NL1011010C1 - Van een laadruimte voorzien voertuig met een koelsysteem om de laadruimte te koelen. - Google Patents

Description

VAN EEN LAADRUIMTE VOORZIEN VOERTUIG MET EEN KOELSYSTEEM

5 OM DE LAADRUIMTE TE KOELEN

De uitvinding heeft betrekking op een van een laadruimte voorzien voertuig met een koelsysteem om de laadruimte te koelen middels het bedrijven van een dampcompressie-cyclus, 10 welk koelsysteem een compressor, een condensor en een verdamper omvat, die zijn opgenomen in een gesloten circuit voor een koelmiddel, waarbij is voorzien in regelmiddelen om de massastroom van het koelmiddel naar de compressor te regelen. Opgemerkt wordt dat in het kader van de uitvinding 15 onder de term "voertuig" tevens een vaartuig of een vliegtuig moet worden verstaan, terwijl onder de term "koelen" eveneens vriezen moet worden verstaan.

Een dergelijk voertuig is algemeen bekend. Het 20 bedrijfsprincipe van een dampcompressie-cyclus is als volgt: de druk en de temperatuur van de damp van het koelmiddel wordt door de compressor vergroot voordat het koelmiddel de condensor binnentreedt, waar het wordt gekoeld en gecondenseerd en warmte afgeeft aan de omgeving buiten de 25 te koelen ruimte. De vloeistof onder hoge druk wordt dan tot de verdampingsinrichtingsdruk en -temperatuur gesmoord door middel van een expansieventiel. In de verdampingsinrichting zet de vloeistof uit en verdampt, onder opname van warmte uit de te koelen ruimte. De damp 30 aan de uitlaat van de verdampingsinrichting wordt aan de compressor toegevoerd, waardoor de cyclus wordt voltooid.

Een bezwaar van het bekende voertuig is dat bij het inbrengen van ongekoelde lading in de laadruimte en/of bij 3 5 het langere tijd open laten staan van de laadruimte gedurende laden/lossen, de omgevingstemperatuur in de laadruimte oploopt, waardoor de druk van het geëxpandeerde koelmiddel bij de inlaat van de compressor toe zal nemen f011010 2 en deze een nog veel hogere compressiedruk zal geven. Dit heeft tot gevolg dat het gevraagde compressorvermogen te hoog wordt, waardoor het koelsysteem zwaar zal worden overbelast indien geen aanvullende maatregelen worden 5 genomen. Hierbij dient te worden bedacht dat koelsystemen welke worden toegepast in genoemde voertuigen grote vermogens dienen te kunnen ontwikkelen, en tegelijkertijd zeer compact dienen te zijn. Hierdoor werken deze koelsystemen vaak op de grens van hun capaciteit, welke 10 wordt ontworpen op basis van de warmte-afvoer bij een bepaalde temperatuur welke gehandhaafd dient te worden, bijvoorbeeld 0° Celsius (koelen) of -20° Celsius (vriezen). Het hier aangegeven bezwaar is recent des te nijpender geworden, nu het gebruik van gebruikelijke koelmiddelen 15 (chloor-fluor-koolstoffen) vanwege hun ozon-reducerende effect veelal van overheidswege wordt verboden, en de drukken bij alternatieve koelmiddelen in geëxpandeerde toestand bij de genoemde opgelopen omgevingstemperatuur vele malen hoger liggen dan bij de traditioneel gebruikte 20 koelmiddelen.

