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CN109476212B - 双压缩机运输制冷单元 - Google Patents

双压缩机运输制冷单元 Download PDF

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Abstract

一种运输制冷单元包括：蒸发器，所述蒸发器使制冷剂流循环穿过其中，以冷却流过所述蒸发器的供应空气流；第一压缩机，所述第一压缩机可操作地连接到发动机并且由所述发动机驱动；第二压缩机，所述第二压缩机可操作地连接到电池并且由所述电池驱动。所述第一压缩机和/或所述第二压缩机与所述蒸发器流体连通以压缩所述制冷剂流并且被配置成彼此并联地连接。冷凝器与所述蒸发器和所述第一压缩机和/或所述第二压缩机流体连通。

Description

双压缩机运输制冷单元
背景技术
本文中的实施方案大体上涉及“全电”运输制冷系统，并且更具体地，用于此类系统的电源。
通常，冷链配送系统用于运输和配送货物，或更具体地，可能易受温度、湿度和其他环境因素影响的易腐物品和对环境敏感的物品(在本文中被称为易腐物品)。易腐物品可以包括，但不限于，水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、蛋类、奶制品、种子、花卉、肉类、家禽、鱼类、冰和药物。有利地，冷链配送系统允许在没有损坏或其他不良影响的情况下有效地运输和配送易腐物品。
冷藏卡车和拖车通常用于在冷链配送系统中运输易腐物品。运输制冷系统以与卡车或拖车内所限定的货物空间操作性关联的方式安装到卡车或拖车，以用于在货物空间内维持受控温度环境。
传统上，与冷藏卡车和冷藏拖车结合使用的运输制冷系统包括：运输制冷单元，其具有制冷剂压缩机；冷凝器，其具有一个或多个相关联的冷凝器风扇；膨胀装置；以及蒸发器，其具有一个或多个相关联的蒸发器风扇，它们经由适当的制冷剂管路连接在封闭的制冷剂流动回路中。借助于与蒸发器相关联的(多个)蒸发器风扇从货物空间的内部容积抽出空气或空气/气体混合物，使其以与制冷剂发生热交换的关系穿过蒸发器的空气侧，由此制冷剂从空气吸收热量，从而冷却空气。然后将冷却的空气供应回到货物空间。
对于与冷藏卡车和冷藏拖车结合使用的可商购的运输制冷系统，压缩机以及典型地运输制冷单元的其他部件在运输期间必须由原动机提供动力。在冷藏拖车的情况下，原动机典型地包括运输制冷系统上携载并被视为其一部分的柴油发动机。在机械驱动型运输制冷系统中，压缩机由柴油发动机通过直接机械联接或皮带驱动来驱动，并且诸如冷凝器和蒸发器风扇的其他部件是皮带驱动的。
在全电运输制冷系统中，运输制冷系统上携带并被视为其一部分的原动机(最常见的是柴油发动机)驱动产生交流电的交流同步发电机。所产生的交流电用来为用于驱动运输制冷单元的制冷剂压缩机的电动压缩机马达提供动力，并且还为用于驱动冷凝器的电动交流风扇马达以及与蒸发器相关联的蒸发器马达和电加热器提供动力。
柴油发动机可以产生噪声干扰、污染并且随时间推移会随着上升的燃料价格而变得昂贵。随着发动机的功率和能源要求增长，对发动机的监管变得更严格并且所需的发动机管理系统也增加，由此增加运输制冷系统的柴油发动机和相关联部件的成本、复杂性和尺寸。
发明内容
在一个实施方案中，一种运输制冷单元包括：蒸发器，所述蒸发器使制冷剂流循环穿过其中，以冷却流过所述蒸发器的供应空气流；第一压缩机，所述第一压缩机可操作地连接到发动机并且由所述发动机驱动；第二压缩机，所述第二压缩机可操作地连接到电池并且由所述电池驱动。所述第一压缩机和/或所述第二压缩机与所述蒸发器流体连通以压缩所述制冷剂流并且被配置成彼此并联地连接。冷凝器与所述蒸发器和/或所述第一压缩机和所述第二压缩机流体连通。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池可操作地连接到所述运输制冷单元的一个或多个电操作部件，以驱动所述一个或多个部件的操作。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述一个或多个电操作部件包括蒸发器风扇、冷凝器风扇，或机械过冷器。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池被配置成经由所述发动机的操作进行再充电。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池能经由以下一个或多个进行再充电：可操作地连接到所述电池的一个或多个太阳能面板、再生制动、壁式插座和/或发电机。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池经由逆变器可操作地连接到所述第二压缩机。
