CN114274738A - 用于在一段延长的时间段内在超低温度下保存货物的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用以在一段延长的时间段内成本有效地维持超低温度的运输气候控制系统。所述运输气候控制系统包括主要气候控制系统和第二气候控制系统。所述主要气候控制系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器和主蒸发器，所述主蒸发器被配置成与气候受控空间热连通。所述第二气候控制系统包括封装在用于货物的外壳的内部或外部的超低温度相变介质。所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间、所述主要气候控制系统和所述货物热连通，以在所述超低温度下提供附加或备用的气候控制能力。

Description

用于在一段延长的时间段内在超低温度下保存货物的方法和 系统
技术领域
本公开一般地涉及一种运输气候控制系统。更具体地，本公开涉及能够在一段延长的时间段内在超低温度下成本有效地保存货物的运输气候控制系统。
背景技术
运输气候控制系统通常被用于控制运输单元的一个或多个环境条件，例如但不限于温度、湿度、空气质量或其组合。运输单元的示例包括但不限于卡车、容器(例如，平车上的容器、联运容器、海运容器等)、厢式车、半挂牵引车、公共汽车或其它类似的运输单元。冷藏运输单元通常被用于运输易腐物品，例如农产品、冷冻食品、肉制品、药物和疫苗。
发明内容
本文中描述的实施例涉及用于在一段延长的时间段内在超低温度下成本有效地保存货物的方法和系统。
某些易腐货物(例如，病毒、细菌、真核细胞、血液、mRNA材料等)可能需要在介于举例来说-30℃到-80℃、-40℃到-80℃等超低温度下成本有效地运输。但是，由于成本和/或安全原因，独立的蒸汽压缩型气候控制系统或独立的升华/蒸发性气候控制系统本身可能是不可行的。本文中描述的实施例可以提供一种具有与第二气候控制系统组合的主要气候控制系统以在超低温度下成本有效地保存货物的运输气候控制系统。
根据实施例，提供了一种用以在一段延长的时间段内成本有效地维持超低温度的运输气候控制系统。所述运输气候控制系统包括主要气候控制系统和第二气候控制系统。所述主要气候控制系统被配置成与气候受控空间热连通，并且包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器和主蒸发器。所述第二气候控制系统包括封装在用于货物的外壳的内部或外部的超低温度相变介质。所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间、所述主要气候控制系统和所述货物热连通，以在所述超低温度下提供附加或备用的气候控制能力。
附图说明
参考附图，所述附图形成本公开的一部分，并且图示了其中可以实践本说明书中描述的系统和方法的实施例。
图1A是具有根据实施例的运输气候控制系统的厢式货车的侧视图。
图1B是具有根据实施例的运输气候控制系统的卡车的侧视图。
图1C是根据实施例的气候受控运输单元的透视图。
图1D是根据实施例的包括多区域运输气候控制系统的气候受控运输单元的侧视图。
图1E是根据实施例的气候受控运输单元的透视图。
图2是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图。
图3A是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括具有吸入液体热交换器的单级气候控制回路。
图3B是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括具有节能器的单级气候控制回路。
图3C是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括级联气候控制回路。
图3D是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括具有节能器的级联气候控制回路。
图3E是根据另一实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括具有节能器的级联气候控制回路。
图3F是根据实施例的包括与第二气候控制系统热连通的主要气候控制系统的运输气候控制系统的示意图，所述主要气候控制系统包括具有两个节能器的级联气候控制回路。
图4A图示了根据实施例的运输单元的气候受控空间。
图4B图示了根据另一实施例的运输单元的气候受控空间。
图5图示了根据实施例的被配置成装纳货物的外壳。
图6图示了根据另一实施例的被配置成装纳货物的外壳。
相似的附图标记始终表示相似的部件。
具体实施方式
本公开一般地涉及一种运输气候控制系统。更具体地，本公开涉及运输气候控制系统，所述运输气候控制系统具有主要气候控制系统，所述主要气候控制系统与第二气候控制系统热连通以便在一段延长的时间段内在超低温度下成本有效地保存产品。
运输单元包括举例来说卡车、厢式货车、容器(例如，平车上的容器、联运容器、海运容器等)、厢式车、半挂牵引车、公共汽车或其它类似的运输单元。本公开的实施例可以被用于任何合适的在环境方面受控的运输单元中。
气候受控运输单元(例如，包括运输气候控制系统的运输单元)可以被用于运输易腐物品，例如但不限于药物、生物样品产品、冷冻食品和肉制品。
某些易腐货物可能需要在超低温度下成本有效地运输。本文中将超低温度定义为可以保存生物材料(例如，病毒、细菌、真核细胞、血液、mRNA材料等)的温度。举例来说，在一些实施例中，超低温度可以在-30℃到-80℃之间。在一些实施例中，超低温度可以在-40℃到-80℃之间。
运输气候控制系统通常被用于控制运输单元的气候受控空间内的一个或多个环境条件，例如但不限于温度、湿度和/或空气质量。
运输气候控制系统可以包括附接到运输单元的气候控制单元(CCU)，以控制运输单元的气候受控空间的一个或多个环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)。CCU可以包括蒸汽压缩型气候控制系统的一个或多个部件，所述蒸汽压缩型气候控制系统包括举例来说压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和一个或多个风扇或鼓风机，以控制气候受控空间内的空气和运输单元外部的环境空气之间的热交换。
蒸汽压缩型气候控制系统可以在定义的温度范围内成本有效地提供连续冷却能力。但是，在一些实施例中，蒸汽压缩型气候控制系统可能不能够提供足以达到气候受控空间内的超低温度范围的冷却。此外，在一些实施例中，由于举例来说低温度工作流体(例如，制冷剂)和与操作较低温度工作流体相关联的设备的成本，用于配置用以提供足以达到超低温度范围的冷却能力的蒸汽压缩型气候控制系统的成本可能太高。本文中所描述的工作流体可以可替选地被称为热传递流体或介质。
在一些实施例中，升华/蒸发性气候控制系统包括可以在气候受控空间内维持超低温度的超低温度相变介质。但是，出于成本和安全原因，在气候受控空间内在很长一段时间内依赖于超低温度相变介质可能不可行。举例来说，大量干冰可能是昂贵的，占据气候受控空间内的有价值的货物空间，并且产生大量的气态二氧化碳来置换气候受控空间内的空气，这对于进入气候受控空间中的任何人来说都可能是不健康的。在一些实施例中，超低温度相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图1A到图1E示出了运输气候控制系统的各种实施例。图1A是具有根据实施例的运输气候控制系统105的厢式货车100的侧视图。图1B是具有根据实施例的运输气候控制系统155的卡车150的侧视图。图1C是根据实施例的可附接到牵引车205的气候受控运输单元200的透视图。气候受控运输单元200包括运输气候控制系统210。图1D是根据实施例的包括多区域运输气候控制系统280的气候受控运输单元275的侧视图。图1E是具有运输气候控制系统355的联运容器350的透视图。
图1A示出了具有用于在气候受控空间110内提供气候控制的运输气候控制系统105的厢式货车100。运输气候控制系统105包括安装到厢式货车100的车顶120的气候控制单元(CCU)115。在实施例中，CCU 115可以是运输制冷单元。
运输气候控制系统105可以包括与气候受控空间110热连通的主要气候控制系统105A和第二气候控制系统105B等部件。主要气候控制系统105A可以包括气候控制回路，所述气候控制回路连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以提供气候受控空间110内的气候控制。如本文中所定义的，膨胀器可以是膨胀阀或被配置成控制通过其的工作流体的量并且从而调节离开蒸发器的蒸汽的过热的任何其它类型的膨胀装置。膨胀器可以或者可以不被配置成产生电力。在一些实施例中，气候控制回路可以是单级气候控制回路(参见图3A和图3B)或级联气候控制回路(参见图3C到图3F)。包括主要气候控制系统105A和第二气候控制系统105B的运输气候控制系统105被配置成提供气候受控空间110内的气候控制以维持超低温度。
