TW202045821A

TW202045821A - 即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統及其操作方法

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Publication number: TW202045821A
Application number: TW108119666A
Authority: TW
Inventors: 李魁鵬; 蔡朋宏
Original assignee: 國立臺北科技大學
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-12-16
Also published as: TWI691651B

Abstract

一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，包括一壓縮機、耦接壓縮機的一蒸發器、耦接壓縮機以及蒸發器的一冷凝器；其中，壓縮機輸入可變體積的一致冷循環流體以及輸出可變體積的一致熱循環流體；蒸發器輸出致冷循環流體且產生一蒸發器壓力；冷凝器輸入致熱循環流體且產生一冷凝器壓力，容置於壓縮機內的致冷循環流體的體積與容置於壓縮機內的致熱循環流體的體積的比例為壓縮機的一內置體積比，壓縮機依據蒸發器壓力以及冷凝器壓力調整壓縮機的內置體積比，使得內置體積比匹配壓縮機外的一系統壓縮比。本發明更包括一種螺旋式壓縮系統的操作方法。

Description

即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統及其操作方法

本發明係有關一種螺旋式壓縮系統，尤指一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統及其操作方法。

自二十世紀以來全球經濟起飛，非再生能源急遽消耗，加上七零年代兩次震撼全球的石油能源危機，使得世界各國開始正視能源議題。近年來受到全球暖化效應影響，台灣地區在非夏季時室內外氣溫也遠高於以往，對於空調能源的依賴度逐年提升，不論在工業生產、辦公大樓及住宅飯店等空調設備都是不可或缺的，尤其現今高科技產業的興起，使國內經濟與科技發展都相當迅速。反之，造成用電量的幅度大增，鑑於用電量需求提升，相對發電量也提高，因此能源節約使用更顯重要。一般而言，可以將熱泵搭配空調系統操作作為節能手段，除了提供冰水供應空調系統使用，也可以從冰水循環的回水中低溫取熱，使得冰水主機可以降載運轉，勢必將大幅提升節約能源的成效。

然而，關於一般固定內置體積比之壓縮機通常在機器完成後的內置體積比便已固定，在相對應標定的特定壓力下可以有最佳操作效率，但是大部分冷凍空調系統的正常操作範圍因為蒸發狀態與冷凝狀態的改變而發生廣泛的壓力變化範圍，可能會有過壓縮或壓縮不足等現象發生，造成額外功率損失，所以固定體積比螺旋式壓縮機不一定以最佳效率操作。

為此，如何設計出一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統及其操作方法，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之一目的在於提供一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，可以依據當前系統狀態而針對壓縮機內的內置體積比進行即時地最佳化調整，讓系統運作於廣泛的壓力變化範圍的同時，可以避免過壓縮或壓縮不足等現象發生，可降低額外功率損失，且使系統維持於最佳效率狀態。

為達成前述該目的，本發明提出的所述即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統包括一壓縮機、至少一蒸發器以及至少一冷凝器；其中，該壓縮機輸入可變體積的一致冷循環流體以及輸出可變體積的一致熱循環流體；該至少一蒸發器耦接該壓縮機，該至少一蒸發器輸出該致冷循環流體且產生一蒸發器壓力；該至少一冷凝器耦接該壓縮機以及該至少一蒸發器，該至少一冷凝器輸入該致熱循環流體且產生一冷凝器壓力，其中，容置於該壓縮機內的該致冷循環流體的體積與容置於該壓縮機內的該致熱循環流體的體積的比例為該壓縮機的一內置體積比；其中，該壓縮機依據該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力調整該壓縮機的一內置體積比，使得該內置體積比匹配該壓縮機外的一系統壓縮比。

進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，其中，該壓縮機更包括彼此耦接的一滑塊以及一容調裝置，該容調裝置依據該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力而控制該滑塊與一螺旋轉子的相對位置，且改變該內置體積比。

進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，更包括：一可程式化邏輯控制器，耦接該壓縮機，且輸出一轉速變頻訊號以及一內置體積比控制訊號至該壓縮機。

進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，其中，該可程式化邏輯控制器依據該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力而獲得該內置體積比控制訊號；該可程式化邏輯控制器依據該至少一蒸發器的一蒸發溫度以及該至少一冷凝器的一冷凝溫度而輸出該轉速變頻訊號以控制該壓縮機的一轉速。

進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，其中，該內置體積比為V_i ，該冷凝器壓力的數值為P_c ，該蒸發器壓力的數值為P_e ，且滿足下述條件：V_i = 0.002 P_c - 0.00522 P_e + 2.26177。

