CN112334717A - 多温度运输制冷系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种运输制冷系统(100)，其包括集装箱(10)，该集装箱(10)具有限定至少一个舱室的外壁。还包括设置在集装箱的外壁的外部地点处的第一制冷剂系统区段(202)，第一制冷剂系统区段具有第一制冷剂，该第一制冷剂发送穿过该第一制冷剂系统区段，用于第一制冷剂的冷却。进一步包括至少部分地设置在集装箱的外壁的内部地点内的第二制冷剂系统区段(204)，第二制冷剂系统区段具有与第一制冷剂不同的第二制冷剂，该第二制冷剂发送穿过该第二制冷剂系统区段，用于第二制冷剂的冷却。更进一步包括热交换器(240)，该热交换器(240)与第一制冷剂系统区段流体连通以接收第一制冷剂，热交换器与第二制冷剂系统区段流体连通以接收第二制冷剂，第一制冷剂在热交换器内冷却第二制冷剂。

Description

多温度运输制冷系统及方法
技术领域
本公开大体上涉及运输制冷系统，并且更具体而言，涉及在运输制冷系统中利用的多温度制冷系统。
背景技术
用于控制包封区域的运输制冷系统(诸如在卡车、拖车、集装箱或类似的联运单元上使用的保温箱)通过吸收来自包封区域的热并将热释放在箱之外到环境中来起作用。用于多温度制冷拖车的制冷为相当复杂且昂贵的。与某些制冷剂相关联的环境问题可导致授权使用易燃或轻度易燃的制冷剂，但是对于使用此类制冷剂的系统而言存在担忧，因为如当前设计的，多温度制冷系统具有在拖车箱内运行的操作制冷剂。此类制冷剂在拖车箱中的泄漏为不合乎需要的。
发明内容
公开一种运输制冷系统，其包括集装箱，该集装箱具有在其中限定至少一个舱室的外壁。还包括第一制冷剂系统区段，其设置在集装箱的外壁的外部地点处，第一制冷剂系统区段具有第一制冷剂，该第一制冷剂发送穿过该第一制冷剂系统区段，用于第一制冷剂的冷却。进一步包括第二制冷剂系统区段，其至少部分地设置在集装箱的外壁的内部地点内，第二制冷剂系统区段具有与第一制冷剂不同的第二制冷剂，该第二制冷剂发送穿过该第二制冷剂系统区段，用于第二制冷剂的冷却。还进一步包括热交换器，其与第一制冷剂系统区段流体连通以接收第一制冷剂，热交换器与第二制冷剂系统区段流体连通以接收第二制冷剂，第一制冷剂在热交换器内冷却第二制冷剂。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第二制冷剂为二氧化碳。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第一制冷剂为HFC、HFO以及A2L中的一个。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第一制冷剂系统区段包括压缩机、在压缩机下游的冷凝器以及第一接收器，热交换器与接收器流体连通，以将第一制冷剂从第一接收器选择性地发送至热交换器。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第二制冷剂系统区段包括第二接收器，其与热交换器流体连通，以从热交换器接收处于饱和或过冷液体状态的第二制冷剂。第二制冷剂系统区段还包括至少一个蒸发器，其在第二接收器下游，以从第二接收器接收处于液体状态的第二制冷剂，(多个)蒸发器用于第二制冷剂的部分蒸发，第二制冷剂的蒸汽部分用于冷却舱室的内部，第二制冷剂的两相部分从(多个)蒸发器发送至热交换器。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第二制冷剂利用设置在第二接收器与至少一个蒸发器之间的泵从第二接收器泵送至至少一个蒸发器，至每个蒸发器的流由相应的阀调节。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：(多个)阀为电磁阀，第二制冷剂的流基于至少一个蒸发器中的每个的需求来调节。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：集装箱限定多个舱室，多个舱室中的每个在其中允许不同的受控环境条件。