專利名稱：用于冷藏系統(tǒng)的起動控制的制作方法
技術領域：
本公開涉及冷藏。更特別地，本公開涉及電力冷藏運輸系統(tǒng)。
背景技術：
用來控制諸如在卡車、拖車、集裝箱或類似聯合運輸單元上所使用的箱體等封閉 區(qū)域的運輸冷藏系統(tǒng)通過從該封閉區(qū)域吸收熱量并將熱量釋放到箱體外面的環(huán)境中來運 行。包括由受讓人當前出售的單元的許多運輸冷藏單元采用往復式壓縮機對制冷劑加壓以 使得能夠從箱體去除熱量。在此類應用中使用的往復式壓縮機一般包括分別連接到運輸冷 藏系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器的吸入口和排出口。不言自明的是，為了保證往復式壓縮機的可 靠性，該壓縮機應在其被設計用于的吸入和排出壓力的極限內操作。被設計為在各種操作 階段由往復式壓縮機處理的吸入和排出壓力的范圍和比率稱為作業(yè)范圍。壓縮機在作業(yè)范 圍之外操作將導致不必要的磨損和損傷，并最終將導致壓縮機的過早故障，由此對操作員 造成不可接受的金錢和時間成本。示例性冷藏運輸系統(tǒng)使用由內燃發(fā)動機供應動力的發(fā)電機來對壓縮機以及與蒸 發(fā)器和冷凝器相關聯的任何風扇供電。授予本申請受讓人的美國專利6，321，550公開了此 類發(fā)電機和相關聯的控制方法，該專利的公開內容通過引用整體地結合到本文中，如同被 詳細地闡述一樣。運輸冷藏系統(tǒng)當前采用多種控制來操縱往復式壓縮機的作業(yè)范圍。如均受讓給本 申請受讓人的美國專利5，626，027和5，577，390所示，壓縮機可以根據工作溫度在多級模 式下或單級模式下工作。此類公開還總體上討論了使用用于容量控制的吸入調制。美國專利6，301，911公開了運輸冷藏系統(tǒng)內的控制器的使用，其響應于排出壓力 經計算或與控制器的設定值相比超過預選極限而關閉吸入調制閥(“SMV”)和/或對壓縮 機汽缸組進行卸載。卸載機在被激勵時具有使得壓縮機內的一個或多個汽缸不再工作的效 果，由此有效地減小壓縮機內的排出容積?？梢酝ㄟ^在吸入壓力低于由控制器確定的允許 最小吸入壓力的情況下選擇性地卸載壓縮機汽缸組來實現將往復式壓縮機保持在其設計 作業(yè)范圍內。存在對于所述單元的許多操作考慮因素。多個考慮因素涉及封閉區(qū)域將被保持的 溫度。可以針對具有不同需要的多個操作員制造給定單元構造。廣泛地，可以將溫度分成 兩個域冷凍貨物；和非冷凍易腐貨物。示例性冷凍貨物溫度約為-10 °F或以下，示例性非 冷凍易腐溫度是34 38下。許多操作員將會需要在不同的時間將給定單元用于冷凍貨物 和非冷凍易腐貨物的運輸。操作員將預定用于兩個模式中的每一個的適當溫度。在行程或
5系列行程(series)之前，駕駛員將輸入兩個溫度中適當的一個。

發(fā)明內容
本公開的一方面涉及冷藏系統(tǒng)，該冷藏系統(tǒng)具有發(fā)動機和機械地聯接到所述發(fā)動 機以由該發(fā)動機驅動的發(fā)電機。所述系統(tǒng)具有電聯接到所述發(fā)電機以由該發(fā)電機供電的壓 縮機。排熱換熱器被聯接到所述壓縮機以從所述壓縮機接收被壓縮的制冷劑。膨脹裝置被 聯接到所述排熱換熱器以使從所述排熱換熱器接收到的制冷劑膨脹。所述吸熱換熱器被聯 接到所述膨脹裝置以接收經所述膨脹裝置膨脹的制冷劑，并進而被聯接到所述壓縮機以將 制冷劑返回到所述壓縮機。至少一個第一電風扇被定位成驅動氣流流過所述排熱換熱器， 并且被聯接到所述發(fā)電機以從所述發(fā)電機接收電功率。至少一個第二電風扇被定位成驅動 氣流流過所述吸熱換熱器，并且被聯接到所述發(fā)電機以從所述發(fā)電機接收電功率?？刂破?被聯接到所述壓縮機以及第一和第二風扇。