专利名称：在传感器发生故障后的压缩机操作的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及到制冷系统。尤其是，本发明涉及到在对制冷系统中的传感器故障的响应的压缩机操作。
背景技术：
在制冷系统中，制冷剂气体在压缩机装置中被压缩。然后，通常通过使压缩的气体通过水或空气冷却的冷凝旋管(condenser coil)，去除由压缩而生成的热。此后，容许冷却的、浓缩的气体迅速地膨胀进入蒸发旋管，在这里气体变得更冷，从而冷却旋管和在周围放置旋管的制冷系统箱的内部。
生命科学研究者需要超低温度(“ULT”)存储室，存储如生物机体、生物学上的活性剂等等产品。当不合适地变热时，虽然这些产品可能死亡或者变成生物学上的不活跃，这些研究者同样需要使得任何产品变热最小化。在这点上，传感器通常被用于确定制冷系统箱或柜的内部是否在预定的温度范围内。在对这一预定的温度范围外的检测温度的响应中，控制器通常调整压缩机，实现适当的温度变化。例如，如果温度升高到预定温度范围之上，控制器可以调整压缩机开动或者增加速度。
这样的ULT制冷器已经出现的一个问题是当传感器发生故障时，控制器可能不适当地调整压缩机，并且，温度可能偏离到预定的温度范围外。已知的ULT制冷器通常包括设计成通知用户有潜在问题的警报系统。通常，这些制冷器也包括缺省的操作。这一缺省的操作通常仅对相对窄的操作条件范围是合适的。通常，当这些制冷器位于远程区域中时，警报系统可能在延长的时间周期里不被注意。因此，如果操作条件是在缺省操作被优化的相对窄的范围外，那么，温度可能偏离到预定的温度范围外，并且，ULT制冷器的内容物(contents)可能被破坏。
另外，温度偏离到预定的温度范围外不仅对内容物是不希望的，而且，当它必须在它的设计以外更加连续地基础上运行时，降低温度到预定的温度范围以下，将增加制冷装置的负荷。这一增加的负荷可能降低压缩机的寿命或导致压缩机发生故障。
本发明在很大程度上克服了上述的缺点，并且，提供许多另外的优点，通过下面的说明，这将会变得更加清楚。
发明内容
因此，本发明的特征是提供控制压缩机的方法。在这种方法中，压缩机操作记录被生成和存储。另外，在对传感器发生故障的响应中，从压缩机操作记录选取压缩机操作。而且，按照在对传感器故障的响应中选取的压缩机操作调整压缩机。
本发明的另一个特征是属于控制压缩机的装置。这一装置包括制冷剂压缩机和为存储与控制压缩机关联的压缩机数据而配置的存储器。另外，该装置包括第一传感器，第一传感器配置成传送与在柜(cabinet)里的环境条件关联的测量值；和控制器，控制器可操作地连接到压缩机、存储器、和第一传感器。而且，在对第一传感器的故障响应时，控制器被配置成按照压缩机数据调整压缩机。
本发明的又一个特征涉及到用于控制压缩机的装置。这一装置包括用于生成和存储压缩机操作记录的装置。另外，该装置包括在对传感器故障响应时用于选取压缩机操作的装置。这一压缩机操作是从压缩机操作记录中选取的。该装置还包括按照在对传感器故障的响应时选取的压缩机操作调整压缩机的装置。
这里已经进行了概述，有点广泛，为了随后对其详细说明，本发明的更加重要的特征会被更好地理解，并且，便于对技术的贡献可以更好地领会。当然，存在有本发明的另外的特征，这将在下面描述，并且将构成所附权利要求的主题。
在这点上，详细解释本发明的至少一个实施例以前，将会明白本发明不限制于下面的说明书中提出的或在附图中说明的结构细节和部件的设置的应用中。本发明能够是其他的实施例并且能以不同的方法实践和实施。而且，将会明白这里应用的措词和术语以及摘要是为了说明的目的，并且，不应该认为是限制。
因而，本领域熟练技术人员将会明白在这一公开基础上的概念，可以容易地被用作设计实现本发明的几个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，权利要求被认为包括不偏离本发明的宗旨和范畴的范围内的这样的等价结构是重要的。
