用于集装箱发电机组的开始/停止操控

申请号 CN200910149798.5 申请日 2009-05-27 公开(公告)号 CN101602429B 公开(公告)日 2013-03-27
申请人 热之王公司; 发明人 R·S·伯纳姆; D·J·伦肯;
摘要 本 发明 涉及用于集装箱发 电机 组的开始/停止操控,其中 发电机组 包括一个 原动机 ,一个与该原动机连接的发电机,和一个 控制器 ,其与温控空间相联系,并且至少部分地按照温控空间内的内容物限定的需求以开始/停止模式和连续模式中的一个来操控发电机组。
权利要求

1.一种海运集装箱组件,包括:
一个集装箱,其限定了温控空间;
一个空调单元,其与集装箱结合并包括:
一个电压缩机
一个接收从电压缩机流出的制冷剂的冷凝器;和
一个接收从冷凝器流出的制冷剂的的蒸发器,将温控空间内的热量转移出去;
一套发电机组,与集装箱和空调单元中的至少一个结合,并且与空调单元有电通讯,并且包括一个原动机和一个与该原动机结合的发电机;和
一个控制器,以下列方式之一的模式操控该原动机:开始/停止模式,其中控制器选择性地开启和停止原动机的操控,和,连续模式,其中控制器连续地操控该原动机;
其中当控制器以开始/停止模式操控该原动机时,控制器在制冷需求的基础上自动启动和停止该原动机,从而当原动机运行时发电机产生电并向空调单元提供电力,当原动机不运行时发电机不会产生电力。
2.如权利要求1所述的海运集装箱组件,其中控制器是空调控制器。
3.如权利要求1所述的海运集装箱组件,其中控制器是发电机控制器,并且空调单元还包括一个空调控制器来操控电压缩机并且与发电机控制器通讯。
4.如权利要求3所述的海运集装箱组件,其中发电机控制器控制空调控制器,从而空调单元由发电机控制器进行操控。
5.如权利要求3所述的海运集装箱组件,其中发电机控制器取代空调控制器来控制发电机组和空调单元。
6.如权利要求3所述的海运集装箱组件,其中发电机向空调单元提供电力;并且其中发电机控制器测量发电机提供到空调单元的电力,用于决定制冷需求。
7.如权利要求3所述的海运集装箱组件,其中空调控制器取代发电机控制器,至少部分地在制冷需求的基础上来自动地启动和停止原动机。
8.如权利要求3所述的海运集装箱组件,其中空调控制器控制发电机控制器,从而发电机组由空调控制器操控。
9.如权利要求1所述的海运集装箱组件,其中控制器是发电机控制器;并且其中发电机控制器控制空调单元。
10.如权利要求1所述的海运集装箱组件,还包括一个传感器,其位于温控空间内并且与控制器通讯,控制器至少部分地在传感器提供的数据的基础上决定制冷需求。
11.一种用于集装箱的发电机组,其具有一个空调单元,用于控制集装箱内空间的温度,该发电机组包括:
一个原动机;
一个与该原动机连接的发电机;和
一个控制器,其以下列方式之一的模式操控该原动机:开始/停止模式,其中控制器选择性地启动和停止原动机的操控,和,连续模式,其中控制器连续地操控该原动机;
其中当控制器以开始停止模式操控该原动机时,控制器自动启动和停止该原动机,从而当原动机运行时发电机产生电力并可操控地向空调单元提供电力,当原动机不运行时发电机不会产生电力,控制器在制冷需求的基础上可操控地启动和停止该原动机。
12.如权利要求11所述的发电机组,还包括一个传感器,其位于温控空间内并且与控制器通讯;
其中控制器至少部分地在传感器提供的数据的基础上决定制冷需求。
13.如权利要求11所述的发电机组,其中控制器至少部分地基于使用者输入的设定点温度以开始/停止模式和连续模式中的一个来操控原动机,该设定点温度指示了温控空间内产品的温度敏感性。
14.如权利要求13所述的发电机组,其中控制器至少部分地基于临界值和使用者输入的设定点温度的比较以开始/停止模式和连续模式中的一个来操控原动机。
15.如权利要求14所述的发电机组,其中临界值限定了一个在保鲜温度范围和冷冻温度范围之间的温度。
16.一种控制温控船运集装箱的方法,该方法包括:
以下列方式之一的模式操控发电机组:连续模式,其中原动机连续运行,和开始/停止模式,其中原动机选择性地启动和停止操控;并且
当以开始/停止模式操控该发电机组时,在制冷需求的基础上自动启动和停止发电机组的原动机,从而当原动机运行时发电机产生电力,当原动机不运行时发电机不会产生电力。
17.如权利要求16所述的方法,还包括从发电机组向空调单元提供电力来冷却温控空间。
18.如权利要求17所述的方法,其中控制器是发电机控制器并且空调单元包括空调控制器,所述方法还包括:
由发电机控制器来控制发电机组;
由空调控制器来控制空调单元;和
选择性地由发电机控制器来取代空调控制器,从而空调单元可由发电机控制器来操控。
19.如权利要求17所述的方法,其中控制器是发电机控制器并且空调单元包括空调控制器,所述方法还包括:
由发电器控制器控制发电机组;
由空调控制器来控制空调单元;和
由空调控制器来控制发电机。
20.如权利要求16所述的方法,还包括:
输入一个设定点温度;和
在设定点温度的基础上判断在连续模式或开始/停止模式下操控发电机组。

