CN111212752A

CN111212752A - 用于运输制冷单元和车辆的公共排气通道

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Publication number: CN111212752A
Application number: CN201780096052.5A
Authority: CN
Inventors: L.雷诺
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: US20200164738A1; EP3668741A1; CN111212752B; EP3668741B1; US11571964B2; WO2019034902A1

Abstract

提供了一种运输制冷系统。运输制冷系统包括：车辆，其具有制冷货物空间；制冷单元，其与制冷货物空间可操作地相关联，制冷单元向制冷货物空间提供调节的空气；第一引擎，其配置成为制冷单元供以动力；第一排气通道，其流体地连接到第一引擎并且配置成从第一引擎运输排气；第二引擎，其配置成为车辆供以动力；以及第二排气通道，其流体地连接到第二引擎并且配置成将排气从第二引擎运输到单个排气出口；其中第一排气通道流体地连接到第二排气通道，使得来自第一引擎的排气通过第二排气通道从第一排气通道运输到单个排气出口。

Description

用于运输制冷单元和车辆的公共排气通道

技术领域

本文中公开的主题总体上涉及运输制冷系统的领域，并且更特别地涉及操作这种运输制冷系统的排气系统的设备和方法。

背景技术

典型地，冷链分配系统用于运输和分配货物，或更具体地用于运输和分配易腐商品和环境敏感商品（本文中称为易腐商品），其可能易受温度、湿度和其它环境因素的影响。易腐商品可以包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋、乳制品、种子、花、肉、家禽、鱼、冰和药品。有利地，冷链分配系统允许易腐商品被有效地运输和分配而没有损坏或其它不期望的影响。

制冷车辆和拖车通常用于在冷链分配系统中运输易腐商品。运输制冷系统安装到车辆或安装到拖车，所述运输制冷系统与限定在车辆或拖车内的货物空间可操作地关联，以用于维持货物空间内的受控温度环境。

常规地，与制冷车辆和制冷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、具有一个或多个相关联的冷凝器风扇的冷凝器、膨胀装置和具有一个或多个相关联的蒸发器风扇的蒸发器，所述制冷剂压缩机、所述冷凝器、所述膨胀装置和所述蒸发器经由适当的制冷剂管线连接在闭合的制冷剂流回路中。空气或空气/气体混合物借助于与蒸发器相关联的（多个）蒸发器风扇从货物空间的内部体积抽吸，穿过与制冷剂成热交换关系的蒸发器的空气侧，由此制冷剂从空气吸收热，由此冷却空气。然后将冷却的空气供应回到货物空间。

在与制冷车辆和制冷拖车结合使用的商业上可用的运输制冷系统上，压缩机以及典型地运输制冷单元的其它部件必须在转运期间由原动机供以动力。在被机械地驱动的运输制冷系统中，压缩机由原动机驱动，该驱动通过直接机械联接或带驱动，并且其它部件（诸如冷凝器和蒸发器风扇）是带驱动的。

用于制冷拖车应用的“全电动”运输制冷系统也通过开利（Carrier）公司而在商业上可用。在全电动运输制冷系统中，承载在运输制冷系统上并被认为是运输制冷系统的部分的原动机驱动生成AC功率的AC同步发电机。生成的AC功率用于为电动压缩机马达供以动力，以用于驱动运输制冷单元的制冷剂压缩机，并且还为用于驱动冷凝器和蒸发器马达的电动AC风扇马达以及与蒸发器相关联的电动加热器供以动力。

原动机典型地是承载在运输制冷单元上并被认为是运输制冷单元的部分的引擎，而车辆包括用于为车辆供以动力的分离的引擎。通常，车辆的引擎和运输制冷单元的引擎具有分离的排气管线。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种运输制冷系统。运输制冷系统包括：车辆，其具有制冷货物空间；制冷单元，其与制冷货物空间可操作地相关联，制冷单元向制冷货物空间提供调节的空气；第一引擎，其配置成为制冷单元供以动力；第一排气通道，其流体地连接到第一引擎并且配置成从第一引擎运输排气；第二引擎，其配置成为车辆供以动力；以及第二排气通道，其流体地连接到第二引擎并且配置成将排气从第二引擎运输到单个排气出口；其中第一排气通道流体地连接到第二排气通道，使得来自第一引擎的排气通过第二排气通道从第一排气通道运输到单个排气出口。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：催化转换器，其位于第二排气通道内，使得从第二引擎运输到单个排气出口的排气流过催化转换器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：第一排气通道流体地连接到催化转换器下游的第二排气通道。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：第一排气通道流体地连接到催化转换器上游的第二排气通道。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：第一排气通道位于制冷单元的下方。

