專利名稱：運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的速率變化溫度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說(shuō)來(lái)涉及運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)，諸如用于運(yùn)貨車(chē)，拖車(chē)，貯存箱這樣的冷凍系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于上述冷凍系統(tǒng)的溫度控制器和控制負(fù)荷溫度的方法。
為了改進(jìn)負(fù)荷溫度控制并降低諸如狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的用來(lái)驅(qū)動(dòng)冷凍壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗，用于各種拖車(chē)和運(yùn)貨車(chē)的運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)可采用許多種不同的運(yùn)行控制模式。例如，通常根據(jù)負(fù)荷溫度與設(shè)定點(diǎn)溫度的相對(duì)溫度，采用多個(gè)不同的加溫和冷卻模式，包括高和低功率的冷卻模式。在冷卻模式中，負(fù)荷要求冷卻并保持在設(shè)定點(diǎn)溫度上，此時(shí)，由壓縮機(jī)輸出的熱氣要流經(jīng)一個(gè)包括一個(gè)冷凝器，調(diào)節(jié)閥和汽化器的第一流控電路。而在加熱模式中，負(fù)荷需要加熱而維持在設(shè)定點(diǎn)的溫度上，或者汽化器需要除霜，所以熱氣體要流經(jīng)用來(lái)旁路冷凝器的第二流控電路并直接進(jìn)入到汽化器除霜盤(pán)加熱器，然后再流經(jīng)汽化器。
為了提供不同的加熱和冷卻功率，通常讓壓縮機(jī)以兩種不同的速度(稱之謂高速和低速)之一運(yùn)行。還可在低速加熱和冷卻模式期間通過(guò)壓縮機(jī)部分卸載運(yùn)行提供附加的功率控制。
為了節(jié)省燃料，當(dāng)負(fù)荷溫度控制器要求從低速向高速換擋時(shí)，眾所周知，可以延遲從低速至高速的改變，以保證這種換擋的要求不至于是瞬間即逝的。如果該系統(tǒng)在延遲一段時(shí)間后仍要求進(jìn)行高速加熱或冷卻，則才實(shí)行向高速的換擋。在轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人的美國(guó)專利4，925，224中，講述了不同加熱和冷卻模式的例子，其中包括通過(guò)壓縮機(jī)卸載運(yùn)行的局部加熱和冷卻模式，及采用對(duì)在低高速模式之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行延遲。
為了節(jié)省燃料，還有采用將壓縮機(jī)及其驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間而并不影響負(fù)荷的溫度，而不讓壓縮機(jī)連續(xù)地運(yùn)行。轉(zhuǎn)讓給同上受讓人的美國(guó)專利4，419，866中公開(kāi)了交替地采用連續(xù)的或者起動(dòng)一停機(jī)的壓縮機(jī)運(yùn)行模式。
在所有上述運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的運(yùn)行模式中，當(dāng)溫度控制器隨著接近設(shè)定點(diǎn)溫度而減少冷卻功率時(shí)，例如當(dāng)由高速冷卻模式轉(zhuǎn)換到低速冷卻模式時(shí)，會(huì)出現(xiàn)迫使壓縮機(jī)以功率減少了的模式在到達(dá)設(shè)定溫度前過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)工作的狀況，或出現(xiàn)始終不能達(dá)到設(shè)定溫度的狀況。這種狀況包括惡劣環(huán)境和在資用的空間的不適當(dāng)?shù)难b載。本發(fā)明的目的即為了確認(rèn)在一個(gè)可接受的時(shí)間內(nèi)設(shè)定點(diǎn)不能被功率減少的冷卻模式所達(dá)到的狀況并防止壓縮機(jī)持續(xù)地處于低容量冷卻模式運(yùn)行。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于監(jiān)視和控制運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)負(fù)荷溫度的速率變化的設(shè)備和利用負(fù)荷溫度的變化速率控制這樣一個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷溫度的方法。