用于压缩机操作的方法和系统

摘要

提供了制冷系统（10），其包括具有吸入口（11）和排出口（13）的压缩机（12）、排热换热器（14）、膨胀阀（16）以及受热换热器（18）。优选地，系统（10）包括以下各项中的任何一个或多个：压力均衡阀（4O342），其用于使压缩机吸入口（11）与压缩机排出口（13）之间的压力差均衡；液体阀（44），优选地为液体螺线管阀或电子膨胀阀，液体阀（44）被布置在排热换热器（14）与膨胀阀（16）之间的流动管线（24）中；以及止回阀（46），优选地为螺线管阀或电子膨胀阀，其被布置在排热换热器（14）与压缩机（12）之间的流动管线（22）中。阀（40、42、44、46）在压缩机停机和起动时以多种方式操作以避免对压缩机（12）的部件的损坏。优选地，所述系统还包括用于将压缩机（12）的至少一个部件加热的装置，并且优选地还有用于在适当时、诸如在要求压缩机起动时激活加热装置并在加热之后起动压缩机的控制装置。

权利要求

1.一种制冷系统（10），包括∶

具有吸入口和排出口的压缩机（12）；

排热换热器（14）；

膨胀阀（16）；

受热换热器（18）；以及

压力均衡阀（40，42），其用于均衡所述压缩机吸入口与压缩机排出口之间的压力差，所述压力均衡阀包括将所述压缩机吸入口连接到所述压缩机排出口以使得能够绕过所述压缩机的旁路通道（40）以及控制通过所述旁路通道的制冷剂流量的阀（42）；其特征在于还包括：液体阀（44），其布置在所述排热换热器（14）与所述膨胀阀（16）之间的流动管线中；

用于将所述压缩机（12）的至少一个部件加热的装置；

用于在已确定要求压缩机起动时激活所述加热装置的控制装置，所述控制装置在将所述至少一个部件加热之后起动所述压缩机；

传感器，其用于感测所述压缩机中的油的温度；以及用于确定所述压缩机中的制冷剂的饱和排出口温度的装置；

其中，所述用于将所述压缩机的至少一个部件加热的装置包括用于至少将所述压缩机中的油加热的装置，并且其中，所述控制装置控制所述加热装置，使得所述油被保持在高于所述饱和排出口温度的温度。

2.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述液体阀为液体螺线管阀。

3.如权利要求1所述的制冷系统，还包括：

用于以多个预定程序中的至少一个来操作所述系统的控制装置；以及至少一个传感器，其中，所述控制装置基于由所述传感器测量的所述系统的至少一个参数而以所述多个预定程序中的特定一个来操作所述系统。

4.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述用于将所述压缩机的至少一个部件加热的装置包括用于将压缩机主体或外壳、压缩机中的油以及压缩机马达中的至少一个加热的装置。

5.如权利要求1或4所述的制冷系统，还包括：至少一个传感器，其中，所述控制装置基于由所述传感器测量的所述系统的至少一个参数来激活所述加热装置达预定时间段。

6.如权利要求5所述的制冷系统，其中，所述预定时间段是基于压缩机中的油的温度、压缩机外壳温度、压缩机排出口温度、环境温度和压缩机已经不工作所达时间长度中的至少一个来确定的。

7.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述加热装置包括：用于向所述压缩机的马达的绕组提供电流从而将所述绕组加热的装置。

8.如权利要求7所述的制冷系统，还包括：

用于控制所述绕组的加热的控制装置，其中，提供给所述马达绕组的电流包括直流（DC）且被提供达至少一个预定时间段。

9.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述控制装置与起动所述压缩机基本上同时地打开所述压力均衡阀。

10.一种使制冷系统的压缩机的起动最优化的方法，包括步骤：提供制冷系统，所述制冷系统包括压缩机（12）、排热换热器（14）、膨胀阀（16）、受热换热器（18）以及压力均衡阀（40，42），所述压力均衡阀（40，42）连接所述压缩机（12）的吸入口和排出口以便使所述压缩机吸入口与压缩机排出口之间的压力差均衡；

将所述压缩机（12）的至少一个部件加热；

打开所述压力均衡阀（40，42）从而减小所述压缩机吸入口与排出口之间的压力差；以及在将所述至少一个部件加热之后起动所述压缩机（12）；并且其中，起动所述压缩机（12）包括：

以预定频率f1操作所述压缩机（12），所述预定频率f1小于在所述系统的正常工作条件期间所述压缩机（12）的工作频率fn；

响应于第一事件打开在所述排热换热器（14）与所述膨胀阀（16）之间的制冷剂流动路径中提供的液体阀（44）；

响应于第二事件关闭所述压力均衡阀（40，42）；以及增加所述压缩机（12）的工作频率；并且

其中，所述方法还包括步骤：

测量所述压缩机中的油的温度；

确定所述压缩机中的制冷剂的饱和排出口温度；以及将所述压缩机的至少一个部件加热，使得所述油被保持在高于所述饱和排出口温度的温度。

11.如权利要求10所述的方法，其中，与打开所述压力均衡阀基本上同时地执行起动所述压缩机（12）的步骤。

12.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：将所述压缩机的工作频率进一步增加至在所述系统的正常工作条件期间所述压缩机的工作频率fn。

