CN117698381A - 一种冷能利用系统及冷藏车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷能利用系统及冷藏车，属于冷藏车技术领域。其用于冷藏车上，冷藏车上设有冷藏车厢和发动机，冷能利用系统包括LNG储罐、冷媒储槽、第一换热器、第二换热器及天然气缓冲罐；LNG储罐与第一换热器的冷媒入口与连接，第一换热器的冷媒出口与第二换热器的冷媒入口连接，第二换热器的冷媒出口与天然气缓冲罐连接；冷媒储槽分别与第一换热器的热媒入口和热媒出口连接，冷媒储槽内的冷媒用于吸收第一换热器内流通的LNG的冷量并将吸收的冷量释放进冷藏车厢中；发动机的冷却水系统分别与第二换热器的热媒入口和热媒出口连接。该冷能利用系统实现了LNG冷能的梯级利用，不用耗油或者耗汽驱动机械制冷进行车厢冷却，降低了成本。

Description

一种冷能利用系统及冷藏车

技术领域

本发明属于冷藏车技术领域，尤其涉及一种冷能利用系统及冷藏车。

背景技术

随着人们环保意识的不断增强，国家对燃油汽车尾气排放的要求也越来越严格。由于天然气污染小、燃烧热值高是一种清洁的汽车代用燃料已经成为汽车燃料发展的主要趋势。传统的机械冷藏车或冷板冷藏车传统冷藏车制冷系统普遍都是通过发动机消耗燃油为制冷机组提供能量，驱动制冷机组进行工作的，制冷过程消耗了大量石油的化学能，燃油成本高造成运输成本也高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种冷能利用系统及冷藏车。该冷能利用系统实现了LNG冷能的梯级利用，不用耗油或者耗汽驱动机械制冷进行车厢冷却，降低了成本。

本发明实施例采用的技术方案是：

一种冷能利用系统，用于冷藏车上，所述冷藏车上设有冷藏车厢和发动机，所述冷能利用系统包括LNG储罐、冷媒储槽、第一换热器、第二换热器及天然气缓冲罐；

所述LNG储罐与所述第一换热器的冷媒入口连接，所述第一换热器的冷媒出口与所述第二换热器的冷媒入口连接，所述第二换热器的冷媒出口与所述天然气缓冲罐连接；

所述冷媒储槽分别与所述第一换热器的热媒入口和热媒出口连接，所述冷媒储槽内的冷媒用于吸收所述第一换热器内流通的LNG的冷量并将吸收的冷量释放进冷藏车厢中；所述发动机的冷却水系统分别与所述第二换热器的热媒入口和热媒出口连接。

进一步地，所述冷能利用系统还包括冷风机，所述冷风机包括冷媒盘管和风机，所述冷媒盘管设置在所述第一换热器的热媒出口和所述冷媒储槽之间，所述风机用于引导气流与冷媒盘管进行热交换，吸收冷媒盘管内流通的冷媒的冷量，并将热交换后的气流吹向所述冷藏车厢内。

进一步地，所述冷能利用系统还包括融霜系统，所述融霜系统包括融霜储罐，所述融霜储罐内储存融霜剂，所述融霜储罐与所述冷媒盘管通过循环管路连接，所述循环管路上设有融霜泵。

进一步地，所述第一换热器和所述第二换热器分别为缠绕管式换热器；

和/或，所述冷媒储槽的冷煤为无机水溶液或者有机水溶液；

和/或，所述融霜储罐内的融霜剂为乙二醇。

进一步地，所述天然气缓冲罐与所述发动机的燃料口连接。

进一步地，所述冷媒储槽与所述第一换热器的热媒入口连接的管路上依次设有过滤器、冷媒泵及止回阀。

进一步地，所述冷能利用系统还包括用于连接所述LNG储罐和所述第二换热器的冷媒入口的旁路，所述LNG储罐与所述第一换热器的冷媒入口连接的主路上设有第一电磁阀，所述旁路上设有第二电磁阀。

进一步地，所述冷能利用系统还包括第一温度计和控制系统，所述第一温度计、所述第一电磁阀及所述第二电磁阀分别与所述控制系统电连接；

所述第一温度计设于所述冷媒储槽的出口处，用于检测冷媒的温度，在冷媒的温度高于第一温度时向所述控制系统发送第一控制信号，在所述冷媒的温度低于第二温度时向所述控制系统发送第二控制信号；

