專利名稱：裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置。更具體地說，涉及一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置，通過為電冰箱裝配一種線性壓縮機(jī)，使電冰箱在任何工作條件下都能夠獲得最佳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效率。


圖1是顯示已知電冰箱結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖1所示，已知電冰箱包括壓縮機(jī)11，用于使制冷劑氣體壓縮到高溫高壓狀態(tài)；冷凝器12，用于將經(jīng)過壓縮機(jī)11壓縮的高溫制冷劑氣體冷凝成液態(tài)制冷劑；毛細(xì)管13，用于將經(jīng)過冷凝器12予以冷凝的制冷劑變?yōu)榈蜏匾簯B(tài)制冷劑；蒸發(fā)器14，用于使通過上述毛細(xì)管13進(jìn)入其中的液態(tài)低溫制冷劑蒸發(fā)；置于冷凍室15中的溫度控制器17，用于當(dāng)一個(gè)開關(guān)根據(jù)冷凍室中的溫度而處于導(dǎo)通/切斷狀態(tài)時(shí)控制輸送到壓縮機(jī)11和風(fēng)扇電機(jī)的電源。
在圖1中，附圖標(biāo)號(hào)18表示冷藏室，19表示電冰箱的殼體，20表示保溫壁，21表示吸入管。
圖2顯示了如圖1所示的壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)、溫度控制器之間的關(guān)系，圖3是一種已知線性壓縮機(jī)的剖視圖。
在上述附圖中，附圖標(biāo)記31為活塞彈簧，32為外層壓板，33為電機(jī)線圈，34為永久磁體，35為內(nèi)層壓板，36為缸體，37為活塞，38為排放閥，39為吸入閥。
下面結(jié)合上述附圖對(duì)已知電冰箱的工作方式進(jìn)行說明。
如圖1和圖2所示，當(dāng)冷凍室15中的溫度高于預(yù)定溫度值時(shí)，置于冷凍室15中的溫度控制器17使開關(guān)閉合，將壓縮機(jī)11和風(fēng)扇電機(jī)16的電源接通。
壓縮機(jī)將制冷劑氣體壓縮成為高溫高壓的制冷劑氣體，并將經(jīng)過壓縮之后的制冷劑氣體送到冷凝器12中。經(jīng)過壓縮的制冷劑氣體與冷凝器12外部的空氣進(jìn)行熱交換，然后進(jìn)入到毛細(xì)管13中。
進(jìn)入到毛細(xì)管13的制冷劑氣體變成低溫液態(tài)制冷劑，其壓力也有所降低。壓力減小后的制冷劑被送到蒸發(fā)器14。蒸發(fā)器14使低溫液態(tài)制冷劑蒸發(fā)，從而冷卻冷凍室15中的空氣，經(jīng)過蒸發(fā)之后的制冷劑氣體作為新的制冷劑氣體被送入到壓縮機(jī)中。
當(dāng)冷凍室15中的空氣被充分冷卻，使冷凍室15中的溫度下降到低于預(yù)定溫度值時(shí)，溫度控制器17的開關(guān)被切斷，使壓縮機(jī)11和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)停止工作，從而完成了制冷操作。
已知電冰箱重復(fù)地進(jìn)行上述過程，以便冷卻電冰箱的冷凍室中的空氣。
一般說來，在已知的電冰箱中，當(dāng)環(huán)境溫度為30℃，并且電冰箱中沒有食物時(shí)，壓縮機(jī)11工作大約20分鐘，然后停止大約25分鐘。電冰箱重復(fù)地進(jìn)行上述過程，將冷凍室中的溫度保持為大約-18℃。
壓縮機(jī)11工作時(shí)間的比值被稱為壓縮機(jī)的工作比。壓縮機(jī)的工作比可以采用下述方式來予以表示工作比＝(工作時(shí)間/(工作時(shí)間+停止時(shí)間))×100 (1)＝(20/(20+25))×100＝44.4％在這種已知的電冰箱中，由于從外部通過保溫壁20傳遞到電冰箱的熱量以及冷凝器的熱交換量隨著環(huán)境溫度的不同而變化，因此電冰箱的效率不是恒定的。
更具體地說，當(dāng)通過保溫壁20傳遞的熱量Q是QF+QR＝hFAFΔTF+hRARΔTR時(shí)，假設(shè)值h在hRAR＝2hFAF的條件下是恒定的，則可以獲得下述的表達(dá)式熱傳遞量Q＝hFAF(ΔTF+2ΔTR) (2)其中，QF為通過保溫壁傳遞到冷凍室的熱量，QR為通過冷藏室的保溫壁傳遞到冷藏室的熱量，h為熱傳遞系數(shù)，A為傳熱面積，ΔT為溫差，F(xiàn)表示冷凍室，R表示冷藏室。
在冷藏室18的溫度保持為3℃，冷凍室15的溫度保持為-18℃，環(huán)境溫度為15-30℃情況下，當(dāng)環(huán)境溫度為15℃時(shí)，熱傳遞量Q為Q＝[hFAF(15-(-18)+2(15-3)]＝57hFAF，當(dāng)環(huán)境穩(wěn)定為30℃時(shí)，熱傳遞量為102hFAF。
因此，當(dāng)環(huán)境溫度是30℃，而不是15℃時(shí)，熱傳遞量增大了0.8倍。
