在傳感器發生故障後的壓縮機操作的製作方法

2023-07-23 15:03:36 3

專利名稱：在傳感器發生故障後的壓縮機操作的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及到製冷系統。尤其是，本發明涉及到在對製冷系統中的傳感器故障的響應的壓縮機操作。
背景技術：
在製冷系統中，製冷劑氣體在壓縮機裝置中被壓縮。然後，通常通過使壓縮的氣體通過水或空氣冷卻的冷凝旋管(condenser coil)，去除由壓縮而生成的熱。此後，容許冷卻的、濃縮的氣體迅速地膨脹進入蒸發旋管，在這裡氣體變得更冷，從而冷卻旋管和在周圍放置旋管的製冷系統箱的內部。
生命科學研究者需要超低溫度(「ULT」)存儲室，存儲如生物機體、生物學上的活性劑等等產品。當不合適地變熱時，雖然這些產品可能死亡或者變成生物學上的不活躍，這些研究者同樣需要使得任何產品變熱最小化。在這點上，傳感器通常被用於確定製冷系統箱或櫃的內部是否在預定的溫度範圍內。在對這一預定的溫度範圍外的檢測溫度的響應中，控制器通常調整壓縮機，實現適當的溫度變化。例如，如果溫度升高到預定溫度範圍之上，控制器可以調整壓縮機開動或者增加速度。
這樣的ULT製冷器已經出現的一個問題是當傳感器發生故障時，控制器可能不適當地調整壓縮機，並且，溫度可能偏離到預定的溫度範圍外。已知的ULT製冷器通常包括設計成通知用戶有潛在問題的警報系統。通常，這些製冷器也包括預設的操作。這一預設的操作通常僅對相對窄的操作條件範圍是合適的。通常，當這些製冷器位於遠程區域中時，警報系統可能在延長的時間周期裡不被注意。因此，如果操作條件是在預設操作被優化的相對窄的範圍外，那麼，溫度可能偏離到預定的溫度範圍外，並且，ULT製冷器的內容物(contents)可能被破壞。
另外，溫度偏離到預定的溫度範圍外不僅對內容物是不希望的，而且，當它必須在它的設計以外更加連續地基礎上運行時，降低溫度到預定的溫度範圍以下，將增加製冷裝置的負荷。這一增加的負荷可能降低壓縮機的壽命或導致壓縮機發生故障。
本發明在很大程度上克服了上述的缺點，並且，提供許多另外的優點，通過下面的說明，這將會變得更加清楚。

發明內容
因此，本發明的特徵是提供控制壓縮機的方法。在這種方法中，壓縮機操作記錄被生成和存儲。另外，在對傳感器發生故障的響應中，從壓縮機操作記錄選取壓縮機操作。而且，按照在對傳感器故障的響應中選取的壓縮機操作調整壓縮機。
本發明的另一個特徵是屬於控制壓縮機的裝置。這一裝置包括製冷劑壓縮機和為存儲與控制壓縮機關聯的壓縮機數據而配置的存儲器。另外，該裝置包括第一傳感器，第一傳感器配置成傳送與在櫃(cabinet)裡的環境條件關聯的測量值；和控制器，控制器可操作地連接到壓縮機、存儲器、和第一傳感器。而且，在對第一傳感器的故障響應時，控制器被配置成按照壓縮機數據調整壓縮機。
本發明的又一個特徵涉及到用於控制壓縮機的裝置。這一裝置包括用於生成和存儲壓縮機操作記錄的裝置。另外，該裝置包括在對傳感器故障響應時用於選取壓縮機操作的裝置。這一壓縮機操作是從壓縮機操作記錄中選取的。該裝置還包括按照在對傳感器故障的響應時選取的壓縮機操作調整壓縮機的裝置。
這裡已經進行了概述，有點廣泛，為了隨後對其詳細說明，本發明的更加重要的特徵會被更好地理解，並且，便於對技術的貢獻可以更好地領會。當然，存在有本發明的另外的特徵，這將在下面描述，並且將構成所附權利要求的主題。
在這點上，詳細解釋本發明的至少一個實施例以前，將會明白本發明不限制於下面的說明書中提出的或在附圖中說明的結構細節和部件的設置的應用中。本發明能夠是其他的實施例並且能以不同的方法實踐和實施。而且，將會明白這裡應用的措詞和術語以及摘要是為了說明的目的，並且，不應該認為是限制。