CCU 115可以包括主要气候控制系统105A的部分或全部，主要气候控制系统105A包括举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置。
第二气候控制系统105B设置在气候受控空间110内，并且可以为存储在气候受控空间110中的货物提供备用或额外的冷却能力。第二气候控制系统105B是可以使用从气候受控空间释放或吸收热能的超低(温度)相变介质来提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。在一些实施例中，超低(温度)相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
将理解，在本公开的原理的范围内，本文中描述的实施例不限于厢式货车或气候受控厢式货车，而是可以应用于任何类型的运输单元(例如，卡车、容器(例如，平车上的容器、联运容器、海运容器等)、厢式车、半挂牵引车、公共汽车或其它类似的运输单元)。
运输气候控制系统105还包括可编程气候控制器125和一个或多个气候控制传感器(未示出)，所述一个或多个气候控制传感器被配置成测量运输气候控制系统105的一个或多个参数(例如，厢式货车100外部的环境温度、厢式货车100外部的环境湿度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、由CCU 115供应到气候受控空间110中的空气的供应空气温度、从气候受控空间110返回到CCU 115的空气的返回空气温度、气候受控空间110内的湿度等)并且将所测量的参数发送到气候控制器125。一个或多个气候控制传感器可以定位在厢式货车100外部和/或厢式货车100内部(包括在气候受控空间110内)的不同位置处。
气候控制器125被配置成控制包括主要气候控制系统105A的一个或多个部件的运输气候控制系统105的操作。气候控制器115可以包括单个集成控制单元130，或者可以包括气候控制器元件130、135的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于本公开的原理的特定应用。气候控制器125可以使用由一个或多个气候控制传感器获得的所测量的参数来控制运输气候控制系统105的操作。
厢式货车100包括传感器140。在所图示的实施例中，传感器140被表示为单个传感器。将理解，在其它实施例中，厢式货车100可以包括多个传感器140。在一些实施例中，传感器140可以监测在气候受控空间110内或在厢式货车100紧外部的一个或多个气候控制参数(例如，温度、湿度、大气等)。气候控制器125可以使用传感器140来控制运输气候控制系统105的操作。传感器140可以与CCU 115的电源(未示出)电子通信。在实施例中，传感器140可以与气候控制器125电子通信。将理解，传感器140和气候控制器125之间的电子通信可以实现由传感器140测量的所感测到的气候控制参数的网络通信。气候控制器125和传感器140之间的电子通信可以使得能够在CCU 115的控制中利用所感测到的气候控制参数。
图1B示出了包括用于承载货物的气候受控空间160和运输气候控制系统155的气候受控的直型卡车/单体货车150。运输气候控制系统155可以包括与气候受控空间160热连通的主要气候控制系统155A和第二气候控制系统155B等部件。主要气候控制系统155A可以包括气候控制回路，所述气候控制回路连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以提供气候受控空间160内的气候控制。在一些实施例中，气候控制回路可以是单级气候控制回路(参见图3A和图3B)或级联气候控制回路(参见图3C到图3F)。包括主要气候控制系统155A和第二气候控制系统155B的运输气候控制系统155被配置成提供气候受控空间160内的气候控制以维持超低温度。
运输气候控制系统155可以包括安装到气候受控空间160的前壁170的CCU 165。CCU 165可以包括主要气候控制系统155A的部分或全部，主要气候控制系统155A包括举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置。在实施例中，CCU 165可以是运输制冷单元。
第二气候控制系统155B设置在气候受控空间160内，并且可以为存储在气候受控空间160中的货物提供备用或额外的冷却能力。第二气候控制系统155B是可以使用从气候受控空间释放或吸收热能的超低温度相变介质来提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。在一些实施例中，超低温度相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
运输气候控制系统155还包括可编程气候控制器175和一个或多个气候控制传感器(未示出)，所述一个或多个气候控制传感器被配置成测量运输气候控制系统155的一个或多个参数(例如，卡车150外部的环境温度、卡车150外部的环境湿度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、由CCU 165供应到气候受控空间160中的空气的供应空气温度，从气候受控空间160返回到CCU 165的空气的返回空气温度、气候受控空间160内的湿度等)并且将气候控制数据发送到气候控制器175。一个或多个气候控制传感器可以定位在卡车150外部和/或卡车150内部(包括在气候受控空间160内)的不同位置处。
气候控制器175被配置成控制包括主要气候控制系统155A的部件的运输气候控制系统155的操作。气候控制器175可以包括单个集成控制单元175，或者可以包括气候控制器元件175、180的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于本文中所描述的原理的特定应用。气候控制器175可以使用由一个或多个气候控制传感器获得的所测量的参数来控制运输气候控制系统155的操作。
卡车150包括传感器185。在所图示的实施例中，传感器185被表示为单个传感器。将理解，在其它实施例中，卡车150包括多个传感器185。在一些实施例中，传感器185可以监测在气候受控空间160内或在卡车150紧外部的一个或多个气候控制参数(例如，温度、湿度、大气等)。气候控制器175可以使用传感器185来控制运输气候控制系统155的操作。传感器185可以与CCU 165的电源(未示出)电子通信。在实施例中，传感器185可以与气候控制器175电子通信。将理解，传感器185和气候控制器175之间的电子通信可以实现由传感器185测量的所感测到的气候控制参数的网络通信。气候控制器175和传感器185之间的电子通信可以使得能够在CCU 165的控制中利用所感测到的气候控制参数。
图1C图示了附接到牵引车205的气候受控运输单元200的一个实施例。气候受控运输单元200包括用于运输单元215的运输气候控制系统210。牵引车205附接到运输单元215并且被配置成牵引运输单元215。图1C中所示的运输单元215是拖车。
运输气候控制系统200可以包括与运输单元200的气候受控空间225热连通的主要气候控制系统221A和第二气候控制系统221B等部件。主要气候控制系统221A可以包括气候控制回路，所述气候控制回路连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以提供气候受控空间160内的气候控制。在一些实施例中，气候控制回路可以是单级气候控制回路(参见图3A和图3B)或级联气候控制回路(参见图3C到图3F)。包括主要气候控制系统221A和第二气候控制系统221B的运输气候控制系统200被配置成提供气候受控空间225内的气候控制以维持超低温度。
第二气候控制系统221B设置在气候受控空间225内，并且可以为存储在气候受控空间225中的货物提供备用或额外的冷却能力。第二气候控制系统221B是可以使用从气候受控空间释放或吸收热能的超低温度相变介质来提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。在一些实施例中，超低温度相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
运输气候控制系统210包括CCU 220，CCU 220可以包括主要气候控制系统221A的部分或全部。CCU 220设置在运输单元215的前壁230上。在其它实施例中，将理解，CCU 220可以设置在举例来说运输单元215的车顶或另一壁上。在实施例中，CCU 220可以是运输制冷单元。
运输气候控制系统210还包括可编程气候控制器235和一个或多个传感器(未示出)，所述一个或多个传感器被配置成测量运输气候控制系统210的一个或多个参数(例如，运输单元215外部的环境温度、运输单元215外部的环境湿度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、由CCU 220供应到气候受控空间225中的空气的供应空气温度，从气候受控空间225返回到CCU 220的空气的返回空气温度、气候受控空间225内的湿度等)并且将气候控制数据发送到气候控制器235。一个或多个气候控制传感器可以定位在运输单元200外部和/或运输单元200内部(包括在气候受控空间225内)的不同位置处。
