CN109313049A - 确定运输制冷系统中气流减少的方法 - Google Patents

Abstract

一种检测运输制冷系统的气流堵塞的方法，包括以下步骤：启动由发电装置供电的加热器；测量所述发电装置的输出电压；根据所述输出电压确定所述加热器的预测热量输出；根据所述预测热量输出确定所述加热器上的预测温升；检测所述加热器上的测量温升；以及根据所述加热器上的预测温升和所述加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

Description

确定运输制冷系统中气流减少的方法

背景技术

本文的实施方案总体涉及运输制冷系统，更具体地，涉及用于检测这类系统的气流堵塞的方法和设备。

通常，运输制冷系统用于运输和配送可能易受温度、湿度和其他环境因素影响的货物，或更具体地易腐货物和环境敏感货物(本文中称为易腐货物)。易腐货物可包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋类、奶制品、种子、花卉、肉类、家禽、鱼类、冰和药品。有利地，运输制冷系统允许易腐货物被有效地运输和配送而没有损坏或其他不良影响。

冷藏卡车和拖车通常用于在冷链配送系统中运输易腐货物。运输制冷系统安装到卡车或拖车上，与卡车或拖车内限定的货物空间可操作地相关联，用于维持货物空间内的受控温度环境。

常规来说，与冷藏卡车和冷藏拖车结合使用的运输制冷系统包括制冷单元，所述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，所述蒸发器风扇经由适当的制冷剂管路而连接在闭合的制冷剂流回路中。通过与蒸发器相关联的一个或多个蒸发器风扇从货物空间的内部体积抽取空气或空气/气体混合物，使其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货物空间。

对于与冷藏卡车和冷藏拖车结合使用的可商购的运输制冷系统，制冷单元的压缩机以及典型的其他部件在运输期间必须由原动机供电。在冷藏拖车的情况下，原动机典型地包括运输制冷系统上携载并被视为其一部分的柴油发动机。在机械驱动型运输制冷系统中，压缩机由柴油发动机通过直接机械联接或皮带驱动来驱动，并且其他部件诸如冷凝器和蒸发器风扇是皮带驱动的。

用于冷藏拖车应用的“全电”运输制冷系统也可从开利公司(CarrierCorporation)商购。在全电运输制冷系统中，运输制冷系统上携载并被视为其一部分的原动机(最常见的是柴油发动机)驱动产生交流(AC)电力的交流同步发电机。产生的交流电力用来为用于驱动制冷单元的制冷剂压缩机的电动压缩机马达供电，并且还为用于驱动冷凝器的电动交流风扇马达以及与蒸发器相关联的蒸发器马达和电加热器供电。例如，美国专利号6,223,546公开了一种全电运输制冷系统。

制冷系统的用于返回空气的返回空气入口和/或用于供应空气的出口可能在一些运输制冷系统上被堵塞。这种堵塞可能导致通过制冷单元的气流减少，这可能会抑制制冷单元和运输制冷系统的性能。因此，在易腐货物的货物空间中产生高于所需温度的温度并且增加了易腐货物变质的风险。

发明内容

根据一个实施方案，提供了一种检测运输制冷系统的气流堵塞的方法。所述方法包括以下步骤：启动由发电装置供电的加热器；测量发电装置的输出电压；根据输出电压确定加热器的预测热量输出；根据预测热量输出确定加热器上的预测温升；检测加热器上的测量温升；以及根据加热器上的预测温升和加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述方法的另外的实施方案可包括：当气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述方法的另外的实施方案可包括：检测还包括感测制冷系统的返回气流温度；感测制冷系统的供应气流温度；以及计算返回气流温度与供应气流温度之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述方法的另外的实施方案可包括：确定气流减少百分比还包括计算加热器上的预测温升与加热器上的实际温升之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述方法的另外的实施方案可包括：加热器是电阻加热器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述方法的另外的实施方案可包括：热量输出是电阻加热器的电阻。

