用于运输制冷单元的控制方法与流程

本文公开的主题一般涉及运输制冷单元，并且更具体地涉及使用蒸发抽空循环来控制和操作制冷单元和系统以改善重启条件来有助于实现可靠性。

在典型的制冷系统中，当过量的压缩机容量超过负载需求时，可以重复压缩机开关循环以在容器或其它容积内保持所期望的温度。涡旋式压缩机的使用提供了各种优点，但是重复开关循环(例如，停机和重启操作)可能产生对涡旋式压缩机的不利负载和/或影响。因此，改进涡旋式压缩机的控制和操作以使这种不利影响(例如，高密度重启条件)最小化可能是有利的。

技术实现要素：

根据一个实施方案，提供了一种操作制冷系统的方法。所述方法包括：发起压缩机停机操作；记录停机条件；基于所述记录的停机条件而计算一个或多个重启特性；将所述计算的重启特性与一个或多个压缩机重启安全极限进行比较；当所述计算的重启特性不满足所述重启安全极限时，执行温度调制抽空操作；以及当所述计算的重启特性满足所述重启安全极限时，完成所述压缩机停机操作。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述停机条件包括通向所述制冷系统的蒸发器的返回空气温度、通向由所述制冷系统冷却的体积的供应空气温度或环境空气温度中的至少一个。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性包括静压比或预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度中的至少一个。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括中所述静压比是随环境空气温度和通向所述制冷系统的蒸发器的返回空气温度而变。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度是基于所述制冷系统的蒸发器处的返回空气温度。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性是计算的静压比。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述重启安全极限是预定静压比极限，并且所述比较包括确定所述计算的静压比是否小于所述预定静压比极限。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性是预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述重启安全极限是预定静态饱和蒸发器/抽吸温度极限，并且所述比较包括确定所述预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度是否小于所述预定静态饱和蒸发器/抽吸温度极限。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述温度调制操作包括以下中的至少一个：(i)关闭蒸发器控制阀，(ii)使所述制冷系统的压缩机在通电状态下运行，(iii)执行抽空操作，或(iv)执行抽吸操作。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括在执行所述温度调制操作之后重复所述记录、所述计算和所述比较。

根据另一个实施方案，提供了一种制冷系统。所述系统包括：压缩机；蒸发器；流体路径，所述流体路径流体地连接所述压缩机和所述蒸发器；蒸发器控制阀，所述蒸发器控制阀可操作地连接到所述流体路径，以控制流体向或从所述蒸发器流动；以及控制器。所述控制器被配置为：发起压缩机停机操作；记录停机条件；基于所述记录的停机条件而计算一个或多个重启特性；将所述计算的重启特性与一个或多个压缩机重启安全极限进行比较；当所述计算的重启特性不满足所述重启安全极限时，控制所述制冷系统以执行温度调制抽空操作；以及当所述计算的重启特性满足所述重启安全极限时，控制所述压缩机以完成所述停机操作。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述停机条件包括通向所述制冷系统的蒸发器的返回空气温度、通向由所述制冷系统冷却的体积的供应空气温度或环境空气温度中的至少一个。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性包括静压比或预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度中的至少一个。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括中所述静压比是随环境空气温度和通向所述制冷系统的蒸发器的返回空气温度而变。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度是基于所述制冷系统的蒸发器处的返回空气温度。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性是计算的静压比，并且其中所述重启安全极限是预定静压比极限，并且所述比较包括确定所述计算的静压比是否小于所述预定静压比极限。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述一个或多个计算的重启特性是预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度，并且其中所述重启安全极限是预定静态饱和蒸发器/抽吸温度极限，并且所述比较包括确定所述预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度是否小于所述预定静态饱和蒸发器/抽吸温度极限。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述温度调制操作包括以下中的至少一个：(i)关闭蒸发器控制阀，(ii)使所述制冷系统的压缩机在通电状态下运行，(iii)执行抽空操作，或(iv)执行抽吸操作。

除了本文描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述系统的其它实施方案可以包括所述压缩机是涡旋式压缩机。

