冻结蒸发器盘管检测以及除霜起始的制作方法
冻结蒸发器盘管检测以及除霜起始的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般来说涉及制冷剂蒸气压缩系统，且更明确地说涉及在向维持于水的冰点(32°F/0°C)以下的温度的温度受控空间供应冷空气时对制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器的热交换器盘管进行检测并除霜。
[0002]发明背景
与运输制冷系统结合使用的制冷剂蒸气压缩系统由于宽范围的操作负载条件和宽范围的室外环境条件而通常要经历严苛的操作条件，制冷剂蒸气压缩系统必须在所述宽范围的操作负载条件和室外环境条件内操作以使载货空间内的产品维持在所要温度。货物需要被控制于的所要温度还可以取决于待保存的货物的性质而在宽范围内变化。例如，对于新鲜产品，例如农产品、乳制品、鲜肉、鲜禽肉，从温度受控空间返回蒸发器的控制设定点空气温度通常可以是从34 T直至86 °F (I °C至30°C )，而对于冷冻产品，例如冰淇淋、海鲜、冷冻肉和冷冻禽肉以及其它冷冻物品，控制设定点空气温度通常可以是从32 °F下至-30°F (0°C至-34.4 0C ) ο
[0003]当制冷剂蒸气压缩系统在冷冻温度控制模式下操作以将温度受控空间内的空气温度维持在32 °F (0°C)以下时，制冷剂的温度将低到使得蒸发器盘管的热传递表面将低于32°F ((TC)。因此，从温度受控空间返回蒸发器的空气中的水汽将以冰的形式沉积在蒸发器盘管的热传递表面上。在冰积聚在蒸发器盘管上时，空气流速将降低，因为冰的积聚封堵了蒸发器盘管上的空气流动通道的多个部分。
[0004]另外，冰积聚在蒸发器盘管的暴露热传递表面上对从空气流到通过蒸发器盘管的热交换管的制冷剂的热传递造成额外热阻力，由此使蒸发器盘管的热传递性能降级并降低蒸发器盘管的制冷量。由于蒸发器盘管制冷量减小，因此制冷剂通过蒸发器盘管时可以被蒸发的量较少。响应于降低的制冷量，蒸发器膨胀阀缩小其流量控制开口以减少通过蒸发器盘管的制冷剂的质量流量。因此，被称作吸入压力的在蒸发器盘管以及其下游内的制冷剂压力(包括在压缩机的吸入口处的制冷剂)降低。如果吸入压力掉到预设下限以下，那么系统将停止运转以避免对压缩机造成可能的损坏。然而，由于系统仍被施加了冷却需求，因此系统将再运转。压缩机的非所要的运转-停止运转可能随之而来。
发明概要
[0005]在一方面中，本文中公开的方法用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了将货箱温度维持在冰点以下而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前检测冻结的蒸发器盘管。
[0006]在一方面中，本文中公开的方法用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了将货箱温度维持在冰点以下而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前开始对冻结的蒸发器盘管的除霜。
[0007]在一实施方案中，所述方法包括确定在第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变；以及确定在第二预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变。如果在所述第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述第二预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变，那么产生指示所述蒸发器热交换器盘管严重结霜的警报。
[0008]在一实施方案中，所述方法包括确定所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的当前量值是否至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值以及确定所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值是否至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值。如果所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的所述当前量值至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值且所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述当前量值至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值，那么所述方法进一步包括开始对所述蒸发器热交换器盘管的除霜。
[0009]确定在所述第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变可以包括:在第一时间感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的空气流的返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的空气流的供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第一时间时的空气流温度差；在所述第一时间之后经过所述第一预选时间段的第二时间，感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的所述空气流的所述返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的所述空气流的所述供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第二时间时的所述空气流温度差；之后计算所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的差；以及对所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的所述差与空气流温度差的所述设定点阈值改变进行比较。在一实施方案中，所述第一与第二预选时间段在持续时间和一致性上是相同的。
[0010]确定在所述第二预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变可以包括:在第一时间和在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间感测所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件；通过从所述第二时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值减去所述第一时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值来计算在所述选定时间段内所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变；以及对所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述计算出的改变与制冷剂压力条件的所述设定点阈值改变进行比较。所述制冷剂蒸气压缩系统的低压上的所述制冷剂压力条件可以选自由压缩机吸入压力、蒸发器出口制冷剂压力和蒸发器入口制冷剂压力组成的组。在一实施方案中，所述第一与第二预选时间段在持续时间和一致性上是相同的。
[0011]在所述方法的一实施方案中，其中所述制冷剂蒸气压缩系统是充填有二氧化碳制冷剂的跨临界制冷剂蒸气压缩系统，所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的设定点阈值量值大于二氧化碳的三相点5.2巴绝对压力。在一实施方案中，所述空气流温度差的设定点阈值量值大于20 °F (Il0Oo
[0012]附图简述