图1为根据本发明的实施例的系统结构。
图2为根据本发明的实施例的流程图。
具体实施例方式
现参照附图，图1中示出了根据本发明的实施例的制冷单元10的系统结构。该制冷单元10包括制冷子单元12和控制系统14。该制冷子单元12包括所配置的用以提供冷藏存储容积的柜16。在这点上，柜16通过汽化器18的制冷汽化作用冷却。该汽化器18可与柜16一起设置，或更具体地说，用热的方法连接在该柜16上。例如，汽化器18通过导热材料如金属连接在该柜16上。在优选实施例中，制冷剂通过压缩机20压缩并在冷凝器22中冷凝。
制冷子单元12还包括至少一个柜传感器(cabinet sensor)24。该柜传感器24检测柜16中的环境条件。例如，该柜传感器24可检测温度、湿度、结霜等中的至少一项。作为选择，该制冷子单元12还包括另一柜传感器26。该柜传感器26可与柜传感器24结合使用，例如，用以确定平均环境条件和/或确认柜传感器24的测量值。另外，该柜传感器26在主传感器发生故障时，例如柜传感器24出现故障，可用作备用传感器。
配置制冷单元10用以在预定的设定温度(“Tset”)范围内充分保持柜16内的温度。在此，控制系统14包括所配置的控制器28，用以通过继电器30控制压缩机20。该控制器28还配置成接收来自柜传感器24和/或26的测量值或信号并调整压缩机20的操作以响应所接收的测量值。以这种方式，柜16内部的温度可充分保持在预定的Tset范围内。
另外，该控制系统14包括存储器32，供控制器28可操作的存储和取回数据。在本发明的优选实施例中，压缩机的操作如工作周期、定时开、定时关、速度、压力等都以压缩机记录(“log”)34的形式存储到该存储器32中。该记录34最好包括按时间排序的压缩机的操作列表。当发生传感器故障时，配置控制器28以访问存储器32并从记录34中取回较近存储的压缩机操作(“记录的操作”)。通常，例如柜16内的有效载荷和周围环境温度的情况可能与近来经历的那些情况相似。因而，在近来经历的情况期间利用压缩机操作以控制压缩机20可比默认操作更接近近似的实际情况。
该控制器28还可配置成用以评估所记录的操作。例如，所记录的操作可与压缩机操作的预定范围比较并且若记录的操作在该预定范围外，可采用另一压缩机操作。压缩机操作的预定范围最好包括基本上所有合理情况下的压缩机操作。在具体例子中，具有开∶关比在2∶1至7∶1之间的工作周期可合理地期望保持柜16在温度Tset。因而，若记录的操作落在该预定的范围外，在本例中采用默认的20分钟开，8分钟关(2.5∶1)的工作周期。该默认的工作周期仅在确定记录中的数据被认为不适当或有误之后使用并提供第二级冗余。操作的默认模式可通过把在相对苛刻的环境条件下操作的具体的柜温度作为目标来确定。在本发明的实施例中，控制器28配置成可按逆时间顺序访问记录34并评估各个记录的操作直到在压缩机操作的预定范围内的记录的操作被识别。如在压缩机操作的预定范围内的记录的操作未被识别，该控制器28还配置成利用默认的压缩机操作。另外，该存储器32可存储并取回各种数据类型如默认的压缩机操作、压缩机操作的预定范围、周围环境条件、设定的温度、门事件等。
在本发明的优选实施例中，控制系统14还包括多个计数器36和38，配置用以启动多个相应的压缩机操作。这多个计数器包括短周期计数器36和去记录/解冻计数器38。每次压缩机20打开或关闭时，该短周期计数器36则配置成开始从预定值(“shortcount”)倒计数。这一shortcount是以经验为主确定的以提供充分的时间将额外的头压(headpressure)从压缩机20中驱散。该控制器28配置成参照短周期计数器36以确定是否经足够的时间调整该压缩机20。
