CN109153312A - 用于以压缩气体为燃料的车辆的集成式压缩气体运输制冷单元 - Google Patents

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Abstract

一种运输制冷系统包括：车辆，所述车辆具有冷藏载货空间；压缩气体罐，所述压缩气体罐被配置成储存气体；发动机，所述发动机被配置成通过所述气体的燃烧向所述车辆提供动力；以及减压机构，所述减压机构将所述压缩气体罐与所述发动机流体地连接。所述减压机构被配置成减小来自所述压缩气体罐的所述气体的压力。所述运输制冷系统还包括蒸发器，所述蒸发器热耦合到所述减压机构和所述冷藏载货空间。所述蒸发器被配置成冷却所述冷藏载货空间。由于通过所述减压机构减小所述气体的压力，因此所述气体的温度和所述蒸发器的温度降低。

Description

用于以压缩气体为燃料的车辆的集成式压缩气体运输制冷 单元
背景技术
本文中的实施方案大体上涉及运输制冷系统，并且更具体地，涉及由压缩气体提供动力的运输制冷系统。
通常，冷链配送系统用于运输和配送货物，或更具体地，可能易受温度、湿度和其他环境因素影响的易腐物品和对环境敏感的物品(在本文中被称为易腐物品)。易腐物品可以包括，但不限于，水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋、奶制品、种子、花、肉类、家禽、鱼、冰，以及药物。有利地，冷链配送系统允许在没有损坏或其他不良影响的情况下有效地运输和配送易腐物品。
冷藏车辆和拖车通常用于在冷链配送系统中运输易腐物品。运输制冷系统以与车辆或拖车内限定的载货空间操作性关联的方式安装至车辆或拖车，以在载货空间内维持受控温度环境。
传统上，与冷藏车辆和冷藏拖车结合使用的运输制冷系统包括运输制冷单元，所述运输制冷单元具有：制冷剂压缩机；冷凝器，所述冷凝器具有一个或多个相关联的冷凝器风扇；膨胀装置；以及蒸发器，所述蒸发器具有一个或多个相关联的蒸发器风扇，它们经由适当的制冷剂管路连接在闭合的制冷剂流回路中。借助于与蒸发器相关联的一个或多个蒸发器风扇从载货空间的内部体积抽出空气或空气/气体混合物，使所述空气或空气/气体混合物以与制冷剂发生热交换的关系穿过蒸发器的空气侧，由此制冷剂从空气吸收热量，从而冷却空气。然后将冷却的空气供应回到载货空间。
发展中国家通常没有带冷藏拖车的大型冷藏车辆，因为缺少基础设施或者因为根本无法适应此类大型车辆的拥挤城市环境。通常，易腐物品由自动人力车(auto rickshaw)或小型卡车递送，这些自动人力车或小型卡车由诸如压缩天然气或丙烷等压缩气体提供动力。自动人力车通常是具有足够的空间让驾驶员在前面并且一些乘客和/或货物在后面的三轮车。在很多发展中国家，此类自动人力车通常充当主要运输方式。例如，自动人力车可以包括诸如嘟嘟车(tuk-tuk)等车辆。嘟嘟车的小尺寸使得它成为操纵穿过拥挤狭窄街道的理想车辆，然而，多数的嘟嘟车缺少制冷系统。嘟嘟车通常太小并且缺少动力而无法携带或驱动具有大型压缩机的制冷系统，因此期望较小的制冷系统。
发明内容
根据一个实施方案，提供一种运输制冷系统。所述运输制冷系统包括：车辆，所述车辆具有冷藏载货空间；压缩气体罐，所述压缩气体罐被配置成储存气体；发动机，所述发动机被配置成通过所述气体的燃烧向所述车辆提供动力；以及减压机构，所述减压机构将所述压缩气体罐与所述发动机流体地连接。所述减压机构被配置成减小来自所述压缩气体罐的所述气体的压力。所述运输制冷系统还包括蒸发器，所述蒸发器热耦合到所述减压机构和所述冷藏载货空间。所述蒸发器被配置成冷却所述冷藏载货空间。由于通过所述减压机构减小所述气体的压力，因此所述气体的温度和所述蒸发器的温度降低。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述蒸发器流体地连接到所述减压机构和所述发动机。所述气体从减压机构流过所述蒸发器并且流到所述发动机中。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述减压机构由至少一个膨胀装置组成。