Een bekende maatregel om het hierboven aangegeven bezwaar het hoofd te bieden, gaat uit van het regelen van de compressorcapaciteit, smoren of omleiden. Deze maatregelen 25 brengen meer gecompliceerde stroomcircuits en componenten met zich mee, vereisen extra uitrustingen en toebehoren, leiden tot een gereduceerd rendement bij gedeeltelijke belasting en andere complicaties. Meer in het bijzonder is het bekend een zogenaamde "startregelaar" toe te passen, 3 0 die zich bij de inlaat van de compressor bevindt en de doorvoer van koelmiddel smoort indien de druk hiervan te hoog wordt. Een nadeel hiervan is echter dat het koelsysteem bij grote temperatuurschommelingen niet stabiel is, waardoor er teveel gesmoord wordt, en het koelgas erg ijl 3 5 en oververhit raakt. Hierdoor gaat het koelend effect, welke het koelgas op de compressor heeft, vrijwel geheel verloren. Dit heeft onder meer tot gevolg dat de kwaliteit van de 1011010 3 smeerolie in de compressor sterk wordt gereduceerd en dat deze olie verdampt en wordt meegenomen in het circuit, waar het door de nog verder toenemende temperatuur verbrandt en het koelsysteem vervuilt. In de transportkoelingswereld 5 wordt dit probleem bij de vaak wettelijk verplichte chloorvrije koelmiddelen als een groot probleem ervaren.

Een ander bezwaar van het bekende voertuig is dat door het veelvuldig openen van de laaddeur en/of het inbrengen van 10 warme, vochtige lading, de luchtvochtigheid in de laadruimte relatief hoog wordt, waardoor ijsafzetting op de verdamper snel optreedt. Deze ijsafzetting moet periodiek worden verwijderd, wat in de regel gebeurt door elektrische ontdooimiddelen of door de massastroom in de installatie 15 om te draaien, waardoor de verdamper tijdelijk wordt verwarmd. Tijdens het ontdooien kan de installatie uiteraard niet de laadruimte koelen, wat een groot probleem vormt, daar deze ontdooiperioden kunnen oplopen tot 30-50% van de tijd.

20

Het is het doel van de uitvinding de beschreven bezwaren van de stand van de techniek te ondervangen, in het bijzonder een van een laadruimte voorzien voertuig met een koelsysteem om de laadruimte te koelen te verschaffen, 25 waarbij dit koelsysteem stabiel reageert op grote temperatuurschommelingen in de te koelen laadruimte en ijsafzetting op de verdamper, zonder nadelige gevolgen te hebben op de algehele conditie en werking van het koelsysteem.

30

Hiertoe heeft een voertuig van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding als bijzonderheid dat het koelsysteem een tweede verdamper omvat, waarbij de regelmiddelen de massastroom van het koelmiddel naar de 35 afzonderlijke verdampers kunnen regelen. In het bijzonder zijn de regelmiddelen voorzien van sensormiddelen welke ten minste een koelprocesparameter kunnen meten, en waarbij de 1011010 4 regelmiddelen de massastroom van koelmiddel naar de afzonderlijke verdampers in afhankelijkheid van de gemeten koelprocesparameter kunnen regelen. Hierdoor is het mogelijk om zowel de capaciteit van de installatie in zijn geheel, 5 als van de verdampers afzonderlijk aan te passen aan de omstandigheden, waarbij een continue werking van de installatie gewaarborgd is.

In een uitvoeringsvorm omvatten de meetmiddelen een klok, 10 waarbij de gemeten koelprocesparameter de tijd omvat welke het koelsysteem in werking is, of omvatten de meetmiddelen ijsdetectiemiddelen die ijsafzetting op de afzonderlijke verdampers kunnen waarnemen, en waarbij de gemeten koelprocesparameter de waargenomen ijsafzetting omvat. 15 Hierbij zijn de verdampers bij voorkeur voorzien van ontdooimiddelen, bij voorkeur electrische ontdooimiddelen, welke worden aangestuurd door de ijsdetectiemiddelen en/of de klok.

20 Bij voorkeur is de tweede verdamper opgenomen in een tweede gesloten circuit, voorts omvattende een tweede compressor en een tweede condensor. In dat geval kunnen de regelmiddelen de massastroom in een van de gesloten circuits periodiek of in afhankelijkheid van de waargenomen 25 ijsafzetting omkeren, teneinde de verdamper te ontdoen van ij safzetting.

