CN101992009A - 干燥器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于干燥制冷系统的方法，尤其是干燥制冷运输集装箱。制冷系统包括制冷回路，具有蒸发器、压缩机、膨胀阀和冷凝器。制冷系统还包括控制单元和冷却空间，蒸发器布置在冷却空间中，空气流过蒸发器以被冷却。干燥方法是逐步的，且该方法包括干燥模式和恢复模式。在干燥过程期间，系统在干燥模式和恢复模式之间变化，逐步干燥集装箱中的空气，从而测得的参数尤其是室温维持在可接受限度内。

Description

干燥器
技术领域
本发明涉及一种干燥器，其用于干燥(除湿)制冷系统中的冷却(冷藏)室，尤其用于干燥制冷集装箱，并涉及一种方法，用于控制干燥过程，该干燥过程采用最经济的方式、通过控制蒸发器的容量来控制封闭制冷空间。
背景技术
干燥空气的通常方法是将空气吹过冷的蒸发器，蒸发器表面的温度保持在霜点以下，因此空气中的湿气将沉积在蒸发器盘管上并冻成冰。然后通过除霜经常去除冰。
US 4,291,542显示了空气干燥装置，包括制冷系统，其蒸发器用于冷却空气到其露点以下，由此被风扇抽过冷却器的空气中的湿气在冷却器上冷凝并排走。冷却器可以暂时作为冷凝器连接，由此冷却器可加热用于除霜。安装在冷却器上的温度传感器用于控制正常运行下最经济的风扇功率，并探测结霜及控制除霜循环的开关。
普通干燥器的问题是表面温度通常低于其应当达到的温度，因此是不经济的，且干燥过程引起制冷系统中的干扰，尤其关键的是冰箱冷藏室中物品冷却的干扰。
发明内容
本发明的目的是制造一种用于冷却室、尤其用于制冷运输集装箱的干燥器，及一种控制干燥器以最经济的方式将湿气从空气移除的方法。
本发明的进一步目的是在干燥过程期间保持制冷系统的参数、尤其是冷却室中的温度在可接受范围内，因此干燥过程在干燥期间不会损坏冷却室中的货物。
本发明的另一目的是在干燥过程期间只要需要即对蒸发器进行除冰。
制冷系统可以以三种不同方式运行：正常运行；干燥和除霜。在正常运行期间，制冷系统像任意正常制冷系统一样工作，当需要制冷时，使制冷剂进入蒸发器且空气流经蒸发器并被冷却。
本发明提供一种用于对冷却室中的空气进行除湿的方法，例如以最经济的方式对集装箱中的空气进行除湿，以在干燥(除湿)期间保持制冷系统中的参数、尤其是冷却室中的温度在可接受范围内。
制冷系统包括制冷回路、控制单元、冷却室、恢复模式和干燥模式、目标空气温度、目标空气湿度百分比；制冷回路包括压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器；冷却室包括冷却空间、且冷却空间包括将空气吹过冷却空间的装置、蒸发器、靠近蒸发器表面布置的温度传感器、布置在蒸发器上游的湿度传感器，及布置在蒸发器下游的加热元件。
控制单元包括用于确定第一变化条件和第二变化条件的装置，且干燥方法包括以下步骤：
a.进入干燥模式；
b.当达到第一变化条件时，制冷系统变化到恢复模式；
c.当达到第二变化条件时，制冷系统变化到干燥模式；
d.重复步骤b-c，直到达到目标空气湿度百分比。
该逐步干燥方法的优点，其中在干燥模式和恢复模式之间存在转变，在于制冷系统的测得参数、尤其是冷却室中的温度保持在可接受范围内。通过规律地进入恢复模式，系统中测得的参数、例如冷却室温度被检查，且如果它们不同于优选的运行参数，则系统运行一段时间的恢复模式，以使参数恢复到其优选值。以此方式，在干燥期间，冷却室中的温度可基本保持在可接受范围内，因此冷却室中的货物不会损坏。
冷却室包括冷却空间，冷却空间与其余的冷却室隔开，从而没有货物放置在冷却空间中，因此冷却空间中存在自由空气流。
在优选实施例中，干燥模式包括以下步骤：
将空气吹过蒸发器；
湿度传感器测量空气到达蒸发器之前的空气湿度百分比及空气温度；
根据测得的空气湿度百分比及空气温度来确定目标表面温度；
通过控制制冷回路来调节蒸发器的表面温度，因此蒸发器的表面温度等于所选目标表面温度；
加热元件在空气通过蒸发器之后加热空气。
通过利用空气到达蒸发器之前的空气的空气湿度百分比和空气温度来确定目标表面温度，来调节蒸发器的表面温度，可以实现对过程最经济的控制。确定目标温度使其不太低；太低的温度并不经济，会浪费能源。选择蒸发器的表面温度，使其足够冷以实现有效的冷凝；选择表面温度以使空气在经过蒸发器并被冷却时，其湿度百分比达到100％。湿度百分比达到100％的温度称为露点温度。蒸发器的表面温度保持略低于露点温度。
