背景技術(shù)：

本文公開的發(fā)明主題涉及制冷系統(tǒng)。更具體地，本文公開的發(fā)明主題涉及利用來儲存和運送貨物的集裝箱的制冷。

典型的制冷的貨物集裝箱或制冷的卡車拖車，如用于經(jīng)海運、鐵路或公路運輸貨物的那些，是改裝成包括位于集裝箱一端的制冷單元的集裝箱。該制冷單元包括根據(jù)公知的制冷蒸氣壓縮循環(huán)的封閉致冷劑回路中通過制冷管線順序鏈接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器位于需要冷卻的廂室中，如卡車或拖車的貨物廂室中。冷凝器和壓縮機位于該廂室外。貨物廂室的空氣通過蒸發(fā)器的旋管，將流經(jīng)蒸發(fā)器旋管的致冷劑蒸發(fā)，由此從調(diào)溫的廂室中的空氣吸收熱以將調(diào)溫的廂室冷卻。然后，氣態(tài)致冷劑流到壓縮機以便在此進行壓縮。包括引擎的動力單元驅(qū)動制冷單元的壓縮機，并且典型地柴油動力的或在其他應(yīng)用中是天然氣動力的。在許多卡車/拖車運輸制冷系統(tǒng)中，壓縮機經(jīng)皮帶驅(qū)動或機械軸對軸連接被引擎軸驅(qū)動。在其他系統(tǒng)中，引擎驅(qū)動發(fā)電的發(fā)電機，發(fā)電機轉(zhuǎn)而驅(qū)動壓縮機。

許多系統(tǒng)利用天然氣燃料來為引擎提供動力。所利用的天然氣燃料包括壓縮的天然氣(cng)、液化天然氣(lng)和丙烷。但是，在引擎上使用之前，cng、lng和丙烷均需要專門的儲存和對燃料進行某種操作。cng是在環(huán)境溫度下以及3600psi的壓力下儲存。lng是在環(huán)境壓力或接近環(huán)境壓力下但是-273f的溫度下儲存。丙烷是在300psi附近的低壓和環(huán)境溫度下儲存。在內(nèi)燃機能夠使用這些燃料之前，它們必須處于環(huán)境溫度和環(huán)境壓力或接近環(huán)境壓力下。為此，必須將cng從3600psi降壓到約10psi更小。在一些情況中，此降壓過程可能導致調(diào)節(jié)器和管線降溫到-60f。對于lng，必須將該液體從-273f升溫到環(huán)境溫度，以便將lng再生成氣態(tài)天然氣。此再生典型地利用燃料系統(tǒng)中的電子加熱器或利用來自引擎中的廢熱將甲烷lng氣化來實現(xiàn)。丙烷從儲罐中作為液體抽取并加熱以將其轉(zhuǎn)換成氣體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個實施方案中，一種用于選定空間的制冷系統(tǒng)包括再生熱交換器，其包含一定容積的熱傳遞流體，和位于所述選定空間處的貨物熱交換器。貨物熱交換器流體連接到再生熱交換器以使該容積的熱傳遞流體循環(huán)通過其中。通過所述熱傳遞流體與所述選定空間處的空氣流之間的熱能交換將所述選定空間調(diào)節(jié)到選定的貨物溫度。燃料管線穿過所述再生熱交換器并朝向引擎延伸，并將燃料流引導到引擎以便向引擎提供動力。通過與所述再生熱交換器處的所述熱傳遞流體進行熱能交換再生燃料流。所述熱傳遞流體通過與所述燃料流的熱交換達到選定的熱傳遞流體溫度。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述制冷系統(tǒng)包括致冷劑回路，所述致冷劑回路具有位于所述再生熱交換器中的致冷劑熱交換器和流體連接到所述致冷劑熱交換器以用于使致冷劑流循環(huán)通過所述致冷劑熱交換器的壓縮機。所述引擎耦接到所述壓縮機以驅(qū)動所述壓縮機。所述熱傳遞流體通過與所述燃料流和/或所述致冷劑流進行熱交換達到選定的熱傳遞流體溫度。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述致冷劑回路配置成可切換到逆向操作中以便提高所述熱傳遞流體的溫度。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述燃料流是液化天然氣或壓縮的天然氣之一。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述熱傳遞流體是乙二醇。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，將一個或多個調(diào)節(jié)器定位在所述再生熱交換器中的所述燃料管線處。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述熱傳遞流體與所述再生熱交換器處的所述一個或多個調(diào)節(jié)器之間的熱能交換阻止所述一個或多個調(diào)節(jié)器的溫度降到可操作調(diào)節(jié)器溫度以下。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，將一個或多個傳感器定位在所述再生熱交換器處以檢測所述燃料流在所述熱傳遞流體中的存在。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，燃料分離器可操作地連接到所述再生熱交換器以將所述燃料流與所述熱傳遞流體分離。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，將燃料管線熱交換器在所述再生熱交換器處沿著所述燃料管線定位以幫助所述燃料流與所述熱傳遞流體之間的熱能交換。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述選定空間是制冷的貨物集裝箱。

