CN1156814A - 装有线性压缩机的电冰箱的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置，通过为电冰箱提供线性压缩机，在电冰箱的任何工作状态下都能够获得最佳系统驱动效率。该装置包括一个工作比计算单元，用于计算压缩机的工作比；一个制冷能力计算单元，用于根据压缩机活塞的冲程来计算出制冷能力；一个控制器，用于通过根据所述工作比和制冷能力来控制活塞的冲程，从而保持工作比恒定。

Description

装有线性压缩机的电冰箱的控制装置
本发明涉及一种装有线性压缩机的电冰箱的控制装置。更具体地说，涉及一种装有线性压缩机的电冰箱的控制装置，通过为电冰箱装配一种线性压缩机，使电冰箱在任何工作条件下都能够获得最佳系统驱动效率。
图1是显示已知电冰箱结构的示意图。
如图1所示，已知电冰箱包括：压缩机11，用于使制冷剂气体压缩到高温高压状态；冷凝器12，用于将经过压缩机11压缩的高温制冷剂气体冷凝成液态制冷剂；毛细管13，用于将经过冷凝器12予以冷凝的制冷剂变为低温液态制冷剂；蒸发器14，用于使通过上述毛细管13进入其中的液态低温制冷剂蒸发；置于冷冻室15中的温度控制器17，用于当一个开关根据冷冻室中的温度而处于导通/切断状态时控制输送到压缩机11和风扇电机的电源。
在图1中，附图标号18表示冷藏室，19表示电冰箱的壳体，20表示保温壁，21表示吸入管。
图2显示了如图1所示的压缩机、风扇电机、温度控制器之间的关系，图3是一种已知线性压缩机的剖视图。
在上述附图中，附图标记31为活塞弹簧，32为外层压板，33为电机线圈，34为永久磁体，35为内层压板，36为缸体，37为活塞，38为排放阀，39为吸入阀。
下面结合上述附图对已知电冰箱的工作方式进行说明。
如图1和图2所示，当冷冻室15中的温度高于预定温度值时，置于冷冻室15中的温度控制器17使开关闭合，将压缩机11和风扇电机16的电源接通。
压缩机将制冷剂气体压缩成为高温高压的制冷剂气体，并将经过压缩之后的制冷剂气体送到冷凝器12中。经过压缩的制冷剂气体与冷凝器12外部的空气进行热交换，然后进入到毛细管13中。
进入到毛细管13的制冷剂气体变成低温液态制冷剂，其压力也有所降低。压力减小后的制冷剂被送到蒸发器14。蒸发器14使低温液态制冷剂蒸发，从而冷却冷冻室15中的空气，经过蒸发之后的制冷剂气体作为新的制冷剂气体被送入到压缩机中。
当冷冻室15中的空气被充分冷却，使冷冻室15中的温度下降到低于预定温度值时，温度控制器17的开关被切断，使压缩机11和风扇电动机停止工作，从而完成了制冷操作。
已知电冰箱重复地进行上述过程，以便冷却电冰箱的冷冻室中的空气。
一般说来，在已知的电冰箱中，当环境温度为30℃，并且电冰箱中没有食物时，压缩机11工作大约20分钟，然后停止大约25分钟。电冰箱重复地进行上述过程，将冷冻室中的温度保持为大约-18℃。
压缩机11工作时间的比值被称为压缩机的工作比。压缩机的工作比可以采用下述方式来予以表示：
工作比＝(工作时间/(工作时间+停止时间))×100           (1)
      ＝(20/(20+25))×100＝44.4％
在这种已知的电冰箱中，由于从外部通过保温壁20传递到电冰箱的热量以及冷凝器的热交换量随着环境温度的不同而变化，因此电冰箱的效率不是恒定的。
更具体地说，当通过保温壁20传递的热量Q是QF+QR＝hFAFΔTF+hRARΔTR时，假设值h在hRAR＝2hFAF的条件下是恒定的，则可以获得下述的表达式：
热传递量Q＝hFAF(ΔTF+2ΔTR)                 (2)
其中，QF为通过保温壁传递到冷冻室的热量，QR为通过冷藏室的保温壁传递到冷藏室的热量，h为热传递系数，A为传热面积，ΔT为温差，F表示冷冻室，R表示冷藏室。
在冷藏室18的温度保持为3℃，冷冻室15的温度保持为-18℃，环境温度为15-30℃情况下，当环境温度为15℃时，热传递量Q为Q＝[hFAF(15-(-18)+2(15-3)]＝57hFAF，当环境稳定为30℃时，热传递量为102hFAF。
因此，当环境温度是30℃，而不是15℃时，热传递量增大了0.8倍。
此外，如果以同样的方式来表示冷凝器的热交换量，人们知道，当环境温度在Q＝hCACΔTC.的条件下变化时，热交换量随着ΔTC的变化而变化。
因此，为了使电冰箱能够有效地工作，压缩机的制冷能力必须随着电冰箱的环境温度和食物的存储状态而变化。
然而，由于已知电冰箱采用的是往复式压缩机，其缺点是压缩机的制冷能力是恒定的，因为电动机的转数和活塞的冲程是恒定的，因此电冰箱的效率较低。
因此，本发明的目的是提供一种装有线性压缩机的电冰箱的控制装置，通过为电冰箱装配线性压缩机，使电冰箱在任何工作条件下都能够获得最佳系统驱动效率。