在實際使用前述螺旋式壓縮系統時，由於該壓縮機可依據該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力調整該壓縮機的該內置體積比，使得該內置體積比匹配該壓縮機外的該系統壓縮比，由於該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力是在該壓縮機外且與該壓縮機的內部壓力具有即時地動態關聯，因此通過感測該蒸發器壓力以及該冷凝器壓力使該壓縮機可以即時地控制該壓縮機的該內置體積比，讓該壓縮機的該內置體積比與該系統壓縮比達成即時地動態匹配，讓系統運作於廣泛的壓力變化範圍的同時，可以避免過壓縮或壓縮不足等現象發生，使壓縮機10運轉在高效率點以提高性能係數(coefficient of performance, COP)，可降低額外功率損失，且使系統維持於最佳效率狀態，達到節能的功效。

本發明之另一目的在於提供一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統，可以依據當前系統狀態而針對壓縮機內的內置體積比進行即時地最佳化調整，讓系統運作於廣泛的壓力變化範圍的同時，可以避免過壓縮或壓縮不足等現象發生，可降低額外功率損失，且使系統維持於最佳效率狀態。

為達成前述該另一目的，本發明提出的所述即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統包括一壓縮機，該壓縮機輸入可變體積的一致冷循環流體以及輸出可變體積的一致熱循環流體，容置於該壓縮機內的該致冷循環流體的體積與容置於該壓縮機內的該致熱循環流體的體積的比例為該壓縮機的一內置體積比；其中，該壓縮機依據一蒸發器壓力以及一冷凝器壓力以調整該壓縮機的一內置體積比，使得該內置體積比匹配該壓縮機外的一系統壓縮比；其中，該內置體積比為V_i ，該冷凝器壓力的數值為P_c ，該蒸發器壓力的數值為P_e ，且滿足下述條件：V_i = 0.002 P_c - 0.00522 P_e + 2.26177。

本發明之又一目的在於提供一種即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法，可以依據當前系統狀態而針對壓縮機內的內置體積比進行即時地最佳化調整，讓系統運作於廣泛的壓力變化範圍的同時，可以避免過壓縮或壓縮不足等現象發生，可降低額外功率損失，且使系統維持於最佳效率狀態。

為達成前述該又一目的，本發明提出的所述即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法包括步驟：設定一目標冷凝溫度以及一目標蒸發溫度；感測一實際冷凝溫度以及一實際蒸發溫度；判斷該實際冷凝溫度是否符合該目標冷凝溫度、以及判斷該實際蒸發溫度是否符合該目標蒸發溫度；如所述判斷有至少一者不符合時，則進行下一步驟；依據該目標冷凝溫度、該目標蒸發溫度、該實際冷凝溫度以及該實際蒸發溫度控制一壓縮機的轉速，持續直到該實際冷凝溫度符合該目標冷凝溫度，且該實際蒸發溫度符合該目標蒸發溫度，繼續下一步驟；判斷該壓縮機的一內置體積比是否匹配該壓縮機外的一系統壓縮比；如所述判斷有不匹配時，則進行下一步驟；通過偵測一冷凝器壓力以及一蒸發器壓力以調整該壓縮機的該內置體積比，使得該內置體積比匹配該壓縮機外的該系統壓縮比，且在確認該內置體積比匹配該壓縮機外的該系統壓縮比之後，回到判斷該實際冷凝溫度是否符合該目標冷凝溫度、以及判斷該實際蒸發溫度是否符合該目標蒸發溫度的步驟。

進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法，其中，依據該冷凝器壓力以及該蒸發器壓力而控制該壓縮機內的一滑塊與一螺旋轉子的相對位置，而改變輸出該壓縮機的該內置體積比。進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法，其中，該滑塊通過該壓縮機內的一滑板閥進行控制。進一步而言，本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法，其中，該內置體積比為V_i ，該冷凝器壓力的數值為P_c ，該蒸發器壓力的數值為P_e ，且滿足下述條件：V_i = 0.002 P_c - 0.00522 P_e + 2.26177。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參閱圖1所示，為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之系統架構圖。所述即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統至少包括一壓縮機10、一蒸發器20以及一冷凝器30。

