利用磁懸浮真空保溫原理，本文研究設計了一種兼具儲、運功能的新型保溫裝置，具有無電源冷儲、保溫效果好、運輸能耗低、多品種單元化分類儲運、可周轉使用等功能特點，利用普通貨運車輛運輸，也可利用閑置廠房、倉庫儲藏，擁有更強的普適性，能夠滿足冷鏈物流安全高效、節能降耗、可周轉使用、綠色環保的高標準要求。

近年來，隨著人民生活水平不斷提高，冷藏農產品的物流量逐年攀升。保鮮冷庫、冷藏車是冷鏈物流的基礎設施，目前我國保鮮冷庫主要分布在中轉地和銷售地，而產地保鮮冷庫數量偏少，且多為固定式中小型冷庫，其使用具有區域性、季節性特點，屬階段性利用，效率比較低。冷藏車制造成本高，連續制冷耗能大，運輸成本高，在多種運輸方式轉換時存在貨物溫度控制不穩定及“斷鏈”問題，且不具備小批量、多品種、單元化分類運輸功能。針對現有保鮮冷庫和冷藏車在產地儲藏、遠距離運輸方面存在的不足及缺陷，市場迫切需要安全、高效、節能、綠色、環保、可周轉使用且符合冷鏈物流特點的儲藏、運輸設施設備。

一、儲運保溫裝置設計方案的確定

1.儲運保溫裝置設計思路

利用少量蓄冷劑作為存儲、運輸的冷源，汲取冷庫、冷藏車等設施設備的優勢及長處，克服其不足，設計一種兼具儲運功能的保溫裝置，集中堆疊可作為臨時“冷庫”使用，分開堆疊裝運可作為車載保溫箱使用。

2.儲運保溫裝置設計原則

設計應以簡單、高效、實用為原則，能實現儲、運能耗低，保溫效果好，可重復使用，節能、綠色、環保，并可利用普通貨運車輛運輸，普適性強。

3.儲運保溫裝置保溫原理

熱的傳遞方式有三種方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。儲運保溫裝置設計成雙層殼體結構，內殼體在外殼體中呈懸浮狀態，四周為點接觸陶瓷球頭螺栓限位，內、外殼體之間間隙抽成真空狀態，用來隔斷熱傳導、熱對流傳熱；內殼體表面包覆多層鋁箔，隔絕熱輻射通路，上述設計從熱傳遞的三種方式考慮，最大限度隔斷內、外殼體之間的傳熱途徑，實現最佳保溫效果。

二、儲運保溫裝置結構設計

儲運保溫裝置主體結構由球蓋、筒體、真空閥及手把等構成，選用雙層殼體中空結構，利用永磁鐵將內殼體懸浮于外殼體中，雙層殼體之間的中空層抽真空隔斷熱傳導，同時在內殼體表面包覆多層防輻射屏，降低熱輻射。

1.球蓋

為提高耐壓能力，儲運保溫裝置內、外端蓋選用半球形結構，內球蓋置于外球蓋內，頂部設置的若干小磁鐵對，使內、外球蓋吸合在一起，并實現外球蓋旋轉時，帶動內球蓋一起旋轉。內、外球蓋直邊段內側圓周面上部設置兩道“O”型密封槽，下部加工螺紋，螺紋螺距大小不同，內球蓋上的螺紋螺距大于外球蓋上的螺紋螺距。外球蓋兩道密封槽之間設計一個螺紋通孔，用來裝設真空閥（如圖1所示）。

2.筒體

儲運保溫裝置筒體為貨物及蓄冷劑儲藏空間，綜合考慮耐壓、容積、隔熱、效率等因素，內、外筒體選用圓筒結構，在底部設置同極永磁鐵對，在內、外筒體上緣凸臺處設置限位陶瓷球頭螺栓。同時，內、外筒體直邊段外側圓周面上部與內、外球蓋配合處加工密封光面與螺紋，與球蓋構成密封與螺紋副聯接（如圖2所示）。

3.密封件

真空設備的密封性能是真空設備的重要指標，密封件的正確選用是關鍵。儲運保溫裝置真空層為高真空，球蓋與筒體之間的密封為可拆靜密封，橡膠“O”密封圈密封具有密封可靠，可反復拆裝，易于加工，價格低廉等優點，尤其是串聯的“O”型密封結構，因存在寄生容積，可明顯減小氣體的泄漏率和泄漏量，延長平衡時間。因此，選用雙重“O”型橡膠密封圈作為儲運保溫裝置的密封元件。

4.裝置組合

外球蓋與外筒體通過螺紋副聯接構成外殼體，內球蓋與內筒體通過螺紋副聯接構成內殼體，內殼體在外殼體中呈懸浮狀態（如圖3所示）。

裝入貨物前，首先旋開球蓋組合，使球蓋與筒體分離，將預冷后的貨物裝入內筒體，再根據貨物的類別加入少許蓄冷劑。

球蓋旋合時，當旋合至螺紋長度約一半距離時停下，第一道”O“型密封圈起作用，真空閥接入抽真空系統，抽除真空層內的空氣，達到要求的真空度后，再將球蓋組合旋緊，此時雙重“O”型密封圈起作用，兩道密封圈之間的槽構成真空狀態的寄生容積，同時因內殼體上的螺紋副螺距大于外殼體上的螺紋副螺距，內、外殼體頂部磁鐵對脫開，保持一定間隙[1]。

5.堆疊方式

儲運保溫裝置外球蓋頂部與外筒體底部均設有圓環形支座，外筒體底部圓環支座B的內直徑略大于外球蓋頂部圓環支座A的外直徑；外球蓋頂部環環支座上對稱裝設一對手把，手把與圓環支座為螺紋聯接；外筒體底部的圓環支座上對稱加工有兩個倒“L”形卡口，卡口寬度尺寸略大于手把直徑（如圖4 A向示意圖所示）。

