专利名称：用于运输制冷系统的除霜操作与设备的制作方法
技术领域：
概括地说，本公开涉及制冷系统；更具体地说，涉及用于控制制冷剂蒸汽压缩系统的方法和设备。
背景技术：
传统的蒸汽压缩系统通常包括压缩机、排热热交换器、吸热热交换器和设置在吸热热交换器的上游的膨胀装置。有些系统还包括排热热交换器的下游的第二膨胀装置、诸如吸入调制阀。这些基本的系统部件通过呈闭合回路式的工作流体管线互连。取决于具体应用中使用的工作流体的特性，蒸汽压缩系统可以亚临界模式或跨临界模式操作。在以亚临界循环操作的蒸汽压缩系统中，蒸汽排热热交换器与吸热热交换器均以低于工作流体的临界压力的压力操作。因此，在亚临界模式下，蒸汽排热热交换器用作工作流体冷凝器，并且吸热热交换器用作工作流体蒸发器。然而，在以跨临界循环操作的制冷剂蒸汽压缩系统中，蒸汽排热热交换器以超过制冷剂的临界压力的制冷剂温度和压力操作，而吸热热交换器以在亚临界范围内的制冷剂温度和压力操作。因此，在跨临界模式下，蒸汽排热热交换器用作工作流体气体冷却器，并且吸热热交换器用作工作流体蒸发器。在通常称为制冷剂蒸汽压缩系统的用于制冷应用的蒸汽压缩系统中，工作流体为制冷剂。充有例如氟烃制冷剂等传统制冷剂的制冷剂蒸汽压缩系统通常以亚临界模式操作，所述氟烃制冷剂例如但不局限于诸如R22的氢氯氟烃(HCFC)以及更普遍地诸如R134a、R404A和R407A的氢氟烃(HFC)。代替HCFC或HFC制冷剂，诸如二氧化碳等“天然”制冷剂同样用于制冷剂蒸汽压缩系统。由于二氧化碳具有低的临界温度，所以充有作为制冷剂的二氧化碳的大部分制冷剂蒸汽压缩系统设计成以跨临界模式操作。由于制冷剂蒸汽压缩系统必须在其上操作以将载货空间内的产品维持在期望的温度的宽范围的操作负载条件与宽范围的室外周围条件，所以与运输制冷系统结合使用的制冷剂蒸汽压缩系统通常经受比在空调或商业制冷应用中更严苛的操作条件。货物需要被控制在的期望的温度同样可根据要保存的货物的性质而在宽的范围上变化。制冷剂蒸汽压缩系统必需不仅具有足够的容量以迅速使在周围温度下装载到载货空间中的产品的温度下降，而且当在运输期间维持稳定的产品温度时还以低的负载有效地操作。另外，运输制冷剂蒸汽压缩系统经受在操作模式与停止模式即空闲状态之间循环。
发明内容
根据一个方面，本公开可提供能控制除霜操作的制冷剂蒸汽压缩系统与方法。根据本公开的实施例可使用制冷剂蒸汽压缩系统或其部件的选择的控制，以改善压缩机可靠性、减少捕集的制冷剂或减少安全阀触发。根据本公开的实施例可进行除霜操作，以允许制冷剂在系统的内部容积的选择部分内流动。根据本公开的实施例可进行除霜操作，以监测压力。在一个实施例中，一种用于操作高压制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式的方法，主制冷剂回路包括制冷剂压缩装置、所述压缩装置的下游的制冷剂排热热交换器、所述制冷剂排热热交换器的下游的制冷剂吸热热交换器和设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂回路中的主膨胀装置；以及设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂储存器的上游的制冷剂回路中的次膨胀装置；所述主制冷剂回路具有相对于所述主膨胀装置的制冷剂流在上游的高压侧和相对于所述主膨胀装置的制冷剂流在下游的低压侧；所述方法能够包括关闭所 述吸热热交换器的下游的第三膨胀阀；稍微打开所述主膨胀装置；将所述第二膨胀装置打开至基本打开的位置；启动用于所述制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式；将吸热热交换器压力与第一预定极限比较，其中所述第一预定极限低于减压阀规定压力；起动对应于所述吸热热交换器的加热器，其可操作以为所述吸热热交换器除霜；以及判定所述吸热热交换器的除霜操作的完成。