CN102464166B - 冷藏集装箱冷机、冷藏集装箱及冷藏集装箱冷机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷藏集装箱冷机、具有该冷藏集装箱冷机的冷藏集装箱及该冷藏集装箱冷机的控制方法，该冷藏集装箱冷机具有一控制器，控制冷机以使至少一个箱内条件参数维持在设定范围内；冷机还具有至少两个传感器，以感测冷藏集装箱内与冷机不同距离处的箱内条件参数；控制器还包括参数修正模块，接收各传感器的感测值，计算箱内条件参数在冷藏集装箱内的实时均匀度，在冷机按照控制指令运行使得箱内条件参数在一定程度上接近于设定范围时，开始发出一调整指令，叠加于控制指令控制冷机的功率与冷机的蒸发器风扇的转速以使实时均匀度达到设定均匀度。本发明可更好的判断、控制并维持箱内温度分布的均匀性，并降低冷机的功耗。

Description

冷藏集装箱冷机、冷藏集装箱及冷藏集装箱冷机控制方法

技术领域

本发明涉及冷藏集装箱技术领域，尤其涉及一种冷藏集装箱冷机、具有该冷藏集装箱冷机的冷藏集装箱及所述冷藏集装箱冷机的控制方法。

背景技术

随着冷藏运输市场和技术的发展，用户对冷藏集装箱箱内温度的均匀性要求越来越高，但是冷藏集装箱箱体的结构限制使其冷机(或称冷冻机)只能安装在箱体的前端(不设置箱门的一端)；冷机的运行以及状态的控制，都是采用冷机的送风温度传感器、回风温度传感器采集的送风温度与回风温度信号来判断箱内的温度情况，通过控制冷机的负荷使得送风温度或回风温度与设定温度的差值保持在一合理范围。

目前冷冻机控制箱内温度范围为-30℃～30℃，通常以-10℃为冷冻冷藏分界线，-10℃以上为冷藏，采用设定温度来判定运行状态属于冷冻还是冷藏。

冷藏状态下，箱内温度的表征温度为送风温度(即用送风温度表示箱内温度)，默认蒸发风扇始终运行高风。送风温度接近设定温度后，转低风运转，实现节能。

冷冻状态下，箱内温度的表征温度为回风温度(即用回风温度表示箱内温度)，默认蒸发风扇始终运行低风。会在与设定温度差较高，需要给货物快速降温时，蒸发风扇采用高速运转。

对于冷机的控制，包括对于冷机的功率进行增加或者减小，也包括调整冷机的蒸发器的蒸发风扇的转速。

现有技术的冷机，所述蒸发风扇的转速通常是两档，即高风档与普风档。在回风温度或送风温度接近设定温度时，说明冷藏箱内的温度条件已经达到设定的要求，即可控制冷机采用低功率和低风速运行。而当在回风温度或送风温度与设定温度相差较大时，说明冷藏集装箱内的温度条件还未达到设定的要求，需控制冷机采用高功率和高风速运行。

然而，现有技术的冷机控制，没有引入远端的相关状态参数进行控制。容易造成箱内温度分布不均匀；例如在某种条件下，与冷机距离较远的门端的温度与冷机所在的前端的温度会具有一定的差距，假设箱内温度设定应为-10.5摄氏度，此时门端温度为-5摄氏度，而前端温度已经降到-11摄氏度，此时冷机通过检测回风温度与设定温度的差值，做出的是采用低功率和低风速运行的控制方式，而此时的该控制方式并不能反映门端的需求，使得门端的温度更无法达到设定要求，容易使货物受到损耗。

除了与冷机最远的门端之外，集装箱内的其他与冷机具有不同距离的位置，也难以与冷藏集装箱前端同步达到设定的温度，因此也需要新的控制方式来实现冷藏集装箱内各位置的温度均匀。

若冷机始终采用高风速送风，可以有效提高箱内温度的均匀性，但却增加冷机的功耗，不能达到节能的目的也不能取得良好的经济效益。

除了温度均匀性之外，冷藏集装箱内的其他条件参数如湿度、空气成分等也具有均匀性的需求，也需要通过对冷机运行的调整来达到集装箱内各位置的均匀，现有技术中同样不具备该调整的条件。

