CN104976108B - 应用于冰箱的压缩机变频控制系统 - Google Patents

Abstract

一种应用于冰箱的压缩机变频控制系统，用以设置于设有箱门与压缩机的冰箱，并包含机械式切换开关、感测单元、比较单元与处理单元。机械式切换开关具有设有低临界温度设定点与高临界温度设定点的位置变化行程。感测单元用以感测压缩机停止运转时的第一停止运转时间。比较单元设有第二停止运转时间，以在机械式切换开关切换至高临界温度设定点时，比较第一与第二停止运转时间的大小。处理单元设有包含第一与第二停止运转时间的时间差值与第一补正频率的对应关系的运转频率补正表，以依据第一与第二停止运转时间的大小决定压缩机升频或降频。

Description

应用于冰箱的压缩机变频控制系统

技术领域

本发明涉及一种应用于冰箱的压缩机变频控制系统，尤其涉及一种依据压缩机的停止运转时间决定升频与降频的应用于冰箱的压缩机变频控制系统。

背景技术

随着科技的进步，近年来，家用冷冻冷藏冰箱进已有大容量、低耗电量的趋势，为了使家用冰箱能源效率提升，业界利用变频压缩机低转速、低入力、低耗能等特点，达到节能省电，进而达到能源效率提升的目的。其中，针对冰箱冷藏室与冷冻室的温度的控制来说，是于冷藏室与冷冻室中设置温度感测器，以将温度感测器检测出的温度设为特定的温度范围的方式，即时控制压缩机的马达于升频或降频下运转，以达到压缩机变频的控制。

具体来说，上述变频控制的策略是利用温度感测器检测冰箱室内温度(冷藏室或冷冻室)，利用室内实际温度与需求温度间的差距作为压缩机频率变化的依据，温度差距小，则为低频运转(即转速慢)，使冰箱在低耗能状态下即可保存库内食物；在温度差距大时，则为较高频率运转(即转速快)，使得冰箱内可迅速降温。

然而，针对采用温度感测器的方式来说，由于需要在冷藏室、冷冻室装设温度感测器，因此在制造冰箱时成本较高，且由于温度感测器在感测上会受限于环境温度而产生误差，无法使变频的效率最佳化，因此，现有技术仍具有改善的空间。

发明内容

有鉴于现有采用温度感测器进行变频的方法中，普遍具有制作成本高以及变频效率差的问题。缘此，本发明主要目的在于提供一种应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其主要是不需采用温度感测器，仅依据压缩机的停止运转时间决定升频与降频。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段是提供一种应用于冰箱的压缩机变频控制系统，用以设置于冰箱，冰箱设有至少一箱门与一压缩机，应用于冰箱的压缩机变频控制系统包含一机械式切换开关、一感测单元、一比较单元与一处理单元。机械式切换开关具有一位置变化行程，位置变化行程上设有低临界温度设定点与高临界温度设定点，使压缩机以一第一运转频率运转时，于位置变化行程上渐渐切换至低临界温度设定点，并在压缩机停止运转时，于位置变化行程上渐渐切换至高临界温度设定点。感测单元电性连接于压缩机，用以感测压缩机停止运转时的一第一停止运转时间，藉以产生并传送出一感测信号。

比较单元电性连接于机械式切换开关以及感测单元，并设有一第二停止运转时间，用以接收感测信号，藉以在机械式切换开关切换至高临界温度设定点时，比较第一停止运转时间与第二停止运转时间的大小，据以在第一停止运转时间大于第二停止运转时间与第一停止运转时间小于第二停止运转时间时，分别产生并传送出一第一比较信号与一第二比较信号。处理单元电性连接于机械式切换开关、比较单元与压缩机，并设有一第一运转频率补正表，第一运转频率补正表包含第一停止运转时间与第二停止运转时间的时间差值与至少一第一补正频率的对应关系，处理单元用以接收第一比较信号与第二比较信号，据以分别依据第一运转频率补正表的第一补正频率而控制压缩机以大于第一运转频率的一第二运转频率升频运转，以及以小于第一运转频率的一第三运转频率降频运转，该第二运转频率与该第三运转频率是由该第一运转频率与该第一补正频率之和所决定。

