CN106457973A - 双回路运输制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷藏货物集装箱的制冷系统包括两个或更多个制冷回路，每个回路被配置来冷却所述冷藏货物集装箱的隔室。每个回路包括压缩机(38)，所述压缩机用于压缩气态制冷剂流；气体冷却器(40)，所述气体冷却器与所述压缩机流体连通以冷却所述压缩的制冷剂流；以及蒸发器(46)，所述蒸发器定位在所述隔室处并且与所述气体冷却器和所述压缩机流体连通。发电机(34)可操作地连接至每个回路的所述压缩机以驱动所述压缩机，并且控制系统可操作地连接至所述发电机和所述两个或更多个回路。所述控制系统被配置来计算由所述发电机产生的最大电力，计算每个回路的所述部件的目标电负载，并且从所述发电机分配可获得的电力以满足每个回路的所述目标电负载。

Description

双回路运输制冷系统
背景
本文公开的主题涉及制冷系统。更具体地说，本公开涉及运输制冷系统。
最近通过的法律正推动包括用于卡车、拖车、集装箱、轨道系统等的制冷装置的运输制冷行业朝向开发利用低全球变暖潜能(GWP)制冷剂的产品发展。为此，人们致力于改进系统的控制以使得货物被维持在选定温度上以减少对货物的不利影响，诸如腐败或腐烂。
简述
在一个实施方案中，一种用于冷藏货物集装箱的制冷系统包括两个或更多个制冷回路，每个制冷回路被配置来冷却冷藏货物集装箱的隔室。每个制冷回路包括压缩机，所述压缩机用于压缩气态制冷剂流；气体冷却器，所述气体冷却器与压缩机流体连通以冷却压缩的制冷剂流；以及蒸发器，所述蒸发器定位在隔室上并且与气体冷却器和压缩机流体连通。发电机可操作地连接至每个制冷回路的压缩机以驱动压缩机，并且控制系统可操作地连接至发电机和两个或更多个制冷回路。控制系统被配置来计算由发电机产生的最大电力，计算每个制冷回路的部件的目标电负载，并且从发电机分配可获得的电力以满足每个制冷回路的目标电负载。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，每个制冷回路的目标电负载是基于每个制冷回路的温度设定点。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，发电机是由柴油发动机提供动力。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，制冷剂是CO2制冷剂。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，两个或更多个制冷回路的第一制冷回路利用第一制冷剂，并且两个或更多个制冷回路的第二制冷回路利用不同于第一制冷剂的第二制冷剂。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，压缩机是多级压缩机。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，制冷回路被配置来在压缩机的第一级处压缩制冷剂流，将制冷剂流从压缩机传送穿过气体冷却器以进行热能交换，将制冷剂流从气体冷却器返回至压缩机，在压缩机的第二级处压缩制冷剂流，并且使制冷剂第二次流过气体冷却器以进行进一步的热能交换。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，闪蒸箱沿制冷回路流体定位在气体冷却器与蒸发器之间以将残留的气态制冷剂从制冷剂流中分离出来。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，电动蒸发器风扇定位在蒸发器处以诱导空气流穿过蒸发器。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，电动气体冷却器风扇定位在气体冷却器处以诱导空气流穿过气体冷却器。
在另一个实施方案中，一种冷藏货物集装箱包括集装箱，所述集装箱具有用于界定封闭空间的多个壁，其中集装箱中界定了两个或更多个隔室。制冷系统可操作地连接至集装箱以向两个或更多个隔室提供冷却。制冷系统包括两个或更多个制冷回路，每个制冷回路被配置来冷却两个或更多个隔室中的隔室。每个制冷回路包括压缩机，所述压缩机用于压缩气态制冷剂流；气体冷却器，所述气体冷却器与压缩机流体连通以冷却压缩的制冷剂流；以及蒸发器，所述蒸发器定位在隔室上并且与气体冷却器和压缩机流体连通。发电机可操作地连接至每个制冷回路的压缩机以驱动压缩机，并且控制系统可操作地连接至发电机和两个或更多个制冷回路。控制系统被配置来计算由发电机产生的最大电力，计算每个制冷回路的部件的目标电负载，并且从发电机分配可获得的电力以满足每个制冷回路的目标电负载。