CN1068427C - 运输冷藏系统及其改进的加热能力的方法 - Google Patents

Abstract

一种运输冷藏系统，包含压缩器、冷凝器、贮箱、蒸发器、平衡器及冷却及加热控制阀，输出部分可交替连到第一第二致冷回路来启动冷却和加热回路。在转向加热循环前将贮箱和出口连到第二回路同时在预定时间延迟内使第一回路内的控制阀冷却部分仍起作用，来加强加热循环的加热能力。这迫使冷凝器中的液态致冷剂流进贮箱，然后进入第二回路，使预定时间延迟后开始的使加热循环可利用多余的致冷剂，而不直接引入平衡器。

Description

运输冷藏系统及其改进的加热能力的方法

本发明一般涉及运输冷藏系统，特别涉及带有利用热压缩器排出气体的加热及冷却循环的这样一种系统，及其改进的加热能力的方法。

用于使卡车和拖车的负载保持良好状态的运输冷藏系统具有冷却、空行和加热工作状态。加热工作状态包含一个用于将负载温度控制到一设定点的加热循环，以及用于为蒸发器盘管除霜的加热循环。当系统从冷却或空行工作状态转到加热循环时，通过适当的阀门装置热的压缩器排出气体从第一或“冷却”致冷回路转换到第二或“加热”致冷回路。“冷却”致冷回路包含有一个冷凝器、贮箱、热交换器、膨胀阀、蒸发器及一个平衡器(accumulator)，“加热”致冷回路包含有压缩器，蒸发器除霜盘状加热器、蒸发器，热交换器，及平衡器。

为了在加热循环中利用更多的致冷剂，一项熟知的先前的工艺步骤是用热的压缩器排泄气体给贮箱加压，来迫使液态致冷剂从贮箱中流出并进入致冷剂冷却线路。在加热循环中，膨胀阀中的排泄部分使得这个液态致冷剂流进蒸发器，来改进加热或除霜能力。

与本发明为同一受让人的美国专利4,748,818用除去接到贮箱上的压力线路及在加热循环中将贮箱的输出端连到平衡器上的方式改进了以前工艺中贮箱加压步骤。虽然这允许一些致冷剂从冷凝器流回贮箱，但相当大量的致冷剂仍然留在冷凝器中，特别是在低温环境，如，低于大约+15℃F(-9.44℃)。

与本发明为同一受让人的美国专利4,912,933改进了前面所述美国专利4,748,818的结构。与’818专利相类似，’933专利通过一电磁阀以直接的流体流动转换来连接贮箱和平衡器，但是这种连接是在加热循环的开动以前开始进行的而不是同时进行的。在贮箱及平衡器间的流动轨道建立之后，实际的加热循环延迟一个预定时间，在这个时间内从压缩器来的热气继续流向冷凝器。由于在贮箱及平衡器间的直接的流体流动连接的建立以及与贮箱输出端上的正常压力相比相对低的平衡器上的压力，在延迟时间内被引向冷凝器的热的高压力气体彻底冲清了留在冷凝器中的任何液态致冷剂，迫使它进入贮箱并从贮箱进入平衡器。在延迟期间之后，加热循环开始，在加热和除霜循环中在平衡器中的液态致冷剂的供应足以提供接近最大的加热能力，甚至在非常低温的环境当中也是如此。虽然这种结构工作的很好，但是在某些操作条件下已经发现太多的液态致冷剂返回压缩器，导致压缩器被破坏，工作缓慢，它可能使压缩器失灵。提供更大的平衡器是一种很显然的解决缓动问题的办法，但是它增加了冷藏装置的成本、尺寸及重量。

本发明是一种新的改进了的冷藏系统及操作这一系统的方法，它保留了’933专利的优点而不增加平衡器的尺寸，并且没有压缩器缓动的危险。虽然工作状态选择器阀仍然将致冷剂通过工作状态选择器阀的“冷却”输出端部分提供到第一或“冷却”致冷回路上，但本发明在热/冷工作态选择器阀的“加热”输出端部分与蒸发器之间的一点上，在清洗循环期间是将贮箱的输出端连到第二线“加热”致冷回路上而不是将贮箱的输出端连到平衡器的输入端。这种结构提供几种优点。首先，它正好在每个热循环前在第二致冷回路中提供了一个大的容积，在这个容积中存储从冷凝器及贮箱中清除来的液态致冷剂，而不将液态致冷剂直接加入平衡器，这个容积即(1)工作状态选择器阀的加热输出部分与除霜盘状加热器间的热气线路，(2)除霜盘状加热器，(3)蒸发器盘管，及(4)热交换器的联合容积。第二，蒸发器盘管提供了一个大的热传输区域，这个区域在液态致冷剂进入平衡器及压缩器之前，使液态致冷剂的大部分蒸发。第三，由于这种连接是用于连接平衡器，所以这种新的结构使得可以使用铜/黄铜/铜连接或铜/铜/铜连接，这种连接比’933专利中所需求的铜/黄铜/钢连接在制造上更容易且成本更低。最后，由于这种新的结构预定了加热循环中的最大致冷剂体积，这种新结构很容易进行控制，即加入到热循环中的液态致冷剂由时间延迟的长度及清除线路所提供的限制(restriction)来控制，这二项都是预定的。在工作状态选择器阀转向加热循环之后在工作状态选择器阀的加热输出上的高致冷剂压力防止了任何更多的液态致冷剂在工作状态选择器阀转换之后进入加热循环。

