CN112660014B - 一种温区可变的多温区节能冷藏车及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温区可变的多温区节能冷藏车及温度控制方法，包括三个温区，分别为冷冻区，冷藏区和保鲜区；各温区之间通过隔板分隔开，每个隔板通过转动连接件与车厢转动连接，实现竖直放下或水平收起，并且隔板与转动连接件之间形成滑动连接，使隔板在竖直放下状态的进行水平位移；还包括制冷系统和温度控制系统，制冷系统采用包括低温压缩机、低温蒸发器和高温压缩机、中温蒸发器的两级压缩带中间冷却器的具有低温、中温制冷循环回路的系统。本发明各温区空间大小可调，可形成单温区或多温区。系统可实现多温区和单温区模式控制，灵活应对冷藏车运输货物的多种情况提高能源利用率。

Description

一种温区可变的多温区节能冷藏车及温度控制方法

技术领域

本发明涉及冷藏车运输技术领域，尤其是一种温区可变的多温区节能冷藏车及温度控制方法。

背景技术

冷藏车作为整个冷链物流中十分关键的一环，其快速发展的背后也存在诸多问题。传统的冷链模式中，一辆卡车或者用于冷冻产品、或者用于冷藏产品或者单单用于保鲜产品。但随着多重温控区域的需求增加，尤其是连锁餐厅，有着多样化的需求，对节能型的多温区冷藏车的迫切需求越来越大。在多温区冷藏车的机械结构方面，如果一个运输环境中需要多个分区温度时，必须通过安装隔温板来手动分割，这需要先将产品装入一个环境中，安装板材分割，再将另一类产品装入另一个区域，再次安装板材。物流供应商渴望灵活、便携式的多隔板分区方案。其次，在运输过程中冷藏车并不总是满载，空间不可变时存在能量浪费。另外在制冷系统方面，传统的多温区冷藏车较多采用单一蒸发器的单级压缩制冷，压缩机压比大，能耗高。风机将蒸发器侧冷空气吹至冷藏区和保鲜区，维持低温环境，对于出风口风速要求过大。在多温区冷藏车的温度控制系统方面，当不同温区的空间发生变化时，每个空间负荷也要发生变化，传统的温度控制存在不及时、不精确等问题。

发明内容

本发明提供一种温区可变的多温区节能冷藏车及温度控制方法，通过冷藏车分区隔板的机械结构、制冷系统和温度控制系统的设计，解决了传统多温区冷藏车装卸麻烦、不节能、温度控制不及时、不精确等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种温区可变的多温区节能冷藏车，包括三个温区，分别为冷冻区，冷藏区和保鲜区；各温区之间通过隔板分隔开，每个所述隔板通过转动连接件与车厢转动连接，实现竖直放下或水平收起，并且所述隔板与所述转动连接件之间形成滑动连接，使所述隔板在竖直放下状态时能进行水平位移；还包括制冷系统和温度控制系统，所述制冷系统采用包括低温压缩机、低温蒸发器和高温压缩机、中温蒸发器的两级压缩带中间冷却器的具有低温、中温制冷循环回路的系统；所述低温蒸发器、中温蒸发器分别为所述冷冻区、冷藏区提供冷量，所述冷藏区内布置有冷藏用风机，用于与所述中温蒸发器增强换热，所述冷藏用风机同时为所述保鲜区提供冷量。

所述中间冷却器、变频泵以及所述中温蒸发器构成中温制冷循环回路，所述低温压缩机与所述中间冷却器、电子膨胀阀以及所述低温蒸发器构成低温制冷循环回路。所述中温制冷循环回路和低温制冷循环回路的制冷剂均通过中间冷却器进入高温压缩机、冷凝器以及一级节流阀后回到中间冷却器。

所述中间冷却器的制冷剂侧第二出口与所述中温蒸发器制冷剂侧入口连接的管路上，连接有电磁阀和所述变频泵。

所述变频泵出口端通过支管与所述低温蒸发器的制冷剂入口连接，所述支管上设有电磁阀；所述中温蒸发器制冷剂出口管路与所述低温蒸发器制冷剂出口管路之间通过支路连接，所述支路上设有电磁阀。

