CN117341440A - 多隔室运输制冷*** - Google Patents

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Abstract

多隔室运输制冷***包括冷却回路和热气体流动路径。热气体流动路径包括位于压缩机和排热热交换器阀之间的冷却回路上的入口；第一出口，其位于第一蒸发器膨胀装置与第一蒸发器入口之间；第二出口，其位于第二蒸发器膨胀装置与第二蒸发器入口之间；热气体流动路径入口下游的比例阀；第一蒸发器阀，其位于比例阀与第一出口之间；以及，第二蒸发器阀，其位于比例阀和第二出口之间。

Description

多隔室运输制冷***
技术领域
实施例大体上涉及运输制冷***，并且更具体地涉及多隔室运输制冷***。
背景技术
卡车拖车的冷藏集装箱需要制冷单元来维持集装箱内部容积内所需的温度环境。各种各样的产品，例如范围从新鲜采摘的农产品到深冻海产品，通常在冷藏卡车拖车和其它冷藏货运集装箱中运输。为了便于在不同温度条件下运输各种产品，一些卡车拖车集装箱被分隔成两个或多个单独的隔室，其中每个隔室通常具有直接通向拖车外部的门。集装箱可被分隔成一对并排的轴向延伸的隔室，或者分隔成两个或更多个背对背的隔室，或者它们的组合。
与卡车拖车的分隔冷藏集装箱结合使用的常规运输制冷单元包括制冷剂压缩机、冷凝器、主蒸发器和通过闭合制冷剂流动回路中的适当制冷剂管线连接的一个或多个远程蒸发器。制冷单元必须具有足够的制冷能力，以在宽范围的室外环境温度和负载条件下将储存在集装箱的各个隔室内的易腐烂产品维持在特定期望的隔室温度下。
除了前述的主蒸发器之外，还提供一个或多个远程蒸发器，通常为最前面隔室的后面的每个附加隔室提供一个蒸发器，以制冷每个单独的后隔室内的空气或其它气体。根据需要，远程蒸发器可以安装至相应隔室的天花板或安装至隔室的分隔壁中的一个。远程蒸发器通常与主蒸发器并联地设置在制冷剂循环回路中。通常，阀设置在与***控制器一起操作的每个远程蒸发器上游的制冷剂循环回路中，使得每个远程蒸发器可以响应于相应隔室的冷却需求而独立地且选择性地打开和关闭制冷剂流，相应的远程蒸发器与其可操作地关联。
在一些情况下，易腐烂货物在具有低于易腐烂货物所需温度的温度的环境中运输，因此运输制冷***还必须具有提供热量的能力，以便维持期望的温度。此外，蒸发器上可能出现结冰，从而降低制冷***的效率。期望改进的节能温度控制方法。
发明内容
根据一个实施例，多隔室运输制冷***包括冷却回路和热气体流动路径。冷却回路包括具有入口端口和排出端口的压缩机；压缩机排出端口下游的排热热交换器阀；排热热交换器阀下游的排热热交换器；排热热交换器下游的第一蒸发器膨胀装置；第一蒸发器，具有联接至第一蒸发器膨胀装置的入口和联接至压缩机入口路径的出口，该压缩机入口路径联接至压缩机入口端口；第二蒸发器膨胀装置，其位于排热热交换器的下游；和第二蒸发器，其具有联接到第二蒸发器膨胀装置的入口和联接到压缩机入口路径的出口。热气体流动路径包括：入口，其位于压缩机和排热热交换器阀之间的冷却回路上；第一出口，其位于第一蒸发器膨胀装置与第一蒸发器入口之间；第二出口，其位于第二蒸发器膨胀装置与第二蒸发器入口之间；热气体流动路径入口下游的比例阀；第一蒸发器阀，其位于比例阀的下游，第一排水盘入口，其位于第一蒸发器阀的下游且相对于第一出口的上游；第二蒸发器阀，其位于比例阀的下游，第二排水盘入口，其位于第二蒸发器阀的下游且相对于第二出口的上游。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，另外的实施例可以包括控制器，该控制器被配置为控制排热热交换器阀、比例阀、第一蒸发器阀、第二蒸发器阀、第一蒸发器膨胀装置和第二蒸发器膨胀装置，以调节至第一蒸发器和第二蒸发器的热气体流。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，另外的实施例控制器可以被配置成响应于制冷***的操作参数来控制打开比例阀至小于100％的量。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，另外的实施例控制器可以被配置成响应于第一蒸发器、第二蒸发器或两者上的结冰来控制比例阀的打开量。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，另外的实施例控制器可以被配置为响应于低于第一隔室中的设定点的温度来控制比例阀的打开量。