去记录/解冻计数器38可配置成从前一个已执行的去记录/解冻周期进行去记录/解冻操作以响应预定的耗用周期(“delog/defrostcount”)。在当前去记录/解冻周期结束时将该delog/defrostcount复位。若压缩机20保持开启和/或在工作周期超过预定的去记录/解冻周期的时间，该去记录/解冻计数器38配置成启动压缩机20的去记录/解冻周期。在可操作的最小值，该去记录/解冻计数器38将需要去记录/解冻周期。例如，在温度循环的最小值点试图开始去记录/解冻周期。另外或作为选择，若该压缩机20保持开启的时间超过预定的去记录周期，则该去记录/解冻计数器38配置成开始压缩机20的去记录或复位周期。在delog/defrostcount之后的复位周期依据经验确定以在压缩机28内提供给油液化的机会从而延长油的使用寿命。在有些例子中，尤其是解冻情况，压缩机复位周期的目的是控制结冰。在一具体例子中，去记录/解冻计数器38可启动10分钟“关”周期以适应开启和/或在工作周期达8小时的压缩机20。以这种方式，为保护该系统油所需的足够长持续时间的复位周期从根本上得到保证。
在本发明的这些和/或各种其他的实施例中，制冷子单元12可包括周围环境传感器42、门传感器44，和具有报警器48的控制面板46。该控制器28配置成接收来自周围环境传感器42和门传感器44的信号。该控制器28还配置成将从周围环境传感器42和门传感器44接收的信号与压缩机操作关联并将这些信号存储到记录34。以这种方式，周围环境情况和门开和/或关事件可用于启动压缩机操作。这一数据还可补充到记录34中以有助于压缩机工作周期的确定，从而在由于一个或多个故障传感器而无温度反馈的情况下采用。
配置控制面板46以使用户可登录信息如Tset等。在这一点，控制面板46和控制器28可操作地互通消息。另外，控制器28可配置成启动告警状态以响应检测到的故障。例如，若柜传感器24和/或26有故障，控制器28可启动告警状态而报警器48可发出可见的和/或可听见的报警。而且，这一报警状态可包括发送信号到网络连接。
现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的制冷单元10的控制方法50。如图2所示，该方法50可启动以响应在步骤52中开启的制冷单元10。在步骤54，该记录34可被产生并存储到存储器32中。
在步骤56，确定是否经过足够的时间以有利于使压缩机20中的头压充分下降。例如，短周期计数器36可被参考并且若未经过足够的时间，该控制器28可停留在步骤58直到经过足够长的时间。若经过足够的时间，则在步骤64中确定是否是进行去记录/解冻周期的时间。例如，控制器28可参照去记录/解冻计数器38并且若超出该delog/defrostcount，在步骤66启动去记录/解冻周期。以与已知的去记录/解冻周期相同的方式，在步骤66启动的去记录/解冻周期配置成使制冷单元10的组件，如汽化器18变暖，以促使在该组件上已形成的冰熔化和/或保护系统油的情况。该去记录/解冻周期还包括确定是否经历足够的时间以促使压缩机20内的头压充分下降。
在步骤68，确定是否接收到与柜16内的环境相关的传感器的测量值。例如，若柜传感器24的电压读数低于1毫伏(“mV”)或大于130mV，则可以确定该传感器24有故障，因而无适当的温度与传感器24的测量值相关。若柜传感器26也有故障，则可确定控制器28未接收与柜16内的环境相关的测量值。若接收到与柜16内的环境相关的传感器的测量值并与适当的温度相互关联，则在步骤70该压缩机20可通过控制器28以正常的操作模式进行调整。在步骤68，若确定与柜16内的环境相关的传感器的测量值未被收到或有误，则在步骤72中可访问记录34。