在另一实施方案中，一种冷藏货物集装箱包括：货物隔室；以及与所述货物隔室流体连通的运输制冷单元。所述运输制冷单元包括：蒸发器，所述蒸发器使制冷剂流循环穿过其中，以冷却从所述货物隔室流过所述蒸发器的供应空气流；第一压缩机，所述第一压缩机可操作地连接到发动机并且由所述发动机驱动；第二压缩机，所述第二压缩机可操作地连接到电池并且由所述电池驱动。所述第一压缩机和/或所述第二压缩机与所述蒸发器流体连通以压缩所述制冷剂流并且被配置成彼此并联地连接。冷凝器与所述蒸发器和所述第一压缩机和/或所述第二压缩机流体连通。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池可操作地连接到所述运输制冷单元的一个或多个电操作部件，以驱动所述一个或多个电操作部件的操作，所述一个或多个电操作部件包括蒸发器风扇、冷凝器风扇或机械过冷器。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池被配置成经由所述发动机的操作进行再充电。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池能经由以下一个或多个进行再充电：可操作地连接到所述电池的一个或多个太阳能面板、再生制动、壁式插座和/或发电机。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，所述电池经由逆变器可操作地连接到所述第二压缩机。
在又一实施方案中，一种操作运输制冷单元的方法包括：使制冷剂液流流过蒸发器；引导供应空气流从货物隔室经过所述蒸发器，由此冷却所述供应空气并且煮沸所述制冷剂流；将所述制冷剂流从所述蒸发器发送到第一压缩机和/或第二压缩机。所述第一压缩机和所述第二压缩机并联地布置，并且所述第一压缩机由可操作地连接到所述第一压缩机的发动机的操作提供动力并且所述第二压缩机由可操作地连接到所述第二压缩机的电池提供动力。将所述制冷剂流注射到所述第一压缩机的第一压缩机入口和/或所述第二压缩机的第二压缩机入口。在所述第一压缩机和/或所述第二压缩机处压缩所述制冷剂流，并且经由冷凝器将所述制冷剂流引导到所述蒸发器。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，经由所述发动机的操作来给所述电池再充电。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，经由以下一个或多个来给所述电池再充电：可操作地连接到所述电池的一个或多个太阳能面板、再生制动、壁式插座或发电机。
另外地或可选地，在此实施方案或其他实施方案中，停止所述第一压缩机和/或所述第二压缩机的操作。
除非另外明确指出，否则前述特征和元件可以不排他地在各种组合中进行组合。鉴于以下描述和附图，这些特征和元件以及其操作将变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图意图本质上是说明性和解释性的而非限制性的。
附图说明
在本说明书结论处的权利要求中具体指出并明确要求保护被视作本公开的主题。根据结合附图进行的以下详细描述，本公开的前述以及其他特征和优点显而易见，其中：
图1是冷藏运输货物集装箱的实施方案的示意图；以及
图2是冷藏运输货物集装箱的制冷系统的实施方案的示意图；
图3是冷藏运输货物集装箱的制冷系统的另一实施方案的示意图；
图4是冷藏运输货物集装箱的制冷系统的又一实施方案的示意图；以及
图5是冷藏运输货物集装箱的制冷系统的再一实施方案的示意图。
具体实施方式
图1中示出冷藏货物集装箱10的实施方案。货物集装箱10形成为大致矩形构造，具有顶壁12、直接相对的底壁14、相对的侧壁16和前壁18。货物集装箱10还包括在与前壁18相对的后壁20处的一个或多个门(未示出)。|货物集装箱10被构造成通过使用位于集装箱10处的制冷单元24而将位于货物集装箱10内部的货物22维持在选定的温度下。货物集装箱10是可移动的并且用于经由例如卡车、火车或轮船来运输货物22。制冷单元24位于前壁18处，并且包括蒸发器32，所述蒸发器32从货物集装箱10内部接收气流34 (图2中示出)并经由气流34与流过蒸发器32的制冷剂之间的热能交换来冷却所述气流34。经冷却的气流34用于将货物隔室10制冷到选定的温度。在一些实施方案中，对于高温或中温制冷，所述选定的温度在约30至50华氏度的范围内，而在其他实施方案中，对于冷冻良好制冷，所述选定的温度可在0至-30华氏度之间。应当理解，这些温度仅仅是示例性的，并且本文所述的制冷单元24可以用于实现宽范围的选定温度，并且还可容易地在选定的温度之间切换。