在一个实施例中，一种用于操作高压制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式的方法，主制冷剂回路包括制冷剂压缩装置、所述压缩装置的下游的制冷剂排热热交换器、所述制冷剂排热热交换器的下游的制冷剂吸热热交换器、设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂回路中的主膨胀装置；以及以可操作的方式联接至所述制冷剂吸热热交换器的下游与所述制冷剂压缩装置的上游的吸入调制阀；所述方法能够包括关闭所述吸入调制阀；稍微打开所述主膨胀装置阀；启动用于所述制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式；将吸热热交换器压力与第一预定极限比较，其中所述预定极限低于减压阀规定压力；起动对应于所述吸热热交换器的加热器，其可操作以为所述吸热热交换器除霜；以及当所述吸热热交换器压力高于所述第一预定极限时，判定所述吸热热交换器的除霜操作的第一完成或所述除霜操作的第二完成。在又一实施例中，一种制冷剂蒸汽压缩系统，能够包括压缩机，其压缩制冷剂，所述压缩机具有入口端口和排出端口 ；制冷剂排热热交换器，其以可操作的方式联接至所述压缩机的所述排出端口的下游；制冷剂吸热热交换器，其以可操作的方式联接至所述制冷剂排热热交换器的下游；主流量控制装置，其设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂回路中；制冷剂储存器，其在所述排热热交换器与所述吸热热交换器之间；次流量控制装置，其设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂储存器的上游的制冷剂回路中；压缩机入口管线，其将所述制冷剂吸热热交换器连接至所述压缩机的所述入口端口 ；第三膨胀装置，其以可操作的方式联接至所述入口管线；传感器，其以可操作的方式联接至所述制冷剂吸热热交换器，以测量所述制冷剂吸热热交换器的条件；以及控制器，其与所述传感器通信，所述控制器构造成以第一模式和第二模式操作所述制冷剂蒸汽压缩系统，其中在所述第二模式下，所述控制器可操作以将所述主流量控制装置设定成接近关闭的设定，将所述第二流量控制装置设定成基本打开的设定，并将所述第三流量控制装置设定成关闭的设定。
为了本发明的进一步理解，将对要结合附图阅读的本发明的以下的详细说明作出参考，其中
图I示意性地图示根据本申请的制冷剂蒸汽压缩系统的实施例；
图2示意性地图示图I的运输制冷单元的示例性实施例；
图3示意性地图示图I的运输制冷单元的示例性实施例；以及
图4是图示操作根据本申请的运输制冷系统的方法的实施例的流程图。
具体实施例方式参考图1，制冷剂蒸汽压缩系统2可包括联接至容器6内的封闭空间的运输制冷单元4。容器6可以是温度受控的环境，诸如冷藏运输卡车、拖车或集装箱的货箱或者商号中的陈列柜、商品柜、冷冻柜、冷室或其它易腐/冷冻产品储存区或者住宅、办公楼、医院、学校、饭店或其它设施内的气候受控舒适区。在公开的示例中，制冷剂蒸汽压缩系统2是用于冷藏运输卡车上的类型。如图I所示，运输制冷单元4构造成维持容器6内的程序化热环境。在图I中，运输制冷单元4安装在容器6的一端处。然而，运输制冷单元4还可安装至容器6的一个或更多侧面。在一个实施例中，可将多个运输制冷单元4安装至单个容器6。替代性地，可将单个运输制冷单元4安装至多个容器6或单个容器内的多个封闭空间。运输制冷单元4通常操作以吸入第一温度的空气和排出第二温度的空气。在一个实施例中，来自运输制冷单元4的排出空气比进入空气暖，使得运输制冷单元4用于使容器6中的空气变暖。在另一实施例中，来自运输制冷单元4的排出空气比进入空气凉，使得运输制冷单元4用于冷却容器6中的空气。在一个实施例中，运输制冷单元4可包括一个或更多温度传感器，以连续地或重复地监测返回空气温度和/或供应空气温度。如图I所示，分别地，运输制冷单元4的供应空气温度传感器(STS)S可向运输制冷单元4提供供应温度，并且运输制冷单元4的返回空气温度传感器(RTS) 10可向运输制冷单元4提供返回温度。替代性地，可利用远程传感器判定供应温度与返回温度。制冷剂蒸汽压缩系统2可将具有受控温度、湿度或/和组分浓度的空气提供到其中储存货物的封闭室中，诸如容器6中。制冷剂蒸汽压缩系统2能够在货物很大的多样性的情况下以及在形形色色的周围条件下将多个环境参数或所有的环境参数控制在相应的范围内。参考附图的图2，示出了设计用于在低临界点制冷剂的情况下以跨临界循环用高压制冷剂的操作的制冷剂蒸汽压缩系统200的示例性实施例。例如，低临界点制冷剂可以是二氧化碳和包含二氧化碳的制冷剂混合物。然而，应理解的是，制冷剂蒸汽压缩系统200还可用诸如传统的氢氯氟烃和氢氟烃制冷剂等较高临界点制冷剂以亚临界循环操作。制冷剂蒸汽压缩系统200尤其适合用于运输制冷系统，用于使用于运输易腐/冷冻货物的诸如卡车、拖车、集装箱等的载货空间的温度受控封闭容积内的空气或其它气体氛围制冷。