當(dāng)一個(gè)溫度控制器根據(jù)負(fù)荷溫度，無(wú)論在降低負(fù)荷溫度期間從一個(gè)較高功率的冷卻模式還是在提高負(fù)荷溫度期間從設(shè)定值將運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換成低功率冷卻模式時(shí)，本發(fā)明都要通過(guò)時(shí)間和溫度的關(guān)系監(jiān)視負(fù)荷的溫度。如果負(fù)荷相對(duì)于選定設(shè)定值的溫度的變化速率不在預(yù)定的可接受的范圍內(nèi)時(shí)，將給出一個(gè)迫使溫度控制器轉(zhuǎn)換到較高功率的冷卻模式，并將此較高功率的冷卻模式維持到達(dá)設(shè)定值時(shí)為止。
在結(jié)合附圖閱讀了下面對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)介紹之后，讀者將對(duì)本發(fā)明有更清楚的理解。


圖1為按照本發(fā)明的構(gòu)思設(shè)計(jì)的一個(gè)運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的框圖;
圖2為實(shí)現(xiàn)圖1中以方框形式所示功能的可變速率控制器的詳細(xì)電路示意圖;
圖3用來(lái)說(shuō)明利用本發(fā)明的可變速率控制器可獲得的基本冷卻和加熱模式的性能;及圖4用來(lái)說(shuō)明用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的由圖3中的邏輯圖實(shí)行的示例性算法。
轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人的公布于1989年4月11日題為為“運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)溫度控制器(“TemperatureControllerforaTransportRefrigerationSzstem”)的美國(guó)專利4，819，441中，公開(kāi)了一種用于運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的溫度控制器。在該控制器中設(shè)置了負(fù)荷溫度和設(shè)定值溫度之間的模擬量比率，該模擬比率由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。通過(guò)由一個(gè)編程的邏輯陳列提供用于控制一個(gè)運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的預(yù)定輸出信號(hào)，且上述數(shù)字信號(hào)也可在緩沖的輸出信號(hào)中得到。本發(fā)明的速率變化控制器將介紹如何利用由這樣一個(gè)溫度控制器提供的數(shù)字輸出信號(hào)及為這樣一個(gè)溫度控制器提供一個(gè)輸入信號(hào)。
請(qǐng)參閱圖1。圖中示出了用于調(diào)節(jié)在一個(gè)運(yùn)貨車(chē)、拖車(chē)、冷凍箱等資用空間中的空氣的運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)10。冷凍系統(tǒng)10包括一個(gè)諸如狄塞爾內(nèi)燃機(jī)的原動(dòng)機(jī)14，它可以在高速和低速(例如在相關(guān)專利中公開(kāi)的2200RPM和1400RPM)中一個(gè)速度，并可在選定的速度上以連續(xù)模式或開(kāi)-停模式運(yùn)行。原動(dòng)機(jī)14為冷凍單元18驅(qū)動(dòng)一個(gè)冷凍壓縮機(jī)。冷凍單元18包括冷凍部件和電氣控制。圖1中的數(shù)字溫度控制器20根據(jù)放置在資用空間12的敏感器RTD上的信號(hào)，根據(jù)來(lái)自冷凍單元18的電功率和控制信號(hào)，分別提供一些用于操作冷凍單元18以操作熱繼電器1K和速度繼電器2K的控制信號(hào)。當(dāng)熱繼電器1K接通時(shí)，相應(yīng)接通單元18中的一些觸點(diǎn)，從而選擇一個(gè)冷卻模式，而當(dāng)熱繼電器1K釋放時(shí)，則相應(yīng)接通另一些接點(diǎn)，由此選擇一個(gè)加熱模式。當(dāng)速度繼電器2K接通時(shí)，相應(yīng)接通單元18中的一些接點(diǎn)，由此給原動(dòng)機(jī)14選擇一個(gè)高速模式，而當(dāng)它釋放時(shí)，則相應(yīng)選擇一個(gè)低速模式。同時(shí)，當(dāng)負(fù)荷的溫度接近于設(shè)定點(diǎn)的溫度時(shí)，可利用壓縮機(jī)卸荷器部分的電磁控制進(jìn)一步減少冷卻功率。為舉例說(shuō)明，本發(fā)明將介紹兩級(jí)冷卻功率，即當(dāng)速度繼電器2K吸合時(shí)所選擇的高速冷卻和當(dāng)速度繼電器2K和熱繼電器1K均釋放時(shí)所選擇的低速冷卻。