其中，第一运转频率补正表中，时间差值定义为ΔT，在时间差值ΔT位于N至-N的区间时，第一补正频率为0；在时间差值ΔT位于N至2N的区间时，第一补正频率为-f；在时间差值ΔT大于2N时，第一补正频率为-2f；在时间差值ΔT位于-N至-2N的区间时，第一补正频率为f；在时间差值ΔT小于-2N时，第一补正频率为2f，而上述N与f为自然数。

其中，上述应用于冰箱的压缩机变频控制系统的附属技术手段的较佳实施例中，更包含一检测单元，检测单元电性连接于压缩机、处理单元与箱门，用以在压缩机停止运转时，检测打开箱门的一开门次数，藉以产生并传送出一检测信号，在处理单元接收检测信号后，依据检测信号控制压缩机的第一运转频率。另外，处理单元更设有一第二运转频率补正表，第二运转频率补正表包含开门次数与至少一第二补正频率的对应关系，在处理单元接收检测信号后，依据第一运转频率补正表的第一补正频率以及第二运转频率补正表的第二补正频率，控制压缩机以第二运转频率与第三运转频率中的一者运转。

上述应用于冰箱的压缩机变频控制系统的附属技术手段的较佳实施例中，更包含一储存单元，储存单元电性连接于感测单元、比较单元以及检测单元，用以接收感测信号以及检测信号，藉以储存第一停止运转时间、第二停止运转时间以及开门次数。此外，机械式切换开关由温度记忆合金所组成，位置变化行程中更设有一目标温度设定点，目标温度设定点位于低临界温度设定点与高临界温度设定点之间。另外，处理单元电性连接于压缩机以及机械式切换开关，用以在机械式切换开关切换至低临界温度设定点时，控制压缩机停止运转，且上述N与f的值为5。

藉由本发明所采用的应用于冰箱的压缩机变频控制系统的主要技术手段后，由于不采用温度感测器即可进行变频，因此可确实降低冰箱的制作成本。此外，由于不以温度为依据进行变频，因此不会有所误差而可提升变频的效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例的应用于冰箱的压缩机变频控制系统的系统方框示意图；

图2显示本发明较佳实施例的机械式切换开关的示意图；

图3显示本发明较佳实施例的变频控制的第一波形示意图；以及

图4显示本发明较佳实施例的变频控制的第二波形示意图。

其中，附图标记

1 应用于冰箱的压缩机变频控制系统

11 机械式切换开关

111 切换模块

112 形变机构

12 感测单元

13 比较单元

14 处理单元

15 检测单元

16 储存单元

2 冰箱

21 箱门

22 压缩机

S1 感测信号

S2 第一比较信号

S3 第二比较信号

S4 检测信号

A 低临界温度设定点

B 高临界温度设定点

C 目标温度设定点

D、E、F、G、H、I 区间

L 位置变化行程

具体实施方式

由于本发明所提供的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例来加以具体说明。

请一并参阅图1与图2，图1显示本发明较佳实施例的应用于冰箱的压缩机变频控制系统的系统方框示意图，图2显示本发明较佳实施例的机械式切换开关的示意图。如图所示，本发明所提供的应用于冰箱的压缩机变频控制系统1是用以设置于冰箱2，冰箱2设有至少一箱门21与一压缩机22，也就是说，冰箱2可为二门式冰箱、三门式冰箱或其他具有更多箱门的冰箱，而压缩机22例如可为容积式压缩机或气体动力式压缩机，其是视实际应用的设计而定。

应用于冰箱的压缩机变频控制系统1包含一机械式切换开关11、一感测单元12、一比较单元13、一处理单元14、一检测单元15以及一储存单元16。机械式切换开关11是由温度记忆合金所组成，而此温度记忆合金为现有的技术，因此不再予以赘述，而在其他实施例中，机械式切换开关11可由其他类的切换开关所组成。

具体来说，机械式切换开关11主要由切换模块111与形变机构112所组成，切换模块111上具有一位置变化行程L，位置变化行程L上设有一低临界温度设定点A(例如可为-18℃)与一高临界温度设定点B(例如可为20℃)，且低临界温度设定点A是小于高临界温度设定点B，而形变机构112即为上述的记忆合金，其主要是由二种膨胀系数不相同的金属或非金属所组成。