说明书全文

用于集装箱发电机组的开始/停止操控

[0001] 相关申请
[0002] 本专利申请要求序列号为NO.61/056,604,提交日为2008年5月28日的美国临时专利申请的优先权,其内容在此全部作为参考而合为一体。
[0003] 技术领域本发明涉及一种温控海运集装箱。更具体地,本发明涉及一种用于温控海运集装箱空调系统的电发生器。

背景技术

[0004] 货物的集装箱化运输已经成为在全世界范围内运输货物的一种被广泛接受的方式。现代集装箱可以被堆叠在船甲板上用于海外运输。当集装箱船只到达港口,集装箱能被起重机高效地从船只上卸下。在港口,集装箱可被堆叠用于随后的通过货车或轨道的运输。当集装箱由货车运输时,一个单独的集装箱通常放置在半挂车底盘上。每个轨道车通常能支撑到四个集装箱。
[0005] 当集装箱内的货物包含有易腐烂的物品如食品原料或鲜花时,必须控制每个集装箱的温度来防止在运输期间货物的损失。对于易腐烂货物的运输,发展了特殊的集装箱,其包括温控单元用于冷藏和/或加热。当在船上运输时,集装箱可连接到船只的发电机上来为温控单元提供电力。当集装箱在港内时,它们可连接到由当地公用设备提供的电源上。
[0006] 然而,当集装箱没有外部电源时,必须设置发电机组来为温控单元提供电力。例如,当集装箱由轨道车,驳船或卡车运输时,发电机组是必须的。这种发电机组通常包括一个柴油发动机来驱动发电机,从而为温控单元提供电力。这样的发电机组可直接夹在集装箱上或固定在拖车底盘上。
[0007] 在运输过程中,温控单元和发电机组必须长时间周期运转。例如,当莴苣从加利福尼亚运输到美国东北部时,设备要周期性地运行好几天。在这个长时间周期内,温控单元和发电机组将在没有运输工人检查的情况下长时间周期运转。这在轨道运输的情况下尤其是真实的,许多轨道车在运输中,在长时间周期内仅伴随有两个或三个运输工人。

发明内容

[0008] 在一个实施例中,本发明提供了一种海运集装箱组件,包括一个集装箱,其限定了温控空间。一个与集装箱结合的空调单元包括一个电压缩机,一个接收从电压缩机流出的制冷剂的冷凝器,和一个接收从冷凝器流出的制冷剂的的蒸发器,将温控空间内的热量转移出去。一套发电机组与集装箱和空调单元中的至少一个结合,并且与空调单元有电通讯。发电机组包括一个原动机和一个与该原动机结合的发电机。一个控制器以下列方式之一的模式操控该原动机:开始/停止模式,其中控制器选择性地启动和停止原动机的操控,和,连续模式,其中控制器连续地操控该原动机。当控制器以开始/停止模式操控该原动机时,控制器在制冷需求的基础上自动启动和停止该原动机,从而当原动机运行时发电机产生电力并向空调单元提供电力,当原动机不运行时发电机不会产生电力。
[0009] 在另一个实施例中,本发明提供了一种用于集装箱的发电机组,该集装箱具有一个空调单元用于控制集装箱内空间的温度。该发电机组包括一个原动机,一个与该原动机连接的发电机,和一个控制器,其以下列方式之一的模式操控该原动机:开始/停止模式,其中控制器选择性地启动和停止原动机的操控,和,连续模式,其中控制器连续地操控该原动机。当控制器以开始/停止模式操控该原动机时,控制器自动启动和停止该原动机,从而当原动机运行时发电机产生电力并可操控地向空调单元提供电力,当原动机不运行时发电机不会产生电力。控制器在制冷需求的基础上可操控地启动和停止该原动机。
[0010] 在另一个实施例中,本发明提供了一种控制温控海运集装箱的方法。该方法包括以下列方式之一的模式操控发电机组:连续模式,其中原动机连续运行,和开始停止模式,其中原动机选择性地启动和停止操控,并且在制冷需求的基础上自动启动和停止发电机组的原动机。
[0011] 本发明的其他方面将会在考虑到细节描述和附图后变得清楚明白。

