CN115962595A - 一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统，液氮制冷系统包括液氮罐、控制器以及设置在冷藏车储货室内的雾化装置和温度传感器组件，温度传感器组件用于实时检测储货室内的温度数据，雾化装置用于向储货室内喷洒雾化氮气，液氮罐与雾化装置之间通过连接有电磁流量阀的液氮输送管路连通；控制器用于根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围的控制电磁流量阀的开闭；以及，在电磁流量阀开启后，根据温度数据与设定目标温度范围之间的差值及差值与阀门开度之间的预设关联关系调整电磁流量阀的阀门开度。采用本发明的技术方案，可以提高控制冷藏温度的精确度，并减少冷藏车中液氮使用量，有助于促进液氮冷藏车的推广普及。

Description

一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统

技术领域

本发明涉及冷藏车技术领域，尤其涉及一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对食品品质需要也越来越高，这也促进了冷冻冷藏行业发展。传统冷藏车利用蒸汽压缩制冷循环降低温度实现制冷，制冷温度越低时，能耗越大且制冷效率越低，因此，由于液氮制冷具有较高的制冷效率，基于液氮制冷的冷冻冷藏技术得到了快速发展。

直接喷洒式的液氮冷藏车通常是利用安装在车厢顶部的雾化器喷洒液氮进行降温的，并在温度传感器检测到的温度达到制冷目标温度时停止喷洒液氮。由于液氮喷洒后下落过程需要一定时间、车厢内储货量不定、温度传感器安装位置不同等因素，通常会造成液氮冷藏车存在液氮喷洒量较多、车厢实际温度超过需求冷藏温度等。长期使用就会导致液氮冷藏车使用成本较高，需频繁充注液氮，一定程度上也成为阻碍液氮冷藏车推广普及的限制因素之一。

专利CN2021106892727公开的液氮深冷冷藏车，通过在储货区侧壁上的温度传感器感应到温度未达到预设温度时，使液氮存储罐中的泵机启动，并通过雾化系统喷洒液氮进行降温。该冷藏车在使用过程中，未考虑所喷洒液氮量，难以精确控温，也容易增加液氮使用量，长期使用会增加成本。而且，对于冷冻区而言，所喷洒液氮量较多虽然不会对货物造成损伤，但会增加液氮使用量；对于冷藏区而言，所喷洒液氮量较多会对货物造成冻伤，也会增加液氮使用量。

发明内容

本发明提供一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统，以提高控制冷藏温度的精确度，并减少冷藏车中液氮使用量。

为达上述目的，本发明提供了一种冷藏车液氮制冷系统包括液氮罐、控制器以及设置在冷藏车储货室内的雾化装置和温度传感器组件，温度传感器组件用于实时检测储货室内的温度数据，雾化装置用于向储货室内喷洒雾化氮气，液氮罐与雾化装置之间通过连接有电磁流量阀的液氮输送管路连通；控制器用于根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电磁流量阀的开闭；以及，在电磁流量阀开启后，根据温度数据与设定目标温度范围之间的差值以及差值与阀门开度之间的预设关联关系调整电磁流量阀的阀门开度。

可选地，根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电测流量阀的开闭，包括：在温度数据高于设定目标温度范围时，控制电磁流量阀开启；在温度数据达到设定目标温度范围时，控制电磁流量阀关闭。

可选地，根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电测流量阀的开闭，还包括：根据温度数据与设定目标温度范围的差值确定电磁流量阀开启时的初始阀门开度。

可选地，预设关联关系包括：在差值大于第一预设阈值时，阀门开度为全开；在差值小于第二预设阈值时，阀门开度为全关；在差值大于第二预设阈值且小于第一预设阈值时，阀门开度为c，；其中，t为当前差值，t₁为第一预设阈值，t₂为第二预设阈值；t₁＞t₂，且t₂≥0。

