可变速压缩机驱动器 本发明涉及一种可变速压缩机驱动器。
一般的冷气系统的供电主要是消耗在压缩机的运转上，由于压缩机是冷气系统的主要构件，因此，对于压缩机的省电及保护措施在冷气系统的设计中显得极其重要。例如，在一对多的分离式冷气系统中，只有一台室内机在使用中，当符合开机条件时，压缩机必须开机，此时负载很小，可能只有满载的20％(20)，如果压缩机没有什么控制，在20％的低使用率，压缩机也会消耗90％的额定电力，所以有效地控制压缩机进行节省能源，并保护压缩机是一函待解决的重要课题。
本发明的目的即在于提供一种可变速压缩机驱动器，它能有效地控制和保护压缩机，并节省电能。
本发明的目的是这样实现的，一种可变速压缩机驱动器，它用于控制一冷气系统地压缩机，该冷气系统具有一传感器来感测压缩机的高压、低压值，以提供该驱动器来控制该压缩机的运转速度，所述的驱动器包括：一模拟数字转换单元，它将感测的高、低压值转换成数字值；及一控制单元，用于接收高、低压数字值以控制压缩机的运转，其是依高、低压的差值来调整压缩机的速度，使高、低压的差值恒大于一第一设定值，并选择性地依照低压值是否在一第二设定值的容许范围及高压值是否在一第三设定值的容许范围来调整压缩机的速度。
上述的可变速压缩机驱动器，其中，控制单元还提供对压缩机的紧急保护措施，以便在调整压缩机转速后检查压缩机是否超出其运转范围。
本发明的目的也能这样实现的，一种可变速压缩机驱动器，它用于控制一分离式冷气机的压缩机，该分离式冷气机具有一传感器，它感测压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、分离式冷气系统的冷凝器的温度及蒸发器的温度，以提供驱动器来控制该压缩机的运转速度，所述的驱动器包括：一模拟数字转换单元，将感测的压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、分离式冷气机的冷凝器的温度及蒸发器的温度转换成数字值；及一控制单元，用于接收模拟数字转换单元所提供的数字值以控制压缩机的运转，它是依高、低压的差值以调整压缩机的速度，使高、低压的差值恒大于一第一设定值，并选择性地依照低压值是否在一第二设定值的容许范围及高压值是否在一第三设定值的容许范围以调整压缩机的速度，且在调整压缩机转速后对压缩机提供一紧急保护回路检查，以查验压缩机是否超出其运转范围。
上述的可变速压缩机驱动器，其中，紧急保护回路检查是依序查验压缩机的高压值、低压值、蒸发器的温度、冷凝器的温度、压缩机的吐出温度与空气的温度是否超出设定的范围。
本发明的目的也能这样实现的，一种可变速压缩机驱动器，它用于控制一气冷式冰水机的压缩机，该气冷式冰水机具有一传感器，它感测压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、气冷式冰水机的出水温度及冷凝器的温度，以提供驱动器来控制压缩机的运转速度，所述的驱动器包括：一模拟数字转换单元，将该感测的压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、气冷式冰水机的出水温度及冷凝器的温度转换成数字值；及一控制单元，用于接收模拟数字转换单元所提供的数字值以控制压缩机的运转，其是依出水温度的高低以决定是否启动压缩机，依压缩机高、低压的差值来调整压缩机的速度，使高、低压的差值恒大于一第一设定值，并选择性地依照低压值是否在一第二设定值的容许范围及高压值是否在一第三设定值的容许范围来调整压缩机的速度，且在调整压缩机转速后对压缩机提供一紧急保护回路检查，以查验压缩机是否超出其运转范围。
上述的可变速压缩机驱动器，其中，紧急保护回路检查是依序查验压缩机的高压值、低压值及气冷式冰水机的出水温度是否超出设定的范围。