In een volgende uitvoeringsvorm omvat de verdampingsinrichting ten minste twee verdampers, en 3 0 bevatten de middelen tenminste een klep die in een open stand de massastroom van het koelmiddel naar beide verdampers toestaat en die in een gesloten stand de massastroom van het koelmiddel naar een van beide verdampers afsluit. Deze maatregel is er op gericht om de capaciteit 35 van de installatie te kunnen aanpassen aan de omstandigheden, zonder dat de procesparameters in een kritiek bereik komen. Ter vereenvoudiging van het 1011010 5 koelsysteem sluit de klep de massastroom van het koelmiddel in het bijzonder naar een vooraf bepaalde verdamper in de gesloten toestand af. De verdampers zijn bij voorkeur als afzonderlijke, parallel geschakelde verdampereenheden 5 gevormd. In een andere voorkeursvariant zijn de verdampers als een eenheid uitgevoerd, doch bevatten deze elk een afzonderlijke koelmiddelinlaat en een verdampingsoppervlak.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van een voertuig 10 overeenkomstig de uitvinding verhouden de capaciteiten van de beide verdampers zich als 4 : 1, in het bijzonder 3 : 1, meer in het bijzonder 2:1, meer in het bijzonder 1 : 1 .

15 In de volgende voorkeursuitvoeringsvorm van een voertuig volgens de uitvinding vormt de klep een magneetklep. In het bijzonder wordt de klep bekrachtigd in afhankelijkheid van een door een sensor gemeten koelprocesparameter, bij voorkeur de (gemiddelde) temperatuur in de laadruimte. 20 Indien deze temperatuur boven een vooraf bepaalde grenswaarde komt, wordt de klep aangestuurd.

In een volgende voorkeursuitvoeringsvorm van een voertuig overeenkomstig de uitvinding bevat de verdampingsinrichting 25 ten minste twee, elk bij een verdamper horende smoororganen. De smoororganen zijn in het bijzonder als expansieventielen uitgevoerd.

De uitvinding is tevens gerelateerd aan een koelsysteem 30 kennelijk geschikt voor toepassing in een voertuig volgens de uitvinding.

De uitvinding refereert eveneens aan een werkwijze voor het koelen van een laadruimte van een voertuig middels het 35 bedrijven van een dampcompressie-cyclus, waarbij een koelmiddel door een gesloten circuit wordt gevoerd, welke een compressor, een condensor en een verdamper omvat, en 1011010 6 waarbij de massastroom van het koelmiddel naar de compressor wordt geregeld, waarbij het koelsysteem een tweede verdamper omvat waarbij de massastroom van het koelmiddel naar de afzonderlijke verdampers wordt geregeld. In een van de 5 uitvoeringsvormen is de tweede verdamper opgenomen in een tweede gesloten circuit, voorts omvattende een tweede compressor en een tweede condensor. In een andere uitvoeringsvorm wordt de massastroom van het koelmiddel naar de compressor geregeld door een klep die in een open stand 10 de massastroom naar beide verdampers toestaat en die in een gesloten stand de massastroom naar een van beide verdampers afsluit.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van 15 in een tekening weergegeven figuren, waarbij figuur 1 een schematisch diagram toont inzake het fysische principe van het thans aan de orde zijnde koelsysteem; 20 figuur 2 een schematische voorstelling van een koelsysteem overeenkomstig de stand van de techniek weergeeft, waarbij gebruik wordt gemaakt van een zogenaamde "startregelaar"; 25 figuur 3 een schematische voorstelling van een voorkeursuitvoeringsvorm van een koelsysteem volgens de uitvinding laat zien; en 3 0 - figuur 4 een schematische voorstelling van een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van een koelsysteem volgens de uitvinding laat zien.

