ITMI962744A1

ITMI962744A1 - Dispositivo per controllare un frigorifero dotato di compressore lineare

Info

Publication number: ITMI962744A1
Application number: IT96MI002744A
Authority: IT
Inventors: Gye-Young Song
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-06-24
Also published as: JPH09236367A; CN1156814A; IT1290865B1; US5809792A; KR0162454B1; JP2950786B2; CN1095979C; KR970047710A

Description

D E S C R I Z IO N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

"DISPOSITIVO PER CONTROLLARE UN FRIGORIFERO DOTATO DI COMPRESSORE LINEARE"

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare, ed in particolare ad un dispositivo perfezionato per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare che è in grado di realizzare una resa di azionamento ottimale del sistema indipendentemente dalla condizione operativa del frigorifero, dotando il frigorifero di un compressore lineare.

La figura 1 è una rappresentazione schematica che illustra la costruzione di un frigorifero convenzionale .

Come rappresentato su. tale figura, il frigorifero convenzionale comprende un compressore 11 per comprimere un gas refrigerante ad alta temperatura ed alta pressione, un condensatore 12 per condensare il gas refrigerante ad alta pressione compresso dal compressore 1 per ottenere refrigerante allo stato liquido, un tubo di capillarità 13 per cambiare il refrigerante condensato dal condensatore 12 in refrigerante allo stato liquido a bassa temperatura, un evaporatore 14 per l'evaporazione del refrigerante allo stato liquida a bassa temperatura introdotto ivi attraversa il tubo di capillarità 13, e un controllore della temperatura 17 disposto in uno scomparto di congelamento 15 per controllare un'alimenta::ione elettrica al compressore 11 ed al motore di ventilatore 16 quando un interruttore viene acceso/spento in relazione alla temperatura nello scomparto di congelamento 15.

Nei disegni, il riferimento numerico 18 indica uno scomparto frigorifero, 19 indica un corpo di frigorifero, 20 indica una parete isolante, e 21 indica un tubo di aspirazione.

La figura 2 è uno schema che illustra la relazione fra un compressore, un motore di ventilatore, ed u.n controllore di temperatura della figura 1, e la figura 3 è una vista in sezione trasversale che illustra la costruzione di un compressore lineare convenzionale. Nei disegni, il riferimento numerico 31 indica una molla di pistone, 32 indica una piastra esterna di laminazione, 33 indica una bobina di motore, 34 indica un magnete permanente, 35 indica una piastra interna di laminazione, 36 indica un cilindro, 37 indica un pistone, 38 indica una valvola di scarica, e 39 indica una valvola di aspirazione.

Verrà ora spiegato il -funzionamento del -frigorifero convenzionale con ri-ferimento ai disegni allegati.

Come rappresentato sulle figure 1 e 2, il controllore della temperatura 17 disposto all'interno dello scomparto di congelamento 15 accende l'interruttore quando la temperatura nello scomparto di congelamento 15 supera una predeterminata temperatura fissata, per fornire così alimentazione elettrica al compressore 11 ed al motore di ventilatore 16.

Qui il compressore comprime il gas refrigerante ad alta temperatura ed alta pressione e trasferisce il gas al condensatore 12. Il gas refrigerante così compresso è sottoposto a scambio termico con l'aria che circonda il condensatore e viene quindi introdotto nel tubo di capillarità 13.

Successivamente, il gas refrigerante introdotto nel tubo di capillarità 13 è convertita in un refrigerante liquido a bassa temperatura, e la sua pressione è abbassata. Il refrigerante che ha così una pressione abbassata è trasferito all'evaporatore 14. L 'evaporatore 14 evapora il refrigerante allo stato liquido a bassa temperatura, per raffreddare così l 'aria nello scomparto di congelamento 15, ed il gas refrigerante evaporato è introdotto nel compressore come nuovo gas refrigerante.

Quando l'aria nello scomparto di congelamento 15 è sostanzialmente raffreddata, e la temperatura dello scomparto di congelamento 15 è al di sotto della temperatura precedentemente fissata, l'interruttore del controllore di temperatura 17 viene spento ed il compressore 11 ed il motore di ventilatore 16 sono arrestati , per terminare così l'operazione di raffreddamento.

