用于操作直线型压缩机的方法和控制单元的制作方法

专利名称：用于操作直线型压缩机的方法和控制单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于操作直线型压縮机、尤其用于压縮制冷装置中的 制冷剂的方法和控制单元。
背景技术：
这种直线型压縮机例如由专利公开文献US 6596032B2或US 6642377B2是已知的。
在制冷装置中的压縮机的操作过程中，可以出现这样的情况，即 压縮机的电功率消耗是不正常的高，并且可导致强烈加热压缩机。这 可以是这样的情况，例如，在最初启动制冷装置时和/或在较长停止时 间之后，在制冷装置的整个内部的温度必须从高初始温度被冷却至设 定的操作温度并且压縮机必须在较长的操作时间段内被不中断地操 作，在例如由门未正确关闭而进入制冷装置的内部的热流增加时，在 来自制冷装置的冷凝器的热输出被阻挡时或者在压縮机本身的移动由 于机械缺陷而中断。这些情况必须可靠地被识别，从而限制压縮机的 功率消耗，从而没有压缩机过热而导致火灾的危险。在具有旋转驱动 的压縮机的传统的制冷装置中，该目的大体通过温度传感器和控制电 路被实现，其中所述温度传感器连接至压缩机的壳体，而所述控制电 路利用由所述温度传感器供应的测量值作出关于供应至压縮机的电功 率中可能的减小的决定。
用于操作直线型压縮机的方法从专利公开文献KR 2002021532-A 是已知的，在其中，利用由压縮机消耗的电流强度作出决定，从而确 定压縮机是否处于过载的状态，并且压縮机的活塞的行程在出现过载 状态时被减小。
因为仅仅电流消耗被用于确定是否过载状态出现，所以在其上出 现过载状态的电流消耗的极限值必须是足够的低，从而甚至在可能的 最不支持的操作状态中也可靠地避免过热。因此，极限值必须被选择 成，甚至在压缩机的长持续的连续操作过程中、例如在从暖状态(warm
state)启动制冷装置时消除过热。当在制冷装置中必须维持仅仅低温 时，在间断操作过程中毫无保留地被允许的高电流密度的操作因而被 消除。因此，不能完全地利用直线型压縮机的效率。

发明内容
本发明目的是提供用于操作直线型压縮机的方法和控制装置，允 许更完全的利用压縮机的效率。
该目的首先得以实现在于， 一种用于操作直线型压縮机的方法， 其中检测所述直线型压缩机的电流消耗，并且利用所述电流消耗，判 断是否所述直线型压縮机处于过载状态，并且在所述直线型压縮机的 过载状态出现时，减小所述直线型压縮机的运动幅度，所述直线型压 縮机的运动幅度也被检测，并被用于判断是否所述直线型压縮机处于 过载状态。
直线型压縮机的运动幅度在这方面可以是与判断是否出现过载状 态的决定是相关的，由于相同的电流消耗，所以直线型压縮机可以将 其中释放的焦耳热更加高效地排出至外部，则其越强烈地移动。
因而，根据本发明，为了作出关于过载状态的判断，优选地使用 直线型压縮机的电流消耗的第一极限值，其作为运动幅度的增函数被 确定，并且在所述极限值被超过时出现过载状态。
类似地，运动幅度还可以作为电流消耗的函数被确定，并且在检 测的运动幅度低于在检测的电流消耗的该函数的值时，出现过载状态。
有利地，在每种情况中，函数最初建立成以使得，在所述直线型 压縮机中由其欧姆电阻所释放的Joule热输出与在所述直线型压縮机 上由其运动实现的制冷性能之和是大致恒定的。换句话说，极限值高 效地对应于不将在连续操作中被超过的直线型压縮机的温度。
优选地，在根据上述一个标准出现过载状态时，直线型压缩机的 运动幅度减小至正值，从而直线型压縮机连续以减小的功率操作。
而且，在运动幅度低于第二极限值时也可出现过载状态，所述第 二极限值可以与直线型压缩机的电流消耗无关地被确定，并且如果使 用如上所述的运动幅度的第一极限值，则第二极限值被选择成小于第 一极限值，从而检测直线型压缩机的机械不动(mechanical