气候控制器235被配置成控制包括主要气候控制系统221A的部件的运输气候控制系统210的操作。气候控制器235可以包括单个集成控制单元240，或者可以包括气候控制器元件240、245的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于本文中所描述的原理的特定应用。气候控制器235可以使用由一个或多个气候控制传感器获得的所测量的参数来控制运输气候控制系统210的操作。气候受控运输单元200包括传感器250。在所图示的实施例中，传感器250被表示为单个传感器。将理解，在其它实施例中，气候受控运输单元200可以包括多个传感器250。在一些实施例中，传感器250可以监测在气候受控空间225内或在运输单元200紧外部的一个或多个气候控制参数(例如，温度、湿度、大气等)。气候控制器235可以使用传感器250来控制运输气候控制系统210的操作。
传感器250可以与CCU 220的电源(未示出)电子通信。在实施例中，传感器250可以与气候控制器235电子通信。将理解，传感器250和气候控制器235之间的电子通信可以实现由传感器250测量的所感测到的气候控制参数的网络通信。气候控制器235和传感器250之间的电子通信可以使得能够在CCU 220的控制中利用所感测到的气候控制参数。
图1D图示了气候受控运输单元275的实施例。气候受控运输单元275包括用于运输单元285的多区域运输气候控制系统(MTCS)280，运输单元285可以举例来说由牵引车(未示出)牵引。将理解，本文中描述的实施例不限于牵引车和拖车单元，而是可以应用于任何类型的运输单元(例如，卡车、容器(例如，平车上的容器、联运容器、海运容器等)、厢式车、半挂牵引车、公共汽车或其它类似的运输单元)等。
MTCS 280包括CCU 290和在运输单元275的气候受控空间300内提供环境控制(例如，温度、湿度、空气质量等)的多个远程单元295。MTCS 280可以包括与气候受控空间300热连通的主要气候控制系统290A和第二气候控制系统290B等特征。气候受控空间300可以被划分成多个区域305。术语“区域”意指气候受控空间300的由壁310分隔的区域的一部分。CCU 290可以作为主机单元操作，并且提供气候受控空间300的第一区域305a内的气候控制。远程单元295a可以在气候受控空间300的第二区域305b内提供气候控制。远程单元295b可以在气候受控空间300的第三区域305c内提供气候控制。因此，可以使用MTCS 280来单独并且独立地控制气候受控空间300的多个区域305中的每一个内的(多个)环境条件。
主要气候控制系统290A可以包括气候控制回路，所述气候控制回路连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以提供气候受控空间300内的气候控制。在一些实施例中，气候控制回路可以是单级气候控制回路(参见图3A和图3B)或级联气候控制回路(参见图3C到图3F)。包括主要气候控制系统290A和第二气候控制系统290B的MTCS 280被配置成提供气候受控空间300内的气候控制以维持超低温度。
CCU 290设置在运输单元275的前壁315上。在其它实施例中，将理解，CCU 290可以设置在举例来说运输单元275的车顶或另一壁上。CCU 290可以包括主要气候控制系统290A的部分或全部，主要气候控制系统290A包括举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置，以提供气候受控空间300内的受调节的空气。远程单元295a设置在第二区域305b内的内顶板320上，并且远程单元295b设置在第三区域305c内的内顶板320上。远程单元295a、295b中的每一个包括连接到设置在CCU 290中的气候控制回路的其余部分的蒸发器(未示出)。在实施例中，CCU 290可以是运输制冷单元。
第二气候控制系统290B设置在气候受控空间300内，并且可以为存储在气候受控空间300中的货物提供备用或额外的冷却能力。第二气候控制系统290B是可以使用从气候受控空间释放或吸收热能的超低(温度)相变介质来提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。在一些实施例中，超低温度相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
MTCS 280还包括可编程气候控制器325和一个或多个气候控制传感器(未示出)，所述一个或多个气候控制传感器被配置成测量MTCS 280的一个或多个参数(例如，运输单元275外部的环境温度、运输单元275外部的环境湿度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、由CCU 290和远程单元295供应到区域305中的每一个中的空气的供应空气温度、从区域305中的每一个返回到相应的CCU 290或远程单元295a或295b的空气的返回空气温度、区域305中的每一个内的湿度等)并且将气候控制数据发送到气候控制器325。一个或多个气候控制传感器可以定位在运输单元275外部和/或运输单元275内部(包括在气候受控空间300内)的不同位置处。
气候控制器325被配置成控制包括气候控制回路的部件的MTCS280的操作。气候控制器325可以包括单个集成控制单元330，或者可以包括气候控制器元件330、335的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于本文中所描述的原理的特定应用。气候控制器325可以使用由一个或多个气候控制传感器获得的所测量的参数来控制MTCS280的操作。
气候受控运输单元275包括传感器340。在所图示的实施例中，传感器340被表示为单个传感器。将理解，在其它实施例中，气候受控运输单元275可以包括多个传感器340。在一些实施例中，传感器340可以监测在气候受控空间300内的一个或多个气候控制参数(例如，温度、湿度、大气等)。气候控制器325可以使用传感器340来控制MTCS 280的操作。
传感器340可以与CCU 290的电源(未示出)电子通信。在实施例中，传感器340可以与气候控制器325电子通信。将理解，传感器340和气候控制器325之间的电子通信可以实现由传感器340测量的所感测到的气候控制参数的网络通信。气候控制器325和传感器340之间的电子通信可以使得能够在CCU 290的控制中利用所感测到的气候控制参数。
图1E示出了具有用于提供在气候受控空间358内的气候控制的运输气候控制系统355的联运容器350。运输气候控制系统355包括在容器350的一端处安装到侧部352的气候控制单元(CCU)360。在实施例中，CCU 360可以是运输制冷单元。
运输气候控制系统355可以包括与气候受控空间358热连通的主要气候控制系统365A和第二气候控制系统365B等部件。主要气候控制系统365A可以包括气候控制回路，所述气候控制回路连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以提供在气候受控空间308内的气候控制。在一些实施例中，气候控制回路可以是单级气候控制回路(参见图3A和图3B)或级联气候控制回路(参见图3C到图3F)。包括主要气候控制系统365A和第二气候控制系统365B的运输气候控制系统355被配置成提供在气候受控空间308内的气候控制以维持超低温度。
CCU 360可以包括主要气候控制系统365A的部分或全部，主要气候控制系统365A包括举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置。
第二气候控制系统365B设置在气候受控空间358内，并且可以为存储在气候受控空间358中的货物提供备用或额外的冷却能力。第二气候控制系统365B是可以使用从气候受控空间释放或吸收热能的超低温度相变介质来提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。在一些实施例中，超低温度相变介质可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
运输气候控制系统355还包括可编程气候控制器370和一个或多个气候控制传感器(未示出)，所述一个或多个气候控制传感器被配置成测量运输气候控制系统355的一个或多个参数(例如，容器350外部的环境温度、容器350外部的环境湿度、压缩机吸入压力、压缩机排出压力、由CCU 360供应到气候受控空间358中的空气的供应空气温度、从气候受控空间358返回到CCU 360的空气的返回空气温度、气候受控空间358内的湿度等)并且将所测量的参数发送到气候控制器370。一个或多个气候控制传感器可以定位在容器350外部和/或容器350内部(包括在气候受控空间358内)的不同位置处。