为了进一步理解本公开，将参考以下详细描述，将结合附图来阅读所述详细描述，其中:
图1是装备有运输制冷单元的冷藏货柜的透视图；
图2是可以根据本文中公开的方法操作的运输制冷单元的制冷剂蒸气压缩系统的实施方案的示意图；以及
图3是示出了本文中公开的用于检测冻结的蒸发器盘管并开始对其除霜的方法的实施方案的过程流程图。
【具体实施方式】
[0013]图1中描绘了具有温度受控载货空间12的冷藏货柜10的示例性实施方案，其中通过与载货空间12相关联的运输制冷单元14的操作对所述载货空间的气 氛制冷。在冷藏货柜10的所描绘实施方案中，按照常规做法，将运输制冷单元14安装在冷藏货柜10的前壁中的开口中。然而，制冷单元14可以安装在冷藏货柜10的柜顶、底板或任一壁中或上。另外，冷藏货柜10具有至少一个通路门16，通过所述通路门，可以将易腐产品和货物(新鲜或冷冻的)装载到冷藏货柜10的载货空间12中以及从冷藏货柜10的载货空间12移除。
[0014]运输制冷单元14包括用于对从温度受控空间12抽出且供应回温度受控空间12的空气制冷的制冷剂蒸气压缩系统20。现在参看图2，示意性地描绘了适合于用在运输制冷单元14中的用于对从温度受控载货空间12抽出且供应回温度受控载货空间12的空气制冷的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案。虽然本文中将结合通常用于由船、由铁路、由陆路或通过联合运输来运输易腐货物的那类冷藏货柜10来描述制冷剂蒸气压缩系统20，但是将理解制冷剂蒸气压缩系统20还可以在用于对用于运输易腐产品和货物(新鲜或冷冻的)的卡车、拖车或类似者的载货空间制冷的运输制冷单元中使用。制冷剂蒸气压缩系统20还适合于用来调节将供应给住宅、办公楼、医院、学校、餐馆或其它设施内的气候受控舒适区的空气。制冷剂蒸气压缩系统20还可以用来对供应给陈列柜、柜台、冷冻柜、冷库或商业机构中的其它易腐和冷冻产品储藏区域的空气制冷。
[0015]制冷剂蒸气压缩系统20包括多级压缩装置30、制冷剂排热热交换器40、闪蒸槽60以及制冷剂吸热热交换器50 (本文中也被称作蒸发器)，其中制冷剂管路22、24和26将前述部件按串联制冷剂流动次序连接成初级制冷剂回路。高压膨胀装置(HPXV) 45 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60上游且在制冷剂排热热交换器40下游。与蒸发器50操作性地相关联的蒸发器膨胀装置(EVXV) 55 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60下游且在蒸发器50上游。
[0016]如将在下文更详细地论述，压缩装置30压缩制冷剂且使制冷剂在初级制冷剂回路中循环。压缩装置30可以包括具有第一压缩级30a和第二级30b的单个多级制冷剂压缩机，例如往复式压缩机或漩涡式压缩机，其中从第一压缩级30a排放的制冷剂传递到第二压缩级30b以进行进一步压缩。或者，压缩装置30可以包括经由制冷剂管路在初级制冷剂回路中按串联制冷剂流动关系进行连接的一对单独压缩机，其中一个构成第一压缩级30a且其中另一个构成第二压缩级30b，所述制冷剂管路将构成第一压缩级30a的压缩机的排放口与构成第二压缩级30b的压缩机的吸入口连接成制冷剂流体连通以进行进一步压缩。在双压缩机实施方案中，压缩机可以是漩涡式压缩机、螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机或任何其它类型的压缩机或任何所述压缩机的组合。在这两种实施方案中，在第一压缩级30a中，将制冷剂蒸气从较低压力压缩到中间压力，且在第二压缩级30b中，将制冷剂蒸气从中间压力压缩到较高压力。
[0017]在图2中描绘的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案中，压缩装置30通过变速电动机32驱动，所述变速电动机通过经由变频驱动器34递送的电流来供电。电流可以是从例如船舶电站等外部电源(未图示)或从附接至货柜前部的燃料发动机牵引式发电机单元(例如柴油发动机驱动式发电机组)供应给变速驱动器34。可通过改变由变频驱动器34输出到压缩机驱动电动机32的电流的频率来改变变速压缩机30的速度。然而，将理解，在其它实施方案中，压缩装置30可以包括固定速度压缩机。
[0018]制冷剂排热热交换器40可以包括翅片管式热交换器42，通过所述翅片管式热交换器，从第二压缩级30b排放的热的、高压制冷剂(即，最后的压缩填料)与二次流体(最常见为通过扇44经由热交换器42抽出的环境空气)成热交换关系来传递。翅片管式热交换器42可以包括(例如)翅片和圆管式热交换盘管或翅片和平面微通道管式热交换器。电动机46驱动扇44ο所述电动机可以是单速电动机、可按两个或两个以上固定速度操作的多速电动机或通过变频驱动器(例如与压缩装置电动机32相关联的变速驱动器34或单独的变速驱动器)供电的变速电动机。
[0019]取决于制冷剂蒸气压缩系统是按跨临界循环还是亚临界循环来操作，制冷剂排热热交换器用作制冷器气体冷却器或制冷剂冷凝器。具有常规碳氟化合物制冷剂(例如但不限于氢氯氟烃(HCFC)，如R22，且更通常为氢氟烃(HFC)，如R134a、R410A、R404A和R407C)的制冷剂蒸气压缩系统按亚临界循环操作，且制冷剂排热热交换器40充当制冷剂冷凝器。由于二氧化碳的低临界点，充填有二氧化碳作为制冷剂而非充填HFC制冷剂的制冷剂蒸气压缩系统被设计成按跨临界压力模式来操作。本文中公开的方法可以与按亚临界循环或跨临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统结合使用。
[0020]当制冷剂蒸气压缩系统20按跨临界循环操作时，从第二压缩级30b排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力(本文中被称作高侧压力)超过制冷剂的临界点，且制冷剂排热热交换器40充当气体冷却器。然而，应理解，如果制冷剂蒸气压缩系统20仅按亚临界循环操作，那么从压缩机排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力低于制冷剂的临界点，且制冷剂排热热交换器40充当冷凝器。
[0021]制冷剂吸热热交换器50还可以包括翅片管式盘管热交换器52，例如翅片和圆管式热交换器或翅片和平面微通道管式热交换器。无论制冷剂蒸气压缩系统是按跨临界循环还是亚临界循环操作，制冷剂吸热热交换器50都充当制冷剂蒸发器。在进入蒸发器50之前，通过制冷剂管路24的制冷剂穿越蒸发器膨胀装置55 (例如电子膨胀阀或温控膨胀阀)且膨胀至较低压力和较低温度以进入热交换器52。
[0022]在两相(液体和蒸气)制冷剂穿越热交换器52时，所述两相制冷剂与加热流体成热交换关系来传递，借此所述两相制冷剂蒸发且通常过度加热至所要程度。从热交换器52离开的低压蒸气制冷剂经制冷剂管路26传递至第一压缩级30a的吸入口。加热流体可以是通过相关联扇54从将进行冷却且通常还除湿的气候受控环境(例如与运输制冷单元相关联的易腐/冷冻货物储藏区或商业机构的食品陈列或储藏区域或与空气调节系统相关联的建筑物舒适区)抽出且之后返回从中进行抽取的气候受控环境的空气。电动机56驱动扇54。所述电动机可以是单速电动机、可按两个或两个以上固定速度操作的多速电动机或通过变频驱动器(例如与压缩装置电动机32相关联的变速驱动器34或单独的变速驱动器)供电的变速电动机。
[0023]闪蒸槽60充当节热器和容留器，所述闪蒸槽安置于制冷剂管路24中在气体冷却器40与蒸发器50之间、在蒸发器膨胀阀55上游且在高压膨胀装置45下游。闪蒸槽60界定腔室62，已穿越高压膨胀装置45的膨胀制冷剂进入所述腔室中且分离成液体制冷剂部分和蒸气制冷剂部分。液体制冷剂聚集在腔室62中且从此处通过蒸发器膨胀装置55定量通过制冷剂管路24的下游支线以流经蒸发器50。
[0024]蒸气制冷剂聚集在腔室62中在液体制冷剂上方且可以从此处通过节热器蒸气管路64以便制冷剂蒸气注入压缩过程的中间级中。节热器流量控制装置65 (例如具有打开位置和闭合位置的电磁阀(ESV))插入于节热器蒸气管路64中。当制冷剂蒸气压缩系统20按节热模式操作时，节热器流量控制装置65打开，由此允许制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节热器蒸气管路64传 递到压缩过程的中间级中。当制冷剂蒸气压缩系统20按标准的非节热模式操作时，节热器流量控制装置65闭合，由此防止制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节热器蒸气管路64传递到压缩过程的中间级中。