因而，本領域熟練技術人員將會明白在這一公開基礎上的概念，可以容易地被用作設計實現本發明的幾個目的的其它結構、方法和系統的基礎。因此，權利要求被認為包括不偏離本發明的宗旨和範疇的範圍內的這樣的等價結構是重要的。


圖1為根據本發明的實施例的系統結構。
圖2為根據本發明的實施例的流程圖。
具體實施例方式
現參照附圖，圖1中示出了根據本發明的實施例的製冷單元10的系統結構。該製冷單元10包括製冷子單元12和控制系統14。該製冷子單元12包括所配置的用以提供冷藏存儲容積的櫃16。在這點上，櫃16通過汽化器18的製冷汽化作用冷卻。該汽化器18可與櫃16一起設置，或更具體地說，用熱的方法連接在該櫃16上。例如，汽化器18通過導熱材料如金屬連接在該櫃16上。在優選實施例中，製冷劑通過壓縮機20壓縮並在冷凝器22中冷凝。
製冷子單元12還包括至少一個櫃傳感器(cabinet sensor)24。該櫃傳感器24檢測櫃16中的環境條件。例如，該櫃傳感器24可檢測溫度、溼度、結霜等中的至少一項。作為選擇，該製冷子單元12還包括另一櫃傳感器26。該櫃傳感器26可與櫃傳感器24結合使用，例如，用以確定平均環境條件和/或確認櫃傳感器24的測量值。另外，該櫃傳感器26在主傳感器發生故障時，例如櫃傳感器24出現故障，可用作備用傳感器。
配置製冷單元10用以在預定的設定溫度(「Tset」)範圍內充分保持櫃16內的溫度。在此，控制系統14包括所配置的控制器28，用以通過繼電器30控制壓縮機20。該控制器28還配置成接收來自櫃傳感器24和/或26的測量值或信號並調整壓縮機20的操作以響應所接收的測量值。以這種方式，櫃16內部的溫度可充分保持在預定的Tset範圍內。
另外，該控制系統14包括存儲器32，供控制器28可操作的存儲和取回數據。在本發明的優選實施例中，壓縮機的操作如工作周期、定時開、定時關、速度、壓力等都以壓縮機記錄(「log」)34的形式存儲到該存儲器32中。該記錄34最好包括按時間排序的壓縮機的操作列表。當發生傳感器故障時，配置控制器28以訪問存儲器32並從記錄34中取回較近存儲的壓縮機操作(「記錄的操作」)。通常，例如櫃16內的有效載荷和周圍環境溫度的情況可能與近來經歷的那些情況相似。因而，在近來經歷的情況期間利用壓縮機操作以控制壓縮機20可比默認操作更接近近似的實際情況。
該控制器28還可配置成用以評估所記錄的操作。例如，所記錄的操作可與壓縮機操作的預定範圍比較並且若記錄的操作在該預定範圍外，可採用另一壓縮機操作。壓縮機操作的預定範圍最好包括基本上所有合理情況下的壓縮機操作。在具體例子中，具有開∶關比在2∶1至7∶1之間的工作周期可合理地期望保持櫃16在溫度Tset。因而，若記錄的操作落在該預定的範圍外，在本例中採用默認的20分鐘開，8分鐘關(2.5∶1)的工作周期。該默認的工作周期僅在確定記錄中的數據被認為不適當或有誤之後使用並提供第二級冗餘。操作的默認模式可通過把在相對苛刻的環境條件下操作的具體的櫃溫度作為目標來確定。在本發明的實施例中，控制器28配置成可按逆時間順序訪問記錄34並評估各個記錄的操作直到在壓縮機操作的預定範圍內的記錄的操作被識別。如在壓縮機操作的預定範圍內的記錄的操作未被識別，該控制器28還配置成利用默認的壓縮機操作。另外，該存儲器32可存儲並取回各種數據類型如默認的壓縮機操作、壓縮機操作的預定範圍、周圍環境條件、設定的溫度、門事件等。
在本發明的優選實施例中，控制系統14還包括多個計數器36和38，配置用以啟動多個相應的壓縮機操作。這多個計數器包括短周期計數器36和去記錄/解凍計數器38。每次壓縮機20打開或關閉時，該短周期計數器36則配置成開始從預定值(「shortcount」)倒計數。這一shortcount是以經驗為主確定的以提供充分的時間將額外的頭壓(headpressure)從壓縮機20中驅散。該控制器28配置成參照短周期計數器36以確定是否經足夠的時間調整該壓縮機20。