通过阅读带有附图的下列详细描述，本发明将变得更为明显，这个发明仅以举例的方式示出。

图1示出了根据本发明指示所构成的运输冷藏系统；且

图2是可以用于图1中所示的运输冷藏系统的致冷控制装置的一个示意图。

参看图1，这里示出了根据本发明指示所构成的运输冷藏系统10。冷藏系统10装在一个卡车或拖车的合适的表面上，如在卡车或拖车的壁12上。冷藏系统10包含一个由初级发动机(Primemover)如通常由断开的轮廓线18表示的内燃机驱动的致冷剂压缩器16。压缩器16的排泄部分通过排泄辅助阀24及一热气导管或线路26被连到热/冷工作选择三向阀22的入口部分20上。具有冷却和加热输出部分28及30的工作状态选择三向阀22的功能在需要的时候可以分别由分开的阀门来提供。

三向阀22的第一或“冷却位置”输出部分28在第一致冷回路31中连结压缩器16。致冷回路31包括一个具有入口端36及出口38的冷凝器盘管34。冷凝器盘管34的出口38被连到具有出口端44的贮箱42的入口端40上，出口端44可以包含一辅助阀。在’818专利中位于冷凝器34出口端38上的单向冷凝器止回阀CV1如’933专利中所指示的被移到贮箱42的出口端44上。因而，单向阀CV1使得流体只能从贮箱42的出口端44流向液体线路46。而防止液态致冷剂的流动通过出口端44流向贮箱。单向阀CV1的出口端经包含有干燥器50的液体线路46被连到二区段热交换器48的第一区段上。

从热交换器48出来的液态致冷剂继续流向膨胀阀54。膨胀阀54的出口被连在一个分配器56上，分配器56将致冷剂分配到在蒸发器盘管58的入口端上的入口。蒸发器盘管58安置在一个要被致冷的区域或是“作用空间”里。蒸发器盘管58的出口端通过原有的方式或热交换器48的第二区段被连到封闭平衡器槽62的入口端。膨胀阀54由膨胀阀热球64及平衡器线路66来控制。平衡器槽62中的气态致冷剂从其出口端经抽吸线路68，抽吸线路辅助阀70及抽吸节流阀72被引向压缩器16的抽吸部分。

三向阀22由一导向电磁阀PS来操作，该阀门是在一导管74中，导管被连在压缩器16的低压端与三向阀22之间。当电磁阀PS关闭时，三向阀弹性地偏转向其冷却位置，将热的高压致冷剂气体从压缩器16引和冷凝器盘管34。当导向电磁阀PS开启时，三向阀22被操作转向其加热位置。

当蒸发器58需要除霜时，而且当要求加热工作状态来使恒温器维持在使负荷保持在正常状态的设定点时，在一预定的时间延迟之后象将在后面解释的那样经由致冷剂电控制功能元件80提供的电压，开启导向电磁阀PS。将三向阀22操作到其加热位置阻止致冷剂从冷却输出部分28流出并引导致冷剂从其加热输出部分30流出。在图2中示出了用于操作导向电磁阀PS的适当的控制装置80，它将在以后被描述。

因而，三向阀22的加热位置将热高压排泄气体和离开第一或冷却工作态致冷回路16的方向从压缩器34移开并进入第二或加热工作态致冷回路82。第二致冷回路82包含一热气线路或导管84，除霜盘状加热器85，分配器56，蒸发器盘管58及热交换器48的第二区段。在加热循环期间膨胀阀54被绕过。如果加热工作态由除相循环开始，则蒸发器风扇(未示出)不运行，或者如果风扇保持运转，则关闭空气阻尼器(未示出)来防止温热空气被传送到作用空间。在一个要求使恒温器保持设定点温度的加热循环中，蒸发器风扇运行且任何的空气阻尼器保持开启。