本发明的目的也能这样实现的，一种可变速压缩机驱动器，它用于控制一水冷式冰水机的螺旋式压缩机，该螺旋式压缩机具有一调整滑块用于冷媒气体的压缩量，该调整滑块是由两电磁阀所控制，该水冷式冰水机具有一传感器，它感测螺旋式压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、水冷式冰水机的出水温度及冷凝器的温度，以提供驱动器来控制螺旋式压缩机的运转速度，所述的驱动器包括：一模拟数字转换单元，将感测的压缩机的高压、低压值、空气的温度、压缩机的吐出温度、水冷式冰水机的出水温度及冷凝器的温度转换成数字值；及一控制单元，用于接收模拟数字转换单元所提供的数字值以控制螺旋式压缩机的运转，其是以控制两电磁阀的启闭来完成螺旋式压缩机的开机程序，依出水温度的高低来决定是否对该螺旋式压缩机加载，而当螺旋式压缩机是处于待机状态时，则依该压缩机高、低压的差值以调整该螺旋式压缩机的速度，使该高、低压的差值恒大于一第一设定值，并依电动机线圈温度是否大于一第二设定值和选择性地依照该低压值是否在一第三设定值的容许范围及高压值是否在一第四设定值的容许范围以调整该螺旋式压缩机的速度，且在调整压缩机转速后对螺旋式压缩机提供一紧急保护回路检查，以查验螺旋式压缩机是否超出其运转范围。
上述的可变速压缩机驱动器，其中，紧急保护回路检查是依序查验压缩机的高压值、低压值及水冷式冰水机的出水温度是否超出设定的范围。
由于采用了上述的技术解决方案，也即，利用感测压缩机的高、低压值及冷气系统中的各种温度、压力值以引导及调整压缩机的运转速度，使压缩机在低耗能的状态且正好符合负载的需要下运转，可使压缩机免于过热、过载或低压过低结冻的伤害，以此，可达到节省能源及保护压缩机的功效。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。
图1是本发明可变速压缩机驱动器用于分离式冷气机的第一实施例示意图；
图2是本发明的第一实施例中的可变速压缩机变频驱动的功能方框图；
图3A是本发明的第一实施例的夏天模式控制流程图；
图3B是本发明的第一实施例的冬天模式控制流程图；
图3C是本发明的第一实施例的紧急保护回路控制流程图；
图4是本发明可变速压缩机驱动器用于气冷式冰水机的第二实施例示意图；
图5是本发明的第二实施例中的可变速压缩机变频驱动的功能方框图；
图6A是本发明的第二实施例的夏天模式控制流程图；
图6B是本发明的第二实施例的冬天模式控制流程图；
图6C是本发明的第二实施例的紧急保护回路控制流程图；
图7是本发明的可变速压缩机驱动器用于使用螺旋式压缩机的水冷式冰水机的第三实施例示意图；
图8是为用于控制螺旋式压缩机的两电磁阀的动作状态组合图；
图9是本发明的第三实施例中的可变速压缩机变频驱动的功能方框图；
图10A是本发明的第三实施例的夏天模式的开机及待机下的控制流程图；
图10B是本发明的第三实施例的冬天模式的开机及待机下的控制流程图；
图10C是本发明的第三实施例的开机后及停止的控制流程图之二；
图10D是本发明的第三实施例的紧急保护回路控制流程图。
首先请参照图1，本发明可变速压缩机驱动器用于分离式冷气机的实施例，其中它包含了分离式冷气机的室外机的热交换器11、压缩机12及膨胀阀13与室内机的热交换器14，压缩机12受一驱动器15控制动作。当分离式冷气机作冷气机启动使用时(即为夏天模式)，首先开启压缩机12，压缩气态冷媒使其成为高温高压气态冷媒，进入室外机的热交换器11，此时，热交换器11为一冷凝器，将高温高压的冷媒气体中的热量散发，然后凝结成液态冷媒，再经由膨胀阀13的作用使一些凝结的冷媒流走，并降低冷媒气体的过高压力，当液态的冷媒在当作蒸发器的室内机的热交换器14内气化而供应冷气后，气态冷媒又进入压缩机进行再压缩，如此，完成一个完整的冷气循环过程。当分离式冷气机当作暖气机启动使用时(即为冬天模式)，其操作方向与作冷气机使用正好相反，高温高压的冷媒被导入当作冷凝器的室内机的热交换器14内液化，而供应暖气，液态冷媒再经由膨胀阀13的作用，进入作为蒸发器的室外机的热交换器11内吸热并蒸发，最后在进入压缩机进行再压缩而形成一个暖气循环过程。