13.如权利要求10或12所述的方法，其中：所述第一事件包括经历第一预定时间段和所测量的压缩机油温度被确定为高于预定阈值中的至少一个；以及所述第二事件包括经历第二预定时间段和所测量的压缩机油温度被确定为高于预定阈值中的至少一个。

14.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：提供至少一个系统传感器并用所述传感器来测量所述系统的至少一个参数；以及基于由所述传感器测量的至少一个参数以多个预定程序中的至少一个操作所述系统。

15.如权利要求10所述的方法，其中，将所述压缩机的至少一个部件预热的步骤包括步骤：提供用于将所述压缩机的至少一个部件加热的装置；以及在已确定要求压缩机起动时激活所述加热装置以将所述部件加热。

16.如权利要求15所述的方法，其中，用于将所述压缩机的至少一个部件加热的装置包括用于将压缩机主体或外壳、压缩机中的油以及压缩机马达中的至少一个加热的装置。

17.如权利要求15或16所述的方法，还包括步骤：提供至少一个传感器并用所述传感器来测量所述系统的至少一个参数；并且其中，基于所述至少一个参数将所述加热装置激活达预定时间段。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述预定时间段是基于压缩机中的油的温度、压缩机外壳温度、压缩机排出口温度、环境温度和压缩机已经不工作所达时间长度中的至少一个来确定的。

说明书

用于压缩机操作的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于压缩机起动和/或停机之前和期间的压缩机操作的方法和系统，并且特别地涉及用于甚至在低环境温度下压缩机的可靠起动的方法和系统。

背景技术

[0002] 常规制冷和空调系统通常包括压缩机、排热换热器或冷凝器、膨胀阀或装置、以及受热换热器或蒸发器。在操作中，制冷剂在关闭回路中通过这些部件循环。制冷剂蒸气的压力和温度在进入其被冷却的排热换热器之前被压缩机增加。然后，高压、较低温度液体借助于膨胀阀膨胀至较低压力。在受热换热器中，制冷剂沸腾并从其周围环境吸收热量。受热换热器出口处的蒸气被吸入压缩机中，从而完成该循环。

[0003] 然而，在压缩机停机和重起动时，系统的部件、特别是压缩机可能被损坏或出现故障，尤其是在低环境温度下。

发明内容

[0004] 因此，本发明的目的是提供一种制冷系统和一种操作制冷系统的方法，特别地但非排他性地对于运输制冷单元而言，制冷系统包括压缩机且可操作使得由于压缩机起动而引起或在压缩机起动时发生的系统故障最小化，特别是当压缩机在低环境温度下起动时。

[0005] 依照本发明，从第一广泛方面，提供了一种包括压缩机、排热换热器、膨胀阀和受热换热器的制冷系统。该系统还包括用于均衡压缩机吸入口和压缩机排出口之间的压力差的压力均衡阀（PEV）。优选地，压力均衡阀包括将压缩机吸入口连接到压缩机排出口并绕过压缩机的旁路通道。优选地，所述系统还包括液体阀（LV），优选地为液体螺线管阀（LSV），该液体阀优选地被布置在排热换热器与膨胀阀之间的流动管线中。

[0006] 因此，提供了一种制冷系统，其包括从压缩机到排热换热器、从排热换热器到液体阀、从液体阀到膨胀阀并且从膨胀阀到受热换热器的主制冷剂流动路径。跨越压缩机（即从压缩机吸入口到压缩机排出口）提供了旁路制冷剂路径或其它压力均衡阀，使得在其被打开时，旁路制冷剂在压缩机周围流动并使得能够将压缩机吸入口与压缩机排出口之间的压力差最小化，或者更优选地能够使吸入口与排出口压力平衡，特别是在压缩机停机时且最优选地在压缩机起动时或起动之前不久。

[0007] 优选地，制冷系统可按照多个预定程序中的至少一个操作，并且优选地基于制冷系统的至少一个参数来确定所述（一个或多个）特定程序。优选地，所述（一个或多个）参数包括由至少一个传感器测量的系统参数。

[0008] 在优选实施例中，当已确定要求压缩机起动时，引发对压缩机的一个或多个部件进行加热的预热程序。优选地，对压缩机主体或外壳、和/或压缩机中的油、和/或压缩机马达、和/或任何其它适当部件进行加热。优选地，将（一个或多个）部件加热达预定时间段，可基于一个或多个系统参数来确定该预定时间段。在优选实施例中，基于压缩机中的油的温度、和/或压缩机外壳温度、和/或压缩机排出口温度、和/或压缩机所在的环境的温度（即环境温度）等来确定将部件加热所达的时间段。另外或替换地，基于压缩机已被停机所达的时间长度来确定将部件加热所达的时间段（例如，如果压缩机仅仅是最近被停机的，则可能只须将部件加热达相对短的时间，因为部件可能已保持了来自其正常操作状态和温度的一些热量）。

[0009] 以任何适当方式来执行压缩机的（一个或多个）部件的加热。在特别优选的实施例中，与压缩机相关联的马达（例如压缩机的内部交流马达（同步或异步））的定子绕组被电连接到电源，例如直流电源，以从而将绕组加热并因此将压缩机加热。