所述温度控制系统包括温度控制器，所述温度控制器与安装在各温区内的温区温度传感器、各温区隔板上的测距传感器、所述低温蒸发器、中温蒸发器和冷凝器制冷剂进出口管路上的温度传感器和压力传感器、安装在所述中间冷却器各制冷剂进出口管路上的电磁阀以及各风机电信号连接；所述温度控制系统通过控制变频泵、电子膨胀阀的开度大小，改变流经中温蒸发器和低温蒸发器中的制冷剂流量。

所述冷冻区内布置有冷冻用风机，用于与所述低温蒸发器增强换热。

所述转动连接件包括一连杆，其一端通过与一滑块铰接，另一端与位于温区顶部的一铰点连接，所述隔板侧面沿竖直方向设置有与所述滑块滑动配合的滑槽。

所述温区顶部还设置有收纳挡板，其具有一水平端，用于支撑水平收起状态的隔板。

一种温区可变的多温区节能冷藏车的温度控制方法，包括单温区模式和多温区模式，所述单温区模式为只控制冷冻区或冷藏区的模式，所述多温区模式对各温区进行同时控制的模式；

所述中间冷却器、变频泵以及所述中温蒸发器构成中温制冷循环回路；

所述低温压缩机与所述中间冷却器、电子膨胀阀以及所述低温蒸发器构成低温制冷循环回路；

所述中温蒸发器制冷剂入口通过支管与所述低温蒸发器的制冷剂入口连接，所述支管上设有第二电磁阀；

所述中温蒸发器制冷剂出口管路与所述低温蒸发器制冷剂出口管路之间通过支路连接，所述支路上设有第三电磁阀；

所述控制方法具体如下：

单温区模式且仅用于冷藏时，关闭低温制冷循环回路，开启中温制冷循环回路，并且开启所述第二电磁阀、所述第三电磁阀；制冷剂进入低温蒸发器、中温蒸发器蒸发带走热量，最后均经过中温蒸发器制冷剂出口管路进入所述中间冷却器；

单温区模式且仅用于冷冻时，开启低温制冷循环回路，关闭中温制冷循环回路，并且开启所述第二电磁阀、所述第三电磁阀；制冷剂通过电子膨胀阀节流后的作用进入低温蒸发器、中温蒸发器蒸发带走热量，最后均经过低温蒸发器制冷剂出口管路进入低温压缩机；

多温区模式时，同时开启低温和中温制冷循环回路，并且关闭所述第二电磁阀、所述第三电磁阀，控制进入中温蒸发器的制冷剂流量，来匹配负荷。

多温区模式时，结合冷凝器侧和低温蒸发器侧的压力传感器信号，根据经验式预测中温蒸发器的最佳蒸发温度和压力，作为温度控制系统调节的目标参数，调节冷藏用风机，以达到最佳的中间蒸发温度，降低制冷系统整体能耗。

本发明的有益效果如下：

本发明的冷藏车及温度控制方法解决了货物种类、数量多变导致的冷藏车空间利用效率较低的问题。各温区空间大小可调，可形成单温区或多温区。系统可实现多温区和单温区模式控制，灵活应对冷藏车运输货物的多种情况提高能源利用率。

(1)本发明的冷藏车多个温区的空间大小可变。通过隔板和连杆的连接结构，可以根据各个温区货物的多少确定空间大小，避免传统不可变分区出现的空载造成的能源浪费。温区结构简单方便，无需拆卸，避免了传统方法实现多温区通过手动安装隔温板分割空间的不便。每个温度区间均可独立装卸货物，具有很好的灵活性、便利性。通过隔板旋转收纳到车厢顶部，既可实现单温区，也可实现多温区，可灵活应对冷藏车运输货物的多种情况。

(2)本发明制冷系统为带中温蒸发器的两级压缩中间完全冷却系统。两个蒸发器解决了传统方案中出风口风速要求过大，温度不易调控等问题。通过中温蒸发器和和低温蒸发器同时实现两个蒸发温度，相较于传统的单一蒸发温度，可以降低压缩机压比，较大的提高制冷系统COP，减少了多温区冷藏车的能耗。