根据本发明的指示，提供一个线路或导管86，它从在单向阀CV1与液体线路46间的位置靠近贮箱42出口端的三通管88延伸至在第二致冷回路82中的三通管90。三通管90位于三向阀22的加热输出部分30与蒸发器58之间，比如在输出部分30及除霜盘状加热器85之间。在这一位置上，三通管90可以是铜/黄铜/铜连接，或是铜/铜/铜连接。线路86包含一个正常关闭的电磁阀92。虽然对于本发明不是必需的，但导管86可以包含一个限制装置94来测量液态致冷剂的最大流率。不是限制装置94，而是线路86的尺寸及阀92可以被选择来建立所希望的最大流率。

当加热工作态控制装置80察觉到加热循环的需求如保持设定点或开始除霜操作时，它提供一个激发输出导体96的“加热信号”HS。

当导体96被加热信号HS所激发时，电磁阀92立即被激发且因而开启，以便从液体线路46到第二致冷回路82中与三向阀22的输出部分30相邻接的部分，即在输出部分30与蒸发器盘状加热器85间的导管84建立流体流动交换。由于一个正常断开的时间延迟开关98位于加热工作态控制装置80与导向电磁阀PS间，因而导向电磁阀PS不会立即被激发。当加热工作态控制装置80激发导线96时，时间延迟开关98立即开始确定一预选定时周期。在由所选择的定时周期提供的延迟之后，时间延迟开关98闭合来激发导向电磁阀PS并开始加热循环。

图2示出了一个可用于致冷控制装置80的示范性示意图。恒温器被连在电源的导线102及104之间，恒温器100与设定点选择器106的选择相对应。导线104接地。恒温器100通过传感器108来感受作用空间60的温度并与此相对应来通过一加热继电器1K及一速度继电器2K开始高速和低速加热及冷却循环。

加热继电器1K在不被激发时指示需求冷却循环或状态，而当激发它时指示对加热循环或状态的需求。热继电器1K包含有一个通常断开的接触装置1K-1，它从电源导线102被连到导线96及终端HS上。终端HS提供了前面所述的加热信号HS。时间延迟功能元件98及电磁阀92被连在终端HS及接地导线104之间。除了提供加热信号HS的热继电器1K外，还有通常以110表示的除霜应答和与之相关的控制装置控制正常断开的接触装置D-1,D-1被连到与之平行的接触装置1K-1。因而，当除霜控制装置110察觉到为蒸发器58除霜的需求时，除霜控制装置110中的除霜应答将闭合接触装置D-1并提供一真实加热信号HS。

当速度继电器2K已被激发时，它选择初级发动机18的高速状态如2200RPM(每分转)，当它没有被激发时，选择一低速态如1400RPM。速度继电器2K带有正常断开的接触装置2K-1，当装置2K-1关闭时激发一个节流螺线管TS，节流螺线管TS与图1中示出的初级发动机18连在一起。

在由时间延迟功能元件98提供的时间延迟周期内，系统10是在一冲洗工作态或循环中，这个循环通过导管86及阀92将液态致冷剂从冷凝器34及贮箱42传输到导管84。由于在冲洗循环中，三向阀22仍在其冷却位置，从压缩器16中来的热的高压气态致冷剂被引向冷凝器34。由于线路86现在开通，及在之间阀转向之前存在于三向阀22的输出部分30的相对低压，因为压力差的关系，冷凝器34及贮箱42中的预定最大量液态致冷剂将流向包含有导管84，除霜盘状加热器85，蒸发器58，热交换器48的致冷回路82，最后流向平衡器62。当离开单向阀CV1的液态致冷剂遇上三通管88时，它将先有较小阻力的路径，流向系统的低压端，而不是流向由膨胀阀54所提供的限制。与冷凝器及贮箱“冲洗”相对应的这个压力差在大约14psi(磅/英寸²)到大约75psi的范围，依赖于环境温度及所用致冷剂的种类。

在冷却循环中系统10象以前工艺中的运输冷藏系统一样运转。当致冷控制装置80感受到需要加热循环时，提供一真实加热信号HS。这个加热信号HS激发导线96。开启螺线管92来打开线路86，而且导线96也激发时间延迟功能元件98。然后系统10运行在冲洗状态。当时间延迟终止时，导向螺线管PS被激发，将三向管22转向它的加热位置。由于在三向阀22转向后将出现在三通管90的高压力会防止任何更多的液态致冷剂进入三通管90，所以在加热循环期间中电磁阀92是否保持被激发并不重要。

时间延迟开关98的时间延迟周期被选来提供一时间量，这个时间量是将所希望的最大量液态致冷剂从冷凝器34及贮箱42传输进加热循环所需要的时间量。这个时间依赖于环境温度，冷凝器34的尺寸，线路86的直径，及电磁阀92的小孔尺寸。已经发现对于-20℃F到大约0℃F(-28.89℃到17.8℃)的环境大约2分钟时间延迟是适合的。