根据另一实施例，提供了一种操作运输制冷系统的方法。方法包括：使用第一引擎为制冷单元供以动力，制冷单元与制冷货物空间可操作地相关联，并且向制冷货物空间提供调节的空气；使用流体地连接到第一引擎的第一排气通道将排气运输远离第一引擎；使用第二引擎为车辆供以动力，车辆被连接到制冷货物空间；使用第二排气通道将排气运输远离第二引擎，其中第一排气通道流体地连接到第二排气通道；以及通过位于第二排气通道中的单个排气出口从第一引擎和第二引擎排出排气。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：使排气从第二引擎流过位于第二排气通道中的催化转换器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：第一排气通道流体地连接到催化转换器的下游的第二排气通道。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外的实施例可以包括：第一排气通道流体地连接到催化转换器的上游的第二排气通道。

本公开的实施例的技术效果包括利用车辆的排气通道将排气从运输制冷单元传送到单个排气出口。

除非另有明确指示，否则前述特征和元件可以以各种组合来组合，而没有排他性。根据以下描述和附图，这些特征和元件以及其操作将变得更显而易见。然而，应当理解的是，以下描述和附图本质上旨在是说明性和解释性的而非限制性的。

附图说明

以下描述不应当被认为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件被相同地编号：

图1是根据本公开的实施例的具有单个排气系统的运输制冷系统的示意性示图；

图2是根据本公开的实施例的图1的运输制冷系统的放大的示意性示图；

图3是根据本公开的实施例的图1的运输制冷系统的排气系统的示意性示图；以及

图4是图示根据本公开的实施例的操作运输制冷系统的方法的流程图。

具体实施方式

所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文中通过示例而非限制参考附图来呈现。

参考图1-2。图1示出了运输制冷系统200的示意性示图以及图2示出了图1的运输制冷系统200的放大的示意性示图。运输制冷系统200被图示为如在图1中看到的拖车系统100。拖车系统100包括车辆102和运输集装箱106。车辆102包括操作员的舱室或座舱104以及担当拖车系统100的驱动系统的第二引擎150。第二引擎150可以包括被配置成控制第二引擎150的操作的引擎控制器152。引擎控制器152可以是包括处理器和包括计算机可执行指令的关联存储器的电子控制器，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使得处理器执行各种操作。处理器可以是但不限于宽泛系列的可能架构中的任何单处理器或多处理器系统，包括现场可编程门阵列（FPGA）、中央处理单元（CPU）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）或均匀或不均匀布置的图形处理单元（GPU）硬件。存储器可以是诸如例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质的存储装置。

为第二引擎150供以动力的燃料可以是柴油、汽油、压缩天然气和液化天然气中的至少一种。在实施例中，燃料是压缩天然气。在图示的实施例中，为车辆102的第二引擎150供以动力的燃料存储在多个第二燃料箱350中。多个第二燃料箱350通过第二燃料管线352流体地连接到第二引擎150。多个第二燃料箱350被配置成通过第二燃料管线352向第二引擎150供应燃料。运输集装箱106联接到车辆102。运输集装箱106是制冷拖车并且包括顶壁108、直接相对的底壁110、相对的侧壁112和前壁114，其中前壁114最靠近车辆102。运输集装箱106还包括在与前壁114相对的后壁116处的一个门或多个门117。运输集装箱106的壁限定制冷货物空间119。本领域技术人员理解的是，本文中所描述的实施例可以应用于非拖车制冷，诸如例如刚性卡车或具有制冷舱室的卡车。

典型地，运输制冷系统200用于运输和分配易腐商品和环境敏感商品（本文中称为易腐商品118）。易腐商品118可以包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋、乳制品、种子、花、肉、家禽、鱼、冰、血液、药品或需要温度受控的运输的任何其它合适的货物。

如图2中看到的，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的第一引擎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校准期望的环境参数，诸如例如温度、压力、湿度、二氧化碳、乙烯、臭氧、光暴露、振动暴露以及如一个本领域普通技术人员已知的制冷货物空间119中的其它条件。在实施例中，制冷单元22是能够提供期望的温度和湿度范围的制冷系统。

制冷单元22包括以制冷剂流连通方式连接在闭合环路制冷剂回路中并且布置在常规制冷循环中的制冷剂压缩装置32、制冷剂热排放热交换器34、膨胀装置36和制冷剂热吸收热交换器38。制冷单元22还包括：一个或多个风扇40，其与制冷剂热排放热交换器34相关联并且由（多个）风扇马达42驱动；以及一个或多个风扇44，其与制冷剂热吸收热交换器38相关联并且由（多个）风扇马达46驱动。制冷单元22还可以包括与制冷剂热吸收热交换器38相关联的加热器48。在实施例中，加热器48可以是电阻加热器。要理解的是，其它部件（未示出）可以如所期望地被并入到制冷剂回路中，包括例如但不限于，吸力调制阀、接收器、过滤器/干燥器、经济器回路。