Il frigorifera convenzionale fondamentalmente ripete i procedimenti descritti sopra, per raffreddare così l'aria nello scomparto di congelamento del frigorifero. Generalmente , nel frigorifero convenzionale, quando la temperatura circostante è 30°C, e non vi sono alimenti nel frigorifero, il compressore 11 è azionato per circa 20 minuti, e quindi è arrestato per circa 25 minuti. L'operazione descritta sopra è eseguita in modo ripetitivo, per mantenere così la temperatura dello scomparto di congelamento a circa -18°C.

Qui, il rapporto temporale al quale è azionato il compressore 11 è chi.amato rapporto di -funzionamento del compressore. Il rapporto di funzionamento del compressore può essere espresso nel modo seguente.

Rapporto di funzionamento = (tempo di durata di funzionamento/(tempo di durata di funzionamento tempo di durata di arresto)> x 100. (1) = (20/(20+25)) x 100 = 44,4V.

Nel frigorifero convenzionale, dal momento che l'energia termica trasferita esternamente nel frigorifero attraverso la parete di isolamento 20 e la quantità di scambio termico da parte del condensatore sono variate a seconda della variazione della temperatura circostante, la resa del frigorifero non è costante .

In particolare, quando la quantità di trasferimento di energia termica "0" attraverso la parete di isolamento

20 è supponendo che il

valore h sia costante, sulla base della condizione si può ottenere l'espressione seguente. Quantità di trasferimento termico "Q" =

dove indica la quantità di trasferimento termico nello scomparto di congelamento attraverso la parete di isolamento, e QR indica la quantità di trasferimento termico nello scomparto frigorifero attraverso una parete di isolamento dello scomparto frigorifero, h indica un coef ficiente di trasferimento termico, fi indica un'area di trasferimento termico, T indica una differenza di temperatura, F indica lo scomparto di congelamento e r indica lo scomparto frigorifero.

Nel caso in cui la temperatura dello scomparto frigorifero 18 viene mantenuta a 3°C, la temperatura dello scomparto di congelamento 15 è mantenuta a —18°C e la temperatura circostante è modificata da 15°C a 30°C, la quantità "Q" del trasferimento termico è

quando la

temperatura circostante è 15°C, e la quantità "Q" del trasfer imento termico è 102hl=-fif. quando la temperatura circostante è 30°C.

Pertanto, la quantità del trasferimento termico viene aumentata di 1,3 volte quando la temperatura circostante è 30°C piuttosto che quando la temperatura circostante è 15°C.

Inoltre, se si esprime la quantità dello scambio termica del condensatore nello stesso modo, è noto che la quantità dello scambio termico viene variata sulla base della variazione di Tc: quando la temperatura circostante è variata nella condizione

Pertanto, per far funzionare efficacemente il frigorifero, la capacità di raffreddamento del compressore deve essere variata in conformità con gli ambienti circostanti del frigorifero e con lo stato in cui gli alimenti sono riposti.

Tuttavia, dal momento che il frigorifero convenzionale usa un compressore di tipo alternativo, la capacità di raffreddamento del compressore è svantaggiosamente costante poiché il numero di rotazioni di un motore e la distanza operativa di un pistone sono costanti, cosicché la resa del frigorifero è bassa.

Conseguentemente, scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per "controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare che supera i problemi esposti sopra, incontrati nella tecnica convenzionale.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositiva perfezionata per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare che sia in grado di realizzare una resa di funzionamento ottimale del sistema, indipendentemente dalla condizione operativa di un frigorifero, dotando il frigorifero di un compressore lineare.

Per realizzare gli scopi di cui sopra, viene fornito un dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare il quale comprende un'unità di calcolo di rapporto di funzionamento per calcolare un rapporta di -funzionamento di un compressore, un'unità di calcolo di capacità di raffreddamento per calcolare una capacità di raf-freddamento sulla base di una distanza di corsa di un pistone del compressóre, e un controllore per mantenere un rapporto di -funzionamento costante controllando la distanza di corsa del pistone in relazione al rapporto di -funzionamento ed alla capacità di raffreddamento.

Vantaggi aggiuntivi, scopi e caratteristiche dell'invenzione risulteranno più chiari dalla descrizione che segue.

