用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的壓縮機的方法以及制冷設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的具有馬達(dá)的壓縮機的方法，其中，如果壓縮機內(nèi)的溫度超過了上溫度閾值，則通過接通和斷開馬達(dá)的運行來實現(xiàn)對冷卻位置的溫度的調(diào)節(jié)，并且一旦馬達(dá)被冷卻到下溫度閾值，就通過連續(xù)接通馬達(dá)的運行來對冷卻位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，控制系統(tǒng)在此將對應(yīng)于冷卻位置的制冷需求的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)變成用于閥的切換信號，該切換信號起到定時地打開和關(guān)閉閥的作用，或者變頻器通過調(diào)節(jié)馬達(dá)的電壓和頻率來控制流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量，變頻器將對應(yīng)于冷卻位置的制冷需求的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成馬達(dá)的電壓和頻率。
【專利說明】用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的壓縮機的方法以及制冷設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的具有馬達(dá)的壓縮機的方法以及一種制冷設(shè)備。
[0002]在常見的制冷設(shè)備中，除了壓縮機之外還設(shè)有用于確定冷卻位置的當(dāng)前制冷需求的調(diào)節(jié)器。如果調(diào)節(jié)器確定加大的冷卻需求，則調(diào)節(jié)器將壓縮機控制成使其功率升高。在壓縮機處裝有變頻器的制冷設(shè)備中，除了壓縮機和用于確定冷卻位置的當(dāng)前制冷需求的調(diào)節(jié)器之外還設(shè)有變頻器，該變頻器可使壓縮機馬達(dá)的轉(zhuǎn)速在下轉(zhuǎn)速和上轉(zhuǎn)速之間變化。如果調(diào)節(jié)器確定加大的冷卻需求，則通過匹配轉(zhuǎn)速以及由此被運送的制冷劑流量，調(diào)節(jié)器將壓縮機控制成升高功率。
[0003]此外，已知使制冷設(shè)備裝備有馬達(dá)保護電路，以監(jiān)測至少一個表征壓縮機運行的參數(shù)，例如是馬達(dá)的繞組溫度，其中，超過或者低于預(yù)定的溫度閾值會導(dǎo)致切斷壓縮機。例如由10 2005 052 042 Al已知這樣一種馬達(dá)保護電路。但馬達(dá)保護的觸發(fā)意味著強制中斷制冷回路以及因此可能會造成巨大后果。此外，由于觸發(fā)的原因，重新啟動(自動或手動)與不確定性有關(guān)。壓縮機的一些制造商僅在明晰了或排除了原因時才在這種情況下允許壓縮機繼續(xù)運行。當(dāng)在系統(tǒng)中沒有實際的部件損壞或者沒有工作失常、而是僅由于冷卻位置的需求加大而切斷時，這種切斷特別惱人。
[0004]因此，在DE 10 2005 052 042 Al中規(guī)定，在壓縮機的功率控制中考慮壓縮機的當(dāng)前運行狀態(tài)。由此，盡管壓縮機在切斷閾值前短暫運行，也可避免引入進(jìn)一步的功率升高。
[0005]此外，由DE 10 2004 048 940 Al已知一種用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的壓縮機的功率的方法，其中，壓縮機具有用于間歇性地中斷將制冷劑饋送到吸入室的氣動或者液壓伺服裝置。此外，壓縮機具有調(diào)節(jié)器，通過該調(diào)節(jié)器，可針對氣動或液壓伺服裝置產(chǎn)生脈寬調(diào)制的切換信號以用于調(diào)節(jié)制冷劑饋送的間歇性中斷。在此，用于控制氣動或液壓伺服裝置的占空比可匹配冷卻位置的需求。
[0006]由DE 699 28 055 T2和US 2009/0205349 Al已知這樣的壓縮機，這些壓縮機經(jīng)由脈寬調(diào)制的切換信號來調(diào)節(jié)冷卻劑流量。在US 6，925，823 B2中建議，在達(dá)到第一系統(tǒng)狀態(tài)時以減小的負(fù)荷來運行壓縮機，并且在達(dá)到第二系統(tǒng)狀態(tài)時才切斷壓縮機，以延遲切斷時刻。DE 100 64 218 Al描述了一種用于調(diào)節(jié)冷卻器的方法，該冷卻器包括至少一個壓縮機和用于不同溫度的至少兩個分開的冷卻室。
[0007]在EP I 710 435 BI中描述了用于控制位于壓縮機的進(jìn)入側(cè)的閥的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)產(chǎn)生打開區(qū)間或者關(guān)閉區(qū)間。兩種區(qū)間一起構(gòu)成切換區(qū)間，其中，切換區(qū)間在此應(yīng)比制冷設(shè)備中的蒸發(fā)器處的溫度在中斷進(jìn)入流時升高10%的最短持續(xù)時間更短。
[0008]然而，閥的定時打開和關(guān)閉還有如下缺點:通常流經(jīng)馬達(dá)并且冷卻該馬達(dá)的制冷劑流量相應(yīng)地減少。由此，壓縮機中的馬達(dá)的冷卻變差，這可能造成通過馬達(dá)保護電路來切斷馬達(dá)的風(fēng)險。