发明内容

本发明的目的为提供一种冷藏集装箱冷机，以解决现有技术中冷藏集装箱冷机不能使集装箱内部的距离冷机不同距离处的箱内条件参数达到均匀的技术问题。

本发明的第二个目的在于提供一种具有本发明冷藏集装箱冷机的冷藏集装箱，以解决现有技术中冷藏集装箱内部距离冷机不同距离处的箱内条件参数不均匀的技术问题。

本发明的第三个目的在于提供一种本发明冷藏集装箱冷机的控制方法，以通过对冷藏集装箱冷机的控制，解决现有技术中冷藏集装箱内部距离冷机不同距离处的箱内条件参数不均匀的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种冷藏集装箱冷机，所述冷机具有一控制器，通过向所述冷机发出控制指令，控制所述冷机以使至少一个箱内条件参数维持在设定范围内；所述冷机还具有至少两个传感器，设置于所述冷机或所述冷藏集装箱内，且至少其中一个传感器设置于所述冷藏集装箱内，以感测所述冷藏集装箱内与所述冷机不同距离处的所述箱内条件参数；所述控制器还包括参数修正模块，接收各所述传感器的感测值，计算所述箱内条件参数在所述冷藏集装箱内的实时均匀度，在所述冷机按照所述控制指令运行使得所述箱内条件参数在一定程度上接近于所述设定范围时，开始发出一调整指令，叠加于所述控制指令控制所述冷机的功率与所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度。

本发明的冷藏集装箱，具有前端和门端，其冷机设置于所述前端，所述冷机为本发明的冷藏集装箱冷机。

一种本发明冷藏集装箱冷机的控制方法，包括步骤：步骤S1：所述控制器控制所述冷机以使至少一种箱内条件参数维持在一设定范围内。步骤S2：所述参数修正模块接收各所述传感器传来的集装箱内的与所述冷机不同距离处的所述箱内条件参数信号，计算实时均匀度；步骤S3，所述冷机按照所述控制指令运行使得所述箱内条件参数在一定程度上接近于所述设定范围时，所述参数修正模块开始发出调整指令，叠加于所述控制指令控制所述冷机的功率与所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度。

本发明的有益效果在于，本发明的冷藏集装箱冷机、本发明的冷藏集装箱及所述冷藏集装箱冷机的控制方法，通过在集装箱内设置温度传感器或者感测其他箱内条件参数的传感器，采集其感测值并运算该条件参数的实时均匀度，并与设定均匀度进行比较，就比较结果采取不同的控制方式以使其达到设定均匀度，更好的判断、控制并维持了箱内温度或其他条件参数分布的均匀性，避免了由于某些参数的不均匀性所带来的对所存储货物的损耗，降低了冷机的功耗，也提升了冷藏集装箱的经济效益。

附图说明

图1为本发明第一实施例的冷藏集装箱冷机的控制架构图。

图2为本发明第一实施例的冷藏集装箱冷机的参数修正模块的示意图。

图3为本发明第三实施例的冷藏集装箱的传感器布置示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的冷藏集装箱，具有本发明的冷藏集装箱冷机。本发明实施例的冷藏集装箱，借助于本发明的冷藏集装箱冷机控制方法对冷机进行控制。

本发明各实施例的冷藏集装箱，具有前端和门端，和现有技术一样，所述冷机设置于所述前端，所述冷藏集装箱冷机的控制器控制所述冷机以使所述送风温度或回风温度与设定温度的差值维持在一设定范围内；其送风温度、回风温度的采集及对冷机的控制方式，与现有技术相同，不再赘述。

以下基于不同的传感器布置、不同的箱内条件参数、不同的均匀度计算方式与不同的控制策略的多个实施例，详细的介绍本发明的冷藏集装箱冷机、冷藏集装箱及冷藏集装箱冷机的控制方法。

第一实施例：

与现有技术不同的是，除在冷机或冷机附近装设的送风温度传感器和回风温度传感器之外，所述冷机还在门端的冷藏集装箱内设置一个温度传感器(简称为门端传感器)，用于感测冷藏集装箱内靠近门端的储货区的门端温度，为了得到冷藏集装箱内温度的实时均匀度，除门端的温度传感器外，在冷藏模式中选择送风温度传感器所感测到的送风温度作为前端温度，在冷冻模式中选择回风温度传感器所感测到的回风温度作为前端温度，通过控制器的参数修正模块对冷藏箱内温度的均匀性进行控制。

如图1和图2所示，本发明第一实施例中，以冷冻模式为例，参数修正模块包括信号处理单元、运算单元、比较单元、指令单元和执行单元。信号处理单元，接收门端传感器传来的门端温度信号、接收回风温度传感器传来的前端温度信号，均处理为温度数据；并由运算单元计算所述箱内温度的实时均匀度，所述实时均匀度用数值表示，例如门端温度为8摄氏度，前端温度为4摄氏度的情况下，可用其差值4(无单位)表示所述实时均匀度，数值越大，表示越不均匀，即均匀性越差。本实施例中，设定均匀度为0，即要求门端温度和前端温度完全相等，当然，在一些控制精度要求不高的场合，设定均匀度也可为0.1、0.5、1等数值。比较单元将实时均匀度与设定均匀度进行比较，得出比较结果后，即可由指令单元按照比较结果发出改变所述蒸发器风扇的转速的指令，即由低速档调整至高速档，并由执行单元向蒸发器风扇传送所述指令，并将风扇转速反馈到指令单元，以检测所述指令的执行，该指令一直执行到实时均匀度等于设定均匀度为止。