La presente invenzione sarà meglio compresa dalla descrizione dettagliata data qui di seguito e dai disegni allegati che sono forniti a solo titolo illustrativo e pertanto non limitativa della presente invenzione,,e nei quali:

- la figura 1 è una rappresentazione schematica che illustra la costruzione di un frigorifero convenzionale ;

— la figura 2 è uno schema che illustra la relazione fra un compressore, un motore di ventilatore, ed un controllore della temperatura della figura 1;

- la figura 3 è una vista in sezione trasversale che illustra la costruzione di un compressore lineare convenzionale ;

- la -figura 4 è un grafico che illustra una forma d'onda di corrente durante un controlo di fase usando un triac di un dispositivo per il controllo di un frigorifero dotato di un compressore lineare seconda la presente invenzione;

- la figura 5 è uno schema a blocchi che illustra un dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 6 è uno schema a blocchi che illustra,un dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secondo una seconda forma di realizzazione della,presente invenzione; e

- la figura 7 è uno schema a blocchi che illustra,un dispositiva per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione.

La. figura 3 è una vistai in sezione trasversale che illustra la costruzione di un compressore lineare convenzionale.

Come rappresentato ivi, poiché la corsa di un pistone 37 può essere controllata variando la corrente applicata ad una bobina di motore 33 del compressore, la distanza della corsa del pistone 37 è misurata durante il funzionamento del frigorifero attaccando un sensore di posizione di pistone ad una porzione del compressore, per calcolare così il rapporto di -funzionamento mediante il rilevamento della quantità di corrente del compressore, per cui è possibile prevedere le condizioni alle quali il frigori-fero viene -fatto -funzionare sulla base del rapporto di -funzionamento. Il dispositivo di controllo per un -frigori-fero dotato di un compressore lineare è -fondamentalmente rivolto al calcolo della capacità di raffreddamento del -frigori-fero, sulla base della distanza di corsa del pistone 37, in modo che il rapporto di -funzionamento sia dal 307.al 507.circa in conformità con il risultato del calcolo, in modo che possa essere ottenuta una resa ottimale di raffreddamento del frigorifero, al rapporto di -funzionamento. Come rappresentato in -figura 4, la quantità di corrente del compressore può essere controllata controllando la -fase, ad esempio determinando l'alimentazione di corrente per un predeterminato tempo TR, usando il triac.

La -figura 5 è uno schema a blocchi che illustra un dispositivo per controllare un -frigorifero dotato di un compressore lineare secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione.

Come rappresentato ivi, il dispositivo di controllo per un frigorifero dotato di un compressore lineare secando la presente invenzione comprende un rilevatore di corrente 110 per rilevare una corrente che viene applicata ad un compressore 11, un'unità 100 di calcolo di rapporto di -funzionamento avente una prima unità di calcolo 120 per calcolare un rapporto di funzionamento basato sul tempo di rilevamento di corrente ed il tempo di corrente non rilevata secondo un risultato di rilevamento del rilevatore di corrente 110, un sensore di posizione 210 disposto nel compressore 11 per rilevare la posizione del pistone, un'unità 200 di calcolo di capacità di raffreddamento avente una seconda unità di calcolo 220 per prevedere la capacità di raffreddamento calcolando la distanza di corsa dalla posizione rilevata del pistone per calcolare cosi la capacità di raffreddamento del compressore 11, un triac 310 per controllare in fase una forma d'onda di corrente immessa nel compressore 11, ed un'unità di controllore 300 avente un controllare 320 di capacità di raffreddamento per attivare il triac 310, sulla base del rapporto di funzionamento e della capacità di raffreddamento del compressore 11 ed un controllore 330 per controllare il controllore 320 di capacità di raffreddamento.

Verrà ora spiegato, con riferimento agli allegati disegni, il funzionamento del dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secando una prima forma di realizzazione della presente invenzione.

Quando viene diminuita la quantità del trasferimento termico nello scomparto frigorifero 18 e nello scomparto di congelamento 15, poiché la quantità di trasferimento di calare è più piccola della capacità di raffreddamento del compressore 11, viene diminuito il rapporto di funzionamento ed il tempo di funzionamento del compressore 11 e quindi il compressore 11 viene arrestato dopo un tempo predeterminato. In questo caso, dal momento che il frigorifero viene arrestato in condizione instabile, il rapporto di funzionamento del frigorifero viene diminuito.