[0009]現(xiàn)在，本發(fā)明的任務(wù)在于，將用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的壓縮機的方法以及具有壓縮機的制冷設(shè)備改進(jìn)成進(jìn)一步延遲或者避免馬達(dá)保護電路的響應(yīng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過權(quán)利要求1、12、13和19的特征來解決。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)第一實施例，通過至少一個閥來控制流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量，并且由此調(diào)節(jié)冷卻位置的溫度，其中
[0012]-還測量和分析壓縮機中的至少一個溫度，以及
[0013]-當(dāng)壓縮機中的溫度超過上溫度閾值時，通過馬達(dá)的接通一切斷運行來實現(xiàn)對冷卻位置的溫度的調(diào)節(jié)，以及
[0014]-一旦馬達(dá)冷卻到下溫度閾值，就通過馬達(dá)的連續(xù)接通的運行來對冷卻位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，此時控制系統(tǒng)將對應(yīng)于冷卻位置的制冷需求的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成用于閥的切換信號，該切換信號起到定時地打開和關(guān)閉閥的作用。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的制冷設(shè)備根據(jù)第一實施例基本上由至少如下部件構(gòu)成:
[0016]-由馬達(dá)(Ia)驅(qū)動的、用于壓縮制冷劑的壓縮機，
[0017]-調(diào)節(jié)流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量的閥，
[0018]-根據(jù)冷卻位置的制冷需求產(chǎn)生調(diào)節(jié)量的調(diào)節(jié)器，以及
[0019]-控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與調(diào)節(jié)器和閥連接并且控制該閥，以調(diào)節(jié)冷卻位置的溫度，
[0020]其中，
[0021]-此外設(shè)有用于確定壓縮機中的至少一個溫度的溫度測量裝置，該溫度測量裝置設(shè)置在馬達(dá)內(nèi)或馬達(dá)處，并且與控制系統(tǒng)連接，以及
[0022]-控制系統(tǒng)與馬達(dá)如此連接和構(gòu)造，以使得
[0023]-當(dāng)壓縮機中的溫度超過上溫度閾值時，通過馬達(dá)的接通一切斷運行來實現(xiàn)對冷卻位置的溫度的調(diào)節(jié)，以及
[0024]-一旦馬達(dá)冷卻到下溫度閾值，就通過馬達(dá)的連續(xù)接通的運行來對冷卻位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，此時控制系統(tǒng)將對應(yīng)于冷卻位置的制冷需求的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成用于閥的切換信號，該切換信號起到定時地打開和關(guān)閉閥的作用。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，用于閥的切換信號不僅根據(jù)冷卻位置的制冷需求來適應(yīng)，而且也考慮到壓縮機中的至少一個溫度，以預(yù)防由于馬達(dá)保護電路的響應(yīng)而提前切斷壓縮機。在DE10 2005 052 042 Al中也測量壓縮機中的溫度，其中，從一定的溫度閾值起不使用常見的調(diào)節(jié)算法。此外規(guī)定，當(dāng)壓縮機處于預(yù)定的臨界運行狀態(tài)時，與需求無關(guān)地返回運行壓縮機的功率，以避免壓縮機保護器件的提前響應(yīng)。
[0026]本發(fā)明的改進(jìn)之處現(xiàn)在在于，在達(dá)到上溫度閾值時使用壓縮機的馬達(dá)的針對性的接通一切斷運行，這是通過在例如12分鐘的預(yù)定或可調(diào)節(jié)的第一時間段內(nèi)切斷馬達(dá)，并且然后在例如15分鐘的預(yù)定或可調(diào)節(jié)的第二時間段內(nèi)切接通馬達(dá)來實現(xiàn)的，其中，一直保持這種切斷運行直至達(dá)到下溫度閾值。接通或切斷歷時取決于制冷劑壓縮機的額定值和允許的運行參數(shù)(最少運行時間、允許的每小時啟動次數(shù)等)。通過這些措施在接通階段過程中進(jìn)一步保持一定的制冷劑流量。由此，可在大多數(shù)情況下可靠地避免由冷卻位置的加大的制冷需求決定的、通過馬達(dá)保護電路對壓縮機的切斷。一旦壓縮機已冷卻到下溫度閾值，就又可通過定時地打開和關(guān)閉閥來以連續(xù)接通的馬達(dá)來進(jìn)行連續(xù)運行。
[0027]通過上述措施，在由加大的制冷需求決定的大多數(shù)應(yīng)用情況中，能可靠地避免馬達(dá)保護電路的響應(yīng)。
[0028]本發(fā)明的其它構(gòu)造設(shè)計是從屬權(quán)利要求的主題。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的較佳設(shè)計，閥的切換信號是脈寬調(diào)制的信號。此外，在接通或切斷運行中周期性地接通和切斷馬達(dá)。
