專利名稱：連續(xù)壓縮機(jī)作業(yè)范圍保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及運(yùn)輸制冷系統(tǒng)，更具體地，涉及控制其蒸汽壓縮系統(tǒng)中的壓縮 機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
運(yùn)輸制冷系統(tǒng)通常用于制冷的卡車、卡車拖車和集裝廂中，以便在從一個(gè)位置運(yùn) 輸?shù)搅硪晃恢玫倪^程中保存易腐爛的貨物。這種系統(tǒng)包括用于蒸氣壓縮循環(huán)的必要部件， 包括壓縮機(jī)，而壓縮機(jī)必須包括一些類型的驅(qū)動(dòng)器件。對于集裝廂和卡車拖車，該功能通常 由專門的內(nèi)燃機(jī)提供，其速度被選擇性地改變以保持所需的壓縮機(jī)作業(yè)范圍(envelope)。 但是在制冷卡車和貨車中，壓縮機(jī)通常定位在主發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)隔間內(nèi)，然后壓縮機(jī)通過直接 連接到主發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器而被驅(qū)動(dòng)。于是，管道起到對系統(tǒng)的壓縮機(jī)和蒸發(fā)器單元提供封閉 回路制冷劑流的作用。通過這種所謂直接驅(qū)動(dòng)布置，壓縮機(jī)的速度依賴于主發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的速度。這樣， 當(dāng)卡車沿公路以較高速度行進(jìn)時(shí)，壓縮機(jī)被高速驅(qū)動(dòng)從而獲得高排出壓力。但是，例如當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，則壓縮機(jī)將會(huì)被以相對低的速度驅(qū)動(dòng)，從而排出壓力和溫度將會(huì)相對低。為了 保護(hù)壓縮機(jī)作業(yè)范圍，因而有必要采用開關(guān)的選擇性使用，以改變可變速冷凝器和蒸發(fā)器 風(fēng)扇的速度或調(diào)節(jié)閥門或停止該單元。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，從發(fā)電機(jī)提供電功率到變換器，該變換器接著由從壓縮 機(jī)接收壓力和溫度感測條件的微處理器控制，以調(diào)整被提供到壓縮機(jī)的電功率，從而保持 所需的壓縮機(jī)作業(yè)范圍。


圖1是本發(fā)明結(jié)合到運(yùn)輸制冷系統(tǒng)中時(shí)的簡化示意圖。圖2是其更詳細(xì)的示意圖。圖3是壓縮機(jī)作業(yè)范圍的圖示。圖4是根據(jù)本發(fā)明的控制邏輯流程圖，壓縮機(jī)作業(yè)范圍以該方式受到控制。圖5A-5C示出在本發(fā)明結(jié)合到系統(tǒng)中的情況下，拖垮條件(pull-down condition)期間關(guān)鍵參數(shù)的圖示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在圖1中總體上以附圖標(biāo)記10示出，包括由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的功率來驅(qū)動(dòng)的發(fā) 電機(jī)11、接收來自發(fā)電機(jī)11的未調(diào)整電壓的變換器12、接收由變換器12調(diào)整的已調(diào)整功 率(即電壓和頻率)的蒸氣壓縮系統(tǒng)13、接收來自蒸氣壓縮系統(tǒng)13的已冷卻空氣的箱體14 以及控制器16，所述控制器16沿線路17從箱體14接收箱體溫度測量結(jié)果(即返回空氣溫
4度，RAT)并且沿線路18從蒸氣壓縮系統(tǒng)13接收壓力和溫度測量結(jié)果，以便通過線路19控 制變換器12。控制器16還通過線路21向蒸氣壓縮系統(tǒng)13發(fā)送冷卻需求信號(hào)。在圖2中 示出系統(tǒng)的更詳細(xì)的示意圖。首先考慮車輛本身及該車輛周圍的環(huán)境，包括有驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22、電池23、備用功 率源M以及帶有間或打開的門沈的箱體。主要在門被打開的時(shí)候，空氣和熱二者從箱體傳 遞到外界環(huán)境27以及傳遞到箱體。這種熱傳遞當(dāng)然會(huì)顯著影響蒸氣壓縮系統(tǒng)13的運(yùn)轉(zhuǎn)， 從而影響其控制。由操作者控制的驅(qū)動(dòng)循環(huán)觀確定對于門打開和發(fā)動(dòng)機(jī)21速度的控制。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)22驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)11，發(fā)電機(jī)11向變換器12提供未調(diào)整電壓和電 流以便為蒸氣壓縮系統(tǒng)13供給功率。變換器12還向在一定外界條件下可能需要的加熱器 29提供功率。蒸氣壓縮系統(tǒng)13包括串行流關(guān)系的壓縮機(jī)32、冷凝器33、熱膨脹閥34和蒸發(fā)器 36。油分離器37可設(shè)置在壓縮機(jī)32下游，接收器38可設(shè)置在冷凝器33下游。另外，控制 閥39可設(shè)置在接收器38和TXV 34之間。冷凝器33包括冷凝器風(fēng)扇41，蒸發(fā)器36包括蒸 發(fā)器42，這些風(fēng)扇每個(gè)被直流電機(jī)以選擇性可變速度獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。