附图说明

[0012] 图1是一个温控海运集装箱的示意图。
[0013] 图2是一个流程图,示出了操控如图1所示的温控集装箱的方法。

具体实施方式

[0014] 在本发明的任意实施例被详细描述之前,可以理解的是,本发明并不局限于其申明的结构细节和组件设置,这些都是在随后的描述中或在附图例举中进行阐明的。本发明与其他实施例兼容并且以多种途径来实践或实行。同时,可以理解的是,在此使用的措词和术语是为了描述的目的,不应当认为是限定。使用“包括”,“包含”或“具有”和它们的相应变形意味着包括其后列举的项目和等同物,同时还包括附加项目。除非详细指明或另外限定,词语“装配”、“连接”、“支撑”和“结合”和它们的相应变形被广泛使用,并且包括直接和间接的装配、连接、支撑和结合。此外,“连接”和“结合”并不限定于物理的或机械的连接或结合。
[0015] 图1显示了一个海运集装箱10,其限定了一个温控空间14。典型的海运集装箱由构建,并包括四个侧壁和一个封闭的顶部和底部。侧壁中的一个通常包括一个或一组门,其允许选择性地接近温控空间14。在图示的实施例中,海运集装箱是温控海运集装箱,包括一个绝热层阻止从温控空间14到周围环境的热量传递。在其他实施例中,该海运集装箱10可以不具有绝热层,其可具有更多或更少的门,或具有其他需要的特征。
[0016] 一个制冷单元18与海运集装箱10连接,并且提供一定条件的空气到温控空间14中。该例举的制冷单元18作为海运集装箱10的一部分形成,并且是一个冷却空气的制冷系统,其包括一个电压缩机22,一个冷凝器26,一个膨胀30,一个蒸发器34,和一个制冷控制器38。制冷单元18调节温控空间14内的空气到所需条件。例如,使用者可选择一个设定点温度,并编程到制冷控制器38中从而制冷单元18将会运行来保持温控空间14内的温度在该设定点温度。在其他实施例中,制冷单元18可包括一个加热系统,一个空气过滤系统,一个用于催熟介质或其他产品的喷雾系统,或其他所需组件。
[0017] 该例举的制冷控制器38与一个位于温控空间14内的传感器40通讯,并且操控制冷单元18来保持所需的条件。可使用许多运行模式来控制制冷单元18,包括开始/停止和连续运行模式。该例举的传感器40是一个温度传感器,其返回一个温控空间14内的温度指示信号。在其他实施例中,可在整个温控空间14内设置多于一个的传感器14。此外,其他传感器或系统如有需要,可与制冷控制器38通讯。
[0018] 一套发电机组42是与海运集装箱10连接,包括一个原动机46,一个发电机50和一个发电机控制器54。该套发电机组42通过连接件58为制冷单元18提供动力,该连接件58在该例举的实施例中是一根电力电缆。该例举的发电机组是可拆卸地连接在海运集装箱10上,从而该发电机组42可在需要的时候(例如,在火车上运输时)连接到海运集装箱10上,并且,当不需要该发电机组42时(例如,当存放在在可使用外部电源的某个地方时),其可被卸除。例如,当一个海运集装箱10存放在海运码头上时,外部电源线可用于为制冷单元18提供电力,从而该发电机组42是不必要的。当在运输中,例如在轨道或火车上时,会需要该发电机组42来为制冷单元18提供电力。
[0019] 例举的原动机46是柴油机,其包括一个自动起动器并驱动发电机50。对于该申请,发电机是任何类型的将机械能转化为电能的电机。该例举的发电机50是一个交流发电机,在原动机46运行期间其能产生50赫兹或60赫兹的交流电输出。该发电机50向制冷单元18和其他任何可以包括在海运集装箱10内的系统提供电力。
[0020] 该例举的发电机控制器54与制冷控制器38和传感器40通过传输电力线,数据同步传输电缆或其他交流介质进行通讯,来控制发电机组42。此外,为了集成该例举的发电机控制器54和相关控制系统,不需要额外的组件或另加的硬件。在其他实施例中,该发电机控制器54可与其他传感器或系统进行通讯。此外,该发电机控制器54可不与制冷控制器38通讯,但是可替代地直接与传感器40进行通讯来控制发电机组42。在其他实施例中,该发电机控制器54可不与任何传感器通讯,但可仅与制冷控制器38进行通讯。