(3)本发明制冷系统的蒸发温度可调。通过风机、电子膨胀阀以及变频泵的共同控制，可以实现多温区冷藏车两个蒸发温度在一定范围内的调节，满足多种温度需求，降低系统能耗。

(4)本发明温度控制方法通过调整系统电磁阀的开闭进而改变制冷剂回路，从而实现多温区和单温区模式的灵活切换，以应对温度分区需求数量的变化，同时在单温区模式下，通过电磁阀的开闭控制可以实现中温蒸发器和低温蒸发器的共用，从而在保证冷藏车内温度更加均匀的同时，增大了有效换热面积，降低系统成本。

(5)本发明温度控制系统采用变制冷剂流量和变风机转速的双重控制策略。当隔板位置移动，车厢的多温空间发生变化的时候，温度控制系统通过改变进入每个多温空间的制冷剂流量进而改变制冷量，从而实现了实际制冷量与空间负荷的匹配，在减少制冷系统能耗的同时，可更加及时、精确的维持车厢内温度的稳定。

附图说明

图1是本发明的冷藏车的结构示意图。

图2是本发明的制冷系统及温度控制系统的示意图。

图中：1、收纳挡板；2、冷冻用风机；3、铰点；4、连杆；5、隔板；6、滑块；7、冷冻区；8、侧门；9、冷藏用风机；15、保鲜区；16、冷藏区；20、温区温度传感器；21、测距传感器；22、中间冷却器；23、T1温度传感器；24、低温蒸发器；25、T2温度传感器；26、P1压力传感器；27、低温压缩机；28、第一进口；29、第二出口；30、变频泵；31、T3温度传感器；32、中温蒸发器；33、T4温度传感器；34、P2压力传感器；35、第一电磁阀；36、第二进口；37、第三出口；38、高温压缩机；39、T5温度传感器；40、冷凝器；41、P3压力传感器；42、T6温度传感器；43、一级节流阀；44、第三进口；45、第一出口；46、电子膨胀阀；47、温度控制器；48、冷凝器侧风机；49、第二电磁阀；50、第三电磁阀；51、第四电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例的温区可变的多温区节能冷藏车，包括车厢里分区隔板的机械结构、制冷系统、温度控制系统三部分。

如图1所示，车厢的机械结构分为三个温区，温区间采用隔板5进行分隔，隔板5侧面安装有滑槽，其内滑动连接有滑块6、滑块6通过铰轴连杆4一端连接，连杆4另一端与车厢顶部的铰点3连接。

制冷系统采用双级压缩带中温蒸发器32和中间冷却器22的系统，通过设置的中温蒸发器32和低温蒸发器24同时实现两个蒸发温度，达到节能目的。

温度控制系统可根据车厢的机械结构变化情况，适时调整制冷系统，维持车厢温度的稳定。

车厢分为三个温区：冷冻区7、冷藏区16和保鲜区15。

冷冻区7的结构包括：收纳挡板1、冷冻用风机2、连杆4和铰点3，隔板5侧面上通过滑槽安装有滑块6，滑块6与连杆4一端铰接，连杆4另一端与铰点3相连接。

冷藏区16的结构和冷冻区7结构相同，冷藏区16、冷冻区7的车厢侧面均设有侧门8，便于装卸货物；

保鲜区15内通风也依靠冷藏用风机9送来的风维持低温。

隔板5上装有测距传感器21，可实时监测各温区的空间大小；各温区中分别设置有温区温度传感器20，可实时监测各个温区的温度数据。

隔板5侧面为滑槽结构，滑块6可以在滑槽上下滑动。当滑块6上下滑动时，连杆4绕着铰点3旋转，从而带动隔板5沿着车厢长度方向平移；隔板5绕其与滑块6连接的铰轴旋转至水平，放置到收纳挡板1上，实现隔板5的水平收起状态，可随意改变温区划分。