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，控制器可以被配置成调节热气体流以向与第一隔室相关联的第一蒸发器提供除霜并且向与第二蒸发器相关联的第二隔室提供冷却。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，控制器可以被配置为调节热气体流以向第一隔室提供热量并向第二隔室提供冷却。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，控制器可以被配置为调节热气体流以向第一隔室提供热量并且向与第二隔室相关联的第二蒸发器提供除霜。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，控制器可以被配置成调节热气体流以向与第一隔室相关联的第一蒸发器提供除霜并向与第二隔室相关联的第二蒸发器提供除霜。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，热气体流动路径可以接触与第一蒸发器相关联的排水盘、与第二蒸发器相关联的排水盘，或者可以接触两个排水盘。
本文还公开了一种向多蒸发器制冷***中的单个蒸发器提供热气体流的方法。该方法包括以小于100％的量打开比例阀以允许总热气体量的一部分进入热气体流动路径；关闭与单个蒸发器相关联的蒸发膨胀装置；打开沿着热气体流动路径的允许热气体流到单个蒸发器的阀，并且关闭沿着通向其它蒸发器的热气体流动路径的任何阀。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，小于100％的量是足以对单个蒸发器除霜的量，并且该方法还包括停止与单个蒸发器相关联的风扇的操作。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，小于100％的量是足以加热与单个蒸发器相关联的隔室的量，并且该方法还包括操作与单个蒸发器相关联的风扇。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其它蒸发器以冷却模式操作。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其它蒸发器以冷却和除霜模式的混合操作。
通过以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。
附图说明
本发明的上述和其它特征以及优点通过以下结合附图的详细描述是明显的，其中：
图1是冷藏卡车拖车的部分剖面透视图，该冷藏卡车拖车具有分隔集装箱并配备有具有多个蒸发器的运输制冷单元。
图2是多蒸发器运输制冷单元的示意图；
图3-5是多蒸发器运输制冷单元的示意图，示出了不同条件下的制冷剂流动；且
图6是用于控制多隔室制冷***的方法的流程图。
详细描述参考附图通过示例的方式解释了本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施方式
现在参照图1，示出了具有冷藏集装箱110的卡车拖车100，该冷藏集装箱110被内部分隔壁104细分(即，分隔)成前货舱112和后货舱114。货舱112和114分别具有通道门113、115和117，这些通道门直接通向卡车拖车的外部，以便于将产品装载到货舱112和114中。集装箱100配备有运输制冷***10用于在每个货舱112和114内调节和维持为其中运输的产品选择的期望存储温度范围。尽管本文将参照图1中所示的两隔室冷藏集装箱来描述实施例，但应当理解，实施例还可以与具有分隔集装箱的卡车拖车结合使用，其中货舱以其它方式布置，包括具有多于两个隔室的那些，并且还可以与其它冷藏运输船舶结合使用，包括例如卡车的冷藏集装箱或分隔设计的冷藏货运集装箱，用于通过船舶、铁路和/或公路运输运输易腐烂产品。
运输制冷***10包括冷却回路和热气体流动路径。冷却回路包括主蒸发器40、一个或多个远程蒸发器50、以及排热热交换器。蒸发器40,50中的每个可包括传统的翅片管盘管热交换器和排水盘。运输制冷***10可以如按照常规实践那样安装到卡车拖车100的外壁，例如其前壁102，其中压缩机20和排热热交换器30(图2)设置在壳体16中的冷藏集装箱110的外部。
