CN100523646C - 用于调节一种制冷装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于调节一种具有封闭的制冷剂回路的制冷装置的方法，在该回路里设有至少一个压缩机(1)和至少二个分开的用于不同温度的冷却室(2，4)，并具有串联接入的蒸发器(10，30)和单独的可触发一个或多个压缩机(1)的起动的温度传感器(20，40)，其中用于较低温度的冷却室(2)的蒸发器(10)直接连接于压缩机(1)之后。为此通过较高温度的冷却室(4)的温度传感器(40)而实现接通的一个或多个压缩机(1)的运行时间间隔要比制冷剂到达和完全流过配置于较冷的冷却室(2)的蒸发器(10)所需要的时间长。此外通过较低温度的冷却室的温度传感器(20)而实现接通的一个或多个压缩机的运行时间间隔则比制冷剂到达和完全流过蒸发器所需要的时间短。

Description

用于调节一种制冷装置的方法
本申请是发明名称为“用于调节一种制冷装置的方法”申请号为01821008.2发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于调节具有一个封闭的制冷剂回路的制冷装置的方法，在该回路中设有至少一个压缩机和至少二个分开的用于不同温度的冷却室，并具有串联接入的蒸发器和单独的可触发一个或多个压缩机的起动的温度传感器，其中用于较低温度的冷却室的蒸发器直接接在压缩机之后。
背景技术
由DE 19510268 A1已知有一种制冷装置的控制系统。压缩机总是仅短时间地接通，以便主要用汽化的制冷剂供给配置于低温格层的蒸发器。压缩机的相对接通时间根据低温格层来确定。这种方法的前提条件是蒸发器的不同温度的冷却室的相互协调的参数。例如如果有许多未冷却物放入在较热的冷却室里，而且较冷的冷却室的温度为额定温度，那么在较热的冷却室达到其额定温度之前就要持续很长时间。通过装设一个附加的加热装置就可以阻止在较热的冷却室里的温度低于最低温度。
发明内容
因此本发明的任务是提出一种调节装置，它能够在任意大小比例的腔室时在不同的冷却室里保持住温度。而不会有附带的能源损失。
这一任务的技术解决方案在于一种用于调节一种具有一个封闭的制冷剂回路的制冷装置的方法，在该回路里设有至少一个压缩机和至少二个分开的用于不同温度的冷却室，并具有串联接入的蒸发器和单独的可触发一个或多个压缩机的起动的温度传感器，其中，在正常运行时最冷的冷却室的温度传感器控制一个或多个压缩机的接通，和一个较热的冷却室的温度传感器在一个预先调定的最低温度时控制一个或多个压缩机的断开。
压缩机在其接通和断开之间以二种不同长短的间隔运行。如果在较高温度的冷却室里的温度高于一个预先调定的值，那么接通持续时间就长。相反，若在较冷格层里的温度已经超过了为此格层所调定的最大值，那么接通持续时间就短。在这种情况下制冷剂就仅仅输送直至使其汽化的较冷的冷却室的蒸发器里。那么在较高温度的冷却室里不会引起很大程度的制冷。
若压缩机的接通持续时间较长，那么首先使用于较低温度的冷却室的蒸发器制冷，并与之迟后地使较高温度的冷却室冷却。这种迟后还取决于较冷的冷却室的保温性和介质的流过速度。
若通过一次接通和断开仍然超过了预先调定的最大温度值，那就重复该过程。
短的接通持续时间还取决于压缩机的体积流量和从压缩机至较冷的冷却室的蒸发器的端部的管路的管路容积。最大的短的接通持续时间是管路容积与压缩机体积流量的商。
一种调节装置包括二个串联的具有一个共同的执行机构的调节回路。该执行机构就是压缩机。第一个调节对象是较冷的冷却室的蒸发器。测量机构是对应配属的温度传感器，该温度传感器又控制着执行机构，即压缩机。在该调节对象之后作为第二个调节对象接通了较热的冷却室的蒸发器。其测量机构是配属于它的温度传感器，该传感器也使执行机构，就是压缩机起作用。
这种调节系统是闭路的并且通过检测输出参数而与调节对象的边界条件，例如冷却室的大小无关。在各个调节对象上的干扰量则由各自的测量机构来检测。压缩机的反应是一个长的或者一个短的接通持续时间，这取决于哪个温度传感器向其传出接通信号脉冲。
通过限制接通持续时间的长短就限制了较热的冷却室的过冷。与现有技术相比则不需要加热器了，该加热器意味着附加的能源需求。