所述控制器被(例如經由軟件/編程和/或 硬件/硬布線)構造為起動發(fā)動機；在所述發(fā)動機已達到運行速度之前，接合所述發(fā)電機 并接合所述第一風扇中的至少一個；在所述發(fā)動機已到達運行速度之后，起動所述壓縮機； 以及在起動所述壓縮機之后，起動所述第二風扇中的至少一個。在各種實施方式中，所述系統(tǒng)還可以包括被定位成由所述吸熱換熱器冷卻的隔 室。所述控制器可以被構造為在起動所述壓縮機之前使(所述發(fā)動機的)起動機脫開?？?能存在多個第一風扇和多個第二風扇且所述控制器可以被構造/編程為一起執(zhí)行所有第 一風扇的起動并一起執(zhí)行所有第二風扇的起動。所述控制器可以被構造為在起動所述壓縮 機之后但在起動所述第二風扇之前加載一個或多個汽缸。所述控制器可以具有六個汽缸。從起動所述壓縮機開始，可以加載所述第一和第 二汽缸。在起動所述壓縮機之后和起動所述第二風扇之前加載的一個或多個汽缸可以是第 三和第四汽缸。所述壓縮機或控制器可以被構造為響應于在所述第二風扇被起動之后所確 定的需求加載第五和第六汽缸。所述控制器可以被構造為執(zhí)行起動前初始化，包括控制器 自診斷；檢查傳感器以檢驗存在和操作；檢查電池條件；檢查由所述傳感器輸出的壓力和 溫度；以及將包括所述膨脹裝置在內的一個或多個閥重新調零并預配置(pre-staging)。 所述控制器可以被構造為在起動所述發(fā)動機之前接合所述發(fā)電機和第一風扇?？梢酝ㄟ^從基準條件重構造所述控制器來形成所述系統(tǒng)，其中，基準控制器被構 造為在接合風扇之前接合所述壓縮機(即作為現有系統(tǒng)的改造，包括重新編程或其它重構 造)。在以上說明的另一特征中，所述控制器可以被構造為使用所述發(fā)電機并使用所述 第一風扇中的至少一個來穩(wěn)定與壓縮機起動相關聯的發(fā)動機負載擺動。此類控制器可以被 構造為在起動所述壓縮機之后起動所述第二風扇和/或在起動所述壓縮機之前起動所有
第一風扇。其它方面涉及用于操作此類系統(tǒng)的方法。在一個示例性方法中，起動所述發(fā)動機。 在所述發(fā)動機已達到運行速度之前，使所述發(fā)電機和第一風扇接合。在所述發(fā)動機已達到 運行速度之后，起動所述壓縮機。在起動所述壓縮機之后，起動所述第二風扇。所述方法還 可以包括在起動所述壓縮機之后但在起動所述第二風扇之前加載一個或多個汽缸?？梢詧?zhí) 行如上文所討論的起動前初始化。
在附圖和以下說明中闡述了一個或多個實施例的細節(jié)。通過說明書和附圖以及通 過權利要求，可以清楚其它特征、目的和優(yōu)點。


圖1是冷藏運輸系統(tǒng)的視圖。圖2是圖1的運輸系統(tǒng)的冷藏系統(tǒng)的示意圖。圖3是圖2的冷藏系統(tǒng)的壓縮機的示意圖。相同的附圖標記在各圖中指示相同的元件。
具體實施例方式圖1示出采取冷藏拖車形式的冷藏運輸單元(系統(tǒng))20。所述拖車可以被牽引車 22牽引。所述示例性拖車包括限定內部/隔室26的集裝箱/箱體24。被安裝到箱體24 的正面的設備外殼28可以包含發(fā)電機系統(tǒng)，該發(fā)電機系統(tǒng)包括內燃發(fā)動機30 (例如壓縮點 火/柴油)和機械地聯接到所述發(fā)動機以被該發(fā)動機驅動的發(fā)電機32。冷藏系統(tǒng)34可以 電聯接到發(fā)電機32以接收電功率。圖2示出示例性冷藏系統(tǒng)34的更多細節(jié)。系統(tǒng)34包括控制系統(tǒng)100?？刂葡到y(tǒng) 10可以包括一個或多個用戶接口(例如，輸入/輸出)裝置102 ；處理器104 ；存儲器106 ； 以及硬件接口裝置108 (例如，端口 )?