压缩机20可以是任何类型的压缩机，例如涡旋式压缩机、往复式压缩机或螺杆式压缩机。压缩机20以及通常运输制冷单元的其它部件在运输期间由原动机通过直接机械联接器或皮带传动装置供能。或者，运输制冷单元可以是电力供能的(例如，使用产生AC功率的交流(AC)同步发电机)。产生的AC功率通常用于为用于驱动制冷剂压缩机和运输制冷单元的其它部件的电马达供能。在不同的电力供能运输制冷单元中，AC发电机可以替换为高压直流(HV DC)电池组和功率电子设备以向负载提供功率。或者，燃料电池可以向负载提供功率。
图2是多蒸发器运输制冷单元10的示例性实施例的示意图。在冷却回路中，高温、高压制冷剂蒸气离开压缩机20的排出端口99，然后移动通过包括排热热交换器阀27的流动路径25到达排热热交换器30(例如，冷凝器或气体冷却器)，其包括多个冷凝器盘管翅片和管道，其接收通常由排热热交换器风扇35吹送的空气。借助于通过该步骤去除潜热，制冷剂冷凝并流至接收器45，该接收器45提供针对低温操作期间过多液态制冷剂的存储。制冷剂从接收器45流至过冷器55，这增加了制冷剂过冷。过冷器55可邻近排热热交换器30定位并由来自排热热交换器风扇35的空气流冷却。过滤器干燥器60保持制冷剂清洁和干燥，并将制冷剂排出到节约装置热交换器70的第一制冷剂流动路径65，这增加了制冷剂过冷。节约装置热交换器70可以是板式热交换器，在第一制冷剂流动路径65和第二制冷剂流动路径75之间提供制冷剂到制冷剂的热交换。
从第一制冷剂流动路径65，制冷剂从节约装置热交换器70流至与第一制冷剂流动路径65并联连接的蒸发器膨胀装置80和82。任何冷凝物收集在相应的排水盘中。蒸发器膨胀装置80和82分别与蒸发器40和50相关联，以控制制冷剂进入相应的蒸发器40和50。在蒸发器中形成的任何冷凝物收集在相应的排水盘中。蒸发器膨胀装置80和82是由控制器550控制的电子蒸发器膨胀装置。应当理解，控制器550可以是控制蒸发器膨胀装置80和82的单个装置或者协同工作的多个装置。蒸发器膨胀装置80和82由控制器550响应于来自相关蒸发器出口温度传感器(未示出)和蒸发器出口压力传感器85和87的信号而控制。蒸发器风扇90抽吸或推动蒸发器40,50上方的空气以调节隔室112和114中的空气。除了蒸发器膨胀装置80和82之外，控制器550还基于来自传感器85,87,99,74以及未示出但在本领域中常规的各种温度传感器的信息控制压缩机20马达、用于冷凝器风扇35的马达、用于蒸发器风扇90的马达以及阀27,210,240,250，72和73。图中未示出从控制器到各种传感器和受控元件的连接。
来自蒸发器40,50的制冷剂蒸气联接至公共压缩机入口路径95，该压缩机入口路径95联接至压缩机入口端口98。蓄积器23可位于入口路径95上。蓄积器提供防止液体进入压缩机20的保护。***还可以包括紧邻蓄积器上游的阀(未示出)和围绕蓄积器的旁通路线(也未示出)，用于制冷剂流动。
制冷***10还包括穿过节约装置热交换器70的第二制冷剂流动路径75。第二制冷剂流动路径75连接在第一制冷剂流动路径65和压缩机20的中间入口端口22之间。中间入口端口22位于沿着压缩机入口端口98和压缩机排出端口99之间的压缩路径的中间位置。节约装置膨胀装置72位于第二制冷剂流动路径75中，位于节约装置热交换器70的上游。节约装置膨胀装置72可以是由控制器550控制的电子节约装置膨胀装置。当节约装置工作时，控制器550控制节约装置膨胀装置72，允许制冷剂穿过第二制冷剂流动路径75、穿过节约装置热交换器70并到达中间入口端口22。节约装置膨胀装置72用于膨胀和冷却进入节约装置逆流热交换器70的制冷剂，从而对第一制冷剂流动路径65中行进至蒸发器膨胀装置80的液体制冷剂进行过冷。
制冷***10还包括热气体流动路径200，其具有从流动路径25中间到压缩机20和阀27的入口，并且延伸至蒸发器膨胀装置80,82与相应蒸发器40,50的入口之间的冷却回路。如图中所示，热气体流动路径200可包括与蒸发器40,50中的一个或多个的排水盘的接触，以便解冻任何冻结的冷凝物。比例阀210在热气体流动路径200中定位在阀240和220的上游。阀240与蒸发器40相关联并且阀250与蒸发器50相关联。比例阀210可以是任何类型的比例阀。比例阀是一种可以增量打开的阀(即，针对总量的一定百分比)。比例阀可包括步进马达，该步进马达将阀打开所需的量。示例性的阀类型包括针和座。步进马达可以由控制器550控制。
