压缩机曲轴箱加热控制系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年8月18日提交的第14/461，796号美国实用新型申请的优先权 以及还要求于2013年9月19日提交的第61/879,875号美国临时申请的权益。以上所引用的 这些申请的全部公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容涉及压缩机，更具体地，涉及压缩机曲轴箱加热器控制系统和方法。
【背景技术】
[0004] 本文中所提供的【背景技术】的描述是出于大体介绍本公开内容的背景的目的。目前 署名的发明人在该【背景技术】部分中描述的所做的工作以及本说明书的在提交时不以其它 方式适合作为现有技术的方面既没有明确地也没有隐含地被承认为本公开的现有技术。
[0005] 可以在众多工业和家用应用中使用压缩机来使制冷剂在制冷、热栗、HVAC或冷却 器系统（总称为"热栗系统"）内循环，从而提供期望的加热或冷却效果。在前述应用中的任 何应用中，压缩机都应当提供一致且有效的操作以确保特定的热栗系统适当地运行。
[0006] 压缩机可包括容置压缩机的诸如曲轴的可动部分的曲轴箱。曲轴箱还可包括诸如 储油器的润滑剂槽(lubricant sump)。润滑剂槽包括对压缩机的可动部分进行润滑的润滑 剂。对可动部分的润滑可以改善性能以及/或者防止损坏。
[0007] 曲轴箱中的润滑剂可能会在压缩机没有运转时冷却至较低温度。例如，曲轴箱可 能由于室外环境温度低而冷却。另外，当液体制冷剂在运转循环期间返回至压缩机时，润滑 剂可能冷却和/或被稀释。在其他情形下也可能会发生润滑剂冷却。
[0008] 润滑剂特性在较低温度下可能发生改变。更具体地，润滑剂在较低温度下可能会 变得更黏（即，更稠）。在曲轴箱温度低以及/或者在壳体内具有大量液体的情况下起动压缩 机可能会因润滑不充分而引起轴承磨损和/或性能降低。
【发明内容】
[0009] 在一个特征中，公开了一种用于热栗系统的压缩机曲轴箱加热控制系统。第一开 关装置包括连接至第一电力线的第一输入并且包括连接至第二电力线的第二输入，第一电 力线和第二电力线用于接收第一电压。第一开关装置将第一输入和第二输入分别与第一节 点和第二节点选择性地连接和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节点的第三输入， 包括连接至第三电力线的第四输入，并且包括与压缩机的电动机的定子绕组的第一端部连 接的第一输出。第三开关装置包括连接至第二节点的第五输入并且包括连接至第四电力线 的第六输入，第三电力线和第四电力线用于接收小于第一电压的第二电压。第三开关装置 还包括与压缩机的电动机的定子绕组的第二端部连接的第二输出。压缩机曲轴箱加热控制 模块控制第二开关装置和第三开关装置。
[0010] 在一个特征中，公开了一种用于热栗系统的压缩机曲轴箱加热控制系统。第一开 关装置包括连接至第一电力线的第一输入并且包括连接至第二电力线的第二输入，第一电 力线和第二电力线用于接收第一电压。第一开关装置将第一输入和第二输入分别与第一节 点和第二节点选择性地连接和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节点的第三输入、 包括连接至第三电力线的第四输入、并且包括连接至下述各项的第一输出：压缩机的电动 机的定子的第一绕组的第一端部；以及压缩机的电动机的定子的第二绕组的第一端部。第 三开关装置包括连接至第二节点的第五输入并且包括连接至第四电力线的第六输入，第三 电力线和第四电力线用于接收小于第一电压的第二电压。第三开关装置还包括与压缩机的 电动机的定子的第一绕组的第二端部和第二绕组的第二端部连接的第二输出。压缩机曲轴 箱加热控制模块控制第二开关装置和第三开关装置。
[0011] 在一个特征中，公开了一种热栗系统，该热栗系统包括:第一换热器和第二换热 器;膨胀阀；以及压缩机，该压缩机包括具有定子的电动机，该定子包括第一绕组和第二绕 组。第一开关装置包括连接至第一电力线的第一输入并且包括连接至第二电力线的第二输 入，第一电力线和第二电力线用于接收第一电压。第一开关装置将第一输入和第二输入分 别与第一节点和第二节点选择性地连接和断开连接。第二开关装置包括连接至第一节点的 第三输入、包括连接至第三电力线的第四输入、并且包括连接至第一绕组的第一端部和第 二绕组的第一端部中的至少一个的第一输出。第三开关装置包括连接至第二节点的第五输 入并且包括连接至第四电力线的第六输入，第三电力线和第四电力线用于接收小于第一电 压的第二电压。第三开关装置还包括连接至第一绕组的第二端部以及第二绕组的第二端部 的第二输出。压缩机曲轴箱加热控制模块包括处理器和存储器，该存储器包括指令，这些指 令由处理器执行以：在将第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节点断开连接时，致 动第二开关装置以将第四输入连接至第一输出以及致动第三开关装置以将第六输入连接 至第二输出；以及在将第一输入和第二输入分别连接至第一节点和第二节点时，致动第二 开关装置以将第三输入连接至第一输出以及致动第三开关装置以将第五输入连接至第二 输出。