如图2所示，制冷系统包括中间冷却器22、低温蒸发器24、低温压缩机27、高温压缩机38、冷凝器40、一级节流阀43、电子膨胀阀46、中温蒸发器32和变频泵30，以及冷冻用风机2、冷藏用风机9和冷凝器侧风机48。

高温压缩机38出口与冷凝器40的管程进口相连，冷凝器40中的制冷剂经过一级节流阀43的节流作用进入中间冷却器22；中间冷却器22中的制冷剂的一部分通过变频泵30的作用，进入中温蒸发器32，通过与空气换热蒸发，提供冷量给冷藏去16和保鲜区15，再返回至中间冷却器22，从而形成第一个循环回路(中温制冷循环)。具体地，低温压缩机27出口与中间冷却器22的第一进口28相连，低温蒸发器24中的制冷剂进入低温压缩机27，制冷剂经过加压后经过第一进口28进入中间冷却器22，制冷剂从第一出口45经过电子膨胀阀46的二次节流进入低温蒸发器24。

中间冷却器22中的制冷剂另一部分进入电子膨胀阀46进行第二次节流，电子膨胀阀46的出口与低温蒸发器24管程的进口相连,低温蒸发器24中的制冷剂与空气换热，提供冷量给冷冻区7后蒸发进入低温压缩机27，高温高压的制冷剂蒸汽进入中间冷却器22；中间冷却器22中的制冷剂流回至高温压缩机38，从而形成第二个循环回路(低温制冷循环)。

还包括第一电磁阀35、第二电磁阀49、第三电磁阀50、第四电磁阀51。

一级节流阀43安装在中间冷却器22第三进口44与冷凝器40出口管道。第一电磁阀35一端与中间冷却器22的第二进口36连接，一端与中温蒸发器32出口连接。第二电磁阀49一端与低温蒸发器24入口相连，一端与变频泵30出口(中温蒸发器32入口)相连。第三电磁阀50一端与低温蒸发器24出口相连，一端与中温蒸发器32出口相连。第四电磁阀51一端与中间冷却器22第二出口29相连，一端与变频泵30入口相连。

温度控制系统包括温度控制器47，所述温度控制器47与安装在各温区内的温区温度传感器20、各温区隔板5上的测距传感器21、所述低温蒸发器24、中温蒸发器32和冷凝器40制冷剂进出口管路上的温度传感器和压力传感器、安装在所述中间冷却器22各制冷剂进出口管路上的电磁阀以及各风机电信号连接；所述温度控制系统通过控制变频泵30、电子膨胀阀46的开度大小，改变流经中温蒸发器32和低温蒸发器24中的制冷剂流量。

上述各管路上的传感器包括如图2所示的T1温度传感器23、T2温度传感器25、T3温度传感器31、T4温度传感器33、T5温度传感器39、T6温度传感器42；P1压力传感器26、P2压力传感器34、P3压力传感器41。

其中两级节流过程为：首先，冷凝器40出口的高温高压制冷剂经过一级节流阀43，实现第一次降温降压；然后，中间冷却器22第一出口45的制冷剂经过电子膨胀阀46，实现第二次降温降压。其中双级压缩过程为：低温蒸发器24出口的制冷剂首先进入低温压缩机27，实现第一次升温加压；中间冷却器22第三出口37的制冷剂然后进入高温压缩机38，实现第二次升温加压。

低温蒸发器24和中温蒸发器32可以根据车厢内货物需求，在一定范围内实现变蒸发温度，在满足负荷需求情况下尽可能减少能耗。

对于低温蒸发器24侧，通过电子膨胀阀46和冷冻用风机2共同作用控制蒸发温度和负荷。当车厢内货物负荷需求增大，低温蒸发器24出口T2温度传感器25数值过高，此时电子膨胀阀46开度变大或冷冻用风机2风速提高，可以适当降低过热度和蒸发温度。

对于中温蒸发器32侧，通过变频泵30和冷藏用风机9共同作用控制蒸发温度和负荷。当中温蒸发器32出口T4温度传感器33数值过高，此时变频泵30转速变高或冷藏区风机9风速提高，可以适当降低过热度和蒸发温度。

