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CN101578491A - 制冷运输系统 - Google Patents

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Abstract

一种制冷运输系统，具有容器、发电机系统和制冷系统。制冷系统电连接到发电机以接收电力，并热连接到容器。制冷系统包括用电压缩机。冷凝器沿着制冷剂流道处于压缩机的下游。膨胀装置沿着该制冷剂流道处于压缩机的下游。蒸发器沿着该制冷剂流道处于膨胀装置的下游。控制器连接到膨胀装置以控制膨胀装置的操作。控制器被配置操作膨胀装置以调节蒸发器过热。对于设定温度的与非冷冻鲜货关联的第一值，蒸发器过热相对较高。对于设定温度的与冷冻货物关联的第二值，蒸发器过热相对较低，但遵守维持最小吸气过热。

Description

制冷运输系统
技术领域
本发明涉及制冷。更具体地，涉及用电制冷运输系统。
背景技术
运输制冷系统用于控制被围区域(例如卡车、拖车、集装箱车或类似联合运输装置所用的箱体)，其功能是从被围区域吸收热量并将热量释放到箱体外部的环境中。许多运输制冷装置，包括当前受让人所出售的装置，使用往复式压缩机来压缩制冷剂以使热量被移出箱体。该应用中使用的往复式压缩机通常包括吸气口和排气口，分别连接到运输制冷系统的蒸发器和冷凝器。显然，为了保证往复式压缩机的可靠性，该压缩机必须在设计的吸气和排气压力限制值内操作。设计由往复式压缩机在不同操作阶段所处理的吸气和排气压力的范围和比率被称为工作范围。不在压缩机工作范围内操作将导致不必要的磨损和破损，最终将带来压缩机的过早报废，从而为操作者增加不可接受的金钱和时间成本。
目前，运输制冷系统使用各种控制来处理往复式压缩机的工作范围。如转让给本发明受让人的美国专利5626027和5577390所示，压缩机可在多级模式或者单级模式中操作，这取决于操作温度。这些公开内容进一步从总体上讨论了使用吸气调节来控制容量。
美国专利6301911公开了运输制冷系统中的一种控制器的使用，该控制器在排气压力超过预先选定的限制值时，关闭吸气调节阀(SMV)和/或卸载压缩机汽缸排，该预先选定的限制值由该控制器计算，或由该控制器将之与设定值进行比较。卸载器通电时具有使压缩机中的一个或多个汽缸停止工作的作用，由此有效地减少了压缩机内排气量。当吸气压力低于允许的最小吸气压力时，将往复式压缩机维持在其设计工作范围内可以通过选择性地卸载压缩机汽缸排来实现，吸气压力低于允许的最小吸气压力的事件是由控制器判定的。
对于这些装置存在许多操作考虑。一些考虑包括受围区域要维持的温度。可为不同需求的操作者制作给定的装置配置。广泛地，温度可分为两类：冷冻货物和非冷冻鲜货。冷冻货物的示例性温度约为-10°F或更低，非冷冻鲜货的示例性温度为34-38°F。许多操作者会需要在不同时刻使用给定装置运输冷冻货物和非冷冻鲜货。操作者将为这两种模式的每一种预定合适的温度。单远或联运前，司机将输入两种温度中合适的那一种。
发明内容
本发明的一个方面包括一种制冷运输系统，该制冷运输系统具有容器、发电机系统和制冷系统。制冷系统电连接到发电机以接收电力，并热连接到容器。制冷系统包括用电压缩机。冷凝器沿着制冷剂流道处于压缩机的下游。膨胀装置沿着该制冷剂流道处于压缩机的下游。蒸发器沿着制冷剂流道处于膨胀装置的下游。控制器连接到膨胀装置以控制膨胀装置的操作。控制器被配置操作膨胀装置以控制蒸发器过热。对于设定温度的与非冷冻鲜货关联的第一值，蒸发器过热是相对较高。对于设定温度的与冷冻货物关联的第二值，蒸发器过热是相对较低，同时遵守维持最小吸气过热。
本发明的另一方面包括一种操作制冷运输系统的方法。目标车厢温度被确定。对于目标温度的相对较高值，膨胀装置被操作提供相对较高的过热。对于目标温度的相对较低值，膨胀装置被操作提供相对较低的过热，其遵守维持最小吸气过热。相对较高的过热和相对较低的过热可为蒸发器出口过热。
本发明的另一方面包括一种操作制冷运输系统的方法。目标车厢温度被接收。吸气过热的充足程度被确定。当(1)目标温度为相对较高值；或(2)所述目标温度相对较低但伴有不足的吸气过热时，膨胀装置被操作提供相对较高的过热。当目标温度为相对较低的值但吸气过热充足时，膨胀装置被操作提供相对较低的过热。
本发明的一个或多个实施例的细节如以下附图和说明所示。本发明的其他特征、目的和优点将由说明、附图以及权利要求得以明确。
附图说明
图1为依照本发明的蒸发器过热处理的流程图。
图2为制冷运输系统的部分示意图。
图3为图2运输系统的制冷系统的示意图。
各个附图中相同参考数字和标记代表相同元件。
具体实施方式
