TWI526661B - 溫控方法及應用其之溫控系統 - Google Patents

Description

溫控方法及應用其之溫控系統

本發明是有關於一種溫控方法及應用其之溫控系統，且特別是有關於一種時變控溫的溫控方法及應用其之溫控系統。

傳統冷凍冷藏櫃的溫控模式中，當冷凍冷藏櫃的系統溫度高於一恆常的溫度上限值時，製冷主機提供冷氣給冷凍冷藏櫃；當冷凍冷藏櫃的系統溫度低於一恆常的溫度下限值時，製冷主機停止提供冷氣給冷凍冷藏櫃。然而，若所有冷凍冷藏櫃的系統溫度都高於恆常的溫度上限值時，製冷主機會產生許多無效耗能，使製冷主機負載大幅增加，甚至可能影響製冷主機的使用壽命。

本發明係有關於一種溫控方法及應用其之溫控系統，可改善傳統溫控方法的問題。

根據本發明之一實施例，提出一種溫控方法。溫控 方法包括以下步驟。提供數台冷凍冷藏櫃，其中冷凍冷藏櫃各自依據數個相異的時變溫度函數進行溫控；依據時變溫度函數，決定各冷凍冷藏櫃的一期望溫度；以及，於一固定溫控模式中，依據期望溫度控制對應之冷凍冷藏櫃的一電磁閥開啟或關閉，其中當冷凍冷藏櫃的一系統溫度高於期望溫度時，控制電磁閥開啟，以使冷氣提供給冷凍冷藏櫃，而當冷凍冷藏櫃的系統溫度低於期望溫度時，控制電磁閥關閉，使冷氣無法提供冷氣給該對應之冷凍冷藏櫃。

根據本發明之另一實施例，提出一種溫控系統。溫控系統包括數台冷凍冷藏櫃及一溫控單元。各冷凍冷藏櫃包括一電磁閥及一溫控模組。溫控模組控制電磁閥開啟，以使冷氣提供給對應之冷凍冷藏櫃，或控制電磁閥關閉，以使冷氣無法提供給對應之冷凍冷藏櫃。溫控單元用以當各冷凍冷藏櫃的一系統溫度高於對應之期望溫度時，控制溫控模組去開啟電磁閥，而當各冷凍冷藏櫃的系統溫度低於期望溫度時，控制溫控模組去關閉電磁閥。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧溫控系統

110‧‧‧第一冷凍冷藏櫃

111‧‧‧第一出風口

112‧‧‧第一回風口

113‧‧‧第一電磁閥

114‧‧‧第一溫控模組

120‧‧‧第二冷凍冷藏櫃

121‧‧‧第二出風口

122‧‧‧第二回風口

123‧‧‧第二電磁閥

124‧‧‧第二溫控模組

200‧‧‧製冷主機

300‧‧‧溫控單元

A、A’‧‧‧振幅

C1、C1’‧‧‧第一時變溫度函數

C2‧‧‧第二時變溫度函數

P1‧‧‧物品

S110~S134‧‧‧步驟

t1、t1_1、t1_2‧‧‧時點

T1‧‧‧期望溫度

Tav、Tav’‧‧‧平均溫度

Tu、Td、Tu’、Td’‧‧‧溫度點

tr1‧‧‧第一時間區間

第1圖繪示依照本發明一實施例之溫控系統的功能方塊圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之溫控方法流程圖。

第3圖繪示依照本發明實施例之時變溫度函數的示意圖。

第4圖繪示本實施例之第一冷凍冷藏櫃處於固定溫控模式的示意圖。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之第一時變溫度函數及第二時變溫度函數的示意圖。

第6圖繪示另一實施例之第一時變溫度函數的示意圖。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之溫控系統的功能方塊圖。溫控系統100包括M台冷凍冷藏櫃、製冷主機200及溫控單元300，其中M等於或大於2。本文的冷凍冷藏櫃指的是冷藏櫃、冷凍櫃或同時具有冷藏與冷凍功能的櫃。第一冷凍冷藏櫃110包括第一出風口111、第一回風口112、第一電磁閥113及第一溫控模組(temperature control,TC)114，而第二冷凍冷藏櫃120包括第二出風口121、第二回風口122、第二電磁閥123及第二溫控模組124。