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，每个制冷回路的目标电负载是基于每个隔室的温度设定点。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，两个或更多个隔室的第一隔室的第一温度设定点不同于两个或更多个隔室的第二隔室的第二温度设定点。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，发电机是由柴油发动机提供动力。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，制冷剂是CO2制冷剂。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，压缩机是多级压缩机。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，制冷回路被配置来在压缩机的第一级处压缩制冷剂流，将制冷剂流从压缩机传送穿过气体冷却器以进行热能交换，将制冷剂流从气体冷却器返回至压缩机，在压缩机的第二级处压缩制冷剂流，并且使制冷剂第二次流过气体冷却器以进行进一步的热能交换。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，闪蒸箱沿制冷回路流体定位在气体冷却器与蒸发器之间以将残留的气态制冷剂从制冷剂流中分离出来。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，电动蒸发器风扇定位在蒸发器处以诱导空气流穿过蒸发器。
另外或可替代地，在这个或其他实施方案中，电动气体冷却器风扇定位在气体冷却器处以诱导空气流穿过气体冷却器。
附图简述
在本说明书的结论处具体指出并明确主张了主题。根据以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点是显而易见的，在附图中：
图1是具有多个隔室的冷藏货物集装箱的实施方案的透视图；
图2是具有多个隔室的制冷货舱的另一个实施方案的平面图；
图3是用于具有多个制冷回路的冷藏货物集装箱的制冷系统的示意图；以及
图4是用于冷藏货物集装箱的制冷系统的实施方案的透视图。
详述
参考与此同时提交的附件中的附图，本文公开的系统和方法被利用在运输制冷装置中以用于对卡车、拖车、集装箱等(在下文中称为“集装箱”)制冷。
参考图1，集装箱10的形状大体上是矩形棱柱，包括底板12、第一或前壁14和与前壁14相对的第二或后壁16。集装箱10还包括用于封闭容积的相对的侧壁18和顶壁20。侧壁18和/或后壁16可以包括一个或多个门或者开口(未示出)，通过所述门或开口，货物被装载到集装箱10中和/或从所述集装箱10卸载下来。
集装箱10通过布置一个或多个内壁24而被划分为多个隔室22。如图1所示，隔室22可以纵向地布置在集装箱10中，或可替代地如图2所示，可以并排布置或是纵向和并排的某一组合。本领域技术人员将容易了解到可以利用隔室22的其他布置，这取决于内壁24的放置。例如，隔室22可以彼此上下地布置。通常，隔室22被利用来允许基于货物的储藏需求而将隔室22中的货物或食物维持在不同温度上。
再次参考图1，集装箱10包括制冷系统26，所述制冷系统26包括运输制冷装置28，所述运输制冷装置28定位在例如前壁14上；以及连接至制冷装置28的远端蒸发器46，所述远端蒸发器46定位在每个隔室22上。图3中示出了制冷系统26的示意图。图3的制冷系统26包括两个制冷回路32，其中每个制冷回路32向一个或多个隔室22提供冷却。应了解，对于具有超过两个隔室22的集装箱10，可以利用具有附加制冷回路32，例如三个或四个制冷回路32的制冷系统26。在一些实施方案中，每个制冷回路32利用低全球变暖潜能(GWP)和/或天然制冷剂诸如CO2。本领域技术人员将容易了解到可以利用其他制冷剂，诸如常规R-134a制冷剂。另外，在一些实施方案中，制冷回路32不包括相同的制冷剂，其中选定制冷回路32包括不同的制冷剂。例如，一个制冷回路32可以利用CO2，而另一个制冷回路32可以利用R-134a。
制冷系统26由发电机34供电，所述发电机34反过来由原动机诸如柴油发动机36驱动。制冷系统26的制冷回路32可以基本上是相同的，并且因此本文将基于附加制冷回路32具有基本上相同的结果的理解来描述一个制冷回路32。