由微控制器43進(jìn)行系統(tǒng)的控制，微控制器43接收所指示的各種輸入，然后響應(yīng)地 將信號(hào)發(fā)送到變換器12以調(diào)制沿線路40被提供到壓縮機(jī)32的功率(S卩，電壓、頻率和/或 電流)。具體地，到微控制器43的輸入包括壓縮機(jī)32的排出溫度td和壓力Pd及抽吸壓力 Ps，如在線路18示意示出的。返回空氣溫度(RAT)沿線路17也經(jīng)過微控制器43。為了操 作者的方便，被微控制器43保持的系統(tǒng)的各種條件在顯示器44中示出。圖3中示出作為飽和抽吸溫度的函數(shù)的飽和排出溫度的圖示。飽和吸收溫度相當(dāng) 于抽吸壓力，飽和排出溫度相當(dāng)于排出壓力，這兩個(gè)參數(shù)是限定可變速度壓縮機(jī)作業(yè)范圍 的關(guān)鍵參數(shù)。也即，為了保護(hù)壓縮機(jī)和系統(tǒng)的操作，需要將飽和抽吸溫度保持在-40 °C和2 °C之間。類似地，需要將飽和排出溫度保持在10 1和66 °C之間。這通過響應(yīng)于四個(gè)感測 到的變量，返回空氣溫度(RAT)、排出壓力Pd、排出溫度td和抽吸壓力Ps而改變由變換器12 提供到壓縮機(jī)32的功率來實(shí)現(xiàn)。這如圖4所示地實(shí)現(xiàn)。如圖所示，有四個(gè)不同的控制模塊1) RAT控制器48，Td控制器49，Ps控制器51 和Pd控制器52?？刂破?8-52的每一個(gè)控制其自身指定的變量，在一個(gè)時(shí)刻四個(gè)控制器中 只有一個(gè)在起作用，將其關(guān)心的變量保持在所需設(shè)置點(diǎn)的值。微控制器43監(jiān)視四個(gè)感測到 的條件，并如所示切換邏輯所指定的，將控制從一個(gè)控制器切換到另一個(gè)控制器。其目的當(dāng) 然是在所有操作條件期間都保持所需壓縮機(jī)作業(yè)范圍。蒸氣壓縮系統(tǒng)處于最大需求下的條件是被稱為拖垮的條件。這是在引入非同尋常 的熱負(fù)載后恢復(fù)被制冷空間的操作溫度的過程。這可例如在卡車內(nèi)放入未制冷貨物的新負(fù) 載，使得導(dǎo)致箱體內(nèi)的溫度增加到頗高于所需設(shè)置點(diǎn)的水平時(shí)發(fā)生。在這些條件下，需要將 箱體內(nèi)的溫度盡可能快地降低到設(shè)置點(diǎn)溫度。在圖5A-5C中，將會(huì)看出當(dāng)如上所述提供壓縮機(jī)作業(yè)范圍的連續(xù)控制的情況下， 這些不同參數(shù)的變化性被實(shí)質(zhì)地減少。在圖5A中，將會(huì)看出在大約1. 5小時(shí)的操作時(shí)間期 間，與未受控制的系統(tǒng)相比，有多達(dá)3. 5 °C的更好控制。在圖5B中，將會(huì)看出在后續(xù)操作時(shí) 間中，作業(yè)范圍路徑選擇控制(routing control)實(shí)質(zhì)地減少了循環(huán)，由此在可靠性上有直 接效果。如圖5C所示，這對于壓縮機(jī)速度也是如此。
盡管參照如圖所示優(yōu)選方式具體示出和說明了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解 在不背離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可在本發(fā)明中實(shí)施各種細(xì)節(jié)上的 改變。
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)輸制冷系統(tǒng)的控制裝置，所述運(yùn)輸制冷系統(tǒng)的類型具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 發(fā)電機(jī)，所產(chǎn)生的電功率被供應(yīng)到閉環(huán)蒸氣壓縮系統(tǒng)的壓縮機(jī)，所述控制裝置包括溫度傳感器，用于感測所述壓縮機(jī)的排出溫度并產(chǎn)生代表所述排出溫度的溫度信號(hào)；第一壓力傳感器，用于感測所述壓縮機(jī)的抽吸壓力并產(chǎn)生代表所述抽吸壓力的抽吸壓 力信號(hào)；第二壓力傳感器，用于感測所述壓縮機(jī)的排出壓力并產(chǎn)生代表所述排出壓力的排出壓 力信號(hào)；微處理器，用于接收所述溫度信號(hào)、所述抽吸壓力信號(hào)及所述排出壓力信號(hào)并響應(yīng)于 此產(chǎn)生變換器控制信號(hào)；以及變換器，用于從所述微處理器接收所述變換器控制信號(hào)，并用于從所述發(fā)電機(jī)接收電 功率，并用于響應(yīng)于所述變換器控制信號(hào)將一定水平的電功率提供到所述壓縮機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述運(yùn)輸制冷系統(tǒng)包括由所述蒸氣壓縮系統(tǒng) 制冷的箱體。
3.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述控制裝置包括用于感測從所述箱體返回 的空氣的溫度并響應(yīng)地將返回空氣溫度信號(hào)發(fā)送到所述微處理器的溫度傳感器，然后所述 變換器控制信號(hào)響應(yīng)于此。
4.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，從所述發(fā)電機(jī)到所述變換器的所述電功率是 未調(diào)整的交流電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，從所述變換器到所述壓縮機(jī)的所述電功率是 已調(diào)整的交流電流。
6.如權(quán)利要求5所述的控制裝置，其中，所述功率通過選擇性地改變所述電壓、頻率和 /或電流而調(diào)整。