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述减压机构由喷射器系统组成。所述喷射器系统包括流体地连接到所述压缩气体罐的喷射器和流体地连接到所述蒸发器和所述发动机的闪蒸罐。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述蒸发器包括蒸发器入口和蒸发器出口。所述闪蒸罐流体地连接到所述蒸发器的所述入口。所述喷射器包括喷射器入口和喷射器出口。所述压缩气体罐和所述蒸发器出口流体地连接到所述喷射器入口。所述喷射器出口流体地连接到所述闪蒸罐。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述闪蒸罐将液体气体提供到所述蒸发器入口并且将蒸气气体提供到所述发动机。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括风扇，所述风扇被配置成可操作地将空气传输经过所述蒸发器并传输到所述冷藏载货空间中。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述气体是天然气。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述运输制冷系统的另外的实施方案可以包括：所述气体是丙烷。
根据另一实施方案，提供了一种操作运输制冷系统的方法。所述方法包括：将气体储存在压缩气体罐中；以及使用发动机向车辆提供动力，所述发动机通过减压机构流体地连接到所述压缩气体罐。所述减压机构被配置成减小来自所述压缩气体罐的所述气体的压力。所述方法还包括使用蒸发器来冷却冷藏载货空间，所述蒸发器热耦合到所述减压机构和所述冷藏载货空间。由于通过所述减压机构减小所述气体的压力，因此所述气体的温度和所述蒸发器的温度降低。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述蒸发器流体地连接到所述减压机构和所述发动机。所述气体从减压机构流过所述蒸发器并且流到所述发动机中。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述减压机构由至少一个膨胀装置组成。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述减压机构由喷射器系统组成。所述喷射器系统包括流体地连接到所述压缩气体罐的喷射器和流体地连接到所述蒸发器和所述发动机的闪蒸罐。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述蒸发器包括蒸发器入口和蒸发器出口。所述闪蒸罐流体地连接到所述蒸发器的所述入口。所述喷射器包括喷射器入口和喷射器出口。所述压缩气体罐和所述蒸发器出口流体地连接到所述喷射器入口。所述喷射器出口流体地连接到所述闪蒸罐。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述闪蒸罐将液体气体提供到所述蒸发器入口并且将蒸气气体提供到所述发动机。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：使用风扇可操作地将空气传输经过所述蒸发器并传输到所述冷藏载货空间中。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述气体是天然气。
除了上述特征中的一个或多个特征之外，或作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括：所述气体是丙烷。
本公开的实施方案的技术效果通过对压缩气体解压缩来向冷藏容器提供冷却并且使用解压缩的气体向发动机供给燃料以向车辆提供动力。
除非另有明确指示，否则上述特征和元件可以不排他地在各种组合中进行组合。鉴于以下描述和附图，这些特征和元件以及它们的操作将更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图旨在本质上是说明性和解释性的而非限制性的。
附图说明