根据一个实施方案，提供了一种运输制冷系统的控制器。所述控制器具有：处理器；和存储器，所述存储器包括在由处理器执行时致使处理器进行操作的计算机可执行指令。所述操作包括以下步骤：启动由发电装置供电的加热器；测量发电装置的输出电压；根据输出电压确定加热器的预测热量输出；根据预测热量输出确定加热器上的预测温升；检测加热器上的测量温升；以及根据加热器上的预测温升和加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述控制器的另外的实施方案可包括：操作还包括当气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器的步骤。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述控制器的另外的实施方案可包括：检测还包括感测制冷系统的返回气流温度；感测制冷系统的供应气流温度；以及计算返回气流温度与供应气流温度之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述控制器的另外的实施方案可包括：确定气流减少百分比还包括计算加热器上的预测温升与加热器上的实际温升之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述控制器的另外的实施方案可包括：加热器是电阻加热器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述控制器的另外的实施方案可包括：热量输出是电阻加热器的电阻。

根据一个实施方案，提供了一种有形地体现在计算机可读介质上的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作。所述操作包括以下步骤：启动由发电装置供电的加热器；测量发电装置的输出电压；根据输出电压确定加热器的预测热量输出；根据预测热量输出确定加热器上的预测温升；检测加热器上的测量温升；以及根据加热器上的预测温升和加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述计算机程序的另外的实施方案可包括：操作还包括当气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述计算机程序的另外的实施方案可包括：检测还包括感测制冷系统的返回气流温度；感测制冷系统的供应气流温度；以及计算返回气流温度与供应气流温度之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述计算机程序的另外的实施方案可包括：确定气流减少百分比还包括计算加热器上的预测温升与加热器上的实际温升之间的差值。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述计算机程序的另外的实施方案可包括：加热器是电阻加热器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代形式，所述计算机程序的另外的实施方案可包括：热量输出是电阻加热器的电阻。

本公开的实施方案的技术效果包括基于加热器的热量输出的不规则性来检测运输制冷系统中的气流堵塞，其是使用测量电压、基于测量电压的已知热量输出和加热器上的测量温度变量来确定的。

可以非排他地以各种组合来组合前述特征和元件，除非另外明确指示。这些特征和元件以及其操作根据以下描述和附图将变得更加明显。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

在本说明书所附的权利要求中具体地指出并明确地要求保护被认为是本公开的主题。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是根据本公开的一个实施方案的运输制冷系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施方案的图1中运输制冷系统的放大示意图；以及

图3是根据本公开的一个实施方案的检测图1中运输制冷系统的气流堵塞的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1和图2。图1示出根据本公开的一个实施方案的运输制冷系统200的示意图。图2示出根据本公开的一个实施方案的图1中运输制冷系统200的放大示意图。运输制冷系统200被展示为拖车系统100，如图1所见。拖车系统100包括牵引机102和运输容器106。牵引车102包括操作者的舱或驾驶室104以及用作拖车系统100的驱动系统的发动机(未示出)。运输容器106联接到牵引车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和前壁114，其中前壁114最靠近牵引车102。运输容器106在与前壁114相对的后壁116处还包括一个或多个门117。运输容器106的这些壁限定了冷藏货物空间119。本领域技术人员应理解的是，本文描述的实施方案可以应用于通过铁路、海运运输的运输容器或任何其他合适的容器，而不使用牵引车102。

通常，运输制冷系统200用于运输和配送易腐货物和环境敏感货物(本文中称为易腐货物118)。易腐货物118可包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋类、奶制品、种子、花卉、肉类、家禽、鱼类、冰、血液、药品或需要冷藏运输的任何其他合适的货物。运输制冷系统200包括制冷单元22、发电装置24、用于驱动发电装置24的原动机26以及控制器30。制冷单元22在控制器30的控制下起作用以建立和调节所需的环境参数，诸如(例如)温度、压力、湿度、二氧化碳、乙烯、臭氧、光照、振动暴露和如本领域普通技术人员所知的在内部隔间119中的其他条件。在一个实施方案中，制冷单元22是能够提供所需温度和湿度范围的制冷系统。

