本實用新型涉及一種適用于冷藏車的余熱驅動制冷系統(tǒng),屬制冷冷藏技術領域。

背景技術：

隨著人們生活質量的提高，對新鮮果蔬、藥品質量的要求越來越高，極大地促進了冷藏物流的發(fā)展，但與消費需求的快速增長不相適宜的是冷藏配送的體量和能力，冷藏車燃油成本非常高。

在運輸需要保鮮的貨物時，需要使用冷藏車。當前我國冷藏車有機械冷藏車、冷板冷藏車、液氮冷藏車和干冰冷藏車等，其中以機械冷藏車為主，其制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成，工作原理為蒸汽壓縮制冷，壓縮機傳動機構由汽車發(fā)動機驅動。機械冷藏車一般包括運載的載體車，在載體車的底盤上部固定設置有冷藏廂體，在冷藏廂體上設置有制冷機組，制冷機組產(chǎn)生的冷量用來保證冷藏廂體內保持較低的溫度。

傳統(tǒng)冷藏車制冷系統(tǒng)是通過發(fā)動機消耗燃油為制冷機組提供能量，驅動制冷機組工作進行的，制冷過程消耗了大量石油的化學能，燃油成本高造成運輸成本也高，屬于不可再生的化石能源，同時增大了汽車尾氣的排放，加劇了環(huán)境污染，因此在節(jié)能減排環(huán)保的大趨勢下，需對目前的冷藏車制冷方式進行改進。

鑒于此，本發(fā)明人對上述問題進行深入的研究，遂有本案產(chǎn)生。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種可以節(jié)約冷藏車運營成本，降低碳排放，具有很高的節(jié)能效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟效益的適用于冷藏車的余熱驅動制冷系統(tǒng)。

為了達到上述目的，本實用新型采用這樣的技術方案：

一種適用于冷藏車的余熱驅動制冷系統(tǒng),包括冷藏車車體、設置在冷藏車車體上的冷藏廂、與冷藏廂連通的風道以及用以對冷藏廂進行制冷的制冷系統(tǒng)，還包括有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括膨脹機、工質泵、發(fā)動機冷卻散熱器及第一冷凝器，所述制冷系統(tǒng)包括壓縮機、第二冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥，蒸發(fā)器對應所述風道設置，發(fā)動機冷卻散熱器對應所述冷藏車車體的冷卻水系統(tǒng)設置，膨脹機與壓縮機傳動連接。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述第一冷凝器為冷凝器的第一散熱部，所述第二冷凝器為冷凝器的第二散熱部。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述膨脹機與所述壓縮機通過聯(lián)軸器同軸連接，所述膨脹機與所述壓縮機構成膨脹壓縮一體機。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述第二散熱部、所述節(jié)流閥、所述蒸發(fā)器以及所述壓縮機通過管道依次連接。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述冷凝器安裝在所述冷藏車車體的發(fā)動機前艙內且與所述發(fā)動機冷卻散熱器固定連接。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述蒸發(fā)器設置在所述風道內，在所述風道內設有風機，所述風道具有與所述冷藏廂連通的送風口和回風槽。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述風道設有儲冷劑箱，儲冷劑箱的進風口對應所述蒸發(fā)器設置，在進風口上設有可啟閉的控制門和用以對控制門進行啟閉的控制開關，所述風道與所述冷藏廂之間設有氣流通道。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，還包括控制器和設置在所述冷藏廂內的溫度傳感器，所述控制開關、所述風機以及溫度傳感器均連接至控制器。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述冷藏廂由廂板組成，廂板包括玻璃鋼板內層、玻璃鋼板外層以及設置在玻璃鋼板內層與玻璃鋼板外層之間的聚氨酯泡沫層，廂板包括左側板、右側板、蓋板、底板、前板和后板。