在本说明书结论处的权利要求中具体指出并明确要求保护被视作本公开的主题。本公开的前述和其他特征以及优点从结合附图进行的以下具体实施方式中显而易见，在附图中：
图1是根据本公开的实施方案的合并在自动人力车或小型卡车上的运输制冷系统的示意图；
图2是根据本公开的实施方案的图1的运输制冷系统的放大示意图；
图3是根据本公开的实施方案的合并在自动人力车或小型卡车上的运输制冷系统的示意图；以及
图4是根据本公开的实施方案的图3的运输制冷系统的放大示意图。
具体实施方式
参考图1至图4。图1示出根据本公开的实施方案的合并在自动人力车102上的运输制冷系统200a的示意图。图2示出根据本公开的实施方案的图1的运输制冷系统200a的放大示意图。图3示出根据本公开的实施方案的合并在自动人力车102上的运输制冷系统200b的示意图。图4示出根据本公开的实施方案的图3的运输制冷系统200b的放大示意图。
图1至图2的运输制冷系统200a被示为小型车辆制冷系统100，如在图1中所见。小型车辆制冷系统100包括具有运输容器106的车辆102。在实施方案中，车辆102可以是小型卡车或诸如嘟嘟车的自动人力车。车辆102包括操作员隔室或驾驶室104和发动机150，所述发动机150充当小型车辆制冷系统100的驱动系统。运输容器106联接到车辆102。运输容器106是冷藏拖车并且包括顶壁108、正相对的底壁110、相对的侧壁112以及前壁114，其中前壁114最靠近车辆102。运输容器106还包括在与前壁114相对的后壁116处的一个或多个门117。运输容器106的壁限定冷藏载货空间119，如图1和图3所示。
向发动机150提供动力的气体(即，燃料)可以是加压气体，例如压缩天然气、丙烷，或本领域的技术人员已知的任何其他加压气体。在实施方案中，所述气体是压缩天然气。在另一实施方案中，所述气体是丙烷。在所示实施方案中，用于向车辆102的发动机150提供动力的压缩气体储存在压缩气体罐220中。发动机150可以被配置成通过气体的燃烧向车辆102提供动力。
运输制冷系统200a和运输制冷系统200b可以用于运输和配送易腐物品和对环境敏感的物品(在本文中被称为易腐物品118)。易腐物品118可以包括，但不限于，水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋、奶制品、种子、花、肉类、家禽、鱼、冰、血液、药物，或者任何其他需要冷藏运输的合适的货物。易腐物品118储存在冷藏载货空间119中，如在图1和图3中所见。
图1和图2的运输制冷系统200a包括：压缩气体罐220；流体地连接到压缩气体罐220的膨胀装置230；流体地连接到膨胀装置230的蒸发器240；以及流体地连接到蒸发器240的发动机150。压缩气体罐220被配置成储存压缩气体。膨胀装置230通过罐管路224流体地连接到压缩气体罐220。蒸发器240在蒸发器入口242处通过蒸发器管路232流体地连接到膨胀装置230。发动机150通过发动机管路154在蒸发器出口244处流体地连接到蒸发器240。在实施方案中，蒸发器240热耦合到膨胀装置230和冷藏载货空间119。
来自压缩气体罐220的气体随后必须解压缩到低压，以便可由发动机150消耗。例如，很多罐通常将压缩天然气储存在约3600 PSI下，并且随后所述压缩天然气必须解压缩到小于约100 PSI，以便可用在天然气发动机中。膨胀装置230被配置成将来自压缩气体罐220的压缩气体减压到适合发动机150消耗的可操作压力。膨胀装置230可以由单个膨胀装置或者由一系列多个膨胀装置组成。在气体的压缩过程期间释放热量，而相反地，在解压缩过程期间吸收热量。因此，通过膨胀装置230进行的解压缩过程将降低气体的温度并且随后也降低蒸发器240温度。因此，蒸发器240的降低温度向冷藏载货空间119提供冷却。冷却可以通过热传导或对流而提供到冷藏载货空间119。运输制冷系统200a可以包括用于帮助对流冷却过程的风扇250。风扇250可操作以将空气传输经过蒸发器240并且冷却冷藏载货空间119。风扇250可以由各种方法提供动力，包括但不限于，电池、发电机和/或太阳能面板。风扇也可以由涡轮旋转，所述涡轮由来自压缩气体罐220的气体的流动和/或解压缩提供动力。
