CN1112561C - 控制风扇电机的方法及使用该方法的制冷机 - Google Patents

Abstract

一种装有直流风扇电机的制冷机，其中风扇电机每分钟转数是按照冷却负载而加以控制。控制装备有直流风扇电机的制冷机中的风扇电机的每分钟转数的方法包括用探测制冷机内部温度以确定冷却负载为超载、正常负载、轻载和空载的步骤和用改变按照所确定的冷却负载而改变正供应给风扇电机为直流电压来控制适合于高、正常、低和停机模式的风扇电机每分钟转数的步骤。

Description

控制风扇电机的方法及使用该方法的制冷机

技术领域

本发明涉及制冷机中的风扇电机，更具体地涉及控制风扇电机的方法及使用该方法的制冷机，其中风扇电机的每分钟转数按照冷却的负载而被控制。

背景技术

通常，制冷机的冷却系统包括一个压缩机用于压缩制冷剂、一个冷凝器用于冷凝经过压缩的制冷剂向外辐射热能、一个毛细管用于将经过冷凝的制冷剂变为低温低压状态、一个蒸发器用于在制冷机中吸收热能来蒸发制冷剂和一个橱柜，它有用隔墙分开的冷冻室和新鲜食物冷藏室等。

图1中示出了传统的制冷机的冷却过程。制冷剂由压缩机11压缩到高温高压并在冷凝器12中向外辐射热能而被冷凝。经过冷凝的制冷剂在低温低压状态下通过毛细管13而进入蒸发器14。制冷剂在蒸发器14中吸收周围空气的热能而蒸发。通过蒸发器14的制冷剂又输进压缩机11完成制冷剂的循环。

在制冷剂循环期间，热能从周围空气中在蒸发器14传送给制冷剂并且在冷凝器12向外辐射出去。围绕蒸发器14的空气由于失去热能而冷却，从而导致制冷机的冷却效果。

产生的冷空气由冷却风扇15供应给冷冻室和新鲜食物冷藏室用于冷却冷冻室和新鲜食物冷藏室。风扇电机16以预定的每分钟转数运行冷却风扇，而冷空气供应率是由风扇电机16的每分钟转数所控制。

传统上使用交流电机运行冷却风扇，它是安装在制冷机的后面。交流电机的每分钟转数保持固定而不管冷却的负载。所以在制冷机变化的条件下循环冷空气中使用交流电机不提供灵活性。

也就是说，如果制冷机的冷却负载增加，用交流电机难于使制冷机快速冷却而对易受温度变化影响的食物提供固定温度的环境。此外，甚至在制冷机在低冷却负载时交流电机维持高转数浪费可观数量的电力，导致制冷机的低效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供用直流(DC)电压控制风扇电机的方法。

本发明的另一个目的是提供一种使用按照冷却负载控制风扇电机每分钟转数的方法的制冷机。

为达到第一个目的，本发明提供在装备直流风扇电机的制冷机中控制风扇电机每分钟转数的方法，包括通过探测制冷机内部温度而确定过载、正常负载、轻载和空载中的一种情况的步骤和通过按照确定的制冷负载改变提供供给风扇电机的直流电压而控制在风扇电机的各高、正常、低及停机模式上的风扇电机的每分钟转数的步骤。

为完成第二个目的，本发明还提供一种制冷机，包括一个直流风扇电机用于运行一冷却风扇、至少一个热传感器用于探测制冷机内部温度、一个控制器用于在由热传感器测到的内部温度的基础上确定冷却负载并且用于按照所确定的冷却负载生成用于选择交流电压的控制信号、一个变压器用于将电源电压降低几个交流电压级、一个开关用于按照控制器的控制信号选择从变压器输出的一交流电压级、一个整流器用于把该开关所选的交流电压转换到直流电压并用于把直流电压供给到直流风扇电机以及一个温度补偿器，用于将该热传感器测得的内部温度补偿至一个实际内部温度并将此补偿过的内部温度供给到该控制器。

按照本发明，当冷却负载由于制冷机内温度上升而增加时，就向风扇电机供给高电压用于使冷却风扇以高转数旋转。反之，当冷却负载小时，就向风扇电机供给低电压使冷却风扇以低转数旋转。

为实现对应于制冷机的冷却负载的适当的每分钟转数，冷却风扇的转数可以用直流电机运行冷却风扇而方便地控制。其结果，制冷机的冷却时间就被有效地控制了而制冷机的效率也提高了。