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第二制冷剂系统区段包括第二接收器，其与热交换器流体连通，以从热交换器接收处于冷却液体状态的第二制冷剂。第二制冷剂系统区段还包括至少一个蒸发器，其在第二接收器下游，以从第二接收器接收处于液体状态的第二制冷剂，(多个)蒸发器用于第二制冷剂的部分蒸发，第二制冷剂的蒸汽部分用于冷却舱室的内部，第二制冷剂的两相部分从(多个)蒸发器发送回至第二接收器。第二制冷剂系统区段进一步包括冷却泵，其用于将处于热液体状态的第二制冷剂从第二接收器泵送至热交换器，用于在其中冷却。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：冷却泵在第二接收器内的压力超过预定压力时启动。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：第二制冷剂利用设置在第二接收器与至少一个蒸发器之间的泵从第二接收器泵送至至少一个蒸发器，至每个蒸发器的流由相应的阀调节。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：(多个)阀为电磁阀，第二制冷剂的流基于至少一个蒸发器中的每个的需求来调节。
还公开一种调节运输集装箱的环境的方法。方法包括使第一制冷剂在第一制冷剂系统区段内冷却，该第一制冷剂系统区段设置在运输集装箱的外壁的外部地点处。方法还包括使第二制冷剂在第二制冷剂系统区段内冷却，该第二制冷剂系统区段至少部分地设置在运输集装箱的外壁的内部地点内，第二制冷剂在热交换器中由第一制冷剂冷却，第一制冷剂和第二制冷剂彼此不同。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：使第二制冷剂在第二制冷剂系统区段内冷却包括将第二制冷剂从热交换器发送至接收器，用于储存在其中。还包括将第二制冷剂从接收器泵送至至少一个蒸发器，用于第二制冷剂的部分蒸发。进一步包括将部分蒸发的第二制冷剂从蒸发器发送至热交换器。
除了以上描述的特征中的一个或多个之外，或者作为备选，另外的实施例可包括：使第二制冷剂在第二制冷剂系统区段内冷却包括将第二制冷剂从热交换器发送至接收器，用于储存在其中。还包括将第二制冷剂从接收器泵送至至少一个蒸发器，用于第二制冷剂的部分蒸发。进一步包括将部分蒸发的第二制冷剂从蒸发器发送至接收器。还进一步包括监测接收器内的压力。还包括当接收器内的压力超过用于冷却第二制冷剂的预定压力时，将第二制冷剂从接收器泵送至热交换器。
附图说明
本公开经由实例示出并且不限制在附图中，在该附图中，类似的附图标记指示相似的元件。
图1为运输制冷系统的图；
图2示意性地示出用于运输制冷系统的运输制冷单元的制冷系统；以及
图3为根据本公开的另一方面的制冷系统的示意图。
具体实施方式
图1为示出运输制冷系统的实施例的图。如图1中示出的，运输制冷系统100可包括运输制冷单元10，运输制冷单元10联接于集装箱12内的包封空间。如图1中示出的，运输制冷单元10构造成在集装箱12(例如，包封体积中的货物)内维持规定的热环境。
在图1中，运输制冷单元10连接在集装箱12的一个端部处。作为备选，运输制冷单元10可在集装箱12的一侧或多于一侧上联接于规定的位置。在一个实施例中，多个运输制冷单元可联接于单个集装箱12。作为备选，单个运输制冷单元10可联接于多个集装箱12。运输制冷单元10可操作以引入在第一温度处的空气并排出在第二温度处的空气。在一个实施例中，来自运输制冷单元10的排出空气将比引入的空气更热，使得采用运输制冷单元10来加热集装箱12中的空气。在一个实施例中，来自运输制冷单元10的排出空气将比引入的空气更冷，使得采用运输制冷单元10来冷却集装箱12中的空气。运输制冷单元10可将具有返回温度Tr(例如，第一温度)的空气从集装箱12引入，并且将具有供应温度Ts(例如，第二温度)的空气排出至集装箱12。
在一个实施例中，运输制冷单元10可包括一个或多个传感器(有线或无线)，以连续地或重复地监测用于运输制冷单元10的条件或操作。如图1中示出的，示例性传感器可分别包括：可提供供应温度Ts的运输制冷单元10的第一温度传感器24，以及可将返回温度Tr提供至运输制冷单元10的运输制冷单元10的第二温度传感器22。