溫度控制器20根據(jù)負(fù)荷的溫度進(jìn)行操作，即根據(jù)在資用空間12中的負(fù)荷相對(duì)于所選的設(shè)定點(diǎn)的溫度，在預(yù)定的加熱模式和冷卻模式之間實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換。應(yīng)該說(shuō)，這種類型的溫度控制在通常情況下完全合適的，它能將負(fù)荷溫度維持在接近于所選的設(shè)定點(diǎn)溫度上。然而有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣一些情形，當(dāng)溫度控制器20在降低負(fù)荷溫度期間，由較高功率冷卻模式轉(zhuǎn)換到較低功率模式時(shí)，及在負(fù)荷溫度期間，由設(shè)定點(diǎn)轉(zhuǎn)換到較低功率模式時(shí)，該較低功率冷卻模式不足以使負(fù)荷溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)。又如果負(fù)荷溫度維持在設(shè)定點(diǎn)和使控制器20轉(zhuǎn)換到較高功率冷卻模式的負(fù)荷溫度之間時(shí)，則會(huì)使冷凍系統(tǒng)10持續(xù)地運(yùn)行而實(shí)際上卻始終未能將負(fù)荷溫降低到所需的設(shè)定點(diǎn)的溫度上。本發(fā)明采用了如在圖1中以方框來(lái)表示的而在圖2中以詳細(xì)的電路圖表示的速率變化控制器22，它配合數(shù)字溫度控制器20一起工作。速率變化控制器22根據(jù)來(lái)自溫度控制器20的控制信號(hào)和來(lái)自冷凍控制18的電功率，為溫度控制器20提供一個(gè)信號(hào)FHSC，該調(diào)節(jié)信號(hào)驅(qū)使溫度控制器20轉(zhuǎn)換到較高功率的冷卻模式，盡管此時(shí)負(fù)荷溫度并不在通常會(huì)使溫度控制器選擇較高功率模式的溫度上。進(jìn)而，一旦速度變化控制器22給出一個(gè)真值信號(hào)FHSC，在負(fù)荷溫度到達(dá)設(shè)定點(diǎn)之前，溫度控制器20將保證在較高功率冷凍模式。所述真值信號(hào)FHSC是一時(shí)間，負(fù)荷溫度及其變化率的函數(shù)。負(fù)荷溫度越接近設(shè)定值，就要經(jīng)過(guò)越長(zhǎng)時(shí)間才發(fā)出真值信號(hào)FHSC。當(dāng)進(jìn)入較低功率冷卻模式后，定時(shí)開(kāi)始，接著由控率變化控制器22監(jiān)視時(shí)間和溫度的關(guān)系，及監(jiān)視負(fù)荷溫度的變化速率，直到由該冷卻功率模式達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的溫度時(shí)為止?；蛘吒鶕?jù)真值信號(hào)FHSC而使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到較高功率的冷卻模式1運(yùn)行而達(dá)到設(shè)定值為止。
現(xiàn)在來(lái)看圖4。溫度控制器20提供一個(gè)8比特的數(shù)字信號(hào)A-H，其中比特A為MSB(最高值)，而比特H為L(zhǎng)SB(最低位)為舉例說(shuō)明起見(jiàn)，我們假設(shè)在負(fù)荷溫度變化0.21度會(huì)使數(shù)字輸出信號(hào)A-H產(chǎn)生1比特的變化。數(shù)字信號(hào)A-H表示了相對(duì)于設(shè)定值的負(fù)荷溫度，負(fù)荷溫度對(duì)設(shè)定值模擬量比值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量為通過(guò)設(shè)定點(diǎn)(即在字＃128處)上的轉(zhuǎn)換的半程。溫度控制器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)木彌_器給出數(shù)字信號(hào)A-H作為其輸出信號(hào)，本發(fā)明的速率變化控制器利用了其中的MSB“A”，第四位“D”及第五位“E”。溫度控制器20也還提供一個(gè)真實(shí)的“在范圍內(nèi)”(“in-range”)信號(hào)IR，該信號(hào)IR當(dāng)負(fù)荷溫度接近于設(shè)定點(diǎn)時(shí)為一真值，或一個(gè)邏輯，例如，對(duì)一降低負(fù)荷溫度來(lái)說(shuō)是字＃112至＃159，對(duì)升高負(fù)荷溫度則為字＃135至＃96。當(dāng)加熱模式選定之后，溫度控制器20給出一個(gè)真值信號(hào)HT。速度變化控制器22也利用“在范圍內(nèi)”信號(hào)IR。
