具有带液起动控制的压缩机的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年4月11日提交的美国新型申请No. 14/250, 704的优先权， 该新型申请要求于2013年4月12日提交的美国临时申请No. 61/811，440的权益。上述申 请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开设及压缩机控制，并且更具体地，设及用于压缩机的带液起动控制的系统 及方法。
【背景技术】
[0004] 本节提供了有关本公开的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
[0005] 压缩机被广泛用于各种工业和家用电器中W使制冷剂在冰箱、HAVAC、热累、或冷 却系统（通常被称为"制冷系统"）内循环来提供期望的加热或冷却效果。在运些应用中的 任何应用中，压缩机应提供一致且有效的操作W确保特定制冷系统适当地工作。
[0006] 压缩机可W包括曲轴箱W容置压缩机的运动部件如曲轴。在满旋压缩机的情况 中，曲轴驱动满旋组的动满旋构件，满旋组还包括定满旋构件。曲轴箱可W包括润滑剂胆 槽，如储油池。润滑剂胆槽可W收集润滑压缩机的运动部件的润滑剂。
[0007] 当压缩机关闭时，制冷系统中的液体制冷剂通常迁移至系统中的最冷部件。例如， 在HVAC系统中，在HVAC系统关闭时在昼夜循环的夜晚时段期间，压缩机会变成系统中最冷 的部件并且来自系统中的液体制冷剂会迁移并且收集在压缩机中。在运种情况下，压缩机 会逐渐填充W液体制冷剂并且变为是带液的。
[0008] 液体制冷剂使压缩机带液的一个问题在于压缩机润滑剂通常可溶于液体制冷剂。 如此，当压缩机带有液体制冷剂时，存在于润滑剂胆槽中的润滑剂会溶解在液体制冷剂中， 从而形成制冷剂和润滑剂的液体混合物。
[0009] 此外，在HVAC系统中，在昼夜循环中的早晨进行起动时，压缩机可能在带液状态 下操作。在运种情况下，压缩机会快速累送出压缩机中的所有液体制冷剂连同所有溶解的 润滑剂。例如，压缩机会在小于十秒内将所有液体制冷剂和溶解的润滑剂累送出压缩机。此 时，压缩机会在无润滑或在极少润滑的情况下操作，直到制冷剂和润滑剂在累送通过制冷 系统回到压缩机的吸入口为止。例如，根据制冷系统的尺寸和制冷系统中使用的流量控制 装置，润滑剂回到压缩机会花费一分钟。然而，压缩机在无润滑的情况下的操作会损害压缩 机的内部运动部件、导致压缩机故障、并且减小压缩机的可靠性和使用寿命。例如，压缩机 在无润滑的情况下的操作会导致对压缩机轴承的过早磨损。
[0010] 传统上，曲轴箱加热器已经被用于加热压缩机的曲轴箱W防止或减少液体迁移至 压缩机和带液的压缩机状态。然而，因消耗电能来加热压缩机，曲轴箱加热器增大了能量消 耗。另外，尽管曲轴箱加热器能够对低速的液体迁移起作用，然而取决于曲轴箱加热器的尺 寸或加热能力，曲轴箱加热器较不能够对快速的液体迁移的起作用。
【发明内容】
[0011] 本节提供了本公开的总体概述，并且不是本公开的全部范围或其所有特点的全面 公开。
[0012] 提供了一种用于带液起动控制的系统并且该系统包括用于制冷系统的压缩机和 产生与压缩机溫度和环境溫度中的至少一者对应的溫度数据的溫度传感器。控制模块接收 溫度数据，确定自所述压缩机上次开启的关闭时间段，基于溫度数据和关闭时间段确定存 在于压缩机中的液体量，将液体量与预定阔值进行比较，并且当液体量大于预定阔值时，根 据包括有压缩机开启的第一时间段和压缩机关闭的第二时间段的至少一个循环来操作压 缩机。
[0013] 提供了一种用于带液起动控制的方法并且该方法包括利用溫度传感器产生溫度 数据，该溫度数据与压缩机溫度和环境溫度中的至少一者对应。该方法还包括利用控制模 块接收溫度数据。该方法还包括利用控制模块确定自压缩机上次开启的停止时间段。该方 法还包括利用控制模炔基于溫度数据和关闭时间段确定存在于压缩机中的液体量。该方法 还包括利用控制模块将液体量与预定阔值进行比较。该方法还包括在液体量大于预定阔值 时，利用控制模块根据包括有压缩机开启的第一时间段和压缩机关闭的第二时间段的至少 一个循环来操作压缩机。
[0014] 根据本文提供的说明，进一步应用领域将变得清楚。在该
【发明内容】