气候控制器370被配置成控制包括主要气候控制系统365A的一个或多个部件的运输气候控制系统355的操作。气候控制器370可以包括单个集成控制单元372，或者可以包括气候控制器元件372、374的分布式网络。给定网络中的分布式控制元件的数量可以取决于本公开原理的特定应用。气候控制器370可以使用由一个或多个气候控制传感器获得的所测量的参数来控制运输气候控制系统355的操作。
容器350包括传感器375。在所图示的实施例中，传感器375被表示为单个传感器。将理解，在其它实施例中，容器350可以包括多个传感器375。在一些实施例中，传感器375可以监测在气候受控空间358内或在容器350紧外部的一个或多个气候控制参数(例如，温度、湿度、大气等)。气候控制器370可以使用传感器375来控制运输气候控制系统355的操作。传感器375可以与CCU 360的电源(未示出)电子通信。在实施例中，传感器375可以与气候控制器370电子通信。将理解，传感器375和气候控制器370之间的电子通信可以实现由传感器375测量的所感测到的气候控制参数的网络通信。气候控制器370和传感器375之间的电子通信可以使得能够在CCU 360的控制中利用所感测到的气候控制参数。
图2是根据实施例的与运输气候控制系统400的第二气候控制系统400B热连通的主要气候控制系统400A的示意图。如图2中所示，主要气候控制系统400A和第二气候控制系统400B与容纳货物490的气候受控空间408热连通。
主要气候控制系统400A提供用于将气候受控空间408冷却到超低温度的全部或一部分的冷却能力。主要气候控制系统400A是通过主蒸发器406与气候受控空间408热连通的蒸汽压缩型气候控制系统410。
蒸汽压缩型气候控制系统410可以提供主要气候控制系统400A的冷却能力。蒸汽压缩型气候控制系统410可以包括举例来说单级气候控制回路、级联气候控制回路等，蒸汽压缩型气候控制系统410被配置成流体地连接举例来说压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀器(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)，以允许工作流体穿过其循环并且为气候受控空间408提供气候控制。气候控制回路还可以包括其它气候控制回路部件，例如举例来说，吸入液体热交换器、一个或多个节能器、过冷热交换器、去过热热交换器、一个或多个液体接收器和一个或多个缓冲系统等，以用于改进气候控制回路的操作效率。蒸汽压缩型气候控制系统410还可以包括一个或多个热传递回路部件，包括举例来说一个或多个冷凝器风扇、一个或多个蒸发器鼓风机等。
主蒸发器406将蒸汽压缩型气候控制系统410热连接到气候受控空间408，并且通过在气候受控空间408和通过主蒸发器406的工作流体之间传递热能来提供冷却能力。
工作流体可以是不饱和氢氟碳化合物(HFC)、氢氟烯烃(HFO)、碳氢化合物(HC)、二氧化碳(R744)或其组合物。在其中主要气候控制系统400A是单级蒸汽压缩型气候控制系统的实施例中，工作流体可以是举例来说R404A、R452A、R454A、R454C等。在其中主要气候控制系统400A是具有第一热传递回路和包括主蒸发器406的第二热传递回路的级联蒸汽压缩型气候控制系统的实施例中，工作流体可以是举例来说用于第一热传递回路(例如，图3C到图3F中所示的第一热传递回路700A1、800A1、900A1和1000A1)的R134a、R513A、R1234yf、R1234ze、R515B等和用于第二热传递回路(例如，图3C到图3F中所示的第二热传递回路700A2、800A2、900A2和1000A2)的R23、R508B、LFR5A等。将理解，LPR5A可以是R23、R1132a、R125和R744的混合物。
第二气候控制系统400B是可以为气候受控空间408提供备用或额外的冷却能力的升华/蒸发性气候控制系统。第二气候控制系统400B包括被配置成从气候受控空间408释放或吸收热能的超低温度相变介质407。
超低温度相变介质407被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质407可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。使用升华相变介质的优点是它是惰性的，并且可以在没有昂贵容器的情况下在其固相下被处理。此外，当升华相变介质经历相变时，相变是从固体到气体。因此，当升华相变介质处于气相(例如举例来说，二氧化碳)时，升华相变介质不太可能对气候受控空间、外壳、货物等造成与液体相关的损坏。
图3A是根据一个实施例的包括主要气候控制系统500A和第二气候控制系统500B的运输气候控制系统500的示意图。主要气候控制系统500A和第二气候控制系统500B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统500A为气候受控空间508提供全部或一部分的冷却能力。主要气候控制系统500A可以是通过主蒸发器506与气候受控空间508热连通的蒸汽压缩型气候控制系统。
蒸汽压缩型气候控制系统提供主要气候控制系统500A的冷却能力。蒸汽压缩型气候控制系统包括单级气候控制回路，所述单级气候控制回路流体地连接压缩机501、冷凝器502、膨胀器505(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)和主蒸发器506，以允许工作流体穿过其循环，以便为气候受控空间508提供气候控制。
单级气候控制回路流体地连接压缩机501、冷凝器502、膨胀器505(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)和主蒸发器506，以允许热传递流体穿过其循环。热传递流体通常可以是具有相对低的全球增温潜能值(GWP)的工作流体(例如，制冷剂)。合适的热传递流体的示例可以包括但不限于R404A、R452A、R454A或R454C。蒸汽压缩型气候控制系统还可以包括一个或多个其它气候控制回路部件和一个或多个热传递回路部件。举例来说，主要气候控制系统500A的蒸汽压缩型气候控制系统还包括吸入液体制冷剂热交换器504和液体接收器503。
吸入液体热交换器504被配置成从膨胀器505上游的工作流体去除热能。在工作流体通过主蒸发器506之后，热能被去除。
液体接收器503可以通过在冷却能力需求低时在液体接收器503内累积工作流体并且在冷却能力需求高时在液体接收器503内释放所累积的工作流体来帮助管理主蒸发器506处的冷却能力需求波动。液体接收器503定位在冷凝器502和膨胀器505之间的流动路径上。在具有吸入液体热交换器504的实施例中，液体接收器503定位在冷凝器502和吸入液体热交换器504之间的流动路径上。
第二气候控制系统500B可以通过从气候受控空间408释放或吸收热能的超低温度相变介质507为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图3B是根据实施例的包括主要气候控制系统600A和第二气候控制系统600B的运输气候控制系统600的示意图。主要气候控制系统600A和第二气候控制系统600B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统600A为气候受控空间508提供全部或一部分的冷却能力。主要气候控制系统600A可以是通过主蒸发器506与气候受控空间508热连通的蒸汽压缩型气候控制系统。
蒸汽压缩型气候控制系统提供主要气候控制系统600A的冷却能力。蒸汽压缩型气候控制系统包括单级气候控制回路，所述单级气候控制回路流体地连接压缩机501、冷凝器502、膨胀器505(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)和主蒸发器506，以允许工作流体穿过其循环，以便为气候受控空间508提供气候控制。
单级气候控制回路流体地连接压缩机501、冷凝器502、膨胀器505(例如，膨胀阀或其它膨胀装置)和主蒸发器506，以允许热传递流体穿过其循环。热传递流体通常可以是具有相对低GWP的工作流体(例如，制冷剂)。合适的热传递流体的示例可以包括但不限于R404A、R452A、R454A或R454C。
蒸汽压缩型气候控制系统还可以包括一个或多个气候控制回路部件。举例来说，主要气候控制系统600A的蒸汽压缩型气候控制系统还包括节能器510和过冷热交换器509。节能器510和节能器膨胀器511与压缩机501流体连通。节能器510被配置成从膨胀器505上游的工作流体去除热能。使用膨胀器505上游的工作流体的分散部分来去除热能，以去除膨胀器505上游的工作流体的剩余部分的热能。工作流体的剩余部分然后被引导到膨胀器505中。在节能器510处经历热交换之后，工作流体的分流部分被引导到压缩机501中。
