СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ОХЛАЖДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕЕ УПОМЯНУТЫЙ СПОСОБ
METHOD AND DEVICE FOR MANAGING THE COOLING DEVICE AND COOLING UNIT THAT REALIZES THE MENTIONED METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области устройств, в частности, к способу и устройству для управления устройством охлаждения.
Настоящее изобретение также относится к способу и устройству для управления шумом, генерируемым устройством охлаждения. Настоящее изобретение также относится к способу и устройству для управления температурой в отделении морозильной камеры устройства охлаждения.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу и устройству для управления этапом размораживания устройства охлаждения.
Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству охлаждения, осуществляющему способ настоящего изобретения.
Предшествующий уровень техники
Устройства охлаждения являются известными, которые содержат, по меньшей мере, одно холодильное отделение, дверцу, дающую возможность доступа к холодильному отделению, и контур, осуществляющий цикл охлаждения.
В схеме охлаждения компрессор содержит текучую среду цикла, также называемую текучей средой охлаждения (например, фреон или аммиак), для того чтобы заставлять текучую среду изменяться из газообразного состояния в жидкое состояние. Это первое изменение состояния создает тепло, которое удаляется из цикла через змеевик, находящийся в непосредственном контакте с окружающей средой снаружи устройства охлаждения. Затем текучую среду в жидком состоянии заставляют расширяться и испаряться в испарителе и, когда приведена в непосредственный тепловой контакт с холодильным отделением, она удаляет тепло из последнего.
Современные устройства охлаждения содержат компрессор переменной скорости, также называемый компрессором переменной мощности, который может модулировать об/мин своего собственного электрического мотора и, следовательно, мощность охлаждения контура, в котором он установлен.
Известны несколько типов устройств охлаждения. Среди них, в качестве не ограничивающего примера, могут быть определены устройства, которые содержат одно или более отделений охлаждения, например, отделение холодильника, имеющее внутреннюю температуру немного выше 0°C (например, 4-5°C), которое обычно используется для хранения не замороженных свежих продуктов или предметов, и/или одно отделение морозильной камеры при температуре замораживания ниже 0°C (например, -18°C), которое обычно используется для хранения замороженных продуктов или предметов, каждое отделение обычно снабжается своей собственной дверцей доступа.
Также существуют так называемые устройства охлаждения «нет инея», в которых холод передается из испарителя в отделения посредством одного или более вентиляторов через трубки и выходные отверстия. Доступ к отделению морозильной камеры является обычно непосредственным, в то время как доступ к отделению холодильника происходит через регулятор потока, называемый вентиляционной решеткой, которое может просто открывать или закрывать доступ к отделению или регулировать его переменным способом между максимальными и минимальными величинами.
Также известно, что скоростью вентилятора можно управлять.
Современные устройства охлаждения содержат устройство управления, которое управляет скоростью вращения компрессора в зависимости от запроса холода, принятого из термодинамической схемы, который может быть обнаружен, например, с помощью мониторинга температуры в отделениях. Последняя, фактически, указывает требуемую мощность охлаждения: обычно более высокие значения температуры подразумевают запрос более высокой мощности охлаждения. Наоборот, понижение температуры внутри охлаждаемого отделения интерпретируется как запрос меньшей мощности охлаждения.
Во время работы устройства охлаждения может происходить образование инея, в частности, на самых холодных частях, таких как испаритель контура охлаждения, который обусловлен влагой, присутствующей внутри устройства охлаждения. Слой инея увеличивается при работе, также приводя к увеличенной тепловой изоляции между испарителем и охлаждаемой средой, таким образом, отрицательно влияя на эффективность теплового обмена.
Чтобы восстанавливать рабочую эффективность, обычно выполняются циклы размораживания, в которых система управления включает средство нагревания для оттаивания инея, таким образом, удаляя его из испарителя. Во время цикла размораживания компрессор обычно выключается.
Когда устройство охлаждения работает в тяжелых условиях, например, вследствие того, что дверца часто открывается, или вследствие того, что устройство охлаждения работает в жарких окружающих средах, компрессор увеличивает процент своего времени включения и скорость, в наихудшем случае он может быть вынужден оставаться постоянно включенным, для того чтобы быть в состоянии обеспечивать всю необходимую мощность охлаждения.
Отягчающий фактор обнаруживается в устройствах охлаждения типа, известного как «нет инея». В этих устройствах испаритель работает в состоянии принудительной конвекции и подвергается большему увеличению потери нагрузки и обледенению.
Фактически, при тяжелых условиях работы испаритель становится покрытым льдом, который уменьшает эффективность его теплового обмена.
Обледенение увеличивается с температурой и скоростью компрессора. Влажный воздух пристает к стенкам испарителя, таким образом, способствуя обледенению и приводя к явлению возрастающего увеличения обледенения, такого, что газ охлаждения будет поглощать все меньше тепла из внутреннего отделения устройства охлаждения. При этих условиях также компрессор будет увеличивать процент своего времени включения и скорость или в наихудшем случае он может даже оставаться постоянно включенным.
Таким образом, одна проблема, с которой приходится сталкиваться, состоит в осуществлении всех этапов работы, даже саамах тяжелых, в устройствах охлаждения любого типа, оснащенного компрессором переменной скорости, с помощью оптимизации потребления энергии устройства охлаждения и скорости компрессора.