堆放時，儲將運保溫裝置I吊起至略高于儲運保溫裝置II的高度，儲運保溫裝置I筒體底部的圓環支座對準儲運保溫裝置II球蓋頂部的圓環支座，儲運保溫裝置I筒體底部的圓環支座上的卡口對準儲運保溫裝置II球蓋頂部圓環支座上的手把位置，輕輕落下，直至完全壓實，再將儲運保溫裝置I整體水平旋轉一定角度“防脫”即可（如圖4所示）。此種堆疊方式，裝置之間連接較為簡單穩固，并有簡單明確的裝運規范可供裝運工人進行參考，裝運效率相對較高且可以有效預防現有物流體系下暴力裝卸的相關現象。

6.永磁懸浮結構

在垂直方向上，利用永磁鐵同極相斥異極相吸原理，在內殼體與外殼體底部設置同極永磁鐵對，其產生的斥力大于儲運保溫裝置內殼體及裝載物總重量，當裝載貨物的內殼體處于穩定懸浮狀態時，內殼體與外殼體頂底部及四周凸緣上、下不接觸。

在水平方向上，外殼體凸緣上的限位螺栓頭部裝設在內殼體凸緣上的限位通孔內，限制內、外殼體在水平方向上的相對移動；限位螺栓頭部為球形結構，噴涂陶瓷隔熱層，與限位孔壁接觸為點接觸，接觸面積小。

7.輻射屏隔熱結構

在儲運保溫裝置內殼體外表面設置多層具有高反射率的鋁箔輻射屏，低熱傳導率的尼龍網將每層鋁箔輻射屏間隔開，同時將每層鋁箔輻射屏壓緊固定在內殼體外表面上。在高真空條件下，設置n組輻射屏，理論上輻射傳熱可減少至無輻射屏狀態下的1/（n+1）倍，從而大幅度降低輻射熱傳遞[2]。

三、冷源的選用

當前冷鏈市場的儲運裝備多采用冷庫和冷藏車，冷庫、冷藏車制冷原理是利用壓縮機工作提供冷源，在電價、油價不斷上漲的今天，這種儲運模式既不經濟也不環保。“大庫存小貨”、“大車裝小貨”給客戶帶來不可忽視的額外成本。儲運保溫裝置選擇蓄冷劑作為冷源，依靠不同溫度的蓄冷劑來完成溫控，可與常溫貨物一同裝載在普通貨車中進行配送，既能充分保證冷凍冷藏貨物的配送質量，又可有效利用普通貨車的配送能力，降低配送成本，環保、節能。

四、實施與應用

作為一種儲運器具，儲運保溫裝置綜合考慮了自重、容積、隔熱、溫度保持、裝運等多種應用因素，并對結構參數進行了優化。

1.尺寸與材料

考慮耐壓、人工或機械裝運效率及便利性等因素，儲運保溫裝置結構尺寸確定為外徑Φ450mm，內Φ400mm，高度650mm，內筒容積約50升。制造材料，選用重量輕、機械強度高、鑄造性能好的ZL105高強度鋁合金。

2.制造與工藝

儲運保溫裝置制造材料ZL105鋁合金，具有低密度、高強度、鑄造性能好等特點，選用精密鑄造工藝制造，尺寸精確高，表泛光潔，腔體表面不再進行機械加工而直接使用，僅對密封槽及配合面等有高精度加工要求的部位進行精加工即可，節省了金屬材料，經濟效果優良。

3.真空獲取與維持

在影響真空保溫的諸多因素中，真空度的保持起到十分關鍵的作用，要求真空層的真空度優于10-2Pa，真空保溫才能達到最佳效果。油擴散真空泵機組抽速大，抽速范圍寬，且結構簡單，可靠性高，操作維護方便，極限壓力可達到10-3Pa以上，能滿足使用要求。并且，儲運保溫裝置對油污染不敏感，故選用油擴散真空泵作為真空獲取設備[3]。

4.儲藏與運輸

我國很多優質農產品產地地理位置偏遠，冷鏈物流發展不平衡、不充分，冷鏈設施短缺，農產品供需調節能力不足，產地“最先一公里”問題突出[4]。儲運保溫裝置可利用田間、地頭閑置空間，將個體單元按行列分層堆疊就可作為臨時“冷庫”使用，成為解決農產品預冷、保鮮的移動倉儲設施。

儲運保溫裝置可實現普通貨車裝運，小批量、多品種、單元化分類運輸，多種運輸方式轉換時，貨物溫度控制穩定，不存在冷鏈“斷鏈”問題；也可同常溫貨物一同配送，實現冷鏈到店、到家，解決了城市“最后一公里”問題（如圖5所示）。

5.維護保養與使用

儲運保溫裝置結構簡單，除橡膠密封件為易損件，需定期更換外，其它部件均為耐用件，如無意外損壞（如受到劇烈撞擊外殼體嚴重變形等），可長期周轉使用。

五、結論

儲運保溫裝置采用真空絕熱及磁懸浮原理進行結構設計，對熱傳導、熱對流有效隔斷，同時使用少量蓄冷劑作為冷源，可實現運輸能耗低，保溫效果好，多品種單元化儲運功能。該裝置可利用普通貨運車輛運輸，也可利用閑置場地作為臨儲點儲藏保鮮，符合冷鏈物流安全高效、節能降耗、可周轉復用、綠色環保的特點，擁有更強的普適性，具有廣闊的市場應用前景。