运输制冷系统100可将具有受控温度、湿度或/和种类浓度的空气提供到包封室中，其中货物储存诸如在集装箱12中。如本领域技术人员已知的，运输制冷系统100(具有控制器)能够在大量的多种货物的情况下以及在所有类型的周围条件下将多个环境参数或所有环境参数控制在对应范围内。
运输制冷单元10可操作性地联接于集装箱(未示出)(该集装箱可与拖车、联运集装箱、火车轨道车、船舶等一起使用)，用于需要控制温度的环境的物品(诸如例如食品和药品(例如，易腐烂或冷冻的))的运输或储存。集装箱可包括用于此类物品的运输/储存的包封体积。包封体积可为具有与集装箱的外部(例如，周围气氛或条件)隔离的内部气氛的包封空间。
图2为示出运输制冷单元10的制冷系统200的示意图。如将从本文中的描述认识到的，制冷系统200包括两个主区段。具体而言，第一制冷系统区段202完全地定位在集装箱12的外部地点处。外部地点是指在集装箱壁外面的任何地点，该集装箱壁将包封货物空间与周围条件分离，由此将第一制冷系统区段202完整地设置在集装箱12的包封空间之外。制冷系统200还包括定位在集装箱12的内部地点处的第二制冷系统区段204。在一些实施例中，第二制冷系统区段204部分地定位在集装箱12内。在其它实施例中，第二制冷系统204完全地定位在集装箱内。内部地点是指在集装箱壁里面的任何地点，该集装箱壁将包封货物空间与周围条件分离。
第一制冷系统区段202具有发送穿过其的第一制冷剂。第一制冷剂可在本文中被称为初级制冷剂，该初级制冷剂用于冷却发送穿过第二制冷系统204的第二制冷剂，如本文中描述的。在一些实施例中，出于运输制冷的目的，第一制冷剂为HFC、HFO、A2L，或一些其它通常利用的制冷剂。前述的列举不旨在为限制的，并且将理解的是，可采用其它制冷剂。
第一制冷系统区段202包括压缩机210，压缩机210压缩第一制冷剂，以提供高温高压制冷剂蒸汽，用于从压缩机210离开。第一制冷剂接着移动至空气冷却的冷凝器220，空气冷却的冷凝器220可包括接收空气的多个冷凝器盘管翅片和管，该空气典型地由冷凝器风扇吹动。通过经由冷凝器220移除潜热，第一制冷剂冷凝成高压/高温液体，并且流动至接收器230，接收器230可在低温操作期间提供用于过量的液态制冷剂的储存。第一制冷剂从接收器230前进到热交换器240中，在热交换器240中，第一制冷剂完全蒸发成蒸汽状态。第一制冷剂路线的任何节段可利用阀(诸如示出在接收器230与热交换器240之间的阀242)选择性地控制。
第二制冷系统区段204具有发送穿过其的第二制冷剂。第二制冷剂可在本文中被称为次级制冷剂，该次级制冷剂由第一(例如，初级)制冷剂冷却，并且接着用于冷却集装箱12的包封货物空间。在一些实施例中，第二制冷剂为二氧化碳(CO2)。已经发现二氧化碳在运输制冷应用内对于制冷目的而言为有利的，然而，设想的是，可采用不同的制冷剂，只要其适合于在集装箱内使用并且与第一制冷剂不同。
第二制冷系统区段204为泵送液体过多供给的系统。换句话说，第二制冷剂(例如，CO2)利用泵250从低压接收器260泵送至一个或多个蒸发器。在示出的实施例中，利用第一蒸发器261和第二蒸发器262，但是将认识到的是，可在回路中采用更多或更少的蒸发器。每个蒸发器261,262通过流体经由相应的阀264,266的调节来选择性地接收第二制冷剂。阀264,266可为任何类型的流调节装置，诸如如示出的电磁阀。蒸发器261,262均使液体状态的第二制冷剂部分地蒸发，导致两相混合物。混合物发送至热交换器240。如以上描述的，第一制冷剂存在于热交换器240中，并且冷却其中的第二制冷剂，由此将第二制冷剂冷凝回至饱和/过冷的液体。
第二制冷系统区段204的回路在第二制冷剂返回至接收器260时完成。接收器260为低压接收器。用语“低压”是指相对于第二制冷剂压力的低压。
现在参照图3，制冷系统的另一实施例被示出，并且大体上以数字300提及。示出的实施例包括第一制冷剂系统区段202，第一制冷剂系统区段202与以上结合图2所描述的相同。第一区段202不被重复描述或示出。如以上描述的，第一区段202完全地定位在集装箱12的外部地点处，而第二制冷剂系统区段304至少部分地定位在集装箱12内。