[0025]在压缩装置30具有通过冷却剂管路按串联流动关系连接的两个压缩机(一个是第一压缩级30a且另一个是第二压缩级30b)的实施方案中，蒸气注射管路64与将第一压缩级30a的出口与第二压缩级30b的入口互连的制冷剂管路连通。在压缩装置30包括具有对第二压缩级30b馈料的第一压缩级30a的单个压缩机的实施方案中，制冷剂蒸气注射管路64可以经由通向压缩腔室的专用口而直接通到压缩过程的中间级中。
[0026]制冷剂蒸气压缩系统20还包括与如先前所描述插入于各种制冷剂管路中的多个流量控制装置45、55和65操作性地相关联的控制器100。按照常规做法，除了通过温度传感器102监视环境空气温度Tamaik、借助温度传感器104监视供应箱空气温度Tsbaik以及借助温度传感器106监视返回箱空气温度Tkbaik之外，控制器100还可以借助与控制器100操作性地相关联且安置于制冷剂蒸气压缩系统20中的选定位置处的各种传感器来监视各种压力和温度以及操作参数。结合本文中公开的方法，控制器100监视与第一压缩级30a的吸入口相关联地安置以感测馈送给第一压缩级30a的制冷剂的压力Psuct的压力传感器108。
[0027]温度传感器102可以安置在通过在热交换器盘管42上游的某一位置处的扇44抽取到气体冷却器40中的环境空气流中。温度传感器104可以安置在已穿越蒸发器50的热交换器盘管52且传递回温度受控空间的供应气体的流中。温度传感器106可以安置在从温度受控空间抽出以穿越蒸发器50的热交换器盘管52的返回气体的流中。压力传感器108可以是常规压力传感器，例如压力变换器，且温度传感器102、104和106可以是常规温度传感器，例如数字温度计、热电耦或热敏电阻。
[0028]如本文中使用，术语“控制器”指代用于控制的任何方法或系统且应被理解为包括微处理器、微控制器、经编程数字信号处理器、集成电路、计算机硬件、计算机软件、电路、专用集成电路、可编程逻辑装置、可编程门阵列、可编程阵列逻辑、个人计算机、芯片以及离散模拟、数字或可编程部件的任何其它组合或能够提供处理功能的其它装置。
[0029]当制冷剂蒸气压缩系统20在温度维持模式下操作以将温度受控空间12内的温度维持在水的冰点以下的温度控制设定点温度的窄带内(被称作冷冻控制模式)时，控制器100被配置成密切地监视供应空气温度、返回空气温度和吸入压力以在吸入压力被驱动到吸入压力下限以下之前检测冻结的蒸发器盘管。在充填有二氧化碳制冷剂或含有二氧化碳的制冷剂混合物的制冷剂蒸气压缩系统中，必须将吸入压力下限设定为二氧化碳的三相点压力(5.2巴绝对压力)以上的水平。
[0030]在冷冻控制模式下操作期间，由于通过蒸发器热交换器盘管52的极低制冷剂温度以及温度受控空间(即，货箱12)内的低于冰点(低于32°F)的空气温度，冰积聚在蒸发器热交换器盘管52的热传递表面上。随着冰的积聚，冰封堵越来越多的通过蒸发器52的空气流动路径，由此使通过蒸发器的空气流减少。另外，蒸发器制冷量降低，因为冰积聚使对从通过蒸发器的空气流到通过蒸发器热交换器盘管52的制冷剂的热传递的热阻力增加。虽然蒸发器制冷量随着冰积聚而恶化，但是由冰积聚造成的通过蒸发器的空气流速的降低更严重。
[0031]因此，如果控制器100通过将返回空气温度Tkbaik维持在温度控制设定点来控制制冷剂蒸气压缩系统的操作，那么从蒸发器50离开的空气流的温度Tsbaik将减小。随着供应空气温度Tsbaik下降，蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差Tkbaik - Tsbaik增大。然而，如果控制器100通过维持供应空气温度Tsbaik来控制制冷剂蒸气压缩系统的操作，那么进入蒸发器50的空气流的温度Tebaik将增加。随着返回空气温度T Kbair升高，蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差Tkbaik - Tsbaik同样增大。
[0032]为了避免制冷剂蒸气压缩系统20在冷冻控制模式下操作期间因为低吸入压力所限而进入开/关循环中，除了还连续地监视供应空气温度与返回空气温度之间的温度差随时间改变的趋势之外，控制器100还被配置成连续地监视吸入压力随时间改变的趋势。控制器100进一步被配置成使用吸入压力随时间改变的趋势以及供应空气温度与返回空气温度之间的温度差随时间改变的趋势一起来检测在达到吸入压力下限之前蒸发器热交换器盘管52是否冻住。控制器100可以进一步被配置成只要在预选时间段内蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变便产生指示蒸发器热交换器盘管结霜的警报。
[0033]在本文中公开的方法的另一方面中，控制器100可以被配置成如果蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的当前量值Tkbaik - Tsbaik至少等于空气流温度差的设定点阈值量值且蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值Pevap至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值量值便开始对蒸发器热交换器盘管的除霜，所述方法进一步包括开始对蒸发器热交换器盘管的除霜。
[0034]现在参看图3，呈过程流程图形式的框图示出了本文中公开的方法的示例性实施方案。如果制冷蒸气压缩正在操作，那么在框110处，控制器100 (例如微处理器)监视控制温度设定点TffiP，且在框120处检查所述控制温度设定点是否处于或低于32 T。不管控制温度是返回空气温度还是供应空气温度，如果控制温度设定点Tkp处于或低于32 °F，那么控制器100在框130处通过从所感测到的返回空气温度Tebaik减去所感测到的供应空气温度Tsbaik来计算蒸发器热交换器盘管52上的空气温度差T EVAP，且记录计算出的空气温度差Tevap并将它与相关联的时间戳一起存储以供将来参考。在框130处，控制器100还记录所感测到的吸入压力Psuct并将它与相关联的时间戳一起存储以供将来参考。注意，吸入压力代表蒸发器制冷剂压力条件，因为在制冷剂蒸气压缩系统中，没有安置在将蒸发器热交换器盘管出口连接至压缩装置30a的吸入口的制冷剂管路26中的造成压力降的流量限制阀或其它装置。
[0035]控制器100重复地执行框130，且在第一选定时间段Λ tl过去之后，控制器100在框140处确定在第一选定时间段内蒸发器上的温度差是否已增加了至少预设阈值量Δ TPST。同样，在框140处，在第二选定时间段Λ t2过去之后，控制器100确定在第二选定时间段内吸入压力是否已减少了至少预设阈值量APPST。如果蒸发器上的温度差在第一选定时间段内已增加了至少预设阈值量的度数且吸入压力已减小了至少预设阈值量的压力单位，那么控制器100在框150处将产生蒸发器盘管正结霜的警报。
[0036]例如，在图3中描绘的方法的示例性实施方案中，如果TEVAP(t+Λ tl)-TEVAP(t) > 或=Λ TPST，例如大了至少 0.5 °F (0.28°C )且 PSUCT(t) - PSUCT(t+Δ t2)>或=APPST，例如大了至少10帕(0.69巴)，那么控制器将 产生蒸发器盘管52正结霜的警报。所述警报可以呈文本消息、视觉指示、可听指示或其它警示的形式。第一与第二选定时间段可以是不同的，但目前设想到第一与第二时间段一般将是相同的且一致地运行。例如，在一实施方案中，第一与第二时间段均可以是约十分钟，但是也可以选择大于或少于十分钟的其它时间段。另外，温度差预设阈值0.5 T (0.28°C )和吸入压力差预设阈值10帕(0.69巴)是示例性的，且可以使用更大或更小的量值差极限。