7.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，到所述壓縮機(jī)的所述電功率的水平受到控制 以便將所述壓縮機(jī)的飽和抽吸溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中，所述飽和抽吸溫度被保持在-40°C到2 °C的 范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，到所述壓縮機(jī)的所述電功率的水平受到控制 從而將飽和排出溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的控制裝置，其中，所述范圍是在101和66 °C之間。
11.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述微處理器包括至少三個(gè)不同的控制模 塊，每個(gè)模塊響應(yīng)于排出壓力、排出溫度和/或抽吸壓力的參數(shù)的感測值而受到控制，并操 作以控制排出壓力、排出溫度和/或抽吸壓力的參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，包括第四控制模塊，所述第四控制模塊響應(yīng)于返 回空氣溫度的感測值，并操作以控制返回空氣溫度。
13.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，其中，在一個(gè)時(shí)刻只操作一個(gè)控制模塊。
14.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，其中，控制所述排出溫度的控制模塊優(yōu)先于其它 控制模塊。
15.一種控制運(yùn)輸制冷系統(tǒng)的方法，所述運(yùn)輸制冷系統(tǒng)的類型具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā) 電機(jī)，所產(chǎn)生的電功率被供應(yīng)到閉環(huán)壓縮系統(tǒng)的壓縮機(jī)，所述方法包括以下步驟感測所述壓縮機(jī)的排出溫度并產(chǎn)生代表所述排出溫度的溫度信號(hào)；感測所述壓縮機(jī)的抽吸壓力并產(chǎn)生代表所述抽吸壓力的抽吸壓力信號(hào)；感測所述壓縮機(jī)的排出壓力并產(chǎn)生代表所述排出壓力的排出壓力信號(hào)；將所述溫度信號(hào)、所述抽吸壓力信號(hào)及所述排出壓力信號(hào)發(fā)送到微處理器，并響應(yīng)于 此產(chǎn)生變換器控制信號(hào)；以及將所述變換器控制信號(hào)發(fā)送到變換器，以便響應(yīng)地將所需電壓和頻率提供到所述壓縮機(jī)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述運(yùn)輸制冷系統(tǒng)包括由所述蒸氣壓縮系統(tǒng)制 冷的箱體。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括步驟感測從所述箱體返回的空氣的溫度并響應(yīng) 地將返回空氣溫度信號(hào)發(fā)送到所述微處理器，然后所述變換器控制信號(hào)響應(yīng)于此。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，從所述發(fā)電機(jī)到所述變換器的所述電功率是未 調(diào)整的交流電流。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，從所述變換器到所述壓縮機(jī)的所述電功率是已 調(diào)整的交流電流。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述功率通過選擇性地改變所述電壓、頻率和/ 或電流而調(diào)整。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，到所述壓縮機(jī)的所述電功率電壓和頻率的水平 受到控制以便將所述壓縮機(jī)的飽和抽吸溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述飽和抽吸溫度被保持在-401到2 °C的范 圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，到所述壓縮機(jī)的所述電功率的水平受到控制從 而將飽和排出溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述范圍是在101和66 °C之間。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述微處理器包括至少三個(gè)不同的控制模塊，每 個(gè)模塊響應(yīng)于排出壓力、排出溫度或抽吸壓力的感測值而受到控制，并操作以控制排出壓 力、排出溫度或抽吸壓力的受限參數(shù)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，包括第四控制模塊，所述第四控制模塊響應(yīng)于返回空 氣溫度的感測值，并操作以控制返回空氣溫度。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，在一個(gè)時(shí)刻只操作一個(gè)控制模塊。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，控制所述排出溫度的控制模塊優(yōu)先于其它控制 模塊。
全文摘要
一種運(yùn)輸制冷系統(tǒng)設(shè)置有包括變換器和微處理器的控制裝置，所述微處理器接收代表壓縮機(jī)排出溫度和壓力以及抽吸壓力的感測值的信號(hào)，并控制變換器以響應(yīng)地將電壓和頻率的選擇性水平提供到壓縮機(jī)，以便保持所需的壓縮機(jī)作業(yè)范圍。
文檔編號(hào)F25B1/00GK102105756SQ200880130505
公開日2011年6月22日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者唐納 G., 瓦里岡達(dá) S., 米亞諾維克 S. 申請人:開利公司