由于可变的只有环境温度，可以将时间延迟开关98设计成其有一个与环境温度成比例的时间延迟，如果需要，在大约+15°F(-9.44℃)以上没有延迟，而且在大约-20°F(-28.89℃)有最大延迟。

取代可变的时间延迟，使得时间延迟功能元件98只在环境温度低于一预定值如低于+15°F(-9.44℃)时带有一预选的时间延迟周期，如大约2分钟也是可行的。

本发明提供了几条优于’933专利的装置的重要的优点，在’933专利中被冲液的液态致冷剂直接从冷凝器34及贮箱42直接进入平衡器62。新的结构，在第二致冷回路中提供了一个大的容积在每一个加热循环之前立即来贮存从第一致冷回路中来的液态致冷剂，不将液态致冷剂直接加入平衡器。这个容积包含导管84的容积，除霜盘状加热器85的体积，蒸发器58的体积，及热交换器48的体积。新结构进一步提供了蒸发器盘管58的大的热传输区域，在液态致冷剂进入平衡器62之前蒸发大部分液态致冷剂。新结构使得制造要使用的铜/黄铜/铜三通管连接90比由’933专利中所述的连接平衡器所需的铜/黄铜/钢的制造更容易且成本更低。最后，新的结构通过测定由冲洗线路及延迟时间所确定的效果来限定加热循环中的最大致冷剂体积。在三向阀22转向加热位置后三通管90上的高压力防止了液态致冷剂的任何进一步传输进入加热循环，去除了在时间延迟终止后未知量的液态致冷剂在这之后进入加热循环的可能性，这种可能性会导致压缩器缓动的问题。

Claims (4)

1．一种运输冷藏系统(10)通过加热及冷却循环来保持一设定点温度，有第一致冷回路(31)，它包括压缩器(16)，冷凝器(34)，贮箱(42)，蒸发器(58)及平衡器(62)，第二致冷回路(82)，它包括蒸发器及平衡器，工作状态选择器阀门装置(22)，它带有与第二及第二致冷回路可分别选择性连接的冷却及加热输出部分(28,30)，以及当探测到对加热循环的需求时用于提供加热信号的控制装置(80)，该运输冷藏系统其特征在于：

在工作状态选择器阀门装置的加热输出部分与蒸发器之间用于响应所说加热信号将贮箱连到第二致冷回路的装置(86,92)，同时工作状态选择器阀门装置的冷却输出部分将致冷剂提供到第一致冷回路，

响应所说加热信号的时间延迟装置(98)，操作所说工作状态选择器阀门装置在一个预定时间延迟之后通过工作状态选择器阀门装置的加热输出部分该装置将致冷剂引导到第二致冷回路，以及

在每一个加热循环之间产生冷凝器冲洗工作状态，它迫使在冷凝器中的液态致冷剂流进贮箱，然后流到第二致冷回路，在不将液态致冷剂直接引入平衡器的情况下增强系统的加热能力。

2．根据权利要求1所述的运输冷藏系统，其特征在于包括一个限制装置(94)，这个装置被安置来控制最大速率，这个速率允许液态致冷剂在时间延迟期间从第一致冷回路流向第二致冷回路。

3．一种在运输冷藏系统(10)中改进运输冷藏系统加热能力的方法，冷藏系统通过加热及冷却循环在作用空间(60)维持一被选择的设定点温度系统饮食第一致冷回路，该线路包含压缩器(16)，冷凝器(34)，贮箱(42)，蒸发器(58)及平衡器(62)，包含有蒸发器及平衡器的第二致冷回路，(82)以及经过可分别选择性地与第一和第二致冷回路连接的冷却和加热输出部分(28,30)，来保持启始冷却和加热循环中被选择的一个循环的工作状态选择器阀门装置，该方法其特征在于包括步骤：

在冷却循环中当测到对加热循环的需求时，提供加热信号，

当提供加热信号时，在工作状态选择器阀门装置的加热输出部分与蒸发器之间，将贮箱连到和二致冷回路，

启始一个与加热信号相对应的预定定时周期，

将工作状态选择器阀门装置保持在冷却循环位置，在定时周期内选择第一致冷回路，

在定时周期终止时操作工作状态选择器阀门装置选择第二致冷回路，

由此，当贮箱与第二致冷回路连接时在时间延迟期间继续进行冷却循环迫使液态致冷剂从冷凝器中流出并进入第二致冷回路以便在随后的加热循环中使用，不将液态致冷剂直接引入平衡器。

4．根据权利要求3所述的方法，其特征还在于包括控制最大速率的步骤，在这个速率上允许液态致冷剂在时间延迟期间从第一致冷回路流向第二致冷回路。

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