热气体流动路径200允许多隔室运输制冷***10的更好的温度控制以及更有效的压缩机能量使用。通过将比例阀210放置在热气体流动路径200中，运输制冷***可以同时冷却两个隔室、同时加热和冷却不同的隔室、以及同时加热或除霜两个隔室。例如，当两个隔室中都需要冷却时，比例阀210关闭，这防止热气体流过热气体路径200，并且阀27打开。当第一隔室中需要冷却并且第二隔室中需要加热(或蒸发器除霜)时，那么比例阀210打开期望的量，这允许一部分热气体转移到与第二隔室相关联的蒸发器，同时仍向排热热交换器和冷却回路的其余部分提供制冷剂。可以响应于检测到蒸发器上结冰而启动除霜。在检测到空气温度低于设定点之后可以启动加热。空气温度和设定点可以与冷藏隔室中的空气温度或压缩机处的进气温度相关联。阀240或250关闭以防止热气体进入与被冷却的隔室相关联的蒸发器。
现在转向图3，示出了当比例阀210关闭并且两个隔室都被冷却时制冷剂的流动。没有冷却剂流过热气体流动路径200(如在没有指示流动的箭头的情况下所示)。
图4示出了比例阀210打开以加热一个隔室或为一个蒸发器除霜。阀27和250打开。蒸发器阀240和蒸发膨胀装置80关闭。示出了冷却剂在流动路径65和热气体流动路径200中的流动。虽然示出了仅至蒸发器50的热气体流，但是本领域技术人员将容易理解，当阀27和240打开、阀250关闭并且蒸发膨胀装置82关闭时，热气体将仅流向蒸发器40。当加热隔室时，蒸发器风扇操作，以便将热空气移至隔室。在除霜期间，与该蒸发器相关联的风扇优选地不操作，除非还需要加热。
图5示出了比例阀210打开以加热两个隔室或为两个蒸发器除霜。阀27关闭，比例阀210以及阀240和250打开，将热气体发送到蒸发器40和50中。蒸发膨胀装置80和82关闭。
图6示出了可用于确定阀27、240和250以及比例阀210的位置的操作逻辑。该操作逻辑已被推广到通用数量(N)的隔室。用于加热的比例阀的打开量估计为100％/2*隔室数。为每个蒸发器除霜的比例阀的打开量估计为100％/隔室数。针对每个隔室/蒸发器的打开百分比相加以得出针对比例阀的总打开百分比。在其中没有隔室冷却的情况下，比例阀210可以完全打开并且阀27可以关闭。如果任何隔室正在冷却，则阀27保持打开。
表格1示出了两隔室***中针对比例阀210的示例性打开百分比。
表格1
表格2示出了三隔室***中针对比例阀210的示例性打开百分比。
这些量是示例性的，并且实际量可以变化。例如，用于热气体流动路径的管道的内径将被理解为影响被输送到蒸发器的热气体的量，这又会影响比例阀210的打开百分比。例如，可以考虑蒸发器的相对尺寸，因为较大的蒸发器可能需要总热气体流的较高百分比，并且热气体流动路径中使用的管道内径随着比例阀210的打开百分比的相应调整而相应地变化。***设计的这些方面是本领域普通技术人员熟知的。
如上所述，制冷剂蒸气压缩***10中的许多点由控制器550监测和控制。具体地，控制器550被配置为基于每个隔室相对于针对相应隔室的设定点的温度以及除霜的需要来控制比例阀210的打开量、阀27、240和250的打开或关闭位置、和阀80和82的打开量。
控制器550可以包括微处理器及其相关联的存储器。控制器的存储器可以包含***10内的针对各种操作参数的操作者或所有者预先选择的、期望值，包括但不限于***10或集装箱内的各个位置的温度设定点、压力限制、电流限制、发动机速度限制，以及与***10的任何各种其它期望的操作参数或限制。在一个实施例中，控制器550包括包含微处理器和存储器的微处理器板、包含模拟到数字转换器的输入/输出(I/O)板，其接收来自***中各个点的温度输入和压力输入、AC电流输入、DC电流输入、电压输入和湿度水平输入。另外，I/O板包括驱动电路或场效应晶体管(“FET”)和继电器，其从控制器550接收信号或电流并依次控制***10中的各种外部或***设备，例如比例阀210、例如，阀27、阀87和阀85。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可被修改以并入迄今为止未描述的、但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替代或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受前面的描述限制，而仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (15)

1.一种多隔室运输制冷***，包括：
冷却回路，包括