[0030]切換信號較佳地具有可調(diào)節(jié)的占空比，其中，控制系統(tǒng)根據(jù)調(diào)節(jié)量和測得的壓縮機中的溫度來調(diào)節(jié)該占空比。此外還可規(guī)定，切換信號的占空比在從馬達(dá)的連續(xù)運行改變到馬達(dá)的接通一切斷運行以及反過來時在預(yù)定的切換時間段中連續(xù)地推移。
[0031]壓縮機中的溫度可特別是通過測量馬達(dá)的繞組溫度或者通過測量在壓縮機中壓縮的熱氣的溫度來得出。在此，特別是可采用這樣的傳感器電路，即，該傳感器電路具有帶有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器、或者其輸出信號被劃分成多段的線性溫度傳感器。
[0032]此外，較佳地運行具有馬達(dá)保護電路的馬達(dá)，該馬達(dá)保護電路在達(dá)到馬達(dá)的上極限溫度時切斷馬達(dá)，其中，馬達(dá)轉(zhuǎn)換到接通一切斷運行的上溫度閾值在上極限溫度之下。根據(jù)閥位置的不同，閥在馬達(dá)的接通一切斷運行中完全打開或者完全關(guān)閉。如果閥位于壓縮機的吸入側(cè)，則它在接通一切斷運行中處于完全打開的狀態(tài)。如果反之在壓縮機的旁路中設(shè)置閥，則它在馬達(dá)的接通一切斷運行過程中關(guān)閉。
[0033]控制系統(tǒng)還具有濾波器，該濾波器根據(jù)調(diào)節(jié)量的變化速度自動變化，以抑制振動傾向。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)根據(jù)第二實施例的制冷設(shè)備的具有馬達(dá)的壓縮機的方法中，通過利用變頻器來改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來控制制冷劑流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量，即，通過變頻器實現(xiàn)針對壓縮機的馬達(dá)的對應(yīng)于冷卻位置的制冷需求的頻率和電壓。此外，測量并分析壓縮機中的至少一個溫度，其中，當(dāng)壓縮機中的溫度超過上溫度閾值時，通過馬達(dá)的接通和切斷、較佳地在馬達(dá)的額定頻率(通常，額定頻率為50或60赫茲)下實現(xiàn)對冷卻位置的溫度的調(diào)節(jié)，并且一旦馬達(dá)已冷卻到下溫度閾值，就在連續(xù)接通的馬達(dá)中通過經(jīng)由變頻器調(diào)節(jié)頻率和電壓來改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的方式精確地調(diào)節(jié)冷卻位置的溫度。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的制冷設(shè)備根據(jù)第二實施例基本上由如下構(gòu)成:
[0036]a.由馬達(dá)驅(qū)動的、用于壓縮制冷劑的壓縮機，
[0037]b.用于調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量的變頻器，
[0038]c.用于根據(jù)冷卻位置的制冷需求來產(chǎn)生調(diào)節(jié)量的調(diào)節(jié)器，
[0039]d.此外還設(shè)有設(shè)置在馬達(dá)內(nèi)或馬達(dá)處并且與變頻器連接的溫度測量裝置，以得出壓縮機中的至少一個溫度，并且變頻器構(gòu)造成:當(dāng)?shù)贸龅膲嚎s機中的溫度超過上溫度閾值時，馬達(dá)在接通和切斷運行中、較佳地在馬達(dá)的額定頻率下運行，而一旦馬達(dá)在接通和切斷運行中冷卻到下溫度閾值，馬達(dá)就又連續(xù)地并且以經(jīng)調(diào)節(jié)的頻率來運行。
[0040]根據(jù)本發(fā)明，馬達(dá)電流的頻率(以及由此馬達(dá)轉(zhuǎn)速)不僅根據(jù)冷卻位置的制冷需求來適應(yīng)，而且也考慮到壓縮機中的至少一個溫度，以預(yù)防由于馬達(dá)保護電路的響應(yīng)而提前切斷壓縮機。在DE 10 2005 052 042 Al中也測量壓縮機中的溫度，其中，從一定的溫度閾值起不使用常見的調(diào)節(jié)算法。此外規(guī)定，當(dāng)壓縮機處于預(yù)定的臨界運行狀態(tài)時，與需求無關(guān)地返回運行壓縮機的功率，以避免壓縮機保護器件的提前響應(yīng)。
[0041]在Bouchareb, M.等人的:用智能變頻器來調(diào)節(jié)制冷壓縮機的轉(zhuǎn)速；KI空氣和環(huán)境技術(shù)1/2003 ;第25 - 30頁中描述了在使用變頻器來控制馬達(dá)時，繞組溫度關(guān)于頻率具有近似拋物線形狀的變化。在馬達(dá)的額定頻率下(通常，額定頻率為50或60赫茲)得到繞組溫度的最小值，并且在將馬達(dá)電流的頻率調(diào)節(jié)成更低(例如，20或30赫茲)或者更高(例如，70赫茲)時，繞組溫度明顯上升?，F(xiàn)在，本發(fā)明的改進(jìn)之處在于，在達(dá)到上溫度閾值時，較佳地在馬達(dá)的額定頻率附近、采用壓縮機的馬達(dá)的針對性的接通一斷開運行，直至達(dá)到下溫度閾值。接通或切斷歷時取決于制冷劑壓縮機的額定值和允許的運行參數(shù)(最少運行時間、允許的每小時啟動次數(shù)等)。通過這些措施在接通階段過程中進(jìn)一步保持一定的制冷劑流量。由此，可在大多數(shù)情況下可靠地避免由冷卻位置的升高的制冷需求決定的、通過馬達(dá)保護電路對壓縮機的切斷。一旦壓縮機冷卻到下溫度閾值，就又可以連續(xù)接通的馬達(dá)來進(jìn)行連續(xù)運行并且改變馬達(dá)電流的頻率。