制冷单元22包括制冷剂压缩装置32、制冷剂排热热交换器34、膨胀装置36以及制冷剂吸热热交换器38，它们以制冷剂流连通的方式连接在闭环制冷剂回路中并且按照常规制冷循环来布置。制冷单元22还包括一个或多个风扇40，所述一个或多个风扇40与制冷剂排热热交换器34相关联并且由一个或多个风扇马达42驱动；以及一个或多个风扇44，所述一个或多个风扇44与制冷剂吸热热交换器38相关联并且由一个或多个风扇马达46驱动。制冷单元22还可包括与制冷剂吸热热交换器38相关联的加热器48。在一个实施方案中，加热器48可以是电阻加热器。应理解，可以根据需要将其他部件(未示出)并入到制冷剂回路中，包括例如但不限于：抽吸调制阀、接收器、过滤器/干燥器、节约器电路。

制冷剂排热热交换器34可以例如包括由跨过流动路径到热量出口142的多个制冷剂输送管所形成的一个或多个制冷剂输送盘管或者一个或多个管束。一个或多个风扇40可操作来使空气(典型为环境空气)穿过制冷剂排热热交换器34的管，以冷却穿过所述管的制冷剂蒸气。制冷剂排热热交换器34可以诸如在制冷单元22在亚临界制冷剂循环中操作的情况下作为制冷剂冷凝器来操作，或者诸如在制冷单元22在跨临界循环中操作的情况下作为制冷剂气体冷却器来操作。

制冷剂吸热热交换器38可以例如也包括由从返回空气入口136跨过流动路径延伸的多个制冷剂输送管所形成的一个或多个制冷剂输送盘管或者一个或多个管束。一个或多个风扇44可操作来使从冷藏货物空间119抽取的空气穿过制冷剂吸热热交换器38的管，以加热和蒸发穿过所述管的制冷剂液体并且冷却空气。横穿制冷剂排热热交换器38时被冷却的空气通过制冷单元出口140返回供应到冷藏货物空间119。应理解，术语“空气”在本文中参考货物箱内的大气使用时包括空气与其他气体的混合物，所述其他气体是有时在运输易腐产品过程中被引入到冷藏货物箱中的，诸如(例如)但不限于氮气或二氧化碳。

制冷剂压缩装置32可包括单级或多级压缩机，诸如(例如)往复式压缩机或涡旋式压缩机。压缩装置32具有由电动马达50驱动的压缩机构(未示出)。在一个实施方案中，马达50安置在压缩机的内部，其中驱动轴与压缩机构的轴互连，它们全部被密封在压缩装置32的共同壳体内。

运输制冷系统200还包括控制器30，控制器30被配置来控制运输制冷系统200的操作，包括但不限于制冷剂单元22的各种部件的操作，以在冷藏货物空间119内提供并维持所需的热环境。控制器30还可以能够选择性地操作原动机26，典型地通过与原动机26可操作地相关联的电子发动机控制器54。控制器30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，当处理器执行所述计算机可执行指令时引起所述处理器实行各种操作。处理器可以是但不限于广泛可能的架构中的任何一个的单处理器或多处理器系统，所述广泛可能的架构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，诸如(例如)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、电磁计算机可读介质或任何其他计算机可读介质。

制冷单元22具有多个功率需求负载，包括但不限于：压缩装置驱动马达50；驱动马达42，用于与制冷剂排热热交换器34相关联的风扇40；以及驱动马达46，用于与制冷剂吸热热交换器38相关联的风扇44。在所描绘的实施方案中，加热器48也构成功率需求负载。每当温度受控的货物箱内的控制温度下降到预设的下限温度以下时(可能发生在寒冷的周围环境中)，电阻加热器28可以由控制器30选择性地操作。在这种情况下，控制器30将启动加热器48以加热通过与制冷剂吸热热交换器38相关联的一个或多个风扇44在加热器上48循环的空气。加热器48还可用于对返回空气进口136除冰。