图2显示了制冷拖车形式的制冷运输装置(系统)20。拖车可由牵引机22牵引。示例性拖车包括限定出内部/车厢26的容器/箱子24。安装在箱体24前侧的设备外壳28可包含发电机系统，该发电机系统包括发动机30(例如柴油机)和机械连接至该发动机以由其驱动的发电机32。制冷系统34可电连接到发电机32以接收电力。
图3显示了示例性制冷系统34的进一步细节。该系统34包括控制系统100。控制系统100可包括：一个或多个用户界面(例如输入/输出)装置102，处理器104，存储器106，以及硬件接口装置108(例如端口)。
系统34进一步包括具有吸气(进口)端口122和排气(出口)端口124的压缩机120。示例性压缩机120为用电往复式压缩机，该压缩机具有与其构成一体的电动机。压缩机120可连接到控制系统100以调节压缩机的操作，并可连接到发电机32以接收电力。排气管线部分/段126从排气端口124向下游顺着制冷剂主流道延伸至排热热交换器(冷凝器)128的进口。热液制冷剂管线部分/段130从冷凝器128出口向下游延伸至示例性集液器132的进口。热液管线部分/段134从集液器132的出口延伸至过冷器136的进口。过冷器136和冷凝器128可被布置接收外部气流(例如由风扇驱动，未显示)。液体管线部分/段138从过冷器136的出口向下游延伸至吸气管线热交换器(SLHX)140的进口。制冷剂管线的另外液体管线部分/段142从SLHX140的出口向下游延伸至膨胀装置(例如电子膨胀阀(EEV))144的进口。最后的液体管线部分/段146从电子膨胀阀144的出口延伸至排热热交换器(蒸发器)148的进口。吸气管线的第一部分/段150从蒸发器148的出口向下游延伸至吸气管线热交换器140。吸气管线的第二部分/段152在吸气管线热交换器140中延伸以形成下游支路，该下游支路与热交换器140的上游支路中的流体构成热交换关系。吸气管线的最后部分/段154回到吸气端口122。压缩机吸气调节阀(CSMV)156可位于管线154中。
系统的该物理配置仅仅是示例性的，可示意性地代表许多现有或未开发结构中的任一种。下面所描述的创造性方法也可用于其他结构。
系统34可包括各种附加组件，包括阀、传感器以及类似物。在这些组件中，需要足够的传感器来测定特性蒸发器过热和特性吸气过热，下面描述了具体的示例性实施方式。示例性特性蒸发器过热为蒸发器出口过热(EVOSH)，并可响应于蒸发器出口温度(EVOT)和蒸发器出口压力(EVOP)的测量而确定该蒸发器出口过热。因此，示例性系统34包括沿着管线段150的EVOP传感器160和EVOT传感器162，EVOP传感器160和EVOT传感器162与控制系统100成信号连通。类似地，可响应于压缩机吸气温度(CST)和压缩机吸气压力(CSP)的测量而确定吸气过热(SSH)。类似地，压力传感器164和温度传感器166沿着SLHX140下游的管线段154布置，分别用于测量CSP和CST。
在操作中，用户输入车厢26要维持的温度。在一个基本例子中，可通过简单双位开关来直接输入，一个位置与冷冻货物关联而另一个位置与非冷冻鲜货关联。控制系统100可为预编程的(通过软件或硬件)，带有关联的目标车厢温度。例如，冷冻货物目标温度通常可为在约-10°F或更低的范围内的特定温度，而非冷冻鲜货温度可为在约34-38°F范围内的特定温度。这些特定值可根据特定装置操作者的需求而预设。
图1为控制EEV144的示例性方法的示例性流程图。该例子仅是示例性的，该方法可以不同形式描述，结果可以通过不同步骤获得。该方法可与涉及其他输入和输出的其他方法以及EEV之外的其他组件的其它方法相结合。在步骤220中，输入与冷冻货物或非冷冻鲜货关联的设定温度Ts。在步骤222中，检测CST和CSP，并在步骤224中检测EVOT和EVOP。处理器使用检测到的输入在步骤226中计算SSH，并在步骤228中计算EVOSH。在步骤230中，判定Ts是与冷冻状态关联还是与非冷冻鲜货状态关联。在判定步骤230的基本实施方式中，在冷冻和非冷冻状态之间使用预设分界线。如上面所注意到的，这些状态通常由足够大的间隙隔开。例如，可使用10°F的分界线，使得在这条分界线上或低于这条分界线的Ts被确定为属于冷冻状态。如果不是冷冻状态，在步骤232中，在控制系统中设定目标EVOSH等于与非冷冻鲜货状态关联的第一值T1。示例性T1为约15°F。
但是，如果Ts与冷冻状态关联，则可进一步判定。在该示例性方法中，步骤234判定SSH(在步骤226中计算)是否太低，以至于在更低的EVOSHT2下操作将带来压缩机溢流的风险。例如，SLHX的存在将导致SSH比EVOSH通常高一定的量，该量取决于条件。如果没有足够高，则存在溢流的风险。如果SSH不必要地高，则危及到容量。在步骤234中，示例性判定使用可以接近或类似T1的值。对于示例性的15°F的SSH的阈值，如果计算得到的SSH为15°F或高于15°F，则在步骤236中设定目标EVOSH为T2。如果计算得到的SSH低于15°F，则将目标EVOSH设定为相对较高的值(例如，也为示例性实施方式中的T1)。设定目标EVOSH之后，基于计算的EVOSH和目标EVOSH来调节EEV，以使EVOSH向目标EVOSH调整。该循环可以重复而无需输入新温度Ts，直至温度Ts改变。