Потребность гарантирования предельного комфорта при использовании устройств охлаждения также приводит к учету, что они могут генерировать шум, который, главным образом, обусловлен работой компонентов, таких как вентиляторы и компрессоры. Состояния шума могут быть особенно раздражающими в некоторых временных ситуациях, например, ночью, когда они являются более легко заметными из-за отсутствия или низкого уровня других источников шума.
Одной проблемой, которая должна быть решена, таким образом, является быть в состоянии минимизировать шум, генерируемый устройством охлаждения, когда требуется, в то же время, по-прежнему, гарантируя надлежащую его работу.
В отделении морозильной камеры может подвергаться быстрым изменениям, например, внезапным повышениям, когда в него помещаются замораживаемые предметы, такие как продукты, которые имеют более высокую температуру, например, комнатную температуру, равную приблизительно 20°С.
Известно, что система, которая управляет температурой в отделении морозильной камеры, позволяет активировать, например, посредством переключателя, функцию быстрого замораживания, которая поддерживает компрессор постоянно включенным в течение предварительно определенного времени, или в течение времени, установленного пользователем, который, таким образом, должен помнить деактивировать функцию с помощью управления переключателем, или в течение времени, установленного системой управления температурой. В устройстве охлаждения нет инея компрессор и вентилятор доводятся до их максимальных скоростей.
Система управления температурой измеряет температуру внутри отделения, которая де-факто определяется температурой воздуха: когда достигается предельная температура (например, -25°C, система будет деактивировать функцию быстрого замораживания и возвратится в нормальное состояние управления.
Однако системы управления, известные в данной области техники, не гарантируют оптимальные состояния управления температурой в отделении, поскольку они не учитывают температуру предметов, помещаемых в него, а только температуру воздуха внутри отделения, которая обычно понижается значительно быстрее. Таким образом, имеется риск, что, когда функция быстрого замораживания деактивируется, предметы могут не обязательно уже достигать оптимальной температуры хранения (приблизительно -18°C, особенно если их масса является большой.
Таким образом, одной проблемой, которая должна быть решена, является быть в состоянии оптимизировать управления температурой отделения морозильной камеры таким образом, чтобы учитывать действительную температуру предметов, хранимых в нем, не только температуру воздуха во внутренней среде отделения.
Во время работы устройства охлаждения может происходить также образование инея, в частности, на самых холодных частях, таких как испаритель контура охлаждения, который является следствием влаги, присутствующей внутри устройства охлаждения. Слой инея увеличивается при работе, также приводя к увеличенной тепловой изоляции между испарителем и охлаждаемой средой, таким образом, отрицательно влияя на эффективность теплового обмена.
Отягчающий фактор обнаруживается в устройствах охлаждения типа, известного как «нет инея». В этих устройствах испаритель работает в состоянии принудительной конвекции и подвержен большему увеличению потери нагрузки и обледенению.
Фактически, в тяжелых условиях работы испаритель становится покрытым льдом, который уменьшает эффективность его теплового обмена.
Чтобы восстанавливать рабочую эффективность, обычно выполняются циклы размораживания, в которых система управления включает средство нагревания для таяния инея, таким образом, удаляя его из испарителя. Во время цикла размораживания компрессор обычно выключается. Этапы размораживания обычно активируются в фиксированные интервалы времени, например, каждые 24 часа, и имеют предварительно определенную продолжительность.
Эта известная процедура размораживания является не оптимальной в том, что она не зависит от действительных требований устройства охлаждения, поскольку она не учитывает ситуации, в которых размораживание может быть необязательным, или, в которых может требоваться более продолжительное время, таким образом, приводя к ситуациям низкой энергетической эффективности.
Таким образом, одной проблемой, которая должна быть решена, является быть способным оптимизировать этапы размораживания, таким образом, чтобы гарантировать предельную энергетическую эффективность устройства охлаждения любого типа, оснащенного испарителем, таким образом, оптимизируя потребление энергии устройства охлаждения.
Задачи и сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является решить вышеописанные проблемы.
В частности, задачей настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления устройством охлаждения, оснащенным компрессором переменной скорости, способом, таким, чтобы гарантировать предельную энергетическую эффективность на каждом этапе работы и в каждом состоянии, таким образом, оптимизируя потребление мощности устройства охлаждения и скорость компрессора.
Другой задачей настоящего изобретения является предоставить способ и устройство, которые позволяют гарантировать надлежащее и надежное хранение содержимого устройства охлаждения.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления устройством охлаждения, которое может быть экономично осуществлено.
Эти и другие задачи настоящего изобретения решаются посредством способа и устройства охлаждения, включающих в себя признаки, приведенные в прилагаемой формуле изобретения, которая подразумевается как неотъемлемая часть настоящего описания.
Главной идеей на основе настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления устройством охлаждения, причем упомянутое устройство охлаждения содержит контур охлаждения, который включает в себя испаритель и компрессор переменной скорости и, по меньшей мере, одно отделение, которое охлаждается с помощью упомянутого контура охлаждения, причем упомянутый способ содержит этапы: вычисления, для упомянутого испарителя, первой функции запроса компрессора, которая зависит от температуры испарителя; вычисления, для упомянутого, по меньшей мере, одного отделения, второй функции запроса компрессора, которая зависит от температуры отделения; вычисления полной функции запроса компрессора, которая, если упомянутая первая функция отлична от нуля, задается операцией выбора между упомянутыми первой и второй функциями запроса компрессора, или иначе, если упомянутая первая функция равна нулю, задается упомянутой второй функцией запроса компрессора, умноженной на коэффициент уменьшения; управления упомянутым компрессором посредством упомянутой полной функции запроса компрессора.