现在参考图2，示出示例性制冷单元24的示意图。制冷单元24包括两个多路复用压缩机：并联连接的第一压缩机36和第二压缩机38。压缩36、38两者可以是蒸气注射涡旋式压缩机，或者可以是不同类型的压缩机。第一压缩机36由第一动力源(例如，柴油动力的发动机40)直接地或经由如图所示的中间发电机42获得交流电来提供动力，以驱动第一压缩机36。第二压缩机38利用来自直流电储存单元或电池44的直流电。电池44直接地连接到第二压缩机38使得第二压缩机38利用直流电进行操作，或者第二压缩机38经由逆变器46连接到电池44，如图2所示，使得第二压缩机38利用交流电。
如上文所述，压缩机36、38并联地布置并且流体地连接到冷凝器48。压缩机36、38压缩蒸气制冷剂流50，并且制冷剂流50在冷凝器48处改变相而成为液体。冷凝器48流体地连接到膨胀装置52。膨胀装置52流体地连接到蒸发器32，在所述蒸发器32中，气流34被冷却并且制冷剂流50通过蒸发器32处的热能交换而被煮沸。蒸发的制冷剂流50随后返回到相应压缩机36、38的第一压缩机入口54和第二压缩机入口56。
发动机40可以可操作地连接到电池44，以在发动机40也为第一压缩机36提供动力时和/或在第一压缩机36不操作时给电池44充电。在另一实施方案中，电池连接到位于例如货物集装箱10的顶壁12处的一个或多个太阳能面板62 (如图1所示)，以提供能量来给电池44充电。电池44还可以经由其他方式进行充电，诸如货物集装箱10所联接到的车辆的再生制动(未示出)。此外，在其他实施方案中，电池可以经由壁式插座或车载发电机或者远程定位的发电机进行充电。
此外，在一些实施方案中，电池44可操作地连接到蒸发器32的蒸发器风扇58、冷凝器48的冷凝器风扇60，和/或制冷单元24或货物集装箱10的其他电部件，诸如机械过冷器(未示出)，以驱动此类部件的操作。电池44可以用于为第二压缩机38和/或制冷单元的其他电操作部件提供动力。
使用电池44来驱动第二压缩机38会增加制冷单元24的操作灵活性，如下文将描述。在制冷单元24的高负载操作(诸如，货物隔室10中的快速温度下降)期间，使用压缩机36、38两者，其中第一压缩机36由发动机40提供动力并且第二压缩机38由电池44提供动力。压缩机36、38两者进行操作以迅速地冷却货物隔室10。
在其他操作模式下，诸如在维持设定点温度时，可能只需要压缩机36、38中的一者的操作。在此类操作模式下，可以停止压缩机36、38中的一者的操作。如果停止第一压缩机36的操作，那么可以停止发动机40，或者在这种时候可以使用发动机40来给电池44再充电。在其他操作模式下，停止压缩机36、38两者的操作。随后使用电池44周期性地操作压缩机38，以维持货物隔室10的设定点温度。类似地，在停止第二压缩机38并且使用电池44来驱动蒸发器风扇58和冷凝器风扇60时，可以使用发动机40来驱动第一压缩机36。
在另一操作模式下，可以停止压缩机36、38两者并且因此停止发动机40的操作，并且使用电池44来驱动蒸发器风扇58和/或冷凝器风扇60。单独地驱动蒸发器风扇将允许货物空气的循环更容易维持均一设定点温度。在一些实施方案中，来自电池44的电力用于起动发动机40。经由电池44操作第二压缩机38允许仅周期性地操作发动机40以给电池44再充电，或者周期性地操作第一压缩机36，由此降低制冷单元24燃料消耗。
在图3所示的另一实施方案中，压缩机36、38分别迫使制冷剂流50穿过两个单独的回路64和66。回路64、66中的每一者包括冷凝器48、膨胀装置52和蒸发器32。回路64和66可独立地操作，视所要求的冷却和电池44的充电状态而定。尽管穿过回路64和66的制冷剂流50是独立的，如在图2的实施方案中，但电池44可以用于驱动回路64和66两者的电部件，诸如冷凝器风扇60和蒸发器风扇58，并且来自电池44的电力可以用于起动发动机40。类似地，发动机40用于给电池44再充电。
现在参考图4，穿过压缩机36、38的制冷剂流50是独立的，但回路64和66共享蒸发器32，然而如图5所示，两个回路64和66共享冷凝器48。两个回路之间共享冷凝器48和/或蒸发器32部件节省了制冷系统24中的空间并且减少其部件。
