水冷式冷藏运输系统的制作方法

要求2016年4月27日提交的且标题为“water-cooledrefrigeratedtransportsystem”的美国专利申请号62/328,206的利益，该专利申请的公开通过引用以其整体并入本文，如同详细阐述地一样。

背景技术

本公开涉及冷藏运输系统，例如联运集装箱。更具体地，本公开涉及具有水冷模式的这样的冷藏运输系统。

示例性冷藏联运集装箱(也被称为装运集装箱或联运装运集装箱)具有在集装箱的一端处的装备模块。装备模块包含具有压缩机的蒸汽压缩系统、沿着制冷剂流路在压缩机的下游的排热换热器、膨胀装置和吸热换热器。一个或多个第一风扇可驱动外部空气流越过排热换热器。一个或多个第二风扇可驱动内部空气流越过吸热换热器。在各种实现中，为了给集装箱供电，可以有用于连接到外部电源的电源线。为了制造或维修的容易，装备模块可被预先形成为与集装箱主体的其余部分可配合(例如可插入主体的敞开前端内)的模块。这样的集装箱制冷系统的一个例子由康涅狄格州的carriercorporationoffarmington以naturaline商标出售。在2014年12月30日提交的且标题为“accesspanel”的rau的美国专利申请62/098144中看到这样的系统的一个例子，该专利申请的公开通过引用以其整体并入本文，如同详细阐述地一样。此外，冷藏车箱、冷藏轨道车等可以有具有不同形式或程度的模块性的制冷系统。

具有可选的水冷式冷凝器(r-744单元的气体冷却器)的装备的几种模型被出售。水冷式换热器位于沿着来自压缩机的制冷剂流路的风冷式排热换热器的下游。在高环境温度条件中使用水冷，其中越过风冷式排热换热器的空气流是不足的。一个例子是船板，其中从船的水供应系统供应水，水供应系统提供水的再循环流并将热排出到外部水生环境(例如海水)。水冷被视为具有有限的市场接受度的昂贵选项。

此外，装备模块的几种模型有具有中间冷却的两个压缩机级。在示例性配置中，中冷器换热器是沿着外部空气流路放置在排热换热器的下游的制冷剂-空气换热器。naturaline模块将中冷器与排热换热器集成在单个圆管板翅(rtpf)单元中。对这样的单元进行水冷呈现添加用于中间冷却的第二制冷剂-水换热器的额外费用。

技术实现要素：

本公开的一个方面涉及制冷系统，其包括用于沿着制冷剂流路驱动制冷剂并具有第一级和第二级的压缩机。第一换热器是沿着制冷剂流路。中冷器换热器是沿着制冷剂流路。第二换热器是沿着制冷剂流路。额外的换热器是沿着在压缩机第二级和第一换热器之间的制冷剂流路。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，额外的换热器是制冷剂-水换热器。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，系统没有其它制冷剂-水换热器。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，额外的换热器是钎焊板换热器。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，液体供应配件和液体返回配件是沿着通过额外的换热器的液体流路。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，第一换热器和中冷器换热器是共用翅的管翅式换热器。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，第一换热器和中冷器换热器是沿着空气流路串联。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，第一电风扇定位成驱动第一空气流越过第一换热器和中冷器换热器，以及第二电风扇定位成驱动第二空气流越过第二换热器。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，制冷系统是可安装到联运集装箱的一端的制冷模块。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，冷藏运输系统包括制冷系统。冷藏运输系统还包括围住冷藏隔间的主体。第一换热器定位成在第一冷却模式中将热排出到外部环境。第二换热器定位成在第一冷却模式中从冷藏隔间吸收热。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，控制器配置成响应于在额外的换热器中的足够的感测到的水压而关闭第一电风扇。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，主体包括：一对侧壁；顶部；底部；以及一个或多个门。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，冷藏运输系统是冷藏联运装运集装箱。一个或多个门包括在主体的第一端处的一对铰接门。制冷系统安装在主体的与第一端相对的第二端处的装备箱中。