制冷剂蒸汽压缩系统200还适合用于调节要供应至住宅、办公楼、医院、学校、饭店或其它设施内的气候受控舒适区的空气。制冷剂蒸汽压缩系统200还可用于使供应至商号中的陈列柜、商品柜、冷冻柜、冷室或其它易腐/冷冻产品储存区的空气冷却。制冷剂蒸汽压缩系统200可包括多级压缩机212，其中制冷剂被压缩至较高的温度与压力。压缩机212可由单相电、三相电和/或柴油发动机提供动力，并且例如可以恒定速度操作或可用变频驱动操作。压缩机212可以是涡旋式压缩机、回转式压缩机、往复式压缩机等。运输制冷单元204需要来自诸如标准商用电力服务的电源单元(未示出)、诸如可见于船上的外部发电系统、柴油发电机等的电力，并且可连接至所述诸如标准商用电力服务的电源单元(未示出)、诸如可见于船上的外部发电系统、柴油发电机等。在图示的实施例中，压缩机212为单个多级制冷剂压缩机，例如设置在主制冷回路中并具有第一压缩级212a与第二压缩级212b的压缩机。第一与第二压缩级呈串联的制 冷剂流关系设置，其中离开第一压缩级212a的制冷剂直接流到第二压缩级212b，用于进一步压缩。替代性地，压缩机212可包括一对独立的压缩机212a与212b，它们通过连接与第二压缩机212b的入口端口(例如吸入口端口)制冷剂流体连通的第一压缩机212a的排出口端口的制冷剂管线在主制冷剂回路中呈串联的制冷剂流关系连接。在独立压缩机的实施例中，压缩机212a与212b可以是往复式压缩机、回转式压缩机或任何其它类型的压缩机或任何这样的压缩机的组合。在图2描绘的实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统200包括旁通管线214，其提供从压缩机212的中间端口 260回到压缩机的吸入侧的制冷剂流动通道。设置在旁通管线214中的卸载阀218可选择性地位于打开位置与关闭位置，在打开位置中，制冷剂流流过旁通管线214，并且在关闭位置中，通过旁通管线214的制冷剂流被部分地限制或切断。制冷剂蒸汽压缩系统200还包括沿着压缩机排出管线222以可操作的方式联接至 压缩机212的排出端口 216的制冷剂排热热交换器220。例如，在诸如利用二氧化碳制冷剂的系统等以跨临界循环操作的制冷剂蒸汽压缩系统中，制冷剂排热热交换器220通常称为气体冷却器。例如，超临界制冷剂(气体)以与诸如周围气体或液体(例如空气或水)等冷却介质成热交换的关系地流过。例如，在诸如利用氟烃制冷剂的系统的以亚临界循环操作的制冷剂蒸汽压缩系统中，制冷剂排热热交换器220通常称为冷凝器。冷凝器可包括制冷剂冷凝热交换器，热的高压制冷剂蒸汽以与冷却介质成热交换的关系地流过所述制冷剂冷凝热交换器并被冷凝成液体。例如，制冷剂排热热交换器220可包括翅管式热交换器，诸如翅片圆管式热交换盘管或翅片微通道扁平管式热交换器。制冷剂以与通过一个或更多风扇226吸入流经热交换器220的周围空气成热交换关系地流过蛇形管224。来自风扇226的空气流允许从在制冷剂排热热交换器220内循环的制冷剂去除热量。周围空气温度传感器(AAT) 228可位于风扇226的上游，以感测周围空气温度。制冷剂蒸汽压缩系统200可包括沿着冷凝器排出管线232以可操作的方式设置在制冷剂排热热交换器220的下游的接收器230，以便为过量的液体制冷剂提供储存器(例如低温操作)。在一个示例中，接收器230是具有分离室234的闪蒸罐接收器，其中液体状态下的制冷剂聚集在分离室的下部中，并且蒸汽状态下的制冷剂聚集在分离室的在液体制冷剂上方的部分中。在该示例中，制冷剂为二氧化碳(co2)。当CO2制冷剂离开制冷剂排热热交换器220时，其经过辅助膨胀阀236。辅助膨胀阀236可以是可选择性地定位成以便使制冷剂膨胀至较低压力的变量控制阀，使得其作为液体制冷剂与蒸汽的混合物进入闪蒸罐接收器230。闪蒸罐接收器230可作为装料控制罐操作。液体制冷剂沉入闪蒸罐接收器230的下部，并且制冷剂蒸汽聚集在上部中。过滤干燥器238可沿着制冷剂液体管线232设置在排热热交换器220的下游，以保持制冷剂清洁与干燥。在另一实施例中，接收器230可包括水冷式冷凝器及相关的配管(未示出)。不管制冷剂蒸汽压缩系统200以跨临界循环还是以亚临界循环操作，该系统还包括以可操作的方式联接在制冷剂排热热交换器220与压缩机212的吸入端口 242之间的制冷剂吸热热交换器240，其在此还称为蒸发器。在制冷剂吸热热交换器240中，制冷剂液体或制冷剂液体与蒸汽的混合物以与从容器6吸入和返回至容器6的最常见地为空气的要冷却的流体成热交换关系地通过。