第二区段304为泵送液体过多供给的系统。换句话说，第二制冷剂(例如，CO2)利用泵350从低压接收器360泵送至一个或多个蒸发器。在示出的实施例中，利用第一蒸发器361和第二蒸发器362，但是将认识到的是，可在回路中采用更多或更少的蒸发器。每个蒸发器361,362通过流体经由相应的阀364,366的调节来选择性地接收第二制冷剂。阀364,366可为任何类型的流调节装置，诸如如示出的电磁阀。蒸发器361,362均使液体状态的第二制冷剂部分地蒸发，导致两相混合物。
混合物发送至接收器360，用于与冷却的液体状态的第二制冷剂混合。冷却的液体状态的第二制冷剂在与热交换器340中的冷却的第一制冷剂相互作用之后，在热交换器340中冷却。接收器360为低压接收器(即，相对于第二制冷剂压力)，该低压接收器通过利用泵380将热液体从接收器360泵送出去至热交换器340来维持冷却的液体。压力信号390监测接收器360的压力，以确定何时泵送适合系统要求。例如，冷却泵350在第二接收器内的压力超过预定压力时启动，该预定压力指示储存在接收器360内的第二制冷剂的阈值温度。泵350将冷却的液体分配至蒸发器，如以上描述的。泵350取决于蒸发器中的任一个的需求来操作。
本文中描述的实施例确保，初级制冷剂系统保持在集装箱12的舱室外，由此消除其中泄漏的任何安全风险。代替潜在更危险的制冷剂定位在集装箱内，更合乎需要的制冷剂(例如，CO2)直接地利用在集装箱12内。因此实现初级制冷剂与集装箱12的内部的分离。这使初级制冷剂充填最小化，并且允许液态CO2分配至蒸发器。在此类实施例中，关于供应和返回的小线外直径能够在低泵送功率的情况下实现。此外，不需要油，并且可实施对具有螺线管等的每个蒸发器的简单控制方案。仅温度传感器对于每个蒸发器而言为必需的，而单个传感器对于低压接收器而言为必需的。过多供给的蒸发器导致全湿蒸发，提供最高的传热系数。
实施例可使用一种或多种技术来实施。在一些实施例中，设备或系统可包括一个或多个处理器，以及储存指令的存储器，该指令在由一个或多个处理器执行时使设备或系统执行如本文中描述的一种或多种方法论动作。本领域技术人员已知的各种机械构件可在一些实施例中使用。
实施例可实施为一个或多个设备、系统和/或方法。在一些实施例中，指令可储存在一个或多个计算机程序产品或计算机可读介质(诸如暂时和/或非暂时性计算机可读介质)上。指令在被执行时可使实体(例如，处理器、设备或系统)执行如本文中描述的一种或多种方法论动作。
虽然结合仅有限数量的实施例来详细描述本公开，但是应当容易理解的是，本公开不限于此类公开的实施例。相反，可修改本公开，以并入迄今未描述但与本公开的范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然描述各种实施例，但是将理解的是，本公开的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本公开将不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (15)

1.一种运输制冷系统，其包括：
集装箱，所述集装箱具有在其中限定至少一个舱室的外壁；
第一制冷剂系统区段，其设置在所述集装箱的所述外壁的外部地点处，所述第一制冷剂系统区段具有第一制冷剂，所述第一制冷剂发送穿过所述第一制冷剂系统区段，用于所述第一制冷剂的冷却；
第二制冷剂系统区段，其至少部分地设置在所述集装箱的所述外壁的内部地点内，所述第二制冷剂系统区段具有与所述第一制冷剂不同的第二制冷剂，所述第二制冷剂发送穿过所述第二制冷剂系统区段，用于所述第二制冷剂的冷却；以及
热交换器，其与所述第一制冷剂系统区段流体连通以接收所述第一制冷剂，所述热交换器与所述第二制冷剂系统区段流体连通以接收所述第二制冷剂，所述第一制冷剂在所述热交换器内冷却所述第二制冷剂。
2.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第二制冷剂为二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第一制冷剂为HFC、HFO以及A2L中的一个。