本公开的另一方面涉及船，其包括：船体；在船体中或上的多个冷藏联运装运集装箱；以及冷却水供应系统。冷却水供应系统包括：定位成在海水和传热流体之间传递热的一个或多个换热器；以及传热流体的供应/返回系统，其包括用于驱动传热流体的流的一个或多个泵和在耦合到额外的换热器的相应的供应和返回导管中终结的导管。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，传热流体是灰水。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，用于操作制冷系统或冷藏运输系统的方法包括在第一模式中：运行压缩机以沿着制冷剂流路驱动制冷剂，制冷剂穿过在第一级和第二级之间的中冷器换热器；使制冷剂穿过额外的换热器以将来自制冷剂的热排出到流体流；使制冷剂穿过第一换热器；以及使制冷剂沿着制冷剂流路穿过第二换热器以吸收热。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，没有越过第一换热器和中冷器换热器的强制空气流。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，在第一模式中，流体流是水流。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，该方法还包括，在第二模式中操作包括：运行压缩机以沿着制冷剂流路驱动制冷剂，制冷剂穿过在第一级和第二级之间的中冷器换热器；使制冷剂穿过额外的换热器；使制冷剂穿过第一换热器以排出热；以及使制冷剂沿着制冷剂流路穿过第二换热器以吸收热。

在前述实施方案中的任一个的一个或多个实施方案中，在第二模式中，第一模式流体流被禁用，且空气流越过第一换热器和中冷器被驱动。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方案的细节。从描述和附图中以及从权利要求中，其它特征、目的和优点将是明显的。

附图说明

图1是冷藏货物集装箱的剖视图。

图2是冷藏货物集装箱的后视图。

图3是冷藏货物集装箱的制冷系统的示意图。

图4是图1的集装箱的制冷单元的前视图。

图5是冷藏货物集装箱的示意性侧剖视图。

图6是风冷式冷凝器/中冷器和水冷式冷凝器的子组件的部分视图。

图7是沿着线7-7截取的风冷式冷凝器/中冷器的部分横截面视图。

图8是集装箱货船的简化视图。

图9是船的冷却水供应系统的简化的部分示意图。

在各个附图中的相似的参考数字和标号指示相似的元件。

具体实施方式

图1示出可被装船、装卡车、装火车等的联运集装箱20。集装箱具有围住内部24的主体22。主体和内部基本上被形成为正六面体。主体具有顶部22a、底部22b、第一侧面22c、第二侧面22d、第一端22e和第二端22f。顶部、底部和侧面可以是整体的刚性金属结构系统。第一端可由装备模块26(“装备箱”)封闭。第二端可以基本上由一对相对地铰接的门28a、28b(图2)形成。

示例性的这对后门28a、28b(图2)沿着它们的舷外边缘铰接到相邻侧面，并在它们的舷外边缘会合。为了将门固定在适当的地方，每个门具有安装在套管中的一对垂直定向的锁条，其用于绕着它们的中心垂直轴旋转。在上端和下端处，每个锁条具有可与分别安装在后窗眉和后窗台中的相关互补定位件相互作用的凸轮。当门在它们的打开和关闭条件之间旋转时，锁条可在锁定条件和解锁条件之间旋转大约90°或高达大约180°，在锁定条件中，凸轮与定位件互锁，而在解锁条件中，凸轮可从定位件自由穿过。

装备模块包含蒸汽压缩制冷系统30(图3)。示例性系统使用基于二氧化碳的制冷剂，例如r-744。所示例子顺序地沿着制冷剂流路34的主要部分包括压缩机36、排热换热器38、膨胀装置40(例如电子膨胀阀、热膨胀阀、孔口等)和吸热换热器42。一个或多个第一风扇50可驱动外部空气流520越过排热换热器。排热换热器因此被称为风冷式冷凝器(acc)。在本领域中以广泛的意义使用术语“冷凝器”来领会真实冷凝器和气体冷凝器两者。一个或多个第二风扇52a、52b(图3和4)可沿着相应的流路510a、510b驱动内部空气流522a、522b越过吸热换热器。

在各种实现中，为了给集装箱供电，可以有用于连接到外部电源的电源线(未示出)。例如，外部电源可来自携带集装箱的船或卡车-拖车或可来自集装箱被存储于其中的设施或场地。此外，集装箱可与发电机60(图3，例如具有内燃机)相关。对于常规集装箱，发电机可以是可单独地安装到携带集装箱的车辆(拖车或轨道车)的附属“发电机组”的一部分。其它运输制冷系统例如专用拖车可将发电机集成到安装到拖车箱的前部的装备主体内。制冷系统可包括由主电池66供电的主控制器64(例如具有用于运行程序以执行所需功能的处理器、存储器和存储装置)。电池一般是当集装箱插入外部电源或运行的发电机组内时充电的可再充电电池。