Het schematische diagram van figuur 1 laat het pad zien van 35 een constante massa koelmiddel zoals dit wordt getransporteerd bij een temperatuur en een druk behorend bij de condensor, door het expansieventiel, door de f011010 7 verdampingsinrichting, naar de compressor, en tenslotte terug naar de condensor. Startend vanaf punt 1 in het diagram, corresponderend met de toestand van de verzadigde vloeistof bij de temperatuur en de druk van de condensor, 5 omvat het koelsysteem de volgende processen: 1 -* 2 Smoorproces omvattende een druk- en temperatuurval. De toestanden tussen de oorspronkelijke en de uiteindelijke toestand van 10 de vloeistof gedurende een smoorproces kunnen niet worden beschreven met de hulp van thermodynamische coördinaten betrekking hebbend op het koelsysteem als geheel en kunnen daarom niet worden gerepresenteerd bij punten in het PV-15 diagram. Een en ander is thans weergegeven met behulp van een stippellijn tussen 1 en 2.

2 -* 3 Isothermische, isobare verdamping waarin warmte

Qk door het koelmiddel wordt geabsorbeerd bij een 20 lage temperatuur Tfc, aldus de laadruimte koelend.

3 -* 4 Adiabatische compressie van de damp tot een temperatuur hoger dan dat van de condensor Tw.

2 5 4 l Isobarische koeling en condensatie bij een temperatuur Tw.

In figuur 2 onderscheidt men een conventioneel compact koelsysteem volgens de stand van de techniek voor het koelen 30 (bij ongeveer 0° Celsius) of vriezen (bij ongeveer -20° Celsius) van de laadruimte van een vrachtauto. Het koelsysteem omvat een door de motor van de vrachtauto, een separate dieselmotor of een electrische aandrijving 1 aangedreven compressor 2, een condensor 3, alsmede een 35 verdampingsinrichting bestaande uit een expansieventiel 4, een verdeler 5 en een verdamper 6. Voorts is voorzien in een met het expansieventiel verbonden temperatuursensor 7, 1011010 8 alsmede in een startregelaar 8 verbonden met een druksensor 9 .

De druk en de temperatuur van het gasvormige koelmiddel 5 worden door de compressor 2 vergroot, waarna het koelmiddel de condensor 3 binnentreedt, waar het condenseert en warmte afstaat aan de omgeving buiten de te koelen laadruimte. De vloeistof onder hoge druk wordt dan door het expansieventiel 4 gesmoord tot de gewenste verdampingsdruk en - temperatuur, 10 afhankelijk van de temperatuurcondities (gemeten door de temperatuursensor 7) bij het verlaten van de verdamper 6. Via de verdeler 5 komt de koelvloeistof in de verdamper 6, waar de vloeistof uitzet en verdampt, onder opname van warmte uit de omgeving in de te koelen laadruimte. Het nu 15 gasvormige koelmiddel wordt via de startregelaar 8 teruggevoerd naar de compressor 2, waarmee het circuit wordt gesloten.

Startregelaar 8 dient ertoe om de capaciteit van het 20 koelvermogen te regelen, indien het koelsysteem wordt overbelast, bijvoorbeeld als er nieuwe, relatief warme lading in de ruimte wordt geplaatst, of als de deuren van de laadruimte gedurende langere tijd blijven openstaan. Dit uit zich in een te hoge druk bij de inlaat van de compressor 25 2, wat tot gevolg heeft dat het gevraagde vermogen van de compressor 2 te hoog wordt. De te hoge druk wordt door de druksensor 9 geregistreerd, welke de startregelaar 8 aanstuurt om de doorstroom van koelgas te smoren. Een eenvoudiger alternatief, dat eveneens vaak wordt toegepast, 30 is een restrictie, welke niet meer doorlaat dan een tevoren ingestelde (maximale) hoeveelheid gas.

Onder verwijzing nu naar figuur 3, wordt volgens de uitvinding de startregelaar 8 niet toegepast, doch kan de druk 3 5 bij de inlaat van de compressor 2 worden geregeld door het toepassen van een verdampingsinrichting bestaande uit twee verdampers met elk een eigen expansieventiel 4', 4" en 1011010 9 verdeler 5', 5", welke zich naast elkaar bevinden in een verdampereenheid, en waarbij het verdampingsproces in de verdamper 6' door middel van een magneetklep 10 kan worden onderbroken. Magneetklep 10 wordt gestuurd door een tempera-5 tuursensor 11, welke de temperatuur in de te koelen laadruimte registreert.