附图简述

从以下的说明连同附图一起将可对本发明获得更好的理解及其各种优点更充分的评价，其中：

图1是传统制冷机中制冷剂的循环图；

图2是按照本发明的制冷机的剖面图；

图3是按照本发明的制冷机的控制系统的第一个最佳实施例的框图；

图4是一个流程图示出按照本发明的制冷机中控制风扇电机的步骤；

图5是按照本发明的制冷机的控制系统的第二个最佳实施例的框图。

具体实施方式

现在对本发明详细加以介绍，其例子在附图中说明。在可能之处在各图中都使用同一参考数字以指明同一或相似的部件。

图2示出按照本发明的制冷机的剖面图。制冷机包括风扇电机22用于使冷却风扇21旋转，变压器23用于将电源电压降低几个交流电压级，和整流器24用于将交流电压转换为直流电压以供给风扇电机22。本发明所用的风扇电机22是直流电机且其每分钟转数根据由冷却负载所改变的直流电压是可变的。

至少有一个热传感器25装设在冷冻室和/或新鲜食物冷藏室中，热传感器所感测到的温度被提供给控制器(未示出)用于确定冷却负载。

按照本发明的制冷机的控制系统的第一个实施例，为图3所示，包括电源31、变压器32、整流器33、热传感器34、温度补偿器35、控制器36、开关37和风扇电机38。

变压器32将从电源引来的交流电压降到预定的交流电压后提供给整流器33。整流器33把从变压器32输出的交流电压转变成直流电压；例如，整流器33对于从变压器32供给的预定的交流电压输出25V、17V和12V的直流电压，并且输出的直流电压的数目和数值可以方便地改变。

至少有一个热传感器34设置在冷冻室和/或新鲜食物冷藏室内以探测制冷机的内部温度并把探测到的内部温度供给到温度补偿器35。温度补偿器35补偿热传感器34所探测到的内部温度到一实际内部温度并把经过补偿的内部温度值供给到控制器36。控制器36在经过补偿的内部温度的基础上确定制冷机的冷却负载，并且按照确定的冷却负载向开关37提供控制信号。

开关37把整流器33的终端连接到风扇电机38以按照控制信号切换适当的直流电压。风扇电机38的每分钟转数就按照用以将冷却风扇控制在高、正常、低、停机模式上的直流电压而改变。

同时，控制用于冷却的风扇电机方法，如图4所示，包括以探测制冷机内部温度确定冷却负载为从过载、正常负载、轻载到空载之一的各步骤411、413、419、421、427、429和435，并按照所确定的冷却负载改变供给到风扇电机的直流电压而将风扇电机的转数控制成适合于风扇电机的各个高速、正常、低速和停机模式上的步骤415、417、423、425、431、433和437。

按照本发明的第一个实施例控制电机的方法参看图3和4说明如下。

假定热传感器已经安装在例如新鲜食物冷藏室的蔬菜室的壁上。为了维持内部温度在所要求的范围2℃到3℃之内，热传感器设置为0.6℃到0.9℃范围以密切地监测在此范围内的内部温度变化。

为确定制冷机的冷却负载，控制器36在热传感器34所探测到的内部温度的基础上选择过载、正常、轻载和空载之一来确定制冷机的冷却负载。也就是说，如果内部温度高于0.9℃，控制器36选择过载；如果内部温度在0.6℃到0.9℃之间，选择正常负载；如果内部温度在0.3℃到0.6℃之间，选择轻载；如果内部温度低于0.3℃则选择空载作为冷却负载以控制风扇电机38。

为了控制风扇电机的转数，控制器36向开关37提供控制信号使该切换装置37选择对应于所确定的冷却负载的适当的直流电压，并且按照所选择的直流电压运行冷却风扇(图2中之21)以高速、正常或低速旋转。

首先，如果由热传感器34所探测到的内部温度高于0.9℃，控制器36确定冷却负载为过载而向开关37提供控制信号使该开关37从由整流器33(图4中步骤411和413)输出的几个直流电压中选择25V。被提供了直流25V的风扇电机38运行冷却风扇21以高速旋转(步骤415和417)。冷空气通过冷却风扇的高速旋转而在冷冻室和新鲜食物冷藏室中迅速流转以进行快速冷却。

其次，如果由热传感器34所探测到的内部温度是在0.6℃到0.9℃之间，控制器36确定冷却负载为正常负载而向开关37提供控制信号使该开关37从由整流器33(步骤419和421)输出的几个直流电压中选择17V。被提供了直流17V的风扇电机38运行冷却风扇21以正常速度旋转(步骤423和425)。在此正常负载下，制冷机的内部温度以正常速度被降低。

第三，如果由热传感器34所测得的内部温度是在0.3℃到0.6℃之间，控制器36确定冷却负载为轻载而向开关37提供控制信号使该开关37从由整流器33(步骤427和429)输出的几个直流电压中选择12V。被提供了直流12V的风扇电机38运行冷却风扇21以低速旋转(步骤431和433)。在此低冷却负载中，冷却风扇以较正常转数为低的转数旋转并消耗较少的电力。