去記錄/解凍計數器38可配置成從前一個已執行的去記錄/解凍周期進行去記錄/解凍操作以響應預定的耗用周期(「delog/defrostcount」)。在當前去記錄/解凍周期結束時將該delog/defrostcount復位。若壓縮機20保持開啟和/或在工作周期超過預定的去記錄/解凍周期的時間，該去記錄/解凍計數器38配置成啟動壓縮機20的去記錄/解凍周期。在可操作的最小值，該去記錄/解凍計數器38將需要去記錄/解凍周期。例如，在溫度循環的最小值點試圖開始去記錄/解凍周期。另外或作為選擇，若該壓縮機20保持開啟的時間超過預定的去記錄周期，則該去記錄/解凍計數器38配置成開始壓縮機20的去記錄或復位周期。在delog/defrostcount之後的復位周期依據經驗確定以在壓縮機28內提供給油液化的機會從而延長油的使用壽命。在有些例子中，尤其是解凍情況，壓縮機復位周期的目的是控制結冰。在一具體例子中，去記錄/解凍計數器38可啟動10分鐘「關」周期以適應開啟和/或在工作周期達8小時的壓縮機20。以這種方式，為保護該系統油所需的足夠長持續時間的復位周期從根本上得到保證。
在本發明的這些和/或各種其他的實施例中，製冷子單元12可包括周圍環境傳感器42、門傳感器44，和具有報警器48的控制面板46。該控制器28配置成接收來自周圍環境傳感器42和門傳感器44的信號。該控制器28還配置成將從周圍環境傳感器42和門傳感器44接收的信號與壓縮機操作關聯並將這些信號存儲到記錄34。以這種方式，周圍環境情況和門開和/或關事件可用於啟動壓縮機操作。這一數據還可補充到記錄34中以有助於壓縮機工作周期的確定，從而在由於一個或多個故障傳感器而無溫度反饋的情況下採用。
配置控制面板46以使用戶可登錄信息如Tset等。在這一點，控制面板46和控制器28可操作地互通消息。另外，控制器28可配置成啟動告警狀態以響應檢測到的故障。例如，若櫃傳感器24和/或26有故障，控制器28可啟動告警狀態而報警器48可發出可見的和/或可聽見的報警。而且，這一報警狀態可包括發送信號到網絡連接。
現參照圖2，其示出了根據本發明的實施例的製冷單元10的控制方法50。如圖2所示，該方法50可啟動以響應在步驟52中開啟的製冷單元10。在步驟54，該記錄34可被產生並存儲到存儲器32中。
在步驟56，確定是否經過足夠的時間以有利於使壓縮機20中的頭壓充分下降。例如，短周期計數器36可被參考並且若未經過足夠的時間，該控制器28可停留在步驟58直到經過足夠長的時間。若經過足夠的時間，則在步驟64中確定是否是進行去記錄/解凍周期的時間。例如，控制器28可參照去記錄/解凍計數器38並且若超出該delog/defrostcount，在步驟66啟動去記錄/解凍周期。以與已知的去記錄/解凍周期相同的方式，在步驟66啟動的去記錄/解凍周期配置成使製冷單元10的組件，如汽化器18變暖，以促使在該組件上已形成的冰熔化和/或保護系統油的情況。該去記錄/解凍周期還包括確定是否經歷足夠的時間以促使壓縮機20內的頭壓充分下降。
在步驟68，確定是否接收到與櫃16內的環境相關的傳感器的測量值。例如，若櫃傳感器24的電壓讀數低於1毫伏(「mV」)或大於130mV，則可以確定該傳感器24有故障，因而無適當的溫度與傳感器24的測量值相關。若櫃傳感器26也有故障，則可確定控制器28未接收與櫃16內的環境相關的測量值。若接收到與櫃16內的環境相關的傳感器的測量值並與適當的溫度相互關聯，則在步驟70該壓縮機20可通過控制器28以正常的操作模式進行調整。在步驟68，若確定與櫃16內的環境相關的傳感器的測量值未被收到或有誤，則在步驟72中可訪問記錄34。