[0021] 在操控中,制冷控制器38执行如图2所示的方案100,在此期间制冷单元18和制冷控制器38运行来保持温控空间14内所需的环境,由外部电源线或发电机组42来提供电力。方案100是基于在较高环境温度下需要冷却海运集装箱的情况下来进行描述的。图2涉及发电机组42为制冷单元18提供电力这一情况。当海运集装箱10安装有发电机组42并且该系统在100处启动,使用者在块104处输入一个温度设定点Ts到制冷控制器38中。该温度设定点Ts基于海运集装箱10的温控空间14内运输的产品而进行选择。通常地,高于华氏30度的温度认为是保鲜范围,而低于华氏30度的温度认为是冷冻范围。
[0022] 在块104之后,制冷控制器38在块108处比较温度设定点Ts和临界温度Tthreshold。临界温度Tthreshold可以由单元拥有者预设,由使用者选择,由制造者设定,或用其他方式设置。通常的,该临界温度Tthreshold是在保鲜和冷冻范围(例如,华氏30度)之间的温度,尽管该临界温度可以是任何其他合适的温度值。例如,该临界温度Tthreshold可以是较高或较低的环境温度,或其他所需的温度值。如果制冷控制器38判断设定点温度Ts高于临界温度Tthreshold,随后制冷控制器38在块112处以连续模式启动制冷单元18和发电机组42。当制冷单元18以连续模式运行时,发电机组42持续地在块116处运行以向制冷单元18提供电力。
[0023] 如果制冷控制器38在块108处判断设定点温度Ts低于临界温度Tthreshold,制冷控制器38在块120处以开始/停止模式启动制冷单元18和发电机组42。在开始/停止模式中,制冷控制器38使发电机组42循环打开和关闭,从而制冷单元18在发电机组42运行时向温控空间14内提供调节的空气,而在发电机组42不运行时不向温控空间14内提供调节的空气。
[0024] 在块124处,制冷控制器38接收温度带宽TB,其代表了温控空间14内相应于设定点温度Ts的较高和较低的温度界限。例如,如果设定点温度Ts为华氏零度,温度带宽TB为华氏10度,那么温控空间潜在的温度范围是华氏负10度到华氏10度。温度带宽TB可由使用者输入到制冷控制器38中,由海运集装箱10的拥有者预设,由制造者选择或用其他所需方式设置。
[0025] 在制冷控制器38在块120处开始以开始/停止模式进行操控后,制冷控制器38由传感器40监测到一个测量温度Tmeasured,并且在块128处将其与设定点温度Ts和温度带宽TB进行比较。在该例举的实施例中,如果测量温度Tmeasured小于设定点温度Ts和温度带宽TB的总和,那么制冷控制器38在块128处确定为“否”,然后发电机组42在块132处停止,因而停止了制冷单元18,从而没有调节的空气提供到温控空间14内。制冷控制器38在块128和132间连续循环,从而制冷控制器38在测量温度不高于设定点温度Ts和温度带宽TB的总和时阻止发电机组42运行。当发电机组42不运行时,温控空间14内的测量温度Tmeasured将会由于海运集装箱10侧壁上的热量传递而随着时间升高。绝热层阻止了热量通过侧壁的传递,但是随着时间的流逝测量温度Tmeasured仍会上升。
[0026] 当制冷控制器38在块128处判断测量温度Tmeasured大于设定点温度Ts和温度带宽TB的总和(YES),制冷控制器38在块136处启动发电机组42,并允许发电机组42运行,从而制冷单元18被驱动并向温控空间14内提供调节的空气来冷却该空间,从而降低了测量温度Tmeasured。