immobilization)的出现。当在这些条件下检测到过载状态时，直线型 压縮机的运动幅度有利地减小至零。
为了检测机械缺陷，还有利的是在直线型压縮机的不同振荡相位 中检测直线型压縮机的偏离，并且所以偏离与一组运动序列对比，并 且在从这组运动序列而得到的检测的偏离的偏差超过第三极限值时， 确定过载状态。
本发明目的还由用于直线型压缩机的控制装置实现，其中除了用 于检测直线型压縮机的功率消耗的电流传感器和用于利用所检测的电 流消耗控制直线型压缩机的运动的控制电路以外，所述控制装置还包 括连接至用于检测所述直线型压縮机的偏离的控制电路的附加的传感 器，优选地控制电路被构造成实现如上所述的方法。


参照附图通过示意性实施例的以下说明将清楚本发明的其它特 点，其中-
图1示出了根据本发明的包括控制装置的直线型压縮机的第一实 施例的透视图2示出了包括控制装置的直线型压缩机的第二实施例的透视
图3示出了作为运动幅度的函数的图1或2的直线型压缩机的电 流消耗的极限值的典型路线；并且
图4示出了曲线图，示出了压縮机的一组运动序列以及压縮机的 检测的偏离的各组不同的实例。
具体实施例方式
如图1透视图所示的直线型压縮机1包括刚性框架，其在俯视图 中大致为U形，所述刚性框架由三个部件组成，也就是两个平壁件1 和锚固部分2。第一膜片弹簧3在彼此面向的锚固部分2的前侧面和 两个壁件1之间延伸，与膜片弹簧3结构相同的第二膜片弹簧4紧固 至远离锚固部分2的壁件1的前侧面。
由弹簧钢片冲压的膜片弹簧3、 4相应地具有四个弹性臂5，所述
弹性臂以锯齿形的方式从壁件1朝向中央部分6延伸，在那里它们相 遇。中央部分6相应地具有三个孔，即两个外孔，在所述外孔上永磁 性振荡体8借助于螺钉或铆钉7被悬置，和中央孔，在膜片弹簧3的 情况中，活塞杆IO通过所述中央孔例如借助于螺合连接的方式紧固至 振荡体8。活塞杆10将振荡体8连接至泵室15内的(图中不可见) 活塞，其中所述泵室由锚固部分2承载。泵室15的制冷剂进入和排出 管由附图标记16和/或17表示。
具有E形叉部以及绕所述E形的中央臂缠绕的线圈的两个电磁体 9分别位于振荡体8与壁件1之间，而极靴朝向所述振荡体，并且所 述电磁体被用于驱动振荡体的往复运动。
用于控制电磁体9的激发的控制电路11安装在一个壁件1上。例 如，控制电路11可包括逆变器(inverter),其以适于振荡体8的自然 频率的频率并以适于电磁体9的可变电压幅度发出正弦形激发电流， 或者向所述电磁体发出固定电压幅度但是可变脉冲占空比因数的电压 脉冲。在每个情况中，控制电路ll经由电压幅度或脉冲占空比因数控 制由电磁体9所消耗的电流的平均电流强度以及因而其功率。
控制电路11使用内置的、图中不可见的电流传感器用于检测经过 电磁体9的线圈的电流，并且所述控制电路连接至用于振荡体8的位 置的时间分辨的检测的位置传感器18。位置传感器18在这种情况中 包括C形结构的电磁体，活塞杆IO在彼此面向的位置传感器的两个极 靴之间延伸。位置传感器18由金属膜片弹簧3屏蔽防止电磁体9的散 射场。活塞10的两个縮窄部分12中的一个位于位置传感器18的极靴 的高度处。活塞杆10的縮窄部分是弹性柔软的，从而补偿可能出现的 对正误差，这种对正误差是由于一方面振荡体8的移动与另一方面泵 室15中的活塞的移动之间的制造误差。位置传感器18的极靴之间的 空气间隙的有效宽度根据这一个縮窄部分12在极靴之间被浸入的程 度而改变。因此，电磁体的绕组的感应系数以及绕组结合之中的电振 荡电路的频率改变。大致大于振荡体8的自然频率的该频率因而形成 了由控制电路11所处理的振荡体的偏离的测量。
上述位置传感器18可由任何其它类型的位置传感器替代，其中所