为了制造或维修的容易，装备模块可被预先形成为与集装箱主体的其余部分可配合(例如可插入主体的敞开前端内)的模块。

模块26包括前面板或面板组件70(图4)。在图1和4中，组件70的右下(在附图中；在集装箱上左边)面板被示为切掉。在附图的左侧，下面板被移除以暴露各种部件。面板组件70可具有多个开口，其中一些开口可由各种装置封闭。开口中的两个是沿着两个蒸发器风扇52a和52b的空气流路510a、510b。这些流路可与彼此隔离或可以只是单个流路的相邻半部分(或可以是组合、分开的和合并的)。在这个例子中，开口跨越风扇，使得开口的一部分是风扇的上游，而开口的一部分是下游。开口由相应的接入通道80a、80b(图4)封闭。示例性面板80a包括用于为了新鲜空气交换而提供排放口的旋转闸阀(例如手动或机动的)。它也可具有小吹风机风扇81a以从流路510a抽出空气(或可依赖于越过相邻蒸发器风扇的泄漏)。可提供其它阀/门结构。所示面板80b缺乏任何通风孔/阀和/或吹风机，但也可以有一个。

示例性系统30是节热式系统。示例性节热式系统具有压缩机作为二级压缩机，其具有相应的第一级36a和第二级36b。在示例性实施方案中，第一级36a和第二级36b分别是低压力级和高压力级。示例性级通常由电动机37供电。例如，级可以是往复式压缩机的单独的汽缸组。图3示出具有总吸入口90和总排出口92的压缩机。节热器口被标为94。示例性节热器涉及位于排热换热器38和膨胀装置40之间的闪蒸罐节热器子系统100。示例性系统100包括具有用于馈送膨胀装置40的液体出口104和用于沿着节热器管线108将饱和蒸汽馈送到节热器口94的蒸汽出口106的闪蒸罐102。通常，饱和蒸汽的混合帮助冷却(降低)离开第一级的制冷器的温度。这个和所述中冷器一起用于降低那个温度以防止第二级温度(排气温度)变得太高。节热器膨胀装置110可与闪蒸罐集成在一起或在闪蒸罐的入口112的上游。示例性膨胀装置110是常规高压力膨胀阀。

示例性制冷系统也是具有中冷器换热器120的中间冷却系统。中冷器换热器可在一些操作模式中在沿着制冷器流路的第一级36a和第二级36b之间。示例性中冷器换热器(中冷器)120是制冷剂-空气换热器。示例性制冷剂-空气换热器是沿着外部空气流路508。在示例性实施方案中，中冷器换热器120是沿着所述流路508在排热换热器38的下游。如下面进一步讨论的，换热器38和120可集成在具有分开的与换热器38相关联的管腿124和与换热器120相关联的管腿126的单个气冷式冷凝器/中冷器单元121(图6)中。示例性组合单元是翅管换热器(例如圆管板翅片(rtpf))，其中金属翅128和管板由两组管腿共用。其它配置可使管混合，且与相应腿相关联的管的确切平衡可由各种性能因素决定。

中冷器定位成沿着形成流路34的级间腿34-1的级间管线130(图3)。级间管线从压缩机上的口134延伸。在示例性中冷式和节热式实施方案中，中冷器管线130与节热器管线108合并，使得中冷器制冷剂流可经由节热器口94返回到第二级。

图3示出在基线节热式和中冷式系统中可能是常规的多个额外特征。这些包括沿着节热器管线(例如节热器螺线管阀)的阀140，其可选择性地允许并阻止节热器流。沿着节热器管线的止回阀142防止通过口106的逆流。卸载阀144(例如卸载器螺线管阀)定位成沿着从第二级入口(节热式口)条件延伸回到第一级入口(吸入口90)条件的卸载管线146。在示例性实施方案中，这显示为在管线108和130的接合点和在吸入口90上游的吸入管线之间延伸。除了所示的那些布置以外的物理布置可实现相同的射流条件。

其它常规特征之一是过滤器/干燥器150、高侧充电口152、低侧充电口153、低侧压力释放阀154、高侧压力释放阀156、各种压力传感器158、各种温度传感器160和闪蒸压力释放阀162。

