CN101469928B - 节能控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开提出一种节能控制方法及其装置，该方法包括步骤依一压缩机的一运转能力设定该压缩机及至少一蒸发器间的一压力准值；及依该压力准值控制该压缩机的动作。

Description

节能控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种节能控制方法及其装置，特别是涉及一种用于冷冻冷藏或空调设备的节能控制方法及其装置。

背景技术

地球暖化，节省电力以节省二氧化碳排放量是当务之急，人人节省电力，累积起来就相当可观，再者，卖场或便利商店竞争激列，电力的节省也是竞争成败的重要因素，因此在业者急需电力节省设备的情况下，发展此外挂式变频装置，成本低，旧有设备也可使用，符合业者急迫的需求。

现今对于便利商店的省能的项目上，主力是以空调及冷冻设备为主，其中冷冻冷藏设备就占了整体耗电的百分之三十以上，而冷冻冷藏设备要达到省能的目标，主力还是以变频为主，其余的事项，包括除雾控制，除霜控制等、系统的搭配及控制策略也占了一部分，最有效的一环还是属变频的容量控制法则，也就是在一般的冷冻冷藏设备中，设计时必须以最恶烈的环境下为基准，所有的冷冻冷藏设备都须超过容量设计，包含压缩机的容量也如此，但在一般的情况下，并不是在最恶劣的情况下运转，因此以容量控制的原理进行对压缩机转速的调整，达到最佳容量运转，可达到省电的目的，主要是压缩机转速与耗电成正比，在适合的容量下，尽量控制压缩机在最低的转速，如此在cop提升之下可达到大量省电的目的。

因此对于现存的空调或冷藏系统而言，如何在适合的运转容量下尽量将压缩机控制在最低的转速将是一个相当重要的问题，职是之故，申请人鉴于现有技术中所产生的种种缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终构思出本发明「节能控制方法及其装置」，能够克服上述系统在现有上的各种缺点，以下为本发明的简要说明。

发明内容

由于在冷冻冷藏或空调设备中压缩机的转速将与耗电量成正比例关系，因此使用者应在能够满足需求的状况下，尽量将压缩机的转速控制在最低速，如此可大量节省电力。故本发明发明人构思一种能够依据量测所得的压缩机压力准值调整输入至压缩机的电源的频率，以控制压缩机的转速的装置及方法。而且本方法以运转率来调整控制压力。

根据本发明的构思，提出一种用于一对多冷冻系统的节能控制方法，该系统具有压缩机、压缩机控制器和至少一蒸发器，该方法包括步骤：维持该系统原本的状况下，额外在该压缩机和该至少一蒸发器间加装压力侦测装置，以及额外在该压缩机和该压缩机控制器间加装频率控制装置，该频率控制装置与该压力侦测装置相连接；依压缩机的运转能力设定该压缩机及至少一蒸发器间的压力准值；及依该压力准值控制该压缩机的动作，使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下压缩机的转速尽量维持在低速。

一种用于一对多冷冻系统的节能控制装置，该系统具有压缩机、压缩机控制装置和至少一蒸发器，该节能控制装置包括：压力侦测装置，其在维持该系统原本的状况下，被额外设在该压缩机及该至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的压力；及频率控制装置，其在维持该系统原本的状况下，被额外设置与该压力侦测装置及该压缩机电连接，依据压力准值控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值，该频率控制装置与该压缩机控制装置相连接，控制该压缩机的动作使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下，压缩机的转速尽量维持在低速。

一种节能装置，其包括：具有压缩机、压缩机控制装置和至少一蒸发器的冷冻冷藏空调设备；及控制模块，在维持该冷冻冷藏空调设备原本的状况下，被额外设置与该冷冻冷藏空调设备电连接，该控制模块依压力准值控制该压缩机的动作，且该控制模块更包括：压力侦测装置，其设在该压缩机及该至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的压力；及频率控制装置，与该压力侦测装置及该压缩机电连接，依据压力准值控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值，该频率控制装置与该压缩机控制装置相连接，控制该压缩机的动作使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下，压缩机的转速尽量维持在低速。