述传感器可发出振荡体8的位置的时间分辨的测量值。因而，在图2 中，示出了根据本发明的直线型压縮机的改型实施例，其中除了磁性 位置传感器以外，设置光学位置传感器18。所述光学位置传感器包括 固定连接至振荡体8并由透明材料制成的板19，在所述板上以规则间 隔布置不透明条，所述不透明条横向于振荡体8的移动方向而延伸。 所述板包括玻璃或耐抗泵室15中的制冷剂的合成材料。
在一个电磁体9的叉部上，诸如发光二极管的两个光源安装在壳 体中，所述光源将成束的光线发射至安装在另一电磁体9的叉部上的 壳体21中的两个光电二极管。根据是否光线穿过板19或者被条阻挡， 光电二极管向控制电路11发出亮信号电平或暗信号电平，所述控制电 路利用电平改变的数量以及由两个光电二极管发出的信号的相对相位 遵循振荡体8的移动的幅度和方向。
由位置传感器18所提供的位置信息在两个不同的过程中由控制 电路11评价。
第一过程最初包括通过由位置传感器18所提供的位置信息的序 列而检测振荡体8的运动幅度的步骤。在第二步骤中，与所检测的幅 度相对应的关键电流强度值由存储器被读取，在所述存储器中关键电 流强度作为运动幅度的函数被存储。作为偏离a的函数的关键电流强 度I的典型路线在图3中由曲线cl示出。在特定运动幅度的关键电流 强度被限定为这样的电流强度，在相对幅度的连续操作中、也就是在 电磁体9与其包围体之间的热学平衡中，该电流强度从由一方面从经 过绕组的电流释放的Joule热以及另一方面从包围体流出的热产生绕 组的最大允许的操作温度。该关键电流强度随着增加的运动幅度而增 加，也就是说，振荡体越强烈地移动，则在电磁体9的包围体内空气 被漩涡得越大并且从所述电磁体输出的热量就越多。
在控制电路11表明电磁体9的电流消耗I大于检测的振荡幅度a 所允许的时，控制电路11由第一简单的实施例而中断电磁体9的供电， 并且向信号输出装置(图中未示出)发出错误信号，其中所述信号输 出装置可用在其中安装直线型压縮机的制冷装置中，从而启动光学或 声学警报信号发生器并因而使得使用者知道装置的中断。
由于第二实施例，在出现针对当前的运动幅度太高的电流消耗时， 控制电路ll减小正弦电压的幅度或通过预定的量或预定的因数而施加 至电磁体9的电压脉冲的脉冲占空比因数并随后返回至步骤1，从而 压縮机以减小的功率连续操作。因而，在压縮机过载的情况中，压縮 机的功率以逐级的方式被减小，直至达到可靠地排除压縮机由于过载 而损害的功率级别。
由图3中虚-点线c2所示的存储在控制电路11中的第二特征曲线 表明了在正常操作状态下期望作为电流消耗I的函数的振荡体8的运 动幅度。在电磁体9输送有均匀电压和可变脉冲占空比因数的电流脉 冲时，曲线c2具有如图2所示大致直线的路线；在所存储的电流是可 变电压的交流电时，所述曲线实际上具有抛物线路线。在第四步骤中， 控制电路11比较在测量的幅度值所检测的电流消耗是否位于曲线c2 以上或以下。如果位于以上，则这表明振荡体的运动的妨碍、也就是 直线型压縮机的机械损害，从而控制电路11在这种情况中中断电磁体 9的供电并发出错误信号。
通过观察图3容易理解，两个特征曲线cl和c2也可由单个特征 曲线代替，其路线在经过c2且cl与c2的相交点之下和经过cl的相 交点之上的低幅度被确定，从而比较仅仅必须针对包括测量的幅度和 测量的电流强度的每对被测量，从而表明是否压縮机正常操作。
由控制电路11所实现的第二过程参照图4说明。示出了作为时间 t的函数所绘画出的借助于位置传感器18获得的振荡体的偏离的两组 测量点，分别由附图标记+和/或x表示。在t:Pi/8， i=0、 1、 2、…、 7的情况中，其中T代表振荡体8的移动时间段，测量的点例如通过 产生在同相过程中被测量的对应偏离的滑动平均值而获得。控制电路 11通过将正弦曲线适应于获得的测量点而监控直线型压缩机的正常功 能。因而，例如，在由+所表示的测量点的情况中，获得在图中由sl 所表示的正弦曲线。所有测量点+位于图中由点划线的正弦曲线限定的 间隔中，在曲线sl的周围具有预定的宽度。在这种情况中，无识别中 断。