本公开的实施方案的技术效果包括具有控制参数和操作以最小化应力和不利负载以免影响单元寿命的制冷系统。进一步的技术效果包括用于制冷系统的控制器及其操作，其中在压缩机停机操作期间执行压力调制，使得系统的状况可以针对下一次重启操作进行优化。

除非另外明确指出，否则前述特征和要素可以以各种组合进行组合，而不具有排他性。这些特征和要素以及其操作根据以下描述和附图将变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图旨在本质上是说明性和解释性的，而非限制性的。

附图说明

在本说明书的结尾处特别指出并明确要求保护本主题。本公开的前述和其它特征以及优点从结合附图进行的以下详细描述中显而易见，在附图中：

图1是根据本公开的示例实施方案的制冷系统的示意图；

图2是根据本公开的示例实施方案的另一个制冷系统的示意图；以及

图3是根据本公开的非限制性实施方案的用于控制制冷单元的流程。

具体实施方式

如本文中示出和描述，将呈现本公开的各种特征。各种实施方案可能具有相同或类似的特征，并且因此可以用相同的参考数字标记相同或类似的特征，但是前面有指示示出特征的图的不同首个数字。因此，例如，图x中所示的元件“a”可以被标记为“xa”，而图z中的类似特征可以被标记为“za”。虽然类似的参考数字可以以一般意义使用，但是将描述各个实施方案，并且各个特征可以包括如本领域的技术人员将理解的变化、更改、修改等，无论是明确描述还是本领域的技术人员本来将理解。

图1是根据示例实施方案的制冷系统的示意图。制冷系统100包括由流动路径108流体连接的压缩机102、冷凝器104和蒸发器106。位于冷凝器104与蒸发器106之间的是电子阀组件110。流动路径108中的流体(诸如冷却剂或制冷剂)的流动可以由电子阀组件110控制。冷凝器104和蒸发器106可以包括一个或多个风扇。在一些实施方案中，蒸发器106的风扇可以是高速风扇。

在一些制冷系统配置中，压缩机102可以是例如涡旋式压缩机，其可以经由涡旋卷体的数字调制或经由抽吸气体节流阀的抽吸气体调制来调制。由于较高饱和蒸发温度，这种涡旋式压缩机可能因高密度压缩机起动而经受应力或甚至故障。涡旋式压缩机可能因过量的容量而重复循环(开/关)。当安装有将由具有涡旋式压缩机的制冷系统冷却的集装箱时，可能存在基于集装箱的温度的可变密度重启条件。如本领域的技术人员将理解，涡旋式压缩机可以是涡旋式压缩机(例如，固定涡旋、轨道涡旋等)。

电子阀组件110包括沿着流动路径108在蒸发器106的输入侧114处的阀112。阀112计量流体到蒸发器106的流量。阀112可以是电子膨胀阀。电子阀组件110还可以包括本领域已知的一个或多个传感器，其被配置成监测流体特性(例如，温度、压力等)。如果感测到流体低于预定温度，那么阀112将关闭以防止蒸发器106变得过冷。在其它实施方案中，阀可以被配置成在检测到低过热度时防止蒸发器106和压缩机102的溢流，如本领域中已知的。或者，阀106可以在适当时打开(例如，在过热度高时)。此外，如图1所示，蒸发器加热器120可以热连接到蒸发器106，并且被配置成防止蒸发器106过冷。

电子阀组件110可以定位在冷凝器104与蒸发器106之间，即，沿着流动路径108定位在蒸发器106的输入侧114上。电子阀组件110可以包括一个或多个阀传感器116。如本领域中已知的，电子膨胀阀112操作以控制进入直接膨胀蒸发器(例如，蒸发器106)的制冷剂的流动。电子膨胀阀112由电子控制器124控制。如本领域的技术人员已知的，可以使用小型马达来打开和关闭电子膨胀阀112的阀端口。在一些配置中，马达是步进马达(stepmotor)或步进马达(steppermotor)，其可以不连续地旋转。电子控制器124(或专用马达电子控制器)可以控制马达旋转由电子控制器124发送到马达的每个信号的一转的一部分。步进马达由齿轮系驱动，齿轮系将销定位在其中制冷剂流动的端口中，并且因此流体流可以通过电子膨胀阀112的操作和控制来控制。