在一个示例中，制冷剂吸热热交换器240包括翅管式热交换器244，制冷剂以与被一个或更多蒸发器或吸热热交换器风扇246从冷藏容器6吸入和 返回至冷藏容器6的空气成热交换关系地流过所述翅管式热交换器244。翅管式热交换器244可包括例如翅片圆管式热交换盘管或翅片微通道扁平管式热交换器。吸热热交换器风扇246可定位并通过管道输送，以便使包含在容器6内的空气循环。在一个实施例中，吸热热交换器风扇246将空气流引导经过翅管式热交换器244的表面，从而从空气去除热量，然后使降低温度的空气在容器6的封闭容积内循环，以降低封闭容积的温度。主膨胀装置可沿着蒸发器入口管线250连接在制冷剂排热热交换器220的输出口与制冷剂吸热热交换器240的输入口之间。在公开的实施例中，主膨胀装置为电子膨胀阀252或EVXV 252以测量制冷剂流量，以便维持离开吸热热交换器240的制冷剂蒸汽中期望等级的过热。膨胀阀252可以是绝热膨胀阀，并有助于确保没有液体存在于离开吸热热交换器240的制冷剂中。离开吸热热交换器240的低压制冷剂蒸汽返回至第一压缩级或第一压缩机212a的吸入端口 242。在一个实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统2还包括吸入调制阀254。在图示的示例中，吸入调制阀254沿着吸入口管线256定位在制冷剂吸热热交换器240的出口与用于压缩机卸载旁通管线214的三通之间。吸入调制阀254可以是绝热膨胀装置，并可用于容量调制。在一个示例中吸入调制阀254可包括脉宽调制电磁阀。另外，制冷剂蒸汽压缩系统2可包括沿着注入管线258在接收器230与压缩机212的中间入口端口 260之间建立制冷剂蒸汽流的节热器(economizer)回路。节热器回路包括节热器装置262和节热器电磁阀264，以使制冷剂膨胀至足够建立蒸汽状态下的制冷剂与液体状态下的制冷剂的混合物的较低的压力。在图示的实施例中，节热器装置262为闪蒸罐接收器230，并且节热器电磁阀264设置成与节热器装置262操作相关并设置在节热器装置262的下游。例如，节热器电磁阀264可以是高压电子膨胀阀或电磁阀。蒸汽注入管线258将闪蒸罐接收器230的分离室234的上部连接至压缩机212的中间入口端口 260。制冷剂蒸汽压缩系统2还包括与制冷剂蒸汽压缩系统2以可操作的方式相关的控制系统，用于控制制冷剂蒸汽压缩系统的操作。控制系统可包括控制器266，所述控制器266可基于制冷负载需求、周围条件和各种被感测的系统操作参数的考虑判定操作制冷剂蒸汽压缩系统2的期望的操作模式。在公开的实施例中，控制器266可包括微处理器。
在由控制器266监测的特定的传感器和变换器中的是返回空气温度传感器(RAT) 210和供应空气温度传感器(SAT) 211，其可分别根据蒸发器返回空气温度和供应空气温度输入值；周围空气温度(AAT)传感器228，其可根据在制冷剂排热热交换器220前面读取的周围空气温度输入值；压缩机吸入温度(CST)传感器278，其可根据压缩机吸入温度输入可变电阻器值；压缩机排出温度(CDT)传感器280，其可根据在压缩机212的拱顶内的压缩机排出温度输入值；蒸发器出口温度(EVOT)传感器282，其可根据制冷剂吸热热交换器240的出口温度输入值；压缩机吸入压力(CSP)变换器284，其可根据压缩机212的压缩机吸入值输入值或电压；压缩机排出压力(CDP)变换器286，其可根据压缩机212的压缩机排出值输入电压；蒸发器出口压力(EVOP)变换器288，其可根据制冷剂吸热热交换器240的出口压力输入电压；和/或由系统2使用的另外的传感器。控制器266处理从各种传感器接收的数据，并控制压缩机212的操作、与制冷剂排热热交换器220相关的风扇226的操作、蒸发器风扇246的操作、膨胀阀252的操作和吸入调制阀254的操作。在图2的实施例中，控制器266可还控制卸载阀218的定位，以选择性地打开卸载阀，从而当需要卸载压缩机的第一级时使制冷剂从压缩机212的中间压力级通过旁通管线214旁通回压缩机212的吸入侧。 在图2描绘的实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统2可还包括制冷剂液体注入管线294。制冷剂液体注入管线294可在接收器230的下游与膨胀阀252的上游的位置处接进制冷剂液体管线250，并通向压缩机212的吸入端口 242。