第一冷凍冷藏櫃110的溫度可控制在攝氏2至6度的之間。製冷主機200例如是冰水機，其產生的冷氣可從第一出風口111送出至第一冷凍冷藏櫃110。冷氣吸收放置於第一冷凍冷藏櫃110內的物品P1的熱量，使物品P1的溫度降低。吸收熱量後的冷氣的溫度提高，然後從第一回風口112流出至第一冷凍冷藏櫃110外。第一溫控模組114受控於溫控單元300，藉以控 制第一電磁閥113開啟或關閉。當第一電磁閥113開啟，製冷主機200的冷氣可透過第一出風口111提供給第一冷凍冷藏櫃110，而當第一電磁閥113關閉，製冷主機200的冷氣無法透過第一出風口111提供給第一冷凍冷藏櫃110。

第二冷凍冷藏櫃120的第二出風口121、第二回風口122、第二電磁閥123及第二溫控模組124分別相似第一冷凍冷藏櫃110的第一出風口111、第一回風口112、第一電磁閥113及第一溫控模組114，容此不再贅述。其它冷凍冷藏櫃的結構也相似第一冷凍冷藏櫃110，容此不再贅述。

請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例之溫控方法流程圖。所有的冷凍冷藏櫃每隔一時間週期執行第2圖的流程。以下係以第一冷凍冷藏櫃110為例說明。

於步驟S110中，第一冷凍冷藏櫃110判斷上述時間週期是否已到；若是，則執行步驟S112；若否，則結束第2圖之流程，然後重新執行第2圖之流程。

於步驟S112中，請同時參照第3圖，其繪示依照本發明實施例之時變溫度函數的示意圖。其中Tu表示第一冷凍冷藏櫃110的期望溫度上限，Td表示第一冷凍冷藏櫃110的期望溫度下限，而Tav表示第一冷凍冷藏櫃110的期望溫度上限Tu與期望溫度下限Td的平均值。溫控單元300依據第一時變溫度函數C1決定第一冷凍冷藏櫃110的第一期望溫度T1。第一時變溫度函數C1例如是正弦波函數，其週期介於約4至6小時的其中一 個時間區間，或其它更短或更長的時間區間。第一期望溫度T1係第一時變溫度函數C1對應於時點t1的其中一溫度點。在時點t1時，第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度期望能控制在第一期望溫度T1的一溫度點或溫度範圍。此外，第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度例如是第一冷凍冷藏櫃110之第一回風口112的回風溫度。另一實施例中，若第一冷凍冷藏櫃110之第一回風口112以外區域的系統溫度接近物品P1的溫度且/或溫度波動頻率小，則亦可作為第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度。此外，溫控單元300可依據相異於第一時變溫度函數C1的第二時變溫度函數去決定第二冷凍冷藏櫃120的期望溫度，其中第一時變溫度函數C1與第二時變溫度函數可相差一相位角。

由第3圖可知，第一冷凍冷藏櫃110的期望溫度隨時間改變。溫控單元300依據不同時變溫控函數去控制不同的冷凍冷藏櫃，使溫控系統100的第一冷凍冷藏櫃110與第二冷凍冷藏櫃120之一者的期望溫度低於第一冷凍冷藏櫃110與第二冷凍冷藏櫃120之另一者的期望溫度，進而平衡製冷主機200的負載。例如當溫控單元300以第一時變溫度函數C1控制第一冷凍冷藏櫃110，而使第一冷凍冷藏櫃110的製冷需求提高(亦即是降低第一冷凍冷藏櫃110之期望溫度)，此時溫控單元300以第二時變溫度函數C2控制第二冷凍冷藏櫃120，而使第二冷凍冷藏櫃120的製冷需求降低(亦即是提高第二冷凍冷藏櫃120之期望溫度)，故可平衡製冷主機200的負載。使用本發明實施例之溫控方 法，除了冷凍冷藏櫃具有恆溫、保鮮的效果外，依據實測結果，若製冷主機200定頻製冷主機，則可節省製冷主機200約15至20%的耗能；製冷主機200變頻製冷主機，則可節省製冷主機200約10至15%的耗能。

