制冷控制器的制造方法
【专利摘要】零售制冷机柜中的制冷控制器控制温度(502)，使得通过使用用于负载和每天的时间的最有效风扇速度(507)，它达到最大容许温度，但是该温度由于消费者存在(505)而改变以坚守降低由这种机器产生的噪声(506)同时仍形成足够冷却以维持在最大温度内并且提供可接受电力经济的算法。
【专利说明】制冷控制器
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及用于消费产品的制冷和加热系统，在该消费产品中，风扇在在制冷系统或加热系统的蒸发器和/或冷凝器上循环空气。
[0002]更具体地，本发明涉及最小化由这种系统发出的操作噪声。
【背景技术】
[0003]这种类型的加热和冷却系统具有制冷剂压缩机，将制冷剂从气态冷凝到液态的冷凝器，以及允许制冷剂液体蒸发回到气态的蒸发器。对于具有可观加热或冷却能力的那些加热和冷却系统，将存在多个风扇将空气循环通过冷凝器和蒸发器，从而增大它们的效率。
[0004]这种冷却器或加热器使用的压缩机和风扇在操作时产生噪声。这会引起消费者反感，特别是在诸如办公室的更安静环境中，或是诸如便利店的存在大量冷却器的场所，在这种场所中可能存在好几排柜式冷却器以及某些展示冷柜。这种冷却器的主要噪声来源经常是冷凝器风扇，该冷凝器风扇必须暴露于外部环境以实现制冷器中的良好冷却性能，并且因而难以在声学上将其与消费者隔离。
[0005]压缩机和冷凝器风扇将操作以将冷却器内部下降到由温度控制器设定的设定点截止温度，并且随后将切断，允许内部缓慢升高温度直至其到达最大可接受内部温度，那时压缩机将再次接通。尽管压缩机在操作，冷凝器风扇将产生噪声。
[0006]在制冷器为柜式冷却器的情况下，降低冷凝器风扇噪声的一种手段是增大制冷器内部的温度设定点，由此降低压缩机需要操作以将内部下降到设定点的时间量以及风扇的操作占空比，并且因此降低平均噪声水平。然而，这与在理想消耗温度服务产品格格不入，并且它没有降低峰值噪声。另一种手段是指定不同大小或操作速度的风扇，然而这提出了在制冷系统的降低的热容量和效率或增大的体积和成本之间的折中。其它手段包括使用低噪声风扇设计和声学挡板，然而这些具有有限的功效并且会降低性能。
[0007]因此存在对这样的手段的需求，其最小化当人在冷却器附近时引起反感的风扇噪声，同时维持制冷系统的热容量。
[0008]US专利说明书6745581涉及制冷系统的历史控制，其中该系统基于之前出现的流量在节能模式中操作。在节能模式中，温度极值被放松。该系统包括人探测和门开启探测，以及对灯光和风扇的控制。后者是基于定时接通/切断。
[0009]本发明提供这个以及其它问题的解决方案，该解决方案相对于现有技术具有优势，或者该解决方案至少为公众提供一种有用的选择。
[0010]包括在此说明书中引用的任何专利或专利申请在内的所有参考文献通过引用结合于此。不承认任何参考文献构成现有技术。参考文献的讨论指出其作者声称的内容，并且 申请人:保留挑战所引用文献的准确性和相关性的权利。将清楚地理解，尽管此处引用许多现有技术公开内容；此参考文献并不构成承认任何这些文献在新西兰或者在任何其它国家形成本领域公知常识的一部分。
[0011]应指出，根据不同的司法管辖区，术语’包括’可以具有排他性或开放式含义的属性。出于此说明书的目的并且除非另外指出，术语’包括’应具有开放式含义，即它将被当作是指不仅包括它直接引用的所列举的部件，而且包括其它未指定的部件或元件。当术语’被包括’或’包括有’在方法或过程中结合一个或多个步骤使用时，这个也将适用。
【发明内容】
[0012]在一个方面，本发明提供一种用于制冷单元的制冷控制系统，该制冷单元具有能够维持在低于环境温度的温度的制冷机柜容积，能够压缩制冷剂的压缩机，能够冷却制冷剂的冷凝器以及能够在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇，能够冷却内部机柜容积的蒸发器，能够在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇，探测制冷单元内部机柜温度的传感器，能够探测在制冷机柜存在人的传感器，能够响应于传感器和该传感器的预期致动而控制风扇和压缩机的控制器，并且其中
[0013]该控制器具有调节制冷机柜容积的目标温度的装置，以及
[0014]该控制器能够独立于压缩机的操作状态(0N或切断)在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于给定制冷机柜容积目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
[0015]优选地，该制冷单元具有外部环境温度传感器，并且该冷凝器风扇速度由该控制器至少部分地作为所测量外部环境温度的函数而被控制。