主要气候控制系统600A的蒸汽压缩型气候控制系统还包括与压缩机501流体连通的过冷热交换器509。相对于通过第一压缩机501的工作流体，过冷热交换器509定位在冷凝器502的下游。过冷热交换器509的过程流体侧与冷凝器502的工作流体侧流体连接。根据一个实施例，冷凝器是空气冷却的。工作流体(例如，冷却空气)可以冷却在过冷热交换器509和冷凝器502内的热传递流体(即，通过第一压缩机501的工作流体)。过冷热交换器509和冷凝器502可以依次与冷却空气交换热能。在一个实施例中，冷却空气可以通过在流过冷凝器502之前流过过冷热交换器509来依次交换热能。冷却空气可以在流过过冷热交换器509和冷凝器502之后吸收热能并升高其温度。通常，冷凝器502的温度可以高于过冷热交换器509的温度。冷却空气的温度可以低于过冷热交换器509的温度。在通过过冷热交换器509之后，冷却空气的温度可以低于冷凝器502的温度。在另一个实施例中，当在冷却模式下操作时，过冷热交换器509可以定位在冷凝器502的上游，并且过冷热交换器509可以定位在冷凝器502的下游。工作流体可以是制冷剂。
液体接收器503可以通过在其内暂时存储工作流体来帮助管理主蒸发器506处的冷却能力需求的波动。液体接收器503定位在冷凝器502和膨胀器505之间的流动路径上。如图3B中所示，液体接收器503定位在冷凝器502和节能器510之间的流动路径上。此外，液体接收器503定位在冷凝器502和过冷热交换器509之间的流动路径上。
第二气候控制系统600B可以使用被配置成从气候受控空间508释放或吸收热能的超低温度相变介质507来为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图3C是包括主要气候控制系统700A和第二气候控制系统700B的运输气候控制系统700的示意图。主要气候控制系统700A和第二气候控制系统700B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统700A包括级联气候控制回路，所述级联气候控制回路包括第一热传递回路700A1和第二热传递回路700A2。在实施例中，第一热传递回路700A1可以可替选地被称为初级热传递回路700A1、高侧热传递回路700A1、冷凝侧热传递回路700A1、两级热传递回路700A1或类似物。在实施例中，第二热传递回路700A2可以可替选地被称为低侧热传递回路700A2、蒸发侧热传递回路700A2或类似物。第一热传递回路700A1与第二热传递回路700A2热连通。
第一热传递回路700A1包括第一气候控制回路，所述第一气候控制回路流体地连接第一压缩机501、第一冷凝器502、膨胀器505和级联热交换器514，以允许第一热传递流体穿过其循环。第一热传递流体通常可以是具有相对低GWP的工作流体(例如，制冷剂)。用于第一热传递回路700A1的合适的第一热传递流体的示例可以包括但不限于R134a、R513A、R1234yf、R1234ze或R515B。
第二热传递回路700A2包括第二气候控制回路，所述第二气候控制回路流体地连接第二压缩机512、级联热交换器514、第二膨胀器515和主蒸发器506，以允许第二热传递流体穿过其循环。第二热传递回路700A2中的第二热传递流体通常可以不同于第一热传递回路700A1中的热传递流体。第二热传递流体通常可以是具有相对低GWP的工作流体(例如，制冷剂)。第二热传递回路700A2中的第二热传递流体可以是举例来说R23、R508B或LFR5A。第二热传递回路700A2中的第二热传递流体可以举例来说基于其在相对超低温度下的性能而选择。
主要气候控制系统700A被配置成通过提供全部或部分冷却能力来维持空气调节空间508中的所期望气候条件。更特定来说，第一热传递回路700A1可以接收经由级联热交换器514从第二热传递回路700A2排出的热能。第二热传递回路700A2又可以被用于维持内部空间508内的所期望气候条件。
第一热传递回路700A1可以根据通常已知的原理起作用，以便从第二热传递回路700A2去除热量。第一压缩机501可以被配置成将第一热传递流体从相对较低压力的气体压缩到相对较高压力的气体。相对较高压力的气体可以从第一压缩机501排出并且被引导流动穿过第一冷凝器502。根据通常已知的原理，第一热传递流体可以流动穿过冷凝器502并且将热量排出到热传递流体或介质(例如，空气等)，从而冷却热传递流体或介质。
根据实施例，现在可以呈液体形式的所冷却的第一热传递流体可以被配置成流动穿过过冷热交换器509，热传递流体在进入第一膨胀器505之前在过冷热交换器509中被进一步冷却。
在级联热交换器514处，循环穿过第一热传递回路700A1的第一热传递流体可以从循环穿过第二热传递回路700A2的第二热传递流体吸收热量，从而加热第一热传递流体并且将其至少部分地转化为气态形式。气态第一热传递流体然后可以返回到第一压缩机501。当第一热传递回路700A1正在操作时，上文所描述的过程可以继续。在实施例中，级联热交换器514以及第一热传递回路700A1和第二热传递回路700A2之间的热交换关系可以通过举例来说减少维持气候受控空间508内的一个或多个所期望气候条件所需的能量输入量来提高主要气候控制系统700A的效率。在实施例中，能量输入的减少可以举例来说减少对环境的影响。在实施例中，级联热交换器514可以减少高压力气候控制部件的使用(这例如，通过使得能够使用较低压力热传递流体而实现)。
第二热传递回路700A2可以根据通常已知的原理起作用，以便将热量排出到第一热传递回路700A1。第二压缩机512可以被配置成将第二热传递流体从相对较低压力的气体压缩到相对较高压力的气体。相对较高压力的气体可以从第二压缩机512排出，并且被引导流动穿过级联热交换器514。根据通常已知的原理，第二热传递流体可以与第一热传递回路700A1的热传递流体的第一冷凝器502是热交换关系，并且可以将热量排出到第一热传递回路700A1的第一热传递流体，从而冷却第二热传递回路700A2的第二热传递流体。现在可以呈液体形式的所冷却第二热传递工作流体可以流动到第二膨胀器516。因此，第二热传递流体的至少一部分可以被转化为气态形式。现在可以呈混合液态和气态形式的第二热传递流体可以流动到主蒸发器506。在主蒸发器506处，第二热传递回路700A2中的第二热传递流体可以从热传递介质(例如，空气)吸收热量，加热第二热传递流体并且将其转化成气态形式。
如图3C中所示，第二热传递回路700A2还包括吸入液体热交换器520。吸入液体热交换器520被配置成从第二膨胀器516上游的工作流体去除热能。使用退出主蒸发器506的工作流体去除热能。
根据实施例，第二热传递回路700A2可以包括去过热热交换器513。去过热热交换器513可以被配置成从第二压缩机512下游的第二热传递流体去除热能。去过热热交换器513沿着第二压缩机512和级联热交换器514之间的流动路径定位。根据一个实施例，工作流体(例如，冷却空气)可以冷却在冷凝器502和去过热热交换器513内的热传递流体(即，通过第一压缩机501或第二压缩机512的工作流体)。冷凝器502和去过热热交换器513可以依次与冷却空气交换热能。在一个实施例中，冷却空气可以通过在流过去过热热交换器513之前流过冷凝器502来依次交换热能。冷却空气可以在流过冷凝器502和去过热热交换器513之后吸收热能并升高其温度。通常，去过热热交换器513的温度可以高于冷凝器502的温度。在通过冷凝器502之前，冷却空气的温度可以低于冷凝器502的温度。在通过冷凝器502之后，冷却空气的温度可以低于去过热热交换器513的温度。
在一个实施例中，主要气候控制系统700A可以包括一个或多个热传递回路部件，举例来说，一个或多个液体接收器和/或缓冲系统。举例来说，第一热传递回路700A1包括第一液体接收器503，第一液体接收器503被配置成帮助管理级联热交换器514处的冷却能力需求波动。第一液体接收器503可以通过当冷却能力需求低时在第一液体接收器503内累积第一热传递流体并且当冷却能力需求高时释放所累积的第一热传递流体来管理冷却能力需求波动。第一液体接收器503定位在第一冷凝器502和第一膨胀器505之间的流动路径上。在具有过冷热交换器509的实施例中，第一液体接收器503定位在第一冷凝器502和过冷热交换器509之间的流动路径上。
如图3C中所示，第二热传递回路700A2包括第二液体接收器515，第二液体接收器515被配置成帮助管理主蒸发器506处的冷却能力需求波动。第二液体接收器515可以通过当冷却能力需求低时在第二液体接收器515内累积第二热传递流体并且当冷却能力需求高时释放所累积的第二热传递流体来管理冷却能力需求波动。第二液体接收器515定位在第二压缩机512和第二膨胀器516之间的流动路径上。在另一实施例中，第二液体接收器515可以定位在级联热交换器514和吸入液体热交换器520之间的流动路径上。
在一个实施例中，第二热传递回路700A2还可以包括缓冲系统，所述缓冲系统可以帮助管理主蒸发器506处的冷却能力需求波动。如图3C中所示，缓冲系统包括由第一缓冲控制阀517和第二缓冲控制阀518控制的缓冲系统罐519。在另一实施例中，缓冲系统罐519可以包括多个缓冲系统罐。缓冲系统罐519定位在主蒸发器506和吸入液体热交换器520之间的流动路径上。将理解，如本文中所描述的缓冲系统可以在启动期间稳定级联气候控制回路中的压力和温度。举例来说，在启动阶段期间(例如，在气候控制系统的最初下拉/冷却期间)，通过打开第一缓冲系统阀518和关闭第二缓冲系统阀517以便在缓冲系统罐519内累积第二热传递流体的一部分，可以将通过主蒸发器506的第二热传递流体转向到缓冲系统。在启动阶段之后，第一缓冲系统阀518可以关闭，并且第二缓冲系统阀517可以打开，以允许通过主蒸发器506的第二热传递流体绕过缓冲系统。