[0042]通過上述措施，在由升高的制冷需求決定的大多數(shù)應(yīng)用情況中，能可靠地避免馬達(dá)保護電路的響應(yīng)。
[0043]本發(fā)明的其它構(gòu)造設(shè)計是從屬權(quán)利要求的主題。
[0044]壓縮機中的溫度可特別是通過測量馬達(dá)的繞組溫度或者通過測量在壓縮機中壓縮的熱氣的溫度來得出。在此，特別是可采用這樣的傳感器電路，即，該傳感器電路具有帶有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器、或者可采用其輸出信號被劃分成多段的線性溫度傳感器。
[0045]此外，較佳地運行具有馬達(dá)保護電路的馬達(dá)，該馬達(dá)保護電路在達(dá)到馬達(dá)的上極限溫度時切斷馬達(dá)，其中，馬達(dá)轉(zhuǎn)換到接通一切斷運行的上溫度閾值在上極限溫度之下。
[0046]控制系統(tǒng)還具有濾波器，該濾波器根據(jù)調(diào)節(jié)量的變化速度自動變化，以抑制振動傾向。
[0047]本發(fā)明的其它優(yōu)點和構(gòu)造設(shè)計根據(jù)下述說明和附圖作進(jìn)一步闡釋。
[0048]在附圖中示出
[0049]圖1示出根據(jù)第一實施例的、具有布置在旁路中的閥的制冷設(shè)備的原理圖，
[0050]圖2示出根據(jù)第一實施例的、具有布置在吸入側(cè)的閥的制冷設(shè)備的原理圖，
[0051]圖3示出根據(jù)第一實施例的、具有控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的制冷設(shè)備的示意方框圖，
[0052]圖4示出與調(diào)節(jié)量有關(guān)的、脈寬調(diào)制信號的占空比的特性曲線，
[0053]圖5示出在馬達(dá)的連續(xù)運行和接通一切斷運行期間、第一實施例的各種特性曲線，
[0054]圖6示出根據(jù)第二實施例的、具有用于調(diào)節(jié)馬達(dá)的電壓和頻率的變頻器的制冷設(shè)備的原理圖，
[0055]圖7示出根據(jù)第二實施例的、具有變頻器和調(diào)節(jié)器的制冷設(shè)備的示意方框圖，以及
[0056]圖8示出在馬達(dá)的連續(xù)運行和接通一切斷運行期間、第二實施例的各種特性曲線。
[0057]接下來，根據(jù)圖1到5來描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例。在圖1中示意性示出的制冷設(shè)備基本上由壓縮機1、冷凝器2、收集器3、膨脹閥4和蒸發(fā)器5構(gòu)成。在例如構(gòu)造成往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮機I中，吸入和壓縮蒸汽形式的制冷劑。在后續(xù)的冷凝器中，制冷劑冷凝并且經(jīng)由收集器3到達(dá)膨脹閥4，在該膨脹閥處制冷劑降壓。制冷劑壓力在膨脹時下降，以使得制冷劑冷卻以及部分地蒸發(fā)。在布置于冷卻位置6區(qū)域內(nèi)的蒸發(fā)器5中，制冷劑由于蒸發(fā)而從冷卻位置吸熱。壓縮機I吸入蒸發(fā)的制冷劑，以使得制冷劑循環(huán)回路閉合。根據(jù)冷卻位置6的制冷需求來借助布置在壓縮機處或壓縮機內(nèi)的閥7控制制冷劑流量。
[0058]在根據(jù)圖1的實施例中，閥7設(shè)置在旁路Ib中，以使得制冷劑循環(huán)回路中的制冷劑流量可通過關(guān)閉閥7而增加，并且可通過打開閥7而減小。
[0059]代替將閥7布置在壓縮機的旁路管道中，閥還可直接包含到制冷劑循環(huán)回路中。在圖2中示出對應(yīng)的實施例，其中，閥7’布置在壓縮機I的吸入側(cè)、即蒸發(fā)器5和壓縮機I之間。在該實施例中，閥7’也用于調(diào)節(jié)通過壓縮機I的制冷劑流量。由于該閥直接包含到制冷劑循環(huán)回路中，因而打開閥導(dǎo)致增加制冷劑流量，而關(guān)閉導(dǎo)致制冷劑流量減小。
[0060]圖1和2的示圖涉及原理圖。通常，閥直接集成到壓縮機中，因為這提供能量優(yōu)點。閥7或7’通常不影響通過壓縮機的整個制冷劑流，而是僅影響例如通過各個氣缸或氣缸底座的部分流。
[0061]下面將根據(jù)圖3的方框圖來進(jìn)一步闡釋根據(jù)冷卻位置6的制冷需求來控制通過壓縮機的制冷劑流量。為此，設(shè)有根據(jù)冷卻位置6的制冷需求來產(chǎn)生調(diào)節(jié)量9的調(diào)節(jié)器8。經(jīng)由未進(jìn)一步示出的測量裝置，例如將冷卻位置6的實際溫度與額定溫度進(jìn)行比較。將可能的偏差10饋送到調(diào)節(jié)器8，該調(diào)節(jié)器8根據(jù)預(yù)定的算法產(chǎn)生調(diào)節(jié)量9，該調(diào)節(jié)量9繼續(xù)傳到控制系統(tǒng)11，在此，將對應(yīng)于冷卻位置6的制冷需求的調(diào)節(jié)量9轉(zhuǎn)換成用于閥7，7’，17，17’...的一個或多個切換信號12。
[0062]例如構(gòu)造成往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮機I具有至少一個馬達(dá)la，該馬達(dá)按照所作的功而變熱。根據(jù)本發(fā)明的有利的設(shè)計，壓縮機I構(gòu)造成使流經(jīng)壓縮機的制冷劑同時也用于冷卻馬達(dá)。然而，壓縮機內(nèi)的溫度可達(dá)到如下值，即，這些值使繼續(xù)增加功率變得不再可能，并且在繼續(xù)升高溫度時觸發(fā)切斷馬達(dá)的馬達(dá)保護電路。因此，需要經(jīng)由合適的傳感器電路13來確定壓縮機內(nèi)的溫度，并且將對應(yīng)的溫度信號14傳到控制系統(tǒng)11。傳感器電路13可例如是指用于測量馬達(dá)I的繞組溫度的傳感器。傳感器電路為此可例如由具有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器構(gòu)成，或者由其輸出信號被分成多段的線性溫度傳感器構(gòu)成。例如由EP 2187494A1已知適用于此的傳感器電路。