液体注入流量控制装置296可设置在液体注入管线294中。液体注入流量控制装置296可包括可选择性地位于打开位置与关闭位置之间的流量控制阀，在打开位置中，制冷剂液体流可流过液体注入管线294，在关闭位置中，减小或阻断通过制冷剂液体注入管线294的制冷剂液体流量。在实施例中，液体注入流量控制装置296包括可选择性地定位在第一打开位置与第二关闭位置之间的类型的二位电磁阀。在图2描绘的制冷剂蒸汽压缩系统2的示例性实施例中，制冷剂蒸汽到压缩机212的中间入口端口 260中的注入将通过制冷剂蒸汽(例如注入管线258)到从压缩机212的第一压缩级212a进入第二压缩级212b的制冷剂中的注入实现。控制器266可还控制辅助膨胀阀236、节热器电磁阀264和/或液体注入流量控制装置296的定位。控制器266可响应于制冷剂排热热交换器220的出口处的温度和压力测量值来定位辅助膨胀阀236。控制器266可还控制节热器电磁阀264的定位，以选择性地允许制冷剂蒸汽从节热器装置262流过注入管线258，以允许进入压缩机212的中间入口端口260。类似地，控制器266可还将液体注入流量控制装置296定位在打开位置中，用于选择性地允许制冷剂液体从接收器230经过液体注入管线294，从而注入到压缩机212的吸入端口 242 中。图3是图示图I的运输制冷单元的示例性实施例的示意图。如图3所示，运输制冷系统300的示例性实施例可包括压缩机320 ;排热热交换器330，其包括盘管332和相关的风扇334 ;吸热热交换器340，其包括盘管342和相关的风扇344 ;和蒸发器热膨胀阀(TXV)350，其以传统方式由制冷剂管线302、304和306连接在制冷剂流回路中。压缩机320可以是单级或双级的往复式压缩机或涡旋式压缩机；然而，在此使用的压缩机的特定类型不是故意的或限制性的。
制冷剂管线302连接与排热热交换器盘管332的入口制冷剂流体连通的压缩机320的排出口，制冷剂管线304连接与吸热热交换器盘管342的入口制冷剂流体连通的盘管332的出口，并且制冷剂管线306连接与压缩机320的吸入口制冷剂流体连通的盘管342的出口，从而完成制冷剂流回路。如在图3中图示的示例性实施例所描绘地，在制冷剂流回路中可包括制冷剂间内嵌热交换器(refrigerant-to-refrigerant in-line heatexchanger) 360,用于使液体制冷剂以与流过制冷剂管线306的蒸汽制冷剂成热交换关系地流过制冷剂管线304。另外，与在传统实践中一样，在制冷剂管线306中的制冷剂回路中可包括吸入调制阀312、冷却(quench)膨胀阀314、过滤器/干燥器316和接收器318。系统300可还包括用于感测从容器返回至吸热热交换器的空气的温度的温度传感器397a和用于感测供应至容器的空气的温度的温度传感器397b。传感器(未示出)可还设置用于监测诸如例如周围室外空气温度和湿度的另外的 条件。制冷单元还包括电子控制器390以操作制冷单元310，从而维持其中储存产品的例如箱子的封闭容积内的预定的热环境。电子控制器390可通过选择性地控制压缩机320、与排热热交换器盘管332相关的风扇334、与吸热热交换器盘管342相关的风扇344和吸入调制阀312的操作来维持预定的环境。例如，当需要箱子内的环境的冷却时，电子控制器390提供电力以启动压缩机320、风扇334和风扇344。另外，电子控制器390调整吸入调制阀312的位置以增大或减小供应至压缩机320的制冷剂的流量，从而适当地将箱子内的温度控制并稳定在设定点温度，所述设定点温度对应于储存在箱子内的特定产品的期望的产品储存温度。根据本申请的方法和运输制冷剂单元的实施例可控制用于高压制冷剂运输制冷系统的除霜操作。根据系统200、300的实施例的除霜模式可降低或避免制冷剂在除霜模式操作期间可被捕集在吸热热交换器240、340 (例如蒸发器盘管)内的可能性。此外，不应允许没有捕集在吸热热交换器中的制冷剂流入压缩机212、320 (例如压缩机油底壳)，其然后可引起溢流。在一个示例性实施例中，应完全关闭压缩机212的入口管线上的SMV 254,312或调制阀，主侧膨胀阀252、350 (例如EVXV)应维持有小的开度或最低开度，和/或应基本或完全打开辅助膨胀阀236(例如高侧压力阀HPXV)。例如，辅助膨胀阀236应充分打开，以便不阻止系统200 (除压缩机之外)内部之间的制冷剂压力的平衡。例如，辅助膨胀阀236可打开40%、超过50%、80%或95%。