Настоящее изобретение также относится к устройству охлаждения, которое содержит контур охлаждения, отделение, охлаждаемое с помощью контура охлаждения, компрессор переменной скорости, включенный в контур охлаждения, устройство управления, оперативно соединенное с компрессором, и адаптированное управлять об/мин компрессора, причем устройство управления выполняет этапы способа в соответствии с настоящим изобретением.
Также отдельной задачей настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления устройством охлаждения, причем упомянутое устройство охлаждения содержит контур охлаждения, который включает в себя компрессор переменной скорости, по меньшей мере, один вентилятор, предназначенный для передачи мощности охлаждения, и, по меньшей мере, одно отделение, охлаждаемое с помощью упомянутого контура охлаждения, причем упомянутый способ содержит этап определения состояния бесшумности устройства охлаждения с помощью установки фиксированного значения скорости упомянутого вентилятора.
Настоящее изобретение также относится к устройству охлаждения, которое содержит устройство управления, адаптированное выполнять этапы способа.
Также отдельной задачей настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления температурой отделения морозильной камеры устройства охлаждения, причем упомянутое устройство охлаждения содержит контур охлаждения, который включает в себя, по меньшей мере, один компрессор и средство, предназначенное для измерения внутренней температуры упомянутого отделения морозильной камеры, причем упомянутый способ включает в себя этап быстрого замораживания, активируемый после команды и, деактивируемый, когда достигается определенное пороговое условие, зависящее от температуры отделения, причем упомянутый этап быстрого замораживания включает в себя вычисление измененной температуры, генерируемой функцией фильтра нижних частот упомянутого измерения внутренней температуры отделения морозильной камеры, и деактивацию упомянутого этапа быстрого замораживания, когда упомянутая измененная температура достигает порогового условия.
Настоящее изобретение также относится к устройству охлаждения, которое содержит устройство управления, адаптированное выполнять этапы способа.
Другой задачей настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления этапами размораживания устройства охлаждения, таким образом, чтобы гарантировать предельную энергетическую эффективность, таким образом, оптимизируя потребление энергии устройства охлаждения и скорость компрессора.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставить способ и устройство, которые позволяют гарантировать надлежащее и надежное хранение содержимого устройства охлаждения.
Главной идеей на основе настоящего изобретения является предоставить способ, предназначенный для управления этапом размораживания устройства охлаждения, причем упомянутое устройство охлаждения содержит контур охлаждения, который включает в себя испаритель и компрессор переменной скорости и, по меньшей мере, одно отделение охлаждения, которое охлаждается с помощью упомянутого контура охлаждения, причем упомянутый способ содержит этап активации упомянутого этапа размораживания, когда имеет место условие, при котором температура упомянутого, по меньшей мере, одного отделения (TF) превышает максимальное значение (TFmax), и, при котором в то же время температура испарителя (TEV) ниже минимального значения (TEVmin).
Настоящее изобретение также относится к устройству охлаждения, которое содержит контур охлаждения, отделение, охлаждаемое с помощью контура охлаждения, компрессор переменной скорости, включенный в контур охлаждения, устройство управления, оперативно соединенное с компрессором, и адаптированное управлять об/мин компрессора, причем устройство управления выполняет этапы способа в соответствии с настоящим изобретением.
Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего подробного описания.
Краткое описание чертежей
Один предпочтительный и преимущественный вариант осуществления настоящего изобретения будет теперь описан в качестве не ограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- фиг. 1 - пояснительная блок-схема первого варианта осуществления способа настоящего изобретения;
- фиг. 2 - пояснительная блок-схема второго варианта осуществления способа настоящего изобретения;
- фиг. 3 и фиг. 4 - схемы формы сигналов, относящиеся к сигналам, генерируемым с помощью способа;
- фиг. 5 изображает пример временной тенденции величин, таких как температуры отделений, скорость вентилятора и скорость компрессора, полученных при использовании способа настоящего изобретения;
- фиг. 6 изображает второй пример временной тенденции величин, таких как температура отделения морозильной камеры, скорость вентилятора и скорость компрессора, полученных при использовании способа настоящего изобретения.
Вышеупомянутые чертежи изображают разные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения и, где уместно, подобные структуры, компоненты, материалы и/или элементы на различных чертежах обозначены с помощью одинаковых ссылочных номеров.
Подробное описание изобретения
Первый вариант осуществления способа изобретения будет теперь описан со ссылкой на фиг. 1, примененного к устройству охлаждения, содержащему отделение холодильника или морозильной камеры, и обычно также оснащенного испарителем. Фактические температуры отделения TF и испарителя TEV измеряются посредством известных измерителей температуры. Предварительно установленные целевые значения температуры являются также доступными, обозначенными TdF для отделения и TdEV для испарителя, соответственно.