在另一個實施方案中，一種將選定空間保持在選定溫度的方法包括引導燃料流通過再生熱交換器并引導朝向引擎，所述再生熱交換器包含一定容積的熱傳遞流體。通過與所述熱傳遞流體的熱能交換再生所述燃料流，并由此將所述熱傳遞流體調(diào)節(jié)到選定流體溫度。將所述熱傳遞流體的至少一部分引導到定位在所述選定空間處的貨物熱交換器，并且在所述熱傳遞流體與所述貨物熱交換器處的供氣流之間交換熱能以將所述供氣調(diào)節(jié)到選定的空氣溫度。將所述熱傳遞流體傳送到所述再生熱交換器。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，通過所述引擎對致冷劑回路的壓縮機提供動力。使致冷劑流流動通過所述壓縮機流到定位在所述再生熱交換器處的致冷劑熱交換器。在所述致冷劑流與所述再生熱交換器處的所述熱傳遞流體之間傳遞熱能，由此通過與所述致冷劑流和/或所述燃料流的熱能交換將所述熱傳遞流體調(diào)節(jié)到選定流體溫度。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，將所述致冷劑回路的操作逆向執(zhí)行以提高所述熱傳遞流體的溫度。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述燃料流是液化天然氣或壓縮的天然氣之一。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，通過定位在所述再生熱交換器中的所述燃料管線處的一個或多個調(diào)節(jié)器傳送所述燃料流。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，在所述熱傳遞流體與所述再生熱交換器處的所述一個或多個調(diào)節(jié)器之間交換熱能以便阻止所述一個或多個調(diào)節(jié)器的溫度降到可操作調(diào)節(jié)器溫度以下。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，引導所述燃料流通過在所述再生熱交換器處沿著所述燃料管線設(shè)置的燃料管線熱交換器以幫助所述燃料流與所述熱傳遞流體之間的熱能交換。

附加地或備選地，在本實施方案或其他實施方案中，所述選定空間是制冷的貨物集裝箱。

從下文結(jié)合附圖進行的描述，將更加顯見到這些和其他優(yōu)點和特征。

附圖說明

具體提出視為本發(fā)明的主題，并在本說明書中的結(jié)論部分的權(quán)利要求中對其明確地要求權(quán)利。根據(jù)下文結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點是明顯的，其中：

圖1是制冷的運輸貨物集裝箱的實施方案的示意圖圖示；

圖2是用于制冷的運輸貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)實施方案的圖示；

圖3是用于制冷的運輸貨物集裝箱的另一個制冷系統(tǒng)實施方案的圖示；以及

圖4是用于運輸貨物集裝箱的制冷系統(tǒng)的燃料分離器的實施方案的剖視圖。

該詳細描述通過舉例的方式參考附圖解釋了本發(fā)明的實施方案，連同優(yōu)點和特征。

具體實施方式

圖1中示出的是制冷的貨物集裝箱10的實施方案。貨物集裝箱10形成大致矩形構(gòu)造，其具有頂壁12、直接相對的底壁14、相對的側(cè)壁16和前壁18。貨物集裝箱10還在與前壁18相對的后壁20處包括一個或多個門(未示出)。貨物集裝箱10配置成使用定位在集裝箱10處的制冷單元24將位于貨物集裝箱10內(nèi)的貨物22保持在選定溫度。貨物集裝箱10是移動的且用來通過例如卡車、火車或船舶運輸貨物22。制冷單元24定位在例如前壁18處，但是在其他實施方案中，可以定位在其他位置處。