Qui, il controllare 320 della capacità di raffreddamento, che à controllato dal controllore 330, controlla la fase della corrente immessa al compressore 11 attraverso il triac 310 ed accorcia la distanza di corsa del pistone del compressore 11, per diminuire così la capacità di raffreddamento del compressore 11. Pertanto, viene diminuita l'attuale capacità di raffreddamento del compressore 11, ed il rapporto di funzionamento del frigorifero è mantenuto in modo che non sia diminuito al di sotto del 30

Inoltre, quando la temperatura circostante del frigorifero è alta, la quantità di trasferimento termico del frigorifero è diminuita, e la capacità di raffreddamento del compressore 11 è costante, il rapporta di funzionamento del frigorifero è aumentata e supera il 507..

Qui, il controllore 320 della· capacità di raffreddamento aumenta la distanza della corsa del pistone del compressore 11 (la diminuzione di TR), per aumentare così la capacità di raffreddamento del compressore 11, ed il rapporto oeprativo del frigorifero è mantenuto in modo da non superare il 50%. In maniera continua., la seconda unità di calcolo 220 dell'unità 200 di calcolo della capacità di raffreddamento trasmette la capacità di raffreddamento, prevista usando la distanza di corsa di pistone misurata dal sensore di posizione del pistone, al controllore 330 dell'unità di controllore 300, e la prima unità di calcolo 120 dell'unità 100 di calcolo di rapporto di funzionamento calcola il rapporto di funzionamento sulla base di un risultato rilevato dal rilevatore di corrente 110 e trasmette il rapporto al controllore 330, ed il controllore dell'unità di controllore 300 controlla il triac 310 ed il controllore di capacità di raffreddamento 320, sulla base della capacità di raffreddamento e del rapporto di funzionamento.

Pertanto, i procedimenti descritti sopra sano eseguiti in moda ripetuto, per ottenere così una resa ottimale di raffreddamento del frigorifero.

La figura 6 è uno schema a blocchi che illustra un dispositivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

Come rappresentato ivi, se é impassibile attaccare il sensore di posizione del pistone ad una porzione del compressore 11, la seconda forma di realizzazione della presente invenzione viene realizzata cambiando elementi dell'unità 200 di calcolo di capacità di raffreddamento.

In particolare, un'unità 200' di calcolo di capacità,di raffreddamento comprende un'unità 240 di calcolo della pressione di aspirazione per calcolare la pressione di aspirazione del compressore 11 sulla base della temperatura rilevata da un primo sensore di temperatura 230a disposto ad una entrata dell'evaporatore 14, un'unità di calcolo 240 della pressione di scarico per calcolare una pressione di scarico del compressore sulla base della temperatura rilevata da u.n secondo sensore di temperatura 23Gb disposto nella porzione centrale del condensatore 12, una terza unità di calcalo 260 per prevedere la capacità di raffreddamento calcolando la distanza di corsa dal pistone sulla base della pressione di aspirazione, della pressione di scarico e della quantità di corrente misurata dal rilevatore di corrente 110, ed un terzo sensore di temperatura 230c disposto ad una uscita dell'evaporatore per trasferire la temperatura rilevata al controllore 330 dell'unità di controllore 300.

Qui, un sensore di pressione può essere usato preferibilmente al posto dei sensori di temperatura 230a e 230b per misurare la pressione di aspirazione e la pressione di scarica del compressore 11.

Il -funzionamento della seconda -forma di reaiizzazione della presente invenzione può essere identico a quello della prima forma di realizzazione della presente invenzione. Il terzo sensore di temperatura 230c trasferisce la temperatura rilevata all'uscita dell'evaporatore al controllare 330, ed il controllore 330 controlla la capacità di raffreddamento del compressore 11 affinchè non si verifichi la differenza di temperatura fra la porzione di entrata e la porzione di uscita dell'evaporatore 14, in modo che il rapporto di funzionamento del frigorifero possa essere dal 30% al 50% circa.

In una terza forma di realizzazione della presente invenzione, l'unità di calcolo 200" della capacità di raffreddamento, come rappresentata .in -figura 7, comprende un primo sensore di temperatura 230d attaccato ad una porzione di un tubo di aspirazione 21 in allontanamento dal compressore 11 di 10-15 cm circa per misurare la temperatura del tubo di aspirazione, ed un secondo sensore di temperatura 230e attaccata ad un corpo di contenimento del -frigorifero per misurare la temperatura circostante del frigorifero e per il trasferimento al controllore 330 dell'unità di controllore 300.

Il controllore 330 varia la distanza di corsa del pistone del compressore 11, per controllare cosi la capacità di raffreddamento del compressore 11, in modo che la temperatura del tubo di aspirazione e la temperatura circostante del frigorifero diventino identiche.