Значения разности температур (отклонения), соответственно (TdF-TF) и (TdEV-TEV) подаются на соответственные входы блоков PIF и PIEV, которые вычисляют пропорциональную/интегральную функцию, которая может быть известного типа сама по себе, относительно входных значений разности/отклонения и, которые выводят соответственные значения запроса мощности охлаждения, обозначенные CRF и CREV, соответственно, (далее упоминаемые как «запросы холода») в систему управления компрессором. Запросы холода CRF и CREV, сгенерированные в соответственных блоках PIF и PIEV, принимают соответствующие значения в диапазоне от 0% до 100%. Когда разность между измеренными и желаемыми значениями увеличивается, «запрос холода» из рассматриваемого элемента, будет также увеличиваться.
Один пример типичной временной тенденции «запроса холода» CR изображен на фиг. 3, выраженной как колебание процента между минимальным значением (0%) и максимальным значением (100%). Тенденция является одинакового типа, как для CRF, так и CREV.
Для каждого элемента (отделения и испарителя) предварительно установлены два значения процента включен% и выключен%, которые указывают предельные значения для запросов включения и выключения компрессора, соответственно, это означает, что, когда значение CR, вычисленное с помощью PI превышает пороговое включен%, соответственный элемент (отделение или испаритель) запрашивает, чтобы компрессор был включен до тех пор, пока значение CR не снизится до порогового выключен%, при котором элемент будет запрашивать, чтобы компрессор был выключен, до тех пор, пока пороговое включен% опять не будет превышено. Временные тенденции «запросов холода» различных элементов не зависят друг от друга, с возможным относительным временным сдвигом, даже если между ними имеется определенная корреляция, которая задается термодинамической системой, составленной устройством охлаждения.
Значения CRF и CREV «запроса холода» подаются в соответственные блоки CPSF и CPSEV, которые определяют соответственные значения процентов запроса запуска и скорости компрессора (далее упоминаемого «запрос компрессора») CPSreqF и CPSreqEV. Фиг. 3 изображает типичную тенденцию CPSreq, которая указывает CPSreqF и CPSreqEV, являющиеся следствием тенденции CR.
В течение периодов времени, проходящих от момента, когда значения CRF и CREV превышают пороговое включен%, до момента, когда упомянутые значения возвращаются ниже пороговое выключен%, будет получена тенденция запроса компрессора, отличная от нуля, в то время как в последующие периоды от момента, когда значения CRF и CREV ниже порогового выключен%, до момента, когда упомянутые величины опять превышают пороговое включен%, будет нулевой запрос компрессора, это означает, что в интервалах температуры запрашивается первый тип работы компрессора, для того чтобы снизить фактическую температуру элемента, которая считается слишком высокой, в то время как в интервалах второго типа допускается, что температура элемента является уже достаточно низкой, таким образом, что нет необходимости включать компрессор для этого элемента.
Теперь будет описан не ограничивающий пример осуществления.
Со ссылкой на фиг. 3, от момента, когда превышается пороговое включен%, пока кривая CR (CRF для отделения холодильника и CREV для испарителя) возрастает, т.е., до того, пока она не достигнет максимального значения x, CPSreq (CPSreqF или CPSreqEV) пропорционален разности между значением CR (CRF или CREV) и соответствующим пороговым включен%, когда кривая CR (CRF или CREV) понижается, но, по-прежнему, находится выше порогового выключен%, CPSreq (CPSreqF или CPSreqEV) пропорционален разности между максимальным значением x и пороговым выключен%. Также значение х зависит от отделения или от испарителя.
Более подробно, блок CPSF или CPSEV, например, CPSF выполняет следующие вычисления.
Запрос холода CRF, сгенерированный с помощью PIF, находится в следующем диапазоне:
0<CRF<100%
В блоке CPSF вычисляется первая функция CRF*, которая определена на отрезках следующим образом:
CRF*=(CRF - включен%) в части кривой после того, как превышен порог включено, причем CRF увеличивается до достижения максимального значения х.
CRF*=(CRF - выключен)(Х - включен%)/(Х - выключен%) в части кривой с уменьшением CRF, т.е., после достижения максимального значения х, до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое значении выключен%;
CRF*=0 вне упомянутых интервалов определения.
Из этого следует, что значение CRF* остается в пределах интервала:
0<CRF*<(X - включен%).
На данном этапе, для того чтобы получить выходное значение CPSreqF, функция CRF* масштабируется в диапазоне от 0 - 100%, таким образом, чтобы использовать компрессор до 100% его мощности, таким образом получая:
CPSreqF=CRF*⋅100/(100 - включен%).
Таким образом, CPSreqF может принимать значения в диапазоне 0<CPSreqF<100%.
Блок CPSEV, кроме вычисления CPSreqEV, начиная с CREV, аналогичным способом, как описан для блока CPSF, также вычисляет значение CPSreqEV, которое выражает запрос уменьшения работы процессора, в противоположность вкладу, вносимому с помощью CPSreqEV, который мотивирован следующими соображениями.
Если температура испарителя является высокой (она должна быть всегда значительно ниже, чем температура отделения (отделений)), большая эффективность и более низкое потребление будут получены в единицу времени, с другой стороны, отделение не будет охлаждаться быстро и, следовательно, профиль кривой «запроса холода» CRF будет понижаться более медленно. Однако, поскольку запрос компрессора CPSreqF связан с тенденцией CRF, компрессор будет оставаться включенным в течение более длительного времени, что приводит к увеличенному полному потреблению в течение всего периода включения. Из этого следует, что, если, с одной стороны, компрессор будет преимущественно потреблять меньше энергии в единицу времени, с другой стороны, он будет дольше оставаться включенным. Наоборот, если температура испарителя является низкой, отделение будет охлаждаться более быстро, и компрессор будет оставаться включенным в течение более короткого времени, но потребление энергии будет выше в единицу времени. Следовательно, предпочтительно сбалансировать эти противоположные вклады с помощью поддержания температуры испарителя как можно высокой и с помощью выключения компрессора как можно раньше после того, как отделение запросило его работать.