压缩机，其具有入口端口和排出端口；
压缩机排出端口下游的排热热交换器阀；
所述排热热交换器阀下游的排热热交换器；
所述排热热交换器下游的第一蒸发器膨胀装置；
第一蒸发器，其具有联接到所述第一蒸发器膨胀装置的入口和联接到压缩机入口路径的出口，所述压缩机入口路径联接到所述压缩机入口端口；
所述排热热交换器的下游的第二蒸发器膨胀装置；和
第二蒸发器，其具有联接到所述第二蒸发器膨胀装置的入口和联接到所述压缩机入口路径的出口；和
热气体流动路径，包括
入口，其位于所述压缩机和所述排热热交换器阀之间的所述冷却回路上；
第一出口，其位于所述第一蒸发器膨胀装置与所述第一蒸发器入口之间；
第二出口，其位于所述第二蒸发器膨胀装置与所述第二蒸发器入口之间；
所述热气体流动路径入口下游的比例阀；
位于所述比例阀下游的第一蒸发器阀；
第一排水盘入口，其位于所述第一蒸发器阀的下游和相对于所述第一出口的上游；
位于所述比例阀下游的第二蒸发器阀；和
第二排水盘入口，其位于所述第二蒸发器阀的下游和相对于所述第二出口的上游。
2.根据权利要求1所述的多隔室运输制冷***，还包括：
控制器，其被配置为控制所述排热热交换器阀、所述比例阀、所述第一蒸发器阀、所述第二蒸发器阀、所述第一蒸发器膨胀装置和所述第二蒸发器膨胀装置，以调节至所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的热气体流。
3.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置成响应于所述制冷***的操作参数来控制打开所述比例阀至小于100％的量。
4.根据权利要求2或3所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器配置成响应于所述第一蒸发器、所述第二蒸发器或两者上的结冰来控制所述比例阀的打开量。
5.根据权利要求3所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置为响应于低于第一隔室中的设定点的温度来控制所述比例阀的打开量。
6.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置为调节热气体流以向与第一隔室相关联的所述第一蒸发器提供除霜并向与所述第二蒸发器相关联的第二隔室提供冷却。
7.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置成调节热气体流以向第一隔室提供热量并向第二隔室提供冷却。
8.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置为调节热气体流以向第一隔室提供热量并向与第二隔室相关联的第二蒸发器提供除霜。
9.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：
所述控制器被配置为调节热气体流以向与第一隔室相关联的第一蒸发器提供除霜并向与第二隔室相关联的第二蒸发器提供除霜。
10.根据权利要求2所述的多隔室运输制冷***，其中：所述热气体流动路径接触与所述第一蒸发器相关联的排水盘、与所述第二蒸发器相关联的排水盘，或者接触两个排水盘。
11.一种向多蒸发器制冷***中的单个蒸发器提供热气体流的方法，包括
以小于100％的量打开比例阀，以允许总热气体量的一部分进入热气体流动路径；
关闭与所述单个蒸发器相关联的蒸发膨胀装置；
打开沿着所述热气体流动路径的允许热气体流到所述单个蒸发器的阀，并且关闭沿着通向其它蒸发器的所述热气体流动路径的任何阀。
12.根据权利要求11所述的方法，其中小于100％的量是足以对所述单个蒸发器进行除霜的量，并且所述方法还包括停止与所述单个蒸发器相关联的风扇的操作。
13.根据权利要求11所述的方法，其中小于100％的量是足以加热与所述单个蒸发器相关联的隔室的量，并且所述方法还包括操作与所述单个蒸发器相关联的风扇。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中所述其它蒸发器以冷却模式操作。
15.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中所述其它蒸发器以冷却模式和除霜模式的混合操作。
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