已描述本发明一个或多个实施例。然而，需要明确的是，可不脱离本发明的精神和范围而做出各种修改。例如，当应用于基准装置配置的再设计或基准装置的再制造时，基准的细节可影响或支配特定实施方式。因此，其他实施例在权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种制冷运输系统(20)，包括：
容器(24)，其具有内部(26)；
发电机系统(30，32)；
制冷系统(34)，其电连接到所述发电机系统以接收电力，并热连接到所述容器，该制冷系统包括：
用电压缩机(120)；
冷凝器(128)，其沿着制冷剂流道处于所述压缩机下游；
膨胀装置(144)，其沿着所述制冷剂流道处于所述压缩机下游；
蒸发器(148)，其沿着所述制冷剂流道处于所述膨胀装置下游；以及
控制器(100)，其连接到所述膨胀装置以控制膨胀装置的操作，
其中，所述控制器被配置操作所述膨胀装置以控制蒸发器过热为：
对于设定温度(Ts)的与非冷冻鲜货关联的第一值，使该过热相对较高；以及
对于所述设定温度的与冷冻货物关联的第二值，使该过热相对较低，并遵守维持最小吸气过热。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：
对于所述设定温度的所述第一值，控制所述膨胀装置以朝着第一目标过热(T1)调节所述过热；
对于所述设定温度的低于所述第一值的所述第二值，在吸气过热超出阈值的情况下，控制所述膨胀装置以朝着低于所述第一目标过热的第二目标过热(T2)调节所述过热；以及
对于所述设定温度的低于所述第一值的所述第二值，在所述吸气过热没有超出阈值的情况下，控制所述膨胀装置以朝着高于所述第二目标过热的第三目标过热调节所述过热。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述第二目标过热比所述第一和第三目标过热低至少4°F。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述第一和第三目标过热相同。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：
接收检测的蒸发器温度；
接收检测的蒸发器压力；以及
基于所述检测的蒸发器温度和检测的蒸发器压力，确定所述蒸发器过热。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：
接收用户输入的所述设定温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
发电机系统包括柴油发动机。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
容器为拖车箱。
9.一种操作制冷运输系统的方法，包括：
确定目标车厢温度；
对于所述目标温度的相对较高值，操作膨胀装置以提供相对较高过热；以及
对于所述目标温度的相对较低值，操作所述膨胀装置以提供相对较低过热，并遵守维持最小吸气过热。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述相对较高过热和相对较低过热是蒸发器出口的过热。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量蒸发器出口温度和蒸发器出口压力；
基于蒸发器出口温度和蒸发器出口压力，确定蒸发器出口过热；
测量压缩机吸气温度和压缩机吸气压力；以及
基于压缩机吸气温度和压缩机吸气压力，确定吸气过热。
12.一种操作制冷运输系统的方法，包括：
接收目标车厢温度；
确定吸气过热的充足程度；
当所述目标温度为相对较高值时以及当所述目标温度相对较低且伴有不足吸气过热时，操作膨胀装置以提供相对较高过热；以及
当所述目标温度为相对较低值且同时所述吸气过热足量时，操作膨胀装置以提供相对较低过热。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述确定步骤包括：
测量压缩机吸气温度和压缩机吸气压力；以及
基于压缩机吸气温度和压缩机吸气压力，确定吸气过热。
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