所述控制系统用于响应所述第一控制信号打开第一电磁阀并关闭第二电磁阀，响应所述第二控制信号打开第二电磁阀并关闭第一电磁阀。

进一步地，所述冷能利用系统还包括第二温度计、备用制冷系统和控制系统，所述第二温度计、所述冷风机及所述备用制冷系统分别与所述控制系统连接；所述第二温度计设于所述冷藏车厢内，用于检测冷藏车厢内的温度；所述备用制冷系统用于对冷藏车厢辅助制冷。

一种冷藏车，包括冷藏车厢和发动机，还包括上述任一实施例所述的一种冷能利用系统。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明的冷能利用系统中第一换热器和第二换热器串联设置，实现了对LNG冷能的梯级利用，LNG先经由第一换热器对冷媒系统释放高品位冷量，后经第二换热器对发动机冷却水系统释放低品位冷量，不仅保障了LNG冷藏车燃料供应的稳定性，还提高了LNG冷能的利用率，降低了整体能量的损失。且采用LNG冷能进行冷藏车车厢冷量的供应，则不用耗油或者耗汽驱动机械制冷进行车厢冷却，提高了整体系统的效率，降低了整体系统的投资。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明实施例的一种冷能利用系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的冷藏车的结构示意图。

图中：1-LNG储罐；2-第一换热器；3-第二换热器；4-天然气缓冲罐；5-发动机；6-冷风机；7-冷媒储槽；8-过滤器；9-冷媒泵；10-止回阀；11-第一电磁阀；12-第二电磁阀；13-融霜泵、14-融霜储罐、15-第一温度计、16-第二温度计；17-冷藏车厢。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明实施例提供了一种用于冷藏车上的冷能利用系统，该冷藏车上设有冷藏车厢17和发动机5。冷藏车厢17内用于放置需要被冷藏的物料。

如图1所示，本实施例的冷能利用系统还包括LNG储罐1、冷媒储槽7、第一换热器2、第二换热器3及天然气缓冲罐4。

其中，LNG储罐1的出口与第一换热器2的冷媒入口连接，第二换热器3的冷媒入口与第一换热器2的冷媒出口连接，第二换热器3的冷媒出口与天然气缓冲罐4连接。

冷媒储槽7分别与第一换热器2的热媒入口和热媒出口连接，冷媒储槽7内用于储存冷媒，冷媒储槽7内的冷媒可流入第一换热器2内的热媒通道内以与流入第一换热器2内的LNG进行换热，从而吸收LNG的冷量并将吸收的冷量释放到冷藏车厢17内，从而降低冷藏车厢17内的温度，最后释放冷量后的冷媒再次流入到冷媒储槽7内形成一个循环。

发动机5的冷却水系统分别与第二换热器3的热媒入口和热媒出口连接，可用于向第二换热器3的热媒通道内注入冷却水，冷却水可与流入第二换热器3内的LNG进行换热，从而进一步地吸收LNG的冷量。

本发明实施例的冷能利用系统实现了对LNG冷能的梯级利用，LNG先经由第一换热器2对冷媒系统释放高品位冷量，后经第二换热器3对发动机5的冷却水系统释放低品位冷量，提高了LNG冷能的利用率，降低了整体能量的损失。且采用LNG冷能进行冷藏车车厢冷量的供应，则不用耗油或者耗汽驱动机械制冷进行车厢冷却，提高了整体系统的效率，降低了整体系统的投资。

且，冷媒和LNG在第一换热器2中进行换热器，高品位的冷能通过冷媒带走用于冷藏车厢17的降温；冷却水和天然气在第二换热器3中进行换热，低品位的冷能通过冷却水带走用于发动机5的冷却。第一换热器2和第二换热器3进行串联布置，保障了LNG冷藏车燃料供应的稳定性，发动机5入口所需温度在40℃左右，先通过冷媒进行加热，再通过发动机冷却水进行加热能够充分保证燃料气供应的温度。

本实施例中的冷媒储槽7能够起到蓄冷的作用。当LNG释放的冷量与冷藏车厢17需要用到的冷量相等时冷量平衡，但由于车辆行驶中发动机5并不完全处于额定状态，有时LNG供应过量，有时LNG供给不足，进而导致LNG冷量供应也处于波动状态。此时，冷媒储槽7起到平衡冷量的作用，当冷量过剩时通过冷媒储槽7中的显热吸收冷量，当冷量不足时通过已储存在冷媒储槽7中的低温冷媒释放冷量。