[0010] 可以在压缩机起动之前打开压力均衡阀，但是在优选实施例中，在起动压缩机时打开压力均衡阀（优选地基本上与起动压缩机同时地打开）。例如，在压力均衡阀是旁路通道的实施例中，随着压缩机被起动而打开该通道以允许通过绕过压缩机来进行压缩机吸入口与排出口之间的压力平衡。优选地，在上文所讨论的预热步骤之后打开压力均衡阀。

[0011] 优选地，例如在显著地低于标准工作频率的频率或速度下缓慢地起动压缩机。起动压缩机并打开压力均衡阀允许压缩机中的油被混合。这是有利的，因为在停机压缩机中，油的温度在压缩机外壳中是不均匀的。当在压力均衡阀打开的情况下（并因此在非常低的制冷剂流量的情况下）缓慢地起动压缩机时，来自马达的热油被与来自其它部分的冷油混合且油变暖。此外，压缩机的油和其它部分被经由压力均衡阀绕过压缩机的制冷剂加热，来自压缩机中的排出阀的蒸气制冷剂比实际吸入口气体制冷剂更热，并且当通过旁路和压缩机吸入口时，蒸气将压缩机的机械部分和油加热。也就是说，旁路管线通常向压缩机发射热量并将在压缩机中循环的油加热。压缩机主体或外壳中的压力受到旁路的限制。

[0012] 在特别优选实施例中，压缩机的油温度被保持在高于压缩机外壳中的制冷剂的饱和排出口温度。在低于饱和排出口温度的温度，蒸气制冷剂冷凝，并且如果油温度低于饱和排出口温度，则制冷剂将冷凝到油中。优选地，压缩机外壳温度也被保持在高于制冷剂的饱和排出口温度。如果油（优选地还有压缩机的机械部分和外壳）高于饱和排出口温度，则制冷剂将不会在压缩机中冷凝。

[0013] 优选地，起动时的压缩机速度低于如前所述的压缩机的正常运行速度。例如，在优选实施例中，起动时的压缩机以30 Hz的频率操作。在起动时，低压缩机速度是期望的，因为通过压缩机的低流率使压缩机中的制冷剂冷凝最小化。

[0014] 优选地，在压缩机起动之前和期间关闭液体阀。在特别优选实施例中，液体阀随着压缩机停止而关闭并在压缩机停机期间保持关闭。在压缩机停机时关闭液体阀限制了制冷剂到压缩机中的流动，从而限制压缩机油中的冷凝。

[0015] 优选地，在压缩机起动之后的适当时间，打开液体阀。因此，系统在压力均衡阀和液体阀两者都打开且压缩机以低频率操作的一些状态下操作。这使得能够增加压缩机吸入口处的制冷剂流量，虽然该制冷剂流量仍比在正常系统操作期间低，因为压力均衡阀是打开的（即，压缩机在此阶段保持被绕过）。优选地，当确定了系统参数处于期望水平时打开液体阀。例如，在优选实施例中，系统参数是油温度，并且当油温度被（例如通过用温度传感器测量）确定为足够高（例如高于预定极限、和/或高于压缩机中的制冷剂的饱和排出口温度等）时，则打开液体阀。当然可以使用其它适当参数和极限。例如，在优选实施例中，替换地或另外地，参数是压缩机外壳中的压力。此外，所设想的是，液体阀可以替代地或另外地响应于其它事件而被打开，例如，在预定时间段之后（例如，从压缩机起动开始、和/或从压力均衡阀的打开开始、或从任何其它动作或事件开始等）。

[0016] 优选地，在液体阀被打开之后，压力均衡阀被关闭。这响应于以下各项中的任何一个或多个而发生：在自从打开液体阀的预定时间段之后；在任何其它适当事件之后已经历一段时间之后；在一个或多个系统参数被确定为达到特定水平后已经历一段时间之后；紧接着打开液体阀之后；等等。在优选实施例中，系统参数包括压缩机排出口温度或油温度，并且当该温度被（例如通过用温度传感器测量）确定为足够高（例如高于预定极限、和/或高于压缩机中的饱和排出口温度等）时，则关闭压力均衡阀。因此，压缩机的吸入口和排出口的压力不再是平衡的，并且制冷剂以比压力均衡阀打开时更大的流率通过压缩机（例如制冷剂不再绕过压缩机）。

[0017] 然后，优选地，立即或优选地响应于所测量的系统参数到达预定极限和/或在已经历一段时间之后等等来增加压缩机速度。优选地，压缩机速度优选地以预定量和/或以预定速率缓慢地增加，直至实现最大或最佳速度和/或已经历预定时间段。替换地或另外地，当所测量的系统参数被确定为已达到预定水平时，可以将压缩机速度设置为最大（即标准）工作速度（这优选地是在压缩机速度从初始起动速度起的一段时间的缓慢增加之后）。在优选实施例中，当压缩机排出口温度和/或压缩机的油温度已达到预定水平时，控制压缩机以正常工作速度操作。

[0018] 以上优选系统和操作步骤提供了压缩机起动程序，其使得能够以最低的故障风险起动压缩机，该故障否则可能由于在压缩机停机之后压缩机中的制冷剂的冷凝而发生，特别是在低环境温度下。制冷剂冷凝在压缩机中是有害的，因为冷凝的制冷剂可能变得与压缩机集油槽中的油混合，并且如果压缩机中的油温度低于制冷剂的饱和排出口温度，则制冷剂可能在油中冷凝。当压缩机被起动时，油中的制冷剂被油泵泵送且可能发生故障。此外，油的粘性受到所存在的制冷剂的影响，因此可不适合于压缩机操作，引起对应被润滑的部件的损坏。本发明的优选实施例和下文所讨论的优选方法解决了这些问题。