[0016]优选地，该控制器也能够控制内部风扇速度，使得对于给定目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的内部风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。优选地，该控制器能够控制外部风扇速度和压缩机速度二者。
[0017]优选地，该控制器能够控制外部和内部风扇速度二者，使得对于给定制冷机柜容积目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度的至少一个低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
[0018]优选地，该控制器附加地提供受管理风扇速度，就所使用的电力和所移除的热量关系而言，该受管理风扇速度提供比使用最大风扇速度将获得的效率更高的效率。优选地，降低的风扇速度被管理从而尽可能低地符合换热器中制冷剂的完全蒸发和冷凝。
[0019]优选地，该控制器能够存储过去人存在与实际关系的历史，并且能够最初依据来自所存储的历史的预期来操作所管理的速率。
[0020]在另一方面，本发明提供一种操作制冷单元的方法，该制冷单元具有将被维持在低于环境温度的温度的制冷机柜容积，压缩制冷剂的压缩机，冷却制冷剂的冷凝器以及在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇，冷却内部机柜容积的蒸发器，以及在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇，该方法通过下述操作该制冷单元:提供控制器，该控制器在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，在该控制器探测或预期在制冷单元附近存在人流量，
[0021]在该控制器提供用于调节制冷机柜容积的目标温度的装置，以及
[0022]使用该控制器在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于机柜容积的给定目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。[0023]在又一方面，本发明提供一种低噪声制冷器，包括:
[0024]制冷控制器，
[0025]制冷机柜，其具有能够维持在低于环境温度的温度的内部，
[0026]能够压缩制冷剂的压缩机，
[0027]能够冷却制冷剂的冷凝器，以及
[0028]能够在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇，
[0029]能够冷却机柜的内部的蒸发器，
[0030]能够在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇，
[0031 ] 能够探测制冷单元内部机柜温度的温度传感器，
[0032]能够探测在制冷单元附近存在人流量的人流量传感器，
[0033]该制冷控制器具有来自传感器的输入并且具有时钟功能，
[0034]该制冷控制器能够响应于来自该人流量传感器的所探测的存在人流量以及来自所存储的信息的预期的存在人流量，
[0035]该制冷控制器具有调节制冷器机柜的内部的目标温度的装置，该温度为该机柜容积应被冷却到的温度，
[0036]并且该制冷控制器被编程，从而独立于压缩机的操作状态(0N或切断)，在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于给定目标温度设定，在所探测或预期的存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
[0037]在本发明的最优选形式中，本发明包括一种零售制冷机柜中的制冷控制器，该制冷控制器具有时钟以辅助监视和记录不同时间的人流量，并且具有这样的算法，该算法通过使用用于负载和每天的时间的最有效风扇速度而控制内部机柜温度使得该温度达到最大容许温度，但是通过将风扇速度设定为最低有效速度以降低由这种机器产生的风扇噪声，同时仍形成足够冷却以维持在最大温度内并且提供可接受电力经济，该温度由于(探测或预期的)消费者存在而改变以坚守降低的噪声区域。
[0038]通过阅读下述详细描述以及附图的描述，将显见表征本发明的这些和其它特征以及优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为制冷单元的整体视图。
[0040]图2为控制制冷单元的过程的流程图。
[0041]图3为现有技术制冷控制器的框图。