可选地，温度传感器组件包括设置在储货室内上部的上温度传感器和设置在储货室内中下部的下温度传感器；控制器还用于根据上下温度传感器所检测温度数据计算储货室内上部的温度变化率和下部的温度变化率，将温度变化率较大的温度传感器所检测温度数据确定为储货室内的温度数据。

可选地，控制器与冷藏车储货室的门禁系统通讯连接，用于在获取到储货室车门处于关闭状态时执行对电磁流量阀开启的控制，在获取到储货室车门的开启信息时控制电磁流量阀关闭。

根据本发明实施例的另一方面，本发明还提供了一种基于液氮制冷的冷藏车，包括车头、车体和设置在车体上车厢，车厢包括液氮仓和储货室，冷藏车上设置有前述任一项的冷藏车液氮制冷系统，液氮罐设置在液氮仓中，液氮输送管路穿过储货室侧壁顶端与雾化装置连通。

可选地，储货室包括冷冻室或冷藏室，冷冻室和冷藏室分别对应不同的设定目标温度范围。

可选地，控制器设置在冷藏车驾驶室中，冷藏车驾驶室中还设置有触控屏，用于响应于用户的选择操作生成设定目标温度范围发送至控制器。

本发明实施例的一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统，利用雾化装置将液氮喷洒如冷藏车储货室内，可以利用液氮进行快速制冷；并且通过在液氮输送管路上设置电磁流量阀，根据储货室内的温度与设定目标温度范围之间的差值来控制电磁流量阀的开闭，实现了对喷洒液氮启停的控制；以及，在制冷过程中，根据储货室内温度与设定目标温度范围之间的差值及预设关联关系实时调整电磁流量阀的阀门开度，可以精确控制冷藏温度来保证制冷效果，同时还能减少冷藏车的液氮使用量，降低冷藏车使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种基于液氮制冷的冷藏车的结构示意图；

图2为本发明实施例的预设比例关系的仿真曲线图。

附图标号：

1、车厢；2、车头；3、液氮仓；4、储货室；5、液氮罐；6、电磁流量阀；7、雾化装置；8、上温度传感器；9、下温度传感器。

实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的基体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。以及，所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明实施例的基于液氮制冷的冷藏车包括车头2、车体和车厢1，车厢1设置在车体上，包括液氮仓3和储货室4，冷藏车上设置有液氮制冷系统。液氮制冷系统包括液氮罐5、控制器以及设置在储货室4内的雾化装置7和温度传感器组件；其中，温度传感器组件用于实时检测储货室4内的温度数据，雾化装置7用于向储货室4内喷洒雾化氮气，液氮罐5安装在液氮仓3中，液氮罐5与雾化装置7之间通过连接有电磁流量阀6的液氮输送管路连通；控制器用于根据储货室4内的温度数据与设定目标温度范围的控制电测流量阀的开闭；以及，在电磁流量阀6开启后，控制器根据温度数据与设定目标温度范围之间的差值以及差值与阀门开度之间的预设关联关系调整电磁流量阀6的阀门开度。

在本发明实施例的液氮制冷系统中，液氮罐5中存储有液氮，液氮输送管路一端连接液氮罐5的出液口，另一端连接雾化装置7；在电磁流量阀6开启时，将液氮通过出液口泵入液氮输送管路，从而通过雾化装置7喷洒到储货室4内进行制冷降温。以及，雾化装置7具体可包括设置在储货室4顶壁上的多个雾化器，多个雾化器分别与液氮输送管路连通，用于向储货室4内的不同处喷洒液氮，雾化器的具体数量可根据储货室4内部空间大小进行设定，能够保证向储货室4内各处均匀喷洒液氮即可。以及，控制器分别与温度传感器组件、电磁流量阀6、液氮罐5的泵机等电性连接，接收温度传感器组件检测到的温度数据，判断储货室4内温度是否达到设定目标范围，进而通过控制泵机启停及控制电磁流量阀6开闭来控制液氮喷洒的启停；并在喷洒液氮过程中根据温度数据与目标温度范围之间的差值及预设关联关系实时调整电磁流量阀6的阀门开度，以精确控制液氨喷洒量，从而精确控制储货室4内的冷藏温度。这里，设定目标温度与存储货物种类、制冷需求及储货室4的内部空间大小等相关联。