Следовательно, CPSreqEF является значением, отличным от нуля, когда нет запроса компрессора CPSreqEV из испарителя, т.е. в части кривой CREV после снижения ниже порогового выключен% и до достижения и превышения порога включен%.
В блоке CPSEV вычисляется вторая функция CREV**, которая определена на отрезках следующим образом:
CREV**=(выключен% - CREV) в части кривой, в которой CREV проходит ниже порога выключено и продолжает уменьшаться до достижения минимального значения Y.
CREV**=(включен% - CREV)⋅(выключен%-Y)/(включен%-Y) в части кривой с увеличением CREV, т.е., после достижения минимального значения Y и до достижения порогового значения включен%.
CREV**=0 вне упомянутых интервалов определения.
Из этого следует, что значение CREV** остается в пределах интервала:
0<CREV**<(выключен%-Y).
На данном этапе, для того чтобы получить выходное значение CPSreqEV, функция CREV** масштабируется в диапазоне от 0-100%, таким образом, чтобы достичь лучшего динамического поведения сигнала, таким образом получая:
CPSredEV=CREV**⋅100/(выключен%).
Таким образом, CPSreqEV может принимать значения в диапазоне 0<CPSredEV<100%.
Это значение CPSredEV подается на вход блока CSF, второй вход которого получает значение запроса компрессора CPSreqF из отделения. CPSredEV выражается в терминах процента, т.е., относительно шкалы от нуля до 100 (абсциссы графика фиг.4).
Оно преобразуется, в соответствии с обратной пропорциональной зависимостью, в коэффициент масштабирования SF от 1 до минимального значения SFmin, причем упомянутое минимальное значение SFmin зависит от CPSreqF. Эта последняя зависимость является такой, что SFmin является более высоким, когда запрос CPSreqF, сгенерированный отделением, является высоким, поскольку при наличии запроса высокого холода из отделения необходимо минимизировать динамическое поведение действия масштабирования, в то время как, когда запрос CPSreqF, сгенерированный отделением, является низким, тогда SF может принимать более низкие значения, и, следовательно, обеспечивать больший результат масштабирования. Например, SF получается следующим образом:
SFmin=CPSreqF/100;
Значения CPSreqF, CPSreqEV и SF передаются в блок вычисления CLC, который определяет фактическое значение процента запроса компресcора CPSreqTOT, задаваемое вкладами всех элементов.
Со ссылкой на графики фиг.3, в периоды, когда CPSreqEV отличен от нуля, CLC выводит значение CPSreqTOT, которое является более высоким значением из CPSreqEV и CPSreqF. Вместо этого, когда CPSreqEV равен нулю, CLC выводит значение, задаваемое произведением CPSreqF и SF, фактически уменьшая запрос компрессоров в эти периоды, это происходит, для того чтобы предотвратить чрезмерное охлаждение испарителя вследствие запроса отделения, что приводило бы к тому, что контур охлаждения работал менее эффективно и, следовательно, к чрезмерному и излишнему потреблению энергии компрессором.
Со ссылкой на фиг. 2, последующее будет описывать вариант способа, применимый к случаю устройства охлаждения, содержащего два отделения, например, отделение холодильника FG и отделение морозильной камеры FZ, и, конечно, испаритель EV.
В этом случае каждое отделение оснащено своим собственным измерителем температуры, соответственно, обозначенным TFG для отделения холодильника и TFZ для отделения морозильной камеры, кроме того, как в предыдущем случае, измерителем температуры испарителя TEV. Предварительно установленные целевые значения температуры являются также доступными, обозначенными TdFG для отделения холодильника, TdFZ для отделения морозильной камеры и TdEV для испарителя, соответственно.
Как в предыдущем случае, значения разности температур (отклонения), соответственно, (TdFG-TFG), (TdFZ-TFZ) и (TdEV-TEV), подаются на соответственные входы блоков PIFG, PIFZ и PIEV, которые вычисляют пропорциональную/интегральную функцию относительно входных значений разности/отклонения и, которые выводят соответственные значения «запроса холода», обозначенные CRFG, CRFZ и CREV, соответственно, в систему управления компрессором. Когда разность между измеренными и желаемыми величинами увеличивается, «запрос холода» из рассматриваемого элемента будет также увеличиваться.
Как в предыдущем случае, значения «запроса холода» CRFG, CRFZ и CREV подаются в соответственные блоки CPSFG, CPSFZ и CPSEV, которые определяют соответственные значения запроса компрессора CPSreqFG, CPSreqFZ и CPSreqEV.
Блоки CPSFG и CPSFZ имеют функциональные возможности, полностью эквивалентные блоку CPSF, и те же самые значения подаются в блок CPSEV, которые выводит те же вклады CPSreqEV и CPSredEV, что и описаны ранее.