[0019] 在本发明的另一广泛方面，提供了一种使得用于制冷系统的压缩机的压缩机起动最优化的方法，包括步骤：将制冷系统中的压缩机的至少一个部件预热；打开连接压缩机的吸入口和排出口的压力均衡阀以从而减小其之间的压力差；优选地与打开压力均衡阀基本上同时地，优选地以预定频率fl起动压缩机。优选地，所述方法还包括步骤：响应于第一事件打开位于系统的制冷剂流动路径中的液体阀，响应于第二事件关闭压力均衡阀，以及增加压缩机的工作频率。

[0020] 优选地，压缩机的起动速度fl小于压缩机标准工作速度fs。优选地，fl约为30 Hz。优选地，fs约为60 Hz，优选地约为65 Hz或更大。优选地，所述方法包括其它步骤：优选地响应于第三事件进一步将压缩机的工作频率增加至标准工作频率。

[0021] 优选地，所述第一事件包括经历第一预定时间段和所测量的压缩机油温度被确定为高于预定阈值中的至少一个。优选地，所述第二事件包括经历第二预定时间段和所测量的压缩机油温度被确定为高于预定阈值中的至少一个。

[0022] 优选地，所述方法还包括步骤：提供至少一个系统传感器并用该传感器来测量系统的至少一个参数，并基于由该传感器测量的至少一个参数来使系统按照多个预定程序中的至少一个进行操作。

[0023] 优选地，将压缩机的至少一个部件预热的步骤包括步骤：提供用于将压缩机的至少一个部件加热的装置，并激活加热装置以在已确定要求压缩机起动时将部件加热。优选地，用于将压缩机的至少一个部件加热的装置包括用于将压缩机主体或外壳、压缩机中的油、以及压缩机马达中的至少一个加热的装置。在特别优选实施例中，所述加热装置包括用于向压缩机的内部AC马达的定子绕组提供DC电力的装置。优选地，所述方法还包括提供至少一个传感器并用该传感器来测量系统的至少一个参数，并且基于所述至少一个参数将加热装置激活达预定时间段。优选地，所述预定时间段是基于压缩机中的油的温度、压缩机外壳温度、压缩机排出口温度、环境温度和压缩机已经不工作所达时间长度中的至少一个。

[0024] 优选地，所述方法还包括步骤：测量压缩机中的油的温度，确定压缩机中的制冷剂的饱和排出口温度，以及将压缩机的至少一个部件加热使得油被保持在高于饱和排出口温度的温度。

[0025] 如上所述，在压缩机起动之前将制冷系统预热并在起动之前和期间控制液体阀和压力均衡阀可以有利地减少或消除制冷剂冷凝问题，特别是在低环境温度时。然而，即使上述系统也可能由于压缩机停机时或之后的其它原因而在压缩机起动时经历故障或其它问题。

[0026] 因此，依照本发明的另一广泛方面，提供了一种包括压缩机、排热换热器、膨胀阀和受热换热器的制冷系统。所述系统还包括液体阀（LV），优选地为液体螺线管阀（LSV）或电子膨胀阀（EXV）、以及布置在排热换热器与压缩机之间的流动管线中的止回阀，所述液体阀被布置在排热换热器与膨胀阀之间的流动管线中。

[0027] 所述制冷系统的有利之处在于当压缩机被停机时，液体阀被致动以关闭且止回阀也被关闭。优选地，由系统的高压侧与压缩机之间的压力差来将止回阀关闭。在其它优选实施例中，所述止回阀是螺线管阀且被致动以关闭。在其它实施例中，所述止回阀包括螺线管阀和压力致动阀的组合。在没有此阀布置的标准回路中，压力差将促使制冷从高侧（例如从冷凝器以及从蒸发器）迁移到压缩机，特别是在长时间段的压缩机停机期间，例如12小时或更长。在停机期间迁移到压缩机的任何制冷剂可能在压缩机中冷凝，或者迁移到压缩机油中，这可能导致例如由于低的油粘度而引起的起动时的压缩机故障。

[0028] 因此，本发明的此方面的实施例的系统有利地减少在停机期间到达压缩机的制冷剂的量，乃至防止制冷剂在停机期间到达压缩机，因此极少的或者几乎没有制冷剂可与压缩机油混合。这是有利的，因为油中的制冷剂的量被最小化，因此油粘度将保持足够高，而低粘度的油对于压缩机而言是危险的。

[0029] 优选地，止回阀被构造成使得要求阀入口与阀出口之间的压力差以使止回阀打开，特别是显著的压力差。本实施例的系统的有利之处还在于止回阀与液体阀的组合将把制冷剂保持在冷凝器中（以及在可能存在于止回阀与液体阀之间的任何其它部件中，诸如在优选实施例中在蓄积器和/或干燥器等中）。优选地，止回阀被构造成使得如果止回阀的入口和出口处的压力是平衡的，则阀保持关闭，所述平衡可能在压缩机被停机之后随着时间的推移而发生。也就是说，在优选实施例中，所述止回阀被构造成使得制冷剂只能在阀入口压力高于阀出口压力时，例如当压缩机被起动时通过阀。优选地，止回阀包括诸如弹簧等的弹性装置，其在止回阀的入口和出口处的压力平衡时将阀偏压至关闭位置。这是有利的，因为现有技术的阀在入口和出口处的压力平衡时泄露制冷剂，而在具有创造性止回阀的本发明实施例中，要求更大的入口压力来打开阀并使在其它条件下的制冷剂泄漏量最小化。