另外，位置变化行程L中更设有一目标温度设定点C，目标温度设定点C是位于低临界温度设定点A与高临界温度设定点B之间，此一般乃为使用者所指定的温度，以供使用者决定箱内温度值，而在其他实施例中，目标温度设定点C可为低临界温度设定点A或高临界温度设定点B。

感测单元12是电性连接于压缩机22，其例如是时间感测器，且感测单元12是可感测压缩机22的一第一停止运转时间(将于下进行说明)。

比较单元13是电性连接于机械式切换开关11以及感测单元12，并设有一第二停止运转时间(将于下再进行说明)。此外，感测单元12与上述的切换模块111上的高临界温度设定点B相连接，以在机械式切换开关11切换至高临界温度设定点B时触发比较单元13进行比较，而比较单元13例如可由比较器或是其他具有比较功能的处理器所组成，其是视实际应用设计的状况而定。

处理单元14是电性连接于机械式切换开关11、比较单元13与压缩机22，并设有一第一运转频率补正表(请参见表一)以及一第二运转频率补正表(请参见表二)，第一运转频率补正表包含第一停止运转时间与第二停止运转时间的时间差值与至少一第一补正频率的对应关系，具体来说，如表一所示，ΔT是指第一停止运转时间与第二停止运转时间的时间差值(亦即第一停止运转时间减去第二停止运转时间)，而五个第一补正频率即分别对应于不同的ΔT。

另外，再如表一所示，若ΔT以自然数N来表示的话，即满足有「>N」、「N～2N」、「N～-N」、「-N～-2N」、「<-2N」的区间，而分别对应于第一补正频率(以自然数f表示)「-2f」、「-f」、「0」、「f」、「2f」，其中自然数N、f都为5，但在其他实施例中并不限于此。

表一

第二运转频率补正表是包含开门次数与至少一第二补第二运转频率补正表是包含开门次数与至少一第二补正频率的对应关系，具体来说，如表二所示，开门次数是指单位时间内的开门次数，例如是一小时内开门几次或是一分钟内开门几次，其是视实际应用设计而定，本发明较佳实施例以每小时为单位进行计算，而三个第二补正频率即分别对应于相异的开门次数。

表二

开门次数	3	2	1
				第二补正频率	10	6	0

另外，在其他实施例中，处理单元14可以设有开门时间长短对应于第三补正频率的第三运转频率补正表，因此实际应用上可以有多种频率补正的方式。而在此需要一提的是，上述的第一运转频率补正表与第二运转频率补正表可由实际模拟相关电路而得，或是由经验法则的公式推演而得，进而内建于处理单元14之中。此外，处理单元14例如可为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)或加速处理器(Accelerated Processing Unit,ACU)，但也可为其他具备执行处理能力的处理器，因此并不限于此。

检测单元15是电性连接于压缩机22、处理单元14与箱门21，检测单元15例如可为位置感测器、红外线感测器或其他种类的感测器，只要可感测到箱门21变动的感测器，皆可作为本发明较佳实施例的检测单元15。

储存单元16是电性连接于感测单元12、比较单元13以及检测单元15，且储存单元16可由可擦可规化只读记忆体(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)与快闪记忆体的非挥发性记忆体(Non-Volatile Memory,NVRAM)组成，但在其他实施例中不限于此。

请一并参阅图1至图4，图3显示本发明较佳实施例的变频控制的第一波形示意图，图4显示本发明较佳实施例的变频控制的第二波形示意图。如图3与图4所示，在区间D中，机械式切换开关11是在压缩机22以一第一运转频率(图4是为27rps)运转时，于位置变化行程L上渐渐切换至低临界温度设定点A(压缩机22在运作时会使箱内的温度降低，机械式切换开关11向左渐渐偏斜)，进而触发处理单元14控制压缩机22停止运转而进入区间E。