因此，制冷剂可在单元204、310的内部容积除压缩机之外的大部分内流动。此外，在可起动加热器(例如用于除霜操作以可操作的方式联接至吸热热交换器)之前，根据本申请的方法和运输制冷单元的实施例可监测系统200的低侧压力，并将系统200的低侧压力与预定压力极限比较。在系统200操作时，故障或误差条件使系统200的低侧压力已接近预定的压力极限，于是在除霜操作中起动加热器将使制冷剂蒸汽压缩系统200的低侧压力提高。当已起动加热器并且系统压力高出预定的压力极限时，则根据本申请的实施例可执行动作或控制部件操作，以降低压力(相对于除霜模式)。在一个实施例中，控制器266可起动排热热交换器风扇246以去除热量和/或关掉加热器，这将中断除霜操作。在响应于高压而关掉加热器的情况下，可开启排热热交换器或蒸发器风扇246，以试图使水从排热热交换器240流过。当中断除霜操作但在退出除霜模式之前时，可进行增量_T或温度检查，以判定排热热交换器240的除霜是部分有效还是完全有效。这样的增量_T或温度检查同样可对不间断的除霜操作进行。此外，如果在启动除霜模式之前判定系统200的低侧压力已超过预定的压力极限，则可防止或推迟进入除霜模式。如在此所描述地，根据本申请的实施例可降低或防止用于在系统200、300中和/或在单元204、310的低压侧处产生的制冷剂的高压。当在除霜模式下起动加热器时，可将盘管或翅管式热交换器244中的制冷剂加热至超临界压力，这可导致不合需要的压力安全阀(PRV)卸压。实施例可避免在上游与下游制冷剂流量控制装置关闭以将制冷剂装料捕集在单元204 (例如240)的有限区域中的情况下加热热交换器240的操作。此外，操作可降低或避免低压侧上的压力(例如，蒸发器盘管内的压力)增大，其在起动加热器时在非常短的时间内可达到危险的高的等级。本申请的实施例可在除霜操作期间提供与CO2制冷系统一样的高压制冷剂的安全操作。现在将描述操作根据本申请的运输制冷系统的方法的实施例。可利用图2所示的运输制冷系统实施例实现并描述图4所示的方法实施例，然而，方法实施例意在不受此限 制。现在参考图4，过程可在进入除霜模式时开始。在一个实施例中，系统200可在第一模式下操作，并转换成除霜模式(操作框410)。然后，可将在单元204的低压侧处或者在吸热热交换器240内部的条件或压力等级与规定条件比较。例如，压力变换器292或温度传感器可安装在吸热热交换器出口处，以将出口处的当前压力与规定的压力阈值比较(操作框415)。当操作框415中的判定是否定的时，控制器266可允许制冷剂在单元204的内部容积内流动，以平衡通过除压缩机212之外的运输制冷单元204的制冷剂压力。例如，控制器266可关闭压缩机212的入口管线上的SMV 254或调制阀，将主膨胀阀252 (例如EVXV)设定成小的开度或最低开度，和/或基本打开辅助膨胀阀236 (例如50%、75%)(操作框420)。与吸热热交换器240对应的加热器可被启动用于除霜操作(操作框425)。然后，可将在单元204的低压侧处或者在吸热热交换器240内的条件(例如，再次)与规定条件比较(操作框430)。操作框430中的规定条件可以是诸如阈值压力等规定压力、制冷剂临界点、比用于制冷剂蒸汽压缩系统的安全阀压力值低的压力极限、低侧压力阈值等。当操作框430中的判定是否定的时，控制跳至操作框440，其中可判定除霜操作是否完成(例如已经过计算的除霜时间间隔)。当操作框440中的判定是否定的时，控制返回至操作框430。当操作框440中的判定是肯定的时，可进行吸热热交换器240的状态检查(操作框445)。状态检查可以是经过吸热热交换器240的增量温度降低测试。例如，如果RAT-SAT低于一摄氏度，则完整地进行了除霜操作。当操作框415或430中的判定是肯定的时，单元204可开始动作，以降低监测的条件或压力和/或退出除霜模式。在一个实施例中，控制器266可起动排热热交换器风扇246以去除热量和/或关掉加热器(操作框450)。从操作框445开始，过程可结束。设备、运输制冷单元和用于操作所述设备与运输制冷单元的方法的实施例的各种优点可包括控制制冷剂蒸汽压缩系统的除霜操作。在诸如配备有多级压缩装置和容量调制的更复杂的制冷剂蒸汽压缩系统中，实施例可提供许多制冷剂流量控制装置，以允许通过制冷剂回路的各种分支的制冷剂流量的选择性控制。根据本申请的示例性系统和方法实施例可例如在运输制冷单元中利用用于主制冷剂回路或多个联接制冷剂回路的各种构造实现。在一个实施例中，旁通管线与卸载器检修阀可以是可选择的。