[0030] 上述优选制冷剂系统防止或显著地减少在压缩机停机之后从冷凝器和系统的其它高侧部件、和/或从系统的低侧向压缩机的制冷剂迁移，并因此使得能够在使制冷剂被与压缩机油混合的故障风险最小化的情况下甚至在长停机时间段之后起动压缩机。

[0031] 根据本发明的另一广泛方面，提供了一种控制制冷系统的方法，包括步骤：引发系统的压缩机的停机，关闭在系统的压缩机与排热换热器之间的流动管线中提供的止回阀，以及关闭位于系统的排热换热器与膨胀装置之间的流动路径中的系统的液体阀。在优选实施例中，在停机时发生的冷凝器与压缩机之间的压力差使得止回阀的冷凝器侧的压力在停机之后高于止回阀的压缩机侧的压力，并且这使止回阀关闭以防止制冷剂从中流动。在其它优选实施例中，止回阀包括螺线管阀，并且优选地，两个阀都在压缩机停机之后尽快地并优选地基本上相互同时地被关闭，以防止制冷剂迁移。

[0032] 优选地，所述方法还包括步骤：起动压缩机，从而引起冷凝器与压缩机之间的压力差并打开在其之间的流动管线中提供的止回阀，以及打开液体阀。冷凝器与压缩机之间的压力差使得止回阀的冷凝器侧（例如出口）上的压力在压缩机被重新起动之后低于止回阀的压缩机侧（例如入口）上的压力。这打开止回阀以使得制冷剂能够从中流动。优选地，所述方法还包括将止回阀偏压至关闭位置的步骤，其中，必须克服该偏压力以便打开阀。

[0033] 如上文所讨论的，提供本发明的液体阀和止回阀使得能够操作系统以防止或基本上减少在压缩机停机之后的从冷凝器和系统的其它高侧和/或低侧部件到压缩机的制冷剂迁移。因此，可以重新起动压缩机并使得由于制冷剂迁移之后的油中所存在的制冷剂而引起的压缩机故障的风险最小化。然而，即使是上述系统也可能由于也起因于压缩机停机的其他影响而在压缩机起动时经历故障或其它问题。

[0034] 因此，依照本发明的另一广泛方面，提供了一种包括压缩机、排热换热器、膨胀阀和受热换热器的制冷系统。该系统还包括用于均衡压缩机吸入口和压缩机排出口之间的压力差的压力均衡阀（PEV）。该压力均衡阀可操作以在压缩机停机之后或同时地打开，优选地基本上在实现压缩机停机之后立即打开。优选地，压力均衡阀包括将压缩机吸入口连接到压缩机排出口并绕过压缩机的旁路通道。

[0035] 通过与压缩机被停机或停止同时地或刚好在那之后打开压力均衡阀，压缩机吸入口与排出口之间的压力差被尽快地平衡。这是有利的，因为压缩机停机时的压缩机吸入口和排出口之间的高压力差促使油从压缩机朝着压缩机的吸入口侧迁移，离开压缩机并进入吸入管线，而在本发明中，排出口和吸入口压力的均衡或平衡防止此类迁移。油在重新起动压缩机时离开压缩机是不期望的，极少或几乎没有可用于压缩机润滑的油。此外，在重新起动时，压缩机在吸入管线中具有油和制冷剂的混合物，这可能在该混合物被吸入压缩机中时导致压缩机故障。更进一步地，离开压缩机并进入吸入管线的油可能迁移到蒸发器，这可能引起进一步的故障，并且如果相对于蒸发器温度（例如蒸发器出口温度）来控制膨胀阀，则传感器处存在的油可能导致膨胀阀的打开，即使系统被停机。

[0036] 然而，本发明的实施例提供改进的制冷系统，其中，通过刚好在压缩机停机之后使压缩机排出口与吸入口之间的压力差均衡，在压缩机停机之后使油从压缩机到系统的低侧的迁移最小化或防止该迁移。还设想了执行本发明的方法，因此根据本发明的另一广泛方面，提供了一种控制制冷系统的方法，包括步骤：引发系统的压缩机停机；以及打开压力均衡阀（PEV）以便均衡压缩机吸入口与压缩机排出口之间的压力差。优选地在压缩机被停机时或刚好在停机之后，优选地基本上紧接着实现压缩机停机之后打开压力均衡阀，从而基本上使压缩机的高侧排出口压力和低侧吸入口压力均衡。优选地，压力均衡阀包括将压缩机吸入口连接到压缩机排出口并绕过压缩机的旁路通道。