本实施例的对于温区可变的多温区节能冷藏车的温度控制方法，包括单温区模式和多温区模式，所述单温区模式为只控制冷冻区7或冷藏区16的模式，所述多温区模式对各温区进行同时控制的模式；

当冷藏车为多温区模式时，第一电磁阀35和第四电磁阀51打开，第二电磁阀49和第三电磁阀50关闭，变频泵30控制进入中温蒸发器32的制冷剂流量，来匹配负荷，同时调节冷藏用风机9，以达到最佳的中间蒸发温度，降低制冷系统整体能耗。通过冷凝器40侧P3压力传感器41和低温蒸发器24侧P1压力传感器26，可以根据经验式预测中温蒸发器32的最佳蒸发温度和压力，作为调节的目标参数。

对于冷凝器40侧，通过一级节流阀43来调节制冷剂流量，通过冷凝器侧风机48来调节换热量。

当冷藏车为单温区模式且仅用于冷藏时，电子膨胀阀46全关闭，低温压缩机27关闭，第二电磁阀49和第三电磁阀50打开，制冷剂通过变频泵30的作用进入两个蒸发器蒸发带走热量，最后均经过中温蒸发器32出口进入中间冷却器22。

当冷藏车为单温区模式且仅用于冷冻时，电子膨胀阀46、第二电磁阀49和第三电磁阀50、低温压缩机27打开，第一电磁阀35、第四电磁阀51和变频泵30关闭，制冷剂通过电子膨胀阀46节流后的作用进入两个蒸发器蒸发带走热量，最后均经过低温蒸发器24出口进入低温压缩机27。

制冷系统的中间冷却器22可以作为制冷剂流量的缓存罐，满足各个回路的流量要求。所以该系统适用于一定范围内的负荷变化，能很好的应对冷藏车温区、负荷多变的情况，达到系统整体能耗最低。

温度控制系统采用变制冷剂流量、变风机转速的系统。

温度控制器47通过控制变频泵30、电子膨胀阀46的开度大小，进而改变流经中温蒸发器32和低温蒸发器24中的制冷剂流量。

当隔板5位置固定不变的时候，温度控制器47通过设置在车厢内的温区温度传感器20的数据调整冷冻用风机2和冷藏用风机9的转速来维持车厢温度的稳定；当隔板5位置移动，车厢的多温空间发生变化的时候，温度控制器47通过改变中温蒸发器32和低温蒸发器24中的制冷剂流量进而改变每个多温区间的实际制冷量，从而更加及时、精确的维持车厢内温度的稳定。

Claims (7)

1.一种温区可变的多温区节能冷藏车，其特征在于，包括三个温区，分别为冷冻区(7)，冷藏区(16)和保鲜区(15)；各温区之间通过隔板(5)分隔开，每个所述隔板(5)通过转动连接件与车厢转动连接，实现竖直放下或水平收起，并且所述隔板(5)与所述转动连接件之间形成滑动连接，使所述隔板(5)在竖直放下状态时能进行水平位移；

还包括制冷系统和温度控制系统，所述制冷系统采用包括低温压缩机(27)、低温蒸发器(24)和高温压缩机(38)、中温蒸发器(32)的两级压缩带中间冷却器(22)的具有低温、中温制冷循环回路的系统；

所述低温蒸发器(24)、中温蒸发器(32)分别为所述冷冻区(7)、冷藏区(16)提供冷量，所述冷藏区(16)内布置有冷藏用风机(9)，用于与所述中温蒸发器(32)增强换热,所述冷藏用风机(9)同时为所述保鲜区(15)提供冷量；

所述中间冷却器(22)、所述中温蒸发器(32)与变频泵(30)构成中温制冷循环回路；所述低温压缩机(27)与所述中间冷却器(22)、电子膨胀阀(46)以及所述低温蒸发器(24)构成低温制冷循环回路；所述中温制冷循环回路和低温制冷循环回路的制冷剂均通过中间冷却器(22)进入所述高温压缩机(38)、冷凝器(40)以及一级节流阀(43)后回到中间冷却器(22)；