此外，如果以同樣的方式來表示冷凝器的熱交換量，人們知道，當(dāng)環(huán)境溫度在Q＝hCACΔTC.的條件下變化時(shí)，熱交換量隨著ΔTC的變化而變化。
因此，為了使電冰箱能夠有效地工作，壓縮機(jī)的制冷能力必須隨著電冰箱的環(huán)境溫度和食物的存儲(chǔ)狀態(tài)而變化。
然而，由于已知電冰箱采用的是往復(fù)式壓縮機(jī)，其缺點(diǎn)是壓縮機(jī)的制冷能力是恒定的，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和活塞的沖程是恒定的，因此電冰箱的效率較低。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置，通過為電冰箱裝配線性壓縮機(jī)，使電冰箱在任何工作條件下都能夠獲得最佳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的經(jīng)過改進(jìn)的控制裝置，通過為電冰箱裝配線性壓縮機(jī)，使電冰箱在任何工作條件下都能夠獲得最佳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置，包括一個(gè)工作比計(jì)算單元，用于計(jì)算壓縮機(jī)的工作比；一個(gè)制冷能力計(jì)算單元，用于根據(jù)壓縮機(jī)活塞的沖程計(jì)算出制冷能力；一個(gè)控制器，用于通過根據(jù)所述工作比和制冷能力來控制活塞的沖程，從而保持工作比恒定。
通過下面的說明，將能夠更為清楚地看出本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將能夠更好地理解本發(fā)明，然而下面的說明僅僅是舉例性的，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍產(chǎn)生影響。
圖1是顯示已知電冰箱結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2示出了如圖1所示的壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)和溫度控制器之間的關(guān)系；圖3是顯示已知線性壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4是曲線圖，示出了根據(jù)本發(fā)明通過采用可控硅開關(guān)元件來進(jìn)行相位控制的電流波形，從而對(duì)裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱進(jìn)行控制；圖5是本發(fā)明第一種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的方框圖；圖6是本發(fā)明第二種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的方框圖；圖7是本發(fā)明第三種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的方框圖。
如圖3所示，由于能夠通過改變送到壓縮機(jī)的電機(jī)線圈33的電流來控制活塞37的沖程，通過將一個(gè)活塞位置傳感器安裝在壓縮機(jī)的某一位置上，就能夠測量出活塞37的沖程，通過檢測壓縮機(jī)的電流能夠計(jì)算出工作比，根據(jù)工作比，就能夠預(yù)測電冰箱的工作狀況。
裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置根據(jù)活塞37的沖程來計(jì)算出制冷能力，以便根據(jù)計(jì)算的結(jié)果使工作比為30-50％，從而基于該工作比獲得電冰箱的最佳制冷效率。如圖4所示，可以通過控制相位，例如采用可控硅開關(guān)元件，通過在預(yù)定時(shí)間TR內(nèi)切斷電流，從而控制流過壓縮機(jī)的電流。
圖5是本發(fā)明第一種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的方框圖。
如圖5所示，本發(fā)明的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置包括電流檢測器110，用于檢測流過壓縮機(jī)11的電流；工作比計(jì)算單元100，具有第一計(jì)算單元120，用于根據(jù)電流檢測器110的檢測結(jié)果，根據(jù)檢測到電流的時(shí)間和沒有檢測到電流的時(shí)間來計(jì)算出工作比；安裝在壓縮機(jī)11中的位置傳感器210，用于檢測活塞的位置；制冷能力計(jì)算單元200，具有第二計(jì)算單元220，用于根據(jù)檢測到的活塞位置來計(jì)算出沖程，在此基礎(chǔ)上預(yù)測制冷能力，從而計(jì)算出壓縮機(jī)11的制冷能力；一個(gè)可控硅開關(guān)元件310，用于控制輸入到壓縮機(jī)11的電流波形；控制單元300，具有制冷能力控制器320，用于根據(jù)壓縮機(jī)11的工作比和所述制冷能力來驅(qū)動(dòng)所述可控硅開關(guān)元件，以及一個(gè)控制器330，用于控制制冷能力控制器320。