采用本實用新型的技術方案后，利用冷藏車車體的冷卻水系統(tǒng)對對發(fā)動機尾氣進行熱回收，回收散熱系統(tǒng)廢熱和煙氣的余熱，為有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)提供動力。由于制冷系統(tǒng)的動力來自發(fā)動機的余熱回收，相比傳統(tǒng)的機械制冷系統(tǒng)，耗油量減少，(發(fā)動機排氣溫度降低，燃燒效率提高，排氣中的NO_x減少)燃油成本降低，提高經(jīng)濟性和環(huán)保性，節(jié)能的同時減少了一次能源的使用。本實用新型將發(fā)動機的散熱系統(tǒng)與冷藏車車體的制冷系統(tǒng)結合，冷卻水為發(fā)動機降溫，吸收煙氣余熱，降低煙氣的出口溫度，提高發(fā)動機效率，一方面利用發(fā)動機的冷卻水為有機朗肯循環(huán)蒸發(fā)器內的有機工質(即發(fā)動機冷卻散熱器)加溫，滿足發(fā)動機的工作需求；另一方面冷卻水經(jīng)過有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)換熱后，繼續(xù)為發(fā)動機降溫，循環(huán)利用，節(jié)能減排。如此，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有節(jié)能環(huán)保、實用可靠、能夠降低運營成本的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的工作原理圖；

圖3為本實用新型的控制原理圖；

圖4為本實用新型儲冷劑箱配合風道的第一種使用狀態(tài)圖；

圖5為本實用新型儲冷劑箱配合風道的第二種使用狀態(tài)圖；

圖中：

1-膨脹壓縮一體機 110-膨脹機

111-壓縮機 2-發(fā)動機冷卻散熱器

3-工質泵 4-冷凝器

410-第一冷凝器 411-第二冷凝器

5-節(jié)流閥 6-蒸發(fā)器

7-風機 8-儲冷劑箱

9-水泵 10-發(fā)動機

11-百葉窗 12-回風槽

13-冷藏廂 14-車體底盤

15-駕駛室 16-聚氨酯泡沫層

17-玻璃鋼板外層 18-風道

19-送風口 20-玻璃鋼板內層

21-控制器 22-溫度傳感器

23-控制開關 24-氣流通道

25-葉片 26-隔板

27-導流口

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。此處描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。需要說明的是，說明書附圖中箭頭符號“→”是指管路中介質的流向，該箭頭符號的出現(xiàn)并不限定本實用新型的保護范圍。

參照圖1至圖5，一種適用于冷藏車的余熱驅動制冷系統(tǒng),包括冷藏車車體、設置在冷藏車車體上的冷藏廂13、與冷藏廂13連通的風道18以及用以對冷藏廂13進行制冷的制冷系統(tǒng)，還包括有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括膨脹機110、工質泵3、發(fā)動機冷卻散熱器2及第一冷凝器410。本實用新型中所述制冷系統(tǒng)包括壓縮機111、第二冷凝器411、蒸發(fā)器6和節(jié)流閥5，蒸發(fā)器6對應所述風道18設置，發(fā)動機冷卻散熱器2對應所述冷藏車車體的冷卻水系統(tǒng)設置，膨脹機110與壓縮機111傳動連接。

有機朗肯循環(huán)(ORC)是有機工質經(jīng)過工質泵的加壓，被輸送到蒸發(fā)器中，吸收高溫熱源的能量蒸發(fā)變成高焓的飽和氣體，隨后在膨脹機中膨脹輸出有用功，變成低壓的過熱蒸氣，最后在冷凝器中冷凝成飽和液體并重新開始下一個循環(huán)。使用低沸點的有機物作為工質吸收余熱能，蒸發(fā)氣化后進入膨脹機做工，利用有機朗肯循環(huán)的余熱回收技術是當前效率最高的，也是最有可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的技術手段。本實用新型將有機朗肯循環(huán)用于冷藏車回收利用低品位的余熱能進行制冷，利用汽車產(chǎn)生的廢熱實現(xiàn)冷藏車的制冷是非常有前途的節(jié)能減排方式，最大限度地減少一次不可再生能源的消耗，節(jié)省運行費用，實現(xiàn)“低成本、高效率”的物流配送效果。

