CN111936801A

CN111936801A - 对多个吸热热交换器制冷系统除霜的方法

Info

Publication number: CN111936801A
Application number: CN201980025642.8A
Authority: CN
Inventors: R·L·小森夫
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-11-13
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: US20210364205A1; WO2019199385A1; US11619431B2; CN111936801B; EP3775713A1

Abstract

本申请涉及一种操作制冷系统的方法。该方法包括在单温度模式下操作具有多个吸热热交换器的多温度制冷系统。确定需要除霜的多个吸热热交换器的数量，当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，引导单个吸热热交换器进入不同的操作状态。当需要除霜的吸热热交换器的数量大于一个时，引导多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。

Description

对多个吸热热交换器制冷系统除霜的方法

相关申请的交叉引用

本申请请求享有于2018年4月13日提交的美国临时申请号62/657,182的优先权，其通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及一种对多个吸热热交换器制冷系统除霜的方法。

背景技术

通常，制冷系统用于运输和配送可能易受温度、湿度和其它环境因素影响的载货，或更具体地说是易腐货物和对环境敏感的货物(在此称为易腐货物)。易腐货物可能包括但不限于水果、蔬菜、谷物、豆类、坚果、鸡蛋、乳品、种子、花卉、肉、家禽、鱼、冰和药品。有利地，冷链配送系统允许易腐货物有效地运输和配送而没有损坏或其它非期望影响。

冷藏卡车和拖车通常用于在冷链配送系统中运输易腐货物。运输制冷系统与限定在卡车或拖车内的载货空间有效关联地安装到卡车或拖车，用于维持载货空间内的受控温度环境。

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、带有一个或多个相关联的冷凝器风扇的冷凝器、膨胀装置以及带有一个或多个相关联的蒸发器风扇的蒸发器，它们经由适当的制冷剂管线连接在闭合的制冷剂流动回路中。空气或空气/气体混合物借助于与蒸发器相关联的(一个或多个)蒸发器风扇从载货空间的内部容积中抽吸出，以与制冷剂成热交换的关系通过蒸发器的空气侧，由此使制冷剂从空气吸收热，从而冷却空气。然后，冷却的空气被供应回到载货空间。在操作期间，可能频繁进入载货空间，这导致载货空间中温度和水分的变化。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种操作制冷系统的方法。该方法包括在单温度模式下操作具有多个吸热热交换器的多温度制冷系统。确定需要除霜的多个吸热热交换器的数量，当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，引导单个吸热热交换器进入不同的操作状态。当需要除霜的吸热热交换器的数量大于一个时，引导多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。

在上述的另一个实施例中，多个吸热热交换器包括至少三个吸热热交换器。

在上述任一项的另一个实施例中，单个吸热热交换器需要除霜。

在上述任一项的另一个实施例中，当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，制冷系统继续在单温度模式下操作。

在上述任一项的另一个实施例中，通过关闭对应于单个吸热热交换器的膨胀装置，使处于不同操作状态的单个吸热热交换器与多温度制冷系统的其余部分流体地分离。

在上述任一项的另一个实施例中，当单个吸热热交换器位于冷冻隔室中时，使与处于不同操作状态的单个吸热热交换器相关联的风扇脱离。

在上述任一项的另一个实施例中，当单个吸热热交换器位于易腐货物隔室内时，不同的操作状态操作单个吸热热交换器附近的风扇。

在上述任一项的另一个实施例中，确定除了单个吸热热交换器之外第二吸热热交换器是否还需要除霜，并且当单个吸热热交换器和第二吸热热交换器都需要除霜时，引导制冷系统进入除霜模式。

在上述任一项的另一个实施例中，多温度制冷系统包括至少三个吸热热交换器。

在上述任一项的另一个实施例中，引导多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。多个吸热热交换器中的每个利用电阻加热器加热。

在另一示例性实施例中，用于制冷系统的控制器包括处理器和包括计算机可执行指令的存储器，计算机可执行指令在由处理器执行时引起处理器实行操作。操作包括在单温度模式下操作具有多个吸热热交换器的多温度制冷系统。确定需要除霜的多个吸热热交换器的数量。当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，引导单个吸热热交换器进入不同的操作状态。当需要除霜的吸热热交换器的数量大于一个时，引导多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。