；赑CT/US07/60220的系統(tǒng)來說明示例性系統(tǒng)34。 在美國專利6，321，550中示出了此類系統(tǒng)的更多細節(jié)。系統(tǒng)34還包括具有吸入(進口)端口 122和排出(出口)端口 124的壓縮機120。 示例性壓縮機120是具有具有一體式電動機121的電動往復式壓縮機。壓縮機120可以聯 接到控制系統(tǒng)100以調節(jié)其操作并聯接到發(fā)電機32以接收功率。排出管線區(qū)段/段126 從排出端口 124向下游沿著制冷劑主流道延伸到排熱換熱器(冷凝器)128的進口。熱液 體制冷劑管線區(qū)段/段130從冷凝器128的出口向下游延伸到示例性接收器132的進口。 熱液體管線區(qū)段/段134從接收器132的出口延伸到再冷卻器136的進口。再冷卻器136 和冷凝器128可以被定位成接收外部氣流500(例如由一個或多個風扇129驅動)。液體管 線區(qū)段/段138從再冷卻器136的出口向下游延伸到吸入管線換熱器(SLHX) 140的進口。 制冷劑管線的另一液體管線區(qū)段/段142從SLHX 140的出口向下游延伸到膨脹裝置(例 如電子膨脹閥(EEV))144的進口。最終液體管線區(qū)段/段146從電子膨脹閥144的出口延 伸到吸熱換熱器(蒸發(fā)器)148的進口。蒸發(fā)器148可以被定位成接收外部氣流502 (例如 由一個或多個風扇149驅動)。吸入管線的第一區(qū)段/段150從蒸發(fā)器148的出口向下游 延伸到吸入管線換熱器140。吸入管線的第二區(qū)段/段152在吸入管線換熱器140內延伸 而形成與換熱器140的上游支路(leg)中的流體具有熱交換關系的下游支路。吸入管線的 最終區(qū)段/段154返回到吸入端口 122。壓縮機吸入調制閥(CSMV) 156可以位于管線154 中。所述系統(tǒng)的物理構造僅僅是說明性的且可以示意性地表示許多現有或尚在開發(fā) 的結構中的任何一種。下述的發(fā)明方法還可以適用于其它結構。系統(tǒng)34可以包括各種附加組件，包括閥、傳感器等。在這些里面，可以存在用于 確定特性蒸發(fā)器過熱和特性吸入過熱的足夠的傳感器，并且下面描述特定的示例性實施方式。示例性特性蒸發(fā)器過熱是蒸發(fā)器出口過熱(EVOSH)且可以響應于蒸發(fā)器出口溫度 (EVOT)和蒸發(fā)器出口壓力(EVOP)的測量來確定。因此，示例性系統(tǒng)34包括沿著段150且 與控制系統(tǒng)100進行信號通信的EVOP傳感器160和EVOT傳感器162。類似地，可以響應 于壓縮機吸入溫度(CST)和壓縮機吸入壓力(CSP)的測量來確定吸入過熱(SSH)。在SLHX 140的下游沿著段154，類似地設置分別用于測量CSP和CST的壓力傳感器164和溫度傳感 器 166。在操作中，用戶將輸入隔室26將被保持的溫度。在一個基本示例中，可以借助于 簡單的兩位置開關來進行即時輸入，其中，一個位置與冷凍貨物相關聯且另一位置與非冷 凍易腐貨物相關聯?？梢杂孟嚓P聯的目標隔室溫度對控制系統(tǒng)100進行預編程(經由軟件 和/或硬件輸入)。例如，冷凍貨物目標溫度通?？梢允羌s-10 以下的范圍內的特定溫 度，而非冷凍易腐貨物溫度可以是約34-38 °F范圍內的特定溫度?？梢愿鶕鎏囟▎卧?操作員的需要來預置特定值。起動問題可能伴隨系統(tǒng)20的操作。示例性壓縮機120 (圖3)是具有第一汽缸200、 第二汽缸202、第三汽缸204、第四汽缸206、第五汽缸208和第六汽缸210的六汽缸往復式 壓縮機。該壓縮機包括被定位成選擇性地卸載/加載第三和第四汽缸的卸載機212和被定 位成選擇性地加載/卸載第五和第六汽缸的卸載機216。