[0037]再次参看图3的过程流程图，在确定蒸发器盘管结霜之后，控制器100将继续监视蒸发器上的空气温度差和吸入压力且在框160处对蒸发器上的当前空气温度与预设空气温度差极限进行比较且将对当前吸入压力与吸入压力的预设下限进行比较。如果控制器100在框160处确定蒸发器上的当前空气温度等于或超过预设空气温度差极限Λ TLIM或当前吸入压力等于或小于吸入压力的预设下限Λ PSLOW，那么控制器100将在框170处开始除霜循环以融化蒸发器热交换器盘管52上的冰积聚。例如，对于充填有二氧化碳的制冷剂蒸气压缩系统，吸入压力的预设下限可以是大于二氧化碳的三相点压力(即，5.2巴绝对压力)的压力。在一实施方案中，例如，预设空气温度差极限可以是20 °F (1ΓΟ。将理解，针对吸入压力的预设下限和预设空气温度差极限所选的特定值是应用特定偏好。所使用的特定除霜形式无关紧要，且可以使用任何合适形式的除霜，例如电除霜或热气除霜。
[0038]本文中使用的术语是为了进行描述而非限制。本文中公开的特定结构和功能细节不被解释为限制性的，而是仅作为依据来教导本领域的技术人员使用本发明。本领域的技术人员还将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以用等效物来替代参考本文中公开的示例性实施方案描述的元件。
[0039]虽然已参考如图中所示的示例性实施方案来明确地展示且描述本发明，但是本领域的技术人员将认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，本公开不意欲限于所公开的特定实施方案，而是本公开将包括属于所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
【主权项】
1.一种用于预防用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的冻结蒸发器热交换器盘管的方法，所述方法包括： 确定在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变； 确定在所述预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变； 如果在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变，那么确定所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的当前量值是否至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值，且确定所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值是否至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值；以及 如果所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的所述当前量值至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值且所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述当前量值至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值，那么开始对所述蒸发器热交换器盘管的除霜。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括只要在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变便产生指示所述蒸发器热交换器盘管结霜的警报。
3.如权利要求I所述的方法，其中确定在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变包括： 在第一时间感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的空气流的返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的空气流的供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第一时间时的所述空气流温度差； 在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间，感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的所述空气流的所述返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的所述空气流的所述供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第二时间时的所述空气流温度差； 计算所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的差；以及 对所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的所述差与空气流温度差的所述设定点阈值改变进行比较。
4.如权利要求I所述的方法，其中确定在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变包括： 在第一时间和在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间感测所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件； 通过从所述第二时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值减去所述第一时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值来计算在所述选定时间段内所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变；以及 对所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述计算出的改变与制冷剂压力条件的所述设定点阈值改变进行比较。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述制冷剂蒸气压缩系统的低压上的所述制冷剂压力条件选自由压缩机吸入压力、蒸发器出口制冷剂压力和蒸发器入口制冷剂压力组成的组。
6.如权利要求I所述的方法，其中所述制冷剂蒸气压缩系统包括充填有二氧化碳制冷剂的跨临界制冷剂蒸气压缩系统。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述设定点阈值量值大于5. 2巴绝对压力。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述空气流温度差的所述设定点阈值量值大于20°F(Il0C ) ο
9.如权利要求I所述的方法，其中所述温度受控空间包括联运集装箱、拖车或卡车的冷藏货箱。
【专利摘要】本发明公开了一种用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了实现冷冻温度维持模式而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前检测冻结的蒸发器盘管的方法。所述方法还可以包括在所述蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了实现冷冻温度维持模式而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的运转-停止运转之前开始对所述制冷剂蒸气压缩系统的冻结的蒸发器盘管的除霜。
【IPC分类】F25B47-02, F25B1-10, F25B41-04
【公开号】CN104813119
【申请号】CN201380042438
【发明人】柳翊
【申请人】开利公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年7月29日
【公告号】EP2880375A2, US20150204589, WO2014022269A2, WO2014022269A3
【技术领域】