在一个实施例中，液体注入管线与对应的流量控制装置可以是可选择的。在一个实施例中，蒸汽注入管线与对应的流量控制装置可以是可选择的。在一个实施例中，节热器阀可利用诸如但不局限于节热器膨胀阀的其它流量控制装置实现。在一个实施例中，蒸汽注入管线可构造成选择性地输入压缩机中间级和/或压缩机入口端口。制冷剂蒸汽压缩系统通常用于调节要被供应至住宅、办公楼、医院、学校、饭店或其它设施内的气候受控舒适区的空气。制冷剂蒸汽压缩系统还通常用于使供应至商号中的陈列柜、商品柜、冷冻柜、冷室或其它易腐/冷冻产品储存区的空气冷却。制冷剂蒸汽压缩系统还通常用于运输制冷系统，用于使供应至卡车、拖车、集装箱等的温度受控载货空间的空气冷却，从而通过卡车、火车、船或联运方式运输易腐/冷冻物品。尽管已参考许多具体的实施例描述了本发明，但应理解的是，应仅相对于可由本说明书支持的权利要求确定本发明的真实精神与范围。此外，尽管在本文的许多情况下，其中系统、设备和方法被描述成具有若干元件，但应理解的是，这样的系统、设备和方法可用比提及的若干元件少的元件实施。此外，尽管已提出了许多特定的实施例，但应理解的是，参考每个特定的实施例描述的特征与方面可与每个其余特别提出的实施例一起使用。例 如，在此于图4中不同地描述的实施例的方面和/或特征可明确地与图3或图2的特征互换或结合。
权利要求
1.一种用于操作高压运输制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式的方法，主制冷剂回路包括制冷剂压缩装置、所述压缩装置的下游的制冷剂排热热交换器、所述制冷剂排热热交换器的下游的制冷剂吸热热交换器和设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂回路中的主膨胀装置；以及设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂储存器的上游的制冷剂回路中的次膨胀装置；所述主制冷剂回路具有相对于所述主膨胀装置的制冷剂流在上游的高压侧和相对于所述主膨胀装置的制冷剂流在下游的低压侧；所述方法包括 关闭所述吸热热交换器的下游的第三膨胀阀； 稍微打开所述主膨胀装置； 将所述次膨胀装置打开至基本打开的位置； 启动用于所述运输制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式； 将吸热热交换器压力与第一预定极限比较，其中所述第一预定极限低于减压阀规定压力； 起动对应于所述吸热热交换器的加热器，其可操作以为所述吸热热交换器除霜；以及 判定所述吸热热交换器的除霜操作的完成。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述判定所述吸热热交换器的所述除霜操作的完成包括经过规定时间间隔、所述吸热热交换器的监测状态指示除霜完成或检测到故障。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述检测到故障包括 将所述吸热热交换器的条件与阈值条件比较；以及 在所述吸热热交换器的条件高出所述阈值条件时，通过中断所述除霜操作识别所述除霜操作的中断的完成。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述条件是所述制冷剂吸热热交换器中的制冷剂的压力，并且其中所述阈值条件是比用于所述运输制冷剂蒸汽压缩系统的安全阀压力值低的制冷剂压力值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述除霜操作的所述中断的完成包括 起动排热热交换器风扇，以降低温度； 禁用所述加热器；以及 进行除霜操作状态检查。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述除霜操作状态检查包括判定经过所述吸热热交换器的温度降低，其中当所判定的经过所述吸热热交换器的温度降低低于规定值时，所述除霜操作状态检查是肯定的，并且当所判定的经过所述吸热热交换器的温度降低不低于所述规定值时，所述除霜操作状态检查是否定的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述判定的温度降低是所述运输制冷剂蒸汽压缩系统的返回空气温度减去供应空气温度。