В этом случае выходные значения CPSreqFG и CPSreqFZ подаются в блок ММ, который выполняет функцию выбора вклада CPSreqF, выводимого в блок CLC, который полностью эквивалентен блоку CLC предыдущего случая. В частности, если оба выходных значения равны нулю, ММ будет выводить ноль, если любое одно из двух входных значений равно нулю, он будет выводить другое значение, если оба входных значения отличны от нуля, он будет выводить более высокое или более низкое значение из двух значений на основе оценки выбранного режима работы устройства охлаждения. Фактически, более низкое одно из двух значений будет соответствовать работе устройства охлаждения в энергосберегающем «экономичном» режиме, следовательно, более медленно реагируя на тепловые изменения элементов и используя меньше энергии, в то время как более высокое значение будет соответствовать более быстрым реакциям на тепловые изменения элементов, при увеличенном потреблении энергии. Выбор может быть сделан, например, посредством ручного переключателя.
Коэффициент масштабирования SF получается, как ранее описано для случая одного отделения, в зависимости от CPSredEV и от значения CPSreqF, полученных на выходе блока ММ.
В случае устройства охлаждения с более чем двумя отделениями для каждого отделения могут быть выполнены вычисления относительно запроса холода и запроса компрессора из этого отделения, способом, полностью аналогичным предыдущему описанию. Каждое значение запроса компрессора передается в блок, полностью аналогичный ММ фиг. 2, который применяет вышеописанные критерии для выбора выходного значения, аналогичного CPSreqF, подаваемого в блок вычисления, как уже описано CLC'. В частности, выходное значение будет равно нулю, если все входные значения равны нулю, или оно будет значением, отличным от нуля, если все другие входные значения равны нулю, или оно будет наибольшим или наименьшим значение из выходных значений, отличных от нуля, в соответствии с вышеописанными критериями выбора.
В случае устройства охлаждения «нет инея», оснащенного вентиляционной решеткой для отделения холодильника, как описано ранее, также степень открытия вентиляционной решетки может регулироваться на основе критериев, подобных уже описанным критериям.
Обычно вентиляционная решетка может принимать полностью открытую или полностью закрытую позицию или промежуточную позицию, таким образом, циркулируя переменное количество воздуха внутри отделения холодильника. Определен пороговый параметр DMPth, который предварительно устанавливается как уровень процента, расположенного на графике кривой фиг. 3, относящейся к прохождению запроса холода отделения холодильника, для чего применяется вентиляционная решетка. Когда кривая запроса холода отделения холодильника принимает значения большие, чем DMPth, тогда вентиляционная решетка полностью открывается, для значений ниже порога открытие вентиляционной решетки модулируется как функция разности между порогом и запросом холода, до возможного закрытия ее, таким образом, получая взаимодействия управления между отделением холодильника и вентиляционной решеткой.
Главным принципом на основе способа, предназначенного для управления устройством охлаждения изобретения, является то, что учитываются запросы компрессора, поступающие из каждого отделения и из испарителя, запросы компрессора обычно делаются явно с помощью определения скорости вращения компрессора от минимального значения (или даже от выключения компрессора) до максимального значения. Если температура испарителя является высокой, тогда испаритель будет выдавать свой собственный запрос компрессора, который будет объединяться с запросами, поступающими из отделений, если, с другой стороны, температура испарителя является низкой, тогда испаритель будет выдавать запрос компрессора, чтобы уменьшить, не увеличить, скорость компрессора по сравнению с текущими запросами, выдаваемыми отделениями. Если температура испарителя является уже достаточно низкой, даже если отделения запрашивают более высокую скорость компрессора, этот запрос может быть уменьшен, для того чтобы оптимизировать работу компрессора. Следовательно, способ управления дает приоритет требованиям испарителя относительно требований отделений. Это оптимизирует поведение устройства охлаждения с точки зрения потребления энергии и энергетической эффективности.
Изготовление устройства управления для осуществления вышеописанного способа не является проблемой для специалиста в данной области техники, который будет иметь несколько доступных альтернатив аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Датчики температуры отделений и испарителя являются известного типа и обычно уже присутствуют в устройстве.
Этапы способа могут выполняться посредством контроллера, использующего известное аппаратное обеспечение. С точки зрения программного обеспечения способ управления настоящего изобретения может преимущественно выполняться посредством компьютерной программы, которая содержит средство кодирования, предназначенное для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером. Следовательно, понятно, рамки объема защиты распространяются на упомянутую компьютерную программу, а также на средство, доступное для чтения с помощью компьютера, которое содержит записанное сообщение, причем упомянутое средство, доступное для чтения с помощью компьютера, содержит средство кодирования программы для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером.
Вариант осуществления способа изобретения будет теперь описан со ссылкой на фиг. 5, примененный к устройству охлаждения, содержащему отделение холодильника и отделение морозильной камеры и, обычно также оснащенному испарителем. Устройство охлаждения также оснащено компрессором переменной скорости и вентилятором.
В нормальном состоянии работы температуры в отделении холодильника TFG и в отделении морозильной камеры TFZ подвержены колебаниям, и скорости вентилятора FAN и компрессора CPS могут изменяться в зависимости от известных управляющих воздействий, которым они подвергаются: вентилятор обычно включается, когда включается компрессор. Эта ситуация представлена в левой части графиков фиг. 5, т.е., для t<t0. Эта нормальная ситуация работы генерирует определенные уровни шума, вызванные вентилятором и компрессором при работе.
В соответствии со способом настоящего изобретения, в момент времени t0 можно воздействовать на элемент управления, такой как кнопка запуска, для того чтобы запустить состояние низкого шума или бесшумности устройства охлаждения.