在上述任一项的另一个实施例中，多个吸热热交换器包括至少三个吸热热交换器。

在上述任一项的另一个实施例中，操作还包括当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，继续在单温度模式下操作制冷系统。

在上述任一项的另一个实施例中，操作还包括通过关闭对应于单个吸热热交换器的膨胀装置，将处于不同操作状态的单个吸热热交换器与多温度制冷系统的其余部分流体地分离。

在上述任一项的另一个实施例中，操作还包括：当单个吸热热交换器位于冷冻隔室中时，使与处于不同操作状态的单个吸热热交换器相关联的风扇脱离。

在上述任一项的另一个实施例中，操作还包括确定除单个吸热热交换器之外第二吸热热交换器是否还需要除霜。当单个吸热热交换器和第二吸热热交换器都需要除霜时，引导制冷系统进入除霜模式。

附图说明

图1是示出运输制冷系统的示意图。

图2是示出操作运输制冷系统的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了与载货空间22(诸如冷藏载货空间)相关联的运输制冷系统20。控制器24管理制冷系统20的操作，以在载货空间22内建立和调节所需的产品存储温度。载货空间22可为拖车、卡车、海岸船运集装箱或联运集装箱的载货箱，其中装载易腐载货诸如例如农产品、肉、家禽、鱼、乳制品、鲜切花和其它新鲜或冷冻的易腐烂产品用于运输。

制冷系统20包括在闭环制冷剂回路中并以常规制冷循环布置的制冷剂压缩装置26、制冷剂排热热交换器28以及与第一制冷剂吸热热交换器32A、第二制冷剂吸热热交换器32B和第三制冷剂吸热热交换器32C中的相应一个流体连通的第一膨胀装置30A、第二膨胀装置30B和第三膨胀装置30C。尽管在所示实例中仅示出了三个吸热热交换器32A、32B和32C，但是可将附加的吸热热交换器与附加的膨胀装置30结合使用。

在所示的实例中，膨胀装置30A,30B,30C是电子膨胀阀，并且第一止回阀(checkvalve)31A、第二止回阀31B和第三止回阀31C分别位于相应的第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C的下游，以在控制器24关闭第一膨胀装置30A、第二膨胀装置30B或第三膨胀装置30C中的一个或多个时，隔离对应的吸热热交换器32A,32B,32C。

备选地，热膨胀阀上游的电子电磁阀可被用于膨胀装置30A,30B和30C。控制器24将通过控制电子电磁阀来控制制冷剂流量，而热膨胀阀将基于机械并独立于控制器24操作。

制冷系统20还包括与排热热交换器28相关联的一个或多个风扇34。另外，第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的每一个与相应的第一风扇36A、第二风扇36B和第三风扇36C相关联。制冷系统20还可包括与第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的相应一个相关联的第一电阻加热器38A、第二电阻加热器38B和第三电阻加热器38C。应当理解，可按照期望将其它构件(未示出)并入到制冷剂回路中，包括例如(但不限于)吸气调节阀、接收器、过滤器/干燥器、节能器回路。

排热热交换器28可例如包括一个或多个制冷剂输送盘管或由在相应的入口歧管和出口歧管之间延伸的多个制冷剂输送管形成的一个或多个管排。(一个或多个)风扇34有效地使空气(通常为环境空气)穿过排热热交换器28的管，以冷却通过管的制冷剂蒸气。

第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C可各自例如还包括一个或多个制冷剂输送盘管或由在相应的入口歧管和出口歧管之间延伸的多个制冷剂输送管形成的一个或多个管排。第一风扇36A、第二风扇36B和第三风扇36C有效地使从温度受控的载货空间22抽吸的空气穿过吸热热交换器32的管，以加热通过管的制冷剂并冷却空气。在横穿吸热热交换器32A,32B和32C时冷却的空气被供应回到温度受控的载货空间22。