附图说明

[0037] 现在将仅以示例的方式并参考附图来描述本发明的各种实施例的上述及其它特征，在附图中：

[0038] 图1示出依照本发明实施例的制冷系统的示意图；

[0039] 图2示出流程图，示出了依照本发明实施例的制冷系统的操作模式；

[0040] 图3示出依照本发明实施例的用于起动制冷系统的压缩机的第一、标准操作程序；

[0041] 图4示出依照本发明实施例的用于起动制冷系统的压缩机的第二、长操作程序；

[0042] 图5示出依照本发明实施例的用于起动制冷系统的压缩机的第三、短操作程序；

[0043] 图6示出依照本发明实施例的另一制冷系统的示意图；

[0044] 图7A示出压缩机停机之后的依照本发明实施例的另一制冷系统的示意图；

[0045] 图7B示出了两个状态下的不具有图7A实施例的压力均衡阀的系统，在所述两个状态中，第一个是在压缩机停机之后不久且第二个是在压缩机停机之后一定时间；以及[0046] 图8示出依照本发明另一实施例的制冷系统的示意图。

具体实施方式

[0047] 可以将本发明的原理结合在任何适当的系统内。此类适当系统的示例包括制冷和空调系统，并且特别地但非排他性地，包括运输或卡车制冷系统。为了便于参考，参考适合于运输制冷单元等的制冷系统来描述本文所讨论的特定实施例。

[0048] 图1示意性地示出制冷系统10，其具有制冷剂循环或回路20使得制冷剂能够在系统各处流动。该系统包括压缩机12，压缩机12从其出口或排出口13经由流动路径22连接到在本实施例中为冷凝器14的排热换热器。冷凝器14经由流动路径24连接到膨胀装置16，膨胀装置16经由流动路径26连接到在本实施例中为蒸发器18的受热换热器。蒸发器
18经由流动路径28在压缩机12的入口或吸入口11处连接到压缩机12。膨胀装置16优选地是恒温膨胀阀，并且在本实施例中经由控制管线36响应于系统10的条件被控制。控制膨胀阀16的打开的系统条件可以例如是蒸发器18的温度，或者诸如蒸发器出口处的球温度的相关温度等。在本实施例中，还在冷凝器14与阀16之间的流动路径24上提供附加的可选部件蓄积器32和干燥器34。

[0049] 系统10还包括跨越压缩机12（即将压缩机吸入口11连接到排出口13）的压力均衡阀（PEV）。PEV包括旁路通道40以及用于打开和关闭通道40的装置42，诸如阀。

[0050] 系统10还包括在冷凝器14与膨胀阀16之间的流动路径24中的液体阀（LV），其在优选实施例中为液体螺线管阀44。所设想的是，可以根据需要激励LV 44以打开或关闭，从而打开或关闭流动路径24以使能或禁止制冷剂在回路20的各处流动。

[0051] 在操作中，高压和高温制冷剂蒸气离开压缩机12并进入冷凝器14，在那里其被冷却成较低温度的高压液体制冷剂。此液体随后被膨胀阀16膨胀至较低压力并传递至蒸发器18，在那里，制冷剂沸腾并从其周围吸收热量。蒸发器18出口处的蒸气被吸入压缩机12，从而完成循环。

[0052] 当压缩机12被停机时，制冷剂可能存在于压缩机12中，并且特别地，如果压缩机12被停机达到很长的时间段，则如下文将更详细地讨论的，另外的制冷剂可从冷凝器14迁移到压缩机12。

[0053] 压缩机12中的制冷剂可以在压缩机外壳上冷凝，特别是在低环境温度时，并且冷凝的制冷剂将与对制冷剂具有亲和力的压缩机油混合。如果压缩机油温度低于制冷剂的饱和排出口温度，则制冷剂可能在油中冷凝。制冷剂将油稀释，并且当压缩机12被重新起动时，经稀释的油在润滑压缩机12的部件时效果变差，这可引起损坏。此外，压缩机油泵将吸入制冷剂，这也可引起损坏。

[0054] 因此，依照本发明的实施例，采用一个或多个压缩机起动程序来使压缩机12中的制冷剂冷凝最小化或将其消除。图2是本发明的一个实施例的流程图，其中，控制装置等确定系统10（例如，图1、6、7A或8中任一幅图的系统10）的状态，且特别是压缩机已被停机的时间长度Tstop和压缩机12的排出口温度Tref。如果压缩机12被停机达到相当长的时间段，则排出口温度Tref基本上等于环境温度。在其它实施例中，可以测量环境温度。控制装置根据这些参数来确定应在压缩机起动之前和期间采取什么步骤来使压缩机12中的制冷剂冷凝的问题最小化或将其消除。当然，在此确定中可以替换地或另外地使用其它参数，诸如压缩机12中的油的温度、压缩机12中的制冷剂的温度、和/或压缩机外壳内的压力等。所使用的参数可以取决于系统10中存在的传感器，因此取决于为了进行此确定而可对什么进行测量。

[0055] 在图2实施例中，程序在步骤1.1处开始并在步骤1.2中确定压缩机12停止以来的时间Tstop。如果其小于1小时，则在步骤2.1中进一步确定该时间，并且如果Tstop小于1/2小时，则在步骤3.2中更进一步地确定该时间。对于小于1/2小时的停机时间段，确定不需要将压缩机12预热，并且在步骤4.3中开始正常起动程序（例如，如图3所示）。对于
1/2小时和1小时之间的停机时间段而言，在步骤3.1中确定排出口温度Tref，并且如果排出口温度Tref是低的（低于20 ℃），则在步骤4.2中引发压缩机12的短（3分钟）预热，并且如下文所讨论的，然后在步骤5.2中开始正常起动程序。然而，如果Tref已经足够高，则不要求预热，并且在步骤4.1中开始短起动程序（例如，如图5所示）。