參考圖2，制冷單元24包括至少部分地定位在貨物集裝箱10內(nèi)側(cè)的貨物熱交換器26。貨物熱交換器26具有經(jīng)其中循環(huán)的一定容積的熱傳遞流體28，例如，如乙二醇的流體冷卻劑或如紅豆堿(abrine)的其他流體。但是，要認識到，可以采用包括氣體或相變介質(zhì)的其他熱交換介質(zhì)且使之循環(huán)通過貨物熱交換器26。在一些實施方案中，通過泵74推送熱傳遞流體28通過貨物熱交換器26。通過例如風扇32使來自貨物廂室的空氣流30循環(huán)穿過貨物熱交換器26，并且通過與貨物熱交換器26處的熱傳遞流體28的熱能交換使空氣流30冷卻或加熱。由此，利用空氣流30將貨物廂室10內(nèi)部保持在選定溫度下。

為了將空氣流30保持在選定溫度下，在再生熱交換器34處將熱傳遞流體28冷卻和/或加熱。再生熱交換器34是填充有熱傳遞流體28的封閉容積且流體連接到制冷回路36。致冷劑回路36包括順序地流體連接的至少壓縮機38、膨脹裝置40、致冷劑熱交換器42以及環(huán)境熱交換器76且致冷劑流44循環(huán)其中。壓縮機38可操作地連接到引擎46，引擎46驅(qū)動壓縮機38。引擎46以若干方式中的一種連接到壓縮機38，如直接軸驅(qū)動、皮帶驅(qū)動、一個或多個離合器或通過發(fā)電機。雖然圖2的實施方案中的引擎46被用于為致冷劑回路提供動力，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認識到，引擎46可以用作其他目的，例如引擎46可以是貨物集裝箱10所掛接的卡車或其他車輛的原動機。

引擎46由燃料提供動力，在一些實施方案中，該燃料為壓縮的天然氣(cng)、液態(tài)天然氣(lng)或丙烷。為了可供引擎46利用，必須再生成燃料，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)為或接近環(huán)境溫度和壓力。因此，在注入引擎46中之前，經(jīng)燃料管線48傳送該燃料通過再生熱交換器34。圖2圖示lng驅(qū)動的系統(tǒng)的實施方案。在使用之前，必須將lng燃料從-273華氏度加熱到環(huán)境溫度以將lng燃料氣化。

循環(huán)回到再生熱交換器34的熱傳遞流體28具有相對于流經(jīng)燃料管線48的lng燃料更高的溫度，因此在二者之間熱能交換下，熱傳遞流體28被冷卻，以及l(fā)ng燃料被加熱，典型地充分加熱將該燃料氣化。然后將氣化的燃料經(jīng)燃料管線48給送到引擎46以便驅(qū)動致冷劑回路36的壓縮機38。致冷劑回路36然后操作以將致冷劑流44提供到致冷劑熱交換器42，從而對再生熱交換器34中的熱傳遞流體28提供進一步冷卻。然后使冷卻的熱傳遞流體28循環(huán)到貨物熱交換器26。要認識到，在一些情況下，致冷劑回路36對再生熱交換器34處的熱傳遞流體28提供附加冷卻的操作可能不是必需的，并且燃料管線48中的lng燃料足夠使熱傳遞流體28冷卻。再者，致冷劑回路36是可切換的，以使流向可以逆向進行，以便在熱傳遞流體28的溫度下降到選定溫度以下時提高其溫度，或通過熱傳遞流體28對貨物集裝箱10提供加熱。

在一些實施方案中，在再生熱交換器34中攪拌或攪動熱傳遞流體28以便增加熱傳遞流體28的溫度均勻性。為此，葉輪50定位在再生熱交換器34中并由葉輪電動機52驅(qū)動。