图3至图4的运输制冷系统200b类似于图1至图2的运输制冷系统200a；然而，图1至图2的膨胀装置230被图3至图4的喷射器系统259替换。图3和图4的运输制冷系统200b包括：压缩气体罐220；流体地连接到压缩气体罐220的喷射器260；流体地连接到喷射器260的闪蒸罐270；流体地连接到闪蒸罐270并且流体地连接到喷射器260的蒸发器240；以及流体地连接到闪蒸罐270的发动机150。压缩气体罐220被配置成储存压缩气体。在实施方案中，蒸发器240热耦合到喷射器系统259和冷藏载货空间119。
喷射器260包括喷射器入口264和喷射器出口268。喷射器260的喷射器入口264通过罐管路222流体地连接到压缩气体罐220。闪蒸罐270通过喷射器管路262流体地连接到喷射器的喷射器出口268。蒸发器240包括蒸发器入口242和蒸发器出口244。蒸发器240的蒸发器入口242通过液体管路272流体地连接到闪蒸罐270。蒸发器240的蒸发器出口244通过喷射器返回管路248流体地连接到喷射器260的喷射器入口264。发动机150通过蒸气发动机管路152流体地连接到闪蒸罐270。
喷射器系统259由喷射器260和闪蒸罐270组成。膨胀装置230和喷射器系统259两者都充当被配置成减小气体的压力但以不同方式完成减压的减压机构。图1至图2的膨胀装置230可以是用来减小气体的压力的阀或一系列阀。然而，图3至图4的喷射器260减小压缩气体的压力并且将气体分成液体276和蒸气274，这两者都从喷射器中的解压缩过程得到冷却。经冷却的液体276将行进穿过蒸发器240以冷却240并且因此也冷却冷藏载货空间119。一旦穿过蒸发器240并离开蒸发器出口244，液体276便将重新进入喷射器入口262并且再次行进穿过喷射器260，如图3和图4所示。蒸气274将行进到发动机150以待消耗。
通过喷射器260进行的解压缩过程将降低气体的温度并且随后也降低蒸发器240温度。因此，蒸发器240的降低温度向冷藏载货空间119提供冷却。冷却可以通过热传导或对流而提供到冷藏载货空间119。运输制冷系统200b可以包括用于帮助对流冷却过程的风扇250。风扇250可操作以将空气传输经过蒸发器240并且冷却冷藏载货空间119。风扇250可以由各种方法提供动力，包括但不限于，电池、发电机和/或太阳能面板。风扇也可以由涡轮旋转，所述涡轮由来自压缩气体罐220的气体的流动和/或解压缩提供动力。
运输制冷系统200a和运输制冷系统200b还可以包括控制器(未示出)，所述控制器被配置成控制运输制冷系统200的操作，包括但不限于，制冷剂单元22的各种部件的操作，以在冷藏载货空间119内提供并维持期望的热环境。控制器还能够选择性地控制来自压缩气体罐220的压缩气体的释放。气体的释放可以是基于发动机150和运输制冷系统(运输制冷系统200a或200b)的需求。控制器可以是包括处理器和相关联的存储器的电子控制器，所述相关联的存储器包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时致使所述处理器执行各种操作。处理器可以是，但不限于，广泛可能的架构阵列中的任一者的单处理器或多处理器系统，包括同类地或不同类地布置的现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或图形处理单元(GPU)硬件。存储器可以是存储装置，例如像随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子计算机可读介质、光学计算机可读介质、磁性计算机可读介质或任何其他计算机可读介质。
有利地，使用压缩气体的解压缩过程向冷藏载货空间提供冷却，而同时避免基于压缩机的制冷系统的复杂性和大体积要求。
虽然仅结合有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应易于理解，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并入在此之前未描述但与本公开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，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但应理解，本公开的各个方面可以仅包括所述实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (18)