根据本发明的构想，提出一种节能控制方法，其包括步骤依一压缩机的一运转能力设定该压缩机及至少一蒸发器间的一压力准值；及依该压力准值控制该压缩机的动作。

较佳地，本发明所提供的该种控制方法，更包括步骤计算一冷冻冷藏空调设备的一需求容量。

较佳地，本发明所提供的该种控制方法，更包括步骤计算该冷冻冷藏空调设备所具有的该压缩机的该运转率。

较佳地，本发明所提供的该种控制方法，更包括步骤依该压力准值调整输入该压缩机的电源的频率。

一种实施如前述的该种控制方法的装置。

根据本发明的构想，提出一种节能控制装置，其包括一压力侦测装置其设在一压缩机及至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的一压力；及一控制装置依据该压力准值的运转率控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值。

较佳地，本发明所提供的该种节能控制装置，其中该控制装置更依据一运转率计算一需求容量。

较佳地，本发明所提供的该种节能控制装置，其中该压力准值依据该需求容量及该压缩机的一运转能力而决定。

根据本发明的构想，提出一种节能装置，其包括一冷冻冷藏空调设备；及一控制模块，与该冷冻冷藏空调设备电连接，该控制模块依一压力准值控制该压缩机的动作。

较佳地，本发明所提供的该种节能装置，其中该控制模块更包括一压力侦测装置，其设在一压缩机及至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的一压力；及一控制装置，依据该压力准值的运转率控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值。压力准值可依运转率自动调整压力的高低设定值。这边所强调的运转率的基准是以柜内温度能控制在所设定的温度，这时转速愈低则运转率愈高，但愈省电。

较佳地，本发明所提供的该种节能装置，其中该控制模块更依据一运转率计算一需求容量。

较佳地，本发明所提供的该种节能装置，其中该压力准值依据该需求容量及该压缩机的一运转能力而决定。

本发明具有以下的优点：节能、省成本、新旧设备皆可采用的压缩机变频设备，本土化设计，对卖场最烦恼的维修线建立与训练皆可达成，且本发明能够在不变更原系统及原控制箱的情况下增加控制模块，在施工上非常简易，在原系统下可快速的达到更改的目地，另相较于传统变频控制须装设多点温度感测器及复杂的控制组件，本发明更具有安装简易、成本低、一对多的变频功能。

附图说明

图1为本发明所揭露的控制方法其实施流程示意图；

图2为本发明揭露的控制装置组合应用在现有的冷冻冷藏空调设备上的第一实施例示意图；

图3为本发明揭露的控制装置组合应用在现有的冷冻冷藏空调设备上的第二实施例示意图；及

图4为采用本发明所揭露的控制方法的冷冻冷藏空调设备其用电量分析示意图。

主要元件符号说明

11：输入开放式冷藏柜的运转压力、除霜循环时间、除霜时间、压缩机启动保护时间等设定

12：依照所设定压力值计算压缩机的运转率

13：运转率的计算得出数值

14：判定运转率

15：运转率低于设定值则提高压力准值

16：运转率高于设定值则降低压力准值

17：运转率适当则保持压力准值

18：调整冷藏柜压缩机的电源频率以变动压缩机转速

21：压缩机           22：蒸发器

23：冷凝器           26：膨胀阀

25：压缩机控制器

20A：压力侦测装置    20B：频率控制装置

31：展示柜           32：感温球

33：墙               34：温控器

35：电磁阀           IN.：室内

EX.：室外

具体实施方式

本发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟悉本技术的人士可以据以完成之，然而本发明的实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态。

