用于控制制冷系統(tǒng)的包括電機(jī)的壓縮機(jī)的方法以及制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)的制作方法
【專利說明】用于控制制冷系統(tǒng)的包括電機(jī)的壓縮機(jī)的方法以及制冷系 統(tǒng)的壓縮機(jī)
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種控制制冷系統(tǒng)的包括電機(jī)的壓縮機(jī)的方法，其中控制器控制制冷 劑經(jīng)至少一個閥流過壓縮機(jī)。本發(fā)明還涉及一種制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)。
[0002] 對于傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)，除了壓縮機(jī)之外，設(shè)想了一種用于檢測制冷場所的當(dāng)前制冷 需求的調(diào)節(jié)器。如果調(diào)節(jié)器檢測到增加的制冷需求，則壓縮機(jī)將在容量增加的意義上受到 調(diào)節(jié)器的控制。
[0003] -種控制制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)的容量的方法來自于DE 10 2004 048 940 A1，其中壓 縮機(jī)包括一種用于間歇性地中斷對抽吸區(qū)域的制冷劑供應(yīng)的氣動或液壓伺服裝置。該壓縮 機(jī)還包括調(diào)節(jié)器，利用該調(diào)節(jié)器可為氣動或液壓伺服裝置生成脈寬調(diào)制開關(guān)信號，以用于 控制對制冷劑供應(yīng)的間歇性中斷。用于控制氣動或液壓伺服裝置的掃描/暫停比可按需改 變以適應(yīng)制冷場所。
[0004] 影響制冷劑流量的閥也可如EP 982 497 Bl所揭示的那樣由脈寬調(diào)制開關(guān)信號來 控制，其中該閥在一時間區(qū)間的一個階段中是完全打開的，而在另一個階段中是完全關(guān)閉 的。兩個階段的比值反映了該制冷場所的當(dāng)前所需的制冷需求。通過設(shè)定打開階段和關(guān)閉 階段的比率，壓縮機(jī)的容量可被設(shè)置在〇到100%之間。對于IOs的循環(huán)時間，一方面可能 非?？焖俚貙χ评鋱鏊闹评湫枨蟮淖兓鞒龇磻?yīng)，另一方面閥的開關(guān)頻率被限制在合理 的范圍內(nèi)。雖然較短的循環(huán)時間會縮短對制冷場所處變化的條件的反應(yīng)時間，但所使用的 閥的工作壽命也將會相應(yīng)縮短。
[0005] 因此本發(fā)明的目的是以如下方式來改進(jìn)用于控制制冷系統(tǒng)的包括電機(jī)的壓縮機(jī) 的方法，或者制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)：依然保證對制冷場所的制冷需求的變化的快速反應(yīng)，且閥 從打開到關(guān)閉位置的開關(guān)過程的次數(shù)（反之亦然）明顯減少。
[0006] 這個任務(wù)是根據(jù)本發(fā)明由權(quán)利要求1和權(quán)利要求8的特征來解決的。
[0007] 在根據(jù)本發(fā)明的用于控制制冷系統(tǒng)的包括電機(jī)的壓縮機(jī)的方法中，經(jīng)至少一個閥 來控制流過壓縮機(jī)的制冷劑流量，其中該閥要么在打開的意義下要么在關(guān)閉的意義下受到 相同長度的連續(xù)時間區(qū)間的循環(huán)控制，從而該閥在一個時間區(qū)間期間要么完全關(guān)閉要么完 全打開，其中
[0008] a.為壓縮機(jī)確定對應(yīng)于制冷場所的當(dāng)前制冷需求的百分比容量。
[0009] b.在數(shù)個時間區(qū)間上確定閥的打開時間百分比，所述數(shù)個時間區(qū)間包括當(dāng)前時間 區(qū)間和當(dāng)前時間區(qū)間之前的另外的時間區(qū)間。