在步骤74，确定记录34中已记录的操作是否在压缩机操作的预定范围内。换句话说，相对于压缩机操作的预定范围评估已记录的操作。若已记录的操作在压缩机操作的预定范围内，则可在步骤76中基于已记录的操作通过控制器28对压缩机20进行调整。若已记录的操作在压缩机操作的预定范围外，则可在步骤78中根据默认的操作通过控制器28对压缩机20进行调整。在步骤76或78中调整压缩机20之后，可确定步骤56中是否经过足够的时间以促使压缩机20内的头压充分下降。
在步骤70中，控制器28可按照正常模式调整压缩机20。通常该正常模式便于将柜16内的温度保持在预定的范围Tset内。在这一点，控制器28根据柜传感器24和/或26发送或转发的测量值调整压缩机20。这些压缩机的调整被存储到记录34中。以这种方式，记录34被更新并以当前的压缩机操作被保持。
在步骤80，确定是否发生事件。例如，若门传感器44发送门开和/或关事件给控制器28，其可确定事件已发生。若确定事件未发生，则可确定步骤56中是否经过足够的时间以促使压缩机20内的头压充分下降。
在步骤80中，若确定事件已发生，则在步骤82中可启动一种事件操作模式。在该事件模式中，使得柜16内的温度充分保持或回到Tset所采用的压缩机操作与该事件关联并存储到记录中。例如，若保持压缩机20开1小时的控制足以使得在门开/关事件之后柜的温度回到Tset。该控制器28可将该工作周期与门开/关事件相关联并将其保存到记录34中。在步骤76，以这种方式，在柜传感器24和26故障时门被开和关的情况下，可利用根据先前的压缩机操作的响应来控制该压缩机。在另一例子中，当周围温度为26℃，利用19分钟开和8分钟关的工作周期保持Tset，该工作周期可与相关的环境温度26℃一起存储到记录34中。
上面的描述及附图仅仅是对获得本发明的目、特性和优点的优选实施例的说明，而不在于将本发明限制于此。落在后续的权利要求中的宗旨和范围内的对本发明的任何修改可以认为是本发明的一部分。
权利要求
1.一种控制压缩机的方法，包括下列步骤生成压缩机操作记录；存储该压缩机操作记录；选取压缩机操作以响应传感器故障，其中，该压缩机操作是从该压缩机操作记录中选取的；和按照在对传感器故障的响应时选取的压缩机操作调整压缩机。
2.按照权利要求1的方法，其中，选取压缩机操作的步骤还包括相对于压缩机操作的预定范围评估该压缩机操作记录；和设置默认的压缩机操作作为对在压缩机操作的预定范围外的压缩机操作记录响应时选取的压缩机操作。
3.按照权利要求1的方法，还包括控制压缩机以响应依赖去记录计数器的去记录操作，其中，去记录计数器被配置成启动去记录周期以响应预定的耗用去记录时间。
4.按照权利要求1的方法，还包括控制压缩机以响应依赖解冻计数器的解冻操作，其中，该解冻计数器被配置成启动解冻周期以响应预定耗用的解冻时间。
5.按照权利要求1的方法，还包括控制压缩机以响应依赖短周期计数器的短周期操作，其中，该短周期计数器被配置成充分防止压缩机的调整以响应预定耗用的短周期时间。
6.按照权利要求1的方法，还包括激活报警系统以响应传感器故障。
7.按照权利要求1的方法，还包括把事件与压缩机操作相关联；将该事件和该关联的压缩机操作存储在压缩机操作记录中；和按照关联的压缩机操作控制压缩机调整以响应该事件的再次发生。
8.按照权利要求7的方法，其中，该事件包括门开事件。
9.一种装置，包括制冷剂压缩机；为存储与控制压缩机关联的压缩机数据而配置的存储器；第一传感器，配置成传送与柜内的环境条件关联的测量值；和控制器，可操作地连接到该压缩机、存储器、和第一传感器，其中，在对第一传感器故障响应时，该控制器被配置成按照该压缩机数据调整压缩机。
10.按照权利要求9的装置，还包括可操作地设置在控制器和压缩机之间的继电器，其中，该继电器被配置成在对从控制器接收的相对低的电流的响应时调整与压缩机关联的相对高的电流。
11.按照权利要求9的装置，其中，该控制器还配置成相对于压缩机操作的预定范围评估该数据，并且，对在压缩机操作的预定范围外的数据的响应时，基于默认的压缩机操作调整压缩机。