第四，如果由热传感器34所测得的内部温度少于0.3℃，控制器36确定冷却负载为空载而使冷却风扇21(步骤435和437)停机。

在本发明的最佳实施例中，如果提供给风扇电机的直流电压为25V，冷却风扇的每分钟转数为3600；17V为3000转；12V为2300转；8V为2000转。然而，比较起来，当提供交流220V时，使用交流电压的传统的风扇电机只有固定转数2000。由于利用直流风扇电机，风扇电机的每分钟转数可以变化，使得制冷机对于相应的冷却负载能够将风扇电机的转数控制在适当范围内。

按照本发明的制冷机的控制系统的第二个最佳实施例如图5所示，包括电源51、变压器52、热传感器53、温度补偿器54、控制器55、开关56、整流器57和风扇电机58。这里，与本发明的第一个实施例相比较，变压器52有多个输出电压，而这些多个输出电压之一由开关56接通。也就是说，变压器52在使交流电压经几级的电压降后向整流器57提供多个交流电压。开关56按照从控制器55来的控制信号在由变压器52提供的交流电压中选择其一。整流器57把从变压器52传来的交流电压转变为直流电压；例如，整流器57对于各个从变压器输出的对应的交流电压输出25V、17V和12V的直流电压。与本发明的第一最佳实施例一样，这些过程是按照图4所示的控制风扇电机的方法实行。

对于按照本发明进行控制的直流风扇电机和传统的交流风扇电机进行了对比实验，各个都在600毫升大小的制冷机中使用。结果如下，对于本发明，将冷冻室温度从30℃降到-5℃或将新鲜食物冷藏室温度从30℃降到10℃所需时间为100分钟。相比之下，对于传统交流风扇电机在相同条件下需要130分钟。

按照本发明，如果由于制冷机内温度升高而致冷却负载增加，就向直流风扇电机供给高电流电压用于使冷却机风扇以高转数旋转。而如果冷却负载减少，向风扇电机供给低电压使冷却风扇以低转数旋转。

冷却风扇的每分钟转数可以使用直流电机按制冷机的冷却负载而容易地改变和控制。其结果，有效地控制了制冷机的冷却时间，并且由于消耗较少的电力而提高了制冷机的效率，根据风扇电机每分钟转数变化的。

虽然本发明已经结合当前认为最实际的最佳实施例加以说明，应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，应认定为覆盖包括在所附权利要求的精神和范围中的各种修改和等效的配置。

Claims (6)

1.一种制冷机，其特征为包括：

一个直流风扇电机，用于运行冷却风扇；

至少一个热传感器，用于探测制冷机的内部温度；

一个控制器，用于在该热传感器测得的内部温度的基础上确定冷却负载并用于按照所确定的冷却负载产生控制信号以选择一个交流电压；

一个变压器，用于将电源电压降低几个交流电压级；

一个切换装置，用于根据来自该控制器的控制信号，选择从该变压器输出的交流电压之一；

一个整流器，用于将该切换装置所选的交流电压转换为直流电压，并将此直流电压供给到该直流风扇电机，以及

一个温度补偿器，用于将该热传感器测得的内部温度补偿至一个实际内部温度并将此补偿过的内部温度供给到该控制器。

2.权利要求1的制冷机，其特征在于该控制器在测得的制冷机内部温度的基础上确定冷却负载为过载、正常负载、轻载和空载之一，并且按照所确定的冷却负载产生一个控制信号用于控制适合于该直流电机的各个高、正常、低和停机模式的该直流风扇电机的每分钟转数。

3.一种制冷机，其特征为包括：

一个直流风扇电机，用于运行冷却电扇；

至少一个热传感器，用于探测制冷机的内部温度；

一个控制器，用于在该热传感器测得的内部温度的基础上确定冷却负载并用于按照测得的冷却负载产生控制信号以选择一个交流电压；

一个变压器，用于将电源电压降低到预定的交流电压；

一个整流器，用于将由该变压器供给的交流电压转换为几个直流电压；以及

一个切换装置，用于按照该控制器的控制信号从该整流器输出的直流电压中选择其一并且将所选的直流电压供给到该直流风扇电机。

4.权利要求3的制冷机，其特征在于制冷机还包括一个温度补偿用于补偿由该热传感器测得的内部温度为一个实际内部温度并且将此补偿过的内部温度供给到该控制器。

5.权利要求3的制冷机，其特征在于该控制器在测得的制冷机内部温度的基础上确定冷却负载的过载、正常负载、轻载和空载之一并且按照所确定的冷却负载产生一个控制信号用于控制适合于该直流风扇电机的各个高、正常、低和停机模式的该直流风扇电机的每分钟转数。

6.一个控制装备了直流风扇电机的制冷机的风扇电机每分钟转数的方法，其特征为包括步骤：

通过测得的制冷机内部温度确定冷却负载为超载、正常负载、轻载和空载之一；以及

通过按照确定的冷却负载改变正在供给直流风扇电机的直流电压，控制适合于直流风扇电机的各高、正常、低与停机模式的直流风扇电机的每分钟转数。

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