部分中的描述 和具体示例仅出于说明性目的而不是意在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0015] 本文描述的附图仅出于所选实施方式的说明性目的而不是所有可能的实施方案， 并且并不意在限制本发明的范围。
[0016] 图1A是根据本公开的示例系统的功能框图。
[0017] 图1B是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0018] 图2A是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0019] 图2B是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0020] 图3是根据本公开的示例压缩机马达的功能框图。
[0021] 图4是根据本公开的示例压缩机的截面图。
[0022] 图5是根据本公开的控制模块的功能框图。
[0023] 图6是根据本公开的控制算法的流程图。
[0024] 图7是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[00巧]图8是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[00%]图9是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0027] 图10是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0028] 图11A是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0029] 图11B是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0030] 图11C是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0031] 图12是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0032] 图13是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0033] 图14是图示了用于本公开的数据的曲线图。
[0034] 图15A是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0035] 图15B是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0036] 图16A是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0037] 图16B是根据本公开的另一示例系统的功能框图。
[0038] 图17是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0039] 图18是根据本公开的另一控制算法的流程图。 W40] 图19是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0041] 图20是根据本公开的另一控制算法的流程图。
[0042] 在附图中，附图标记可W重复用于标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方式】
[0043] 现在将参照附图对示例性实施方式进行更全面地描述。
[0044] 本公开设及用于在处于带液状态时起动压缩机的系统及方法。更具体地，替代在 处于带液状态时快速累送出存在于压缩机中的所有液体制冷剂和溶解的润滑剂，本公开的 带液起动控制用于通过一个或更多个短期开/关循环使压缩机循环W在没有完全排空压 缩机的液体制冷剂和润滑剂的情况下将液体从压缩机逐渐累送出。W运种方式，使制冷剂/ 润滑剂W更多时间贯穿制冷系统并且在压缩机排空液体之前回到压缩机。此外，由于压缩 机中电动马达的操作并且由于压缩机的内部运动部件如曲轴和压缩机构的旋转，液体从压 缩机逐渐累送出允许压缩机有更多时间来加热其自身。另外，当因压缩机的操作而使压缩 机的吸入室内的压力下降并且压缩机的吸入室内的溫度升高时，压缩机内的液体制冷剂能 够开始闪变成气体制冷剂，气体制冷剂然后累送出系统，从而将润滑剂留在压缩机中。