Come descritto sopra, il dispositiva per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare secondo la presente invenzione ha lo scopo di controllare con precisione lo stato di funzionamento del frigorifero prevedendo il sensore di temperatura, il sensore di pressione, il rilevatore di corrente ed il sensore di posizione del pistone. Inoltre, è possibile mantenere uno stato di funzionamento ottimale del frigorifero usando il compressore lineare con il quale è possibile controllare in modo preciso la capacità di raffreddamento del compressore.

Sebbene le forme di realizzazione della presente invenzione siano state descritte a scopi illustrativi, gli esperti nel ramo comprenderanno che sono posasibili varie modifiche, aggiunte e sostituzioni, senza allontanarsi dall'ambito e dalla spirito dell'invenzione, come esposta nelle allegate rivendicazioni.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Disped itivo per controllare un frigorifero dotato di un compressore lineare, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un'unità di calcola di rapporto di funzionamento per calcolare un rapporta di funzionamento di un compressore; - un'unità di calcolo di capacità di raffreddamento per calcolare una capacità di raffreddamento sulla base di una distanza di corsa di un pistone del compressore; - e un controllore per mantenere un rapporto di funzionamento costante controllando la distanza di corsa del pistone in relazione al rapporta di funzionamento ed alla capacità di raffreddamento.
2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di calcolo di rapporto di funzionamento comprende: - un rilevatore di corrente per rilevare una corrente applicata al compressore; e - una prima unità di calcolo per calcolare il rapporto di funzionamento usando il tempo di rilevamento di corrente ed il tempo di corrente non rilevata in conformità con un risultato di rilevamento del circuito di rilevamento di corrente.
3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal -fatto che detta unità di calcolo di capacità di raffreddamento comprende: - un sensore di posizione disposto nel compressore per rilevare la posizione del pistone; e - una seconda unità di calcolo per prevedere la capacità di raffreddamento calcolando la distanza di corsa dalla posizione rilevata del pistone, 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal -fatto che detto controllore comprende : - un triac collegato al compressore per il controllo di fase di una forma d'onda di corrente immessa nel compressore; - un controllare di capacità di raffreddamento per attivare il triac sulla base del rapporto di funzionamento e della capacità di raffreddamento; e - un controllore per controllare il triac ed il controllore di capacità,di raffreddamento. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di calcolo di capacità di raffreddamento comprende: - un primo sensore di temperatura disposto ad un'entrata di un evaporatore; - un'unità di calcolo di pressione di aspirazione per calcolare una pressione di aspirazione del compressore usando la temperatura rilevata dal primo sensore di temperatura ; - uri secondo sensore di temperatura disposto nella porzione centrale di un condensatore; - un'unità di calcolo di pressione di scarico per calcolare una pressione di scarico del compressore usando la temperatura rilevata dal secondo sensore di temperatura; - una terza unità di calcolo per prevedere la capacità di raffreddamento calcolando una distanza di corsa del pistone sulla base della pressione di aspirazione, della pressione di scarico e della quantità di corrente del compressore; e - un terzo sensore di temperatura disposto in una porzione di uscita dell'evaporatore per trasmettere al controllore la temperatura rilevata alla porzione di uscita dell'evaporatore. 6) Dispositivo secondo la rivendicaci,one 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di calcalo di capacità di raffreddamento comprende: - un primo sensore di temperatura disposto ad una entrata dell'evaporatore; - un'unità di calcolo di pressione di aspirazione per calcolare una pressione di aspirazione del compressore usando la temperatura rilevata dal primo sensore di temperatura; - un secondo sensore di temperatura disposto in una porzione centrale del condensatore; - un'unità di calcolo di pressione di scarico per calcolare una pressione di scarico del compressore usando la temperatura rilevata dal secondo sensore di temperatura; - una terza unità di calcolo per prevedere la capacità di raffreddamento calcolando una distanza di corsa del pistone sulla base della pressione di aspirazione, della pressione di scarico, e della quantità di corrente del compressore; e - un sensore di temperatura disposto in un tubo di aspirazione del compressore e nel corpo di contenimento del friqorifero per misurare la temperatura del tubo di aspirazióne e la temperatura circostante del frigorifero, 7) Dispositivo seconda la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che un sensore di pressione è disposto nella porzione di entrata dell'evaporatore e rispettivamente nella porzione centrale del condensatore posto dei, primi e secondi. temperatura.