根据本发明的示例性实施例，控制器在执行液氮喷洒的启停控制时，在储货室4内的温度数据高于设定目标温度范围时，控制电磁流量阀6开启；在储货室4内的温度数据达到设定目标温度范围时，控制电磁流量阀6关闭。

可选地，控制器根据储货室4内温度数据与设定目标温度范围的差值确定电磁流量阀6开启时的初始阀门开度。在储货室4存储货物后还未开始制冷时，储货室4内温度较高，与设定目标温度范围的差值较大，若需开始制冷，可控制电磁流量阀6的初始阀门开度较大，以达到快速制冷的目的；在储货室4开始制冷后，若储货室4内温度再次高于设定目标温度范围时，控制器根据所检测到的温度数据控制电磁流量阀6开启，此时储货室4内温度与设定目标温度范围的差值较小，可控制电磁流量阀6以较小初始阀门开度开启，在保证制冷效果的情况下节省液氮使用量，对于冷藏类货物还能避免冻伤货物。

以及，在电磁流量阀6开启后，控制器获取温度传感器组件实时检测到的温度数据，计算与目标温度范围之间的差值，并根据差值与阀门开度之间的预设关联关系来实时调整电磁流量阀6的阀门开度。具体地，可在储货室4内温度较高，也即与预设目标范围之间差值较大时，控制器控制电磁流量阀6全开，以保证快速制冷；在储货室4内温度降低过程中，也即，与预设目标范围之间差值逐渐减小过程中，控制器控制电磁流量阀6的阀门开度逐渐减小；在储货室4内温度较低，也即与预设目标范围之间差值较小时，控制器控制电磁流量阀6全关，在保证制冷效果的情况下节省液氮喷洒量。进一步地，在控制电磁流量阀的初始阀门开度时，也可参考该预设关联关系。

可选地，如图2所示，储货室4内温度数据与设定目标温度范围的差值与阀门开度之间的预设关联关系包括：在差值大于第一预设阈值时，阀门开度为1，也即电磁流量阀全开；在差值小于第二预设阈值时，阀门开度为0，也即电磁流量阀全关；在差值大于第二预设阈值且小于第一预设阈值时，阀门开度为c，c根据公式计算，也即，电磁流量阀的阀门开度随着差值t的减小而逐渐减小；这里，t为当前差值（也可表示为△t），t₁为第一预设阈值，t₂为第二预设阈值；t₁＞t₂，且t₂≥0。在实际工况中，在控制器控制电磁流量阀开启后，储货室内开始喷洒液氮后，储货室内的温度逐渐降低，储货室内温度数据与设定目标温度范围的差值逐渐减小，在差值从较大值减小至第一预设阈值过程中，控制器控制电磁流量阀保持全开；在差值从第一预设阈值减小至第二预设阈值过程中，控制器控制电磁流量阀的阀门开度从全开逐渐减小至全关；在差值减小至第二预设阈值及小于第二预设阈值之后，控制器控制电磁流量阀保持全关。

由于所喷洒液氮在储货室4中的扩散过程，即使将t₂设置为0，也即储货室内当前温度略大于目标温度范围的上限值，也能够满足设定目标温度范围所对应的制冷效果。在实际的应用场景中，可根据不同货物进行冷藏或冷冻存储时对应的设定目标温度范围相应地设置t₁和t₂的值，例如，对于肉类海鲜类等冷冻运输货物，其设定目标温度范围可以为-20～-16℃，可将t₁设定为10～15，将t₂设定为0～4，具体地，在储货室装货完毕后，若电磁流量阀开启时储货室温度为温度较高，例如为4℃，当前温度数据与设定目标范围的上限值-16℃的差值为20，该差值大于t₁（t₁设定为12），此时控制器可控制电磁流量阀全开以进行快速制冷；在制冷过程中，当温度数据降低至-4℃时，当前温度数据与设定目标范围的上限值-16℃的差值为12，该差值等于t₁，在温度数据继续逐渐降低过程中，差值会小于t₁，控制器控制电磁流量阀的阀门开度从全开逐渐减小；当温度数据降低至-14℃时，当前温度数据与设定目标范围的上限值-16℃的差值为2，该差值等于t₂（t₂设定为2），此时控制器可控制电磁流量阀全关，利用未完全扩散的液氮继续制冷，使储货室内温度数据降低至设定目标温度范围。