在各个冷却室里的温度传感器分别有一个控制极限值，它们分别调定到一个最高温度，例如各个长期许可的冷却格层温度上极限值。温度传感器的信号的测量和/或分析处理可以周期地或者连续不断地进行。
在另一个实施例中，在较热的冷却室里至少一个温度传感器有一个在一个预先调定的最小温度上的附加的控制极限。在正常工作情况下，最冷的冷却室处的温度传感器在达到其上控制极限值时就可以控制接通压缩机，而最热的冷却格层的温度传感器在达到其下控制极限值时则控制压缩机的断开。
即使在这种情况下也应用了用于控制调节系统的执行机构的测量参数。这种调节系统在此也与冷却室的几何尺寸无关。在温度达到下控制极限值时通过断开压缩机可以阻止较热温度的一个腔室的过冷。
若在这种情况下在最热的腔室内超过了上限值的温度，就是上控制极限的温度，那么压缩机就一直运行直到例如达到了下限值的温度为止。然后压缩机就断开。若在此时刻较冷的腔室里的温度超过了调定的上限值，那么当较热的腔室的温度朝上限值的方向上离开下限值时，压缩机才又接通。压缩机则又这样一直接通，直到在温度传感器上测得下限值的温度为止。若较冷的冷却室的温度传感器上的温度低于较冷的冷却室的上限值，若同时较热的冷却室的温度传感器上的温度低于较热的冷却室的上限值，那么压缩机就断开。由于制冷剂首先流过较低温度的冷却室的蒸发器并然后流过较高温度的冷却室的蒸发器，因而在第一个冷却室里吸走较多的热量。只是对此迟后地用上述第二个蒸发器使该冷却室冷却。断续的冷却一直进行，直到这二个冷却腔的温度位于各个上限值以下的范围内为止。
在另外一个变型方案中，在最热的和最冷的冷却室里各布置了一个各有二个限值的温度传感器。那么其中一个限值调定在各个冷却室的持续最低温度，而另一个则调定到持续最高温度。也是在这种变型方案里，如果其中一个温度传感器测得了超过各自的持续最高值，那么压缩机就接通。达到持续最低温度时就使压缩机断开。在最冷的腔室里使用一种这样的温度传感器使得采用一种适合于在最冷的冷却室的温度之下的温度范围的制冷剂成为可能。最冷的冷却室的温度传感器通过及时断开压缩机而阻止了该冷却室的过冷。
若多个冷却室的温度同时超过了调定的最高温度，那么最热的冷却室的信号就具有使压缩机接通的优先地位。该信号规定了冷却循环，直到最热的冷却室达到了它的额定温度为止。
温度传感器的特性曲线可能在其开关点上具有开关转换滞后。若温度下降，则控制温度的绝对值比温度升高时要低。因而就提出了一个范围，冷却室的温度可以在此范围内变化，而不会太频繁地使压缩机动作。
附图说明
本发明的其它细节见以下用附图简要表示的实施例的描述说明。
图1：具有冷冻部分的制冷装置的控制系统图；
图2：调节时在一个正常冷却室里的温度变化图，每个温度传感器各有一个开关点；
图3：调节时在一个冷冻室里的温度变化图，每个温度传感器各有一个开关点；
图4：调节时的压缩机工作时间和停机时间，每个温度传感器各有一个开关点；
图5：调节时在一个正常冷却室里的温度变化曲线，每个温度传感器各有二个开关点；
图6：调节时在一个冷冻室里的温度变化曲线，每个温度传感器各有二个开关点；
图7：调节时压缩机的工作时间和停机时间，每个温度传感器各有二个开关点。
具体实施方式
在一个制冷装置里借助于一种在一个封闭的循环回路里输送的制冷剂(冷却介质)而使冷却室冷却。在该回路里还设置有一个压缩机、一个冷凝器、一个节流机构和一个蒸发器。在压缩机里制冷剂被压缩到高的压力。在后接入的冷凝器里则使压缩了的制冷剂在释放热量时液化。这种液态制冷剂在蒸发器里吸收热量而变回到气态之前在一个节流装置里发生膨胀。这种气态制冷剂又输送给压缩机。
图1表示了具有不同温度冷却区2、4的一个制冷装置的串联的二个蒸发器10、30。此处蒸发器10属于低温区，例如一个冷冻室2，蒸发器30属于一个较高温度区，例如一个正常冷却室4。
在每个冷却室里2、4都设有一个温度传感器20、40。此处温度传感器20位于冷却室2里。
制冷介质经过一个布置在蒸发器10的进口12中的节流点13而流入蒸发器10。该制冷介质通过出口17和一段连接管路18到达蒸发器30的进口32。制冷介质流过蒸发器30之后经出口37而离开该蒸发器。
这二个温度传感器20、40例如各有一个开关点。这些开关点例如调整到一个最大值，例如各个冷却室的许可的持续最高温度。温度传感器根据结构型式在一定条件下与压缩机的控制装置电连接。