为便于说明本发明的实施状况，以下将以便利商店中常见的开放式冷藏柜作为冷冻冷藏设备以详尽说明本发明的实施，但请特别注意，本发明的实施非因此而仅限于便利商店中的开放式冷藏柜，他种冷冻冷藏或空调设备也为本发明的应用或实施对象。

首先说明本发明的核心概念。由于在冷冻冷藏或空调设备中压缩机的转速将与耗电量成正比例关系，因此使用者应在能够满足需求的状况下，尽量将压缩机的转速控制在最低速，如此可大量节省电力。因此本发明揭露一种控制方法，其首先判定冷冻冷藏空调设备目前的运转率即运转能力，进而依此运转能力的剩余或不足而变动蒸发器至压缩机间的压力准值，并依此压力准值调整输入至压缩机的电源的频率，以控制压缩机转速的方法及其装置。

兹利用流程图更进一步说明以上揭露的控制方法的概念。请参照图1，其为本发明所揭露的控制方法其实施流程示意图。图1中包括步骤：输入开放式冷藏柜的运转压力、除霜循环时间、除霜时间、压缩机启动保护时间等运转所必须的各种参数11；各柜体能够控制在所设定的温度范围内时，计算开放式冷藏柜压缩机运转率12；计算运转率13；判定运转率14；运转率低于设定值则提高压力准值15；如运转率高于设定值则降低压力准值16；如适当则保持压力准值17；及调整冷藏柜压缩机的电源频率以变动压缩机转速18。当每台柜体的温度到达后，每台电磁阀都关闭的情况下，此时运转的压缩机会使吸入压力持续下降，直到某设定压力之下，令压缩机停机，根据压缩机开启与关闭的时间从软体里计算运转率，若压缩机的运转能力无法满足需求容量，则降低压力准值，若压缩机的运转能力不但可以满足需求容量还有剩余，则提高压力准值，若压缩机的运转能力恰可满足需求容量，保持压力准值，此即上述步骤14、15、16及17，而后依压力准值调整冷藏柜压缩机的电源频率以变动压缩机转速，即步骤18。经由实施以上方法，可保持冷藏柜的低温在满足使用者需求的状况下，仍可使压缩机的转速尽量维持在低速，以节省电能。

以下更进一步说明本发明所揭露的控制方法应用在实际的冷冻冷藏空调设备上的实施状况。请参照图2，其为本发明揭露的控制装置组合应用在现有的冷冻冷藏空调设备上的第一实施例示意图。图2中包括压缩机21、蒸发器22、冷凝器23、膨胀阀26、压缩机控制器25、压力侦测装置20A及频率控制装置20B。其中压缩机21、蒸发器22、冷凝器23、膨胀阀26、压缩机控制器25为现有的冷冻冷藏空调设备中常见的装置。

在本第一实施例中，压力侦测装置20A设置在压缩机21及蒸发器22间，以侦测压缩机21及蒸发器22间的压力，首先频率控制装置20B将依目前使用者所要求的需求容量判定压缩机21的运转率的剩余或不足，以决定压缩机21及蒸发器22间的压力准值(此部分的控制方法请参照前述说明)，另由于频率控制装置20B与压力侦测装置20A间设定有一回授机制，即压力侦测装置20A将持续侦测压缩机21及蒸发器22间的压力，若侦测所得的压力偏离决定的压力准值，则调整输入压缩机21的电源的频率而控制压缩机21的转速，由此使得压缩机21及蒸发器22间的压力维持在决定的压力准值，然后频率控制装置20B依此压力准值调整输入至压缩机的电源的频率，由此蒸发器22所产生的温度在可满足使用者需求容量的状况下，仍可使压缩机21的转速尽量维持在低速，以节省电能。在本第一实施例中仅有一个蒸发器22。

通常便利商店中的开放式冷藏柜，有可能是一个冷藏柜使用一个压缩机，或是多个冷藏柜使用一个压缩机，利用以上所述的方法，无论冷藏柜的组合是一对一，一对二或一对多，均可轻易达到降低压缩机转速，但冷藏柜仍能保持所需要的低温。以下将更进一步说明一个压缩机对应至数个冷藏柜的状况。