[0056] 当压缩机12已被停机达长于1小时，则在步骤1.3中确定排出口温度Tref，并且取决于温度还在步骤1.4、1.5、1.6、1.7和1.8中确定。此外，根据Tref，将压缩机12预热达12、9、6或3分钟（分别为步骤2.2、2.3、2.4和2.5），然后在步骤3.3中开始长起动程序（例如，如图4所示）。然而，如果如步骤1.7中确定的Tref足够高（在0 ℃与20 ℃之间），则在步骤2.6中引发3分钟预热，然后在步骤3.4中开始正常起动程序。如果如在步骤1.8和
1.9中确定的Tref已经甚至高于20 ℃，则不要求预热且在步骤2.7中引发正常起动程序，或者对于非常高的温度而言（高于40 ℃），则在步骤2.8中引发短起动程序。

[0057] 上述程序保证如果压缩机12的排出口温度是低的，则优选地在压缩机起动之前将压缩机12加热，以提高压缩机温度，包括油温度。这是有利的，不仅因为改善了油的粘度，使得油更适合于在起动时润滑压缩机部件，而且因为足够高的油温度（高于制冷剂的饱和排出口温度）减少或消除了在压缩机外壳和油冷却时发生的压缩机12中的制冷剂冷凝。

[0058] 图3、图4和图5示意性地示出了用于在停机之后起动压缩机12的起动程序的优选实施例。图3示出“正常”或默认起动程序，图4示出长起动程序且图5示出短起动程序。在优选实施例中，在图2中公开的起动程序与图3、图4和图5程序相对应，但还设想这可以是不同的或被技术人员修改。此外，图3、图4和图5中公开的预热程序可以与图2的预热程序相对应，或者可以是不同的或被修改。

[0059] 图3示出用于压缩机12的正常起动程序。在优选实施例中，执行图2程序的一些或所有步骤作为正常起动程序的第一步骤。因此，压缩机12的排出口温度优选地为至少20 ℃，或者压缩机停机时间段小于1/2小时。参考在图1中示出的系统10，最初关闭压力均衡阀（PEV）40、42，并且也关闭液体阀（LV）44。当要起动压缩机12时，打开PEV，从而打开压缩机12的旁路。压缩机12起动，但以约30 Hz的相对低的频率（其显著小于压缩机12的全工作速度）起动。在压缩机12起动时，来自穿过PEV的旁路制冷剂气体的热量被传递至压缩机12并被传递至压缩机油。因此，压缩机12中的油被（进一步）加热，并且冷凝风险被进一步最小化，特别是由于绕过压缩机12的制冷剂不能在压缩机12中冷凝。此外，LV被关闭以限制制冷剂流入压缩机12中，由此进一步降低冷凝的风险。

[0060] 当压缩机12中的油温度足够高时，例如当其被测量、确定或以其他方式预期高于制冷剂的饱和排出口温度时，和/或在本实施例中已将油加热达足够的时间段（该时间段在正常起动程序中为20秒）之后，液体阀被打开且PEV保持打开。压缩机吸入口11处的制冷剂流量略微增加，但是其仍是相对低的，因为压缩机12仍通过打开的PEV而被绕过。当压缩机12中的油温度足够高时，例如当其再次被测量、确定和/或预期高于制冷剂的饱和排出口温度时，和/或在本实施例中在其已被加热达足够的时间段（该时间段在正常起动程序中为另外的20秒）之后，PEV被关闭，同时液体阀保持打开。因此，制冷剂在不再被绕过的压缩机12的影响下在系统10的回路20的各处流动。

[0061] 当压缩机12中的油温度足够高时，例如当其又一次被测量、确定或以其他方式预期高于制冷剂的饱和排出口温度时，和/或在本实施例中其已被加热达足够的时间段（在本实施例中该时间段为又一另外的20秒）之后，压缩机12的速度逐渐地增加，优选地以每秒5 Hz增加，直至达到最佳或正常工作频率，此后，如本领域中已知的那样施加标准压缩机速度控制。在其它实施例中，可以在再次确定或以其他方式预期油温度仍高于饱和排出口温度之后开始标准工作速度控制。

[0062] 然而，正常起动程序在一定情况下可能不是适当的，例如当停机压缩机12的温度是低的（例如小于约5 ℃）时和/或当压缩机12已被长时间（超过约一小时）停机时。作为替代，如图4所示的长起动程序可能更适当。长起动程序与正常起动程序的不同之处在于事件之间的时间段通常明显更长。例如，LV在压缩机起动之后被保持关闭达5分钟而不是20秒，从而允许油有额外时间来升温。关闭PEV之前的延迟也更长，并且约为2分钟，由此允许系统10在降低的流率下操作达更长时间。在增加压缩机频率之前的时间段也更长，并约为2 1/2分钟，此后，频率比正常起动程序更加缓慢地增加，以约每5秒1 Hz增加。长起动程序在此阶段与正常起动程序的不同之处在于在引发标准压缩机速度控制之前包括额外步骤，在此期间，压缩机以60 Hz的最大频率操作达1分钟。长起动程序明显慢于正常起动程序，从而允许系统温度在将压缩机12完全加载之前逐渐增加，这在较冷的条件下是适当的，特别是如果压缩机12已经不工作达很长的一段时间。此外，如相对于图2所讨论的，在引发长起动程序之前将油加热达更长的时间段可为适当的。