1.一种运输制冷系统，所述运输制冷系统包括：
车辆，所述车辆具有冷藏载货空间；
压缩气体罐，所述压缩气体罐被配置成储存压缩气体；
发动机，所述发动机被配置成通过所述气体的燃烧来向所述车辆提供动力；
减压机构，所述减压机构将所述压缩气体罐与所述发动机流体地连接，所述减压机构被配置成减小来自所述压缩气体罐的所述气体的压力；
蒸发器，所述蒸发器热耦合到所述减压机构和所述冷藏载货空间；
其中所述蒸发器被配置成冷却所述冷藏载货空间；并且
其中由于通过所述减压机构减小所述气体的压力，因此所述气体的温度和所述蒸发器的温度降低。
2.如权利要求1所述的运输制冷系统，其中：
所述蒸发器流体地连接到所述减压机构和所述发动机，其中所述气体从减压机构流过所述蒸发器并且流到所述发动机中。
3.如权利要求2所述的运输制冷系统，其中：
所述减压机构由至少一个膨胀装置组成。
4.如权利要求1所述的运输制冷系统，其中：
所述减压机构由喷射器系统组成，所述喷射器系统包括流体地连接到所述压缩气体罐的喷射器和流体地连接到所述蒸发器和所述发动机的闪蒸罐。
5.如权利要求4所述的运输制冷系统，其中：
所述蒸发器包括蒸发器入口和蒸发器出口，所述闪蒸罐流体地连接到所述蒸发器的所述入口；并且
所述喷射器包括喷射器入口和喷射器出口，所述压缩气体罐和所述蒸发器出口流体地连接到所述喷射器入口，其中所述喷射器出口流体地连接到所述闪蒸罐。
6.如权利要求5所述的运输制冷系统，其中：
所述闪蒸罐将液体气体提供到所述蒸发器入口并且将蒸气气体提供到所述发动机。
7.如权利要求1所述的运输制冷系统，所述运输制冷系统还包括：
风扇，所述风扇被配置成可操作地将空气传输经过所述蒸发器并传输到所述冷藏载货空间中。
8.如权利要求1所述的运输制冷系统，其中：
所述气体是天然气。
9.如权利要求1所述的运输制冷系统，其中：
所述气体是丙烷。
10.一种操作运输制冷系统的方法，所述方法包括：
将气体储存在压缩气体罐中；
使用发动机向车辆提供动力，所述发动机通过减压机构流体地连接到所述压缩气体罐，所述减压机构被配置成减小来自所述压缩气体罐的所述气体的压力；
使用蒸发器来冷却冷藏载货空间，所述蒸发器热耦合到所述减压机构和所述冷藏载货空间；并且
其中由于通过所述减压机构减小所述气体的压力，因此所述气体的温度和所述蒸发器的温度降低。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
所述蒸发器流体地连接到所述减压机构和所述发动机，其中所述气体从减压机构流过所述蒸发器并且流到所述发动机中。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
所述减压机构由至少一个膨胀装置组成。
13.如权利要求10所述的方法，其中：
所述减压机构由喷射器系统组成，所述喷射器系统包括流体地连接到所述压缩气体罐的喷射器和流体地连接到所述蒸发器和所述发动机的闪蒸罐。
14.如权利要求13所述的方法，其中：
所述蒸发器包括蒸发器入口和蒸发器出口，所述闪蒸罐流体地连接到所述蒸发器的所述入口；并且
所述喷射器包括喷射器入口和喷射器出口，所述压缩气体罐和所述蒸发器出口流体地连接到所述喷射器入口，其中所述喷射器出口流体地连接到所述闪蒸罐。
15.如权利要求14所述的方法，其中：
所述闪蒸罐将液体气体提供到所述蒸发器入口并且将蒸气气体提供到所述发动机。
16.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
使用风扇可操作地将空气传输经过所述蒸发器并传输到所述冷藏载货空间中。
17.如权利要求10所述的方法，其中：
所述气体是天然气。
18.如权利要求10所述的方法，其中：
所述气体是丙烷。
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