包括车载化石燃料发动机(最常见的为柴油发动机)的原动机26驱动产生电力的发电装置24。发动机的驱动轴驱动发电装置24的轴。在制冷单元20的电力驱动的实施方案中，发电装置24可以包括单个车载的发动机驱动的交流发电机，所述交流发电机被配置为产生包括一个或多个频率下的至少一个交流电压的交流(AC)电力。在一个实施方案中，发电装置24例如可以是永磁交流发电机或同步交流发电机。在另一个实施方案中，发电装置24可以包括单个车载的发动机驱动的直流发电机，所述直流发电机被配置为产生至少一个电压下的直流(DC)电力。一些发电装置可能具有内部电压调节器，而其他发电装置则没有。在另一个实施方案中，发电装置24不包含内部电压调节器，因此发电装置24的电压不受发电装置23自身调节。由于风扇马达42、46和压缩装置驱动马达50中的每一个可以是交流马达或直流马达，所以应理解的是，各种电力转换器，例如交流到直流整流器、直流到交流逆变器、交流到交流电压/频率转换器和直流到直流电压转换器，可适当地与发电装置24结合使用。运输制冷系统200可包括电压传感器28以感测发电装置24的电压。

借助制冷单元22使气流循环进入并穿过运输容器106的冷藏货物空间119。返回气流134从冷藏货物空间119通过制冷单元返回空气进口136流入制冷单元22中，并经由风扇44流过制冷剂吸热热交换器38，从而将返回气流134调节到选择的或预定的温度。现在被称为供应气流138的经调节的返回气流134通过制冷单元出口140供应到运输容器106的冷藏货物空间119中，制冷单元出口140在一些实施方案中位于容器系统106的底壁110附近。热量135通过热量出口142从制冷剂排热热交换器34中去除。制冷单元22可包含外部空气入口144，如图2所示，以通过吸入外部空气137，帮助从制冷剂排热热交换器34中去除热量135。供应气流138冷却运输容器106的冷藏货物空间119中的易腐货物118。应当理解的是，当例如外部温度非常低时，制冷单元22还可以反向操作以加温容器系统106。在所示实施方案中，返回空气进口136、制冷单元出口140、热量出口142和外部空气入口144被构造为格栅，以帮助防止异物进入制冷单元22。

现在还参考图3，其示出流程图，该流程图展示了检测图1中运输制冷系统200的气流堵塞的方法300。返回空气进口136和/或制冷单元出口140的格栅可能被堵塞并且图3示出了用于检测气流堵塞的方法300。堵塞可能是由于各种原因，包括但不限于积冰、污垢、灰尘、碎屑、包装材料、易腐物品118或冷藏货物空间119中的任何其他松散物品。如本领域普通技术人员可以理解，方法300的步骤可以由控制器30控制和/或可以是有形地体现在计算机可读介质上的指令，作为由处理器执行的计算机程序的一部分。方法300开始于框304处，此时启动加热器48。方法200可以在多个不同时间开始，诸如(例如)作为制冷单元22的起动检查列表的一部分，作为制冷单元22的加热循环的一部分，作为制冷单元22的除霜循环的一部分，或在本领域普通技术人员已知的任何其他合适的时间。一旦在框304处启动加热器48，就在框306处测量发电装置24的输出电压。如上所述，加热器48由发电装置24供电。原动机26的速度可能影响发电装置24的输出电压，其随后影响加热器48的热量输出。例如，原动机26可以具有高速设置和低速设置。此外，当原动机26处于高速时，发电装置24可以产生六千瓦，并且当原动机26处于低速时，发电装置24可以产生三千瓦。在一个实施方案中，加热器48可以是电阻加热器。

接下来在框308处，根据输出电压确定加热器48的预测热量输出。可以使用可存储在控制器30的存储器内的可执行算法和/或查找表来确定预测热量输出。在一个实施方案中，热量输出可以是加热器48的电阻。然后在框310处，根据预测热量输出确定加热器48上的预测温升。可以使用可存储在控制器30的存储器内的可执行算法和/或查找表来确定预测温升。接下来在框312处，检测加热器48上的测量温升。在一个实施方案中，可以在框312处，通过以下步骤来检测测量温升：感测制冷系统200的返回气流134温度；感测制冷系统200的供应气流138温度；以及计算返回气流134温度与供应气流138温度之间的差值。