请参照图3，为本发明揭露的控制装置组合应用在现有的冷冻冷藏空调设备上的第二实施例示意图。图3中包括压缩机21、蒸发器22、冷凝器23、膨胀阀26、压缩机控制器25、频率控制装置20B、压力侦测装置20A、展示柜31、感温球32、墙33、温控器34、电磁阀35、室内IN.及室外EX.。其中压缩机21、蒸发器22、冷凝器23、膨胀阀26、压缩机控制器25为现有的冷冻冷藏空调设备中常见的装置。图3中所揭露的实施状况，为最典型的便利商店中冷藏柜的布置状况，几乎是平常生活中非常常见的布置，展示柜31中可摆设各类冰品、冷饮等。在本第二实施例中包括多个蒸发器22。

在图3中所揭露的第二实施例中具有多个蒸发器22，而每一个蒸发器22的冷媒都用来冷却一个展示柜31，多个蒸发器22的冷媒在汇集后便进入压缩机21中，而压力侦测装置20A设于多个蒸发器22汇集后进入压缩机21之前的位置，也用于侦测压缩机21及蒸发器22间的压力，首先频率控制装置20B将依目前使用者所要求的需求容量判定压缩机21的运转能力的剩余或不足，以决定压缩机21及蒸发器22间的压力准值(此部分的控制方法请参照前述说明)，另由于频率控制装置20B与压力侦测装置20A间设定有一回授机制，即压力侦测装置20A将持续侦测压缩机21及蒸发器22间的压力，若侦测所得的压力偏离决定的压力准值，则调整输入压缩机21的电源的频率而控制压缩机21的转速，由此使得压缩机21及蒸发器22间的压力维持在决定的压力准值，然后频率控制装置20B依此压力准值调整输入至压缩机的电源的频率，由此多个蒸发器22所产生的温度在可满足使用者需求的状况下，仍可使压缩机21的转速尽量维持在低速，以节省电能。各个柜体的温度是由各柜体独立的温度控制器所控制，各自柜体温度如未达到设定温度则打开各自的电磁阀35，温度到达则关闭电磁阀35，各柜体的温度是靠各自的温控器控制电磁阀所致，必须控制在所设定的温度范围内，所述的电磁阀打开或关闭意谓冷媒流过或停止流过之意。

而实施本发明的控制方法后，其节能效果如下所述。请参照图4，为采用本发明所揭露的控制方法的冷冻冷藏空调设备其用电量分析示意图。图4中的数据为本发明实际应用于卖场的测试结果，图4中的状况为，在十三日中午前，该卖场的冷藏柜均设有本发明所述的控制装置，但在十三日中午后，该卖场的冷藏柜撤除了本发明所述的控制装置，恢复原本未设有节能装置的状态，由图4中可看出，其日用电量数据在十三日中午前均可维持在70kWh左右，但自十三日中午撤除了本发明的节能装置后，其日用电量数据上升至将至90kWh左右，由图4中可显著的看出本发明的节能控制方法及其装置应用在实际冷冻冷藏空调设备中的节能效率。

在前述的第一及第二实施例当中，基本上使用者可以完全无须变更原冷冻空调系统，也就是在图1及图2中的压缩机21、蒸发器22、冷凝器23、膨胀阀26及压缩机控制器25均为现有冷冻冷藏空调设备中必备的元件，使用者只须在此等现有的冷冻冷藏空调设备上加装压力侦测装置20A及频率控制装置20B，即可成功实施本发明，而压力侦测装置20A及频率控制装置20B又可整合为一个控制模块，故使用者可以在不变动原系统的状况下加设上述控制模块，施工上相当简易且迅速，也相当节省成本，再加上装设上述的控制模块后，更可大幅度节省冷藏柜的消耗电源。