在区间E中，压缩机22停止运转时，于位置变化行程L上渐渐切换至高临界温度设定点B(压缩机22在运作时会使箱内的温度升高，迫使机械式切换开关11向右渐渐偏斜)。

其中，在区间E即为本发明较佳实施例中所定义的第二停止运转时间(即T2-T1)，此第二停止运转时间会先储存于储存单元16以及比较单元13中，而此第二停止运转时间是在区间E时，由感测单元12感测而得，并以发送出感测信号的方式传送至比较单元13；同样地，在区间D时，感测单元12也会感测压缩机22的运转时间。

在机械式切换开关11切换至高临界温度设定点B时，又会触发处理单元14控制压缩机22再次运转(此时进入区间F)，并在机械式切换开关11切换至低临界温度设定点A时，再度停止运转而进入区间G，其中，由图3中可明显看出区间G的时间小于区间E的时间，而区间G的时间是本发明较佳实施例所定义的第一停止运转时间，且感测单元12会将感测信号S1传送至比较单元13。此外，区间G是由于外围环境快速上升，且检测单元15在单位时间内检测到开了多次门(本发明较佳实施例以三次为例，且单位时间内可指第一停止运转时间内开箱门21的次数)，因此会造成温度急升而导致快速达到高临界温度设定点B，进而使处理单元14再度控制压缩机22运转而进入区间H。

而在此需要一提的是，在进入区间H之前(在机械式切换开关11切换至高临界温度设定点B时)，比较单元13接收感测信号S1会比较第一停止运转时间与第二停止运转时间的大小(亦即比较T2-T1与T4-T3的大小)，据以在第一停止运转时间(T4-T3)大于第二停止运转时间(T2-T1)与第一停止运转时间(T4-T3)小于该第二停止运转时间(T2-T1)时，分别产生并传送出一第一比较信号S2与一第二比较信号S3，其中，由于区间G的时间较区间E为小，因此比较单元13会传送出第一比较信号S2，而此第一比较信号S2是具有实际上的时间差值，在本发明较佳实施例中，时间差值是为-10分钟(仅为举例)。

此时，处理单元14会接收第一比较信号S2而依据第一运转频率补正表的第一补正频率而控制压缩机22以大于第一运转频率的一第二运转频率运转，具体来说，由于上述的时间差值是为-10分钟且单位时间内的开门次数为3次，因此处理单元14即依据第一运转频率补正表以及第二运转频率补正表找出相对应的第一补正频率与第二补正频率，其中，在压缩机领域中，一般都是以每秒转速作为频率(亦即Revolutions Per Second,RPS)，以下的叙述均以RPS作为频率的单位，而在此举例中，第一补正频率是为5rps，第二补正频率是为10rps，而最终的补正频率即为15rps，因此第二运转频率即为初始的频率(27rps)加上最终的补正频率(15rps)，使得处理单元14发送出控制信号(图未示)而控制压缩机22升频运转，进而进入区间H。

另外，上述需要一提的是，检测单元15在检测到箱门21打开时，会产生并传送出一检测信号S4，使得处理单元14可得知开门次数。此外，储存单元16可接收上述的感测信号S1与检测信号S4，进而储存第一停止运转时间、第二停止运转时间以及开门次数。

同样地，在机械式切换开关11切换至低临界温度设定点A时，即触发处理单元14控制压缩机22停止运转而进入区间I，而此时感测单元12会感测区间I中压缩机22停止运转的时间(此次定义为第一停止运转时间，而区间G则定义为第二停止运转时间)，由于检测单元15在单位时间内检测到开了二次门，且第一运转时间与第二运转时间的时间差值也落在-5～5之间(此时比较单元13是传送出第二比较信号S3)，因此处理单元14依据第一运转频率补正表以及第二运转频率补正表找出相对应的第一补正频率与第二补正频率，而在此举例中，第一补正频率是为0rps，第二补正频率是为6rps，而最终的补正频率即为6rps，因此第二运转频率即为初始的频率(42rps)加上最终的补正频率(6rps)，使得处理单元14发送出控制信号(图未示)而控制压缩机22继续升频运转，进而进入下一区间。

当然，下一区间可能会产生有降频的结果，其是视第一运转时间与第二运转时间的时间差值以及开门次数所决定，本发明较佳实施例仅都以升频为例，在其他实施例中可能完全降频，也有可能一个区间内升频，一个区间内降频，也就是说，处理单元14接收第一比较信号S2与第二比较信号S3，据以分别依据第一运转频率补正表的第一补正频率而控制压缩机22以大于第一运转频率的一第二运转频率升频运转，以及以小于第一运转频率的一第三运转频率降频运转，特此叙明。