系统30将沿着制冷剂流路在排热换热器38的上游的水冷式排热换热器170(亦称水冷式冷凝器)添加到示例性基线制冷系统。换热器170将水流路172置于与制冷剂流经的交换关系中。虽然使用术语“水”作为实际物质，但在流路172中的流一般不是纯水，但可以具有用于细菌控制、腐蚀抑制、冷冻保护、泵润滑等的各种添加剂中的一个或多个。这个水在本领域中被识别为“灰水”。图3示出沿着流路172的入口配件174和出口配件176。水压传感器178可以沿着流路172在配件之间的某个地方。如下面讨论的，这些可经由相应的配件184、186(例如自动排水式快速连接配件)连接到相应的供应管线180和返回管线182以供应冷水并返回热水。为了防止错误连接，配件174和176可不同于彼此，例如具有相反的性别。

系统30可具有一个或多个非水冷模式，其中没有沿着流路172的流。这些可包括一个或多个节热模式和一个或多个非节热模式。

系统30还具有至少一个模式，其中有沿着流路172的水流。如下面讨论的，这例如当集装箱在船上时将出现。在集装箱堆叠在船中的情况下，由于循环较差，沿着流路508的入口空气流可具有相对热的空气。由于缺乏经由换热器170的排热，系统30可能不能够在那些情况下使集装箱冷却。类似地，否则极端的户外温度可能压倒系统的基本容量。在这样的情况下，沿着流路170的流使进入换热器38的制冷剂预先冷却。根据情况，这个冷却可以到低于环境空气温度的温度。

通常，控制可通常反映水冷式冷藏集装箱和节热式/中冷式集装箱的现有控制协议。如在常规水冷式系统中的，压力传感器178可由控制器使用来确定何时切换到水冷模式。当阈值水压被感测到时，控制器可切断到冷凝器风扇50的功率，同时继续正常运行压缩机、蒸发器风扇和其它部件。当水压未被感测到时，控制器将正常操作冷凝器。

进入换热器38的制冷剂的冷却允许沿着中冷器流路34-1通过的制冷剂的间接冷却。例如，不是将热排出到空气流520，换热器38可从空气流520吸收热并允许中冷器换热器120又将热排出到空气流520。另一机制或动力学是经由热从中冷器换热器到换热器38的直接热传导。如上面提到的，换热器38和120可以是单个物理单元的两个段。例如，单个单元可以是板翅式换热器，其中这两个段由不同的单独管腿124、126(图7)形成，但共用翅128。翅可将热从中冷器换热器段的管传导到换热器段38的管。在这样的情况下，风扇50可关闭以防止空气流520。因此看到，通过将水冷式冷凝器170定位在风冷式冷凝器38的上游，水冷式冷凝器170可提供沿着主流路的制冷剂的直接冷却和沿着中冷器流路的制冷剂的间接冷却以允许在水冷模式中的中冷式操作。这避免了例如对提供沿着中冷器流路34-1的第二水冷式换热器的需要。

图8示出携带堆叠在顶侧的多个集装箱602和在船的船体606的内部中的隔间内的多个集装箱604的货船600。示意性地，在船上的冷水系统618包括海水侧620，其包括用于抽入海水的一个或多个进入口622和用于排出海水的一个或多个排出口624。一个或多个泵626可将海水流从入口驱动到出口并通过一个或多个水-水换热器630的海水侧。在灰水侧640上，一个或多个泵642驱动通过换热器630的灰水侧的流。各种供应和返回歧管结构660、662可最终终结于用于单独集装箱的单独供应管线180和返回管线182中。其它细节例如各种过滤器、消毒器、膨胀箱/缓冲器等没有示出，但可被包括，如在本领域中已知的或还没有发展的。

可使用否则常规的或还没有发展的材料和技术来制造系统。

“第一”、“第二”等在该描述和所述权利要求中的使用是仅为了区分开权利要求且并不一定指示相对或绝对的重要性或时间顺序。类似地，在一个元件的权利要求中识别为“第一”(或类似标识)并不阻止这样的“第一”元件识别在另一权利要求中或在该描述中被称为“第二”(或类似标识)的元件。

描述了一个或多个实施方案。然而将理解，可做出各种修改。例如，当应用于现有的基本制冷系统和/或集装箱结构和相关使用方法时，这样的现有配置或它的相关使用的细节可能影响特定实现的细节。因此，其它实施方案是在所述权利要求的范围内的。