第二气候控制系统700B可以通过从气候受控空间508释放或吸收热能的超低温度相变介质407为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图3D是根据一个实施例的包括主要气候控制系统800A和第二气候控制系统800B的运输气候控制系统800的示意图。主要气候控制系统800A和第二气候控制系统800B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统800A包括第一热传递回路800A1和第二热传递回路800A2。在实施例中，第一热传递回路800A1可以可替选地被称为主要热传递回路800A1、高侧热传递回路800A1、冷凝侧热传递回路800A1、两级热传递回路800A1或类似物。在实施例中，第二热传递回路800A2可以可替选地被称为低侧热传递回路800A2、蒸发侧热传递回路800A2或类似物。第一热传递回路800A1与第二热传递回路800A2热连通。
第一热传递回路800A1可以类似于举例来说图3C中所示并且上文所描述的第一热传递回路700A1，其中节能器510被添加到第一热传递回路700A1。如图3D中所示，第一热传递回路800A1包括节能器510和与压缩机501流体连通的节能器膨胀器511。节能器510被配置成从膨胀器505上游的第一热传递流体去除热能。使用膨胀器505上游的第一热传递流体的分流部分来去除热能，以去除膨胀器505上游的第一热传递流体的剩余部分的热能。第一热传递流体的剩余部分然后被引导到膨胀器505中。在节能器510处的热交换之后，第一热传递流体的分流部分被引导到压缩机501中。
第二热传递回路800A2可以类似于举例来说如图3C中所示并且上文所描述的第二热传递回路700A2。
根据实施例，工作流体可以是用于第一热传递回路800A1的R134a、R513A、R1234yf、R1234ze或R515B和用于第二热传递回路800A2的R23、R508B或LFR5A。
第二气候控制系统800B可以通过从气候受控空间508释放或吸收热能的超低温度相变介质507为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图3E是包括主要气候控制系统900A和第二气候控制系统900B的运输气候控制系统900的示意图。主要气候控制系统900A和第二气候控制系统900B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统900A包括第一热传递回路900A1和第二热传递回路900A2。在实施例中，第一热传递回路900A1可以可替选地被称为初级热传递回路900A1、高侧热传递回路900A1、冷凝侧热传递回路900A1、两级热传递回路900A1或类似物。在实施例中，第二热传递回路900A2可以可替选地被称为低侧热传递回路900A2、蒸发侧热传递回路900A2或类似物。第一热传递回路900A1与第二热传递回路900A2热连通。
第一热传递回路900A1可以类似于举例来说图3C中所示并且上文所描述的第一热传递回路700A1。
第二热传递回路900A2可以类似于举例来说如图3C中所示并且上文所描述的第二热传递回路700A2，其中节能器521被添加到第二热传递回路700A2。如图3E中所示，第二热传递回路900A2包括节能器510和与第二压缩机512流体连通的节能器膨胀器521。节能器521被配置成从第二膨胀器516上游的第二热传递流体去除热能。使用第二膨胀器516上游的第二热传递流体的分流部分来去除热能，以去除第二膨胀器516上游的第二热传递流体的剩余部分的热能。第二热传递流体的剩余部分然后被引导到第二膨胀器516中。在节能器521处的热交换之后，第二热传递流体的分流部分被引导到第二压缩机512中。
根据实施例，工作流体可以是用于第一热传递回路900A1的R134a、R513A、R1234yf、R1234ze或R515B和用于第二热传递回路900A2的R23、R508B或LFR5A。
第二气候控制系统900B可以通过从气候受控空间508释放或吸收热能的超低温度相变介质507为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图3F是包括主要气候控制系统1000A和第二气候控制系统1000B的运输气候控制系统1000的示意图。主要气候控制系统1000A和第二气候控制系统1000B与被配置成容纳货物(未示出)的气候受控空间508热连通。
主要气候控制系统1000A包括第一热传递回路1000A1和第二热传递回路1000A2。在实施例中，第一热传递回路1000A1可以可替选地被称为初级热传递回路1000A1、高侧热传递回路1000A1、冷凝侧热传递回路1000A1、二级热传递回路1000A1或类似物。在实施例中，第二热传递回路1000A2可以可替选地被称为低侧热传递回路1000A2、蒸发侧热传递回路1000A2或类似物。第一热传递回路1000A1与第二热传递回路1000A2热连通。
第一热传递回路1000A1可以类似于举例来说图3D中所示并且上文所描述的第一热传递回路800A1。第二热传递回路1000A2可以类似于举例来说图3e中所示并且上文所描述的第二热传递回路900A2。
根据实施例，工作流体可以是用于第一热传递回路1000A1的R134a、R513A、R1234yf、R1234ze或R515B和用于第二热传递回路1000A2的R23、R508B或LFR5A。
第二气候控制系统1000B可以通过从气候受控空间508释放或吸收热能的超低温度相变介质507为气候受控空间508提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质507可以是被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能的超低温度相变介质。在一些实施例中，超低温度相变介质507可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
图4A图示了根据实施例的运输单元1100的气候受控空间1108。如图4A中所示，运输单元1100包括设置在气候受控空间1108内的第二气候控制系统1100B、具有超低温度相变介质1107的货物1190的外壳1118。将理解，在一些实施例中，运输单元1100还可以包括主要气候控制系统的一个或多个部件。
主要气候控制系统(未示出)可以为气候受控空间1108提供全部或一部分的冷却能力。主要气候控制系统可以是举例来说如图3A到图3F中所示和所描述的主要控制系统500A、600A、700A、800A、900A和1000A中的任何一个。
第二气候控制系统1100B可以通过从气候受控空间1108释放或吸收热能的超低温度相变介质1107为气候受控空间1108提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质1107可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质1107可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
外壳1118可以封闭用于装纳货物1190的空间。根据一个实施例，外壳1118完全封闭用于装纳货物1190的空间。在另一实施例中，外壳1118可以部分地封闭用于容纳货物1190的空间。外壳1118举例来说可以是包装、箱、隔热箱、托盘、用于药物和疫苗的专用运输包装等。
如图4A中所图示的，超低温度相变介质1107与货物1190一起封闭在外壳1118内。在将外壳1118从气候受控空间1118去除之后，超低温度相变介质1107可以继续提供冷却能力，并且货物1190可以在从运输单元1100去除之后并且举例来说在货物1190被消耗或重新定位到另一气候受控空间之前的一段时间内维持所需温度。在一些实施例中，当举例来说主要冷却系统不能够提供足以达到气候受控空间1108内的超低温度范围的冷却能力时，超低温度相变介质1107可以提供冷却能力。
图4B图示了根据另一实施例的运输单元1200的气候受控空间1208。如图4B中所示，运输单元1200包括设置在气候受控空间1108内的第二气候控制系统1200B、具有超低温度相变介质1107的货物1190的外壳1118。将理解，在一些实施例中，运输单元1200还可以包括主要气候控制系统的一个或多个部件。
主要气候控制系统(未示出)可以为气候受控空间1108提供全部或一部分的冷却能力。主要气候控制系统可以是举例来说如图3A到图3F中所示和所描述的主要控制系统500A、600A、700A、800A、900A和1000A中的任何一个。