[0045]W运种方式，利用具有一个或更多个开/关循环的带液起动控制来使处于带液状 态下的压缩机的操作开始能够更高效率且有效地处理和管理压缩机中的液体制冷剂和润 滑剂，从而实现改进的压缩机操作。另外，利用具有一个或更多个开/关循环的带液起动控 制来使处于带液状态下的压缩机的操作开始能够降低对曲柄箱加热器的使用的需要，从而 实现更低的能量消耗成本。在一些情况下，可W使用更小的、更加节能的曲轴箱加热器。在 其他情况下，可W完全消除对曲轴箱加热器的需要。
[0046] 如下面进一步详细讨论的，本公开包括用于检测何时利用带液起动控制的系统及 方法。例如，本公开包括确定迁移（移动）至压缩机的液体的量并且将确定的量与阔值进 行比较W确定压缩机是否处于带液状态。
[0047] 另外，本公开包括用于通过利用一个或更多个开/关循环来使处于带液状态的压 缩机的操作开始而实施带液起动控制的系统及方法。例如，压缩机可W通过包括每个循环 两秒开启时段接着五秒关闭时段的一个或更多个循环来起动。本公开包括确定待利用的开 启时段、关闭时段W及循环数。
[0048] 另外，本公开包括用于基于特定制冷系统的操作特性和具体构型和部件类型来优 化带液起动控制的系统及方法。
[0049] 参照图1A，示出了制冷系统10并且制冷系统10包括压缩机12、冷凝器14、蒸发器 16化及流量控制装置18。制冷系统10例如可W是HVAC系统，其中，蒸发器16位于室内并 且压缩机12和冷凝器14位于室外冷凝单元中。流量控制装置18可W是毛细管、热力膨胀 阀灯XV)、或电子膨胀阀巧XV)。压缩机12连接至电源19。
[0050] 控制模块20通过使压缩机12开启和关闭来控制压缩机12。更具体地，控制模块 20控制压缩机接触器40 (图3中所示），该压缩机接触器40使压缩机12的电动马达42 (图 3中所示）与电源19连接或断开。
[0051] 再次参照图1A，控制模块20可W与多个传感器通信。例如，控制模块20可W从室 外环境溫度传感器24接收室外环境溫度数据，室外环境溫度传感器24可W在室外定位在 压缩机12和冷凝器24附近W提供与环境室外溫度有关的数据。室外环境溫度传感器24 也可W定位成紧邻压缩机12W提供与压缩机12的紧邻部位处的溫度相关的数据。替代性 地，控制模块20可W通过与恒溫装置、或监测和存储室外环境溫度数据的远程计算装置如 远程服务器通信来接收室外环境溫度数据。另外，控制模块20可W从附接至压缩机12和/ 或位于压缩机12内的压缩机溫度传感器22接收压缩机溫度数据。例如，由于任何液体制 冷剂因重力和密度位于压缩机的底部附近，压缩机溫度传感器22可W位于压缩机12的下 部。另外，控制模块20可W从电流传感器27接收电流数据，该电流传感器27连接至电源 19与压缩机12之间的电力输入线。电流数据可W指示在压缩机操作时流动至压缩机12的 电流的量。替代性地，附加于或替代电流传感器27,可W使用电压传感器或功率传感器。可 W使用其他溫度传感器。例如，替代性地，马达溫度传感器可W用作压缩机溫度传感器22。
[0052] 控制模块20也可W控制附接至压缩机12或位于压缩机12内的曲轴箱加热器26。 例如，控制模块20可W使曲轴箱加热器26在适当时开启和关闭W向压缩机更具体地向压 缩机的曲轴箱提供热。
[0053] 控制模块20可W在容置压缩机12和冷凝器14的冷凝单元处定位在压缩机12处 或定位压缩机12附近。在运种情况下，压缩机12可W位于室外。替代性地，压缩机12可 W位于与制冷系统相关联的建筑物内部和室内。替代性地，控制模块20可W位于制冷系统 10附近的另一位点处。例如，控制模块20可W位于室内。替代性地，控制模块的功能可W 在制冷系统控制器中实施。替代性地，控制模块20的功能可W在位于与制冷系统10相关 联的建筑物内部的恒溫装置中实施。替代性地，控制模块20的功能可W在远程计算装置处 头施。
[0054] 参照图1B，示出了另一制冷系统10。图1B的制冷系统10与图1A的制冷系统10 类似，只是图1B的制冷系统10的压缩机12不包括曲轴箱加热器26。如下面进一步详细描 述的，本公开的带液起动控制可W用于具有曲轴箱加热器26的压缩机12和不具有曲轴箱 加热器26的压缩机12两者。
[0055] 参照图2A，示出了另一制冷系统30。制冷系统30是能够W冷却模式和加热模式 操作的可逆热累系统。制冷系统30与图1A和图1B中所示的制冷系统10类似，只是制冷 系统30包括四通换向阀36。此外，制冷系统30包括室内热交换器32和室外热交换器34