图2-4表示了制冷装置的温度调节系统的调节回路的若干调节过程。触发一个调节过程的测量参数是各个冷却室2、4的温度，见图2和图3；调节参数是压缩机1的工作时间，见图4。此处图2表示了在一个正常冷却室4里的一种示例性的温度变化曲线。这里温度就用下标N标注。图3表示了在冷冻室2里的一种示例性的温度变化曲线，此处温度用下标G表示。
例如如果温度传感器40在时间点A1得出正常冷却室的一个增高的温度υN，例如是由于在时间点A打开了门，见图2-4，那么就接通压缩机1。温度传感器20在时间点A1例如得出了一个等于或高于持续最高值υND的温度。由起动的压缩机1所输送的介质便在节流点13膨胀。此后介质流过第一个蒸发器10。介质的大部分便汽化。所有介质经过连接管路18流入蒸发器30里。剩余的介质在这里汽化。此时就从冷却室2、4和被冷却物中吸走热量。相对于串联的蒸发器10来说正常冷却室4的蒸发器30里的汽化则迟后进行。
在一段预调定的时间、即运行时间间隔41之后压缩机1又被断开。若由温度传感器40所测得的，在正常冷却室4里温度传感器40处的温度υN继续高于持续最高值υND，那么压缩机1就又接通并以一个同样长的运行时间间隔41重复此循环。
若传感器温度υN低于持续最高值υND，那么压缩机1就断开着。
在后续时间里被冷却物和正常冷却室4的温度与冷度损失有关地重又增高。若又超过了在蒸发器30范围内温度传感器40的持续最高值υND，那么压缩机1就又起动。
若在时间点B1在冷冻室2的蒸发器10范围里的温度υG超过了预先调定的持续最高值υGD，例如图2-4中所示在时间点B处冷冻室2的门打开之后，那么温度传感器20就在时间点B1使压缩机1接通。压缩机1只运行了短暂的运行时间间隔42。由于压缩机1的运行时间短，液态介质只输送入蒸发器10里。在那里它转变成气态介质。通过介质的自身运动，气体就分布在蒸发器10和30里。只是在下一次接通压缩机1时才继续输送气体。在这种状态下只能吸收少量的热量并因此只是使正常冷却室4实现小的冷却。
若由温度传感器20所测得的在温度传感器20处的温度υG大于调定的持续最高温度υGD，那么压缩机1又接通一个短的时间间隔42。新的液态介质输送至蒸发器10里，并在那里汽化。那里的气态介质向着出口17和蒸发器30的方向被泵送。
如果在温度传感器20处所测得的温度υG高于持续最高值υGD，那么压缩机1就保持断开着。
若制冷装置接通，则这二个冷却室2、4首先是热的。在接通压缩机1之后，制冷介质就流过蒸发器10、30。压缩机1在有规律的时间间隔41后又断开并测量温度传感器40处的温度υN。压缩机1接通的时间长短就如同只是使正常冷却室4冷却时的时间长短那样长。
若温度传感器40测得的温度υN大于调定的持续最高值υND，那就检测温度传感器20。若该传感器还测得一个太高的温度υG，那么继续以短的运行时间间隔42进行制冷。各个运行时间间隔42就如同在较冷的冷却室2单独进行冷却时那样长。
如果在这期间例如打开了较热的冷却室4的门，那么该室的温度υN就升高。传感器40测得一个升高的温度υN，在这之后就使压缩机1接通一个长的运行时间间隔41。
若二个传感器20、40测得的温度υN，υG小于各自的持续最高值υND、υGD，那么当其中一个温度传感器20、40测得的一个温度υN、υG超过持续最高值υND、υGD时，压缩机才又接通。若温度传感器40测得有一个温度升高，那么压缩机就接通一个长的间隔41；若温度传感器20测得有一个温度升高，那么压缩机就接通一个短的间隔42。
若温度传感器20、40有二开关点，那么各自其中一个可以调定到一个上限值，例如一个持续最高值υNO、υGO，而另一个调定到温度的一个下限值，例如一个持续最低温度υNU、υGU。温度传感器20、40的限值通常具有开关转换滞后现象。
图5-7示范性地示出了一种这样的调节系统的不同的控制状态。此处图5表示了一个正常冷却室4的温度变化曲线；图6表示了一个冷冻冷却室2的温度变化曲线，而图7则表示了压缩机1的工作时间和停机时间。
若现在温度传感器40得出一个太高的温度υN，例如在时间点A刚刚打开正常冷却室4的门之后，那么温度传感器40在时间点A2测得的一个温度υN便高于上限值υNO。压缩机1接通。温度υN还继续升高，直到流过管路的制冷剂显示其效果。从冷却室和被冷却物吸走热量，温度υN就降下来。此处在冷冻冷却室2里由于在被冷却物和制冷剂之间的温差较小，所以只有很少的介质汽化。其余的液态介质在正常冷却室4的蒸发器30里汽化。若蒸发器30范围内的温度υN降得足够多，就触发温度传感器40的下限值υNU。这就使压缩机1断开。这样就防止了正常冷却室4过冷。