[0063]代替?zhèn)鞲衅麟娐?3或者除了該傳感器電路之外，可設(shè)有傳感器電路15，借助該傳感器電路15可確定在壓縮機中壓縮的熱氣的溫度。同樣，將對應(yīng)的溫度信號16傳到控制系統(tǒng)11?？刂葡到y(tǒng)11可包含馬達(dá)保護電路lc，該馬達(dá)保護電路在達(dá)到由至少一個傳感器電路13、15測得的上極限溫度T3時切斷馬達(dá)la。同樣從EP 2 187 494 Al已知這種馬達(dá)保護電路的進(jìn)一步實施例。達(dá)到極限溫度T3和由此決定的對壓縮機的切斷導(dǎo)致冷卻位置6不繼續(xù)被冷卻，直至找到切斷的原因并且重新啟動壓縮機。
[0064]切換信號12較佳地由脈寬調(diào)制信號(PWM-信號)構(gòu)成，其中，根據(jù)調(diào)節(jié)量9來調(diào)節(jié)占空比(ED)，即閥打開或關(guān)閉的相位比例。在此，應(yīng)注意到占空比當(dāng)然取決于待控制的閥(旁路或吸入側(cè))的布置。
[0065]圖4示出根據(jù)調(diào)節(jié)量9的PWM信號的可能的占空比ED。在此，占空比(ED) =0意味著布置在旁路內(nèi)的閥7完全關(guān)閉或者布置在吸入側(cè)的閥7’完全打開。在占空比為I時，閥7完全打開或者閥V完全關(guān)閉。如果占空比在O到I的范圍內(nèi)，則閥在例如20秒的時間段中的一部分時間打開，而其它部分時間關(guān)閉。然而，這種調(diào)節(jié)會導(dǎo)致壓縮機內(nèi)的溫度升高到使馬達(dá)保護電路響應(yīng)的極限溫度T3。
[0066]為了在大多數(shù)情況下避免這種情況，壓縮機不僅在馬達(dá)連續(xù)接通的情況下連續(xù)運行，而且還根據(jù)切換信號12定時地打開和關(guān)閉閥。更確切地規(guī)定，在達(dá)到位于極限溫度T3之下的上溫度閾值T2時，提供馬達(dá)的接通一切斷運行。在接通一切斷運行中，馬達(dá)周期性地切斷例如10分鐘的預(yù)定時間段，然后又接通預(yù)定的第二時間段。在此，閥的占空比在接通階段過程中調(diào)節(jié)成使最大的制冷劑流量流經(jīng)壓縮機。實施馬達(dá)的該接通一切斷運行，直至馬達(dá)已冷卻到下溫度閾值TC。此后，又進(jìn)行馬達(dá)連續(xù)接通和閥的定時打開和關(guān)閉的連續(xù)運行。
[0067]在圖5中關(guān)于時間繪制了表征用于調(diào)節(jié)壓縮機I的馬達(dá)Ia的方法的四條特性曲線。從上到下是調(diào)節(jié)量9、馬達(dá)的運行方式、圖2的閥7’的占空比以及溫度信號T14或T16。最上一條特性曲線的調(diào)節(jié)量9在A段中示出在冷卻位置6區(qū)域內(nèi)接通冷卻之后的最大調(diào)節(jié)量(100%)，該最大調(diào)節(jié)量要求壓縮機的最大功率。因此，根據(jù)第二條特性曲線接通馬達(dá)。以0%的占空比控制閥7’，這意味著閥完全打開。因此，在最下面的特性曲線中示出的壓縮機中的溫度升高。在A段的后續(xù)變化中，冷卻位置6區(qū)域內(nèi)的進(jìn)一步制冷需求減小，以使得調(diào)節(jié)量9相應(yīng)地減小。但壓縮機的馬達(dá)在整個時間段內(nèi)保持連續(xù)接通。較小的調(diào)節(jié)量9使得PWM信號的占空比(ED)按照第三條特性曲線推移。
[0068]壓縮機的溫度首先相應(yīng)地減小。然而，由于減小的制冷劑流量，產(chǎn)生如在此所示的壓縮機中的溫度升高的情況。為了減弱溫度上升，從達(dá)到溫度Tl起，將占空比(ED)推移成使得流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量增加，由此略微緩和溫度的升高。
[0069]然而，在A段結(jié)尾處達(dá)到上溫度閾值T2。這使得在B段中現(xiàn)在以接通和切斷運行來運行壓縮機的馬達(dá)。在切斷馬達(dá)的過程中，由此冷卻位置區(qū)域內(nèi)的溫度升高，這可由相應(yīng)更高的調(diào)節(jié)量而被注意到。在馬達(dá)的接通運行中，閥適宜地調(diào)節(jié)到流經(jīng)馬達(dá)和同時流經(jīng)制冷回路的最大制冷劑流量。這也造成調(diào)節(jié)量的相應(yīng)減小。然后進(jìn)行后續(xù)的切斷或接通階段。在接通一切斷運行過程中，馬達(dá)從上溫度閾值T2冷卻到下溫度閾值TC。一旦達(dá)到下溫度閾值T0，馬達(dá)又連續(xù)運行，并且又再次通過定時地打開和關(guān)閉閥來更精確地調(diào)節(jié)溫度(C段)。以此方式，可在大多數(shù)情況下避免壓縮機中的溫度達(dá)到馬達(dá)保護電路進(jìn)行干預(yù)的上極限溫度T3。B段中的接通一切斷運行的特征在于周期性地接通和切斷馬達(dá)，其中，各個接通或切斷歷時必須根據(jù)外部情況(壓縮機的構(gòu)造特征、冷卻負(fù)荷等)來調(diào)整。
[0070]占空比(ED)在特性曲線中示出不同狀態(tài)之間的跳躍式過渡。但在本發(fā)明的情況下可以連續(xù)過渡來進(jìn)行變化。