下面將結(jié)合圖5對(duì)本發(fā)明第一種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的工作方式進(jìn)行說明。
當(dāng)傳遞到冷藏室18和冷凍室15的熱量減少時(shí)，由于傳熱量小于壓縮機(jī)11的制冷能力，壓縮機(jī)11的工作比和工作時(shí)間減小，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后壓縮機(jī)停止工作。在這種情況下，由于電冰箱是在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)下停止工作的，電冰箱的工作比減小。
由控制器330予以控制的制冷能力控制器320通過可控硅開關(guān)元件310來控制流過壓縮機(jī)11的電流相位，并縮短壓縮機(jī)的活塞沖程，從而減小壓縮機(jī)11的制冷能力。
因此，壓縮機(jī)11的當(dāng)前制冷能力被減小，并保持電冰箱的工作比，使之不小于30％。
此外，當(dāng)電冰箱的環(huán)境溫度較高時(shí)，電冰箱的熱傳遞量增大，壓縮機(jī)的制冷能力保持恒定，電冰箱的工作比增大并超過50％。
此時(shí)，制冷能力控制器320增大壓縮機(jī)11的活塞沖程(減小TR)，從而增大壓縮機(jī)11的制冷能力，并保持電冰箱的工作比，使之不超過50％。
接著，制冷能力計(jì)算單元200的第二計(jì)算單元220將根據(jù)活塞位置傳感器測量到的活塞沖程而預(yù)測出的制冷能力送到控制單元300的控制器330，工作比計(jì)算單元100的第一計(jì)算單元120根據(jù)電流檢測器110的檢測結(jié)果來計(jì)算出工作比，并將該工作比送到控制器330，控制單元300的控制器根據(jù)制冷能力和工作比對(duì)所述可控硅開關(guān)元件310和制冷能力2控制器320進(jìn)行控制。
重復(fù)地進(jìn)行上述過程，以便獲得電冰箱的最佳制冷效率。
圖6是本發(fā)明第二種實(shí)施例的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置的方框圖。
如圖6所示，如果不可能將一個(gè)活塞位置傳感器安裝在壓縮機(jī)11的某一位置上，則可以通過改變制冷效率計(jì)算單元200的元件來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二種實(shí)施例。
更具體地說，制冷效率計(jì)算單元200′包括一個(gè)吸入壓力計(jì)算單元240，用于根據(jù)安裝在蒸發(fā)器14入口處的第一溫度傳感器230A所檢測到的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)11的吸入壓力；一個(gè)排放壓力計(jì)算單元250，用于根據(jù)安裝在冷凝器12中部的第二溫度傳感器230B所檢測到的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)11的排放壓力；第三計(jì)算單元260，用于根據(jù)上述吸入壓力、排放壓力、以及由電流檢測器所檢測到的電流值，通過計(jì)算活塞沖程來預(yù)測制冷效率；安裝在蒸發(fā)器出口處的第三溫度傳感器230C，用于將檢測到的溫度值傳送到控制單元300的控制器330。
其中，建議可以采用壓力傳感器來取代所述用于測量壓縮機(jī)11的吸入壓力和排放壓力的溫度傳感器230A、230B。
本發(fā)明第二種實(shí)施例的工作方式可以與第一種實(shí)施例的工作方式相同。所述第三個(gè)溫度傳感器230C將檢測到的蒸發(fā)器出口處的溫度傳送到控制器330，控制器330控制壓縮機(jī)11的制冷效率，以便使蒸發(fā)器14的入口與出口之間不出現(xiàn)溫差，從而使得電冰箱的工作比能夠?yàn)?0-50％。
在本發(fā)明的第三種實(shí)施例中，如圖7所示，制冷能力計(jì)算單元200″包括一個(gè)安裝在吸入管21某一位置上、并與壓縮機(jī)11相距10-15cm的第一溫度傳感器230D，用于測量吸入管的溫度；安裝在電冰箱殼體上的第二溫度傳感器230E，用于測量電冰箱的環(huán)境溫度，并將測量值送到控制單元300的控制器330。
控制器330改變壓縮機(jī)的活塞沖程，以便控制壓縮機(jī)11的制冷效率，從而使吸入管的溫度與電冰箱的環(huán)境溫度相同。
如上所述，本發(fā)明的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置通過采用溫度傳感器、壓力傳感器、活塞位置傳感器來精確地檢驗(yàn)電冰箱的工作狀態(tài)。此外，通過采用線性壓縮機(jī)，使得能夠精確地控制壓縮機(jī)的制冷效率，從而保持電冰箱的最佳工作狀態(tài)。