[0001]本公开一般来说涉及制冷剂蒸气压缩系统，且更明确地说涉及在向维持于水的冰点(32°F/0°C)以下的温度的温度受控空间供应冷空气时对制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器的热交换器盘管进行检测并除霜。
[0002]发明背景
与运输制冷系统结合使用的制冷剂蒸气压缩系统由于宽范围的操作负载条件和宽范围的室外环境条件而通常要经历严苛的操作条件，制冷剂蒸气压缩系统必须在所述宽范围的操作负载条件和室外环境条件内操作以使载货空间内的产品维持在所要温度。货物需要被控制于的所要温度还可以取决于待保存的货物的性质而在宽范围内变化。例如，对于新鲜产品，例如农产品、乳制品、鲜肉、鲜禽肉，从温度受控空间返回蒸发器的控制设定点空气温度通常可以是从34 T直至86 °F (I °C至30°C )，而对于冷冻产品，例如冰淇淋、海鲜、冷冻肉和冷冻禽肉以及其它冷冻物品，控制设定点空气温度通常可以是从32 °F下至-30°F (0°C至-34.4 0C ) ο
[0003]当制冷剂蒸气压缩系统在冷冻温度控制模式下操作以将温度受控空间内的空气温度维持在32 °F (0°C)以下时，制冷剂的温度将低到使得蒸发器盘管的热传递表面将低于32°F ((TC)。因此，从温度受控空间返回蒸发器的空气中的水汽将以冰的形式沉积在蒸发器盘管的热传递表面上。在冰积聚在蒸发器盘管上时，空气流速将降低，因为冰的积聚封堵了蒸发器盘管上的空气流动通道的多个部分。
[0004]另外，冰积聚在蒸发器盘管的暴露热传递表面上对从空气流到通过蒸发器盘管的热交换管的制冷剂的热传递造成额外热阻力，由此使蒸发器盘管的热传递性能降级并降低蒸发器盘管的制冷量。由于蒸发器盘管制冷量减小，因此制冷剂通过蒸发器盘管时可以被蒸发的量较少。响应于降低的制冷量，蒸发器膨胀阀缩小其流量控制开口以减少通过蒸发器盘管的制冷剂的质量流量。因此，被称作吸入压力的在蒸发器盘管以及其下游内的制冷剂压力(包括在压缩机的吸入口处的制冷剂)降低。如果吸入压力掉到预设下限以下，那么系统将停止运转以避免对压缩机造成可能的损坏。然而，由于系统仍被施加了冷却需求，因此系统将再运转。压缩机的非所要的运转-停止运转可能随之而来。
发明概要
[0005]在一方面中，本文中公开的方法用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了将货箱温度维持在冰点以下而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前检测冻结的蒸发器盘管。
[0006]在一方面中，本文中公开的方法用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了将货箱温度维持在冰点以下而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前开始对冻结的蒸发器盘管的除霜。
[0007]在一实施方案中，所述方法包括确定在第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变；以及确定在第二预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变。如果在所述第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述第二预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变，那么产生指示所述蒸发器热交换器盘管严重结霜的警报。
[0008]在一实施方案中，所述方法包括确定所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的当前量值是否至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值以及确定所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值是否至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值。如果所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的所述当前量值至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值且所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述当前量值至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值，那么所述方法进一步包括开始对所述蒸发器热交换器盘管的除霜。
[0009]确定在所述第一预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变可以包括:在第一时间感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的空气流的返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的空气流的供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第一时间时的空气流温度差；在所述第一时间之后经过所述第一预选时间段的第二时间，感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的所述空气流的所述返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的所述空气流的所述供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第二时间时的所述空气流温度差；之后计算所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的差；以及对所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的所述差与空气流温度差的所述设定点阈值改变进行比较。在一实施方案中，所述第一与第二预选时间段在持续时间和一致性上是相同的。
[0010]确定在所述第二预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变可以包括:在第一时间和在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间感测所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件；通过从所述第二时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值减去所述第一时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值来计算在所述选定时间段内所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变；以及对所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述计算出的改变与制冷剂压力条件的所述设定点阈值改变进行比较。所述制冷剂蒸气压缩系统的低压上的所述制冷剂压力条件可以选自由压缩机吸入压力、蒸发器出口制冷剂压力和蒸发器入口制冷剂压力组成的组。在一实施方案中，所述第一与第二预选时间段在持续时间和一致性上是相同的。
[0011]在所述方法的一实施方案中，其中所述制冷剂蒸气压缩系统是充填有二氧化碳制冷剂的跨临界制冷剂蒸气压缩系统，所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的设定点阈值量值大于二氧化碳的三相点5.2巴绝对压力。在一实施方案中，所述空气流温度差的设定点阈值量值大于20 °F (Il0Oo
[0012]附图简述
为了进一步理解本公开，将参考以下详细描述，将结合附图来阅读所述详细描述，其中:
图1是装备有运输制冷单元的冷藏货柜的透视图；
图2是可以根据本文中公开的方法操作的运输制冷单元的制冷剂蒸气压缩系统的实施方案的示意图；以及