第二气候控制系统1200B可以通过从气候受控空间1108释放或吸收热能的超低温度相变介质1107为气候受控空间1108提供备用或额外的冷却能力。
超低温度相变介质1107可以被配置成当其从一个相改变成另一相时从周围环境吸收热能。在一些实施例中，超低温度相变介质1107可以是升华/蒸发性介质，例如举例来说干冰、液氮等。
外壳1118可以封闭用于装纳货物1190的空间。根据一个实施例，外壳1118完全封闭了用于容纳货物1190的空间。在另一实施例中，外壳1118可以部分地封闭用于装纳货物1190的空间。外壳1118举例来说可以是包装、箱、隔热箱、托盘、用于药物和疫苗的专用运输包装等。
如图4B中所图示的，超低温度相变介质1107定位在外壳1118的外部。当举例来说主要冷却系统不能够提供足以达到气候受控空间1108内的超低温度范围的冷却能力时，超低温度相变介质1107可以提供冷却能力。在实施例中，超低温度相变介质1107可以定位在外壳1118的内部和外部。
图5图示了根据实施例的被配置成装纳货物1290的外壳1218。如图5中所示，外壳1218是具有结构层1218A和隔热层1218B的隔热箱。货物1290装纳在由隔热层1218B封闭的空间1218C内。如图5中所图示，隔热层1218B的一部分被移动到一边，以示出外壳1218内的空间1218C和货物1290。在一个实施例中，隔热层1218B的一部分可以是从隔热层1218B拆卸的隔热盖。超低温度相变介质1207被图示为在外壳1218的外部。应当理解，超低温度相变介质1207可以连同货物1290一起放置在空间1218C内，以提供备用或额外的冷却能力。还应当理解，当主要气候控制系统不可用时，外壳1218在维持超低温度上可能是有利的。举例来说，货物1290可以是需要保持在超低温度范围内的mRNA疫苗。外壳1218可以维持超低温度达预定的时间段，从而允许疫苗举例来说在超低温度相变介质1207被完全消耗之前被移动到医院内的冷冻箱中或者被使用。
图6图示了根据另一实施例的被配置成装纳货物1390的外壳1318。如图6中所示，外壳1318是具有结构层1318A和隔热层1318B的隔热箱。货物1390装纳在至少部分地由隔热层1318B封闭的空间1318C内。超低温度相变介质1307连同货物1390一起放置在空间1318C内，以提供备用或额外的冷却能力。根据又一实施例，货物1390可以是举例来说如图5中所示和所描述的装纳货物1290的外壳1218。
方面。注意到，方面1到12中的任何一个都可以与方面13到20中的任何一个组合。
方面1、一种运输气候控制系统，所述运输气候控制系统被配置成在一段延长的时间段内维持超低温度，所述运输气候控制系统包括：
主要气候控制系统，所述主要气候控制系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器和主蒸发器，所述主蒸发器被配置成与气候受控空间热连通；和
第二气候控制系统，所述第二气候控制系统包括封装在用于货物的外壳的内部或外部的超低温度相变介质，
其中，所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间、所述主要气候控制系统和所述货物热连通，以在超低温度下提供附加或备用气候控制能力。
方面2、根据方面1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括液体接收器，
所述液体接收器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述液体接收器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的工作流体流动路径上，并且
所述液体接收器被配置成容纳所述工作流体并且管理所述主蒸发器的需求波动。
方面3、根据方面1和2中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括吸入液体热交换器，
所述吸入液体热交换器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述吸入液体热交换器被配置成与在所述主蒸发器和所述压缩机之间的工作流体流动路径处的工作流体热连通，并且
所述吸入液体热交换器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的工作流体流动路径上。
方面4、根据方面1到3中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括节能器，
所述节能器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，并且
所述节能器被配置成与来自所述主蒸发器的上游的工作流体流动路径处的工作流体热连通。
方面5、根据方面1到4中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括过冷热交换器，
所述过冷热交换器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，并且
所述过冷热交换器被配置成与所述第一冷凝器热连通。
方面6、根据方面1到5中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述超低温度为-30℃或低于-30℃。
方面7、根据方面1到6中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括第二压缩机、第二膨胀器和级联热交换器，其中
所述第二压缩机、所述级联热交换器和所述第二膨胀器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述级联热交换器被配置成与通过所述第一压缩机的工作流体热连通，并且
所述第一压缩机、所述第一膨胀器和所述第一冷凝器被配置成与通过所述第一压缩机的工作流体流体连通。
方面8、根据方面7所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括以下各项中的至少一个：
第一液体接收器，所述第一液体接收器与通过所述第一压缩机的工作流体流体连通，所述第一液体接收器被配置成容纳通过所述第一压缩机的工作流体，并且管理所述级联热交换器的需求波动，以及
第二液体接收器，所述第二液体接收器与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，所述第二液体接收器被配置成容纳通过所述第一压缩机的工作流体，并且管理所述主蒸发器的需求波动。
方面9、根据方面7和8中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括以下各项中的至少一个：
第一节能器热交换器和第一节能器膨胀器，所述第一节能器热交换器和所述第一节能器膨胀器与所述第一压缩机流体连通并且在所述级联热交换器的上游，所述第一节能器被配置成预先冷却通过所述级联热交换器的工作流体；和
第二节能器热交换器和第二节能器膨胀器，所述第二节能器热交换器和所述第二节能器膨胀器与所述第二压缩机流体连通并且在所述主蒸发器的上游，所述第二节能器被配置成预先冷却通过所述主蒸发器的工作流体。
方面10、根据方面7到9中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统还包括以下各项中的至少一个：
过冷热交换器，所述过冷热交换器与通过所述第一压缩机的工作流体流体连通，所述过冷热交换器被配置成从所述工作流体中去除热能；和
去过热热交换器，所述去过热热交换器与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，所述去过热热交换器被配置成从所述工作流体中去除热能。
方面11、根据方面7到9中任一个所述的运输气候控制系统，还包括：
第二节能器热交换器，所述第二节能器热交换器被配置成预先冷却通过所述主蒸发器的工作流体；或者缓冲系统，所述缓冲系统包括缓冲系统罐、第一缓冲系统阀和第二缓冲系统阀；
其中，所述缓冲系统罐在所述第二节能器热交换器的上游并且在所述第一缓冲系统阀和所述第二缓冲系统阀的下游。
方面12、根据方面1到11中任一个所述的运输气候控制系统，其中，所述超低温度相变介质是液氮和干冰中的至少一种。
方面13、一种用于在一段延长的时间段内在超低温度下维持对气候受控空间的气候控制的方法，所述方法包括
运行主要气候控制系统以向所述气候受控空间提供冷却能力，所述主要气候控制系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器以及被配置成与所述气候受控空间热连通的主蒸发器；和
运行第二气候控制系统以在所述超低温度下向所述气候受控空间提供额外的或备用的冷却能力，所述第二气候控制系统包括封装有用于装纳货物的外壳的超低温度相变介质，其中，所述主要气候控制系统和所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间热连通。
方面14、根据方面13所述的方法，还包括：