本发明使用了一传感器16及一驱动器15进行精密地控制冷媒压缩机的操作动作，来达到节省能源及保护压缩机12。图2显示驱动器15的功能方框图，一模拟数字转换单元21，它将传感器16所感测的，包括空气的温度输入(即由图中未示的散热器所感测的温度)、低压压力输入、高压压力输入、压缩机吐出的温度、冷凝器的温度及蒸发器的温度等模拟值转换为数字值，供控制单元22处理，以控制压缩机12动作，再由一变频模块23实际操控压缩机的运转。
控制单元22是通过检查压缩机12的高、低压值、高低压差、压缩机的吐出温度、冷凝器的温度、蒸发器的温度及环境的空气温度，而提供压缩机的运转控制及保护机制。其中，高低压最低压差是在流体机械上形成位差动能的因素，而冷媒在系统内流动是以压力为动力，因此高压的气体可向低位、动能的方向推移自己，故本发明用此来界定系统的起码动能，在满足此一条件时进行节能控制。
控制单元22的详细控制流程见图3A至图3C，首先请参照图3A，当压缩机12启动后，如果是夏天模式时，则检查压缩机12的高、低压差是否超过一设定值范围(即设定点1+容许值)，如果为否，即表示压力差太小而无法提供足够的动能，此时必须将压缩机12加速后再进行一紧急保护回路检查，而当前述压缩机12的高、低压差是超过设定点1时，则表示系统具有起码的动能，此时需检查蒸发器的蒸发压力是否适当，亦即检查压缩机12的低压值是否为一适当的蒸发压力值即设定点2，以调节蒸发器内的压力来满足空间热移动的条件，故先检查压缩机的低压值是否超过设定点2+容许值，如果检查的结果为是，则增加速度并进行紧急保护回路检查，如果检查的结果为否，则继续检查压缩机12的低压是否较设定点2-容许值为小，若否，则表示系统运转正常，压缩机12仍保持原速度并进行紧急保护回路检查，而如果检查的结果为是，则需将压缩机12减速再进行紧急保护回路检查。而当压缩机12启动在冬天模式时，其控制流程则请参照图3B，首先检查压缩机12的高、低压差是否超过一设定值范围(即设定点1+容许值)，如果为否，即将压缩机12加速后再进行一紧急保护回路检查，如果为是，则继续检查压缩机12的高压是否为一适当的运转高压值(即设定点7)，以使系统可以适当的高压和高温来提供暖气，即先检查压缩机12的高压是否少于设定点7-容许值，如果检查的结果为是，则将压缩机12加速再进行紧急保护回路检查，而如果检查的结果为否，则继续检查压缩机12的高压是否超过设定点7+容许值，如否，则表示系统运转正常，压缩机12仍保持原速度并进行紧急保护回路检查，而如果检查的结果为是，则需将压缩机12减速再进行紧急保护回路检查。至于紧急保护回路检查的控制流程则请参照图3C，其是用于依序检查压缩机12的高压是否超出一设定的最高高压值即设定4、压缩机12的高压是否低于一设定的最低高压值即设定5、压缩机12的低压是否高于一设定的最高低压值即设定8、压缩机12的低压温度(即夏天模式时的蒸发器温度、冬天模式时的冷凝器温度)是否大于一设定的最高低压温度即设定10、压缩机12的吐出温度是否大于一设定的最高吐出温度即设定9与散热排的温度是否大于一设定的最高环境温度即设定11，如果前述的检查结果均为否，则显示温度、压力均符合。
设定条件，可继续后续的控制流程，但如果前述的任一检查结果为是，则表示有异常状况发生，压缩机12必须停机保护，并在重置后才能重新开机。由前述的控制流程可知，其控制方式主要是考虑压缩机12的高、低压差，以维持系统的起码动能，再进而考量压缩机12的高、低压，以引导及调整压缩机12的运转速度，使压缩机12运转在非常低能源的状态且正好符合负载的需要，以此调节压缩机12的运转速度，可以节约50％以上的能源。
再请参照图4，本发明可变速压缩机驱动器用于气冷式冰水机的实施例，它包括一热交换盘管41、压缩机42、膨胀阀43与板式热交换器44，其工作原理与前一实施例相当，即通过板式热交换器44产生的冷、热气以制造热水或冰水。同样地，本发明亦提供传感器46及一驱动器45进行精密地控制冷媒压缩机42的操作动作来达到节省能源及保护压缩机42的目的，图5显示驱动器45的功能方框图，一模拟数字转换单元51将由传感器所感测的，包括空气的温度输入、低压压力输入、高压压力输入、压缩机吐出的温度、冷凝器的温度及冰水的温度等模拟值转换为数字值，供控制单元52处理以控制压缩机42的动作，再由一变频模块53进行实际操控压缩机42的运转。