图3是示出了本文中公开的用于检测冻结的蒸发器盘管并开始对其除霜的方法的实施方案的过程流程图。
【具体实施方式】
[0013]图1中描绘了具有温度受控载货空间12的冷藏货柜10的示例性实施方案，其中通过与载货空间12相关联的运输制冷单元14的操作对所述载货空间的气 氛制冷。在冷藏货柜10的所描绘实施方案中，按照常规做法，将运输制冷单元14安装在冷藏货柜10的前壁中的开口中。然而，制冷单元14可以安装在冷藏货柜10的柜顶、底板或任一壁中或上。另外，冷藏货柜10具有至少一个通路门16，通过所述通路门，可以将易腐产品和货物(新鲜或冷冻的)装载到冷藏货柜10的载货空间12中以及从冷藏货柜10的载货空间12移除。
[0014]运输制冷单元14包括用于对从温度受控空间12抽出且供应回温度受控空间12的空气制冷的制冷剂蒸气压缩系统20。现在参看图2，示意性地描绘了适合于用在运输制冷单元14中的用于对从温度受控载货空间12抽出且供应回温度受控载货空间12的空气制冷的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案。虽然本文中将结合通常用于由船、由铁路、由陆路或通过联合运输来运输易腐货物的那类冷藏货柜10来描述制冷剂蒸气压缩系统20，但是将理解制冷剂蒸气压缩系统20还可以在用于对用于运输易腐产品和货物(新鲜或冷冻的)的卡车、拖车或类似者的载货空间制冷的运输制冷单元中使用。制冷剂蒸气压缩系统20还适合于用来调节将供应给住宅、办公楼、医院、学校、餐馆或其它设施内的气候受控舒适区的空气。制冷剂蒸气压缩系统20还可以用来对供应给陈列柜、柜台、冷冻柜、冷库或商业机构中的其它易腐和冷冻产品储藏区域的空气制冷。
[0015]制冷剂蒸气压缩系统20包括多级压缩装置30、制冷剂排热热交换器40、闪蒸槽60以及制冷剂吸热热交换器50 (本文中也被称作蒸发器)，其中制冷剂管路22、24和26将前述部件按串联制冷剂流动次序连接成初级制冷剂回路。高压膨胀装置(HPXV) 45 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60上游且在制冷剂排热热交换器40下游。与蒸发器50操作性地相关联的蒸发器膨胀装置(EVXV) 55 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60下游且在蒸发器50上游。
[0016]如将在下文更详细地论述，压缩装置30压缩制冷剂且使制冷剂在初级制冷剂回路中循环。压缩装置30可以包括具有第一压缩级30a和第二级30b的单个多级制冷剂压缩机，例如往复式压缩机或漩涡式压缩机，其中从第一压缩级30a排放的制冷剂传递到第二压缩级30b以进行进一步压缩。或者，压缩装置30可以包括经由制冷剂管路在初级制冷剂回路中按串联制冷剂流动关系进行连接的一对单独压缩机，其中一个构成第一压缩级30a且其中另一个构成第二压缩级30b，所述制冷剂管路将构成第一压缩级30a的压缩机的排放口与构成第二压缩级30b的压缩机的吸入口连接成制冷剂流体连通以进行进一步压缩。在双压缩机实施方案中，压缩机可以是漩涡式压缩机、螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机或任何其它类型的压缩机或任何所述压缩机的组合。在这两种实施方案中，在第一压缩级30a中，将制冷剂蒸气从较低压力压缩到中间压力，且在第二压缩级30b中，将制冷剂蒸气从中间压力压缩到较高压力。
[0017]在图2中描绘的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案中，压缩装置30通过变速电动机32驱动，所述变速电动机通过经由变频驱动器34递送的电流来供电。电流可以是从例如船舶电站等外部电源(未图示)或从附接至货柜前部的燃料发动机牵引式发电机单元(例如柴油发动机驱动式发电机组)供应给变速驱动器34。可通过改变由变频驱动器34输出到压缩机驱动电动机32的电流的频率来改变变速压缩机30的速度。然而，将理解，在其它实施方案中，压缩装置30可以包括固定速度压缩机。
[0018]制冷剂排热热交换器40可以包括翅片管式热交换器42，通过所述翅片管式热交换器，从第二压缩级30b排放的热的、高压制冷剂(即，最后的压缩填料)与二次流体(最常见为通过扇44经由热交换器42抽出的环境空气)成热交换关系来传递。翅片管式热交换器42可以包括(例如)翅片和圆管式热交换盘管或翅片和平面微通道管式热交换器。电动机46驱动扇44ο所述电动机可以是单速电动机、可按两个或两个以上固定速度操作的多速电动机或通过变频驱动器(例如与压缩装置电动机32相关联的变速驱动器34或单独的变速驱动器)供电的变速电动机。
[0019]取决于制冷剂蒸气压缩系统是按跨临界循环还是亚临界循环来操作，制冷剂排热热交换器用作制冷器气体冷却器或制冷剂冷凝器。具有常规碳氟化合物制冷剂(例如但不限于氢氯氟烃(HCFC)，如R22，且更通常为氢氟烃(HFC)，如R134a、R410A、R404A和R407C)的制冷剂蒸气压缩系统按亚临界循环操作，且制冷剂排热热交换器40充当制冷剂冷凝器。由于二氧化碳的低临界点，充填有二氧化碳作为制冷剂而非充填HFC制冷剂的制冷剂蒸气压缩系统被设计成按跨临界压力模式来操作。本文中公开的方法可以与按亚临界循环或跨临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统结合使用。
[0020]当制冷剂蒸气压缩系统20按跨临界循环操作时，从第二压缩级30b排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力(本文中被称作高侧压力)超过制冷剂的临界点，且制冷剂排热热交换器40充当气体冷却器。然而，应理解，如果制冷剂蒸气压缩系统20仅按亚临界循环操作，那么从压缩机排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力低于制冷剂的临界点，且制冷剂排热热交换器40充当冷凝器。
[0021]制冷剂吸热热交换器50还可以包括翅片管式盘管热交换器52，例如翅片和圆管式热交换器或翅片和平面微通道管式热交换器。无论制冷剂蒸气压缩系统是按跨临界循环还是亚临界循环操作，制冷剂吸热热交换器50都充当制冷剂蒸发器。在进入蒸发器50之前，通过制冷剂管路24的制冷剂穿越蒸发器膨胀装置55 (例如电子膨胀阀或温控膨胀阀)且膨胀至较低压力和较低温度以进入热交换器52。
[0022]在两相(液体和蒸气)制冷剂穿越热交换器52时，所述两相制冷剂与加热流体成热交换关系来传递，借此所述两相制冷剂蒸发且通常过度加热至所要程度。从热交换器52离开的低压蒸气制冷剂经制冷剂管路26传递至第一压缩级30a的吸入口。加热流体可以是通过相关联扇54从将进行冷却且通常还除湿的气候受控环境(例如与运输制冷单元相关联的易腐/冷冻货物储藏区或商业机构的食品陈列或储藏区域或与空气调节系统相关联的建筑物舒适区)抽出且之后返回从中进行抽取的气候受控环境的空气。电动机56驱动扇54。所述电动机可以是单速电动机、可按两个或两个以上固定速度操作的多速电动机或通过变频驱动器(例如与压缩装置电动机32相关联的变速驱动器34或单独的变速驱动器)供电的变速电动机。
[0023]闪蒸槽60充当节热器和容留器，所述闪蒸槽安置于制冷剂管路24中在气体冷却器40与蒸发器50之间、在蒸发器膨胀阀55上游且在高压膨胀装置45下游。闪蒸槽60界定腔室62，已穿越高压膨胀装置45的膨胀制冷剂进入所述腔室中且分离成液体制冷剂部分和蒸气制冷剂部分。液体制冷剂聚集在腔室62中且从此处通过蒸发器膨胀装置55定量通过制冷剂管路24的下游支线以流经蒸发器50。
[0024]蒸气制冷剂聚集在腔室62中在液体制冷剂上方且可以从此处通过节热器蒸气管路64以便制冷剂蒸气注入压缩过程的中间级中。节热器流量控制装置65 (例如具有打开位置和闭合位置的电磁阀(ESV))插入于节热器蒸气管路64中。当制冷剂蒸气压缩系统20按节热模式操作时，节热器流量控制装置65打开，由此允许制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节热器蒸气管路64传 递到压缩过程的中间级中。当制冷剂蒸气压缩系统20按标准的非节热模式操作时，节热器流量控制装置65闭合，由此防止制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节热器蒸气管路64传递到压缩过程的中间级中。