В этом состоянии скорость вентилятора приводится в предварительно определенное фиксированное низкое значение F0.
Упомянутое значение является таким, что вентилятор работает в состоянии низкой мощности охлаждения. Это обычно соответствует значению скорости вентилятора ниже 60% от максимальной скорости, предпочтительно в диапазоне возможных значений от 40% до 60%, более предпочтительно 50% от максимальной скорости.
Предпочтительно, поскольку скорость компрессора является переменной, способ также обеспечивает приведение скорости компрессора в предварительно определенное фиксированное низкое значение CP0 в момент времени t0. Это обычно соответствует значению скорости компрессора ниже 40% от максимальной скорости, предпочтительно в диапазоне возможных значений от 30% доя 20% от максимальной скорости, более предпочтительно 25% от максимальной скорости. Например, если максимальная скорость равна 4500 об/мин, тогда значение будет приведено в 1200 об/мин.
Предпочтительно, если устройство охлаждения оснащено вентиляционной решеткой переменного открытия, она будет полностью открытой.
В состоянии бесшумности температура в отделениях может увеличиваться вследствие работы с малой скоростью. Следовательно, в соответствии с другим аспектом изобретения, способ обеспечивает проверку температуры отделений следующим образом: если она остается выше предварительно установленных пороговых значений TG1, TF1 (момент времени t1 на фиг. 5), которые зависят от типа отделения, по меньшей мере, в одном из отделений в течение времени, более длительного, чем минимальное значение, например 5 мин, тогда состояние бесшумности будет закончено и будет возобновлена работа с нормальной скоростью. Это означает, что температура отделения будет опять понижаться.
Например, для отделения холодильника пороговая температура может быть +8°C, в то время как для отделения морозильной камеры она может быть -18°C.
При любой скорости работа в состоянии бесшумности может быть прервана опять с помощью воздействия на элемент управления.
Изготовление устройства управления для осуществления вышеописанного способа не является проблемой для специалиста в данной области техники, который будет иметь несколько доступных альтернатив аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Датчики температуры отделений и испарителя являются известного типа и обычно уже присутствуют в устройстве.
Этапы способа могут выполняться посредством контроллера, использующего известное аппаратное обеспечение. С точки зрения программного обеспечения способ управления настоящего изобретения может преимущественно выполняться посредством компьютерной программы, которая содержит средство кодирования, предназначенное для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером. Следовательно, понятно, рамки объема защиты распространяются на упомянутую компьютерную программу, а также на средство, доступное для чтения с помощью компьютера, которое содержит записанное сообщение, причем упомянутое средство, доступное для чтения с помощью компьютера, содержит средство кодирования программы для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером.
Вариант осуществления способа изобретения будет теперь описан со ссылкой на фиг. 6, примененный к устройству охлаждения, содержащему отделение морозильной камеры и, обычно также оснащенному испарителем. Устройство охлаждения также оснащено компрессором переменной скорости и вентилятором.
В нормальном состоянии работы температура в отделении морозильной камеры TFZ подвержена колебаниям, и скорости вентилятора FAN и компрессора CPS могут изменяться в зависимости от известных управляющих воздействий, которым они подвергаются: вентилятор обычно включается, когда включается компрессор. Эта ситуация представлена в левой части графиков фиг. 6, т.е., для t<t0. Когда пищевой продукт при комнатной температуре, например, мясо, помещается в отделение морозильной камеры, функция быстрого замораживания активируется в момент времени t0. С этого момента температура отделения быстро увеличивается, достигая значения TFZ0, определенного температурой вновь внесенного продукта питания.
Температура воздуха внутри отделения затем начинает понижаться, следуя тенденции, указанной пунктирной линией на фиг. 6. Известная система управления температурой измеряет внутреннюю температуру отделения, которая фактически определяется температурой воздуха: предварительно определенная температур выключения TFZmin (например, -25°C), при которой система деактивирует функцию быстрого замораживания и возвращается к нормальному состоянию работы, достигается в момент времени t1, когда, однако, можно допустить, что фактическая температура вновь внесенного продукта питания еще не достигла достаточно низкого значения, но, по-прежнему, является высокой, например, TV1.
В соответствии со способом настоящего изобретения, развитие уменьшения температуры внесенного объекта учитывается с помощью вычисления измененной температуры, представляющей оцененную внутреннюю температуру только что внесенных предметов.
Упомянутая измененная температура генерируется с помощью применения фильтра нижних частот к тепловой кривой, измеренной измерителем температуры, с предварительно установленной постоянной времени. Например, фильтр является фильтром первого порядка с единичным коэффициентом передачи, постоянной времени τ и передаточной функцией F(s) в области Лапласа, равной:
F(s)=1/(1+sτ)
Фактически время действия функции быстрого замораживания увеличивается до измененной температуры и, следовательно, оцененная внутренняя температура вновь внесенных объектов достигает температуры выключения TFZmin в момент времени t2, больший t1, таким образом, моделируя тепловую инерцию вновь внесенных предметов.
Предпочтительно также проверяется, что температура TFZmin поддерживается в течение определенного времени, например, 10 мин.
В качестве другого усовершенствования можно обеспечить переключатель, позволяющий пользователю вводить параметр, связанный с типом вносимого предмета и/или с его весом, например, приблизительный вес мяса, в таком случае упомянутая постоянная времени будет функцией упомянутого параметра.