[0042]图4为本发明的版本的框图。
[0043]图5为依据各种参数的控制的流程图。
[0044]图6为实施例1的制冷控制系统的框图。
[0045]图7为实施例2的制冷控制系统的框图。
【具体实施方式】
[0046]在每个框图中，线代表交流市电(实线)，模拟信号由具有大破折号的线代表，并且双态信号由小破折号代表(在图6和7中可以最佳地看出)。
[0047]现在参考图1，制冷单元大体上示于100，其中具有两个门的制冷机柜示于101，在制冷机柜顶部上具有压缩制冷剂的压缩机102和具有在操作时产生循环通过冷凝器的空气流105的外部风扇104的冷凝器103。在机柜内，经冷却制冷剂在蒸发器106中循环并且，经冷却空气通过内部风扇107在机柜容积内循环从而将机柜容积冷却低于环境温度。制冷控制器108控制压缩机102、冷凝器风扇104和蒸发器风扇107的电力，并且有可能与门开关结合而也可以控制机柜101中的任何照明。门开关或光学、微波或声纳传感器(未示出)也可以用于探测制冷单元附近的消费者。
[0048]在操作中，制冷机柜需要根据内部的产品而维持在最小温度和最大温度之间。为了实现这一点，在最简单模式中压缩机可以被接通和切断，并且将在最小值和最大值之间使机柜温度上下循环。在此模式中，在压缩机激活时，冷凝器风扇通常将运行，否则将切断。蒸发器风扇通常将连续地运行从而循环经冷却空气，但是可以在压缩机切断或门打开时停止或降低至较低速度。较不期望的备选将是在门处于打开状态时维持空气幕。
[0049]在此模式中，由于风扇叶片速度以及高空气流动通过冷凝器并且较少通过蒸发器，风扇形成比较大量的声学噪声。附加地，就电力使用而言，它不是最经济模式，因为机柜内部的产品仅仅需要处于刚好低于容许最大温度。最经济模式将把维持机柜在刚好低于最大温度，然而这将少量多次地使压缩机循环接通，从而产生声学环境的大的变化以及由于更高开始电流引起的低效率。
[0050]为了提供更低声学噪声，提出控制风扇电机的速度，使得当消费者处于或预期处于制冷器单元附近时，风扇速度被降低到"可接受"水平。附加地，为了在消费者很可能频繁开启门时尝试将机柜维持低于最大温度，在未探测到消费者时冷凝器风扇速度被控制到更高水平；将温度降得充分低于最大温度，使得门开启将不会导致最大温度被超越。
[0051]这首先需要某种形式的消费者探测并且其次需要嵌在控制器中的某种形式的消费者数目预期。消费者探测可以是任何的公知形式的传感器，或者通过探测机柜门开启。为了允许预期，提出了提供可能或探测的消费者的数目与时间关系的模态或图。此图可以在安装时被提供，或者可以由制冷控制器根据其操作时的历史信息而构建。
[0052]附加地，在操作于最有效模式中使用的电力和当消费者位于附近时降低噪声使用的电力之间存在折中。存在最小有效风扇速度，超过此效率时该系统效率迅速下降。此最小有效风扇速度将在不同系统之间变化。这实际上是这样的速度，在低于该速度时，没有足够的空气流被提供从而完全蒸发或冷凝蒸发器或冷凝器中的制冷剂。此速度为外部环境(对于冷凝器的情形)和内部环境(对于蒸发器的情形)的函数，并且在较少程度上为线路的其它部分中制冷剂条件的行为的函数。在噪声降低模式中选择的风扇速度可以通过此最小有效风扇速度和产生目标噪声排放的速度之间的折中来选择。
[0053]由于在冷凝器风扇接通时压缩机通常总是在操作，即使是在降低的速度操作，电力效率在此模式中降低，使得优选地冷凝器风扇速度控制器是无级的并且能够连续地改变冷凝器风扇速度从而维持声学噪声和电力效率之间的折中，该折中仍然不允许最大温度被超过，然而风扇速度可以分级被控制，最小数目的级为2个:最大速度和最小速度。
[0054]用于控制制冷系统的算法应指定最大机柜温度永远不应被超过，但是在探测到探测时，通过降低风扇速度(机柜内部和/或冷凝器)可以降低噪声水平，使得机柜能够通过提高风扇速度而将内部温度下拉。
[0055]在一个实施方式中，控制器使用"流量"参数和"下拉状态"参数，每个参数具有3个水平，从而在冷凝器风扇的3个操作模式之间选择，如下表所示:
[0056]
[0057]
【权利要求】
1.一种用于制冷单元的制冷控制系统，该制冷单元具有能够维持在低于环境温度的温度的制冷机柜容积，能够压缩制冷剂的压缩机，能够冷却制冷剂的冷凝器以及能够在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇，能够冷却内部机柜容积的蒸发器，能够在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇，探测制冷单元内部机柜温度的传感器，能够探测在制冷机柜存在人的传感器，能够响应于所述传感器和所述传感器的预期致动而控制风扇和压缩机的控制器，并且其中 该控制器具有调节制冷机柜容积的目标温度的装置，以及 该控制器能够独立于压缩机的操作状态(ON或切断)在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于给定制冷机柜容积目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