以下係以第一冷凍冷藏櫃110說明步驟S114以後的步驟，其餘冷凍冷藏櫃的溫控流程相似於第一冷凍冷藏櫃110。

於步驟S114中，溫控單元300判斷第一冷凍冷藏櫃110在時點t1的系統溫度是否高於第一期望溫度T1；若是，則執行步驟S116；若否，則結束流程，然後，第一冷凍冷藏櫃110重新執行第2圖之流程。

在步驟S116中，溫控單元300判斷第一冷凍冷藏櫃110是否處於一休止模式；若是，則執行步驟S118；若否，則執行步驟S120。在休止模式中，第一冷凍冷藏櫃110之第一電磁閥113關閉，藉以降低或平衡製冷主機200的負載。

在步驟S118中，判斷第一冷凍冷藏櫃110的出風口的關閉週期是否已到。進一步地說，溫控單元300判斷第一電磁閥113是否已關閉一第二時間區間；若是，則執行步驟S122，執行固定溫控模式；若否，則結束流程，然後，第一冷凍冷藏櫃110重新執行第2圖之流程。

在步驟S122中，在固定溫控模式中，當第一冷凍冷藏櫃110在時點t1的系統溫度高於第一期望溫度T1時，溫控單元300控制第一電磁閥113開啟，以期望第一冷凍冷藏櫃110的 系統溫度能夠降至第一期望溫度T1的範圍內。

步驟S122後，第一冷凍冷藏櫃110結束流程，然後，第一冷凍冷藏櫃110重新執行第2圖之流程。

於步驟S120中，若第一冷凍冷藏櫃110目前非處於休止模式(前步驟S116的判斷)，則於本步驟再接著判斷第一冷凍冷藏櫃110是否處於固定溫控模式；若是，則執行步驟S124；若否，則執行步驟S126。

在步驟S124中，請同時參照第4圖，其繪示本實施例之第一冷凍冷藏櫃處於固定溫控模式的示意圖。判斷第一冷凍冷藏櫃110執行固定溫控模式的週期是否已到。進一步地說，溫控單元300判斷第一電磁閥113是否已開啟一第一時間區tr1，例如是從時點t1_1至時點t1_2之間的時間區間；若是，則執行步驟S128；若否，則執行步驟S122。

在步驟S128中，溫控單元300使用統計回歸技術，判斷第一冷凍冷藏櫃100的系統溫度是否乖離期望溫度T1，此處的”乖離”指的是系統溫度高於期望溫度T1。若是，則執行步驟S130；若否，執行步驟S132。在一實施例中，判斷第一冷凍冷藏櫃100的系統溫度是否乖離期望溫度T1的方法，例如是判斷第一冷凍冷藏櫃100的系統溫度是否高於期望溫度T1之一溫度點或溫度範圍。

在步驟S130中，溫控單元300控制第一電磁閥113繼續開啟，以期望第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度可降至第一期 望溫度T1。步驟S130後，結束流程，然後，第一冷凍冷藏櫃110重新執行第2圖之流程。

在上述步驟S126中，若第一冷凍冷藏櫃110非處於固定溫控模式(前步驟S120的判斷)，則執行本步驟S126，判斷第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度是否持續下將。進一步地說，若第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度呈下降趨勢，表示第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度仍有機會降至第一期望溫度T1，則執行步驟S134，繼續執行加強溫控模式。

在步驟S126中，若第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度呈上升趨勢，表示若繼續提供冷氣給第一冷凍冷藏櫃110可能還是沒有機會讓第一冷凍冷藏櫃110的系統溫度降溫至第一期望溫度T1，因此執行步驟S132，執行休止模式，藉以降低或平衡製冷主機200的負載。

於步驟S132中，在休止模式中，溫控單元300控制第一電磁閥113關閉一第二時間區間。在第二時間區間內，因為第一冷凍冷藏櫃110之第一電磁閥113關閉，藉以降低並平衡製冷主機200的負載。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之第一時變溫度函數及第二時變溫度函數的示意圖。本實施例中，第一時變溫度函數C1與第二時變溫度函數C2係鋸齒波，二者相差一相位差，且其振幅及/或平均溫度可相異，例如第一時變溫度函數C1的平均溫度Tav低於第二時變溫度函數C2的平均溫度Tav’，然第一 時變溫度函數C1的平均溫度Tav亦可高於第二時變溫度函數C2的平均溫度Tav’。另一實施例中，第一時變溫度函數C1與第二時變溫度函數C2的振幅、週期、相位角與平均溫度中至少一者可相異。