一种可选的实施方式中，温度传感器组件可包括上温度传感器8和下温度传感器9，上温度传感器8设置在储货室4内的上部，下温度传感器9设置在储货室4内的下部，具体可通过在储货室4前中侧的侧壁顶部（或顶壁上）和侧壁中下部分别设置安装槽，来分别安装上下温度传感器。上下温度传感器分别用于检测储货室4内上部和下部的温度信息。

在电磁流量阀6开启后，上下温度传感器实时检测储货室4内的上下部的温度数据，并发送至控制器；控制器根据接收到的温度数据，分别计算储货室4内上下部的温度变化率。在实际应用场景中，由于在储货室4内存储较多货物时，下温度传感器9易被货物遮挡，不能及时检测出储货室4内的实际温度信息，若储货室4内存储货物较多而遮挡下温度传感器9时，下部温度变化率则会较小；若储货室4内存储货物较少而未遮挡下温度传感器9时，下部温度变化率则会较大；储货室4内上温度传感器8通常不会被货物遮挡，但由于雾化装置7通常设置在储货室4内壁顶部，所喷洒液氮通常会向下喷洒并向下沉降，使得储货室4内上部温度变化率小于未遮挡状态下的下部温度变化率，并大于被遮挡状态下的下部温度变化率。控制器计算得到储货室4内上下部的温度变化率，若上部温度变化率小于下部温度变化率，也即，若储货室4内货物较少未遮挡下温度传感器9，则将下部温度传感器所检测温度数据确定为储货室4内的温度数据；若上部温度变化率大于下部温度变化率，也即，若储货室4内货物较多未遮挡下温度传感器9，则将上部温度传感器所检测温度数据确定为储货室4内的温度数据。控制器将温度变化率较大的温度传感器所检测温度数据确定为储货室4内的温度数据，作为控制电磁流量阀6开闭及调整阀门开度的依据。

在本发明实施例的冷藏车的液氮制冷系统中，控制器还与冷藏车储货室的门禁系统通讯连接，用于在获取到储货室4车门处于关闭状态时执行对电磁流量阀6开启的控制，在获取到储货室4车门的开启信息时控制电磁流量阀6关闭。也即，在储货室4车门关闭后才能喷洒液氮进行制冷，在储货室4车门开启后不能喷洒液氮制冷，以避免冷藏车使用过程中出现液氮冻伤人员的现象。

在实际的应用场景中，本发明实施例的冷藏车中的储货室4可以为冷冻室或冷藏室，针对冷冻室和冷藏室，需设定不同的目标温度范围。进一步地，液氮制冷系统的控制器可设置在冷藏车驾驶室中，冷藏车驾驶室中还可设置有触控屏，用于响应于用户的选择操作生成设定目标温度范围发送至控制器。用户可基于触控屏选择冷藏或冷冻、不同存储货物的制冷需求等对应的设定目标温度范围。

以及，本发明实施例的冷藏车及其液氮制冷系统还可以包括其他部件，以冷藏车及液氮制冷系统的实际应用和其他功能。例如，冷藏车的冷藏室可开设有通风口，通风口处可设置换气扇，用于在开启冷藏室车门前进行通风换气；再例如，冷藏车的液氮仓3中可设置液氮罐5支架和保护支架等。以及，本发明实施例的冷藏车及液氮制冷系统中的各设备及电器件均可采用现有技术中的具有相应功能的电子设备，成本较低，且性能可靠。