电子控制器124可以与一个或多个传感器126至134通信，一个或多个传感器126至134被配置成监测制冷系统100的各个方面。例如，一个或多个箱传感器126可以定位在由制冷系统100冷却的容积内，并且可以被配置成监测箱温度、压力等。压缩机入口传感器128和压缩机出口传感器130可以沿着流动路径108相对于压缩机102来配置。此外，冷凝器传感器132可以被配置成在冷凝器104内，并且蒸发器传感器134可以被配置成在蒸发器106内。冷凝器传感器132和蒸发器传感器134可以被配置成监测经过相应的冷凝器104和蒸发器106的空气。可以由相应的风扇136、138将空气吹过或拉过冷凝器104和蒸发器106。冷凝器风扇136可以将环境空气或返回空气拉入，并且在其经过冷凝器104时将其引导到流动路径108上。类似地，蒸发器风扇138可以拉入空气，例如箱空气，并且在其经过蒸发器106时将其引导到流动路径108上。

各种传感器126至134可以用于监测制冷系统100的和/或由其冷却的容积的各个方面。如上指出，传感器116、126至134可以用于向电子控制器124提供反馈和监测能力。这样，电子控制器124可以用于根据本文描述的实施方案来控制制冷系统100。

在一些实施方案中，电子阀组件110可以用抽吸调制阀代替或替换，如本领域中已知的。或者，在一些实施方案中，制冷系统100可以包括电子膨胀阀、抽吸调制阀和/或如本领域中已知的其它阀。

例如，转到图2，示意性示出类似于图1的制冷系统100的制冷系统200。制冷系统200包括类似的方面和部件，并且因此将不再标记或描述相同或类似的特征。在图2的实施方案中，制冷系统200包括作为抽吸调制阀的电子阀组件210。抽吸调制阀210由电子控制器224可操作地控制，并且沿着在蒸发器206下游的流动路径208配置。电子控制器224可以被配置成执行如本文所述的操作以控制抽吸调制阀210。如本领域的技术人员将理解，这种配置可以包括附加的特征和部件，诸如热膨胀阀和/或其它部件，为了简单起见，未将它们示出。

本领域的技术人员将理解，图1至图2中所示的示意图和配置可以仅是制冷单元/系统的示例，而不旨在是限制性的。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，其它部件或配置也是可能的。例如，制冷系统可以包括控制器、接收器、过滤器、干燥器、附加阀、换热器、传感器、指示器等，而不脱离本公开的范围。此外，在一些实施方案中，制冷系统可以包括来自图1和图2的特征，诸如电子阀组件110和电子阀组件210。

为了解决涡旋式压缩机的部件寿命，本文提供的实施方案涉及关闭循环，其促进在涡旋式压缩机上提供较小应力的低密度重启条件。也就是说，可以根据本公开执行控制系统和操作，以为包括涡旋式压缩机的制冷系统建立有利的重启条件。可以控制在上面描述并如本领域中已知的电子阀组件，以执行抽空操作来实现所期望的条件。例如，当使用电子膨胀阀时，可以执行抽空操作以在蒸发器中实现所期望的条件，或可以使用抽吸调制阀以将压缩机抽空到所期望的条件。这样，在不脱离本公开的范围的情况下，如本文使用的电子阀组件可以包括各种类型的电子阀，并且可以沿着穿过制冷系统的流动路径定位在各种位置。