而参数修正模块发出调整指令的时机，是在控制器控制回风温度向设定值靠近的过程中，例如回风温度与设定值的原差距是4摄氏度，则可在回风温度与设定值的原差距已接近到1摄氏度的时候发出调整指令，启动上述的调整过程。

第二实施例：

本实施例所要调整的仍然是箱内温度。

在进行上述的均匀度调整的过程中，均匀度的差距有时比较大，有时比较小，则可以采取不同的调整策略。例如门端温度与前段温度之差仅为1摄氏度时(也可以将温度差换算为均匀度之差)，仅调整所述冷机的蒸发器风扇的转速；例如门端温度与前段温度之差达到2摄氏度时，则同时调整冷机的功率及所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度。

具体调整如表1所示：

表1：

温度差	对蒸发器风扇的控制	对冷机功率的控制
			.5	风扇转速运行高速	冷机频率降低20Hz
4	风扇转速运行高速	冷机频率降低15Hz
			3	风扇转速运行高速	冷机频率降低10Hz
2	风扇转速运行高速	冷机频率降低5Hz
			1	风扇转速运行高速	无指令

从表1可知，根据不同的实时均匀度或温度差，来修正和调整机组的运行状态以及蒸发风速的转速，实现降低功耗的目的。

上述两个实施例，其共同的优点在于，只需增加一个额外的传感器，即可实现平衡箱内温度或者湿度的作用，其成本低，便于实施。

第三实施例：

本实施例的特点首先在于传感器的布置，传感器为三对共6个温度传感器(图3中的①②③④⑤⑥)，如图3所示，分别布置于门端的两对角处、箱体纵向中部的顶板中央位置与底板中央位置、箱体的前端的顶板中央位置与底板中央位置，相比于第一实施例，增加了箱体纵向中部的温度传感器，使得箱内温度的均匀度反应的更准确。

有了温度数据之后，需要计算实时均匀度，本实施例中，假设各温度值分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6，先找出一个最高温度值A6，则实时均匀度值＝(A1+A2+A3+A4+A5)/5A6。获得实时均匀度值后，后续的控制方式可采用第一实施例的控制方式。

第四实施例：

为了更精确的反映冷藏集装箱内各处的温度或者其他箱内条件参数的均匀度，可在冷藏集装箱内与所述冷机不同距离处设置多个传感器，以下仍以温度传感器为例。

在冷藏集装箱内，发生温度不均匀的情况时，通常是距离冷机越远的位置温度差异越大，并且由近至远是一个渐变的过程。因此，本实施例中，在冷藏集装箱内装设多个温度传感器，均匀的分布于所述冷藏集装箱纵向，假设冷藏集装箱内冷机距离箱门为20英尺，温度传感器共有五个，则所述五个温度传感器C1、C2、C3、C4、C5分别装设于距离冷机4英尺、8英尺、12英尺、16英尺和20英尺处。

采集了上述五个传感器的温度数据以后，可以用第四实施例的方式计算实时均匀度，也可以用如下的方式计算实时均匀度：

判断各位置的温度达标情况，看从哪个位置开始温度不达标，并得出与实时均匀度的对应关系，即C1开始不达标对应的实时均匀度为1，C2开始不达标对应的实时均匀度为2，C3开始不达标对应的实时均匀度为3，C4开始不达标对应的实时均匀度为4，C5开始不达标对应的的实时均匀度为5。

得出上述的实时均匀度值以后，即可以按照第二实施例的表1的控制方式向冷机或者蒸发器风扇(具体来讲是蒸发器风扇的电机)下发控制指令，以实时均匀度值1、2、3、4、5分别对应表1中的第1、2、3、4、5行的相关指令，后续的步骤也与第二实施例相同。

第五实施例：

本实施例与第四实施例不同之处在于，五个传感器变化为五组传感器，每组传感器可为两个或两个以上，可以分别设置于底板、顶板或者侧壁上。每组传感器的读数取平均值，作为该位置处的温度数值。也许有个别传感器会发生故障，故障后会产生一个明显不合理的值，在求平均值之前需将这一明显不合理值去除。本实施例进一步增加了温度采集的准确性，避免了由于单个传感器故障对冷机控制所带来的不利影响。

在上述的第三实施例至第五实施例中，设置于所述冷藏集装箱内的各所述传感器与所述冷机的连接缆线可预先埋设于所述冷藏集装箱的发泡层中。避免在箱内走线所带来的诸多问题。

上述各实施例中，其中的均匀度，包括实时均匀度与设定均匀度，都是一个与温度、湿度的单位等无关的量，所反映的是温度和湿度分布的均匀程度，因此既可以以数值表示，也可以以百分比表示。