12.按照权利要求9的装置，还包括去记录计数器，该去记录计数器配置成在对预定耗用的去记录时间的响应时启动去记录周期，该去记录计数器可操作地连接到控制器，其中，该控制器还被配置成基于去记录操作调整压缩机以响应去记录计数器。
13.按照权利要求9的装置，还包括解冻计数器，解冻计数器配置成在对预定耗用的解冻时间响应时启动解冻周期，该解冻计数器可操作地连接到控制器，其中，该控制器还被配置成基于解冻操作调整压缩机以响应解冻计数器。
14.按照权利要求9的装置，还包括短周期计数器，短周期计数器被配置成在对预定耗用的短周期时间响应时充分防止压缩机的调整，该短周期计数器可操作地连接到控制器，其中，该控制器还被配置成在对短周期计数器响应时调整压缩机。
15.按照权利要求9的装置，还包括报警器，报警器被配置成具有给用户通知报警情况的能力，该报警器可操作地连接到控制器，其中，该控制器还被配置成在对传感器故障响应时激活报警器。
16.按照权利要求9的装置，还包括第二传感器，第二传感器被配置成将与门关联的门读数传送到控制器，其中，该控制器被配置成把门读数与压缩机数据关联，并且，在对起作用的第一传感器响应时，将与压缩机数据关联的门读数存储到存储器。
17.按照权利要求16的装置，其中，该控制器被配置成按照与该门读数关联的压缩机数据调整压缩机以响应该门读数的再次发生和第一传感器故障。
18.按照权利要求9的装置，还包括第三传感器，第三传感器配置成将与周围的环境情况关联的周围环境测量值传送到控制器，其中，该控制器被配置成把周围环境测量值与压缩机数据相关联，并且，将与压缩机数据关联的周围环境测量值存储到存储器以响应正在可操作的第一传感器。
19.按照权利要求18的装置，其中，控制器被配置成在对与该周围环境测量值关联的压缩机数据响应时，调整压缩机以响应另外的周围环境测量值和第一传感器故障。
20.一种装置，包括用于生成压缩机操作记录的装置；用于存储该压缩机操作记录的装置；用于选取压缩机操作以响应传感器故障的装置，其中，该压缩机操作是从压缩机操作记录中选取的；和用于按照在对传感器故障响应时选取的压缩机操作调整压缩机的装置。
21.按照权利要求20的装置，其中，用于选取压缩机操作的装置还包括用于相对于压缩机操作的预定范围评估压缩机操作记录的装置；和用于设置默认的压缩机操作为选取的压缩机操作以响应在压缩机操作的预定范围外的压缩机操作记录的装置。
22.按照权利要求20的装置，还包括用于在对依赖去记录计数器的去记录操作响应时控制压缩机的装置，其中，该去记录计数器被配置成在对预定耗用的去记录时间响应时启动去记录周期。
23.按照权利要求20的装置，还包括用于在对依赖解冻计数器的解冻操作响应时控制压缩机的装置，其中，该解冻计数器被配置成在对预定耗用的解冻时间响应时启动解冻周期。
24.按照权利要求20的装置，还包括用于在对依赖短周期计数器的短周期操作响应时控制压缩机的装置，其中，该短周期计数器被配置成在对预定耗用的短周期时间响应时充分防止压缩机的调整。
25.按照权利要求20的装置，还包括在对传感器故障响应时激活报警器系统的装置。
26.按照权利要求20的装置，还包括用于把事件与压缩机操作关联的装置；用于将该事件和该关联的压缩机操作存储在压缩机操作记录中的装置；和用于按照该关联的压缩机操作控制压缩机调整以响应该事件的再次发生的装置。
27.按照权利要求26的装置，其中，用于关联事件的装置还包括用于关联门开事件的装置。
全文摘要
通过产生和存储压缩机操作记录控制压缩机。并且，从压缩机操作记录中选择压缩机操作以响应传感器故障。而且，根据响应传感器故障所选择的压缩机操作调整压缩机。
文档编号F25D29/00GK1788186SQ200480011046
公开日2006年6月14日 申请日期2004年3月29日 优先权日2003年4月23日
发明者理查德·H·拜尔·Ⅲ, 布莱恩·M·埃尔伍德 申请人:科峻实验室仪器公司