[发明专利]运输制冷系统和操作方法

说明书

相关申请的交叉引用

引用在2007年11月9日提交的名称为“TRANSPORT REFRIGERATION SYSTEM AND METHOD OF OPERATION”的美国临时申请第61/002,604号，且本申请要求该申请的优先权，该申请以其全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本发明大体而言涉及运输制冷系统，且更特定而言涉及改进系统效率。

背景技术

制冷剂蒸汽压缩系统是本领域中熟知的且通常用于调节供应至住宅、办公楼、医院、学校、饭店或其它设施内的气候控制舒适区的空气。制冷剂蒸汽压缩系统也通常用于制冷供应至展示柜、售卖机、冷冻箱、冷室或商业机构中其它易腐/冷冻产品储存区的空气。制冷剂蒸汽压缩系统也通常用于运输制冷系统中以制冷供应至卡车、拖车、集装箱或用于通过卡车、铁路、船只或联合方式来运输易腐/冷冻产品的类似物的温度控制货物空间的空气。

与在固定应用中所用的常规制冷系统不同，诸如在卡车/拖车和制冷集装箱中使用的那些运输制冷系统在很难预测和变化的环境中操作。在操作中，运输制冷单元可暴露于环境温度和湿度条件，在一天的时间和在一年中不同的季节以及在不同的地里位置和气候，环境温度和湿度条件变化很大。而且，存储于与制冷系统相关联的温度控制货物空间中的产品性质可能变化显著且难以预测。举例而言，在一次行程中，在货物空间中装运的产品可为深冷冻海产品，且在下一次行程中，在货物空间中装运的产品可能是香蕉或其它新采摘的水果和蔬菜。

一般而言，从仓库装载到集装箱或拖车的货物空间内的产品已经在仓库中的制冷设施内冷却至所希望的产品储存温度。当冷却或冷冻产品转移至货物空间内时，集装箱或拖车门关闭且制冷单元以“下拉”模式操作以将货物空间内的空气温度从环境或接近环境温度降低到所希望的产品运输存储温度。在常规做法中，制冷单元通常被设计成制冷量大小适于在冷冻产品和甚至深冷冻产品所需的低箱温度提供稳定温度，其将为至少低至0℃(32°F)和对于深冷冻产品低至-18℃(大约0°F)。

但是，当未预先冷却产品，诸如直接来自田地的新鲜水果和蔬菜，产品被装载至“热”集装箱或拖车的货物空间内，例如在环境室外温度，对以下拉模式操作的运输制冷系统施加大量制冷负荷。制冷系统不仅必须降低货物空间内的空气温度，而且必须将产品温度从环境室外温度降至所希望的产品储存温度。“热”装载的产品需要制冷单元下拉产品温度至设置点温度，通常自高达38℃(100°F)或以上的产品温度降至大约2℃(大约36°F)。

在下拉期间，制冷剂系统需要高制冷剂质量流动来产生所需冷却量以尽可能快地冷却货物空间和产品。因此，制冷剂压缩机必须在或接近其最大负荷冷量操作。但是，制冷系统必须也能在宽范围的较低冷却量上有效地操作以维持货物空间内的稳态温度在相对窄范围的所希望产品存储温度，而不管环境条件的变化。所希望的产品存储温度将取决于装运的产品而变化。举例而言，在香蕉的情况下，在货物空间内的温度将保持在14℃(57°F)的相对恒温。在这种应用中，制冷系统以很低冷量操作以匹配冷却需求，这意味着与压缩机在下拉期间操作的制冷剂质量流动速率相比，压缩机将在很低的制冷剂质量流动速率下操作。

发明内容

在本发明的方面，提供用于冷却温度控制货物空间的运输制冷单元的制冷系统，该制冷系统包括：主制冷剂回路，其包括制冷剂压缩装置，制冷剂排热热交换器，主膨胀装置和制冷剂吸热热交换器；电机，其用于驱动该压缩装置；变速驱动器，其与电机在操作上相关联用于改变压缩装置的操作速度；以及，控制器，其与变速驱动器和压缩装置在操作上相关联，用于通过在第一连续运行操作模式中选择性地控制压缩装置的速度和在第一循环操作模式中选择性地使压缩装置通电和断电来控制该制冷系统的冷却量。在一实施例中，制冷系统利用二氧化碳作为制冷剂在跨临界制冷循环中操作。

该制冷系统还可包括：经济器制冷剂回路，其包括置于主制冷剂回路中制冷剂排热热交换器下游和主膨胀装置上游的经济器，置于回路中制冷剂排热热交换器下游和经济器上游的次膨胀装置，在经济器与压缩装置的中间压力级之间建立制冷剂流动连通的经济器制冷剂管线，以及，置于经济器制冷剂管线中的制冷剂流动控制阀。在一实施例中，经济器包括闪蒸罐。在一实施例中，经济器包括制冷剂对制冷剂热交换器。