[0012] 在一个特征中，提供了一种方法，该方法包括:选择性地致动第一开关装置以将第 一开关装置的第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节点连接和断开连接，第一开关 装置的第一输入连接至第一电力线，第一开关装置的第二输入连接至第二电力线，第一电 力线和第二电力线用于接收第一电压;在将第一输入和第二输入分别与第一节点和第二节 点断开连接时，致动第二开关装置以将第二开关装置的第三输入连接至第二开关装置的第 一输出以及致动第三开关装置以将第三开关装置的第四输入连接至第三开关装置的第二 输出，其中，第三输入连接至第三电力线，并且第二开关装置的第一输出连接至压缩机的电 动机的定子的第一绕组的第一端部和定子的第二绕组的第一端部中的至少一个，第四输入 连接至第三电力线，第三电力线用于接收小于第一电压的第二电压，并且第三开关装置的 第二输出连接至第一绕组的第二端部和第二绕组的第二端部；以及在将第一输入和第二输 入分别连接至第一节点和第二节点时，致动第二开关装置以将第二开关装置的第五输入连 接至第二开关装置的第一输出以及致动第三开关装置以将第三开关装置的第六输入连接 至第三开关装置的第二输出，其中，第五输入连接至第一节点，第六输入连接至第二节点。
[0013] 在一个特征中，一种方法包括:选择性地致动第一开关装置以将第一电力线和第 二电力线分别与第二开关装置和第三开关装置连接和断开连接，第一电力线和第二电力线 用于接收第一电压；当将第一电力线和第二电力线与第二开关装置和第三开关装置断开连 接时，致动第二开关装置和第三开关装置以将第三电力线和第四电力线分别连接至压缩机 的电动机的定子的至少一个绕组的端部，第三电力线和第四电力线用于接收小于第一电压 的第二电压。
[0014] 根据下文提供的详细描述，本公开内容的其他应用领域将变得显而易见。应当理 解，详细的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0015] 根据详细的描述和附图，将更加充分地理解本公开内容，在附图中：
[0016] 图1A为根据本公开内容的第一示例性热栗系统的功能框图；
[0017] 图1B为根据本公开内容的第二示例性热栗系统的功能框图；
[0018] 图2为根据本公开内容的具有变频驱动装置的压缩机的透视图；
[0019] 图3为根据本公开的具有变频驱动装置的压缩机的另一透视图；
[0020] 图4为根据本公开内容的示例压缩机的截面图；
[0021 ]图5为根据本公开内容的曲轴箱加热控制模块的示例实现方式的功能框图；
[0022] 图6至图14为描绘了根据本公开内容的控制曲轴箱加热的示例方法的流程图；
[0023] 图15A、图15B和图15C为根据本公开内容的示例性单相热栗系统的示例性曲轴箱 加热控制系统的功能框图；
[0024] 图16为根据本公开内容的曲轴箱加热控制模块的另一示例性实现方式；以及
[0025] 图17A、图17B和图17C为根据本公开内容的示例性单相热栗系统的示例性曲轴箱 加热控制系统的功能框图。
【具体实施方式】
[0026] 压缩机可包括加热元件，加热元件对曲轴箱进行加热以便避免与"冷起动"或"液 体回溢(liquid flood-back)"有关的问题。冷起动指的是当压缩机内的润滑剂是冷的并且 被制冷剂稀释时压缩机的起动。因此，润滑剂在冷起动期间不太黏并且具有更低的润滑能 力，这可能会引起诸如轴承的一个或多个压缩机部件上的较高应力。
[0027] 对压缩机的曲轴箱进行加热增大了曲轴箱内的润滑剂的温度。增大润滑剂的温度 由于冷的制冷剂的黏性增大而改善了性能以及/或者防止对压缩机的损坏。
[0028] 液体回溢可指当液体(制冷剂)迀移到压缩机壳体中时。液体在压缩机关闭并且压 缩机温度低于(压缩机周围的)环境温度时往回迀移至压缩机。对压缩机的曲轴箱进行加热 可以使至压缩机的液体迀移最小化并且可以移除已迀移至压缩机的液体。
[0029] 典型的曲轴箱加热元件(下文中，被称为"曲轴箱加热器"）可以以不同的方式进行 操作。例如，腹带式加热器和正温度系数(PTC)加热器是可以用作曲轴箱加热元件的两种类 型的装置。本申请涉及使用压缩机的电动机的定子来执行曲轴箱加热。
[0030] 定子为压缩机中的电动机的不可动部分。当压缩机开启时，定子可以以磁力的方 式驱动转子，转子进而驱动曲轴。曲轴进而可驱动压缩机的压缩机构。当压缩机处于关闭状 态时，定子在被供给电流时可产生热，因此，定子可用作用于压缩机内的润滑剂的加热器并 使液体制冷剂蒸发。
[0031] 可以在压缩机处于关闭状态（即，没有进行压缩)时持续地进行曲轴箱加热。在压 缩机处于关闭状态时持续进行曲轴箱加热可能会比避免冷起动所需的加热更多地加热了 润滑剂。然而，曲轴箱加热的这种持续使用由于因过度加热导致的能量浪费而与所期望的 相比并不太有效。
[0032] 公开了用于更加有效的曲轴箱加热的系统和方法。曲轴箱加热可以基于室外环境 温度、压缩机温度、室外环境温度和压缩机温度两者、以及/或者当前日期和时间而开启或 关闭。例如，可以在压缩机转变至关闭状态之后将曲轴箱加热关闭预定时间段(例如，大约3 个小时）。预定时间段可以设定为比在压缩机转变至关闭状态之后发生预定量的液体往回 迀移至压缩机壳体所需的时间段更短。附加地或替选地，曲轴箱加热可以在室外环境温度 大于预定温度(例如，大约75华氏度)时关闭。附加地或替选地，曲轴箱加热可以在压缩机温 度减去室外环境温度大于第一预定温度(例如，大约20华氏度)时关闭，并且曲轴箱加热可 以在压缩机温度减去室外环境温度小于第二预定温度(例如，0华氏温度)时开启。第一预定 温度可以基于指示在压缩机壳体中几乎没有剩余液体的温度来设定。附加地或替选地，曲 轴箱加热可以在压缩机已处于关闭状态达预定时间段(例如，大约3个