制冷剂压缩装置26可包括单级或多级压缩机，诸如，例如往复式压缩机或涡旋式压缩机。

在制冷系统20中，控制器24配置成用于控制制冷系统20的操作，包括(但不限于)制冷系统20的各个构件的操作，以在冷藏载货空间22内提供并维持期望的热环境。控制器24可为包括微处理器和相关联的存储体(memory bank)的电子控制器。控制器24控制制冷系统20的各种构件的操作，诸如制冷剂压缩装置26、膨胀装置30A,30B,30C，风扇34,36A,36B和36C以及电阻加热器38A,38B和38C。

在制冷系统20的操作期间，第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C能够将相应分开的第一隔室40A、第二隔室40B和第三隔室40C维持在各自的温度下。备选地，第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C能够将相应分开的第一隔室40A、第二隔室40B和第三隔室40C维持在单温度下。另外，用于分开载货空间22中的第一隔室40A、第二隔室40B和第三隔室40C的分隔壁(diving wall)42是可移除的，使得单独的第一隔室40A、第二隔室40B和第三隔室40C成为单个共用隔室，其在控制器24引导制冷系统20进入单温度模式时可被维持在单温度下。

取决于应用，第一隔室40A、第二隔室40B和第三隔室40C可具有不同尺寸，并且相应的第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C也可具有不同尺寸，以容纳单独的隔室。第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C还可具有不同的水容量，使得在吸热功能降低并且需要除霜之前，这些吸热热交换器可保存不同量的水。

因为第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C可具有不同的尺寸和水容量，所以第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的每一个可能需要在不同的时间除霜。此外，即使第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C为相同的尺寸和水容量，它们在载货空间22内的位置也会导致吸热热交换器32A,32B和32C中的每个需要在不同时间除霜。

例如，当第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的一个位于载货空间22中的进入开口44附近时，由于在装载和卸载期间水分通过进入开口44进入载货空间22，因此一个热交换器可能将不得不管理空气中的大量水分。因此，当任何一个吸热热交换器32A,32B和32C需要除霜时，代替将所有的吸热热交换器32A,32B和32C置于除霜模式下，下面论述并在图2中示出的控制逻辑将管理制冷系统20的除霜。

图2示出了操作制冷系统20的方法的流程图200。该方法开始于框202处，其中制冷系统20在单温度模式下操作。在所示的实例中，制冷系统20能够以不同的制冷度操作第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的每个，其中控制器24控制第一膨胀装置30A、第二膨胀装置30B和第三膨胀装置30C中的相应一个。

在制冷系统20的操作期间，控制器24可确定第一吸热热交换器32A、第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C中的至少一个由于冰形成造成的冷却性能降低而需要除霜。如果控制器24确定吸热热交换器32A,32B,32C中的多于1个需要除霜(框204)，则控制器24将引导所有的吸热热交换器32A,32B,32C进入除霜模式(框206)。

通过要求吸热热交换器32中的多于一个在进入用于制冷系统20的除霜模式之前需要除霜，制冷系统20整体上不受制冷系统20中最小的吸热热交换器32A,32B,32C的水容量的限制。这允许制冷系统20运行更长的时间段而不会因除霜而中断。一旦制冷系统20已经经历除霜模式，该系统将继续在单温度模式下操作(框202)。

如果控制器24确定制冷系统不具有需要除霜的多于一个吸热热交换器32(框204)，则控制器将确定单个吸热热交换器32是否需要除霜(框208)。大体上，第一吸热热交换器32A将用作主热交换器，并且具有最大量的冷却性能和水容量。与第一吸热热交换器32A相比，第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C具有减小量的冷却性能和液体保持性。

因为与第一吸热热交换器32A相比，第二热交换器32B和第三热交换器32C具有减小的水容量，所以第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C将可能需要更频繁地除霜。另外，第二吸热热交换器32B和第三吸热热交换器32C可能位于载货空间22的更靠近进入开口44的部分中，使得它们与第一吸热热交换器32A相比将在装载和卸载期间更多地受到进入载货空间22的水分影响。