Onder normale omstandigheden is magneetklep 10 open, en wordt het volledige verdampingsoppervlak van de verdampers 10 6' en 6" benut. Indien de omgevingstemperatuur in de te koelen ruimte echter oploopt, en derhalve de gasdruk bij de compressorinlaat te hoog wordt, wordt magneetklep 10 gesloten, waardoor slechts een deel van het totale verdampingsoppervlak, namelijk dat van verdamper 6" wordt 15 benut. Hierdoor kan de nu nog doorgelaten vloeistof expanderen tot de gewenste druk en temperatuur. Bij voorkeur beslaat het gedeelte van het verdampingsoppervlak dat door magneetklep 10 kan worden afgesloten ongeveer 1/3 van het totale oppervlak. De functie van de temperatuursensor 7 20 correspondeert met die zoals besproken naar aanleiding van figuur 2.

Onder verwijzing naar figuur 4 worden in een tweede voorkeursuitvoering volgens de uitvinding twee gescheiden 25 circuits toegepast, met elk een compressor 2, een condensor 3 en een verdamper 6 . In de voorkeursuitvoering worden beide circuits aangedreven door één gezamenlijke motor 1, doch het is ook mogelijk om elk circuit te voorzien van een eigen motor 1. De verdampers 6 zijn voorzien van ij sdectiemiddelen 30 12, welke zijn verbonden met een besturingseenheid 13.

IJsdetectiemiddelen 12 kunnen zijn uitgevoerd als drukverschilmeters, welke het verschil in druk meten tussen de luchtinlaat en de luchtuitlaat van de luchtstroom langs de verdamper. De ijsafzetting belemmert de luchtstroom langs 35 de verdamper, die wordt aangevoerd door middel van een ventilator, waardoor een meetbaar luchtdrukverschil ontstaat. In plaats van ijsdetectiemiddelen toe te passen, 1011010 10 kan ook een tijdschakelaar worden gebruikt, die het ontdooiproces op vooraf bepaalde tijdstippen activeert. Besturingseenheid 13 kan indien ijsafzetting wordt geconstateerd op een van de verdampers 6, of indien de 5 bepaalde tijd is verstreken, elektrische ontdooimiddelen 14 welke gerelateerd zijn aan de betreffende verdamper 6 in werking stellen. Tegelijkertijd, ofwel onafhankelijk daarvan, kan besturingseenheid 13 de compressor 2 behorend bij de betreffende verdamper ontkoppelen van de motor 1 door 10 middel van elektro-magnetische koppelmiddelen 15, of zelfs de richting van de massastroom omkeren door middel van een kleppensamenstel (niet getoond), teneinde een snelle ontdooiing van de betreffende verdamper 6 te bewerkstelligen, terwijl het andere koelcircuit in werking 15 blijft.

In de voorkeursuitvoering zijn de motor 1, de compressors 2 en de condensors 3 samen in een behuizing 16 geplaatst.

20 Opgemerkt wordt dat volgens de uitvinding een combinatie van beide uitvoeringsvormen zoals getoond in figuren 3 en 4 eveneens mogelijk is, waarbij zowel ijsdetectiemiddelen 12 / ontdooimiddelen 14 als temperatuursensoren 11 / magneetkleppen 10 worden toegepast. Deze combinatie kan 25 zowel in een enkel circuit met twee verdampers, als in twee geheel gescheiden circuits worden toegepast.

1011010

Claims (19)

1. Van een laadruimte voorzien voertuig met een koelsysteem om de laadruimte te koelen middels het 5 bedrijven van een dampcompressie-cyclus, welk koelsysteem een compressor, een condensor en een verdamper omvat, die zijn opgenomen in een gesloten circuit voor een koelmiddel, waarbij is voorzien in regelmiddelen om de massastroom van het koelmiddel 10 naar de compressor te regelen, met het kenmerk dat het koelsysteem een tweede verdamper omvat, waarbij de regelmiddelen de massastroom van het koelmiddel naar de afzonderlijke verdampers kunnen regelen.