制冷剂热排放热交换器34可以例如包括一个或多个制冷剂传送盘绕管路或由多个制冷剂传送管路形成的一个或多个管路束，其跨流路到热出口142。（多个）风扇40可操作以使空气（典型地，外界空气）横穿制冷剂热排放热交换器34的管路，以冷却穿过管路的制冷剂蒸气。制冷剂热排放热交换器34可以操作为制冷剂冷凝器（诸如如果制冷单元22在亚临界制冷剂循环中操作），或者操作为制冷剂气体冷却器（诸如如果制冷单元22在跨临界循环中操作）。

制冷剂热吸收热交换器38例如还可以包括一个或多个制冷剂传送盘绕管路或由多个制冷剂传送管路形成的一个或多个管路束，其从返回空气入口136跨流路延伸。（多个）风扇44可操作以使从制冷货物空间119抽吸的空气横穿制冷剂热吸收热交换器38的管路，以加热和蒸发穿过管路的制冷剂液体并冷却空气。在穿越制冷剂热排放热交换器38中冷却的空气通过制冷单元出口140被供应回到制冷货物空间119。要理解的是，术语“空气”当在本文中参考货物厢内的大气使用时包括空气与其它气体的混合物，诸如例如但不限于（有时被引入到用于运输易腐产品的制冷货物厢中的）氮气或二氧化碳。

制冷剂压缩装置32可以包括单级或多级压缩机，诸如例如往复压缩机或涡旋压缩机。压缩装置32具有由电动马达50驱动的压缩机构（未示出）。在实施例中，马达50可以内在地设置在压缩机内，其中驱动轴与压缩机构的轴互连，全部密封在压缩装置32的公共壳体内。

运输制冷系统200还包括控制器30，其被配置用于控制运输制冷系统200的操作，包括但不限于制冷剂单元22的各种部件的操作，以提供和维持制冷货物空间119内的期望的热力环境。控制器30还可以能够选择性地操作第一引擎26，这典型地通过与第一引擎26可操作地相关联的电子引擎控制器54。控制器30和引擎控制器54可以是包括处理器和包括计算机可执行指令的相关联存储器的电子控制器，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使得处理器执行各种操作。处理器可以是但不限于宽泛系列的可能架构中的任何单处理器或多处理器系统，包括现场可编程门阵列（FPGA）、中央处理单元（CPU）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）或均匀或不均匀布置的图形处理单元（GPU）硬件。存储器可以是诸如例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）或其它电子、光学、磁性或任何其它计算机可读介质的存储装置。

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、用于与制冷剂热排放热交换器34相关联的风扇40的驱动马达42以及用于与制冷剂热吸收热交换器38相关联的风扇44的驱动马达46。在所描绘的实施例中，加热器48还构成功率需求负载。每当温度受控的货物厢内的控制温度下降到预设的较低的温度限值以下时，电阻加热器48可以选择性地由控制器30操作，这可以在冷的外界环境中发生。在这种情况下，控制器30将激活加热器48以加热通过与制冷剂热吸收热交换器38相关联的（多个）风扇44在加热器48上循环的空气。加热器48还可以用于对返回空气进口136除冰。

第一引擎26是驱动发电装置24的车载化石燃料引擎，其生成电功率。为第一引擎26供以动力的燃料可以是柴油、汽油、压缩天然气和液化天然气中的至少一种。在实施例中，燃料是压缩天然气。在另一实施例中，为第一引擎26供以动力的燃料是为图1中的车辆102的第二引擎150供以动力的相同燃料。在图1的图示的实施例中，为第一引擎26供以动力的燃料存储在多个第一燃料箱330中。多个第一燃料箱330通过第一燃料管线332流体地连接到第一引擎26。多个第一燃料箱330被配置成通过第一燃料管线332向第一引擎26供应燃料。

引擎的驱动轴驱动发电装置24的轴。在制冷单元20的电地供以动力的实施例中，发电装置24可以包括单个车载的（on-board）、引擎驱动的AC发电机，其被配置成生成包括在一个或多个频率处的至少一个AC电压的交流（AC）功率。在实施例中，发电装置24例如可以是永磁体AC发电机或同步AC发电机。在另一实施例中，发电装置24可以包括单个车载的、引擎驱动的DC发电机，其被配置成生成在至少一个电压处的直流（DC）功率。一些发电装置可以具有内部电压校准器，而其它发电装置不具有。由于风扇马达42、46和压缩装置驱动马达50中的每个可以是AC马达或DC马达，要理解的是，各种功率转换器52（诸如AC到DC整流器、DC到AC逆变器、AC到AC电压/频率转换器和DC到DC电压转换器）可以适当地与发电装置24结合采用。运输制冷系统200可以包括电压传感器28以感测发电装置24的电压。