根据本公开的各种实施方案，电子阀组件(例如，电子膨胀阀、抽吸调制阀等)被控制或以其它方式用于在压缩机停机操作时或期间(例如，在关闭循环期间)执行受控抽空，以将制冷剂密度更改为更低的所期望的状态来实现下一个压缩机重启条件(例如，在打开循环期间)。例如，在一个非限制性示例中，在压缩机运行并在停机之前执行过冷的情况下，电子阀组件关闭。这种关闭将一些制冷剂泵出蒸发器并降低制冷剂的密度，例如，降低到典型地在30℉(-1.11℃)箱设定点观察到的值。用通过紧密密缝的蒸发器控制阀和压缩机，可以在关闭循环期间维持更期望的低密度条件，以用于下一次压缩机重启。因此，可以最小化不想要的涡旋设定运动或不稳定性。

现在转到图3，示出了根据本公开的非限制性实施方案的用于控制制冷系统并特别是电子阀组件的流程300。可以使用一个或多个制冷系统控制器来执行流程300。控制器可以可操作地连接到各种传感器、致动器、电气系统等，使得可以向控制器提供执行本文描述的流程所需的信息和数据。此外，控制器可以包括处理器、存储器和如本领域的技术人员将理解的其它部件。流程300可以与如上所述的制冷系统和/或其变型一起使用。

在框302处，制冷系统发起压缩机停机操作。当控制器检测到需要压缩机停机的各种预定条件中的一个或多个时，可以由控制器发起压缩机停机操作。例如，可以基于容器箱的内部温度而发起压缩机停机，或将要执行除霜操作。

在框304处，控制器记录在发起停机操作时制冷系统和容器的停机条件。停机条件可以包括但不限于通向蒸发器的返回空气温度、通向容器的供应空气温度和环境空气温度。如本领域的技术人员将理解，通向蒸发器的返回空气温度是由制冷系统冷却的容器的空气温度的最准确的指示(例如，在冷却操作期间从容器被拉入制冷单元中的空气)。通向容器的供应空气温度是从制冷单元供应到要冷却的容器中的空气的温度。环境空气温度是在容器外部的空气温度(例如，被拉入制冷系统中以与返回空气进行热交换或混合的空气)。

在框306处，控制器基于记录的停机条件而计算重启特性。也就是说，控制器获取停机条件信息和测量值以确定或预测将在下一次重启操作(例如，在发起的当前停机之后发生的重启)时发生的特性。重启特性可以包括但不限于静压比和预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度。

静压比是随环境空气温度和通向蒸发器的返回空气温度而变。静压比是制冷系统将在下一次重启条件下的预测的压力比。预测的饱和蒸发器/抽吸温度是基于在蒸发器处的返回空气温度。预测的静态饱和蒸发器/抽吸温度是基于在停机时的返回空气温度的蒸发器和/或抽吸压力在下一次重启条件下可以是多少的指示。如本领域的技术人员将理解，在容器内的内部温度从典型的压缩机停机事件到重启事件可能几乎没有变化。因此，蒸发器盘管中的制冷剂混合物的饱和温度和密度将不超过在容器内的温度。

在框308处，控制器将计算的重启特性(在框306处获得)与一个或多个压缩机重启安全极限进行比较。可以基于使用的特定制冷系统、基于在容器内要冷却的货物、基于预期环境条件(例如，容器的运输和/或存储，使得可以考虑天气或其它变量)而预限定或选择压缩机重启安全极限。重起安全极限是预限定的，以确保在可能损坏压缩机或在系统上施加不必要的负载或应力的状况下不尝试重起压缩机。重启安全极限会由本领域的技术人员容易地理解，并且可以取决于压缩机配置、箱状况、产品或货物状况和/或要求、空气温度、空气密度、周围或环境(例如，外部)条件等。

例如，在一些配置中，在框308处执行的比较可以是检查在框306处的计算的静压比是否小于预定静压比极限。在其它配置中，可以检查计算的静态饱和蒸发器/抽吸温度是否大于预定饱和蒸发器/抽吸温度极限。此外，在一些实施方案中，可以执行上述检查/比较两者。如本领域中已知的，可以预设定或预确定其它类型的重启安全极限并在框308处进行比较，并且上述比较仅提供作为示例。