壓縮機10可輸入(或指可接收)可變體積的一致冷循環流體110以及輸出可變體積的一致熱循環流體120。其中，致冷循環流體110以及致熱循環流體120可以是冷媒(refrigerant)。壓縮機10為機械式冷凍/空調系統的主要元件之一，它亦是冷凍/空調系統動力的主要來源。在冷凍/空調系統中功能如下： 1、壓縮機10在冷凍/空調系統內建立高低壓壓差； 2、壓縮機10在高壓端12建立高壓，使得冷媒在冷凝器30容易液化； 3、壓縮機10在低壓端11不斷抽取冷媒，使得蒸發器20能維持低壓不致升高，亦使流入蒸發器20之冷媒在低壓下易於蒸發，而達到吸熱之效果； 4、壓縮機10使得冷媒在系統內循環；以及 5、壓縮機10利用冷媒之循環，將熱量由低溫處傳遞至高溫處。

在本實施例中，所述壓縮機10可以是一螺旋式壓縮機(screw compressor)，或可稱為正排量壓縮機(positive displacement compressor)，其特性為利用密閉於一定容積內的冷媒施以機械功對冷媒的體積進行壓縮，同時提供輸出/輸入壓力。在本實施例中，壓縮機10的低壓端11設置有壓力感測器P11與溫度感測器T11，壓縮機10的高壓端12設置有壓力感測器P12與溫度感測器T12。其中，壓力感測器P11感測到的是壓縮機10外的一輸入端壓力P_s (圖中未示)，或稱為一低壓端壓力P_L (圖中未示)；壓力感測器P12感測到的是壓縮機10外的一輸出端壓力P_d (圖中未示)，或稱為一高壓端壓力P_H (圖中未示)；溫度感測器T11感測到的是壓縮機10外的一輸入端溫度T_s (圖中未示)，或稱一低壓端溫度T_L (圖中未示)；溫度感測器T12感測到的是壓縮機10外的一輸出端溫度T_d (圖中未示)，或稱一高壓端溫度T_H (圖中未示)。

蒸發器20耦接壓縮機10以及冷凝器30，蒸發器20輸出致冷循環流體110且產生一蒸發器壓力P_e (圖中未示)。在本實施例中，設置在蒸發器20外與冷凝器30連通之管路上的壓力感測器P20感測到的是所述蒸發器壓力P_e ；設置在蒸發器20外與冷凝器30連通之管路上的溫度感測器T20感測到的是一蒸發溫度T_e 。在本實施例中，蒸發器20可用以輸入液態水，且輸出冷卻過的液態水。在蒸發器20用以輸入液態水的一側設置有一溫度感測器T21，其感測到的數值為一蒸發器入口溫度T_e ⁱⁿ 。在蒸發器20用以輸出液態水的一側設置有一溫度感測器T22以及一流量感測器L22，其中，溫度感測器T22感測到的數值為一蒸發器出口溫度T_e ^out 。一般設備感測為冷凝器入出口溫度(T_c ⁱⁿ 、T_c ^out )與蒸發器入出口溫度(T_e ⁱⁿ 、T_e ^out )，而非冷凝溫度T_c 與蒸發溫度T_e 。依據熱交換器性能方程式，蒸發溫度T_e 與蒸發器出口溫度T_e ^out 滿足下式：

其中，Q_e 為蒸發器蒸發能力(kW)，M_e 為蒸發器熱容量(W-K^-1 )。冷凝器30耦接壓縮機10以及蒸發器20，冷凝器30輸入致熱循環流體120且產生一冷凝器壓力P_c (圖中未示)。在本實施例中，設置在冷凝器30外與蒸發器20連通之管路上的壓力感測器P30感測到的是所述冷凝器壓力P_c ；設置在冷凝器30外與蒸發器20連通之管路上的溫度感測器T30感測到的是一冷凝溫度T_c 。在本實施例中，冷凝器30可用以輸入液態水，且輸出加熱過的液態水。在冷凝器30用以輸入液態水的一側設置有一溫度感測器T31，其感測到的數值為一冷凝器入口溫度T_c ⁱⁿ 。在冷凝器30用以輸出液態水的一側設置有一溫度感測器T32以及一流量感測器L32，其中，溫度感測器T32感測到的數值為一冷凝器出口溫度T_c ^out 。一般設備感測為冷凝器入出口溫度(T_c ⁱⁿ 、T_c ^out )與蒸發器入出口溫度(T_e ⁱⁿ 、T_e ^out )，而非冷凝溫度T_c 與蒸發溫度T_e 。依據熱交換器性能方程式，冷凝溫度T_c 與冷凝器出口溫度T_c ^out 滿足下式：