气流借助于制冷单元22循环到运输集装箱106的制冷货物空间119中并循环通过所述制冷货物空间119。返回气流134从制冷货物空间119通过制冷单元返回空气进口136流到制冷单元22中，并且经由风扇44流过制冷剂热吸收热交换器38，因此将返回气流134调节到选择的或预定的温度。调节的返回气流134（现在被称为供应气流138）通过制冷单元出口140供应到运输集装箱106的制冷货物空间119中，所述制冷单元出口140在一些实施例中位于集装箱系统106的底壁110附近。热135通过热出口142从制冷剂热排放热交换器34移除。制冷单元22可以包含外部空气入口144，如图2中所示，以帮助通过引入外部空气137来从制冷剂热排放热交换器34移除热135。供应气流138冷却运输集装箱106的制冷货物空间119中的易腐商品118。要领会的是，当例如外侧温度非常低时，制冷单元22还能够反向操作以加热集装箱系统106。在图示的实施例中，返回空气进口136、制冷单元出口140、热出口142和外部空气入口144配置为格栅以帮助防止外来物体进入制冷单元22。

此外，在图1的图示的实施例中，运输制冷系统200包括单个填充点310。单个填充点310通过填充管线312流体连接到多个第二燃料箱350和多个第一燃料箱330。单个填充点310被配置成从填充站（诸如例如加油站（gas station））接收燃料。当单个填充点310接收燃料时，单个填充点310将接收的燃料分配到多个第二燃料箱350和多个第一燃料箱330。理解的是，本文中公开的实施例可以应用于具有多于一个填充点的制冷系统200并且不限于具有单个点310。

此外，在图1的图示的实施例中，运输制冷系统200包括单个排气系统170。第一引擎26（参见图2）产生排气21（参见图3）作为来自由第一燃料箱330的燃料的燃烧的副产物。来自第一引擎26的排气21通过将第一引擎26流体地连接到单个排气系统170的第一排气通道23来运输。在实施例中，第一排气通道23位于制冷单元22的下方。有利地，使第一排气通道23位于制冷单元下方帮助避免在车辆102可能需要经过低悬挂物体（诸如例如，桥）下方时的间隙问题。

第二引擎150产生排气151（参见图3）作为来自由第二燃料箱350的燃料的燃烧的副产物。来自第二引擎150的排气151通过将第二引擎150流体地连接到位于单个排气系统170内的单个排气出口的第二排气通道154运输。第一排气通道23流体地连接到单个排气系统170内的第二排气通道154，使得来自第一引擎26的排气21和来自第二引擎150的排气151通过单个排气出口178离开单个排气系统170。

现在参考图3及继续参考图1和2。图3示出了通过第一排气通道23进入单个排气系统170的来自第一引擎26的排气21，以及从第二排气通道154进入单个排气系统170的来自第二引擎150的排气151。来自第二引擎150的排气151将穿过包含催化剂的催化转换器174以转换来自第二引擎150的排气151内的污染物，且然后排气151将被排出单个排气出口178。如图3中所看到的，第一排气通道23流体地连接到单个排气系统170内的第二排气通道154，并且允许来自第一引擎26的排气21进入第二排气通道154，且然后通过单个排气出口178离开第二排气通道154。在实施例中，第一排气通道23流体地连接到催化转换器174的下游的第二排气通道154，使得来自第一引擎26的排气21不穿过催化转换器174。在替代实施例中，第一排气通道23流体地连接到催化转换器174的上游的第二排气通道154，使得来自第一引擎26的排气21不穿过催化转换器174。如果第一引擎26不包含催化转换器或类似系统，则来自第一引擎26的排气21可能需要穿过第二排气通道154中的催化转换器174。

现在参考图4及继续参考图1-3。图4示出了根据本公开的实施例的操作运输制冷系统100的方法的方法400的流程图。在框404处，使用第一引擎26为制冷单元22供以动力。制冷单元22与制冷货物空间119可操作地相关联，并向制冷货物空间119提供调节的空气。在框406处，使用流体地连接到第一引擎26的第一排气通道23将排气21运输远离第一引擎26。在框408处，使用第二引擎150为车辆102供以动力。车辆102被连接到制冷货物空间119。