4.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第一制冷剂系统区段包括压缩机、在所述压缩机下游的冷凝器，以及第一接收器，所述热交换器与所述接收器流体连通，以将所述第一制冷剂从所述第一接收器选择性地发送至所述热交换器。
5.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第二制冷剂系统区段包括：
第二接收器，其与所述热交换器流体连通，以从所述热交换器接收处于饱和或过冷液体状态的所述第二制冷剂；以及
至少一个蒸发器，其在所述第二接收器下游，以从所述第二接收器接收处于液体状态的所述第二制冷剂，所述(多个)蒸发器用于所述第二制冷剂的部分蒸发，所述第二制冷剂的蒸汽部分用于冷却所述舱室的内部，所述第二制冷剂的两相部分从所述(多个)蒸发器发送至所述热交换器。
6.根据权利要求5所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第二制冷剂利用设置在所述第二接收器与至少一个蒸发器之间的泵从所述第二接收器泵送至至少一个蒸发器，至每个蒸发器的所述流由相应的阀调节。
7.根据权利要求6所述的运输制冷系统，其特征在于，所述(多个)阀为电磁阀，所述第二制冷剂的所述流基于所述至少一个蒸发器中的每个的需求来调节。
8.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述集装箱限定多个舱室，所述多个舱室中的每个在其中允许不同的受控环境条件。
9.根据权利要求1所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第二制冷剂系统区段包括：
第二接收器，其与所述热交换器流体连通，以从所述热交换器接收处于冷却液体状态的所述第二制冷剂；
至少一个蒸发器，其在所述第二接收器下游，以从所述第二接收器接收处于液体状态的所述第二制冷剂，所述(多个)蒸发器用于所述第二制冷剂的部分蒸发，所述第二制冷剂的蒸汽部分用于冷却所述舱室的内部，所述第二制冷剂的两相部分从所述(多个)蒸发器发送回至所述第二接收器；以及
冷却泵，其用于将处于热液体状态的所述第二制冷剂从所述第二接收器泵送至所述热交换器，用于在其中冷却。
10.根据权利要求9所述的运输制冷系统，其特征在于，所述冷却泵在所述第二接收器内的所述压力超过预定压力时启动。
11.根据权利要求9所述的运输制冷系统，其特征在于，所述第二制冷剂利用设置在所述第二接收器与所述至少一个蒸发器之间的泵从所述第二接收器泵送至所述至少一个蒸发器，至每个蒸发器的所述流由相应的阀调节。
12.根据权利要求11所述的运输制冷系统，其特征在于，所述(多个)阀为电磁阀，所述第二制冷剂的所述流基于所述至少一个蒸发器中的每个的需求来调节。
13.一种调节运输集装箱的环境的方法，所述方法包括：
使第一制冷剂在第一制冷剂系统区段内冷却，所述第一制冷剂系统区段设置在所述运输集装箱的外壁的外部地点处；以及
使第二制冷剂在第二制冷剂系统区段内冷却，所述第二制冷剂系统区段至少部分地设置在所述运输集装箱的所述外壁的内部地点内，所述第二制冷剂在热交换器中由所述第一制冷剂冷却，所述第一制冷剂和所述第二制冷剂彼此不同。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述第二制冷剂在所述第二制冷剂系统区段内冷却包括：
将所述第二制冷剂从所述热交换器发送至接收器，用于储存在其中；
将所述第二制冷剂从所述接收器泵送至至少一个蒸发器，用于所述第二制冷剂的部分蒸发；以及
将所述部分蒸发的第二制冷剂从所述蒸发器发送至所述热交换器。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述第二制冷剂在所述第二制冷剂系统区段内冷却包括：
将所述第二制冷剂从所述热交换器发送至接收器，用于储存在其中；
将所述第二制冷剂从所述接收器泵送至至少一个蒸发器，用于所述第二制冷剂的部分蒸发；
将所述部分蒸发的第二制冷剂从所述蒸发器发送至所述接收器；
监测所述接收器内的压力；以及
当所述接收器内的所述压力超过用于冷却所述第二制冷剂的预定压力时，将所述第二制冷剂从所述接收器泵送至所述热交换器。
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