本實用新型中有機朗肯循環(huán)使用低沸點的有機工質(如氯乙烷、正戊烷、異戊烷、五氟丙烷等)經(jīng)過工質泵3的加壓，被輸送到發(fā)動機冷卻散熱器2(即有機朗肯循環(huán)中的蒸發(fā)器)中，吸收冷卻水的能量蒸發(fā)變成高焓的飽和氣體，隨后在膨脹機110中膨脹輸出有用功，變成低壓的過熱蒸氣，最后在冷凝器410中冷凝成飽和液體并重新開始下一個循環(huán)。主要優(yōu)點有：1、低沸點的工質和高蒸氣壓力使有機朗肯循環(huán)對低溫度的余熱能利用有更高的效率；2、有機工質的密度一般比水的密度要大，系統(tǒng)的膨脹機、換熱器和管道的體積都要小很多；3、壓力高于大氣壓力，有一定的正壓，減少了空氣進入系統(tǒng)的可能性；4、工質的熔點一般在-50度以下，冬天不用擔心管道的凍堵問題。車用內燃機在工作時經(jīng)常處于不同的工況，排氣溫度在200-900度(平均排氣溫度為400度左右)不斷隨工況變化，同時內燃機冷卻液出口溫度通常為96-100度之間，能將余熱能充分轉換為有用功。

在本實用新型中介紹到的冷卻水系統(tǒng)為冷藏車中的常規(guī)結構，冷卻水系統(tǒng)是將受熱零件的部分熱量及時帶走，以保證發(fā)動機10在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。通過水泵9使環(huán)繞在氣缸水套中的冷卻液加快流動，吸收大量熱量的冷卻液在發(fā)動機冷卻散熱器2中進行冷卻，冷卻后的冷卻液再次引到水套中，周而復始實現(xiàn)發(fā)動機的冷卻。其中，發(fā)動機冷卻散熱器2即為有機朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，冷卻水進行放熱過程，有機工質進行吸熱過程，回收冷卻水中的熱量進行換熱，回收利用廢熱，實現(xiàn)有機工質的蒸發(fā)提取低品位熱能。

在本實用新型中，冷藏車車體主要包括駕駛室15、車體底盤14和設置在車體底盤14上的驅動機構，這些均為冷藏車中的常規(guī)結構，這里不再進行詳細描述。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述第一冷凝器410為冷凝器4的第一散熱部，所述第二冷凝器411為冷凝器4的第二散熱部。如此，本實用新型有機朗肯循環(huán)的冷凝器和制冷系統(tǒng)的冷凝器一體化，減小設備的體積，冷凝器安裝在冷藏車的發(fā)動機前艙內，與發(fā)動機冷卻散熱器2固定在一起，既可防止泥沙、除雪劑污染，又可利用汽車行駛過程中的高速氣流為有機朗肯循環(huán)和制冷機組的冷凝器進行散熱。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述膨脹機110與所述壓縮機111通過聯(lián)軸器同軸連接，所述膨脹機110與所述壓縮機111構成膨脹壓縮一體機1，膨脹機110即為膨脹壓縮一體機的膨脹機部分，壓縮機111即為膨脹壓縮一體機的壓縮機部分。膨脹機和壓縮機一體化，不經(jīng)過發(fā)電機，省去了膨脹機的機械能轉換電能，電能再轉換成機械能的功耗，減少因發(fā)電機的能量損耗，且設備系統(tǒng)緊湊，減少重量。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述第二散熱部、所述節(jié)流閥5、所述蒸發(fā)器6以及所述壓縮機111通過管道依次連接，形成密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷的循環(huán)流動。液體制冷劑在蒸發(fā)器6中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽，被壓縮機111吸入，壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器(第二冷凝器411)，在冷凝器中向空氣放熱，冷凝為高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥5節(jié)流為低壓低溫的制冷劑，再次進入蒸發(fā)器6吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述冷凝器4安裝在所述冷藏車車體的發(fā)動機前艙內且與所述發(fā)動機冷卻散熱器2固定連接，該結構既可防止泥沙、除雪劑污染，又可利用汽車行駛過程中的高速氣流為有機朗肯循環(huán)和制冷機組的冷凝器4進行散熱。制冷劑在冷凝器4內盤旋的蛇形換熱管內流動著，與來流的空氣進行換熱后溫度降低。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述蒸發(fā)器6設置在所述風道18內，在所述風18道內設有風機7，所述風道18具有與所述冷藏廂13連通的送風口19和回風槽12。在風道18內安放風機7，主要有三方面的作用：1、為回風提供負壓環(huán)境，為回風的進入提供動力。2、使得新冷風與蒸發(fā)器6進行強制對流換熱，提高換熱效率。3、將新冷風送入冷藏廂13內與冷藏物品進行熱量交換，為冷風的循環(huán)流動提供動力。冷藏廂13內的低溫空氣在風機7的吸附作用下進入風道18，并在風機7的鼓風作用下與蒸發(fā)器6內的制冷劑交換熱量，放熱后的低溫冷空氣進入冷藏廂13內與車廂內的冷藏物品換熱，維持冷藏廂13內的低溫環(huán)境，保證物品的新鮮度。與物品換熱后的空氣在風機7的作用下回到風道18內進入下一個循環(huán)。風機7置于蒸發(fā)器6前，用于將冷能送入冷藏廂13內，同時促進冷氣內循環(huán)，充分進行熱交換。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述風道18設有儲冷劑箱8，儲冷劑箱8的進風口對應所述蒸發(fā)器6設置，在進風口上設有可啟閉的控制門和用以對控制門進行啟閉的控制開關，所述風道18與所述儲冷劑箱8之間設有氣流通道22。作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，還包括控制器21和設置在所述冷藏廂13內的溫度傳感器22，所述控制開關23、所述風機7以及溫度傳感器22均連接至控制器21。