現(xiàn)再看圖2。圖中示出了一部分用于冷凍單元18的電氣控制，用來(lái)表明速率變化控制器是如何獲得電功率的，由電池24經(jīng)過(guò)通-斷開(kāi)關(guān)26向?qū)Ь€28和36供電，導(dǎo)線30則與機(jī)殼地相接。選擇器開(kāi)關(guān)32可選擇連續(xù)運(yùn)行模式CR，在該模式時(shí)，原動(dòng)機(jī)14連續(xù)運(yùn)行，或選擇開(kāi)一停模式CS使原動(dòng)機(jī)14時(shí)開(kāi)時(shí)停運(yùn)行。在連續(xù)運(yùn)行模式時(shí)，用于原動(dòng)機(jī)14的燃料電磁線圈FS通過(guò)通-斷開(kāi)關(guān)26直接從電池接收功率。在開(kāi)-停模式時(shí)，燃料的電磁線圈處于開(kāi)-停控制模塊CSM和有常開(kāi)觸點(diǎn)RR-1的運(yùn)行繼電器RR的控制下。在開(kāi)-停模式中，當(dāng)原動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，運(yùn)行繼電器吸合，將觸點(diǎn)RR-1閉合，從而使燃料電磁線圈通過(guò)一常閉式高壓截止開(kāi)關(guān)HPCO。選擇器開(kāi)關(guān)32的CS位置，和觸點(diǎn)RR-1，從導(dǎo)線28中獲取電能。當(dāng)運(yùn)行繼電器閉合時(shí)，觸點(diǎn)RR-1也向?qū)Ь€34提供電能，導(dǎo)線34用來(lái)向速率變化控制器22提供電能。
更具體地說(shuō)，給速率變化控制器22的電源是一響應(yīng)于加到導(dǎo)線34的，以保證原動(dòng)機(jī)14處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，它又響應(yīng)于“在范圍內(nèi)”的負(fù)荷溫度，如由一個(gè)真值信號(hào)IR所表明的那樣。繼電器336有一個(gè)電磁線圈38和一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)40，僅當(dāng)線圈38收到真值“在范圍內(nèi)”信號(hào)IR時(shí)，繼電器36才吸合，與此同時(shí)，觸點(diǎn)440閉合，從而使導(dǎo)線34與諸如LM2931那樣的穩(wěn)壓電源42接通，該電源于是供給速率變化控制器22一個(gè)+5伏電壓VCC。
在下面的對(duì)速率變化控制器22敘述中，還要涉及到圖3的圖解示意圖和圖4的算法。圖3說(shuō)明了當(dāng)選擇器開(kāi)關(guān)給原動(dòng)機(jī)選擇了連續(xù)模式位置32時(shí)，溫度控制器20將給出加熱模式和冷卻模式，以及說(shuō)明了一個(gè)由本發(fā)明在其中所提供的改進(jìn)。如果選擇器開(kāi)關(guān)32選擇在起動(dòng)一停機(jī)位置CS，則它并不變換到本發(fā)明所提供的改進(jìn)型，而只是將低速加熱一在范圍工作模式變換到稱之為“零位”的一個(gè)模式上，因?yàn)榇藭r(shí)原動(dòng)機(jī)不以此模式運(yùn)行。圖3示出了從圖3的頂端開(kāi)始并向下沿左邊進(jìn)行的降低負(fù)荷溫度的過(guò)程，及從圖3的底部開(kāi)始向上沿右邊進(jìn)行的提高溫度的過(guò)程。速度和加熱繼電器2K和1K的各自的吸合和釋放狀態(tài)則表明了相應(yīng)的一個(gè)加熱和冷卻模式，指向上的箭頭表示繼電器是吸合的，指向下的箭頭表示繼電器是釋放的。
圖4給出了一個(gè)數(shù)字算法，用來(lái)說(shuō)明觸發(fā)各種不同加熱和冷卻模式的數(shù)字信號(hào)值，同時(shí)沿著圖的左邊示出了本發(fā)明的改進(jìn)。