[0071]接下來，根據(jù)圖6到8來描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。
[0072]在圖6中示意性示出的制冷設(shè)備基本上同樣由壓縮機1、冷凝器2、收集器3、膨脹閥4和蒸發(fā)器5構(gòu)成。在例如構(gòu)造成往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮機I中，吸入和壓縮蒸汽形式的制冷劑。在后續(xù)的冷凝器中，制冷劑冷凝并且經(jīng)由收集器3到達(dá)膨脹閥4，在膨脹閥處制冷劑降壓。制冷劑壓力在膨脹時下降，以使得制冷劑冷卻以及部分地蒸發(fā)。在布置于冷卻位置6區(qū)域內(nèi)的蒸發(fā)器5中，制冷劑由于蒸發(fā)而從冷卻位置吸熱。壓縮機I吸入蒸發(fā)的制冷劑，以使得制冷劑循環(huán)回路閉合。根據(jù)冷卻位置6的制冷需求來借助布置在壓縮機處或壓縮機內(nèi)的變頻器70控制制冷劑流量。
[0073]圖6的示圖中涉及原理圖。下面將根據(jù)圖7的方框圖來進(jìn)一步闡釋根據(jù)冷卻位置6的制冷需求來控制通過壓縮機的制冷劑流量。為此，設(shè)有根據(jù)冷卻位置6的制冷需求產(chǎn)生調(diào)節(jié)量9的調(diào)節(jié)器8。經(jīng)由未進(jìn)一步示出的測量裝置，例如將冷卻位置6的實際溫度與額定溫度進(jìn)行比較。將可能的偏差10饋送到調(diào)節(jié)器8，該調(diào)節(jié)器8根據(jù)預(yù)定的算法來產(chǎn)生調(diào)節(jié)量9，該調(diào)節(jié)量9繼續(xù)傳到變頻器70，在此，將對應(yīng)于冷卻位置6的制冷需求的調(diào)節(jié)量9轉(zhuǎn)換成壓縮機I的頻率和電壓。
[0074]例如構(gòu)造成往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮機I具有至少一個馬達(dá)la，該馬達(dá)對應(yīng)于所作的功而變熱。根據(jù)本發(fā)明的有利的設(shè)計，壓縮機I構(gòu)造成使流經(jīng)壓縮機的制冷劑同時也用于冷卻馬達(dá)。然而，壓縮機內(nèi)的溫度可達(dá)到如下值，即，這些值使繼續(xù)增加功率變得不再可能，并且在繼續(xù)升高溫度時觸發(fā)會切斷馬達(dá)的馬達(dá)保護電路。因此，需要經(jīng)由合適的傳感器電路13來確定壓縮機內(nèi)的溫度并且將對應(yīng)的溫度信號14傳到變頻器70。傳感器電路13可例如是指用于測量馬達(dá)I的繞組溫度的傳感器。傳感器電路為此可例如由具有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器構(gòu)成，或者由其輸出信號被分成多段的線性溫度傳感器構(gòu)成。例如由EP 2 187 494 Al已知適用于此的傳感器電路。
[0075]代替?zhèn)鞲衅麟娐?3或者除了該傳感器電路之外，可設(shè)有傳感器電路15，借助該傳感器電路15可確定在壓縮機中壓縮的熱氣的溫度。同樣，將對應(yīng)的溫度信號16傳到變頻器70。變頻器可包含馬達(dá)保護電路lc，該馬達(dá)保護電路在達(dá)到由至少一個傳感器電路13、15測得的上極限溫度T3時切斷馬達(dá)la。同樣從EP 2 187 494 Al已知這種馬達(dá)保護電路的進(jìn)一步實施例。達(dá)到極限溫度T3和由此決定的對壓縮機的切斷導(dǎo)致冷卻位置6不繼續(xù)被冷卻，直至找到切斷的原因并且重新啟動壓縮機。
[0076]為了至少在大多數(shù)情況下避免這種情況，壓縮機在馬達(dá)連續(xù)接通時不僅以經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓和頻率來運行。更確切地說，在達(dá)到還位于極限溫度T2之下的上溫度閾值Tl時，在馬達(dá)的額定頻率(例如，50赫茲或60赫茲)下提供馬達(dá)的接通一切斷運行。在接通一切斷運行中，馬達(dá)周期性地切斷例如10分鐘的預(yù)定時間段，然后又接通預(yù)定的第二時間段。實施馬達(dá)的該接通一切斷運行，直至馬達(dá)冷卻到下溫度閾值T0。此后，又進(jìn)行馬達(dá)連續(xù)接通以及經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓和頻率的連續(xù)運行。
[0077]在圖8中關(guān)于時間繪制了表征用于調(diào)節(jié)壓縮機I的馬達(dá)Ia的方法的四條特性曲線。從上到下是調(diào)節(jié)量9、馬達(dá)的運行方式、馬達(dá)Ia的變頻器運行的頻率以及溫度信號T14或T16。最上一條特性曲線的調(diào)節(jié)量9在A段中示出在冷卻位置6區(qū)域內(nèi)接通冷卻之后的最大調(diào)節(jié)量(100%)，該最大調(diào)節(jié)量要求壓縮機的最大功率。因此，根據(jù)第二條特性曲線來接通馬達(dá)，并且以大于額定頻率的頻率來運行。因此，在最下面的特性曲線中示出的壓縮機中的溫度升高。在A段的隨后變化中，冷卻位置6區(qū)域內(nèi)的進(jìn)一步制冷需求減小，以使得調(diào)節(jié)量9相應(yīng)減小。但壓縮機的馬達(dá)在整個時間段內(nèi)保持連續(xù)接通，但以比額定頻率小的頻率運行。