其中，Q_c 為冷凝器冷凝能力(kW)，M_c 為冷凝器熱容量(W-K^-1 )。

容置於壓縮機10內的致冷循環流體110的體積與容置於壓縮機10內的致熱循環流體120的體積的比例為壓縮機10的一內置體積比(built-in volume ratio, V_i )。其中，壓縮機10依據蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 調整壓縮機10的內置體積比V_i ，使得內置體積比V_i 匹配壓縮機10外的一系統壓縮比CR。所述系統壓縮比CR的定義如下：

其中，P_d 為輸出端壓力、P_s 為輸入端壓力、P_H 為高壓端壓力、P_L 為低壓端壓力。

在本發明之前述實施例的研究結果中顯示，為了使內置體積比V_i 可以即時地動態匹配系統壓縮比CR，可以針對即時地偵測蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 來調整壓縮機10的內置體積比V_i ，且整理出下列回歸關係式：內置體積比V_i = 0.002 P_c - 0.00522 P_e + 2.26177

根據上述回歸關係式可看出，在常溫條件下(例如攝氏25度)，當壓縮機10初始運轉時，即蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 尚未建立且仍為零時，內置體積比V_i 為一固定值(即2.26177)，表示在常溫條件下對壓縮機10而言，達到最佳化運轉效率的內置體積比V_i 為2.26177 (但理論上，通常蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 在整個系統初始運轉時仍會有不為零的數值)。當壓縮機10穩定運轉時，若冷凝器壓力P_c 增大而蒸發器壓力P_e 減小，即壓縮機10外之高壓端與低壓端的壓力差增加，則對壓縮機10而言，達到最佳化運轉效率的內置體積比V_i 將逐減增大；反之，若冷凝器壓力P_c 減小而蒸發器壓力P_e 增大，即壓縮機10外之高壓端與低壓端的壓力差減少，則對壓縮機10而言，達到最佳化運轉效率的內置體積比V_i 將逐減增小。其中，內置體積比V_i 的調整動作會在之後關於圖5、圖6的說明中詳述。

請參閱圖2所示，為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之功能方塊(function block)圖。所述壓縮機10耦接一可程式化邏輯控制器(programmable logic controller, PLC) 100，並且通過可程式化邏輯控制器100所控制。使用者可以通過一人機介面40對整個系統進行控制與檢視資料，並通過一分析主機50進行資料的運算或儲存。耦接可程式化邏輯控制器100的溫度感測器60可包括前述T11、T12、T20、T21、T22、T30、T31以及T32。耦接可程式化邏輯控制器100的壓力感測器70可包括前述P11、P12、P20以及P30。耦接可程式化邏輯控制器100的流量感測器80可包括前述L22以及L32。

在本實施例中，可程式化邏輯控制器100輸出一轉速變頻訊號(圖中未示)以及一內置體積比控制訊號(圖中未示)至壓縮機10。其中，轉速變頻訊號可以是一頻率訊號，可程式化邏輯控制器100依據蒸發器20的蒸發溫度T_e 以及冷凝器30的冷凝溫度T_c 產生轉速變頻訊號，使得壓縮機10可以依據蒸發器20的蒸發溫度T_e 以及冷凝器30的冷凝溫度T_c 而即時地控制壓縮機10內螺旋轉子(圖中未示)的轉速，且即時地改變冷凝器30的實際冷凝溫度以及蒸發器20實際蒸發溫度，而使得冷凝器30的實際冷凝溫度符合目標冷凝溫度、以及蒸發器20實際蒸發溫度符合目標蒸發溫度。可程式化邏輯控制器100依據蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 而獲得一內置體積比控制訊號。其中，內致體積比控制訊號可以是控制壓縮機10內一滑塊(圖中未示)以及一容調裝置(圖中未示)的控制訊號，使得容調裝置依據蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 而控制滑塊與螺旋轉子的相對位置，且改變壓縮機10的實際的內置體積比V_i ，以匹配至對壓縮機10而言達到最佳化運轉效率的內置體積比V_i 。

請參閱圖3、圖4所示，為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法之流程圖。且一併搭配前述之技術內容詳述如後。