最后，在框314处，根据加热器48上的预测温升和加热器48上的测量温升，确定气流减少百分比。在选择的百分比范围之外的气流减少百分比指示返回空气进口136和/或制冷单元出口140的堵塞。可以使用可存储在控制器30的存储器内的可执行算法和/或查找表来确定气流减少百分比。在一个实施方案中，可以通过计算加热器48上的预测温升与加热器48上的实际温升的差值来确定气流减少百分比。

一旦在框314处确定了减小百分比，那么当气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时，就可以启动报警器(未示出)。报警器可以是声音和/或视觉报警器。报警器可以在制冷单元22和/或用户装置上报警，诸如(例如)蜂窝电话、寻呼机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、台式计算机、卡车仪表板显示器或本领域普通技术人员已知的任何类似装置。

虽然以上描述已经按照特定顺序描述了图3的流程过程，但应了解，除非所附权利要求中另有具体要求，否则可以改变步骤的顺序。

虽然仅结合有限数目的实施方案详细描述了本公开，但是应易于理解，本公开不限于这类公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改以并入之前未描述但与本公开的精神和范围相符的任何数量的变型、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)

1.一种检测运输制冷系统的气流堵塞的方法，所述方法包括：

启动由发电装置供电的加热器；

测量所述发电装置的输出电压；

根据所述输出电压确定所述加热器的预测热量输出；

根据所述预测热量输出确定所述加热器上的预测温升；

检测所述加热器上的测量温升；和

根据所述加热器上的预测温升和所述加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：

当所述气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述检测还包括：

感测所述制冷系统的返回气流温度；

感测所述制冷系统的供应气流温度；和

计算所述返回气流温度与所述供应气流温度之间的差值。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述确定气流减少百分比还包括：

计算所述加热器上的预测温升和所述加热器上的实际温升的差值。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

所述加热器是电阻加热器。

6.如权利要求5所述的方法，其中：

所述热量输出是所述电阻加热器的电阻。

7.一种运输制冷系统的控制器，其包括：

处理器；

存储器，所述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使所述处理器执行操作，所述操作包括：

启动由发电装置供电的加热器；

测量所述发电装置的输出电压；

根据所述输出电压确定所述加热器的预测热量输出；

根据所述预测热量输出确定所述加热器上的预测温升；

检测所述加热器上的测量温升；和

根据所述加热器上的预测温升和所述加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

8.如权利要求7所述的控制器，其中所述操作还包括：

当所述气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器。

9.如权利要求7所述的控制器，其中所述检测还包括：

感测所述制冷系统的返回气流温度；

感测所述制冷系统的供应气流温度；和

计算所述返回气流温度与所述供应气流温度之间的差值。

10.如权利要求7所述的控制器，其中所述确定气流减少百分比还包括：

计算所述加热器上的预测温升和所述加热器上的实际温升的差值。

11.如权利要求7所述的控制器，其中：

所述加热器是电阻加热器。

12.如权利要求11所述的控制器，其中：

所述热量输出是所述电阻加热器的电阻。

13.一种有形地体现在计算机可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括当由处理器执行时致使所述处理器执行操作的指令，所述操作包括：

启动由发电装置供电的加热器；

测量所述发电装置的输出电压；

根据所述输出电压确定所述加热器的预测热量输出；

根据所述预测热量输出确定所述加热器上的预测温升；

检测所述加热器上的测量温升；和

根据所述加热器上的预测温升和所述加热器上的测量温升确定气流减少百分比。

14.如权利要求13所述的计算机程序，其中所述操作还包括：

当所述气流减少百分比处在选择的百分比范围之外时启动报警器。

15.如权利要求13所述的计算机程序，其中所述检测还包括：

感测所述制冷系统的返回气流温度；

感测所述制冷系统的供应气流温度；和

计算所述返回气流温度与所述供应气流温度之间的差值。

16.如权利要求13所述的计算机程序，其中所述确定气流减少百分比还包括：

计算所述加热器上的预测温升和所述加热器上的实际温升的差值。

17.如权利要求13所述的计算机程序，其中：

所述加热器是电阻加热器。

18.如权利要求17所述的计算机程序，其中：

所述热量输出是所述电阻加热器的电阻。