參照圖4和圖5，作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，本實用新型中的控制門采用百葉窗11，百葉窗11具有能開合的葉片25，同時還可以控制葉片25的開啟程度，其為現(xiàn)有技術中的已知結構，如在授權公告號CN1204329C的中國實用新型中專利中即介紹了一種電動百葉窗。本實用新型中，將百葉窗11安裝在風道18內，為了更好的配合百葉窗11的葉片25，在風道18內設有與葉片25配合的隔板26，隔板26對應氣流通道24設置，隔板26與百葉窗11之間形成導流口27，當百葉窗11的葉片25開啟至一定程度，葉片25抵靠在隔板25上，從而將導流口27封閉，此時氣流從百葉窗11的25葉片之間流過并進入儲冷劑箱8。百葉窗11上設有控制葉片25活動的控制機構，該控制機構與控制器21連接。圖4表示，百葉窗11的葉片25打開狀態(tài)下氣流的流動方向，圖5表示百葉窗11的葉片關閉的狀態(tài)下，氣流的流動方向。本實用新型巧妙地將百葉窗11結構安裝在風道18，通過控制百葉窗11的葉片25的開啟程度，還可以實現(xiàn)導流口27氣流的大小的調整，配合溫度傳感器22和控制器21，可以合理的調配冷藏廂13內冷氣的輸送量，從而合理地利用能量，起到節(jié)能環(huán)保的作用。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方式，所述冷藏廂13由廂板組成，廂板包括玻璃鋼板內層20、玻璃鋼板外層17以及設置在玻璃鋼板內層20與玻璃鋼板外層17之間的聚氨酯泡沫層16，廂板包括左側板、右側板、蓋板、底板、前板和后板，采用這種結構，在保證車廂的強度下，可以有效防止冷氣散發(fā)出去，提高冷藏效果。在本實用新型中，風道18設置在前板位置并延伸至蓋板。溫度傳感器22安裝于冷藏廂13內，與控制器21的輸入端相連，控制器21的輸出端與風機7相連，通過控制風機7的轉速，實現(xiàn)調節(jié)制冷溫度。當冷藏廂13內的溫度高于要求溫度時，將百葉窗11合攏，冷氣通過風道18直接進入冷藏廂13，進行制冷；當冷藏廂13內溫度低于要求溫度時，百葉窗11打開，冷氣進入儲冷劑箱8后再進入冷藏廂13，進行緩慢的制冷。當發(fā)動機停止運作時，冷藏廂13內的冷能由儲冷劑箱8提供。儲冷劑箱8內裝有乙二醇水溶液。