所述中间冷却器(22)的制冷剂侧第二出口(29)与所述中温蒸发器(32)制冷剂侧入口连接的管路上，连接有电磁阀和所述变频泵(30)；

所述温度控制系统包括温度控制器(47)，所述温度控制器(47)与安装在各温区内的温区温度传感器(20)、各温区隔板(5)上的测距传感器(21)、所述低温蒸发器(24)、中温蒸发器(32)和冷凝器(40)制冷剂进出口管路上的温度传感器和压力传感器、安装在所述中间冷却器(22)各制冷剂进出口管路上的电磁阀以及各风机电信号连接；所述温度控制系统通过控制变频泵(30)、电子膨胀阀(46)的开度大小，改变流经中温蒸发器(32)和低温蒸发器(24)中的制冷剂流量。

2.根据权利要求1所述的温区可变的多温区节能冷藏车，其特征在于，所述变频泵(30)出口端通过支管与所述低温蒸发器(24)的制冷剂入口连接，所述支管上设有电磁阀；所述中温蒸发器(32)制冷剂出口管路与所述低温蒸发器(24)制冷剂出口管路之间通过支路连接，所述支路上设有电磁阀。

3.根据权利要求1所述的温区可变的多温区节能冷藏车，其特征在于，所述冷冻区(7)内布置有冷冻用风机(2)，用于与所述低温蒸发器(24)增强换热。

4.根据权利要求1所述的温区可变的多温区节能冷藏车，其特征在于，所述转动连接件包括一连杆(4)，其一端通过与一滑块(6)铰接，另一端与位于温区顶部的一铰点(3)连接，所述隔板(5)侧面沿竖直方向设置有与所述滑块(6)滑动配合的滑槽。

5.根据权利要求4所述的温区可变的多温区节能冷藏车，其特征在于，所述温区顶部还设置有收纳挡板(1)，其具有一水平端，用于支撑水平收起状态的隔板(5)。

6.一种针对权利要求1所述的温区可变的多温区节能冷藏车的温度控制方法，其特征在于，包括单温区模式和多温区模式，所述单温区模式为只控制冷冻区(7)或冷藏区(16)的模式，所述多温区模式对各温区进行同时控制的模式；

所述中温蒸发器(32)制冷剂入口通过支管与所述低温蒸发器(24)的制冷剂入口连接，所述支管上设有第二电磁阀(49)；所述中温蒸发器(32)制冷剂出口管路与所述低温蒸发器(24)制冷剂出口管路之间通过支路连接，所述支路上设有第三电磁阀(50)；

所述控制方法具体如下：

单温区模式且仅用于冷藏时，关闭低温制冷循环回路，开启中温制冷循环回路，并且开启所述第二电磁阀(49)、所述第三电磁阀(50)；制冷剂进入低温蒸发器(24)、中温蒸发器(32)蒸发带走热量，最后均经过中温蒸发器(32)制冷剂出口管路进入所述中间冷却器(22)；

单温区模式且仅用于冷冻时，开启低温制冷循环回路，关闭中温制冷循环回路，并且开启所述第二电磁阀(49)、所述第三电磁阀(50)；制冷剂通过电子膨胀阀(46)节流后的作用进入低温蒸发器(24)、中温蒸发器(32)蒸发带走热量，最后均经过低温蒸发器(24)制冷剂出口管路进入低温压缩机(27)；

多温区模式时，同时开启低温和中温制冷循环回路，并且关闭所述第二电磁阀(49)、所述第三电磁阀(50)，控制进入中温蒸发器(32)的制冷剂流量，来匹配负荷。

7.根据权利要求6所述的温区可变的多温区节能冷藏车的温度控制方法，其特征在于，多温区模式时，结合冷凝器(40)侧和低温蒸发器(24)侧的压力传感器信号，根据经验式预测中温蒸发器(32)的最佳蒸发温度和压力，作为温度控制系统调节的目标参数，调节冷藏用风机(9)，以达到最佳的中间蒸发温度，降低制冷系统整体能耗。

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