В течение всего периода времени с t0 по t2 компрессор, если он является компрессором с переменной скоростью, поддерживается на его максимальной скорости СР0, также вентилятор, если присутствует, поддерживается на максимальной скорости F0.
В варианте способа компрессор фиксированной скорости поддерживается в течение всего периода с t0 по t2.
В конце этого периода отделение морозильной камеры будет возвращаться в нормальный режим работы.
Способ настоящего изобретения предлагает преимущество оптимального управления температурой, которое больше не основано, как в известных системах, только на управлении температурой вентилятора внутри отделения, но которое дает приоритет управлению температурой предметов, помещенных в него, таким образом, гарантируя лучшее хранение последних.
Изготовление устройства управления для осуществления вышеописанного способа не является проблемой для специалиста в данной области техники, который будет иметь несколько доступных альтернатив аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Датчики температуры отделений и испарителя являются известного типа и обычно уже присутствуют в устройстве.
Этапы способа могут выполняться посредством контроллера, использующего известное аппаратное обеспечение. С точки зрения программного обеспечения способ управления настоящего изобретения может преимущественно выполняться посредством компьютерной программы, которая содержит средство кодирования, предназначенное для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером. Следовательно, понятно, рамки объема защиты распространяются на упомянутую компьютерную программу, а также на средство, доступное для чтения с помощью компьютера, которое содержит записанное сообщение, причем упомянутое средство, доступное для чтения с помощью компьютера, содержит средство кодирования программы для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером.
Теперь будет описан один предпочтительный и преимущественный пример варианта осуществления настоящего изобретения, примененный к устройству охлаждения любого типа, оснащенному испарителем и одним или более отделениями, будь то отделения холодильника или морозильной камеры. Фактические температуры каждого отделения и испарителя измеряются посредством известных измерителей температуры.
Способ настоящего изобретения основан на анализе тепловой ситуации, возникающей, когда на испарителе образуется иней. В этом состоянии температура испарителя стремится уменьшаться вследствие меньшего теплового обмена с внешней средой. В то же время отделения принимают меньше мощности охлаждения из испарителя, по-прежнему вследствие уменьшенного теплового обмена, таким образом, что их внутренняя температура будет стремиться увеличиваться.
Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением, функция размораживания активируется, когда при повышении температуры, по меньшей мере, одного отделения выше максимального значения, предпочтительно в течение определенного минимального процента времени, оказывается, что температура испарителя ниже минимального значения.
В не ограничивающем примере упомянутое максимальное значение равно 8°C для отделения холодильника, -15°C для отделения морозильной камеры, в качестве не ограничивающего примера, упомянутое минимальное значение температуры испарителя равно -35°C.
Более конкретно, следующая общая формула для активации функции размораживания получена в случае устройства охлаждения с одним отделением:
[TEV<TEVmin]AND[TF>TFmax (предпочтительно в течение времени t2)],
где TEV - мгновенная температура испарителя, TEVmin - ее минимальное значение, TF - температура отделения, TFmax его максимальная температура.
Если имеются множество отделений, логическое ИЛИ должно будет применено между состояниями, в которых температуры отделений превышают соответственные пороги, что означает, что пересечение порога должно будет проверено, по меньшей мере, в одном из отделений, с ассоциированным минимальным временем выдержки для целей проверки.
Предпочтительно этап размораживания будет запускаться, когда упомянутое состояние произошло в течение минимального времени t2, в качестве не ограничивающего примера, минимальное время t2 равно 10 мин. Этап размораживания будет продолжаться до тех пор, пока температура испарителя не превысит предварительно определенное пороговое значение TEVmax, или до достижения максимальной продолжительности времени самого этапа размораживания. В конце этапа размораживания будет возобновлена нормальная работа.
В не ограничивающем примере деактивация происходит, когда испаритель превышает порог (17°C), или, во всяком случае, после того как истекли 50 мин с начала этапа размораживания.
Это гарантирует, что этап размораживания будет начинаться только, когда действительно требуется, избегая любого излишнего потребления энергии, чтобы активировать резистор нагревания, или, что упомянутый этап, будет продолжаться дольше, чем предварительно определенное время, если необходимо, вследствие излишнего инея, который вызывал бы иначе чрезмерные изменения внутренних температур отделений.
Изготовление устройства управления для осуществления вышеописанного способа не является проблемой для специалиста в данной области техники, который будет иметь несколько доступных альтернатив аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Датчики температуры отделений и испарителя являются известного типа и обычно уже присутствуют в устройстве.
Этапы способа могут выполняться посредством контроллера, использующего известное аппаратное обеспечение. С точки зрения программного обеспечения способ управления настоящего изобретения может преимущественно выполняться посредством компьютерной программы, которая содержит средство кодирования, предназначенное для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером. Следовательно, понятно, рамки объема защиты распространяются на упомянутую компьютерную программу, а также на средство, доступное для чтения с помощью компьютера, которое содержит записанное сообщение, причем упомянутое средство, доступное для чтения с помощью компьютера, содержит средство кодирования программы для осуществления одного или более этапов способа, когда упомянутая программа выполняется компьютером.
Понятно, что многие изменения могут быть сделаны в настоящем изобретении специалистами в данной области техники, не выходя за рамки объема его защиты, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.
Эти варианты осуществления будут, тем не менее, все же находится в рамках защиты настоящего изобретения.