在步驟74，確定記錄34中已記錄的操作是否在壓縮機操作的預定範圍內。換句話說，相對於壓縮機操作的預定範圍評估已記錄的操作。若已記錄的操作在壓縮機操作的預定範圍內，則可在步驟76中基於已記錄的操作通過控制器28對壓縮機20進行調整。若已記錄的操作在壓縮機操作的預定範圍外，則可在步驟78中根據默認的操作通過控制器28對壓縮機20進行調整。在步驟76或78中調整壓縮機20之後，可確定步驟56中是否經過足夠的時間以促使壓縮機20內的頭壓充分下降。
在步驟70中，控制器28可按照正常模式調整壓縮機20。通常該正常模式便於將櫃16內的溫度保持在預定的範圍Tset內。在這一點，控制器28根據櫃傳感器24和/或26發送或轉發的測量值調整壓縮機20。這些壓縮機的調整被存儲到記錄34中。以這種方式，記錄34被更新並以當前的壓縮機操作被保持。
在步驟80，確定是否發生事件。例如，若門傳感器44發送門開和/或關事件給控制器28，其可確定事件已發生。若確定事件未發生，則可確定步驟56中是否經過足夠的時間以促使壓縮機20內的頭壓充分下降。
在步驟80中，若確定事件已發生，則在步驟82中可啟動一種事件操作模式。在該事件模式中，使得櫃16內的溫度充分保持或回到Tset所採用的壓縮機操作與該事件關聯並存儲到記錄中。例如，若保持壓縮機20開1小時的控制足以使得在門開/關事件之後櫃的溫度回到Tset。該控制器28可將該工作周期與門開/關事件相關聯並將其保存到記錄34中。在步驟76，以這種方式，在櫃傳感器24和26故障時門被開和關的情況下，可利用根據先前的壓縮機操作的響應來控制該壓縮機。在另一例子中，當周圍溫度為26℃，利用19分鐘開和8分鐘關的工作周期保持Tset，該工作周期可與相關的環境溫度26℃一起存儲到記錄34中。
上面的描述及附圖僅僅是對獲得本發明的目、特性和優點的優選實施例的說明，而不在於將本發明限制於此。落在後續的權利要求中的宗旨和範圍內的對本發明的任何修改可以認為是本發明的一部分。
權利要求
1.一種控制壓縮機的方法，包括下列步驟生成壓縮機操作記錄；存儲該壓縮機操作記錄；選取壓縮機操作以響應傳感器故障，其中，該壓縮機操作是從該壓縮機操作記錄中選取的；和按照在對傳感器故障的響應時選取的壓縮機操作調整壓縮機。
2.按照權利要求1的方法，其中，選取壓縮機操作的步驟還包括相對於壓縮機操作的預定範圍評估該壓縮機操作記錄；和設置默認的壓縮機操作作為對在壓縮機操作的預定範圍外的壓縮機操作記錄響應時選取的壓縮機操作。
3.按照權利要求1的方法，還包括控制壓縮機以響應依賴去記錄計數器的去記錄操作，其中，去記錄計數器被配置成啟動去記錄周期以響應預定的耗用去記錄時間。
4.按照權利要求1的方法，還包括控制壓縮機以響應依賴解凍計數器的解凍操作，其中，該解凍計數器被配置成啟動解凍周期以響應預定耗用的解凍時間。
5.按照權利要求1的方法，還包括控制壓縮機以響應依賴短周期計數器的短周期操作，其中，該短周期計數器被配置成充分防止壓縮機的調整以響應預定耗用的短周期時間。
6.按照權利要求1的方法，還包括激活報警系統以響應傳感器故障。
7.按照權利要求1的方法，還包括把事件與壓縮機操作相關聯；將該事件和該關聯的壓縮機操作存儲在壓縮機操作記錄中；和按照關聯的壓縮機操作控制壓縮機調整以響應該事件的再次發生。
8.按照權利要求7的方法，其中，該事件包括門開事件。
9.一種裝置，包括製冷劑壓縮機；為存儲與控制壓縮機關聯的壓縮機數據而配置的存儲器；第一傳感器，配置成傳送與櫃內的環境條件關聯的測量值；和控制器，可操作地連接到該壓縮機、存儲器、和第一傳感器，其中，在對第一傳感器故障響應時，該控制器被配置成按照該壓縮機數據調整壓縮機。
10.按照權利要求9的裝置，還包括可操作地設置在控制器和壓縮機之間的繼電器，其中，該繼電器被配置成在對從控制器接收的相對低的電流的響應時調整與壓縮機關聯的相對高的電流。
11.按照權利要求9的裝置，其中，該控制器還配置成相對於壓縮機操作的預定範圍評估該數據，並且，對在壓縮機操作的預定範圍外的數據的響應時，基於默認的壓縮機操作調整壓縮機。