當開始使用本發明所述的即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統時，第一階段是溫度與轉速控制。一開始先設定好一目標冷凝溫度以及一目標蒸發溫度(步驟S1)。接著，通過溫度感測器T30感測一實際冷凝溫度T_c 以及通過溫度感測器T20感測一實際蒸發溫度T_e (步驟S2)。繼而，可程式化邏輯控制器100判斷實際冷凝溫度T_c 是否符合目標冷凝溫度、以及判斷實際蒸發溫度T_e 是否符合目標蒸發溫度(步驟S3)；如所述判斷有至少一者不符合時，即實際冷凝溫度T_c 不符合目標冷凝溫度或者實際蒸發溫度T_e 不符合目標蒸發溫度時，則進行下一步驟。可程式化邏輯控制器100依據目標冷凝溫度、目標蒸發溫度、實際冷凝溫度T_c 以及實際蒸發溫度T_e 而輸出轉速變頻訊號以控制壓縮機10的轉速，持續直到實際冷凝溫度T_c 符合目標冷凝溫度，且實際蒸發溫度T_e 符合目標蒸發溫度(步驟S4)，繼續下一步驟。

第二階段是壓縮機10內外壓縮比匹配與系統能耗最佳化。可程式化邏輯控制器100判斷壓縮機10的內置體積比V_i 是否匹配壓縮機10外的系統壓縮比CR (步驟S5)；如所述判斷有不匹配時，則進行下一步驟。即是，如有不匹配狀況即代表壓縮機10內外壓力不匹配，容易造成過壓縮或壓縮不足(欠壓縮)的狀況產生，容易造成能耗的不必要的浪費，且易使效能低落，本發明就是針對這個問題提出即時性的解決方案。最後，可程式化邏輯控制器100通過即時地偵測冷凝器壓力P_c 以及蒸發器壓力P_e ，以滿足V_i = 0.002 P_c - 0.00522 P_e + 2.26177的關係下，即時地對壓縮機10輸出內置體積比控制訊號，可以即時地調整壓縮機10的內置體積比V_i ，使得內置體積比V_i 匹配壓縮機10外的系統壓縮比CR，達成能耗的最佳化(步驟S6)。在步驟S5中，若內置體積比V_i 匹配壓縮機10外的系統壓縮比CR，則無須通過冷凝器壓力P_c 以及蒸發器壓力P_e 來調整壓縮機的內置體積比V_i ，此時，回到判斷該實際冷凝溫度T_c 是否符合該目標冷凝溫度、以及判斷該實際蒸發溫度是否符合該目標蒸發溫度的步驟(步驟S3)，以持續地判斷實際蒸發溫度T_e 與目標蒸發溫度的關係，以及實際冷凝溫度T_c 與目標冷凝溫度的關係，進而控制壓縮機的轉速，以維持內置體積比V_i 匹配壓縮機10外的系統壓縮比CR。

進一步而言，壓縮機10更包括彼此耦接的一滑塊(圖中未示)以及一容調裝置(圖中未示)，在本發明中，容調裝置係為可依據可程式化邏輯控制器100輸出的內置體積比控制訊號，而控制滑塊與螺旋轉子(圖中未示)在壓縮機10內的相對位置，且改變內置體積比V_i 的裝置。其中，滑塊通過壓縮機10內的一滑板閥(圖中未示)進行控制。在本實施例中，針對改變內置體積比V_i 的控制可以是分段式或無段式的控制方式。分段式的控制方式可以是預先設定多數組可調整的V_i 數值，如2.4、3.0以及3.5，當蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 到達預定閥值時才進行切換，然而本發明不在此限。無段式的控制方式可以是依據前述回歸關係式，當蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 一有任何變化即進行即時地動態調整。如圖4所示，在前述步驟S1與S2之間，可更包括一步驟：設定壓縮機10理論最大排氣量、溫度控制時間、冷凝器水量、蒸發器水量、冷凝器熱傳導係數、蒸發器熱傳導係數(步驟S7)。