若在时间点B2在温度传感器20处的温度υG超过了限值υGO，例如在打开冷冻冷却室2的门之后，参见时间点B，那么同样使压缩机1接通。若正常冷却室4里的温度传感器40测得的温度超过了蒸发器30范围内温度υN的下限值υNU，那么压缩机1就断开。
若在这种状态下在蒸发器10范围内的温度υG尚未足够地降低，那么冷冻冷却格层2的温度传感器20就试图使压缩机1重新接通。但是这只有当正常冷却室4内的温度υN从下限值υNU离开向较高温度υN变化之后才可能。
压缩机则重新接通，直到在温度传感器20、40其中的一个上达到了所属蒸发器10或30的下限值υNU、υGU为止。
若接通制冷装置，那么首先这二个冷却室2、4是热的。接通压缩机1之后，冷却介质流过蒸发器10、30，直至温度传感器20、40其中的一个达到了各自的下限值υNU、υGU为止。由于在这二个温度传感器20、40的一个传感器上达到了限值υNU、υGU，就在进一步的冷却过程中使另外的冷却室如上所述地进行冷却。该过程一直继续到二个冷却室2、4都达到其位于持续最高温度和持续最低温度之间的额定温度为止。
若二个冷却室2、4里温度υN、υG在各自的容差范围之内，那么压缩机1则仍断开着。
也可以是一种控制系统，其中压缩机1有规则地接通一段预先设定的时间，例如在第一个示例中所描述的短的时间间隔。温度传感器20、40则及时使之断开，以便使冷却室2、4不致过冷。除此之外，当一个温度传感器20、40测得的温度υN、υG大于上限值υNO、υGO时，就使压缩机1起动。
压缩机1的停止时间可以很短。为了保证除霜，可以考虑使压缩机1每隔24小时就处于较长的停止状态。
压缩机运行时间例如可以通过放在一起的调节装置限值υNO、υNU来确定。那么例如就可以提升或者降低正常冷却室4的温度υN。
该实施例涉及一种具有二个冷却室2、4的结构型式。但是也可以用不同温度的数个冷却室进行组合。例如一个低温冷却格层可以是最冷的格层，第二个是-12℃左右的一个冷却格层，第三个大约为-6℃，而第四个则是一个正常冷却格层。

Claims (7)

1.用于调节一种具有一个封闭的制冷剂回路的制冷装置的方法，在该回路里设有至少一个压缩机和至少二个分开的用于不同温度的冷却室，并具有串联接入的蒸发器和单独的可触发一个或多个压缩机的起动的温度传感器，其特征在于，
-在正常运行时最冷的冷却室(2)的温度传感器(20)控制一个或多个压缩机(1)的接通，和
-一个较热的冷却室(4)的温度传感器(40)在一个预先调定的最低温度(υNO)时控制一个或多个压缩机(1)的断开。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在较热的冷却室(4)里当温度超过预先调定的最高温度(υNO)时，一个或多个压缩机(1)就一直接通，直到至少不超过最高温度(υNO)为止。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，一个或多个压缩机(1)的停止持续时间至少超过一个每天调定的额定停止持续时间。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在较热的冷却室(4)里的所述温度传感器(40)通过有二个开关点的至少一个温度传感器或者一个温度传感器系统构成。
5.按权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在最冷的冷却室(2)里至少一个温度传感器(20)有二个开关点。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在多个冷却室(2，4)里若同时超过了许可的持续最高温度(υND，υGD)，那么最热的冷却室(4)的温度传感器(40)的信号就占有优先地位。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，温度传感器(20，40)的特性曲线在其开关点处具有开关转换滞后现象。
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