盡管上面對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是在下述權(quán)利要求所述的本發(fā)明實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的范圍之內(nèi)，本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員還可以作出種種改進(jìn)、添加或替換。
權(quán)利要求
1.一種裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置，包括一個(gè)工作比計(jì)算單元，用于計(jì)算出壓縮機(jī)的工作比；一個(gè)制冷能力計(jì)算單元，用于根據(jù)壓縮機(jī)活塞的沖程來計(jì)算出制冷能力；一個(gè)控制器，用于根據(jù)所述工作比和制冷能力來控制活塞沖程，從而保持一個(gè)恒定的工作比。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述工作比計(jì)算單元包括；一個(gè)電流檢測器，用于檢測壓縮機(jī)的電流；第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電流檢測器的檢測結(jié)果，采用檢測到電流的時(shí)間和沒有檢測到電流的檢測時(shí)間來計(jì)算工作比。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述制冷能力計(jì)算單元包括一個(gè)安裝在壓縮機(jī)內(nèi)部的位置檢測器，用于檢測活塞的位置；第二計(jì)算單元，用于通過由被檢測到的活塞位置來計(jì)算沖程，從而預(yù)測制冷能力。
4.如權(quán)利要求所述的裝置，其中所述控制器包括一個(gè)與壓縮機(jī)相連接的可控硅開關(guān)元件，用于對(duì)輸入到壓縮機(jī)的電流進(jìn)行波形控制；一個(gè)制冷能力控制器，用于根據(jù)所述工作比和制冷能力來驅(qū)動(dòng)所述可控硅開關(guān)元件；一個(gè)控制器，用于控制可控硅開關(guān)元件和制冷能力控制器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述制冷能力計(jì)算單元包括安裝在蒸發(fā)器入口處的第一溫度傳感器；一個(gè)吸入壓力計(jì)算單元，通過采用由所述第一溫度傳感器測量的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)的吸入壓力；安裝在冷凝器中部的第二溫度傳感器；一個(gè)排放壓力計(jì)算單元，用于采用第二溫度傳感器測量到的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)的排放壓力；第三計(jì)算單元，通過根據(jù)吸入壓力、排放壓力和壓縮機(jī)的電流來計(jì)算活塞的沖程，從而預(yù)測制冷能力；安裝在蒸發(fā)器出口處的第三溫度傳感器，用于將在蒸發(fā)器的出口部分測量到的溫度值傳送到控制器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述制冷能力計(jì)算單元包括安裝在蒸發(fā)器入口處的第一溫度傳感器；一個(gè)吸入壓力計(jì)算單元，通過采用由所述第一溫度傳感器測量的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)的吸入壓力；安裝在冷凝器中部的第二溫度傳感器；一個(gè)排放壓力計(jì)算單元，用于采用第二溫度傳感器測量到的溫度值來計(jì)算壓縮機(jī)的排放壓力；第三計(jì)算單元，通過根據(jù)吸入壓力、排放壓力和壓縮機(jī)的電流來計(jì)算活塞的沖程，從而預(yù)測制冷能力；安裝在壓縮機(jī)的吸入管和電冰箱外殼上的溫度傳感器，用于測量吸入管的溫度和電冰箱的環(huán)境溫度。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中在蒸發(fā)器的入口處和冷凝器的中部分別安裝一個(gè)壓力傳感器，而不是安裝所述第一和第二溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的裝有線性壓縮機(jī)的電冰箱的控制裝置，通過為電冰箱提供線性壓縮機(jī)，在電冰箱的任何工作狀態(tài)下都能夠獲得最佳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效率。該裝置包括一個(gè)工作比計(jì)算單元，用于計(jì)算壓縮機(jī)的工作比；一個(gè)制冷能力計(jì)算單元，用于根據(jù)壓縮機(jī)活塞的沖程來計(jì)算出制冷能力；一個(gè)控制器，用于通過根據(jù)所述工作比和制冷能力來控制活塞的沖程，從而保持工作比恒定。
文檔編號(hào)F25B1/02GK1156814SQ9611408
公開日1997年8月13日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者宋桂永 申請人:Lg電子株式會(huì)社