控制单元52是通过检查压缩机42的高、低压值、高低压差、压缩机的吐出温度、冷凝器的温度、冰水的温度及环境的空气温度，来提供压缩机42的运转控制及保护机制，控制单元52的详细控制流程参见图6A至图6C，首先请参照图6A，当压缩机42启动后，如果是夏天模式时，则先检查冰水输出温度是否大于一设定的最高冰水温度(即设定3+容许值)，如检查的结果为否，则表示水温已够低，不必启动压缩机42，如检查的结果为是，则表示需降低水温以制造冰水，此时即启动压缩机42至100％的运转速度，再检查压缩机42的高、低压差是否超过一设定值范围(即设定点2+容许值)，如果为否即将压缩机42加速后再进行一紧急保护回路检查，而当前述压缩机42的高、低压差是超过设定点时，则再检查压缩机42的低压值是否为一适当的运转低压值(即设定点1)，以确保压缩机42保持最佳效率，即检查压缩机42的低压值是否高于设定点1+容许值，如果检查的结果为是，则增加速度并进行紧急保护回路检查，如果检查的结果为否，则继续检查压缩机42的低压值是否较设定点1-容许值为小，如否则表示系统运转正常，压缩机42仍保持原速度并进行紧急保护回路检查，而如果检查的结果为是，则需将压缩机42减速再进行紧急保护回路检查。而当压缩机42启动于冬天模式时，请参照图6B，首先检查热水输出温度T是否小于一设定的最低热水温度(即设定3-容许值)，如检查的结果为否，则表示水温已够高，不必启动压缩机42，如检查的结果为是，则表示需提高水温以制造热水，此时即启动压缩机42至100％的运转速度，再检查压缩机42的高、低压差是否超过一设定值范围(即设定点2+容许值)，如果为否即将压缩机42加速后再进行一紧急保护回路检查，而当前述压缩机42的高、低压差是超过设定点2+容许值时，则再检查压缩机42的高压值是否为一适当的运转高压值即设定点4，以维持暖气的稳定供应，亦即检查压缩机42的高压值是否低于设定点4-容许值，如果检查的结果为是，则增加速度并进行紧急保护回路检查，如果检查的结果为否，则再继续检查压缩机42的高压值是否大于设定点4+容许值，如果检查的结果为否，表示系统运转正常，压缩机42仍保持原速度并进行紧急保护回路检查，而如果检查的结果为是，则需将压缩机42减速再进行紧急保护回路检查。至于该紧急保护回路检查的控制流程则请参照图6C，其是用以依序检查压缩机42的高压是否超出一设定的最高高压值即设定8、压缩机的高压是否低于一设定的最低高压值即设定5、压缩机的低压是否低于一设定的最低低压值即设定6、出水温度是否低于一设定的最低出水温度即设定7及出水温度是否高于一设定的最高出水温度即设定9，如果前述的检查结果均为否，则显示压缩机42未超出其运转范围，可继续后续的控制流程，但如果前述的任一检查结果为是，则表示有异常状况发生，则打印出对应的异常状况各代码“PHT”、“LPHT”、“LPLT”、“LTT”、“HTT”，并将压缩机42停机保护，此时，压缩机42需在重置后才能重新开机。由前述的控制流程可知，其控制方式亦主要是考虑压缩机42的高低压差的最低限，在任何状况下均需维持此一条件，再进而考虑压缩机42的高、低压，以引导及调整压缩机42的运转速度，使压缩机42运转在低能源的状态下且以提供冷、热水。
本发明可变速压缩机驱动器也可运用于螺旋式压缩机，因在螺旋式压缩机上有一调整滑块，此滑块是用来调整冷媒气体的压缩量，愈多的气体被压缩时，愈多负载需要，即可利用滑块的控制，可以决定多少冷媒气体的压缩量。图7显示将本发明运用于一使用螺旋式压缩机的水冷式冰水机的实施例，其是使用两个电磁阀SV1，SV2来控制滑块63的动作，而该两个电磁阀SV1，SV2的开闭、开闭的时间与何时被启动或停止即由一驱动器64所控制，图8显示两电磁阀SV1，SV2的动作状态组合，图9显示驱动器64的功能结构框图，一模拟数字转换单元91将由传感器(图中未示)所感测的，包括空气的温度输入、电动机温度、低压压力输入、高压压力输入、螺旋式压缩机吐出的温度、冷凝器的温度及冰水的温度等模拟值转换为数字值，供控制单元92处理以控制滑块63及决定螺旋式压缩机的动作，并由一变频模块93以实际操控螺旋式压缩机的运转。