[0078]壓縮機的溫度首先相應(yīng)地減小。然而，由于減小的制冷劑流量，產(chǎn)生如在此所示的壓縮機中的溫度升高的情況。在A段結(jié)尾處達(dá)到上溫度閾值Tl。這使得壓縮機的馬達(dá)在B段中現(xiàn)在以接通和切斷運行的方式來運行。在切斷馬達(dá)過程中，由此冷卻位置區(qū)域內(nèi)的溫度升高，這可由相應(yīng)地更高的調(diào)節(jié)量而被注意到。在馬達(dá)的接通運行中，馬達(dá)以其額定頻率(例如，50或60赫茲)運行。然后，進(jìn)一步進(jìn)行切斷或接通階段。在接通一切斷運行過程中，馬達(dá)從上溫度閾值Tl冷卻到下溫度閾值T0，這是因為在接通運行中與在低于額定頻率的頻率情況下相比有更多的制冷劑流經(jīng)馬達(dá)，或者在切斷運行中馬達(dá)電流等于O安培。一旦達(dá)到下溫度閾值T0，馬達(dá)又連續(xù)運行，并且又再次通過調(diào)節(jié)馬達(dá)頻率來更精確地調(diào)節(jié)溫度(C段)。以此方式，可在大多數(shù)情況下避免壓縮機中的溫度達(dá)到馬達(dá)保護電路會進(jìn)行干預(yù)的上極限溫度T3。B段中的接通一切斷運行的特征在于周期性地接通和切斷馬達(dá)，其中，各個接通或切斷歷時必須根據(jù)外部情況(壓縮機的構(gòu)造特征、冷卻負(fù)荷等)來調(diào)整。
[0079] 馬達(dá)電流的頻率在特性曲線中示出不同狀態(tài)之間的跳躍式過渡。但在本發(fā)明的情況下可以連續(xù)過渡來進(jìn)行變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的壓縮機(I)的方法，所述壓縮機具有馬達(dá)(Ia)，其中，控制系統(tǒng)(11)經(jīng)由至少一個閥(7，7’ )控制流經(jīng)所述壓縮機(I)的制冷劑流量，并且由此調(diào)節(jié)冷卻位置￠)的溫度， 其中 此外還測量和分析所述壓縮機(I)中的至少一個溫度，以及 當(dāng)所述壓縮機(I)中的溫度超過上溫度閾值(T2)時，通過所述馬達(dá)(Ia)的接通一切斷運行來實現(xiàn)對所述冷卻位置￠)的溫度的調(diào)節(jié)，以及 -一旦所述馬達(dá)(Ia)已冷卻到下溫度閾值(TO)，就通過所述馬達(dá)(Ia)的連續(xù)接通的運行來對所述冷卻位置(6)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，此時，所述控制系統(tǒng)(11)將對應(yīng)于所述冷卻位置(6)的制冷需求的調(diào)節(jié)量(9)轉(zhuǎn)換成用于所述閥的切換信號(12)，所述切換信號起到定時地打開和關(guān)閉所述閥(7，7’ )的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接通一切斷運行中周期性地接通和切斷所述馬達(dá)(Ia)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述閥的所述切換信號(12)由脈寬調(diào)制的信號形成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述切換信號(12)具有可調(diào)節(jié)的占空比，并且所述控制系統(tǒng)根據(jù)測量到的所述壓縮機(I)中的溫度來調(diào)節(jié)所述占空比。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述切換信號(12)具有可調(diào)節(jié)的占空比，并且所述控制系統(tǒng)(11)根據(jù)所述調(diào)節(jié)量(9)來調(diào)節(jié)所述占空比。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述切換信號(12)的所述占空比在從所述馬達(dá)(Ia)的連續(xù)運行改變到所述馬達(dá)(Ia)的接通一切斷運行以及反過來時在預(yù)定的切換時間段中連續(xù)地被推移。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓縮機(I)中的溫度通過測量所述馬達(dá)(Ia)的繞組溫度或者通過測量在所述壓縮機(I)中壓縮的熱氣的溫度來得出。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助傳感器電路(15，16)來得出所述壓縮機(I)中的溫度，所述傳感器電路具有帶有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器或者輸出信號被分成多段的線性溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運行具有馬達(dá)保護電路的所述馬達(dá)(Ia)，所述馬達(dá)保護電路在達(dá)到所述馬達(dá)(Ia)的上極限溫度(T3)時切斷所述馬達(dá)(Ia)，其中，所述馬達(dá)(Ia)轉(zhuǎn)換到接通一切斷運行的上溫度閾值(T2)在所述上極限溫度(T3)之下。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運行具有布置于所述壓縮機(I)的吸入側(cè)的閥(7’ )的所述壓縮機(I)，所述閥在所述馬達(dá)(Ia)的接通一切斷運行過程中處于完全打開的狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運行具有旁路(Ib)的所述壓縮機(1)，其中，布置于所述旁路(Ib)內(nèi)的閥(7)在所述馬達(dá)(Ia)的接通一切斷運行過程中處于完全關(guān)閉的狀態(tài)。