参数调整模块的程序可通过冷机的接口写入并刷新所述控制器的控制程序。其中的设定均匀度等可根据实际情况由用户设定的数值可以通过冷机的键盘等外部输入装置进行输入。

并且，本发明并不以上述实施例为限，上述各实施例中的不同的传感器布置、不同的箱内条件参数、不同的均匀度计算方式与不同的控制策略之间的相互组合，也同样属于本发明的实施方式。在同时需要调整多个箱内条件参数时，可以对不同的参数设置优先级，优先调整优先级高的参数，例如箱内温度。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷藏集装箱冷机，其特征在于，

所述冷机具有一控制器，通过向所述冷机发出控制指令，控制所述冷机以使至少一个箱内条件参数维持在设定范围内；

所述冷机还具有至少两个传感器，设置于所述冷机或所述冷藏集装箱内，且至少其中一个传感器设置于所述冷藏集装箱内，以感测所述冷藏集装箱内与所述冷机不同距离处的所述箱内条件参数；

所述控制器还包括参数修正模块，接收各所述传感器的感测值，计算所述箱内条件参数在所述冷藏集装箱内的实时均匀度，在所述冷机按照所述控制指令运行使得所述箱内条件参数在一定程度上接近于所述设定范围时，开始发出一调整指令，叠加于所述控制指令控制所述冷机的功率与所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度；

其中，设定均匀度根据实际情况由用户设定的数值通过冷机的外部输入装置进行输入。

2.如权利要求1所述的冷藏集装箱冷机，其特征在于，所述箱内条件参数为箱内温度，所述至少两个传感器为三个，包括设置于门端的一温度传感器、设置于冷机的一送风温度传感器及一回风温度传感器，所述参数修正模块包括：

信号处理单元，接收各所述传感器传来的温度信号并处理为温度数据；

运算单元，接收所述信号处理单元传来的所述温度数据，计算所述实时均匀度；

比较单元，比较所述实时均匀度与设定均匀度，得出比较结果；

指令单元，按照所述比较单元的比较结果发出改变所述冷机的蒸发器风扇的转速，或同时改变所述冷机的功率与所述冷机的蒸发器风扇的转速的所述调整指令；

执行单元，将所述调整指令叠加于所述控制指令以对所述冷机的负荷与所述蒸发器风扇的转速进行控制。

3.一种冷藏集装箱，具有前端和门端，其冷机设置于所述前端，其特征在于，所述冷机为权利要求1所述的冷藏集装箱冷机。

4.如权利要求3所述的冷藏集装箱，其特征在于，所述至少两个传感器共三对，分别设置于所述门端的两对角处、箱体纵向中部的顶板中央位置与底侧板中央位置、箱体的前端的上部中间位置与下部中间位置。

5.如权利要求4所述的冷藏集装箱，其特征在于，设置于所述冷藏集装箱内的所述传感器与所述冷机的连接缆线预先埋设于所述冷藏集装箱的发泡层中。

6.一种权利要求1所述冷藏集装箱冷机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括步骤：

步骤S1：所述控制器控制所述冷机以使至少一种箱内条件参数维持在一设定范围内；

步骤S2：所述参数修正模块接收各所述传感器传来的集装箱内的与所述冷机不同距离处的所述箱内条件参数信号，计算实时均匀度；

步骤S3，所述冷机按照所述控制指令运行使得所述箱内条件参数在一定程度上接近于所述设定范围时，所述参数修正模块开始发出调整指令，叠加于所述控制指令控制所述冷机的功率与所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述箱内条件参数为箱内温度，所述至少两个传感器为三个，包括设置于门端的一温度传感器、设置于冷机的一送风温度传感器及一回风温度传感器，在所述冷机处于冷藏模式时，所述控制器在步骤S1中控制送风温度在一第一设定范围内，在所述冷机处于冷冻模式时，所述控制器在步骤S1中控制回风温度在一第二设定范围内。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步骤S3中：如果实时均匀度与设定均匀度之差仅达到一第一设定差值时，仅调整所述冷机的蒸发器风扇的转速；如果实时均匀度与设定均匀度之差达到一第二设定差值时，且第二设定差值大于第一设定差值，则同时调整冷机的功率及所述冷机的蒸发器风扇的转速以使所述实时均匀度达到设定均匀度。

9.如权利要求6或8所述的控制方法，其特征在于，在步骤S1中，取所述冷藏集装箱内与所述冷机同一距离但不同位置处的多个传感器的去除不合理值之后的平均值作为该位置处的所述箱内条件参数。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述箱内条件参数为温度、湿度或空气成分。