采用本實用新型的技術方案后，冷藏車用來對冷凍食品或新鮮食品等進行陸運保存。當冷藏廂13內的溫度較高時，百葉窗11會合攏，冷氣通過風道18與蒸發(fā)器換熱管換熱后直接進入冷藏廂13；當冷藏廂13內的溫度較低時，百葉窗11會打開，冷氣會進入儲冷劑箱8后再進入冷藏廂13，對車廂內進行緩慢的制冷。與物品換熱后的空氣在風機7的作用下經(jīng)回風槽12回到風道18內。其中蒸發(fā)器6中的低溫制冷劑通過制冷循環(huán)系統(tǒng)提供，而制冷系統(tǒng)通過冷凝器4的第二散熱部將熱量釋放到空氣中，制冷系統(tǒng)中壓縮機111的運行依靠有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)提高動力源。作為制冷系統(tǒng)的動力系統(tǒng)的是有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)。有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)利用冷藏車的冷卻系統(tǒng)吸收各零部件的熱量為熱源和空氣在冷凝器4的第一散熱部中的冷卻作用形成的溫度勢差驅動膨脹機110做功，并帶動壓縮機111做功。其中，制冷系統(tǒng)的壓縮機111、冷凝器4的第二散熱部、節(jié)流閥5和有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的工質泵3、發(fā)動機冷卻散熱器2、冷凝器4的第一散熱部均位于駕駛室15下的車頭內。

采用本實用新型的技術方案，至少可以達到下述的有益效果在于：

1、節(jié)能環(huán)保效益顯著：利用冷卻水系統(tǒng)對發(fā)動機尾氣進行熱回收，回收散熱系統(tǒng)廢熱和煙氣的余熱，為有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)提供動力。由于制冷系統(tǒng)的動力來自發(fā)動機的余熱回收，相比傳統(tǒng)的機械制冷系統(tǒng)，耗油量減少，(發(fā)動機排氣溫度降低，燃燒效率提高，排氣中的NO_x減少)燃油成本降低，提高經(jīng)濟性和環(huán)保性能的同時減少了一次能源的使用。

2、膨脹機110和壓縮機111一體化，不經(jīng)過發(fā)電機，省去了膨脹機110的機械能轉換電能，電能再轉換成機械能的功耗，減少因發(fā)電機的能量損耗，且設備系統(tǒng)緊湊，減少重量。

3、將發(fā)動機的散熱系統(tǒng)與冷藏廂的制冷系統(tǒng)結合。冷卻水為發(fā)動機降溫，吸收煙氣余熱，降低煙氣的出口溫度，提高發(fā)動機效率，吸收的熱量作為制冷系統(tǒng)動力源有機朗肯循環(huán)的熱源驅動壓縮機做功，為制冷系統(tǒng)提供動力。一方面利用發(fā)動機的冷卻水為有機朗肯循環(huán)蒸發(fā)器內的有機工質加溫，滿足發(fā)動機的工作需求；另一方面冷卻水經(jīng)過有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)換熱后，繼續(xù)為發(fā)動機降溫，循環(huán)利用，節(jié)能減排。

4、有機朗肯循環(huán)的冷凝器(即第一冷凝器410)和制冷系統(tǒng)的冷凝器(即第二冷凝器411)一體化，減小設備的體積。冷凝器4安裝在冷藏車的發(fā)動機前艙內，與發(fā)動機冷卻散熱器2固定在一起，既可防止泥沙、除雪劑污染，又可利用汽車行駛過程中的高速氣流為有機朗肯循環(huán)和制冷機組的冷凝器進行散熱。

5、冷藏廂采用由高密度聚氨酯作保溫層的夾芯廂板組成，廂板內、外采用玻璃鋼板，包括左側板、右側板、蓋板、底板、前板和后板，使用高強度膠將玻璃鋼板和聚氨酯泡沫層粘合在一起；有效防止冷氣散發(fā)出去，提高冷藏效果。

6、余熱回收利用技術和相變蓄冷技術有機結合，在冷藏廂風道18內設置儲冷劑箱8(防止發(fā)動機因意外停止工作而導致的冷藏廂溫度上升)可以達到持續(xù)制冷的目的以及更高的突發(fā)事件應變能力。

7、蒸發(fā)器6設置在冷藏廂的內部，直接與冷藏廂內的空氣進行熱交換，安裝回風槽12，結構簡單，冷能流失少，制冷效果好，提高制冷效率。

與現(xiàn)有的技術相比，本實用新型具有節(jié)能環(huán)保、實用可靠的特點。

本實用新型的產(chǎn)品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利范疇。