[0010] c.當(dāng)壓縮機(jī)的制冷需求的百分比容量的比率大于過去檢測到的閥的打開時間百 分比的比率時，針對下一時間區(qū)間打開閥，
[0011] d.當(dāng)壓縮機(jī)的制冷需求的百分比容量的比率小于過去確定的閥的打開時間百分 比的比率時，針對下一時間區(qū)間關(guān)閉閥。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)大體包括
[0013] -用于壓縮制冷劑流的電機(jī)，
[0014] -用于影響流過所述壓縮機(jī)的制冷劑的量的閥，
[0015] -用于控制閥的控制設(shè)備，其中該閥要么在打開的意義下要么在關(guān)閉的意義下以 相同長度的連續(xù)時間區(qū)間的循環(huán)受到控制，從而使得該閥在一個時間區(qū)間內(nèi)要么完全關(guān)閉 要么完全打開，
[0016] -用于檢測壓縮機(jī)的對應(yīng)于制冷場所的當(dāng)前制冷需求的百分比容量的至少一個傳 感器單元，
[0017] -用于檢測在數(shù)個時間區(qū)間上閥的百分比打開時間的評估單元，所述數(shù)個時間區(qū) 間包括當(dāng)前時間區(qū)間和另外的之前的時間區(qū)間，其中
[0018] -所述控制單元與所述評估單元連接并以如下方式被設(shè)計(jì)：當(dāng)壓縮機(jī)的對應(yīng)于制 冷需求的百分比容量的比率大于過去確定的閥的打開時間百分比時，針對下一時間區(qū)間打 開閥，而當(dāng)壓縮機(jī)的對應(yīng)于制冷需求的百分比容量的比率小于過去確定的閥的打開時間百 分比時，針對下一時間區(qū)間關(guān)閉閥。
[0019] 盡管在EP 0 982 497 Bl中在每個時間區(qū)間/循環(huán)期間閥打開一次和關(guān)閉一次， 但是根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)的閥在整個被調(diào)節(jié)的時間區(qū)間內(nèi)保持在一個狀態(tài)。閥因此不是通過脈 寬調(diào)制信號來被控制的，而是確定數(shù)個時間區(qū)間上的打開時間百分比并將其與當(dāng)前所需的 壓縮機(jī)的百分比容量作比較，所述數(shù)個時間區(qū)間包括當(dāng)前時間區(qū)間和當(dāng)前時間區(qū)間之前的 時間區(qū)間。這也能導(dǎo)致閥在若干連續(xù)的時間區(qū)間內(nèi)保持關(guān)閉或打開。
[0020] 時間區(qū)間的長度將被選擇成與EP 0982497B1的時間區(qū)間長度類似，較佳地位于2 至20s的范圍內(nèi)。如果在相當(dāng)短的時間區(qū)間期間執(zhí)行對制冷場所的制冷需求的測量，則可 以在下一時間區(qū)間期間盡早地對改變的制冷需求作出反應(yīng)。然而，該方法的實(shí)現(xiàn)所需的閥 的開關(guān)頻率明顯被降低。一旦閥已被設(shè)計(jì)用于特定的開關(guān)頻率，這些閥就可被用于根據(jù)本 發(fā)明的方法達(dá)相關(guān)的長度。
[0021] 本發(fā)明的進(jìn)一步的設(shè)計(jì)形成了從屬權(quán)項(xiàng)的主題。
[0022] 依據(jù)本發(fā)明的一個較佳設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)的對應(yīng)于制冷場所的當(dāng)前制冷需求的比例容 量可根據(jù)時間區(qū)間的循環(huán)來確定。壓縮機(jī)的對應(yīng)于制冷需求的比例容量的比率可進(jìn)一步與 過去確定的閥的每個循環(huán)的百分比打開時間作比較。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用至少兩個且最多7個 (較佳地是3至5個）過去的時間區(qū)間來確定閥的百分比打開時間是有利的。較小的數(shù)字 將導(dǎo)致過度頻繁的開關(guān)間隔，而包括大于7個時間區(qū)間將導(dǎo)致相應(yīng)較慢的調(diào)整來適應(yīng)于制 冷場所的改變的條件。