另外，在其他一些实施例中，可借助冷媒储槽内的冷媒介质潜热蓄冷。例如，冷媒储槽内的冷媒介质的为无机盐溶液时，可利用无机盐溶液的潜热蓄冷措施，当冷量过剩时无机盐溶液由液相转为固相蓄冷，当冷量不足时无机盐溶液由固相转为液相释冷。

b如图1所示，在部分实施例中，冷能利用系统还包括冷风机6，冷风机6包括冷媒盘管和风机。其中，冷媒盘管设置在第一换热器2的热媒出口和冷媒储槽7之间，第一换热器2内流出的冷媒能够通过冷媒盘管再次流回至冷媒储槽7内进行储存。

风机用于引导气流与冷媒盘管进行热交换以吸收冷媒盘管内流通的冷媒的冷量，热交换后的气流降温后吹向冷藏车厢17内，从而能够对冷藏车厢17进行快速降温。

本实施例的冷能利用系统设置在冷藏车厢17内，优选地，冷能利用系统设置在冷藏车厢17内，从而能够将冷媒盘管内的冷煤的冷能直接传递到冷藏车厢17内。

如图1所示，冷能利用系统还包括融霜系统，随着冷藏车厢17内的温度逐渐降低，环境空气中的水析出并冷媒盘管的外管壁上形成结霜，霜层随着制冷时间延长逐渐在蒸发器的表面加厚，冷风机6的传热效率逐渐下降，进而导致降温受到严重的影响。通过该融霜系统可去除冷媒盘管外表面上的霜，从而增加冷风机6的换热效果，进而增加冷媒循环的制冷效果。

在部分实施例中，融霜系统包括融霜储罐14和融霜泵13，融霜储罐14内储存融霜剂，融霜剂的温度高于冷媒的温度，融霜储罐14与冷风机6的冷媒盘管通过循环管路连接，融霜泵13设于循环管路上，融霜泵13可以将融霜储罐14内的融霜剂泵入到冷媒盘管内，通过对冷媒盘管进行加热，从而去除冷媒盘管表面的霜层，提高冷风机6的传热效率，进而提高系统的可靠性。

融霜储罐14与冷媒盘管之间的循环管路上可设置控制管路通断的阀门，当冷媒盘管进行正常的制冷工作时，关闭循环管路上的阀门，从而避免冷媒流入融霜储罐14内。同时地，当需要对冷煤盘管进行除霜时，打开循环管路上的阀门，从而避免融霜剂流入冷媒储槽7内。

在正常模式下，LNG从LNG储罐1自增压通过第一电磁阀11进入第一换热器2与冷媒进行换热后变成低温气态，再进入第二换热器3与冷却水系统中的冷却水进行换热后进入缓冲罐4，根据冷藏车上的ECU实际指令对发动机5进行供气；当融霜剂的温度过低时，启动旁通模式，第一电磁阀11关闭，第二电磁阀12电磁阀打开，LNG自增压直接通过第二电磁阀12，进入第二换热器3与冷却水进行换热后进入缓冲罐4，根据车辆ECU实际指令对发动机5进行供气。

优选地，本发明实施例的融霜系统可设置在冷藏车厢17的外部，融霜储罐14暴露在外部，其内部储存的融霜剂接近室外温度，温度远远高于流入冷媒盘管内的冷媒的温度，这样将融霜剂直接输入冷媒盘管内可用于对冷媒盘管进行除霜。

当然，在另外一些实施中，冷媒盘管也可采用其它方式的进行融霜，例如，电热融霜。具体地，可以在冷媒盘管上安装电阻加热器进行实施，通过对冷媒盘管进行加热进行融霜。

在部分实施例中，第一换热器2的形式和第二换热器3的形式可分别采用缠绕管式换热器或板式换热器。其中，缠绕管式换热器具有一定缓冲容积可避免换热器结冰，板式换热器换热效率高体积小。缠绕管式换热器可以采用中间介质间接传热的方式进一步避免冰结。

在部分实施例中，冷媒储槽7的冷煤为无机水溶液或者有机水溶液，其中，无机水溶液可以为氯化镁或氯化钙等冰点较低有较强的腐蚀性的溶液。有机水溶液更适宜采用乙二醇水溶液等，乙二醇水溶液冰点更低且腐蚀性较弱，为车辆常用的防冻液。