在框410处，使用第二排气通道154将排气151运输远离第二引擎150。如以上所讨论的，第一排气通道23流体地连接到第二排气通道154。如以上还讨论的，第二排气通道154包括催化转换器174，并且第一排气通道23可以流体地连接到催化转换器174的下游的第二排气通道154。在替代实施例中，第一排气通道23可以流体地连接到催化转换器174的上游的第二排气通道154。在框412处，来自第一引擎26的排气21和来自第二引擎150的排气151通过位于第二排气通道154中的单个排气出口178排出。

虽然以上描述已经以特别顺序描述了图4的流程过程，应当领会的是，除非在所附权利要求中另外具体要求，否则步骤的顺序可以变化。

如上所述，实施例能够是以处理器实现的过程和用于实践那些过程的装置（诸如处理器）的形式。实施例还能够是以包含体现在有形介质（诸如网络云存储、SD卡、闪速驱动器、软盘、CD ROM、硬盘驱动器或任何其它计算机可读存储介质）中的指令的计算机程序代码的形式，其中，当计算机程序代码被加载到计算机中并由计算机执行时，计算机成为用于实践实施例的装置。实施例还能够是以计算机程序代码的形式，例如无论存储在存储介质中、加载到计算机中和/或由计算机执行、或通过某种传输介质传输、加载到计算机中和/或由计算机执行、或通过某种传输介质（诸如通过电线或电缆、通过光纤或者经由电磁辐射）传输，其中，当计算机程序代码被加载到由计算机执行中时，计算机成为用于实践实施例的装置。当在通用微处理器上实现时，计算机程序代码段配置微处理器以创建特定的逻辑电路。

术语“大约”旨在包括与基于在提交申请时可用的装备对特别量的测量结果相关联的误差程度。例如，“大约”能够包括给定值的±8%或5%或2%的范围。

本文中所使用的术语仅出于描述特别实施例的目的，而不旨在限制本公开。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解的是，术语“包括”和/或“包括，”，当在本说明书中使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件部件和/或其分组的存在或添加。

虽然已经参考一个示例性实施例或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替代其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特别情况或材料适应于本公开的教导。因此，旨在本公开不限于被公开为设想用于执行该本公开的最佳模式的特别实施例，而是本公开将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。

Claims

1.一种运输制冷系统，包括：

车辆，其具有制冷货物空间；

制冷单元，其与所述制冷货物空间可操作地相关联，所述制冷单元向所述制冷货物空间提供调节的空气；

第一引擎，其配置成为所述制冷单元供以动力；

第一排气通道，其流体地连接到所述第一引擎并且配置成从所述第一引擎运输排气；

第二引擎，其配置成为所述车辆供以动力；以及

第二排气通道，其流体地连接到所述第二引擎并且配置成将排气从第二引擎运输到单个排气出口；

其中所述第一排气通道流体地连接到所述第二排气通道，使得来自所述第一引擎的排气通过所述第二排气通道从所述第一排气通道运输到所述单个排气出口。

2.根据权利要求1所述的运输制冷系统，还包括：

催化转换器，其位于所述第二排气通道内，使得从所述第二引擎运输到所述单个排气出口的排气流过所述催化转换器。

3.根据权利要求2所述的运输制冷系统，其中：

所述第一排气通道流体地连接到所述催化转换器的下游的所述第二排气通道。

4.根据权利要求2所述的运输制冷系统，其中：

所述第一排气通道流体地连接到所述催化转换器的上游的所述第二排气通道。

5.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其中：

所述第一排气通道位于所述制冷单元的下方。

6.根据权利要求3所述的运输制冷系统，其中：

所述第一排气通道位于所述制冷单元的下方。

7.一种操作运输制冷系统的方法，所述方法包括：

使用第一引擎为制冷单元供以动力，所述制冷单元与制冷货物空间可操作地相关联，并且向所述制冷货物空间提供调节的空气；

使用流体地连接到所述第一引擎的第一排气通道将排气运输远离所述第一引擎；

使用第二引擎为车辆供以动力，所述车辆被连接到所述制冷货物空间；

使用第二排气通道将排气运输远离所述第二引擎，其中所述第一排气通道流体地连接到所述第二排气通道；以及

通过位于所述第二排气通道中的单个排气出口从所述第一引擎和所述第二引擎排出排气。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在排出之前，所述方法还包括：

使排气从所述第二引擎流过位于所述第二排气通道中的催化转换器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

10.根据权利要求8所述的方法，其中：

11.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述第一排气通道位于所述制冷单元的下方。

12.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述第一排气通道位于所述制冷单元的下方。