位于蒸发器下游的加热元件在空气刚经过蒸发器之后即加热空气。其效果是当空气已达到100％的湿度百分比时，湿气在最冷表面处冷凝。通过使加热元件紧随蒸发器，确保最冷表面是蒸发器，因此湿气在蒸发器上冷凝。使加热元件紧随蒸发器之后的另一优点是加热元件在空气返回冷却室之前加热空气，因此通过加热空气，空气的湿度百分比降低，因此较低湿度百分比的空气返回到冷却室。
湿气在蒸发器上冷凝之后，其向下排到蒸发器下方集装箱底部的盘中。
制冷系统包括用于确定露点温度的装置，当进入干燥模式时，对具有发现的湿度百分比和空气温度的空气确定露点温度，然后确定低于露点温度的目标表面温度。
为进一步改善该方法，干燥模式可进一步包括以下步骤：降低蒸发器中制冷剂的量，以便蒸发在蒸发器的第一部分中发生。蒸发器的第一部分理解为靠近蒸发器的制冷剂进口的部分。
通过降低蒸发器第一部分中出现的制冷剂蒸发量，使得更容易控制蒸发器的表面温度，因此更容易控制制冷系统达到蒸发器表面的目标温度。其缺点在于，由于添加较少制冷剂到蒸发器，空气的冷却更少，因此冷却室中的温度会上升。因此，由于需要规律地恢复参数值、像冷却室温度，因此规律地进入恢复模式的方法变得非常重要。相似地，如果干燥在不需要冷却的时候进行，冷却室温度会降低且在该情况下规律地进入恢复模式是重要的。
确定目标表面温度的简单实施例是选择目标表面温度，其比露点温度低小于10度。当系统进入干燥模式时，计算露点温度，然后从露点温度减去几度以确定目标表面温度。
这是确定目标表面温度的简单方法；当然，也可使用更复杂的算法。基本构思是，目标表面温度不应当低于露点温度太低，因为这不经济。然而，目标表面温度应一定程度地低于露点温度，以便露点温度不会在系统进入恢复模式之前下降到低于目标表面温度。
确定何时从恢复模式变化到干燥模式及相反过程的条件(状态)可以由使用者或制造者设定，并输入控制单元。
一个可能的实施例是，从恢复模式变化到干燥模式的条件(称为第二变化条件)是空气温度与目标空气温度之差小于预选度数。例如，如果冷却室中的温度在目标空气温度的0.5度以内，该条件足够接近优选条件，系统可变化为干燥模式以继续干燥。
相似地，可能的实施例是，从干燥模式到恢复模式的第一变化条件是当空气温度与目标空气温度的差大于预选度数。该预选度数例如可以是5℃的差。
另一可能实施例是，从干燥模式到恢复模式的第一变化条件在预选时限之后。与使用温度或另一测量参数来决定何时进入恢复模式不同，恢复模式可在执行干燥模式达一定时限之后再进入。
当相对湿度RH(根据来自RH传感器的实际值)百分比高于预定值时，控制单元可设置成启动干燥方法。另一种可能是干燥可以手动地启动。
当蒸发器表面温度下降至低于冰点时，冰会聚积在蒸发器盘管上，因此除霜是必要的。执行除霜以将冰从蒸发器移除，该方法包括以下步骤：
启动加热元件；
关闭将空气吹到蒸发器上的装置；
当冰从蒸发器移除且蒸发器温度Tevap高于20℃时，前一操作重启。
通常除霜作为恢复模式的一部分执行。
附图说明
图1显示了本发明的实施例，这是带有干燥系统的运输集装箱；和
图2显示了I.x图表，表明干燥方法如何运行的例子。
具体实施方式
图1显示了具有本发明优选实施例的运输集装箱1。该集装箱1包括冷却室2和冷却空间3。冷却空间3通过板4与其余的冷却室相隔开。蒸发器5布置在冷却空间3中。其余的制冷回路布置在集装箱外，图1中显示了压缩机6和膨胀阀7。未显示冷凝器。在冷却空间3中，除了蒸发器5以外布置有湿度传感器8及加热元件9。在冷却空间3的端部是空气进口10，在另一端是空气出口11。集装箱以外是控制单元12。
在本例中，冷却空间3是置入冷却室2的空气通道。冷却空间3可以是集装箱1的一部分，或者其在替代实施例中可以是安装到冷却室2的独立单元。
在空气进口10处具有将空气吹到冷却空间3的装置；其例如可以是风扇。湿度传感器8布置在蒸发器5的上游，因此空气在到达蒸发器5之前穿过湿度传感器8。湿度传感器8测量湿度百分比及空气温度。加热元件9布置在蒸发器5的下游，因此空气在穿过蒸发器5后即到达加热元件9。
图2是1013mBar下湿空气的I，x图。该图也可称为h，x图或莫里尔图。在左侧是空气温度Tair，水平线代表空气温度。在右侧，相对湿度RH百分比呈曲线。呈斜线的温度与本发明不相关。图中的x轴显示了单位含水量[kg水/kg空气]。y轴显示了焓，焓由空气温度Tair表示。
干燥过程在点A启动，且干燥模式开始。集装箱中的空气温度是30摄氏度，且湿度是90％。从点A垂直向下到100％湿度线，露点温度Tdew为28℃。当前，蒸发器表面的目标表面温度T0由控制单元12选择为T0_1，是20℃。重要的是，T0低于露点温度Tdew，，因此穿过蒸发器表面的空气的湿度百分比达到100％。靠近蒸发器通过的空气不能将所有湿气都保持在空气中，因此湿气在蒸发器的表面上冷凝。