[0027] 当发电机组42和制冷单元18均都运行时,制冷控制器38在块140处将测量温度Tmeasured与设定点温度Ts和温度带宽TB进行比较。如果测量温度Tmeasured不低于或等于设定点温度Ts和温度带宽TB的差(否),那么制冷控制器38继续驱动发电机组42,测量温度Tmeasured继续降低。制冷控制器38在块136和140间循环直到测量温度Tmeasured低于或等于设定点温度Ts和温度带宽TB的差(是)。然后,制冷控制器38在块132处停止发电机组42,制冷控制器38返回到块128处。
[0028] 如上所述例举的实施例,制冷控制器38控制制冷单元18并且直接与传感器40通讯。制冷控制器38接收设定点温度Ts,识别临界温度Tthreshold,并且在块108处做出判断。制冷控制器38随后在块112处以连续模式,或者在块120处以开始/停止模式驱动制冷单元18和发电机组42。如果方案100以开始/停止模式操控,制冷控制器38在块128处做出判断,并且与发电机控制器54通讯,从而发电机控制器54按照制冷控制器38的指示启动和停止原动机46。
[0029] 在另一个实施例中,发电机控制器54直接与传感器40通讯。发电机控制器54接收设定点温度Ts,识别临界温度Tthreshold,并且在块108处做出判断。发电机控制器54随后在块112处以连续模式,或者在块120处以开始/停止模式驱动制冷单元18和发电机组42。如果方案100以开始/停止模式操控,发电机控制器54在块128处做出判断,并且根据方案100启动和停止原动机46。发电机控制器54也可另外地与制冷控制器38通讯来启动和停止制冷单元18。
[0030] 在另一个实施例中,利用方案100制冷控制器38和发电机控制器54可共同协作,从而温控空间14内的温度(例如,测量温度Tmeasured)保持在设定点温度Ts上。
[0031] 在另一个实施例中,可以不使用制冷控制器38,或者发电机控制器54不能与制冷控制器38通讯。例如,如果发电机组42和制冷单元18由不同制造商生产,控制器会不具有兼容的软件,但是发电机组42和制冷单元18可共同地进行物理操控。在该实施例中,发电机控制器54能够监测到制冷单元18的电力需求,如果制冷单元18需要电力,发电机组42识别了该需求并且启动,从而制冷单元18被驱动并向温控空间14内提供调节的空气来降低测量温度Tmeasured。发电机组42在运行中持续监测制冷单元18的电力需求。如果制冷单元18停止了电力需求,发电机组会识别降低的电力需求并且关闭。
[0032] 在一个替代的实施例中,可以不使用发电机控制器54,或者制冷控制器38不能与发电机控制器54通讯(例如,发电机组42和制冷单元18由不同制造商生产)。在该实施例中,制冷控制单元38可自动启动和停止发电机组42,不需要与发电机控制器54通讯。该实施例可包括一个单独的启动和停止设备在运行模式和停止模式下操控发电机。
[0033] 本发明给目前可行的发电机组节省了大量的燃料,因为它以开始/停止模式操控。集成开始/停止模式的一种方式是利用发电机控制器54的软件来控制制冷单元18的电力供应。
[0034] 在一个例子中,临界温度Tthreshold是限定在保鲜和冷冻范围内的温度,新鲜货物通常需要严格的温度控制来保持产品的质量,因此最好不选用开始/停止模式进行操控。冷冻货物最好选用开始/停止模式操控,因为温度控制需求并不那么严格。发电机控制器54通过制冷控制器38,传感器40或其他组件间的控制器连接做出开始和停止控制决定(例如,块132和136)。该控制器连接可建立在直接通讯连接(数据同步传输电缆)或者通过调制解调器的电线交流或其他方式的基础上,并且要基于集装箱设定点温度Ts和实际温度或测量温度Tmeasured之间的差异。在冷冻设定点温度Ts之上时,发电机组42将会以连续模式运行。在冷冻设定点温度Ts之下时,发电机组42将会以停止/开始模式运行。在其他实施例中,临界温度Tthreshold可以不同。此外,也可以存在多个临界温度Tthreshold。
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