一种制冷设备及其使用方法

专利名称：一种制冷设备及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷设备，更具体地说，并不排他地，涉及一种可运输的制冷设备。
可运输的制冷设备通常被用于在运输过程中在可以接受的限度内保持易腐坏物品的温度，从而避免物品变坏，并且以最好的可能条件把物品运到顾客手中。
目前已知的可运输的制冷设备通常包括有为向存放易腐坏物品的容器内部供应冷空气的低温制冷系统或机械制冷系统。在低温系统中，把低温制冷流体，比如液氮向易腐坏物品上喷雾，这样，液体的和/或气化了的氮就产生作用，以使物品冷却。机械系统的工作原理是在容器的内部与外部之间进行热交换。保持在密闭环路致冷系统中的液体由一台机械压缩机进行压缩，然后，在位于被冷却的容器内的一个蒸发器中进行膨胀。液体的膨胀使其产生一温度的下降，这样，使被冷却的液体通过蒸发器，而在蒸发器中进行热交换，这就使得液体制冷剂被加热，而容器内的空气则被冷却。把已加热的液体通过流经位于容器外面的热交换器，并暴露于流通的冷却空气，而使被加热的液体冷却。
上面提到的制冷设备确存在有许多缺陷，这些缺陷会造成这些装置不能够满足某些使用者的要求。例如，机械制冷系统通常采用柴油压缩机，当在限定的地点，比如装货场使用时，它会造成难以接受的噪音和污染。除此之外，它们是一种相当慢的使容器内部降温的装置，这种机械系统的降温方式与一个等价的低温制冷系统相比要花约长三倍的时间。这可能在装载过程中产生问题，即在使用其时就必须在能进行装载之前先使机械制冷系统运行一段相当长的时间。在容器被打开以后温度恢复很慢也是与这类机械制冷系统有关的一个问题。不知道什么时候会发生故障，且这可能造成贵重货物的变质。
尽管低温制冷系统在运行中是无噪音的、可靠的，并能使容器内的温度迅速降低(通常被称之为骤冷)，但是这种系统本身不能在长途运动中使用，因为液氮消耗得非常快，并且在运输过程中不容易得到补充。
本发明的目的是提供一种制冷设备，它能减轻并基本上能够克服与上述制冷系统有关的问题。
因此，本发明提供一种制冷设备，它包括被维持在受控的温度条件下的用来接纳物品的一个容器，以及用来在该容器中产生并控制所述受控温度的一个温度控制装置，其中，温度控制装置包括一台机械制冷装置和一台低温制冷装置的组合，以及用来控制每台装置运行的一个控制系统，以使得一台或另一台或者两台所述装置按照事先确定的运行参数运行。
将要看到，由于把低温制冷和机械制冷连在一起的组合，每种系统的优点可以被利用，而缺点则被避免，从而提供了一种能满足不能由上面系统中任何一个系统所不能满足的要求。
本发明的另一个方面是提供了使上述的制冷设备运行的一种方法，它包括如下步骤(a)使低温制冷装置运行，以使得容器内的温度迅速下降到第一温度或在第一温度的一个给定的范围内，该第一温度低于外界大气的温度，并且是放在容器中的物品想要保存的温度。
(b)使机械制冷装置运行，以使容器内的温度保持在所述的第一温度或在它的一个给定范围内。
(c)在容器中的空气逸出之后，使低温制冷装置运行，以使容器中的温度开始迅速地降低。
(d)如果需要，重复步骤(b)和(c)，以使得容器中的温度保持在所要求的温度范围内。
现在将参考着附图通过只是作为例子的实施例更具体地描述本发明的其他目的、结构、方法与特点。附图中

图1为体现本发明的特点的一个运输用的容器的部分剖开图;以及图2为容器内的温度相对于时间的图表。
现参见附图，用于，例如，运输易腐坏食品的容器10设有一个机械制冷系统和一个低温制冷系统，分别为12和14。由于后面将描述的原因，机械制冷系统12比在常规的“只用机械”的制冷结构中可能需要的机械制冷系统要小一些。低温制冷系统的储存罐16和机械制冷系统的压缩机18可以方便地放在与该容器有关的拖车15的下面。然而，在不偏离本发明的精神实质的情况下，可以有另外的布置。低温储存罐通过管路20与位于后面将述及的机械制冷系统的一个蒸发器30的下面的多个喷雾杆22连接起来。容器10可以用可移动的隔板26分成几个舱室10a，10b，10c，在这种情况下，每个舱室至少设有一组喷雾杆。