另外，第一停止运转时间与第二停止运转时间相等时，即如表一所示，并不需要任何补正，因此不需要进一步变频。而在此需要一提的是，在其他实施例中，可以仅单单考虑第一停止运转时间与第二停止运转时间，而不需要考虑开门次数，其是视实际应用状况而定。

综合以上所述，在采用了本发明所提供的应用于冰箱的压缩机变频控制系统后，由于不采用温度感测器即可进行变频，因此可确实降低冰箱的制作成本。此外，由于不以温度为依据进行变频，因此不会有所误差而可提升变频的效率。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于冰箱的压缩机变频控制系统，用以设置于该冰箱，该冰箱设有至少一箱门与一压缩机，其特征在于，该应用于冰箱的压缩机变频控制系统包含：

一机械式切换开关，具有一位置变化行程，该位置变化行程上设有一低临界温度设定点与一高临界温度设定点，使该压缩机以一第一运转频率运转时，于该位置变化行程上渐渐切换至该低临界温度设定点，并在该压缩机停止运转时，于该位置变化行程上渐渐切换至该高临界温度设定点；

一感测单元，电性连接于该压缩机，用以感测该压缩机停止运转时的一第一停止运转时间，藉以产生并传送出一感测信号；

一比较单元，电性连接于该机械式切换开关以及该感测单元，并设有一第二停止运转时间，用以接收该感测信号，使该机械式切换开关切换至该高临界温度设定点时，比较该第一停止运转时间与该第二停止运转时间的大小，据以在该第一停止运转时间大于该第二停止运转时间与该第一停止运转时间小于该第二停止运转时间时，分别产生并传送出一第一比较信号与一第二比较信号；以及

一处理单元，电性连接于该机械式切换开关、该比较单元与该压缩机，并设有一第一运转频率补正表，该第一运转频率补正表包含该第一停止运转时间与该第二停止运转时间的一时间差值与至少一第一补正频率的对应关系，该处理单元用以接收该第一比较信号与该第二比较信号，据以分别依据该第一运转频率补正表的该第一补正频率而控制该压缩机以大于该第一运转频率的一第二运转频率升频运转，以及以小于该第一运转频率的一第三运转频率降频运转，该第二运转频率与该第三运转频率是由该第一运转频率与该第一补正频率之和所决定；

其中，该第一运转频率补正表中，该时间差值定义为ΔT，在该时间差值ΔT位于N至-N的区间时，该第一补正频率为0；在该时间差值ΔT位于N至2N的区间时，该第一补正频率为-f；在该时间差值ΔT大于2N时，该第一补正频率为-2f；在该时间差值ΔT位于-N至-2N的区间时，该第一补正频率为f；在该时间差值ΔT小于-2N时，该第一补正频率为2f，而上述N与f为自然数，该时间差值ΔT是以分为单位，N是以分为单位，f是以rps为单位。

2.根据权利要求1所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，更包含一检测单元，该检测单元电性连接于该压缩机、该处理单元与该箱门，用以在该压缩机停止运转时，检测打开该箱门的一开门次数，藉以产生并传送出一检测信号，在该处理单元接收该检测信号后，依据该检测信号控制该压缩机的该第一运转频率。

3.根据权利要求2所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，更包含一储存单元，该储存单元电性连接于该感测单元、该比较单元以及该检测单元，用以接收该感测信号以及该检测信号，藉以储存该第一停止运转时间、该第二停止运转时间以及该开门次数。

4.根据权利要求1所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，该机械式切换开关由温度记忆合金所组成。

5.根据权利要求1所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，该位置变化行程中更设有一目标温度设定点，该目标温度设定点位于该低临界温度设定点与该高临界温度设定点之间。

6.根据权利要求1所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，该处理单元电性连接于该压缩机以及该机械式切换开关，用以在该机械式切换开关切换至该低临界温度设定点时，控制该压缩机停止运转。

7.根据权利要求1所述的应用于冰箱的压缩机变频控制系统，其特征在于，上述N与f的值为5。