本发明的另一个目的是提供一种装有线性压缩机的电冰箱的经过改进的控制装置，通过为电冰箱装配线性压缩机，使电冰箱在任何工作条件下都能够获得最佳系统驱动效率。
为了实现上述目的，提供了一种装有线性压缩机的电冰箱的控制装置，包括一个工作比计算单元，用于计算压缩机的工作比；一个制冷能力计算单元，用于根据压缩机活塞的冲程计算出制冷能力；一个控制器，用于通过根据所述工作比和制冷能力来控制活塞的冲程，从而保持工作比恒定。
通过下面的说明，将能够更为清楚地看出本发明的其他特点和优点。
通过下面结合附图的详细说明，将能够更好地理解本发明，然而下面的说明仅仅是举例性的，不应对本发明的保护范围产生影响。
图1是显示已知电冰箱结构的示意图；
图2示出了如图1所示的压缩机、风扇电机和温度控制器之间的关系；
图3是显示已知线性压缩机结构的剖视图；
图4是曲线图，示出了根据本发明通过采用可控硅开关元件来进行相位控制的电流波形，从而对装有线性压缩机的电冰箱进行控制；
图5是本发明第一种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的方框图；
图6是本发明第二种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的方框图；
图7是本发明第三种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的方框图。
如图3所示，由于能够通过改变送到压缩机的电机线圈33的电流来控制活塞37的冲程，通过将一个活塞位置传感器安装在压缩机的某一位置上，就能够测量出活塞37的冲程，通过检测压缩机的电流能够计算出工作比，根据工作比，就能够预测电冰箱的工作状况。
装有线性压缩机的电冰箱的控制装置根据活塞37的冲程来计算出制冷能力，以便根据计算的结果使工作比为30-50％，从而基于该工作比获得电冰箱的最佳制冷效率。如图4所示，可以通过控制相位，例如采用可控硅开关元件，通过在预定时间TR内切断电流，从而控制流过压缩机的电流。
图5是本发明第一种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的方框图。
如图5所示，本发明的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置包括：电流检测器110，用于检测流过压缩机11的电流；工作比计算单元100，具有第一计算单元120，用于根据电流检测器110的检测结果，根据检测到电流的时间和没有检测到电流的时间来计算出工作比；安装在压缩机11中的位置传感器210，用于检测活塞的位置；制冷能力计算单元200，具有第二计算单元220，用于根据检测到的活塞位置来计算出冲程，在此基础上预测制冷能力，从而计算出压缩机11的制冷能力；一个可控硅开关元件310，用于控制输入到压缩机11的电流波形；控制单元300，具有制冷能力控制器320，用于根据压缩机11的工作比和所述制冷能力来驱动所述可控硅开关元件，以及一个控制器330，用于控制制冷能力控制器320。
下面将结合图5对本发明第一种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的工作方式进行说明。
当传递到冷藏室18和冷冻室15的热量减少时，由于传热量小于压缩机11的制冷能力，压缩机11的工作比和工作时间减小，在经过预定时间之后压缩机停止工作。在这种情况下，由于电冰箱是在一种不稳定的状态下停止工作的，电冰箱的工作比减小。
由控制器330予以控制的制冷能力控制器320通过可控硅开关元件310来控制流过压缩机11的电流相位，并缩短压缩机的活塞冲程，从而减小压缩机11的制冷能力。
因此，压缩机11的当前制冷能力被减小，并保持电冰箱的工作比，使之不小于30％。
此外，当电冰箱的环境温度较高时，电冰箱的热传递量增大，压缩机的制冷能力保持恒定，电冰箱的工作比增大并超过50％。
此时，制冷能力控制器320增大压缩机11的活塞冲程(减小TR)，从而增大压缩机11的制冷能力，并保持电冰箱的工作比，使之不超过50％。
接着，制冷能力计算单元200的第二计算单元220将根据活塞位置传感器测量到的活塞冲程而预测出的制冷能力送到控制单元300的控制器330，工作比计算单元100的第一计算单元120根据电流检测器110的检测结果来计算出工作比，并将该工作比送到控制器330，控制单元300的控制器根据制冷能力和工作比对所述可控硅开关元件310和制冷能力2控制器320进行控制。
重复地进行上述过程，以便获得电冰箱的最佳制冷效率。
图6是本发明第二种实施例的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置的方框图。