參考圖3，在另一個實施方案中，采用壓縮的天然氣(cng)作為引擎46的燃料源，以及cng通過高壓調(diào)節(jié)器(hpr)54和雙級調(diào)節(jié)器(dsr)56從其約3600psi的儲存壓力減壓到約10psi或更低。hpr54和dsr56定位在再生熱交換器34中。熱傳遞流體28將熱能傳遞給cng、hpr54和dsr56以阻止調(diào)節(jié)器降低到可操作溫度以下。然后cng流從再生熱交換器28流出到引擎46。與圖2的實施方案中一樣，冷卻的熱傳遞流體28然后循環(huán)到貨物熱交換器26。在一些實施方案中，燃料流經(jīng)定位在再生熱交換器34中的過濾器78。過濾器78可以沿著燃料管線48定位在hpr54與dsr56之間。再者，在一些實施方案中，如電子加熱器的加熱器80可以定位在再生熱交換器34中以便在將熱傳遞流體28保持在選定溫度下時提高再生熱交換器34的操作靈活性。在一些實施方案中，沿著燃料管線48在再生熱交換器34中定位一個或多個燃料管線熱交換器82。例如，燃料管線熱交換器82可以定位在過濾器78的上游和/或下游，如圖3所示。燃料管線熱交換器82幫助再生熱交換器34中的熱傳遞流體28與燃料管線48中的燃料流之間的熱能交換。

再次參考圖2，在再生熱交換器34處燃料從燃料管線48泄漏進熱傳遞流體28可能潛在地污染熱傳遞流體28，并且因此可能地導致燃料被帶入貨物或乘客廂室中。為了防止此類危害并檢測燃料泄漏進再生熱交換器34中，再生熱交換器34包括定位在再生熱交換器34的頂部范圍處或其附近的燃料分離器58。從燃料管線48的任何燃料泄漏被熱交換介質(zhì)28氣化，并連同膨脹的熱傳遞流體28一起，經(jīng)由分離器入口60上升到燃料分離器58中。

現(xiàn)在參考圖4，過量的熱傳遞流體28從燃料分離器58流出進入溢流管線62，同時氣化的燃料64流入甲烷檢測器66。當甲烷檢測器66檢測到氣化的燃料64時，從甲烷檢測器向控制器68發(fā)送信號，如圖2所示，進而通知燃料控制閥70關(guān)閉和停止燃料流經(jīng)燃料管線48，由此關(guān)閉引擎46并防止燃料進一步泄漏。再者，再生熱交換器34包括壓力和/或溫度傳感器72，該壓力和/或溫度傳感器檢測再生熱交換器34中的熱傳遞流體28的溫度和/或壓力。將該溫度和/或壓力與傳感器72處或另一位置處例如控制器68處的閾值比較。如果傳感器72從例如阻塞的燃料分離器58檢測到超壓或超溫或溫度偏低狀況，則控制器68通知關(guān)閉燃料控制閥70以停止燃料流經(jīng)燃料管線48。燃料控制閥70的關(guān)閉停止燃料流動，由此停止燃料泄漏到熱傳遞流體28中。這又停止對引擎46的燃料供應(yīng)，從而停止引擎46的操作。

使用熱傳遞流體28作為貨物熱交換器26處的主要熱交換流體，為致冷劑單元24和貨物集裝箱10提供若干有益之處。它大大地將冷卻貨物集裝箱10所需的致冷劑44的量減少，因為包含致冷劑44的致冷劑回路36的大小得以減小。再有，貨物22被致冷劑泄漏污染的風險大大地降低，因為致冷劑流44保持與貨物隔離。再者，利用燃料再生向環(huán)境狀況提供的冷卻來將熱傳遞流體冷卻，并且使用來自加熱的熱傳遞流體28的廢能在再生熱交換器34處執(zhí)行燃料的再生，增大了制冷系統(tǒng)的能力。

雖然本發(fā)明是僅結(jié)合數(shù)量有限的實施方案來詳細描述的，但是應(yīng)該容易地理解，本發(fā)明并不限于此類公開的實施方案。相反，本發(fā)明能夠修改為并入前文未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍匹配的任何數(shù)量的變化、替換、替代或等效布置。此外，雖然描述了本發(fā)明的多種實施方案，但是要理解，本發(fā)明的多個方面可以僅包括描述的實施方案的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前文描述限定，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來限定。