12.—種具有至少如下部件的制冷設(shè)備， a.由馬達(dá)(Ia)驅(qū)動的、用于壓縮制冷劑的壓縮機(1)， b.調(diào)節(jié)流經(jīng)所述壓縮機(I)的制冷劑流量的閥(7，7’)， C.根據(jù)冷卻位置(6)的制冷需求產(chǎn)生調(diào)節(jié)量(9)的調(diào)節(jié)器(8)，以及 d.控制系統(tǒng)(11)，所述控制系統(tǒng)與所述調(diào)節(jié)器⑶和所述閥(7，7’)連接并且控制所述閥(7，V )，以調(diào)節(jié)所述冷卻位置(6)的溫度， 其中， e.此外還設(shè)有用于確定所述壓縮機(I)中的至少一個溫度的溫度測量裝置，所述溫度測量裝置設(shè)置在所述馬達(dá)內(nèi)或所述馬達(dá)處，并且與所述控制系統(tǒng)(11)連接，以及 f.所述控制系統(tǒng)與所述馬達(dá)(Ia)如此連接和構(gòu)造，以使得 當(dāng)所述壓縮機(I)中的溫度超過上溫度閾值(T2)時，通過所述馬達(dá)(Ia)的接通一切斷運行來實現(xiàn)對所述冷卻位置￠)的溫度的調(diào)節(jié)，以及 一旦所述馬達(dá)(Ia)已冷卻到下溫度閾值(TO)，就通過所述馬達(dá)(Ia)的連續(xù)接通的運行來對所述冷卻位置(6)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，此時，所述控制系統(tǒng)(11)將對應(yīng)于所述冷卻位置(6)的制冷需求的調(diào)節(jié)量(9)轉(zhuǎn)換成用于所述閥的切換信號(12)，所述切換信號起到定時地打開和關(guān)閉所述閥(7，7’ )的作用。
13.—種用于調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的具有馬達(dá)(Ia)的壓縮機⑴的方法，其中，變頻器(70)通過調(diào)節(jié)所述馬達(dá)的電壓和頻率來控制流經(jīng)所述壓縮機(I)的制冷劑流量，所述變頻器(70)將對應(yīng)于冷卻位置￠)的制冷需求的調(diào)節(jié)量(9)轉(zhuǎn)換成所述馬達(dá)的電壓和頻率， 其特征在于，此外還測量并分析所述壓縮機(I)中的至少一個溫度，其中，當(dāng)所述壓縮機(I)中的溫度超過上溫度閾值(Tl)時，通過所述馬達(dá)(Ia)的接通和切斷來實現(xiàn)對所述冷卻位置(6)的溫度的調(diào)節(jié)，而一旦所述馬達(dá)(Ia)已冷卻到下溫度閾值(TO)，就在連續(xù)接通的馬達(dá)(Ia)中、通過調(diào)節(jié)所述馬達(dá)的頻率和電壓來實現(xiàn)對所述冷卻位置的溫度的調(diào)節(jié)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在接通一切斷運行中周期性地接通和切斷所述馬達(dá)(Ia)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在接通一切斷運行中在所述馬達(dá)的額定頻率下運行所述馬達(dá)(Ia)。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，通過測量所述馬達(dá)(Ia)的繞組溫度或者通過測量在所述壓縮機(I)中壓縮的熱氣的溫度來得出所述壓縮機(I)中的溫度。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，借助傳感器電路(15，16)來得出所述壓縮機(I)中的溫度，所述傳感器電路具有帶有至少兩個不同的響應(yīng)溫度的至少一個、較佳為多個PTC傳感器或者輸出信號被分成多段的線性溫度傳感器。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，運行具有馬達(dá)保護電路的所述馬達(dá)(Ia)，所述馬達(dá)保護電路在達(dá)到所述馬達(dá)(Ia)的上極限溫度(T2)時切斷所述馬達(dá)(Ia)，其中，所述馬達(dá)(Ia)轉(zhuǎn)換到接通一切斷運行的所述上溫度閾值(Tl)在所述上極限溫度(T2)之下。
19.一種具有至少如下部件的制冷設(shè)備， a.由馬達(dá)(Ia)驅(qū)動的、用于壓縮制冷劑的壓縮機(1)， c.用于根據(jù)冷卻位置(6)的制冷需求產(chǎn)生調(diào)節(jié)量(9)的調(diào)節(jié)器(8)，以及 c.變頻器(70)，所述變頻器與所述調(diào)節(jié)器⑶和所述馬達(dá)(Ia)連接，以將對應(yīng)于所述冷卻位置(6)的制冷需求的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成所述馬達(dá)(Ia)的電壓和頻率，從而控制流經(jīng)所述壓縮機的制冷劑流量， 其特征在于，設(shè)有用于確定所述壓縮機(I)中的至少一個溫度的、設(shè)置在所述馬達(dá)內(nèi)或馬達(dá)處并且與所述變頻器(70)連接的溫度測量裝置，并且所述變頻器與所述馬達(dá)(Ia)如此連接和構(gòu)造，以使得當(dāng)所述壓縮機(I)中的得出的溫度超過上溫度閾值(Tl)時，所述馬達(dá)(Ia)處于接通一切斷運行中，一旦所述馬達(dá)(Ia)在接通一切斷運行中已冷卻到下溫度閾值(TO)，所述馬達(dá)(Ia)就又連續(xù)運行，并且根據(jù)調(diào)節(jié)量來調(diào)節(jié)所述馬達(dá)電流的電壓和頻率。
【文檔編號】F25B41/04GK104520658SQ201380041745
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
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