通過使用加載機212和216，所述 壓縮機可以在兩汽缸、四汽缸或六汽缸模式下操作。分級加載可能有關于起動和后續(xù)操作。 在示例性系統(tǒng)20中，冷藏系統(tǒng)的所有電組件可以直接或間接地聯接到發(fā)電機。間接聯接可 以包括中間功率管理系統(tǒng)，其包括諸如電池或電容器等存儲裝置。因此，在示例性系統(tǒng)20 中，由發(fā)電機直接或間接地對壓縮機電動機121、風扇129和149、卸載機212和216、及其它 電設備供電。這些組件還可以聯接到控制系統(tǒng)100。出于多個原因中的一個或多個，可能期望在起動順序期間對電負載進行管理。這 些原因包括起動的容易性(ease of starting)；控制系統(tǒng)磨損；控制噪聲及其它用戶感 知現象，等等。因此，可以使接合/起動各種電負載的順序與發(fā)動機起動一致，以提供這些 因素的期望平衡。在示例性起動順序中，最初，發(fā)動機30關閉，壓縮機120關閉，風扇129 和149關閉且卸載機被去激勵。一旦給出起動命令(例如由用戶扳動開關或以其他方式向控制器提供起動命令 輸入)，則可以發(fā)生起動的初始配置(staging)階段。示例性配置包括控制器自診斷以便 檢驗處理器功能和單元構造；控制器檢查各種傳感器以檢驗其存在和操作；控制器檢查系 統(tǒng)狀態(tài)(例如，基于傳感器的輸出，諸如用于起動的足夠電池電量、以及各種感測到的壓力 和溫度等)；以及通過將閥重新調零并預配置來對包括膨脹裝置的各種閥進行再校準(例 如，預配置基于感測到的條件和輸入的/命令的目標條件所確定的條件)。配置可以伴隨著 或后面有激勵所述卸載機以將壓縮機置于兩汽缸模式；接合發(fā)電機；以及接合冷凝器風 扇129?？刂破骺梢栽O置用于初始低速目標的發(fā)動機控制單元。其它發(fā)動機初始化步驟可 以包括用于柴油發(fā)動機(例如根據溫度相關的映射/計劃)的電熱塞激勵。在從起動命令 起的第一間隔之后(例如，約三十秒)，控制器將接合發(fā)動機起動機并嘗試起動發(fā)動機。在 發(fā)動機點火之后的某個點，控制器確定發(fā)動機已經起動并使起動機脫開(例如，在達到第 一閾值速度時(例如約1，OOOrpm))。然后，發(fā)動機速度將進一步上升。在示例性實施方式 中，然后可以接合壓縮機(在兩汽缸模式下以使初始負載最小化)。在第二閾值速度下(例如約l，350rpm)發(fā)生示例性的壓縮機接合。通常將在5_10秒的間隔內達到此速度。在第 三間隔(例如，也為示例性的5-10秒)之后，控制器將加載第三和第四汽缸以將壓縮機切 換到四汽缸模式。在另一間隔之后(例如，當發(fā)動機已重新穩(wěn)定至約l，350rpm的運行速度 時)，蒸發(fā)器風扇149將被接合/起動。在示例性實施方式中，可以在稍后根據可能的需要 接合六汽缸模式。前述示例性順序使用冷凝器風扇129的負載來穩(wěn)定與壓縮機起動相關聯的發(fā)動 機負載擺動。通常，壓縮機負載是發(fā)動機上的最顯著的穩(wěn)態(tài)和起動負載。在其它電負載之 前使壓縮機接合可以產生不期望地高的負載擺動。通過首先起動冷凝器風扇，對發(fā)動機進 行預加載，從而降低壓縮機起動負載的顯著性。已經描述了一個或多個實施例。然而，應理解的是可以進行各種修改。例如，實施 方式可以簡單到對多種現有冷藏系統(tǒng)中的任何一種的控制器進行重新編程。替代性地，替 代實施方式可能包括重新設計基準系統(tǒng)的組件以利用減少的負載波動(例如通過減小發(fā) 動機或發(fā)電機尺寸、飛輪重量或慣性，等等)。因此，其它實施例也在以下權利要求的范圍 內。
權利要求