2.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该制冷单元具有外部环境温度传感器，并且该冷凝器风扇速度由该控制器至少部分地作为所测量外部环境温度的函数而被控制。
3.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该控制器也能够控制内部风扇速度，使得对于给定目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的内部风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
4.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该控制器能够控制外部风扇速度和压缩机速度二者。
5.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该控制器能够控制外部和内部风扇速度二者，使得对于给定制冷机柜容积目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度的至少一个低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。`
6.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该控制器附加地提供受管理风扇速度，就所使用的电力和所移除的热量关系而言，该受管理风扇速度提供比使用最大风扇速度将获得的效率更高的效率。
7.如权利要求1所述的制冷控制系统，其中降低的风扇速度被管理从而尽可能低地符合换热器中制冷剂的完全蒸发和冷凝。
8.如权利要求1所述的用于制冷单元的制冷控制系统，其中该控制器能够存储过去人存在与实际关系的历史，并且能够最初依据来自所存储的历史的预期来操作所管理的速率。
9.一种操作制冷单元的方法，该制冷单元具有将被维持在低于环境温度的温度的制冷机柜容积，压缩制冷剂的压缩机，冷却制冷剂的冷凝器以及在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇，冷却内部机柜容积的蒸发器，以及在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇，该方法通过下述操作该制冷单元: 提供控制器，该控制器在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个， 在该控制器探测或预期在制冷单元附近存在人流量， 在该控制器提供用于调节制冷机柜容积的目标温度的装置，以及 使用该控制器在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于机柜容积的给定目标温度设定，在所探测或预期存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
10.一种低噪声制冷器，包括: 制冷控制器， 制冷机柜，其具有能够维持在低于环境温度的温度的内部， 能够压缩制冷剂的压缩机， 能够冷却制冷剂的冷凝器，以及 能够在冷凝器上循环空气的一个或多个外部风扇， 能够冷却机柜的内部的蒸发器， 能够在蒸发器上循环空气的一个或多个内部风扇， 能够探测制冷单元内部机柜温度的温度传感器， 能够探测在制冷单元附近存在人流量的人流量传感器， 该制冷控制器具有来自传感器的输入并且具有时钟功能， 该制冷控制器能够响应于来自该人流量传感器的所探测的存在人流量以及来自所存储的信息的预期的存在人流量， 该制冷控制器具有调节制冷器机柜的内部的目标温度的装置，该温度为该机柜容积应被冷却到的温度， 并且该制冷控制器被编程，从而独立于压缩机的操作状态(ON或切断)，在两个或更多个操作速度之间控制所述外部风扇的至少一个，使得对于给定目标温度设定，在所探测或预期的存在人流量时选择的风扇速度低于在其它相同操作条件下在不存在人流量时选择的速度。
【文档编号】F24F11/04GK103502745SQ201280008917
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年2月13日 优先权日:2011年2月16日
【发明者】豪威尔·大卫·詹姆斯 申请人:惠灵顿驱动科技有限公司