总结而言，本发明至少具有如下的优点：(a)改善一对多冷冻系统，各别膨胀阀可以控制冷媒流量、但过热度却无法提供压缩机容量控制的讯息；(b)改善单独少数几个柜体启动时，可能因阀件和冷媒流量差异，而造成过热度的变化；(c)本发明利用过热度控制，由膨胀阀至压缩机吸入端有时间的延迟，改善反应的灵敏度；(d)利用压力波的传递稳定性远大于温度传递、而在定量冷媒充填时，负载越大，则高压越高，低压越低，亦既压缩比增大，反之则会降低，因此本发明所揭露的变频控制方法及其系统具有快速反应的特性。

以上所述的仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。

Claims (10)

1.一种用于一对多冷冻系统的节能控制方法，该系统具有压缩机、压缩机控制器和至少一蒸发器，该方法包括步骤：

维持该系统原本的状况下，额外在该压缩机和该至少一蒸发器间加装压力侦测装置，以及额外在该压缩机和该压缩机控制器间加装频率控制装置，该频率控制装置与该压力侦测装置相连接；

依压缩机的运转能力设定该压缩机及至少一蒸发器间的压力准值；及

依该压力准值控制该压缩机的动作，使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下压缩机的转速尽量维持在低速。

2.如权利要求1所述的该种控制方法，更包括步骤：

计算该压缩机的该运转能力。

3.如权利要求2所述的该种控制方法，更包括步骤：

依该需求容量及该运转能力设定该压力准值。

4.如权利要求1所述的该种控制方法，更包括步骤：

确定该运转能力与一设定值间的大小关系；

若该运转能力大于该设定值，则降低该压力准值；

若该运转能力小于该设定值，则提高该压力准值；及

若该运转能力等于该设定值，则保持该压力准值。

5.如权利要求1所述的该种控制方法，更包括步骤：

依该压力准值调整该压缩机的电源频率以变动压缩机转速。

6.一种用于一对多冷冻系统的节能控制装置，该系统具有压缩机、压缩机控制装置和至少一蒸发器，该节能控制装置包括：

压力侦测装置，其在维持该系统原本的状况下，被额外设在该压缩机及该至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的压力；及

频率控制装置，其在维持该系统原本的状况下，被额外设置与该压力侦测装置及该压缩机电连接，依据该压缩机及该至少一蒸发器间的压力准值控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值，该频率控制装置与该压缩机控制装置相连接，控制该压缩机的动作使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下，压缩机的转速尽量维持在低速。

7.如权利要求6所述的该种节能控制装置，其中该频率控制装置与该压缩机控制装置电连接。

8.如权利要求6或7所述的该种节能控制装置，其中该压力准值是依据该需求容量及该压缩机的运转能力而决定。

9.如权利要求6所述的该种节能控制装置，其中：

该至少一蒸发器与膨胀阀连接及该膨胀阀与冷凝器连接，而该冷凝器与该压缩机连接；

该频率控制装置更计算该一对多冷冻系统的需求容量。

10.一种节能装置，其包括：

具有压缩机、压缩机控制装置和至少一蒸发器的冷冻冷藏空调设备；及

控制模块，在维持该冷冻冷藏空调设备原本的状况下，被额外设置与该冷冻冷藏空调设备电连接，该控制模块依该压缩机及该至少一蒸发器间的压力准值控制该压缩机的动作，且该控制模块更包括：

压力侦测装置，其设在该压缩机及该至少一蒸发器间并与该两者连接，以侦测该压缩机及该至少一蒸发器间的压力；及

频率控制装置，与该压力侦测装置及该压缩机电连接，依据该压缩机及该至少一蒸发器间的压力准值控制该压缩机的动作并将该压力保持在该压力准值，该频率控制装置与该压缩机控制装置相连接，

控制该压缩机的动作使得在蒸发器产生的温度满足使用者需求容量的状况下，压缩机的转速尽量维持在低速。

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