[发明专利]能量效率优化的冷板制冷系统

说明书

相关申请的引用和优先权要求

本申请是2006年3月10日提交的待审查申请第11/372,506号的部分继续 申请，并要求其优先权。

背景技术

诸如中型或重型载重卡车之类的工业用机动车辆时常用于运载诸如食物 之类的易腐烂货品，并通常为该目的设有绝热车体。有各种方法用于为绝热车 体的内部制冷，诸如使用车辆原动力发动机来驱动制冷压缩机，或通过使用分 开供能的制冷单元。通常，分开供能制冷单元类型的系统包含用于自治操作的 小型辅助柴油机，以及在有可用市政电源的装载和卸载位置时使用的电动机。 绝热车体的内部的实际冷却通过常规蒸发器-空气热交换器来实现。该类型系 统的原理性缺点是与辅助柴油机的重量和燃油消耗有关的低效率，以及与自治 系统和包括排放控制的支持子系统的购买和安装有关的费用。此外，分开供能 的制冷单元系统具有不理想的失效机制和与卡车维护周期不同的维护要求。

与使用小型柴油机的系统相比，在压缩机安装到发动机上的具有制冷剂 “分离式系统”的车辆是成本经济的。但是，由于压缩机安装到发动机，由于大 小限制而存在能力限制，系统安装复杂，且存在类似的失效机制。这些系统还 要求发动机持续运行，这在燃油成本和预期的降低空转要求方面是显著不利 的。

为绝热车体制冷并由此保存鲜货的一种更有效方法是使用“冷板”技术。 “冷板”制冷依赖称为冷板的充注有具有预定冷冻点的溶液的铝或其它金属容 器，该预定冷冻点通常对应于给定溶液的共晶点。通常使用的溶液包括盐水或 防冻剂和水。在车辆运行之前，通常在整个夜间，小型(通常1.5匹或1500 瓦)的车载制冷剂压缩机与冷凝器、膨胀阀和蒸发器热交换器一同运行以使冷 板进入冷冻状态。然后车辆通常在早上出发进行其运输巡回。被制冷的货物通 过吸收的融解潜热而保持在适当的温度直到冷板溶液解冻为止。

冷板制冷由于使用115V单相交流、230V三相交流或类似公用事业电 流而非常可靠且具有能量和成本效率。与分开供能制冷单元型系统或分离式 系统相比时，其还能够保持相对精确的温度。提供相对精确的温度在运输受 到严格美国食品及药物管理局(FDA)规定控制的牛奶或其它温度敏感食 物时是尤其有利的。冷板制冷系统的主要局限是可使用的工作时间。但在 冷板溶液解冻之前的运送的可用时间通常将车辆使用限制在单班运行，尽管可 用时间可通过在运输路上车载制冷压缩机的机会性插电和运行来延长。

发明内容

本文所述的能量效率优化的冷板制冷系统为车辆绝热车体冷板制冷系统 提供几种优化技术方案。这些技术方案包括提供由两个制冷剂压缩机和单组冷 板构成的车载系统；或者由两个制冷剂压缩机、常规蒸发器-空气热交换器以 及单组冷板组成的车载系统；或者由单个制冷剂压缩机、常规蒸发器-空气热 交换器以及单组冷板组成的车载系统。

当车辆插电时使用公用事业交流(AC)电力或者当由车辆发动机驱动并 具有逆变器的发电机具有足够的可用电力来运行一个制冷剂压缩机时，该制冷 剂压缩机可用于并大小设置成实现冷板内液体介质的迅速冷却。当车辆发动机 提供动力来运行系统时，第二制冷剂压缩机可大小设置成在各种环境运行情况 下将共晶介质大致保持在其冷冻状态或冷冻状态以下，或者仅是运行常规蒸发 器-空气热交换器来补充冷却。第二压缩机的运行在车辆运行期间可以是连续 的，或者可装备成感测冷板的共晶溶液的状态，使得其仅在一旦溶液解冻时就 运行。第二压缩机可甚至基于绝热车体的内部温度的滞后范围，而不是根据冷 板的状态。两个制冷剂压缩机还可大致具有相同的额定额定功率，并可在某些 情况下一起使用或分开使用，如本文所揭示的那样。