通过在第一液体接收器中存储通过所述主蒸发器的工作流体的一部分来抑制影响所述第一压缩机的波动压力，所述第一液体接收器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的流动路径上。
方面15、根据方面13到14中任一个所述的方法，还包括：
通过使来自所述主蒸发器的上游的工作流体经由吸入液体制冷剂热交换器与来自所述主蒸发器的下游的工作流体热连通，从来自所述主蒸发器的上游的工作流体中去除热能。
方面16、根据方面13到15中任一个所述的方法，还包括：
通过以下步骤来去除所述第一膨胀器的上游的热能：
分流所述第一膨胀器的上游的所述工作流体的一部分以获得所述工作流体的分流部分，
使所述工作流体的所述分流部分膨胀以获得所述工作流体的冷却分流部分，
通过第一节能器使用所述工作流体的所述冷却的分流部分，来冷却所述第一膨胀器的上游的所述工作流体的剩余部分；或者
通过以下步骤来去除第二膨胀器的上游的热能：
分流所述第二膨胀器的上游的所述工作流体的一部分以获得所述工作流体的分流部分，
使所述工作流体的所述分流部分膨胀以获得所述工作流体的冷却分流部分，
通过第二节能器使用所述工作流体的所述冷却分流部分，来冷却所述第二膨胀器的上游的所述工作流体的剩余部分。
方面17、根据方面13到16中任一个所述的方法，还包括：
通过在过冷热交换器中与设置在所述过冷热交换器的工作流体侧的第二工作流体交换热能，去除通过第一压缩机的工作流体中的热能；或者
通过在去过热热交换器中与设置在所述去过热热交换器的工作流体侧的所述第二工作流体交换热能，去除通过第二压缩机的工作流体中的热能。
方面18、根据方面13到17中任一个所述的方法，还包括：
在启动操作期间，通过关闭将所述工作流体的一部分引导到缓冲系统罐中的第一缓冲控制阀，来稳定压力和温度；以及
在所述启动操作后，通过打开所述第一缓冲控制阀并关闭所述第二缓冲控制阀，来绕过所述缓冲系统。
方面19、根据方面13到18中任一个所述的方法，其中，所述超低温度相变介质是液氮和干冰中的至少一种。
方面20、根据方面13到19中任一个所述的方法，其中，所述超低温度为-30℃或低于-30℃。
本说明书中使用的术语意在描述特定实施例，而非意在为限制性的。除非另有明确指示，否则术语“一(a)”、“一个(an)”和“所述”也包括复数形式。术语“包括(comprises)”和/或“具有(comprising)”在本说明书中使用时指定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在或添加。
关于前面的描述，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在细节上做出改变，尤其是在所采用的构造材料以及部件的形状、尺寸和布置方面。本说明书和所描述的实施例仅是示例性的，其中本公开的真实范围和精神由随后的权利要求书来指示。

Claims (15)

1.一种运输气候控制系统，所述运输气候控制系统被配置成在一段延长的时间段内维持超低温度，所述运输气候控制系统包括：
主要气候控制系统，所述主要气候控制系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器和主蒸发器，所述主蒸发器被配置成与气候受控空间热连通；和
第二气候控制系统，所述第二气候控制系统包括封装在用于货物的外壳的内部或外部的超低温度相变介质，
其中，所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间、所述主要气候控制系统和所述货物热连通，以在超低温度下提供附加或备用气候控制能力。
2.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括液体接收器，
所述液体接收器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述液体接收器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的工作流体流动路径上，并且
所述液体接收器被配置成容纳所述工作流体并且管理所述主蒸发器的需求波动。
3.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括吸入液体热交换器，
所述吸入液体热交换器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述吸入液体热交换器被配置成与在所述主蒸发器和所述压缩机之间的工作流体流动路径处的工作流体热连通，并且
所述吸入液体热交换器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的工作流体流动路径上。
4.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括节能器，
所述节能器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，并且
所述节能器被配置成与来自所述主蒸发器的上游的工作流体流动路径处的工作流体热连通。
5.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括过冷热交换器，
所述过冷热交换器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，并且
所述过冷热交换器被配置成与所述第一冷凝器热连通。
6.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述超低温度为-30℃或低于-30℃。
7.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述主要气候控制系统包括第二压缩机、第二膨胀器和级联热交换器，其中
所述第二压缩机、所述级联热交换器和所述第二膨胀器被配置成与通过所述主蒸发器的工作流体流体连通，
所述级联热交换器被配置成与通过所述第一压缩机的工作流体热连通，并且
所述第一压缩机、所述第一膨胀器和所述第一冷凝器被配置成与通过所述第一压缩机的工作流体流体连通。
8.根据权利要求1所述的运输气候控制系统，其中，所述超低温度相变介质是液氮和干冰中的至少一种。
9.一种用于在一段延长的时间段内在超低温度下维持对气候受控空间的气候控制的方法，所述方法包括：
运行主要气候控制系统以向所述气候受控空间提供冷却能力，所述主要气候控制系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器以及被配置成与所述气候受控空间热连通的主蒸发器；和
运行第二气候控制系统以在所述超低温度下向所述气候受控空间提供额外的或备用的冷却能力，所述第二气候控制系统包括封装有用于装纳货物的外壳的超低温度相变介质，其中，所述主要气候控制系统和所述第二气候控制系统被配置成与所述气候受控空间热连通。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过在第一液体接收器中存储通过所述主蒸发器的工作流体的一部分来抑制影响所述第一压缩机的波动压力，所述第一液体接收器设置在所述第一冷凝器和所述第一膨胀器之间的流动路径上。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过使来自所述主蒸发器的上游的工作流体经由吸入液体制冷剂热交换器与来自所述主蒸发器的下游的工作流体热连通，从来自所述主蒸发器的上游的工作流体中去除热能。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过以下步骤来去除所述第一膨胀器的上游的热能：
分流所述第一膨胀器的上游的所述工作流体的一部分以获得所述工作流体的分流部分，
使所述工作流体的所述分流部分膨胀以获得所述工作流体的冷却分流部分，
通过第一节能器使用所述工作流体的所述冷却分流部分，来冷却所述第一膨胀器的上游的所述工作流体的剩余部分；或者
通过以下步骤来去除第二膨胀器的上游的热能：
分流所述第二膨胀器的上游的所述工作流体的一部分以获得所述工作流体的分流部分，
使所述工作流体的所述分流部分膨胀以获得所述工作流体的冷却分流部分，
通过第二节能器使用所述工作流体的所述冷却分流部分，来冷却所述第二膨胀器的上游的所述工作流体的剩余部分。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在启动操作期间，通过关闭将所述工作流体的一部分引导到缓冲系统罐中的第一缓冲控制阀，来稳定压力和温度；以及
在所述启动操作后，通过打开所述第一缓冲控制阀并关闭所述第二缓冲控制阀，来绕过所述缓冲系统。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述超低温度相变介质是液氮和干冰中的至少一种。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述超低温度为-30℃或低于-30℃。
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