上述實施例中，第一時變溫度函數C1及第二時變溫度函數C2具有相同波形(例如同為鋸齒波或同為正弦波)。然另一實施例中，第一時變溫度函數C1及第二時變溫度函數C2亦可為各自具有相異波形。例如，第一時變溫度函數C1與第二時變溫度函數C2之一者係正弦波函數，而第一時變溫度函數C1與第二時變溫度函數C2之另一者係鋸齒波函數。

在另一實施例中，第一時變溫度函數C1除了前述之正弦波函數之外，還可以為以下之函數：C1=Tav+A×Func(t+θ)............................(1)

式(1)中，平均溫度Tav表示第一冷凍冷藏櫃110的期望溫度上限Tu與期望溫度下限Td的平均值，A表示第一時變溫度函數C1的波形振幅調整參數，Func(t+θ)表示第一時變溫度函數C1的波形，t代表時間，θ表示相位角。而下式(2)中，Tav’表示Tav偏移後的溫度平均值，A’表示第一時變溫度函數C1’的波形振幅參數，Func(t+θ')表示第一時變溫度函數C1’的波形，t代表時間，θ'表示相位角。

在本實施例中，可經由改變第一時變溫度函數C1之平均溫度Tav、波形振幅參數A以及相位角θ，藉以調整第一 時變溫度函數C1的波形及/或振幅，而得到相異於第一時變溫度函數C1的函數C1’。調整後之第一時變溫度函數C1’如下：C1'=Tav'+A'×Func(t+θ')............................(2)

式(2)中，Tav’表示調整後的平均溫度，A’表示調整後的波形振幅參數，θ'表示調整後的相位角。請參照第6圖所繪示本實施例之第一時變溫度函數C1以及調整後之第一時變溫度函數C1’的示意圖。平均溫度Tav與Tav’、波形振幅參數A與A’、以及相位角θ與θ'兩者之間可以相同或相異，其可以是數值或函數。透過調整平均溫度Tav、波形振幅參數A以及相位角θ，可視實際(現場)狀況對第一時變溫度函數C1進行適當的大幅調整或微調而改用調整後之第一時變溫度函數C1’，讓溫控系統100的耗能可以最佳化。此外，調整第二時變溫度函數C2的數學式相似於第一時變溫度函數C1，容此不再贅述。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S110~S134‧‧‧步驟

Claims (24)