压缩机38可操作地连接至发电机34并且由发电机34驱动。在一些实施方案中，诸如图3所示，压缩机38是多级可变速压缩机38。应了解，可以利用其他压缩机配置。制冷回路32包括具有电动气体冷却器风扇42的气体冷却器40，所述气体冷却器40由发电机34供电；闪蒸箱44和蒸发器46，所述蒸发器46包括由发电机34供电的蒸发器风扇48。在一些实施方案中，蒸发器46和蒸发器风扇48远离有待由制冷回路32冷却的隔室22定位。
在操作中，制冷剂流50进入压缩机38并且通过压缩机38的第一级52来压缩。压缩的第一级制冷剂作为高压气体离开压缩机38并且传送至气体冷却器40的中间冷却器54。制冷剂流从中间冷却器54往回传送至压缩机38，并且在压缩机38的第二级56处进一步压缩。压缩的第二级制冷剂从第二级56离开压缩机38并且传送至气体冷却器40。在气体冷却器40处，压缩的第二级制冷剂、压缩的第一级制冷剂与由气体冷却器风扇42推动经过气体冷却器40的环境空气之间的热能交换使得制冷剂流50作为低温高压蒸气离开气体冷却器40。
制冷剂流50从气体冷却器40前进穿过膨胀阀58并且作为低压液体进入闪蒸箱44中。在闪蒸箱44处，分离制冷剂流50中的任何残留的气态制冷剂并且将其引导回到压缩机38。将制冷剂流50中的液态制冷剂从闪蒸箱44推动至蒸发器46，在所述蒸发器46处，蒸发器风扇48将回风流60引导穿过蒸发器46。在回风60与蒸发器46处的制冷剂流50之间发生热交换之后，新冷却的气流(现称为供气62)流入到隔室22中以冷却隔室22和其中的货物。制冷剂流50之后返回至压缩机38，尤其是第一级52。
在一些实施方案中，气体冷却器盘管缠绕在气体冷却器风扇42周围，从而增大热交换表面积来实现效率更高的既紧凑又轻便的配置。响应于CO2的热力学特性，所得的制冷回路32是通用的：在每个压缩级之后提供气体冷却以用于提高效率。闪蒸箱44被配置来管理离开气体冷却器40之后的制冷剂流50的流和相变化。为了高效的冷却性能，所述配置使得剩余的气态CO2在进入蒸发器46之前从液态CO2中分离出来。
控制系统64被利用来控制柴油发动机36和发电机34以及压缩机38、气体冷却器风扇42和蒸发器风扇48的操作。控制系统计算由柴油发动机36和发电机34产生的最大电力并且还基于例如每个制冷回路32的温度设定点来计算每个制冷回路32的部件(压缩机38、气体冷却器风扇42、蒸发器风扇48)的目标电负载。控制系统64从发电机34分配可获得的电力以满足每个制冷回路32的目标电负载。部件控制诸如可变速度、压缩机经济器和/或卸载器被利用来确定和实现平衡功率控制。
现参考图4，制冷回路32的部件(压缩机38、气体冷却器40、气体冷却器风扇42)以及还有柴油发动机36和发电机34定位/固定在框架66中。所述配置允许将部件紧凑封装在框架66中，所述框架66在一些实施方案中定位在前壁14上并且如图1所示由盖子68封闭。
本公开的益处包括但不限于使用环境友好的天然制冷剂CO2来操作制冷系统。对每个隔室的单独的制冷控制，而典型的多隔室利用具有单一压缩机的单一制冷回路，所述单一制冷回路必须在利用同一个压缩机抽吸设定的同时满足所有隔室的需求。另外，本发明系统基于单独隔室制冷要求来提供对每个制冷回路的改进的控制。本发明系统提供用于至少部分失载保护。在典型的多温度集装箱系统中，如果压缩机发生故障，那么所有隔室中都会失去温度控制，而本发明系统中的压缩机故障只会导致一个隔室中失去温度控制，从而使得与其他隔室相关联的其他制冷回路能够正常起作用。
虽然仅结合有限数目的实施方案对本公开进行了详细描述，但应容易理解，本公开不限于此类公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改，以结合前文未描述但与精神和/或范围相称的任何数目的变化、改变、替代或等同布置。另外，虽然已经描述了各种实施方案，但应理解，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本公开并不被视为受前述描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于冷藏货物集装箱的制冷系统，所述制冷系统包括：
两个或更多个制冷回路，每个制冷回路被配置来冷却所述冷藏货物集装箱的隔室并且包括：
压缩机，所述压缩机用于压缩气态制冷剂流；
气体冷却器，所述气体冷却器与所述压缩机流体连通以冷却所述压缩的制冷剂流；以及
蒸发器，所述蒸发器定位在所述隔室处并且与所述气体冷却器和所述压缩机流体连通；
发电机，所述发电机可操作地连接至每个制冷回路的所述压缩机以驱动所述压缩机；以及
控制系统，所述控制系统可操作地连接至所述发电机和所述两个或更多个制冷回路并且被配置来：
计算由所述发电机产生的最大电力；