[0025]在压缩装置30具有通过冷却剂管路按串联流动关系连接的两个压缩机(一个是第一压缩级30a且另一个是第二压缩级30b)的实施方案中，蒸气注射管路64与将第一压缩级30a的出口与第二压缩级30b的入口互连的制冷剂管路连通。在压缩装置30包括具有对第二压缩级30b馈料的第一压缩级30a的单个压缩机的实施方案中，制冷剂蒸气注射管路64可以经由通向压缩腔室的专用口而直接通到压缩过程的中间级中。
[0026]制冷剂蒸气压缩系统20还包括与如先前所描述插入于各种制冷剂管路中的多个流量控制装置45、55和65操作性地相关联的控制器100。按照常规做法，除了通过温度传感器102监视环境空气温度Tamaik、借助温度传感器104监视供应箱空气温度Tsbaik以及借助温度传感器106监视返回箱空气温度Tkbaik之外，控制器100还可以借助与控制器100操作性地相关联且安置于制冷剂蒸气压缩系统20中的选定位置处的各种传感器来监视各种压力和温度以及操作参数。结合本文中公开的方法，控制器100监视与第一压缩级30a的吸入口相关联地安置以感测馈送给第一压缩级30a的制冷剂的压力Psuct的压力传感器108。
[0027]温度传感器102可以安置在通过在热交换器盘管42上游的某一位置处的扇44抽取到气体冷却器40中的环境空气流中。温度传感器104可以安置在已穿越蒸发器50的热交换器盘管52且传递回温度受控空间的供应气体的流中。温度传感器106可以安置在从温度受控空间抽出以穿越蒸发器50的热交换器盘管52的返回气体的流中。压力传感器108可以是常规压力传感器，例如压力变换器，且温度传感器102、104和106可以是常规温度传感器，例如数字温度计、热电耦或热敏电阻。
[0028]如本文中使用，术语“控制器”指代用于控制的任何方法或系统且应被理解为包括微处理器、微控制器、经编程数字信号处理器、集成电路、计算机硬件、计算机软件、电路、专用集成电路、可编程逻辑装置、可编程门阵列、可编程阵列逻辑、个人计算机、芯片以及离散模拟、数字或可编程部件的任何其它组合或能够提供处理功能的其它装置。
[0029]当制冷剂蒸气压缩系统20在温度维持模式下操作以将温度受控空间12内的温度维持在水的冰点以下的温度控制设定点温度的窄带内(被称作冷冻控制模式)时，控制器100被配置成密切地监视供应空气温度、返回空气温度和吸入压力以在吸入压力被驱动到吸入压力下限以下之前检测冻结的蒸发器盘管。在充填有二氧化碳制冷剂或含有二氧化碳的制冷剂混合物的制冷剂蒸气压缩系统中，必须将吸入压力下限设定为二氧化碳的三相点压力(5.2巴绝对压力)以上的水平。
[0030]在冷冻控制模式下操作期间，由于通过蒸发器热交换器盘管52的极低制冷剂温度以及温度受控空间(即，货箱12)内的低于冰点(低于32°F)的空气温度，冰积聚在蒸发器热交换器盘管52的热传递表面上。随着冰的积聚，冰封堵越来越多的通过蒸发器52的空气流动路径，由此使通过蒸发器的空气流减少。另外，蒸发器制冷量降低，因为冰积聚使对从通过蒸发器的空气流到通过蒸发器热交换器盘管52的制冷剂的热传递的热阻力增加。虽然蒸发器制冷量随着冰积聚而恶化，但是由冰积聚造成的通过蒸发器的空气流速的降低更严重。
[0031]因此，如果控制器100通过将返回空气温度Tkbaik维持在温度控制设定点来控制制冷剂蒸气压缩系统的操作，那么从蒸发器50离开的空气流的温度Tsbaik将减小。随着供应空气温度Tsbaik下降，蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差Tkbaik - Tsbaik增大。然而，如果控制器100通过维持供应空气温度Tsbaik来控制制冷剂蒸气压缩系统的操作，那么进入蒸发器50的空气流的温度Tebaik将增加。随着返回空气温度T Kbair升高，蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差Tkbaik - Tsbaik同样增大。
[0032]为了避免制冷剂蒸气压缩系统20在冷冻控制模式下操作期间因为低吸入压力所限而进入开/关循环中，除了还连续地监视供应空气温度与返回空气温度之间的温度差随时间改变的趋势之外，控制器100还被配置成连续地监视吸入压力随时间改变的趋势。控制器100进一步被配置成使用吸入压力随时间改变的趋势以及供应空气温度与返回空气温度之间的温度差随时间改变的趋势一起来检测在达到吸入压力下限之前蒸发器热交换器盘管52是否冻住。控制器100可以进一步被配置成只要在预选时间段内蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变便产生指示蒸发器热交换器盘管结霜的警报。
[0033]在本文中公开的方法的另一方面中，控制器100可以被配置成如果蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的当前量值Tkbaik - Tsbaik至少等于空气流温度差的设定点阈值量值且蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值Pevap至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值量值便开始对蒸发器热交换器盘管的除霜，所述方法进一步包括开始对蒸发器热交换器盘管的除霜。
[0034]现在参看图3，呈过程流程图形式的框图示出了本文中公开的方法的示例性实施方案。如果制冷蒸气压缩正在操作，那么在框110处，控制器100 (例如微处理器)监视控制温度设定点TffiP，且在框120处检查所述控制温度设定点是否处于或低于32 T。不管控制温度是返回空气温度还是供应空气温度，如果控制温度设定点Tkp处于或低于32 °F，那么控制器100在框130处通过从所感测到的返回空气温度Tebaik减去所感测到的供应空气温度Tsbaik来计算蒸发器热交换器盘管52上的空气温度差T EVAP，且记录计算出的空气温度差Tevap并将它与相关联的时间戳一起存储以供将来参考。在框130处，控制器100还记录所感测到的吸入压力Psuct并将它与相关联的时间戳一起存储以供将来参考。注意，吸入压力代表蒸发器制冷剂压力条件，因为在制冷剂蒸气压缩系统中，没有安置在将蒸发器热交换器盘管出口连接至压缩装置30a的吸入口的制冷剂管路26中的造成压力降的流量限制阀或其它装置。
[0035]控制器100重复地执行框130，且在第一选定时间段Λ tl过去之后，控制器100在框140处确定在第一选定时间段内蒸发器上的温度差是否已增加了至少预设阈值量Δ TPST。同样，在框140处，在第二选定时间段Λ t2过去之后，控制器100确定在第二选定时间段内吸入压力是否已减少了至少预设阈值量APPST。如果蒸发器上的温度差在第一选定时间段内已增加了至少预设阈值量的度数且吸入压力已减小了至少预设阈值量的压力单位，那么控制器100在框150处将产生蒸发器盘管正结霜的警报。
[0036]例如，在图3中描绘的方法的示例性实施方案中，如果TEVAP(t+Λ tl)-TEVAP(t) > 或=Λ TPST，例如大了至少 0.5 °F (0.28°C )且 PSUCT(t) - PSUCT(t+Δ t2)>或=APPST，例如大了至少10帕(0.69巴)，那么控制器将 产生蒸发器盘管52正结霜的警报。所述警报可以呈文本消息、视觉指示、可听指示或其它警示的形式。第一与第二选定时间段可以是不同的，但目前设想到第一与第二时间段一般将是相同的且一致地运行。例如，在一实施方案中，第一与第二时间段均可以是约十分钟，但是也可以选择大于或少于十分钟的其它时间段。另外，温度差预设阈值0.5 T (0.28°C )和吸入压力差预设阈值10帕(0.69巴)是示例性的，且可以使用更大或更小的量值差极限。