冷媒的配比(即冰点)应控制在一定的范围内，如冰点选取过高在-20℃以上则车厢达不到目标的降温效果，如冰点选取过低在-25℃以上则冷媒吸取LNG的冷量不够多，不能满足车厢冷量的供应需求。

优选地，本实施例融霜储罐14内的融霜剂也可以采用乙二醇溶液。冷风机6在制冷过程中，吸收热量使环境温度下降，同时也使得环境空气的水析出并且在蒸发器的表面形成霜层，霜层随着制冷时间延长逐渐在蒸发器的表面加厚，结构使冷风机6的传热效率逐渐下降，进而导致降温受到严重的影响。采用乙二醇融霜系统可以去除蒸发器表面的霜层，提高冷风机的传热效率，进而提高系统的可靠性。

如图1所示，本实施例的天然气缓冲罐4与发动机5的燃料口连接，当LNG降温后流入至天然气缓冲罐4内后，冷藏车可根据车辆的ECU实际指令对发动机5进行燃烧供气，以为冷藏车提供动力来源。

在一些实施例中，冷媒储槽7与第一换热器2的热媒入口连接的管路上依次设有过滤器8、冷媒泵9及止回阀10。冷媒泵9用于将冷媒储槽7内的冷媒泵入到第一换热器2内，过滤器8用于清除冷媒中的杂质，止回阀10可以防止冷媒逆流。

如图1所示，在一些实施例中，冷能利用系统还包括用于连接LNG储罐1和第二换热器3的冷媒入口的旁路。

LNG储罐1与第一换热器2的冷媒入口连接的主路上设有第一电磁阀11，旁路上设有第二电磁阀12。两个电磁阀的开启和关闭能够对应的使得对应的管路导通和阻断。

旁路与主路相连接的地方位于第一电磁阀11的上游。当启动LNG冷能利用模式时，打开第一电磁阀11，关闭第二电磁阀12，LNG会依次流入第一换热器2内和第二换热器3内以逐渐释放其冷能。当无需使用LNG冷能时，可以关闭第一电磁阀11，打开第二电磁阀12，此时LNG不会流入第一换热器2，直接流入第二换热器3与发动机5的冷却水进行冷热交换。

至于是否启动LNG的冷能利用模式，可以通过冷媒储槽7的冷媒出口温度来决定。

具体地，本实施例的冷媒储槽7的出口可设置第一温度计15，通过第一温度计15可以用于检测冷媒储槽7内冷煤的出口温度。当第一温度计15检测到冷媒的出口温度高于第一温度时(比如-35℃)，表明LNG供给冷量不足，此时可打开第一电磁阀11，并关闭第二电磁阀12，以通过第一换热器2充分吸收LNG的冷量；当第一温度计15检测到冷媒的出口温度低于第二温度时(比如-35℃时)，表明LNG供给冷量过剩，此时可关闭第一电磁阀11，并打开第二电磁阀12,冷媒储槽7流出的冷媒可直接进入到冷媒盘管内释放冷能。

在部分实施例中，该冷能利用系统还包括控制系统，该控制系统分别与第一温度计15、第一电磁阀11和第二电磁阀12连接。控制系统会响应第一温度计15发送的控制信号开启或关闭两个电磁阀。具体地，当第一温度计15检测的冷媒的出口温度高度第一温度时，会向控制系统发送第一控制信号，控制系统会响应第一控制信号以打开第一电磁阀11，并关闭第二电磁阀12；当第一温度计15检测的冷媒的出口温度低于第二温度时，会向控制系统发送第二控制信号，控制系统会响应第二控制信号以关闭第一电磁阀11，并打开第二电磁阀12。

冷能利用系统中的控制系统可采用冷藏车上的电控系统，或单独设置一套控制系统。

在一些实施例中，冷能利用系统还包括第二温度计16和备用制冷系统，第二温度计16、冷风机6及备用制冷系统分别与冷能利用系统中的控制系统连接。

备用制冷系统用于对冷藏车厢17辅助制冷。备用制冷系统主要用于冷藏车在停车启动期间进行打冷，并在冷藏车怠速LNG供冷不足时作为辅助制冷手段。备用制冷系统属于现有技术，本实施例不再进行赘述。

第二温度计16设置在冷藏车厢17内，用于检测冷藏车厢17内的温度，并根据冷藏车厢17内的温度向冷能利用系统中的控制系统发送第三控制信号，控制系统会响应第三控制信号开启或关闭冷风机6。