[0023] 可進(jìn)一步設(shè)想時間區(qū)間的周期是可調(diào)節(jié)的。與較少臨界要求的制冷場所相比，溫 度必須保持在非常窄的范圍內(nèi)的制冷場所因此必須配備有更快速的反應(yīng)能力，由此更短的 時間區(qū)間。
[0024] 在數(shù)個時間區(qū)間上閥的打開時間百分比可例如用下面列出的公式來確定：
[0025]
[0026] 其中：
[0027] F :閥的打開時間百分比，
[0028] In:當(dāng)前時間區(qū)間，
[0029] m :要被考慮的過去的時間區(qū)間數(shù)
[0030] Vt:在一特定時間區(qū)間t期間閥的狀態(tài)（100 =打開或者0 =關(guān)閉）
[0031] 本發(fā)明進(jìn)一步的設(shè)計(jì)將在下文參考實(shí)施例示例的描述以及附圖來更詳細(xì)地描述。
[0032] 附圖示出
[0033] 圖1制冷系統(tǒng)的示意圖，以及
[0034] 圖2取決于制冷場所的制冷需求的閥位置的圖示。
[0035] 圖1中示意性例示出的制冷系統(tǒng)大體上包括壓縮機(jī)1、液化器2、集流器3、膨脹閥 4和蒸發(fā)器5。蒸汽制冷劑被抽入壓縮機(jī)1并壓縮，壓縮器例如被設(shè)計(jì)成往復(fù)式壓縮機(jī)。在 下游液化器2中，制冷劑被冷凝并經(jīng)集流器3到達(dá)膨脹閥4,在膨脹閥4處解壓。在膨脹過 程中，制冷劑壓力將下降，從而制冷劑將會冷卻并且部分蒸發(fā)。在位于制冷場所6的區(qū)域中 的蒸發(fā)器5中，制冷劑將通過蒸發(fā)來吸收制冷場所的熱量。接著壓縮機(jī)1再一次抽入蒸發(fā) 的制冷劑，從而制冷劑回路完成。制冷劑流量借助于位于壓縮機(jī)上或壓縮機(jī)中的至少一個 閥7根據(jù)制冷場所6的制冷需求被控制。所例示的實(shí)施例示例的閥7位于壓縮機(jī)1的抽入 偵牝即蒸發(fā)器5和壓縮機(jī)1之間。閥7的打開將導(dǎo)致制冷劑流量增加，而關(guān)閉將導(dǎo)致制冷劑 流量減少。
[0036] 替代地，閥7也可位于壓縮機(jī)1的旁路線8中（變型通過虛線來例示）。利用位于 旁路線8中的閥，當(dāng)閥關(guān)閉時流過壓縮機(jī)1的制冷劑將會增加，而當(dāng)閥打開時流過的制冷劑 將會減少。
[0037] 傳感器單元9位于制冷場所6的區(qū)域中，利用該傳感器單元可針對制冷場所6的 相應(yīng)當(dāng)前制冷需求確定壓縮機(jī)1的百分比容量S。還設(shè)想了與傳感器單元9連接的評估單 元10,該評估單元將在數(shù)個時間區(qū)間I上確定閥7的打開時間百分比F，這些時間區(qū)間包括 當(dāng)前時間區(qū)間I n以及另外的之前的時間區(qū)間。還設(shè)想了與評估單元連接的控制設(shè)備11，該 控制設(shè)備以如下方式被設(shè)計(jì)：如果壓縮機(jī)1的對應(yīng)于制冷需求的百分比容量S的比率大于 過去確定的閥的打開時間百分比F的比率，則針對下一時間區(qū)間I n+1打開閥7,而如果壓縮 機(jī)1的對應(yīng)于制冷需求的百分比容量S的比率小于過去確定的閥的打開時間百分比F的比 率，則針對下一時間區(qū)間I n+1關(guān)閉閥7。
[0038] 對于閥7的控制將參考具體示例以及附圖2來更詳細(xì)地闡述。豎直陰影條在此例 示出閥7的打開位置（V = 100)。處于陰影條之間的白色區(qū)域表示閥7的關(guān)閉位置（V = 0)。對于該實(shí)施例示例，一個時間區(qū)間I的長度是l〇s，形成五個時間