如图6所示，如果不可能将一个活塞位置传感器安装在压缩机11的某一位置上，则可以通过改变制冷效率计算单元200的元件来实现本发明的第二种实施例。
更具体地说，制冷效率计算单元200′包括一个吸入压力计算单元240，用于根据安装在蒸发器14入口处的第一温度传感器230A所检测到的温度值来计算压缩机11的吸入压力；一个排放压力计算单元250，用于根据安装在冷凝器12中部的第二温度传感器230B所检测到的温度值来计算压缩机11的排放压力；第三计算单元260，用于根据上述吸入压力、排放压力、以及由电流检测器所检测到的电流值，通过计算活塞冲程来预测制冷效率；安装在蒸发器出口处的第三温度传感器230C，用于将检测到的温度值传送到控制单元300的控制器330。
其中，建议可以采用压力传感器来取代所述用于测量压缩机11的吸入压力和排放压力的温度传感器230A、230B。
本发明第二种实施例的工作方式可以与第一种实施例的工作方式相同。所述第三个温度传感器230C将检测到的蒸发器出口处的温度传送到控制器330，控制器330控制压缩机11的制冷效率，以便使蒸发器14的入口与出口之间不出现温差，从而使得电冰箱的工作比能够为30-50％。
在本发明的第三种实施例中，如图7所示，制冷能力计算单元200″包括一个安装在吸入管21某一位置上、并与压缩机11相距10-15cm的第一温度传感器230D，用于测量吸入管的温度；安装在电冰箱壳体上的第二温度传感器230E，用于测量电冰箱的环境温度，并将测量值送到控制单元300的控制器330。
控制器330改变压缩机的活塞冲程，以便控制压缩机11的制冷效率，从而使吸入管的温度与电冰箱的环境温度相同。
如上所述，本发明的装有线性压缩机的电冰箱的控制装置通过采用温度传感器、压力传感器、活塞位置传感器来精确地检验电冰箱的工作状态。此外，通过采用线性压缩机，使得能够精确地控制压缩机的制冷效率，从而保持电冰箱的最佳工作状态。
尽管上面对本发明的最佳实施例进行了说明，但是在下述权利要求所述的本发明实质性内容的范围之内，本技术领域里的普通技术人员还可以作出种种改进、添加或替换。

Claims (7)

1、一种装有线性压缩机的电冰箱的控制装置，包括：
一个工作比计算单元，用于计算出压缩机的工作比；
一个制冷能力计算单元，用于根据压缩机活塞的冲程来计算出制冷能力；
一个控制器，用于根据所述工作比和制冷能力来控制活塞冲程，从而保持一个恒定的工作比。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述工作比计算单元包括；
一个电流检测器，用于检测压缩机的电流；
第一计算单元，用于根据所述电流检测器的检测结果，采用检测到电流的时间和没有检测到电流的检测时间来计算工作比。
3、如权利要求1所述的装置，其中所述制冷能力计算单元包括：
一个安装在压缩机内部的位置检测器，用于检测活塞的位置；
第二计算单元，用于通过由被检测到的活塞位置来计算冲程，从而预测制冷能力。
4、如权利要求所述的装置，其中所述控制器包括：
一个与压缩机相连接的可控硅开关元件，用于对输入到压缩机的电流进行波形控制；
一个制冷能力控制器，用于根据所述工作比和制冷能力来驱动所述可控硅开关元件；
一个控制器，用于控制可控硅开关元件和制冷能力控制器。
5、如权利要求1所述的装置，其中所述制冷能力计算单元包括：
安装在蒸发器入口处的第一温度传感器；
一个吸入压力计算单元，通过采用由所述第一温度传感器测量的温度值来计算压缩机的吸入压力；
安装在冷凝器中部的第二温度传感器；
一个排放压力计算单元，用于采用第二温度传感器测量到的温度值来计算压缩机的排放压力；
第三计算单元，通过根据吸入压力、排放压力和压缩机的电流来计算活塞的冲程，从而预测制冷能力；
安装在蒸发器出口处的第三温度传感器，用于将在蒸发器的出口部分测量到的温度值传送到控制器。
6、如权利要求1所述的装置，其中所述制冷能力计算单元包括：
安装在蒸发器入口处的第一温度传感器；
一个吸入压力计算单元，通过采用由所述第一温度传感器测量的温度值来计算压缩机的吸入压力；
安装在冷凝器中部的第二温度传感器；
一个排放压力计算单元，用于采用第二温度传感器测量到的温度值来计算压缩机的排放压力；
第三计算单元，通过根据吸入压力、排放压力和压缩机的电流来计算活塞的冲程，从而预测制冷能力；
安装在压缩机的吸入管和电冰箱外壳上的温度传感器，用于测量吸入管的温度和电冰箱的环境温度。
7、如权利要求5所述的装置，其中在蒸发器的入口处和冷凝器的中部分别安装一个压力传感器，而不是安装所述第一和第二温度传感器。
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