1. 一種溫控方法，包括：提供複數台冷凍冷藏櫃，其中該些冷凍冷藏櫃各自依據複數相異的時變溫度函數進行溫控；依據該些時變溫度函數，決定各該冷凍冷藏櫃的一期望溫度；於一固定溫控模式中，依據該期望溫度控制對應之該冷凍冷藏櫃的一電磁閥開啟或關閉，其中當該對應之冷凍冷藏櫃的一系統溫度高於該期望溫度時，控制該電磁閥開啟，以使冷氣提供給該對應之冷凍冷藏櫃，而當該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度低於該期望溫度時，控制該電磁閥關閉，使冷氣無法提供冷氣給該對應之冷凍冷藏櫃；其中判斷對應之該冷凍冷藏櫃的該系統溫度是否大於該期望溫度；若該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度大於該期望溫度，判斷該對應之冷凍冷藏櫃是否處於一休止模式；以及若該對應之冷凍冷藏櫃非處於該休止模式，判斷該對應之冷凍冷藏櫃是否處於該固定溫控模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，更包括：若該對應之冷凍冷藏櫃處於該固定溫控模式，判斷該固定溫控模式是否已執行一第一時間區間；以及 若該固定溫控模式已執行該第一時間區間，判斷該系統溫度是否乖離該期望溫度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之溫控方法，更包括：若該系統溫度乖離該期望溫度，執行一加強溫控模式。
4. 如申請專利範圍第3項所述之溫控方法，其中該加強溫控模式包括：控制該對應之冷凍冷藏櫃的該電磁閥繼續開啟。
5. 如申請專利範圍第2項所述之溫控方法，更包括：若該系統溫度未乖離該期望溫度，執行該休止模式。
6. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，更包括：若該對應之冷凍冷藏櫃非處於該固定溫控模式，則判斷該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度是否呈下降趨勢；以及若該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度非呈下降趨勢，執行該休止模式。
7. 如申請專利範圍第6項所述之溫控方法，其中該休止模式包括：控制該對應之冷凍冷藏櫃的該電磁閥關閉一第二時間區間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，更包括：若該對應之冷凍冷藏櫃處於該休止模式，判斷該對應之冷凍冷藏櫃之該電磁閥是否已關閉一第二時間區間；以及若該對應之冷凍冷藏櫃之該電磁閥已關閉該第二時間區間，執行該固定溫控模式。
9. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，其中該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度係該對應之冷凍冷藏櫃之一回風口的回風溫度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，其中該些時變溫度函數之二者之間相差一相位角。
11. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，其中該些時變溫度函數係正弦波函數或鋸齒波函數。
12. 如申請專利範圍第1項所述之溫控方法，其中該些時變溫度函數之一者於一時點的期望溫度相異於該些時變溫度函數之另一者於該時點的期望溫度。
13. 一種溫控系統，包括： 複數台冷凍冷藏櫃，各包括：一電磁閥；及一溫控模組，控制該電磁閥開啟，以使冷氣提供給對應之該冷凍冷藏櫃，或控制該電磁閥關閉，以使冷氣無法提供給對應之該冷凍冷藏櫃；以及一溫控單元，用以當各該冷凍冷藏櫃的一系統溫度高於對應之一期望溫度時，控制該溫控模組去開啟該電磁閥，而當各該冷凍冷藏櫃的該系統溫度低於該期望溫度時，控制該溫控模組去關閉該電磁閥；其中該溫控單元更用以：判斷對應之該冷凍冷藏櫃的該系統溫度是否大於該期望溫度；若該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度大於該期望溫度，判斷該對應之冷凍冷藏櫃是否處於一休止模式；以及若該對應之冷凍冷藏櫃非處於該休止模式，判斷該對應之冷凍冷藏櫃是否處於一固定溫控模式；其中該期望溫度係依據複數相異的時變溫度函數所決定。
14. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：若該對應之冷凍冷藏櫃處於該固定溫控模式，判斷該固定溫控模式是否已執行一第一時間區間；以及，若該固定溫控模式已執行該第一時間區間，判斷該系統溫度是否已該乖離該期望溫 度。
15. 如申請專利範圍第14項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：若該系統溫度已乖離該期望溫度，執行一加強溫控模式。
16. 如申請專利範圍第15項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：於該加強溫控模式中，控制該對應之冷凍冷藏櫃的該電磁閥繼續開啟。
17. 如申請專利範圍第14項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：若該系統溫度未乖離該期望溫度，執行該休止模式。
18. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：若該對應之冷凍冷藏櫃非處於該固定溫控模式，則判斷該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度是否呈下降趨勢；以及，若該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度非呈下降趨勢，執行該休止模式。
19. 如申請專利範圍第18項所述之溫控系統，其中該溫控單 元更用以：於該休止模式中，控制該對應之冷凍冷藏櫃的該電磁閥關閉一第二時間區間。
20. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該溫控單元更用以：若該對應之冷凍冷藏櫃處於該休止模式，判斷該對應之冷凍冷藏櫃之該電磁閥是否已關閉一第二時間區間；以及，若該對應之冷凍冷藏櫃之該電磁閥已關閉該第二時間區間，執行該固定溫控模式。
21. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該對應之冷凍冷藏櫃的該系統溫度係該對應之冷凍冷藏櫃之一回風口的回風溫度。
22. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該些時變溫度函數之二者之間相差一相位角。
23. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該些時變溫度函數係正弦波函數或鋸齒波函數。
24. 如申請專利範圍第13項所述之溫控系統，其中該些時變 溫度函數之一者於一時點的期望溫度相異於該些時變溫度函數之另一者於該時點的期望溫度。