发明实施例二到六中换热翅片截面示意图。翅片可以至少部分的从所述换热本体径向向外延伸，或者至少部分地从所述换热本体轴向延伸，或者分布在所述换热本体不同的轴向位置上，或者以螺旋方式盘绕在所述换热本体周围。

换热器112可以具有多个换热单元，本实施例一中，一个换热器具有第一换热单元1123和第二换热单元1124这两个换热单元，第一换热单元1123和第二换热单元1124在管部的径向方向X上邻接，第一换热单元1123的第四管部11224的第一翅片11211与第二换热单元1124的第一管部11221的第一翅片11211通过凸起和凹槽连接在一起，两个换热单元整体成为手拉手模式。第二换热单元1124的第四管部11224与壳体111之间的第一翅片11211可以一直延伸到壳体111内表面，从而支撑折弯管1122，当然第一翅片11211也可以不延伸到壳体111的内表面。

为了加快相变材料产生相变，翅片可以制造成粗糙表面，也可以设置通孔。另外，壳体内还可以填充有晶核，晶核优选为蜂窝状物质，例如蜂窝铝。

以上储能单元采用了无源制冷技术，解决了冷链运输过程配备能源供应的技术壁垒，过程中不需要外部能源，运行安全性显著提高，释冷均匀，温度波动度小，控温精准，降低货物腐损率，有效保证了货物品质。同时，降低运输成本，维护保养方便。且采用相变材料储冷密度大、潜热值高，无毒，无腐蚀，无污染、不易燃易爆、循环性能稳定，使用周期长。

本发明中的储能单元可用于冷链集装箱、冷链运输车、流动冷库或冷柜，能实现铁路运输、公路运输，也可应用于同城配送。针对生鲜、农产品、医药、鲜花等鲜活物资市区，可根据需求适配不同的储存与运输方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种储能单元，包括壳体(111)、相变材料及换热器(112)，所述壳体(111)的内部限定容纳相变材料的空间，所述换热器(112)设置用于与所述相变材料进行热交换，其特征在于，所述换热器(112)包括至少一组换热单元，所述换热单元的横截面包括至少一个圆形部分(1122)和分别设置在所述圆形部分(1122)周围的多个散射线部分(1121)。

2.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述散射线部分(1121)在所述圆形部分(1122)的整个圆周上分布设置。

3.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述散射线部分(1121)设置为至少部分地从所述圆形部分(1122)径向向外延伸。

4.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述散射线部分(1121)为直线或弯折线，所述弯折线为弧线或折线。

5.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述换热器(112)包括多组换热单元，所述散射线部分(1121)包括第一散射线部分(11211)，相邻的所述换热单元的第一散射线部分(11211)彼此连接。

6.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述散射线部分(1121)包括第二散射线部分(11212)，所述第二散射线部分(11212)设置为一方面支撑所述圆形部分(1122)，另一方面承载在所述壳体(111)上。

7.根据权利要求1所述的储能单元，其特征在于，所述换热单元的横截面包括多个圆形部分，相邻的所述圆形部分的第一散射线部分(11211)彼此连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的储能单元，其特征在于，所述换热单元包括换热本体和换热加强部，所述换热本体的横截面为所述圆形部分(1122)，所述换热加强部的横截面为所述散射线部分(1121)。

9.根据权利要求8所述的储能单元，其特征在于，所述换热加强部增大所述相变材料与换热器的接触面积，且围绕所述换热本体设置。

10.根据权利要求9所述的储能单元，其特征在于，所述换热本体包括依次连接的多个管部，所述换热加强部包括用于各所述管部的换热加强单元，相邻的所述换热加强单元至少部分地彼此热传导地连接。

11.根据权利要求10所述的储能单元，其特征在于，所述换热本体设置为折弯管，所述折弯管包括一个或多个U型折弯，所述多个管部(11221、11222、11223、11224)为所述折弯管的直管部分，所述多个管部(11221、11222、11223、11224)通过U型部分连接。

12.一种冷链集装箱，所述冷链集装箱包括箱体和设置在所述箱体内的至少一个储能单元，其特征在于，所述储能单元为权利要求1-11中任意一种所述的储能单元。

13.一种冷链运输车，所述冷链运输车包含车架和设置在所述车架上的车体，所述车体内设置有至少一个储能单元，其特征在于，所述储能单元为权利要求1-11中任意一种所述的储能单元。

14.一种流动冷库，所述流动冷库包括底盘和设置在所述底盘上的保温库体，所述保温库体内设置有至少一个储能单元，其特征在于，所述储能单元为权利要求1-11中任意一种所述的储能单元。

15.一种冷柜，所述冷柜包含柜体和设置在所述柜体内的至少一个储能单元，其特征在于，所述储能单元为权利要求1-11中任意一种所述的储能单元。