控制单元92是通过检查螺旋式压缩机的高、低压值、高低压差、压缩机的吐出温度、冷凝器的温度、冰水的温度及环境的空气温度，来提供螺旋式压缩机的运转控制及保护机制，控制单元92的详细控制流程则见于图10A至图10D，首先请参照图10A，当在夏天模式，系统硬件接受启动信号(IO-9=0)后，首先设定电磁阀SV1=0、电磁阀SV2=1以启动螺旋式压缩机，在约30秒后，设定电磁阀SV1=1、电磁阀SV2=1以使螺旋式压缩机加载，也即让螺旋式压缩机的气态冷媒流入更多，在约5秒之后，设定电磁阀SV1=0、电磁阀SV2=1并停止3分钟以使两电磁阀稳定停止于定点，再设定电磁阀SV1=1、电磁阀SV2=1以使螺旋式压缩机加载，再设定电磁阀SV1=0、电磁阀SV2=1，并停止3分钟，使两电磁阀稳定停止在定点，此时即完成开机程序，再请参照图10C，在开机的后，首先检查冰水温度T2是否大于一设定的最高冰水温度(即设定3+容许值)，如检查的结果为否，则表示水温已够低，即设定电磁阀SV1=0、电磁阀SV2=0以做减载设定，在经过一设定的加减载时间(即设定4)后，再将两电磁阀设定为(启动状态SV1=0，SV2=1)并经一设定的时间即设定10后，在重回检查冰水温度的步骤，而当检查的结果为是，则表示需降低水温以制造冰水，此时即设定电磁阀SV1=1、电磁阀SV2=1以做加载设定，在经过一设定的加减载时间(即设定4)后，同样，将两电磁阀设定为启动状态(SV1=0，SV2=1)并经一设定的时间即设定10后，再重回检查冰水温度的步骤。此外，当于夏天模式而螺旋式压缩机是在待机状况下，再请参照图10A，控制流程首先检查压缩机的高、低压差是否在一设定值范围内(即设定点2+容许值)，如果为是，即将螺旋式压缩机加速后再检查螺旋式压缩机的高、低压差，而当前述螺旋式压缩机的高、低压差的检查结果为否时，则检查螺旋式压缩机电动机线圈温度T1是否大于110℃，如否，则增加速度并进行紧急保护回路检查再重回检查高低压差的步骤，如是，则全速运转并持续检查电动机线圈温度T1是否大于110℃并检查螺旋式压缩机的低压值是否为一适当的运转低压值(即设定点1)，即检查螺旋式压缩机的低压值是否高于设定点1+容许值，如是，则增加速度并进行紧急保护回路检查，如否则继续检查螺旋式压缩机的低压值是否低于设定点1-容许值，如是，则降低螺旋式压缩机速度并进行紧急保护回路检查，如否则保持原速度并进行紧急保护回路检查。又当系统硬件接受停止信号(IO-9=1)后，其控制流程再请参照图10C，首先设定电磁阀SV1=0、电磁阀SV2=0做减载设定，在约1分钟后，设定电磁阀SV1=1、电磁阀SV2=0以设定螺旋式压缩机为停止待机状态。至于紧急保护回路检查的控制流程则请参照图10D，其是用于依序检查螺旋式压缩机的高压是否超出一设定的最高高压值即设定13、压缩机的高压是否低于一设定的最低高压值即设定14、压缩机的低压是否低于一设定的最低低压值即设定15、出水温度是否低于一设定的最低出水温度即设定16及出水温度是否高于一设定的最高出水温度即设定17，如果前述的检查结果均为否，则显示螺旋式压缩机未超出其运转范围，可继续后续的控制流程，但如果前述的任一检查结果为是，则表示有异常状况发生，则打印出对应的异常状况代码并将螺旋式压缩机停机保护，此时，螺旋式压缩机需在重置后才能重新开机。另于冬天模式时的控制流程可见于图10B，其控制方式与夏天模式相当，不同之处仅在于待机的状况下是以检查高压值而非低压值，亦即检查高压是否较设定5-容许值为小，若是则增加速度并进行紧急保护回路检查，若否则再检查高压是否较设定5+容许值为大，如检查结果为否，则保持原速度，如是则降低压缩机速度，并均再进行紧急保护回路检查。
由前述的控制流程可知，其控制方式也是以螺旋式压缩机的高、低压来调整其转速以提高运转效率，并配合有条理且精密地移动滑块63的前进及后退，而得以使螺旋式压缩机运转在低能源的状态下且供应冰水。