机械系统的其它部件包括有在每个舱室中的至少一个蒸发器28，每个蒸发器有一个膨胀器30，以及还有一个热交换器，为了方便起见，该热交换器可以装在拖车15的下面，靠近压缩机。如果设有多于一个的蒸发器28，那么最好把它们并联的连接。设有一台柴油机36用来驱动机械压缩机。如果愿意的话，还可以用一台电动机38作为柴油机36的补充，从而可以使得当有适当的电力供应可供使用时使该系统相当安静地运行。为了方便起见，朝向拖车的后面设置有电连接点40。在蒸发器28中设有循环风扇42，用以帮助将被冷却的空气绕着容器循环，而通气孔31可以把过量的空气由容器中排出。每个蒸发器还设有加热器27，用来在产生“受控环境”时对容器内部进行加热。设有流出管和返回管21a，21b，作为使冷却的流体流向蒸发器28和流出蒸发器的通道。
一个带有充液氮部位的控制系统43被设置用来在两个制冷系统的运行中进行控制，且它包括多个热传感器44，46，这比如双标准无屏蔽的布兰德斯奈特(Brandstedt)温度计控头，其至少一个用于返回的空气的测量，和至少一个用于低温系统运行的测量。同时在每个舱室内还设有包着两个控头44，46的具有单独校准调整的温度自动调节器48。控制系统43可以以多个温度和时间限制进行编程序，下面将对比进行描述。
可以设置手控装置50，用来在需要的时候避开控制系统，并使机械和/或低温制冷系统的操作返回到由车辆操作人员控制。在可能性不大的系统发生故障的情况下或在极端温度下运行的过程中这样一种安排可能是所希望的。
在运行中，要求制冷装置进行如下工作步骤(a)在装载任何易腐坏物品之前把容器内部快速降温至第一运行温度(在其它地方被称为骤冷);
(b)在装载上物品之后和在运往顾客的旅途中保持第一运行温度;
(c)在卸货点打开容器门之后，快速恢复到第一运行温度。
除上述之外，可以这样使容器运行，以使得产生不同的温度区，例如，在每个舱室例如10a，10b，10c中产生一个温度区。当采用舱室运行状态时，例如，可以产生出一个被保持在“冰冻”状态的温度区，一个在“冷冻”状态的温度区以及一个在“受控的环境”的温度区。相当于冰冻、冷冻和环境温度的实际温度将依相关的物品和外界温度的不同而改变。因此，本说明的其余部分中使用这些词时相当地不严格，并且不应被认为是限定性的。
在运行中，采用下列步骤来实现本发明。
第一，使低温制冷系统14运行，以使得在装载易腐坏物品之前将容器10内的温度迅速下降。具有骤冷能力并且十分安静的低温系统特别好地适于在骤冷过程中使用，这骤冷过程降温必须尽可能地快，以便于加速装载过程，并且尽可能地避免过大的噪音，噪音可能是凌晨工作中的一个特别敏感的问题。一旦低温系统14把容器内的温度降低到为了保存任何物品所要求的第一运行温度(T0)的第一给定温度范围(Ta-Tb)之内，就可以开始进行装载;
第二，当容器在运往顾客的旅途中，使有一定噪音，但使用时持续时间没有什么限制的机械系统运行，从而在第一温度范围(Ta-Tb)内保存容器中的物品。在这一阶段，可以把低温制冷系统关掉，或使它处在一个大大降低了的水平上运行，在这种情况下，它将作为机械系统的补充;
第三，在卸货过程中，容器的门已被打开了并且有一部分制冷空气逸出之后，使低温制冷系统运行，以便产生快速的降温和/或大能量的降温，使容器里的物品迅速回到(或把它维持在)第一温度范围(Ta-Tb)中。在这一阶段，可以把机械系统关掉，从而避免过大的噪音，或者可以继续使其运行(当噪音不是一个问题时候使用)，这样可使其作为低温系统的补充。
第三阶段可以修改为，一旦温度达到第一运行温度T0的一个给定的第二温度范围(Tc-Td)之内，就停止低温制冷系统的运行并使机械系统运行。第二温度范围比第一温度范围更靠近第一运行温度T0。
在阶段二中，机械制冷装置的运行开始之后，可以在一个第一预先设定的时间之前或在第一预先设定的时间间隔(P1)之内关掉低温制冷装置。同样地，在阶段三中，低温制冷装置的运行开始之后，可以在一个第二预先设定的时间之前或在第二预先设定的时间间隔之内关掉机械制冷装置。
可以把控制系统的程序编成使整个容器的内部都保持在第一温度范围内，或者可以把程序编成使多个舱室10a，10b，10c中的第一个保持在多个温度范围中的一个之内，这比如不严格地对应于“冰冻”，“冷冻”和“受控的环境”温度范围。