[0037]再次参看图3的过程流程图，在确定蒸发器盘管结霜之后，控制器100将继续监视蒸发器上的空气温度差和吸入压力且在框160处对蒸发器上的当前空气温度与预设空气温度差极限进行比较且将对当前吸入压力与吸入压力的预设下限进行比较。如果控制器100在框160处确定蒸发器上的当前空气温度等于或超过预设空气温度差极限Λ TLIM或当前吸入压力等于或小于吸入压力的预设下限Λ PSLOW，那么控制器100将在框170处开始除霜循环以融化蒸发器热交换器盘管52上的冰积聚。例如，对于充填有二氧化碳的制冷剂蒸气压缩系统，吸入压力的预设下限可以是大于二氧化碳的三相点压力(即，5.2巴绝对压力)的压力。在一实施方案中，例如，预设空气温度差极限可以是20 °F (1ΓΟ。将理解，针对吸入压力的预设下限和预设空气温度差极限所选的特定值是应用特定偏好。所使用的特定除霜形式无关紧要，且可以使用任何合适形式的除霜，例如电除霜或热气除霜。
[0038]本文中使用的术语是为了进行描述而非限制。本文中公开的特定结构和功能细节不被解释为限制性的，而是仅作为依据来教导本领域的技术人员使用本发明。本领域的技术人员还将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以用等效物来替代参考本文中公开的示例性实施方案描述的元件。
[0039]虽然已参考如图中所示的示例性实施方案来明确地展示且描述本发明，但是本领域的技术人员将认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，本公开不意欲限于所公开的特定实施方案，而是本公开将包括属于所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
【主权项】
1.一种用于预防用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的冻结蒸发器热交换器盘管的方法，所述方法包括： 确定在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变； 确定在所述预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变； 如果在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内所述制冷剂蒸气压缩系统的低压侧上的制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变，那么确定所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的当前量值是否至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值，且确定所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的当前量值是否至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值；以及 如果所述蒸发器热交换器盘管上的所述空气流温度差的所述当前量值至少等于所述空气流温度差的设定点阈值量值且所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述当前量值至少等于所述制冷剂压力条件的设定点阈值量值，那么开始对所述蒸发器热交换器盘管的除霜。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括只要在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的所述改变至少等于空气流温度差的设定点阈值改变且在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述改变至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变便产生指示所述蒸发器热交换器盘管结霜的警报。
3.如权利要求I所述的方法，其中确定在预选时间段内所述蒸发器热交换器盘管上的空气流温度差的改变是否至少等于空气流温度差的设定点阈值改变包括： 在第一时间感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的空气流的返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的空气流的供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第一时间时的所述空气流温度差； 在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间，感测从所述温度受控空间返回以通过所述蒸发器热交换器盘管的所述空气流的所述返回空气温度，感测已通过所述蒸发器热交换器盘管以便供应给所述温度受控空间的所述空气流的所述供应空气温度，以及通过从所述返回空气温度减去所述感测到的供应空气温度来计算所述第二时间时的所述空气流温度差； 计算所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的差；以及 对所述第二时间时的所述空气流温度差与所述第一时间时的所述空气流温度差之间的所述差与空气流温度差的所述设定点阈值改变进行比较。
4.如权利要求I所述的方法，其中确定在所述预选时间段内蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变是否至少等于制冷剂压力条件的设定点阈值改变包括： 在第一时间和在所述第一时间之后所述预选时间段的第二时间感测所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件； 通过从所述第二时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值减去所述第一时间时的所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的量值来计算在所述选定时间段内所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的改变；以及 对所述蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述计算出的改变与制冷剂压力条件的所述设定点阈值改变进行比较。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述制冷剂蒸气压缩系统的低压上的所述制冷剂压力条件选自由压缩机吸入压力、蒸发器出口制冷剂压力和蒸发器入口制冷剂压力组成的组。
6.如权利要求I所述的方法，其中所述制冷剂蒸气压缩系统包括充填有二氧化碳制冷剂的跨临界制冷剂蒸气压缩系统。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述感测到的蒸发器热交换器盘管制冷剂压力条件的所述设定点阈值量值大于5. 2巴绝对压力。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述空气流温度差的所述设定点阈值量值大于20°F(Il0C ) ο
9.如权利要求I所述的方法，其中所述温度受控空间包括联运集装箱、拖车或卡车的冷藏货箱。
【专利摘要】本发明公开了一种用于在用于将经调节空气供应给温度受控空间的制冷剂蒸气压缩系统的蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了实现冷冻温度维持模式而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的非所要的运转-停止运转之前检测冻结的蒸发器盘管的方法。所述方法还可以包括在所述蒸发器盘管上的冰积聚变得很严重以致为了实现冷冻温度维持模式而在操作时导致所述制冷剂蒸气压缩系统压缩机的运转-停止运转之前开始对所述制冷剂蒸气压缩系统的冻结的蒸发器盘管的除霜。
【IPC分类】F25B47-02, F25B1-10, F25B41-04
【公开号】CN104813119
【申请号】CN201380042438
【发明人】柳翊
【申请人】开利公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年7月29日
【公告号】EP2880375A2, US20150204589, WO2014022269A2, WO2014022269A3
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