虽然仅结合有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应易于理解，本公开不限于此类公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改以并入在此之前未描述但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替代或等效布置。另外，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但应理解，本公开的各方面可以仅包括所述实施方案中的一些实施方案。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (11)

1.一种用于货物隔室的运输制冷单元，所述运输制冷单元包括：
第一压缩机，所述第一压缩机可操作地连接到发动机并且由所述发动机驱动；
第二压缩机，所述第二压缩机可操作地连接到电池并且由所述电池驱动，所述第一压缩机和所述第二压缩机促使制冷剂流通过两个独立的制冷剂回路，所述两个独立的制冷剂回路的第一制冷剂回路包括第一蒸发器，且所述两个独立的制冷剂回路的第二制冷剂回路包括独立于且不同于所述第一蒸发器的第二蒸发器；
其中所述两个独立的制冷剂回路共享与所述第一压缩机和第二压缩机成流体连通的公共的冷凝器；
其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器每一个都配置成接收来自所述货物隔室的气流并冷却所述气流，经冷却的所述气流用于将所述货物隔室制冷到选定的温度；
其中所述电池能经由以下一个或多个进行再充电：再生制动和壁式插座。
2.如权利要求1所述的运输制冷单元，其中所述电池可操作地连接到所述运输制冷单元的一个或多个电操作部件，以驱动所述一个或多个部件的操作。
3.如权利要求2所述的运输制冷单元，其中所述一个或多个电操作部件包括蒸发器风扇或冷凝器风扇。
4.如权利要求1所述的运输制冷单元，其中所述电池被配置成经由所述发动机的操作进行再充电。
5.如权利要求1所述的运输制冷单元，其中所述电池经由逆变器可操作地连接到所述第二压缩机。
6.一种冷藏货物集装箱，所述冷藏货物集装箱包括：
货物隔室；以及
运输制冷单元，所述运输制冷单元与所述货物隔室流体连通，所述运输制冷单元包括：
第一压缩机，所述第一压缩机可操作地连接到发动机并且由所述发动机驱动；
第二压缩机，所述第二压缩机可操作地连接到电池并且由所述电池驱动，所述第一压缩机和所述第二压缩机促使制冷剂流通过两个独立的制冷剂回路，所述独立的制冷剂回路每一个都包括蒸发器，以冷却从所述货物隔室流过所述蒸发器的供应空气流，所述两个独立的制冷剂回路的第一制冷剂回路包括第一蒸发器，且所述两个独立的制冷剂回路的第二制冷剂回路包括独立于且不同于所述第一蒸发器的第二蒸发器；
其中所述两个独立的制冷剂回路共享与所述第一压缩机和第二压缩机成流体连通的公共的冷凝器；
其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器每一个都配置成接收来自所述货物隔室的气流并冷却所述气流，经冷却的所述气流用于将所述货物隔室制冷到选定的温度；
其中所述电池能经由以下一个或多个进行再充电：再生制动和壁式插座。
7.如权利要求6所述的冷藏货物集装箱，其中所述电池可操作地连接到所述运输制冷单元的一个或多个电操作部件，以驱动所述一个或多个电操作部件的操作，所述一个或多个电操作部件包括蒸发器风扇或冷凝器风扇。
8.如权利要求6所述的冷藏货物集装箱，其中所述电池被配置成经由所述发动机的操作进行再充电。
9.如权利要求6所述的冷藏货物集装箱，其中所述电池经由逆变器可操作地连接到所述第二压缩机。
10.一种操作如权利要求1到5的任一项所述的运输制冷单元的方法，所述方法包括：
通过两个独立的制冷剂回路将第一制冷剂流发送到第一压缩机并将第二制冷剂流发送到第二压缩机，所述第一压缩机由可操作地连接到所述第一压缩机的发动机的操作提供动力并且所述第二压缩机由可操作地连接到所述第二压缩机的电池提供动力；
将所述第一制冷剂流注射到所述第一压缩机的第一压缩机入口并将所述第二制冷剂流注射到所述第二压缩机的第二压缩机入口；
在所述第一压缩机处压缩所述第一制冷剂流并在所述第二压缩机处压缩所述第二制冷剂流；
经由公共的冷凝器和膨胀装置将所述第一制冷剂流引导到第一蒸发器，并将所述第二制冷剂流引导到独立于且不同于所述第一蒸发器的第二蒸发器；
在所述第一蒸发器和所述第二蒸发器处接收来自货物隔室的气流并且在所述第一蒸发器和所述第二蒸发器处冷却所述气流，用于将所述货物隔室制冷到选定的温度；
经由再生制动和壁式插座的一个或多个对电池进行再充电。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括经由所述发动机的操作来给所述电池再充电。
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