12.按照權利要求9的裝置，還包括去記錄計數器，該去記錄計數器配置成在對預定耗用的去記錄時間的響應時啟動去記錄周期，該去記錄計數器可操作地連接到控制器，其中，該控制器還被配置成基於去記錄操作調整壓縮機以響應去記錄計數器。
13.按照權利要求9的裝置，還包括解凍計數器，解凍計數器配置成在對預定耗用的解凍時間響應時啟動解凍周期，該解凍計數器可操作地連接到控制器，其中，該控制器還被配置成基於解凍操作調整壓縮機以響應解凍計數器。
14.按照權利要求9的裝置，還包括短周期計數器，短周期計數器被配置成在對預定耗用的短周期時間響應時充分防止壓縮機的調整，該短周期計數器可操作地連接到控制器，其中，該控制器還被配置成在對短周期計數器響應時調整壓縮機。
15.按照權利要求9的裝置，還包括報警器，報警器被配置成具有給用戶通知報警情況的能力，該報警器可操作地連接到控制器，其中，該控制器還被配置成在對傳感器故障響應時激活報警器。
16.按照權利要求9的裝置，還包括第二傳感器，第二傳感器被配置成將與門關聯的門讀數傳送到控制器，其中，該控制器被配置成把門讀數與壓縮機數據關聯，並且，在對起作用的第一傳感器響應時，將與壓縮機數據關聯的門讀數存儲到存儲器。
17.按照權利要求16的裝置，其中，該控制器被配置成按照與該門讀數關聯的壓縮機數據調整壓縮機以響應該門讀數的再次發生和第一傳感器故障。
18.按照權利要求9的裝置，還包括第三傳感器，第三傳感器配置成將與周圍的環境情況關聯的周圍環境測量值傳送到控制器，其中，該控制器被配置成把周圍環境測量值與壓縮機數據相關聯，並且，將與壓縮機數據關聯的周圍環境測量值存儲到存儲器以響應正在可操作的第一傳感器。
19.按照權利要求18的裝置，其中，控制器被配置成在對與該周圍環境測量值關聯的壓縮機數據響應時，調整壓縮機以響應另外的周圍環境測量值和第一傳感器故障。
20.一種裝置，包括用於生成壓縮機操作記錄的裝置；用於存儲該壓縮機操作記錄的裝置；用於選取壓縮機操作以響應傳感器故障的裝置，其中，該壓縮機操作是從壓縮機操作記錄中選取的；和用於按照在對傳感器故障響應時選取的壓縮機操作調整壓縮機的裝置。
21.按照權利要求20的裝置，其中，用於選取壓縮機操作的裝置還包括用於相對於壓縮機操作的預定範圍評估壓縮機操作記錄的裝置；和用於設置默認的壓縮機操作為選取的壓縮機操作以響應在壓縮機操作的預定範圍外的壓縮機操作記錄的裝置。
22.按照權利要求20的裝置，還包括用於在對依賴去記錄計數器的去記錄操作響應時控制壓縮機的裝置，其中，該去記錄計數器被配置成在對預定耗用的去記錄時間響應時啟動去記錄周期。
23.按照權利要求20的裝置，還包括用於在對依賴解凍計數器的解凍操作響應時控制壓縮機的裝置，其中，該解凍計數器被配置成在對預定耗用的解凍時間響應時啟動解凍周期。
24.按照權利要求20的裝置，還包括用於在對依賴短周期計數器的短周期操作響應時控制壓縮機的裝置，其中，該短周期計數器被配置成在對預定耗用的短周期時間響應時充分防止壓縮機的調整。
25.按照權利要求20的裝置，還包括在對傳感器故障響應時激活報警器系統的裝置。
26.按照權利要求20的裝置，還包括用於把事件與壓縮機操作關聯的裝置；用於將該事件和該關聯的壓縮機操作存儲在壓縮機操作記錄中的裝置；和用於按照該關聯的壓縮機操作控制壓縮機調整以響應該事件的再次發生的裝置。
27.按照權利要求26的裝置，其中，用於關聯事件的裝置還包括用於關聯門開事件的裝置。
全文摘要
通過產生和存儲壓縮機操作記錄控制壓縮機。並且，從壓縮機操作記錄中選擇壓縮機操作以響應傳感器故障。而且，根據響應傳感器故障所選擇的壓縮機操作調整壓縮機。
文檔編號F25D29/00GK1788186SQ200480011046
公開日2006年6月14日 申請日期2004年3月29日 優先權日2003年4月23日
發明者理察·H·拜爾·Ⅲ, 布萊恩·M·埃爾伍德 申請人:科峻實驗室儀器公司