计算每个制冷回路的所述部件的目标电负载；以及
从所述发电机分配可获得的电力以满足每个制冷回路的所述目标电负载。
2.如权利要求1所述的制冷系统，其中每个制冷回路的所述目标电负载是基于每个制冷回路的温度设定点。
3.如权利要求1或2所述的制冷系统，其中所述发电机是由柴油发动机提供动力。
4.如权利要求1-3中任一项所述的制冷系统，其中所述制冷剂是CO2制冷剂。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制冷系统，其中所述两个或更多个制冷回路的第一制冷回路利用第一制冷剂，并且所述两个或更多个制冷回路的第二制冷回路利用不同于所述第一制冷剂的第二制冷剂。
6.如权利要求1-5中任一项所述的制冷系统，其中所述压缩机是多级压缩机。
7.如权利要求6所述的制冷系统，其中所述制冷回路被配置来：
在所述压缩机的第一级处压缩制冷剂流；
将所述制冷剂流从所述压缩机传送穿过所述气体冷却器以进行热能交换；
将所述制冷剂流从所述气体冷却器返回至所述压缩机；
在所述压缩机的第二级处压缩所述制冷剂流；以及
使所述制冷剂第二次流过所述气体冷却器以进行进一步的热能交换。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制冷系统，其还包括闪蒸箱，所述闪蒸箱沿所述制冷回路流体地设置在所述气体冷却器与所述蒸发器之间以将残留的气态制冷剂从所述制冷剂流中分离出来。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制冷系统，其还包括电动蒸发器风扇，所述电动蒸发器风扇设置在所述蒸发器处以诱导空气流穿过所述蒸发器。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制冷系统，其还包括电动气体冷却器风扇，所述电动气体冷却器风扇设置在所述气体冷却器处以诱导空气流穿过所述气体冷却器。
11.一种冷藏货物集装箱，所述冷藏货物集装箱包括：
集装箱，所述集装箱具有用于界定封闭空间的多个壁，其中所述集装箱中界定了两个或更多个隔室；
制冷系统，所述制冷系统可操作地连接至所述集装箱以向所述两个或更多个隔室提供冷却，所述制冷系统包括：
两个或更多个制冷回路，每个制冷回路被配置来冷却所述两个或更多个隔室中的隔室并且包括：
压缩机，所述压缩机用于压缩气态制冷剂流；
气体冷却器，所述气体冷却器与所述压缩机流体连通以冷却所述压缩的制冷剂流；以及
蒸发器，所述蒸发器定位在所述隔室处并且与所述气体冷却器和所述压缩机流体连通；
发电机，所述发电机可操作地连接至每个制冷回路的所述压缩机以驱动所述压缩机；以及
控制系统，所述控制系统可操作地连接至所述发电机和所述两个或更多个制冷回路并且被配置来：
计算由所述发电机产生的最大电力；
计算每个制冷回路的所述部件的目标电负载；以及
从所述发电机分配可获得的电力以满足每个制冷回路的所述目标电负载。
12.如权利要求11所述的冷藏货物集装箱，其中每个制冷回路的所述目标电负载是基于每个隔室的温度设定点。
13.如权利要求12所述的冷藏货物集装箱，其中所述两个或更多个隔室的第一隔室的第一温度设定点不同于所述两个或更多个隔室的第二隔室的第二温度设定点。
14.如权利要求10-13中任一项所述的冷藏货物集装箱，其中所述发电机是由柴油发动机提供动力。
15.如权利要求10-14中任一项所述的冷藏货物集装箱，其中所述制冷剂是CO2制冷剂。
16.如权利要求10-15中任一项所述的冷藏货物集装箱，其中所述压缩机是多级压缩机。
17.如权利要求16所述的冷藏货物集装箱，其中所述制冷回路被配置来：
在所述压缩机的第一级处压缩制冷剂流；
将所述制冷剂流从所述压缩机传送穿过所述气体冷却器以进行热能交换；
将所述制冷剂流从所述气体冷却器返回至所述压缩机；
在所述压缩机的第二级处压缩所述制冷剂流；以及
使所述制冷剂第二次流过所述气体冷却器以进行进一步的热能交换。
18.如权利要求10-17中任一项所述的冷藏货物集装箱，其还包括闪蒸箱，所述闪蒸箱沿所述制冷回路流体地设置在所述气体冷却器与所述蒸发器之间以将残留的气态制冷剂从所述制冷剂流中分离出来。
19.如权利要求10-18中任一项所述的冷藏货物集装箱，其还包括电动蒸发器风扇，所述电动蒸发器风扇设置在所述蒸发器处以诱导空气流穿过所述蒸发器。
20.如权利要求10-19中任一项所述的冷藏货物集装箱，其还包括电动气体冷却器风扇，所述电动气体冷却器风扇设置在所述气体冷却器处以诱导空气流穿过所述气体冷却器。
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