1.一種冷藏系統(tǒng)(20)，包括 發(fā)動機(30)；發(fā)電機(32)，其被機械地聯接到所述發(fā)動機以由所述發(fā)動機驅動； 壓縮機(120)，其被電聯接到所述發(fā)電機以由所述發(fā)電機供電； 排熱換熱器(1 )，其被聯接到所述壓縮機以從所述壓縮機接收被壓縮的制冷劑； 膨脹裝置(144)，其被聯接到所述排熱換熱器以使從所述排熱換熱器接收到的制冷劑 膨脹；吸熱換熱器(148)，其被聯接到所述膨脹裝置以接收經所述膨脹裝置膨脹的制冷劑，進 而被聯接到所述壓縮機以將制冷劑返回到所述壓縮機；至少一個第一電風扇(1 )，其被定位成驅動氣流(500)流過所述排熱換熱器并被聯 接到所述發(fā)電機以從所述發(fā)電機接收電功率；至少一個第二電風扇(149)，其被定位成驅動氣流(50 流過所述吸熱換熱器并被聯 接到所述發(fā)電機以從所述發(fā)電機接收電功率；以及控制器(100)，其被聯接到所述壓縮機及第一和第二風扇并被構造為 起動所述發(fā)動機；在所述發(fā)動機已達到運行速度之前接合所述發(fā)電機并接合所述第一風扇中的至少一個；在所述發(fā)動機已達到運行速度之后，起動所述壓縮機；以及 在起動所述壓縮機之后，起動所述第二風扇中的至少一個。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，作為運輸冷藏系統(tǒng)，還包括冷藏隔室(沈)，所述冷藏隔室 (26)被定位成由所述吸熱換熱器冷卻。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述隔室由拖車主體或貨物集裝箱中的至少一個 形成。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構造為 在起動所述壓縮機之前使起動機脫開。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中 存在多個所述第一風扇；存在多個所述第二風扇；以及 所述控制器被構造為 一起執(zhí)行所有第一風扇的所述起動；以及 一起執(zhí)行所有第二風扇的所述起動。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構造為在起動所述壓縮機之后但在起動所述第二風扇之前加載一個或多個汽缸。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中 所述壓縮機具有六個汽缸；從起動所述壓縮機開始，加載第一和第二所述汽缸；在起動所述壓縮機之后并且在起動所述第二風扇之前加載的所述一個或多個汽缸是 第三和第四汽缸；以及所述控制器被構造為響應于在起動所述第二風扇之后所確定的需要加載第五和第六所述汽缸。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構造為執(zhí)行起動前初始化，所述起動 前初始化包括控制器自診斷；檢查傳感器以檢驗存在和操作； 檢查電池條件；檢查由所述傳感器輸出的壓力和溫度；以及將包括所述膨脹裝置(144)在內的一個或多個閥重新調零并預配置。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被構造為在起動所述發(fā)動機之前接合 所述發(fā)電機和第一風扇。
10.一種用于形成如權利要求1所述的系統(tǒng)的方法，包括從基準重構造所述控制器，其 中，所述基準控制器被構造為在接合所述第一風扇之前接合所述壓縮機。