在由x表示的测量点的情况中，控制电路11在时间t:3T/8禾B/或
t:7T/8确定，偏离d在补偿曲线s的两侧上位于允许带宽之外。在时 间段T内振荡体8的振荡被半周期内的谐振振荡覆盖，这表明了故障。 因此，还在这种情况中，控制电路11断路电磁体9并产生错误信号。 不必要的是，分别针对如图3所示的所有测量点的偏离必须在振 荡体8的单振荡周期内被记录。偏离的两个连续测量之间的时间间隔 例如可以是(n+m/8) T， n是小整数而n^1、 3、 5或7。
权利要求
1. 一种用于操作直线型压缩机的方法，其中检测所述直线型压缩机的电流消耗，并且利用所述电流消耗，判断是否所述直线型压缩机处于过载状态，并且在所述直线型压缩机的过载状态出现时，减小所述直线型压缩机的运动幅度，其特征在于，所述直线型压缩机的运动幅度被检测，并被用于判断是否所述直线型压缩机处于过载状态。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述直线型压縮 机的所检测的运动幅度超过第一极限值(cl)时，出现所述过载状态，其中所述第一极限值作为所述运动幅度的增函数被确定。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述直线型压缩 机的所检测的运动幅度低于第一极限值(cl)时，出现所述过载状态， 其中所述第一极限值作为所述电流消耗的增函数被确定。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述函数最初 被建立以使得，在所述直线型压缩机中由其欧姆电阻所释放的热输出 与在所述直线型压縮机上由其运动实现的制冷性能之和是大致恒定 的。
5. 根据权利要求2、 3或4任一所述的方法，其特征在于，在出 现过载状态时，所述直线型压縮机的运动幅度被减小至一正值。
6. 根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在所述运动 幅度低于第二极限值时，出现过载状态。
7. 根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述直线型 压縮机的偏离在所述直线型压縮机的振荡的不同相位被检测，并与一 组运动序列比较，在由这组运动序列的检测的偏离的偏差超过第三极 限值时，出现过载状态。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在出现过载状 态时，所述直线型压縮机的运动幅度减小至零。
9. 一种用于直线型压缩机的控制装置，包括电流传感器，其用于 检测所述直线型压縮机的电流消耗；以及控制电路(ll)，其用于利用 由所述电流传感器检测的电流消耗而控制所述直线型压缩机的运动， 其特征在于，所述控制电路(11)连接至用于检测所述直线型压缩机 的偏离的传感器(18)。
10. 根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述控制电 路(11)被构造成实现根据权利要求1至8任一所述的方法。
全文摘要
一种用于直线型压缩机的控制装置，包括电流传感器，其用于检测所述直线型压缩机的电流消耗；用于检测直线型压缩机的偏离的传感器(18)；以及控制电路(11)，其用于控制移动并利用由电流传感器所检测的电流消耗以及由传感器(18)所检测的偏离而检测直线型压缩机的过载状态。
文档编号F04B35/00GK101389863SQ200780006933
公开日2009年3月18日 申请日期2007年1月23日 优先权日2006年2月28日
发明者J·赖因施克 申请人:Bsh博世和西门子家用器具有限公司