具体地，以车辆在停车期间为例进行说明，由于冷藏车在停车后发动车处于熄火状态无需LNG,所以冷媒储槽7中的冷媒无法吸收LNG的冷量，进而无法对冷藏车厢17继续进行降温，冷媒储槽7中的冷媒会保持一定的低温状态。当冷藏车厢17内的温度低于一定的温度如-21℃，控制系统会自动关闭冷风机6。由于冷风机6的关闭，冷藏车厢17内的温度不再没有冷量的注入，随着冷藏车厢17内的温度逐渐升高，当冷藏车厢17内的温度高于一定温度时如-15℃，控制系统会控制备用制冷系统开启，以实现对冷藏车厢17的辅助降温；当冷藏车厢17内的温度低于一定温度时如-21℃，控制系统再控制备用机械制冷系统关闭。

如图2所示，本发明实施例还提供一种冷藏车，该冷藏车可以是冷藏箱车、冷藏集装箱车、冷藏半挂车及冷藏厢式货车等。其上设有冷藏车厢17和发动机5及上述任一项实施例所述的一种冷能利用系统。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷能利用系统，用于冷藏车上，所述冷藏车上设有冷藏车厢和发动机，其特征在于，所述冷能利用系统包括LNG储罐、冷媒储槽、第一换热器、第二换热器及天然气缓冲罐；

所述LNG储罐与所述第一换热器的冷媒入口连接，所述第一换热器的冷媒出口与所述第二换热器的冷媒入口连接，所述第二换热器的冷媒出口与所述天然气缓冲罐连接；

所述冷媒储槽分别与所述第一换热器的热媒入口和热媒出口连接，所述冷媒储槽内的冷媒用于吸收所述第一换热器内流通的LNG的冷量并将吸收的冷量释放进冷藏车厢中；所述发动机的冷却水系统分别与所述第二换热器的热媒入口和热媒出口连接。

2.如权利要求1所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷能利用系统还包括冷风机，所述冷风机包括冷媒盘管和风机，所述冷媒盘管设置在所述第一换热器的热媒出口和所述冷媒储槽之间，所述风机用于引导气流与冷媒盘管进行热交换以吸收冷媒盘管内流通的冷媒的冷量，并将热交换后的气流吹向所述冷藏车厢内。

3.如权利要求2所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷能利用系统还包括融霜系统，所述融霜系统包括融霜储罐，所述融霜储罐内储存融霜剂，所述融霜储罐与所述冷媒盘管通过循环管路连接，所述循环管路上设有融霜泵。

4.如权利要求3所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述第一换热器和所述第二换热器分别为缠绕管式换热器；

和/或，所述冷媒储槽的冷煤为无机水溶液或者有机水溶液；

和/或，所述融霜储罐内的融霜剂为乙二醇。

5.如权利要求1所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述天然气缓冲罐与所述发动机的燃料口连接。

6.如权利要求1所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷媒储槽与所述第一换热器的热媒入口连接的管路上依次设有过滤器、冷媒泵及止回阀。

7.如权利要求1所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷能利用系统还包括用于连接所述LNG储罐和所述第二换热器的冷媒入口的旁路，所述LNG储罐与所述第一换热器的冷媒入口连接的主路上设有第一电磁阀，所述旁路上设有第二电磁阀。

8.如权利要求7所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷能利用系统还包括第一温度计和控制系统，所述第一温度计、所述第一电磁阀及所述第二电磁阀分别与所述控制系统电连接；

所述第一温度计设于所述冷媒储槽的出口处，用于检测冷媒的温度，在冷媒的温度高于第一温度时向所述控制系统发送第一控制信号，在所述冷媒的温度低于第二温度时向所述控制系统发送第二控制信号；

所述控制系统用于响应所述第一控制信号打开第一电磁阀并关闭第二电磁阀，响应所述第二控制信号打开第二电磁阀并关闭第一电磁阀。

9.如权利要求2所述的一种冷能利用系统，其特征在于，所述冷能利用系统还包括第二温度计、备用制冷系统和控制系统，所述第二温度计、所述冷风机及所述备用制冷系统分别与所述控制系统连接；所述第二温度计设于所述冷藏车厢内，用于检测冷藏车厢内的温度；所述备用制冷系统用于对冷藏车厢辅助制冷。

10.一种冷藏车，包括冷藏车厢和发动机，其特征在于，还包括上述权利要求1-9任一项所述的一种冷能利用系统。