本发明实施例的一种基于液氮制冷的冷藏车及液氮制冷系统，利用雾化装置将液氮喷洒如冷藏车储货室内，可以利用液氮进行快速制冷；并且通过在液氮输送管路上设置电磁流量阀，根据储货室内的温度与设定目标温度范围之间的差值来控制电磁流量阀的开闭，实现了对喷洒液氮启停的控制；以及，在制冷过程中，根据储货室内温度与设定目标温度范围之间的差值及预设关联关系实时调整电磁流量阀的阀门开度，可以在保证制冷效果的同时降低液氮使用量。

需要指出，根据实施的需要，可将本发明实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明实施例的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种冷藏车液氮制冷系统，包括液氮罐、控制器以及设置在冷藏车储货室内的雾化装置和温度传感器组件，所述温度传感器组件用于实时检测储货室内的温度数据，所述雾化装置用于向储货室内喷洒雾化氮气，其特征在于，所述液氮罐与雾化装置之间通过连接有电磁流量阀的液氮输送管路连通；所述控制器用于根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电磁流量阀的开闭；以及，在电磁流量阀开启后，根据温度数据与设定目标温度范围之间的差值以及差值与阀门开度之间的预设关联关系调整电磁流量阀的阀门开度。

2.根据权利要求1所述的一种冷藏车液氮制冷系统，其特征在于，所述根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电测流量阀的开闭，包括：

在所述温度数据高于设定目标温度范围时，控制电磁流量阀开启；

在所述温度数据达到设定目标温度范围时，控制电磁流量阀关闭。

3.根据权利要求2所述的一种冷藏车液氮制冷系统，其特征在于，所述根据储货室内的温度数据与设定目标温度范围控制电测流量阀的开闭，还包括：

根据温度数据与设定目标温度范围的差值确定电磁流量阀开启时的初始阀门开度。

4.根据权利要求1所述的一种冷藏车液氮制冷系统，其特征在于，所述预设关联关系包括：

在所述差值大于第一预设阈值时，阀门开度为全开；

在所述差值小于第二预设阈值时，阀门开度为全关；

在差值大于第二预设阈值且小于第一预设阈值时，阀门开度为c，；其中，t为当前差值，t₁为第一预设阈值，t₂为第二预设阈值；t₁＞t₂，且t₂≥0。

5.根据权利要求1所述的一种冷藏车液氮制冷系统，其特征在于，所述温度传感器组件包括设置在储货室内上部的上温度传感器和设置在储货室内中下部的下温度传感器；

所述控制器还用于根据上下温度传感器所检测温度数据计算储货室内上部的温度变化率和下部的温度变化率，将温度变化率较大的温度传感器所检测温度数据确定为储货室内的温度数据。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种冷藏车液氮制冷系统，其特征在于，所述控制器与冷藏车储货室的门禁系统通讯连接，用于在获取到储货室车门处于关闭状态时执行对电磁流量阀开启的控制，在获取到储货室车门的开启信息时控制电磁流量阀关闭。

7.一种基于液氮制冷的冷藏车，包括车头、车体和设置在车体上车厢，车厢包括液氮仓和储货室，其特征在于，所述冷藏车上设置有权利要求1至6中任一项所述冷藏车液氮制冷系统，液氮罐设置在液氮仓中，液氮输送管路穿过储货室侧壁顶端与雾化装置连通。

8.根据权利要求7所述的一种基于液氮制冷的冷藏车，其特征在于，所述储货室包括冷冻室或冷藏室，所述冷冻室和冷藏室分别对应不同的设定目标温度范围。

9.根据权利要求8所述的一种基于液氮制冷的冷藏车，其特征在于，所述控制器设置在冷藏车驾驶室中，冷藏车驾驶室中还设置有触控屏，用于响应于用户的选择操作生成设定目标温度范围发送至控制器。

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