如果有电源可供使用，在需要时，可以开动电动机来使压缩机运行。
由于机械制冷系统只是用作保持已经建立起来的低温环境的装置，所以它不需要象常规的装置那么大。尺寸的减少会使得成本显著地降低。这将大大地有助于补充附加的低温系统的成本。
本发明的另一个优点在于它的灵活性，每种制冷系统可以被运行到它的最佳能力，并且每种系统都用来补充另一种系统，而在性能上没有过多的牺牲。一个特别有益的特点是可以正好在长途路程中使机械制冷系统运行来保持已由低温系统建立的低温环境，从而把低温制冷流体的供应保存下来，使用在要求骤冷或安静运行的时候。
控制系统通常以“自动”的方式运行，在这种方式中操作人员不需要改变控制参数，除非他想要这样作。自动运行方式可以使系统在所要求的时候在两个运行的方式之间进行切换，而不用操作人员从中干预，因此提高了运行效率。
尽管实际的“冰冻”，“冷冻”和“受控的环境”温度将依据被运输的物品而改变，但典型温度值分别为-20±1℃，+2±1℃，和+15±1℃。典型的第一运行温度可以从这些温度范围中选定，在取决于所运输的物品。
权利要求
1.一种制冷设备，它包括一个被维持在受控的温度条件下的用来接纳物品的容器，以及用来在容器中产生并控制所述受控温度的一个温度控制装置，其中，温度控制装置包括一台机械制冷装置和一台低温制冷装置的组合，以及用来控制每台装置运行的一个控制系统，以使得一台或另一台或者两台所述装置按照事先确定的运行参数运行。
2.如权利要求1中所述的一种制冷设备，其中，其包括用来在该容器中产生经机械和/或低温制冷的空气循环的循环装置。
3.如上述权利要求中任何一个所述的一种制冷装置，其中，其包括供应控制装置，用来控制把低温和/或机械制冷装置的产物供应给容器内不同的区，从而在容器中产生不同温度的区。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的一种制冷装置，其中，所述容器包括一种在道路上可拖曳的容器。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的一种制冷装置的运行方法，其包括下列步骤(a)使低温制冷装置运行，以使得容器内的温度迅速下降到第一温度或在第一温度的一个给定的范围内，该第一温度低于外界大气的温度，并且是放在容器中的物品需要保存的温度。(b)使机械制冷装置运行，以使容器内的温度保持在所述的第一温度或在它的一个给定的范围内。(c)在容器中的空气逸出之后，使低温制冷装置运行，以使容器中的温度开始迅速地降低。(d)如果需要，重复步骤(b)和(c)，以使得容器中的温度保持在所要求的温度范围内。
6.如权利要求5所述的方法，其还包括在阶段(c)的过程中，使机构制冷装置运行，以帮助降低容器中的温度。
7.如权利要求5所述的方法，其还包括一旦容器中的温度达到所述第一温度的一个给定范围内，就在阶段(c)的过程，中断低温制冷装置的运行，并且使机械制冷装置运行。
8.如权利要求5至7中任何一项所述的方法，其包括在阶段(b)中，在机械制冷装置的运行开始之后，在第一预先设定的时间之前或在第一预先设定的时间间隔之内，中断低温制冷装置的运行。
9.如权利要求5至8中任何一项所述的方法，其包括在阶段(c)中，低温制冷装置的运行开始之后，在第二预先设定的时间之前或在第二预先设定的时间间隔之内，中断阶段(b)中的机械制冷装置的运行。
10.如权利要求5至9中任何一项所述的方法，其包括控制来自低温和/或机械制冷装置的产物向容器中的不同舱室的流动，从而产生不同温度的区。
11.基本上如在这里参考附图，并如附图中所说明的那样地作了描述的方法。
全文摘要
一种适用于在运输过程中控制易腐坏物品的温度的装置，它包括一个比通常的要小些的机械制冷系统(14)和一个低温制冷系统(16)的组合，以及用来使一个或另一个或者两个系统运行的一个控制系统，以便在预先确定的温度范围内保持容器内的温度。
文档编号F25B1/00GK1106916SQ9411811
公开日1995年8月16日 申请日期1994年11月8日 优先权日1993年11月8日
发明者T·D·哈德森, M·J·威尔金森 申请人:英国氧气集团有限公司