參閱圖5、圖6所示，其中，圖5為本發明之冷凝溫度、壓縮機頻率與內置體積比的關係圖；圖6為本發明之蒸發溫度、壓縮機頻率與內置體積比的關係圖。

在圖5中示意壓縮機10與冷凝器30的控制示意圖，冷凝器30的冷凝溫度T_c 在時間軸t上隨著壓縮機10的運轉頻率f (與轉速成正比)增加而增加，而最佳化的內置體積比V_i 亦隨著變動，在達到最佳化之後因持續即時地微調而會有數值抖動的情況。進一步而言，系統開始運轉時，冷凝器30的實際冷凝溫度T_c 可以看成是室溫攝氏25度，此時若設定目標冷凝溫度為攝氏55度，則由於實際冷凝溫度T_c 與目標冷凝溫度不符而必須控制壓縮機10的轉速(如提高頻率)，在此實施例中，當實際冷凝溫度T_c 到達攝氏50度時(時間點t1)，壓縮機10的運轉頻率即自60Hz開始降低，但此時由於壓縮機10仍繼續運轉因此仍會使得實際冷凝溫度T_c 繼續產生變化，在預測實際冷凝溫度T_c 可到達目標冷凝溫度之後，可程式化邏輯控制器100亦依據前述回歸關係式即時地調整壓縮機10的內置體積比V_i (例如在1至3.5之間調整)，使壓縮機10維持在最佳化效率下運轉。直到時間點t2，實際冷凝溫度T_c 到達目標冷凝溫度時(時間點t2)，則完成加熱運轉。

在圖6中示意壓縮機10與蒸發器20的控制示意圖，蒸發器20的蒸發溫度T_e 在時間軸t上隨著壓縮機10的運轉頻率f (與轉速成正比)增加而降低，而最佳化的內置體積比V_i 亦隨著變動，在達到最佳化之後因持續即時地微調而會有數值抖動的情況。進一步而言，系統開始運轉時，蒸發器20的實際蒸發溫度T_e 可以看成是室溫攝氏25度，此時若設定目標蒸發溫度為攝氏7度，則由於實際蒸發溫度T_e 與目標蒸發溫度不符而必須控制壓縮機10的轉速(如提高頻率)，在此實施例中，當壓縮機10的運轉頻率到達60Hz時(時間點t1’)即開始降低，但此時由於壓縮機10仍繼續運轉因此仍會使得實際蒸發溫度T_e 繼續產生變化，在預測實際蒸發溫度T_e 可到達目標蒸發溫度之後，可程式化邏輯控制器100亦依據前述回歸關係式即時地調整壓縮機10的內置體積比V_i (例如在1至3.5之間調整)，使壓縮機10維持在最佳化效率下運轉。直到時間點t2’，實際蒸發溫度T_e 到達目標蒸發溫度時，則完成冷卻運轉。

在本發明中，亦可以在同一系統架構下，同步地控制蒸發器20以及冷凝器30，且在蒸發器20與冷凝器30在系統中具有相同熱交換效率的情況下，理論上可以使蒸發器20以及冷凝器30同時到達其目標溫度(如時間點t2與t2’相同)，使得在蒸發器20以及冷凝器30同時控制的情況下，配合內置體積比V_i 的回歸關係式控制，使得壓縮機10在運轉過程皆具有最佳化運轉效率。進一步而言，亦可通過不同熱交換效率的蒸發器20以及冷凝器30來達成使蒸發器20以及冷凝器30同時到達其目標溫度的目的，然而本發明不在此限。

為此，由於蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 是在壓縮機10外且與壓縮機10的內部壓力具有即時地動態關聯，因此通過感測蒸發器壓力P_e 以及冷凝器壓力P_c 使壓縮機10可以通過可程式化邏輯控制器100，根據前揭的回歸關係式而即時地控制壓縮機10的內置體積比，讓壓縮機10的內置體積比V_i 與該系統壓縮比CR達成即時地動態匹配，讓系統運作於廣泛的壓力變化範圍的同時，可以避免過壓縮或壓縮不足等現象發生，使壓縮機10運轉在高效率點以提高性能係數(coefficient of performance, COP)，如此可降低額外功率損失，且使系統維持於最佳效率狀態，達到節能的功效。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

10:壓縮機

11:低壓端

12:高壓端

20:蒸發器

30:冷凝器

40:人機介面

50:分析主機

60:溫度感測器

70:壓力感測器

80:流量感測器

100:可程式化邏輯控制器

110:致冷循環流體

120:致熱循環流體

L22、L32:流量感測器

T11、T12、T20~T22、T30~T32:溫度感測器

P11、P12、P20、P30:壓力感測器

t1、t2、t1’、t2’:時間點

S1~S7:步驟

T_c:冷凝溫度

T_e:蒸發溫度

t:時間軸

f:運轉頻率

V_i:內置體積比

圖1為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之系統架構圖；

圖2為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之功能方塊圖；

圖3、圖4為本發明即時可變內置體積比的螺旋式壓縮系統之操作方法之流程圖；

圖5為本發明之冷凝溫度、壓縮機頻率與內置體積比的關係圖；以及

圖6為本發明之蒸發溫度、壓縮機頻率與內置體積比的關係圖。