不久，空气湿度已降至25℃。然后，达到第一变化条件，且系统变化到恢复模式。制冷系统当前通过以下方式运行：空气温度达到目标温度30℃，达到图2中的点B。现在，集装箱中的湿度百分比已降至72％。到达点B触发第二变化条件，而系统变化回干燥模式。选择蒸发器表面新的目标温度。在该实施例中，控制单元12所使用的算法选择新的目标温度T0_2比之前的目标温度低5℃。
因此蒸发器的表面温度现在降低到T0_2，为15℃。空气温度现在缓慢下降，且当其下降5℃时，系统再次变化到恢复模式，且温度升高到目标温度30℃，达到点C，在点C处湿度百分比现在降到60％。
过程继续进行两个步骤，最终达到点E，在点E处湿度百分比下降到低于50％，目标百分比实现且干燥过程停止。

Claims (11)

1.一种用于制冷系统的干燥方法，该干燥系统包括制冷回路、控制单元(12)、冷却室(2)，目标空气温度、目标空气湿度百分比；
所述制冷回路包括：
压缩机(6)；
膨胀阀(7)；
冷凝器；
蒸发器(5)；
所述冷却室(2)包括冷却空间(3)，且所述冷却空间(3)包括：
将空气吹过所述冷却空间(3)的装置；
所述蒸发器(5)；
靠近所述蒸发器(5)的表面布置的温度传感器；
布置在所述蒸发器(5)上游的湿度传感器(8)；
布置在所述蒸发器(5)下游的加热元件(9)；
其特征在于，所述制冷系统进一步包括恢复模式和干燥模式，且所述控制单元(12)包括确定第一变化条件和第二变化条件的装置，所述干燥方法包括以下步骤：
a.进入干燥模式；
b.当达到第一变化条件时，制冷系统变化到恢复模式；
c.当达到第二变化条件时，制冷系统变化到干燥模式；
d.重复步骤b-c直到达到目标空气湿度百分比。
2.根据权利要求1所述的用于制冷系统的干燥方法，其中，所述干燥模式包括以下步骤：
将空气吹过所述蒸发器(5)；
所述湿度传感器(8)测量空气到达所述蒸发器(5)之前空气湿度百分比及空气温度；
根据测得的空气湿度百分比及空气温度确定目标表面温度；
通过控制制冷回路调节所述蒸发器(5)的表面温度，以便蒸发器(5)的表面温度等于所选目标表面温度；
所述加热元件(9)在空气通过所述蒸发器(5)之后加热空气。
3.根据权利要求2所述的用于制冷系统的干燥方法，其中，所述制冷系统进一步包括用于确定露点温度的装置，且干燥模式确定具有发现的湿度百分比和空气温度的空气的露点温度，并确定低于露点温度的目标表面温度。
4.根据权利要求2或3所述的干燥方法，其中，所述干燥模式进一步包括以下步骤：减少所述蒸发器(5)中制冷剂的量，从而蒸发在所述蒸发器(5)的第一部分中发生。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的干燥方法，其中，所选目标表面温度比所述露点温度低少于10℃。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的干燥方法，其中，从恢复模式变化到干燥模式的所述第二变化条件是空气温度与目标空气温度的差小于预选摄氏度数。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的干燥方法，其中，从干燥模式变化到恢复模式的第一变化条件是当空气温度与目标空气温度的差大于预选摄氏度数时。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的干燥方法，其中，从干燥模式到恢复模式的第一变化条件是在预选时限之后。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的干燥方法，其中，干燥在湿度百分比或湿气含量高于预定值时开始。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的干燥方法，其中，干燥在其被手动启动时开始。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的干燥方法，其中，执行除霜以将冰从所述蒸发器移除，所述方法包括以下步骤：
启动所述加热元件(9)；
关闭将空气吹过所述蒸发器(5)的装置；
当冰从所述蒸发器移除且所述蒸发器温度Tevap高于20℃。
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