[0063] 然而，在其它情况下，正常或长起动程序可能都不是适当的，例如当停机压缩机12的温度相对高（例如超过约40 ℃）时和/或当压缩机12仅被停机达短时间段（小于一小时）时。在这种情况下，如图5所示的短起动程序可能更加适当。该短起动程序与正常起动程序的不同之处在于事件之间的时间段通常短得多，并且在一些实施例中，仅需要事件之间的极小的延迟，或几乎不需要延迟。例如，LV在压缩机起动之后不保持关闭，而是被迅速地打开，因为油可能不需要任何额外时间以在较低的工作速度下升温。关闭PEV之前的延迟也是短的，或者可能甚至不需要延迟，并且可以在压缩机起动之后迅速地关闭PEV。压缩机频率增加之前的时间段也是短的，并且约为5秒，此后，频率以比正常起动程序慢的速率增加，以约每秒1 Hz增加。短起动程序明显比正常起动程序快，因为系统温度不需要逐渐地增加，并且压缩机12能够相对快速地在满负荷下操作。此外，如图2所示，可能甚至不需要在引发短起动程序之前将油加热。

[0064] 图6示意性地示出了本发明的替换实施例，不过，此系统10可以且优选地通过简单地添加图1的PEV（例如，如图8所示）而与图1所示的系统10组合或者事实上与图7A组合。在图6实施例中，部件大部分与图1实施例的那些相同并具有相同的附图标记。然而，图6实施例还包括止回阀46，止回阀46为单向阀，阻止沿一个方向（从冷凝器14朝着压缩机12）的流体流动或迁移但允许沿另一方向（从压缩机12朝着冷凝器14）的流体流动。

[0065] 图6的系统10在压缩机12运行时正常地操作。然而，在现有技术系统中，当压缩机被停机时，制冷剂由于压力和温度差而从冷凝器和/或蒸发器迁移到压缩机，并且制冷剂可在压缩机中冷凝并与油混合，如上文所讨论的，这是不期望的。然而，在图6实施例中，制冷剂被有效地捕获在止回阀46与液体阀（LV）44之间，并因此不到达压缩机12。本实施例如下操作。当压缩机12停止时，LV被关闭（优选地，LV是液体螺线管阀，并且通过激励螺线管来使该阀关闭），并且止回阀46被关闭（优选地，止回阀也是螺线管阀，并且通过激励螺线管来使该阀关闭，或者可以由冷凝器14与压缩机12之间的压力差来使止回阀关闭）。否则将迁移到压缩机12中的制冷剂因此被保持在两个阀44、46之间的制冷剂回路20中。即使止回阀46的入口和出口处的压力是平衡的，止回阀46也将不打开，因为在本实施例中，止回阀46在内部包括弹簧（未示出），从而如果压力是平衡的，则不发生泄露。止回阀46的入口压力必须高于出口压力以允许流体的循环。回路20中的诸如蓄积器32和干燥器34的任何附加部件帮助在压缩机停机期间储存制冷剂。当压缩机12重新起动时，LV被激励而打开且止回阀46由于变化的压力差而被激励或打开。

[0066] 图7A示出了本发明的另一实施例，其如所示虽然是单独的实施例，但其也在本发明的范围内，因为该系统10将与其它图所示的系统10中的任何一个或多个组合。该系统10包括与其它实施例类似的部件，包括关于图1所讨论的压力均衡阀40、42，并且图1实施例也可以依照以下公开进行操作。

[0067] 在图7B中示出了常规制冷系统110且示出了在压缩机停机之后不久的第一状态和停机之后较长时间的第二状态。当压缩机112被停机时，在压缩机吸入口111与压缩机排出口113之间存在大的压力差，其有效地将压缩机油100在回路120的吸入口侧上推出压缩机112，进入管线128中并朝向蒸发器118。因此，在压缩机起动时，存在比应存在的更少的油，并且在一些情况下，在压缩机112中有极少的油或者几乎没有油，从而压缩机部件很可能被损坏。此外，如图7B的第二图所示，在一段时间之后，油100可迁移并开始填充蒸发器118，并且，相对热的油还可填充位于蒸发器118的出口处（即在管线128中）的膨胀阀116控制装置136的球（bulb）。这可促使膨胀阀116打开（即使不是期望的），进一步影响压缩机起动时的系统性能且压缩机吸入管线中的液体可损坏压缩机。

[0068] 图7A的实施例的制冷系统10通过提供PEV来克服此问题，PEV在压缩机停机期间或优选地刚好在压缩机停机之后打开。这使压缩机吸入口11和排出口13之间的压力差均衡，并因此防止油从压缩机迁移到系统10的低侧。

[0069] 图8示意性地示出了本发明的另一实施例。在本实施例中，系统10包括止回阀46、液体阀44和压力均衡阀40、42。因此，具有所有阀的组合的此系统提供了关于其它实施例公开的和上文所讨论的所有优点。