如果控制器确定仅单个吸热热交换器32需要除霜，则控制器24将引导单个吸热热交换器32进入不同的操作状态，同时继续在单温度模式下操作制冷系统20(框210)。不同的操作状态可包括通过关闭对应的膨胀装置30使单个吸热热交换器32与制冷系统20流体地隔离。另外，当单个吸热热交换器32处于易腐货物隔室时即使热交换器已经流体地隔离，控制器24也可引起对应风扇36继续运行，或当单个吸热热交换器32处于冷冻隔室时使对应的风扇36脱离。

备选地，控制器24可继续允许制冷剂以定期的方式在不同的操作状态下流过单个吸热热交换器32。控制器24将继续确定是否多于一个吸热热交换器32需要除霜(框212)。如果控制器24确定多于一个吸热热交换器32需要除霜，则控制器24将引导所有的吸热热交换器32A,32B,32C进入除霜模式(框206)。如果仅单个吸热热交换器32继续需要除霜，则控制器24将使单个吸热热交换器32维持在不同的操作状态下(框214)，同时继续监测需要除霜的附加吸热热交换器32(框212)。

先前的描述实质上是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员而言，对于所公开的实例的变化和修改可变得显而易见，这些变化和修改不一定脱离本公开的本质。给予本公开的法律保护范围仅可通过研究以下权利要求来确定。

Claims

1.一种操作制冷系统的方法，所述方法包括：

在单温度模式下操作具有多个吸热热交换器的多温度制冷系统；

确定需要除霜的所述多个吸热热交换器的数量；

当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，引导单个吸热热交换器进入不同的操作状态；并且

当需要除霜的吸热热交换器的数量大于一个时，引导所述多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个吸热热交换器包括至少三个吸热热交换器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单个吸热热交换器需要除霜。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当需要除霜的吸热热交换器的数量等于一个时，继续在单温度模式下操作所述制冷系统。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过关闭对应于所述单个吸热热交换器的膨胀装置，将处于不同操作状态下的所述单个吸热热交换器与所述多温度制冷系统的其余部分流体地分离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述单个吸热热交换器位于冷冻隔室中时，使与处于不同的操作状态下的所述单个吸热热交换器相关联的风扇脱离。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述单个吸热热交换器位于易腐货物隔室内时，所述不同的操作状态操作所述单个吸热热交换器附近的风扇。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定除了所述单个吸热热交换器之外第二吸热热交换器是否还需要除霜，并且当所述单个吸热热交换器和所述第二吸热热交换器都需要除霜时，引导所述制冷系统进入除霜模式。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多温度制冷系统包括至少三个吸热热交换器。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，引导所述多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式包括利用电阻加热器加热所述多个吸热热交换器中的每个。

11.一种用于制冷系统的控制器，包括：

处理器；和

包括计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令当由所述处理器执行时引起所述处理器实行操作，所述操作包括：

确定需要除霜的所述多个吸热热交换器的数量；

当需要除霜的所述吸热热交换器的数量等于一个时，引导单个吸热热交换器进入不同的操作状态；以及

当需要除霜的所述吸热热交换器的数量大于一个时，引导所述多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式。

12.根据权利要求11所述的控制器，其特征在于，所述多个吸热热交换器包括至少三个吸热热交换器。

13.根据权利要求11所述的控制器，其特征在于，所述单个吸热热交换器需要除霜。

14.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述操作还包括：

15.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于，所述操作还包括：

通过关闭对应于所述单个吸热热交换器的膨胀装置，将处于不同的操作状态下的所述单个吸热热交换器与所述多温度制冷系统的其余部分流体地分离。

16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述操作还包括：

当所述单个吸热热交换器位于冷冻隔室中时，使与处于不同操作状态下的所述单个吸热热交换器相关联的风扇脱离。

17.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，当所述单个吸热热交换器位于易腐货物隔室内时，所述不同的操作状态操作所述单个吸热热交换器附近的风扇。

18.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述操作还包括：

19.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，所述多温度制冷系统包括至少三个吸热热交换器。

20.根据权利要求11所述的控制器，其特征在于，引导所述多个吸热热交换器中的每个进入除霜模式包括利用电阻加热器加热所述多个吸热热交换器中的每个。