基于在框308处的比较，控制器做出执行各种动作中的一个的决策。进行比较以确保下一次重启操作不会在重启时过度加重、损坏或以其它方式不利地影响压缩机。

例如，如果控制器确定计算的重启特性中的一个或多个未能满足压缩机重启安全极限，那么控制器可以执行框310的操作。特定的计算的重启特性的故障指示可以取决于特定安全极限条件。例如，如果安全极限是下限或下限阈值，那么故障、磨损、疲劳或损坏可能是特定计算特性高于下限或下限阈值的结果。类似地，如果安全极限是上限或上限阈值，那么故障、磨损、疲劳或损坏可能是特定计算特性低于上限或上限阈值的结果。

如果在框308处确定未满足安全极限，那么流程继续到框310。在框310处，控制器控制电子阀组件(诸如电子膨胀阀或抽吸调制阀)关闭，并且用在通电状态下的压缩机执行温度调制控制。也就是说，如果不满足适当条件，那么压缩机不会停机，而是执行进一步的温度控制。也就是说，系统被配置成继续调制压缩机，直到满足所期望得或适当的条件。这种调制可以包括压缩机开/关循环和/或压缩机的节流。

温度调制可以包括主动地关闭蒸发器控制阀(例如，电子膨胀阀、抽吸调制阀等)、运行压缩机、监测蒸发器压力、以及将蒸发器压力驱动到所期望的水平。通过主动地关闭蒸发器控制阀，可以通过抽空操作和/或抽吸操作排出制冷剂。因此，可以执行微型泵抽空操作以预调节制冷系统内的压力来预期下一次重启操作。

在框310处执行温度调制之后，流程返回到框304，其中记录新的停机条件。也就是说，温度调制操作将改变一个或多个停机条件参数(例如，通向蒸发器的返回空气温度、通向容器的供应空气温度和环境空气温度)。然后，重复流程，其方式为基于新实现的停机条件而重新计算重启特性(框306)，并且然后再次执行比较(框308)。可以重复这种过程，直到计算的重启特性在重启安全极限内。

当控制器确定计算的重启特性在重启安全极限内时(在框308处)，流程将继续到框312。在框312处，将完成压缩机停机操作，并且将关闭压缩机。在压缩机停机操作期间，将在框310或框312处关闭蒸发器控制阀，这取决于流程300开始的时间的条件。

有利地，本文描述的实施方案为制冷系统提供了改进的可靠性和产品寿命。例如，本文提供的实施方案以最佳重启条件提供了受控压缩机重启，使得开/关循环可以对制冷系统的涡旋式压缩机产生相对低的影响。例如，流体密度可以减少涡旋式压缩机损坏和/或故障。此外，有利地，本文提供的实施方案可以减少与结合如本文所述的压缩机的制冷单元所采用的相关联的高运动轮廓重启的次数。

在描述的上下文中(尤其是在以下权利要求书的上下文中)术语“一个”、“一种”、“所述”和类似引用的使用将被解释为涵盖单数和复数两者，除非本文中另外指出或与上下文明确矛盾。与量值结合地使用的修饰语“约”包括表述的值，并且具有由上下文规定的含义(例如，其包括与特定量值的测量相关联的误差度)。本文公开的所有范围包括端点，并且这些端点可以彼此独立地组合。

虽然已经结合仅有限数量的实施方案详细地描述了本公开，但是应容易地理解，本公开不限于这些公开的实施方案。相反，本公开可以被修改以结合任何数量的前面未描述但与本公开的精神和范围相称的变化、更改、替换、组合、子组合或等效布置。另外，虽然已经描述了本公开的各个实施方案，但是应理解，本公开的各个方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。

例如，虽然仅示出和描述了制冷系统的一个简单配置，但是本领域的技术人员应认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将其它部件和/或特征添加到系统。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用这些部件的配置。此外，虽然以步骤和/或时间的特定顺序进行描述，但是本领域的技术人员应认识到，这些仅是示例，并且该过程可以依据采用该过程的需要和配置而变化。

因此，本公开不应被视为受限于前述描述，而仅受限于所附权利要求书的范围。