11.一種冷藏系統(tǒng)，包括 發(fā)動機；發(fā)電機，其被機械地聯接到所述發(fā)動機以由所述發(fā)動機驅動； 壓縮機，其被電聯接到所述發(fā)電機以由所述發(fā)電機供電； 排熱換熱器，其被聯接到所述壓縮機以從所述壓縮機接收被壓縮的制冷劑； 膨脹裝置，其被聯接到所述排熱換熱器以使從所述排熱換熱器接收到的制冷劑膨脹； 吸熱換熱器，其被聯接到所述膨脹裝置以接收經所述膨脹裝置膨脹的制冷劑，進而被 聯接到所述壓縮機以將制冷劑返回到所述壓縮機；至少一個第一電風扇，其被定位成驅動氣流流過所述排熱換熱器并被聯接到所述發(fā)電 機以從所述發(fā)電機接收電功率；至少一個第二電風扇，其被定位成驅動氣流流過所述吸熱換熱器并被聯接到所述發(fā)電 機以從所述發(fā)電機接收電功率；以及控制器，其被聯接到所述壓縮機及第一和第二風扇并被構造為 使用所述發(fā)電機并使用所述第一風扇中的至少一個來穩(wěn)定與壓縮機起動相關聯的發(fā) 動機負載擺動。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述控制器被構造為 在起動所述壓縮機之后起動所述第二風扇。
13.如權利要求11所述的設備，其中，所述控制器被構造為 在起動所述壓縮機之前起動所有第一風扇。
14.一種用于操作冷藏系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括 發(fā)動機；發(fā)電機，其被機械地聯接到所述發(fā)動機以由所述發(fā)動機驅動； 壓縮機，其被電聯接到所述發(fā)電機以由所述發(fā)電機供電； 排熱換熱器，其被聯接到所述壓縮機以從所述壓縮機接收被壓縮的制冷劑； 膨脹裝置，其被聯接到所述排熱換熱器以使從所述排熱換熱器接收到的制冷劑膨脹； 吸熱換熱器，其被聯接到所述膨脹裝置以接收經所述膨脹裝置膨脹的制冷劑，進而被 聯接到所述壓縮機以將制冷劑返回到所述壓縮機；至少一個第一電風扇，其被定位成驅動氣流流過所述排熱換熱器并被聯接到所述發(fā)電 機以從所述發(fā)電機接收電功率；至少一個第二電風扇，其被定位成驅動機翼流過所述吸熱換熱器并被聯接到所述發(fā)電 機以從所述發(fā)電機接收電功率；以及 所述方法包括 起動所述發(fā)動機；在所述發(fā)動機已達到運行速度之前，接合所述發(fā)電機和第一風扇； 在所述發(fā)動機已達到所述運行速度之后，起動所述壓縮機；以及 在起動所述壓縮機之后，起動所述第二風扇。
15.如權利要求14所述的方法，還包括在起動所述壓縮機之后但在起動所述第二風扇之前加載一個或多個汽缸。
16.如權利要求15所述的方法，其中 所述壓縮機具有六個汽缸；從起動所述壓縮機開始，加載第一和第二所述汽缸；在起動所述壓縮機之后并且在起動所述第二風扇之前加載的所述一個或多個汽缸是 第三和第四汽缸；以及所述壓縮機被構造為響應于在起動所述第二風扇之后所確定的需要加載第五和第六 所述汽缸。
全文摘要
一種運輸冷藏系統(tǒng)具有驅動發(fā)電機的發(fā)動機。由該發(fā)電機對壓縮機供電。至少一個第一電風扇被定位成驅動氣流流過排熱換熱器。至少一個第二電風扇被定位成驅動氣流流過吸熱換熱器?？刂破鞅宦摻拥剿鰤嚎s機以及第一和第二風扇。所述控制器被構造為起動所述發(fā)動機；在所述發(fā)動機已達到運行速度之前，接合所述發(fā)電機并接合第一風扇中的至少一個；在所述發(fā)動機已達到運行速度之后，起動所述壓縮機；以及在起動所述壓縮機之后，起動所述第二風扇中的至少一個。
文檔編號F25B49/02GK102084196SQ200980125750
公開日2011年6月1日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權日2008年7月1日
發(fā)明者D·B·霍塔林, J·R·里森, J·T·斯蒂爾, P·P·古斯曼, S·D·富爾默 申請人:開利公司