8.根据权利要求3所述的方法，还包括在所述除霜模式的完成或间断完成时进行增量温度检查。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述检测到故障包括监测在所述吸热热交换器的出口处的压力或监测在所述运输制冷剂蒸汽压缩系统的低压侧处的压力。
10.根据权利要求I所述的方法，包括启用所述制冷剂回路中的节热器。
11.一种用于操作高压制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式的方法，主制冷剂回路包括制冷剂压缩装置、所述压缩装置的下游的制冷剂排热热交换器、所述制冷剂排热热交换器的下游的制冷剂吸热热交换器、设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游的制冷剂回路中的主膨胀装置；以及以可操作的方式联接在所述制冷剂吸热热交换器的下游与所述制冷剂压缩装置的上游的吸入调制阀；所述方法包括 关闭所述吸入调制阀； 稍微打开所述主膨胀装置； 启动用于所述制冷剂蒸汽压缩系统的除霜模式； 将吸热热交换器压力与第一预定极限比较，其中所述第一预定极限低于减压阀规定压力； 起动对应于所述吸热热交换器的加热器，其可操作以为所述吸热热交换器除霜；以及当所述吸热热交换器压力高于所述第一预定极限时，判定所述吸热热交换器的除霜操作的第一完成或所述除霜操作的第二完成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一完成包括监测所述吸热热交换器处的条件，以判定所述除霜操作的终止。
13.一种制冷剂蒸汽压缩系统，包括 压缩机，其压缩制冷剂，所述压缩机具有入口端口和排出端口 ； 制冷剂排热热交换器，其以可操作的方式联接至所述压缩机的所述排出端口的下游； 制冷剂吸热热交换器，其可以操作的方式联接至所述制冷剂排热热交换器的下游； 主流量控制装置，其设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂吸热热交换器的上游； 制冷剂储存器，其在所述排热热交换器与所述吸热热交换器之间； 次流量控制装置，其设置在所述制冷剂排热热交换器的下游与所述制冷剂储存器的上游； 压缩机入口管线，其将所述制冷剂吸热热交换器连接至所述压缩机的所述入口端口 ； 第三流量控制装置，其以可操作的方式联接至所述压缩机入口管线； 传感器，其以可操作的方式联接至所述制冷剂吸热热交换器，以测量所述制冷剂吸热热交换器的条件；以及 控制器，其与所述传感器通信，所述控制器构造成以第一模式和第二模式操作所述制冷剂蒸汽压缩系统，其中在所述第二模式下，所述控制器可操作以将所述主流量控制装置设定成接近关闭的设定，将所述次流量控制装置设定成基本打开的设定，并将所述第三流量控制装置设定成关闭的设定。
14.根据权利要求13所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述第二模式为除霜模式。
15.根据权利要求14所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中当所述制冷剂吸热热交换器中的制冷剂的压力高于阈值时，中断所述除霜模式，并且其中所述阈值比用于所述制冷剂蒸汽压缩系统的安全阀压力值低。
16.根据权利要求13所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述制冷剂排热热交换器是构造成在跨临界条件下操作的气体冷却器，所述制冷剂吸热热交换器是在亚临界条件下操作的蒸发器，所述制冷剂储存器是在所述气体冷却器与所述蒸发器之间的闪蒸罐，所述次流量控制装置是高压膨胀阀，并且所述第三流量控制装置是吸入调制阀。
17.根据权利要求16所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述制冷剂蒸汽压缩系统使用C02制冷剂作为高压天然制冷剂。
全文摘要
设备、运输制冷单元和用于操作所述设备与运输制冷单元的方法的实施例可控制制冷剂蒸汽压缩系统的除霜操作。实施例可提供用于将制冷剂蒸汽压缩系统转换成除霜模式和从除霜模式转换出来的控制。
文档编号F25D21/08GK102782424SQ201180012943
公开日2012年11月14日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月8日
发明者G.B.霍夫斯达尔, L.Y.柳, S.杜雷萨米 申请人:开利公司