2. Voertuig volgens conclusie l, waarbij de regelmiddelen zijn voorzien van meetmiddelen welke ten minste een koelprocesparameter kunnen meten, en waarbij de regelmiddelen de massastroom van het koelmiddel naar de afzonderlijke verdampers in afhankelijkheid van de 20 gemeten koelprocesparameter kunnen regelen.

3. Voertuig volgens conclusie 2, waarbij de meetmiddelen een klok omvatten, en waarbij de gemeten koelprocesparameter de tijd omvat welke het 25 koelsysteem in werking is.

4. Voertuig volgens conclusie 2, waarbij de meetmiddelen ijsdetectiemiddelen omvatten die ijsafzetting op de afzonderlijke verdampers kunnen waarnemen, en waarbij 30 de gemeten koelprocesparameter de waargenomen ijsafzetting omvat.

5. Voertuig volgens conclusie 3 of 4, waarbij de verdampers zijn voorzien van ontdooimiddelen, bij 35 voorkeur electrische ontdooimiddelen, welke worden aangestuurd door de klok en/of de ijsdetectiemiddelen. 1011010

6. Voertuig volgens conclusie 2, 3, 4 of 5, waarbij de koelprocesparameter de (gemiddelde) temperatuur in de laadruimte omvat.

7. Voertuig volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 6, waarbij de tweede verdamper is opgenomen in een tweede gesloten circuit, voorts omvattende een tweede compressor en een tweede condensor.

8. Voertuig volgens conclusie 7, waarbij de regelmiddelen de massastroom in een gesloten circuit in afhankelijkheid van de waargenomen ijsafzetting kunnen omkeren.

9. Voertuig volgens een der voorgaande conclusies 1-8, waarbij de regelmiddelen ten minste een klep omvatten die in een open stand de massastroom van het koelmiddel naar beide verdampers toestaat en die in een gesloten stand de massastroom van het koelmiddel 20 naar een van beide verdampers afsluit.

10. Voertuig volgens conclusie 9, waarbij de klep de massastroom van het koelmiddel naar een vooraf bepaalde verdamper in de gesloten stand afsluit. 25

11. Voertuig volgens conclusie 9 of 10, waarbij de verdampers afzonderlijke verdampereenheden vormen.

12. Voertuig volgens conclusie 9, 10 of 11 waarbij de 30 capaciteiten van de beide verdampers zich verhouden als 4 : 1, in het bijzonder 3 : 1, meer in het' bijzonder 2 : 1, meer in het bijzonder 1:1.

13. Voertuig volgens een der voorgaande conclusies 9 tot 35 en met 12, waarbij de klep een magneetklep vormt.

14. Voertuig volgens een der voorgaande conclusies 9 tot '! 0 ' ' r en met 13, waarbij het koelsysteem ten minste twee, elke bij een verdamper horende smoororganen bevat.

15. Voertuig volgens conclusie 14, waarbij de smoororganen 5 expansieventielen vormen.

16. Koelsysteem kennelijk geschikt voor toepassing in een voertuig volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 15. 10

17. Werkwijze voor het koelen van een laadruimte van een voertuig middels het bedrijven van een dampcompressie-cyclus, waarbij een koelmiddel door een gesloten circuit wordt gevoerd, welke een compressor, een 15 condensor en een verdamper omvat, en waarbij de massastroom van het koelmiddel naar de compressor wordt geregeld, met het kenmerk dat het koelsysteem een tweede verdamper omvat, waarbij de massastroom van het koelmiddel naar de afzonderlijke verdampers wordt 20 geregeld.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij de tweede verdamper is opgenomen in een tweede gesloten circuit, voorts omvattende een tweede compressor en een tweede 25 condensor.

19. Werkwijze volgens conclusie 17 of 18, waarbij de massastroom van het koelmiddel naar de compressor wordt geregeld door een klep die in een open stand de 30 massastroom naar beide verdampers toestaat en die in een gesloten stand de massastroom naar een van beide verdampers afsluit. *011010