現(xiàn)在回到圖2。速率變化控制器22包括一個(gè)可編程定時(shí)器44，作為例子采用了西門(mén)子半導(dǎo)體公司的Semicendutor′sCD4541，包括一個(gè)用于編程該定時(shí)器的定時(shí)周期的第一邏輯裝置一個(gè)用于控制定時(shí)器44復(fù)位指針的第二邏輯裝置，及一個(gè)用當(dāng)定時(shí)器44到達(dá)編程的定時(shí)周期并計(jì)出時(shí)間時(shí)，用來(lái)提供一個(gè)真實(shí)的FHSC信號(hào)的輸出驅(qū)動(dòng)器50。
外接電容器52和電阻器54及56配合定時(shí)器44中的集成振蕩器工作，提供一個(gè)用于當(dāng)復(fù)位指針＃6低時(shí)遞增定時(shí)器44的計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)高電平或邏輯1時(shí)，指針＃6復(fù)位并清除定時(shí)器44。指針＃12和＃13編程定時(shí)器44的定時(shí)周期。當(dāng)指針串12和＃13的邏輯電平分別為零-零(0-0)時(shí)，選擇計(jì)數(shù)8192，0-1時(shí)選擇1024，1-0時(shí)選擇256。當(dāng)計(jì)到當(dāng)前選擇的定時(shí)周期時(shí)，即到達(dá)編程的計(jì)數(shù)時(shí)，指針＃8由邏輯零到達(dá)邏輯1，并一直停留到復(fù)位指針＃6由低轉(zhuǎn)換到高時(shí)為止。
所述邏輯裝置46包括與門(mén)58，60和62，或門(mén)64和66，“非”門(mén)68，及一個(gè)包括一個(gè)電阻器72和電容器74的RC電路70?！芭c”門(mén)58有兩個(gè)響應(yīng)于由溫度控制器20提供的數(shù)字信號(hào)A-H的第四位和第五位D和E的輸入端，而“與”門(mén)58的輸出端則與定時(shí)器44的編程指針＃12和“或”門(mén)64的輸入端相連?；蜷T(mén)64的輸出端與定時(shí)器44的維持編程指針＃13相連接。
該第四位D還被送至或門(mén)66和非門(mén)68的輸入端?；蜷T(mén)66的輸出端與RC電路70的電阻72相連，而在電阻72和電容74之間的接點(diǎn)76則給與門(mén)60和第二邏輯裝置48提供輸入信號(hào)。
第五位E也為與門(mén)62和第二邏輯裝置48提供輸入信號(hào)。非門(mén)68向與門(mén)62的第二邏輯裝置48分別提供維持信號(hào)。與門(mén)62的輸出端向與門(mén)60提供維持輸入信號(hào)，而與門(mén)60向或門(mén)64和66提供維持輸入信號(hào)。
第二邏輯裝置48包括一個(gè)與門(mén)78，或門(mén)80和82，非門(mén)884和86，及隔離二極管88和90。與門(mén)78有兩個(gè)輸入端，一個(gè)響應(yīng)于由非門(mén)68給出的第四位D的反相電平，另一個(gè)響應(yīng)于由非門(mén)84給出的第五位E的反向電平。與門(mén)78的輸出被加至或門(mén)80的一個(gè)輸入端。或門(mén)80的維持輸入信號(hào)響應(yīng)于數(shù)字信號(hào)A-H的最高位的電平。或門(mén)80的輸出作為或門(mén)82的輸入信號(hào)。送到或門(mén)82的維持輸入信號(hào)響應(yīng)于來(lái)自溫度控制器20的加熱信號(hào)HT和響應(yīng)于經(jīng)由非門(mén)86的結(jié)點(diǎn)76的反相電平?；蜷T(mén)82的輸出信號(hào)控制定時(shí)器44的復(fù)位指針＃6的電平。
輸出驅(qū)動(dòng)器50包括一個(gè)FET92，當(dāng)定時(shí)器44的輸出指針＃8到達(dá)高位而表明編程的計(jì)數(shù)已被累計(jì)時(shí)，F(xiàn)ET92即接通，從而通過(guò)電阻96給PNP晶體管94提供門(mén)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)繼電器36吸合時(shí)，晶體管94的發(fā)射極可接收來(lái)自控制器18的導(dǎo)線上的功率。晶體管94的集電極則經(jīng)電阻器98接地。晶體管94與電阻器98之間的結(jié)點(diǎn)通過(guò)二極管100給出一個(gè)輸出信號(hào)FHSC。
在速率變化控制器22的工作過(guò)程中，我們首先假設(shè);原動(dòng)機(jī)14正以“高速冷卻-不在范圍內(nèi)”的模式驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16;負(fù)荷溫度正朝著選擇的設(shè)定點(diǎn)的溫度減少。由溫度控制器20提供的“在范圍內(nèi)信號(hào)IR”將不是真值，使繼電器的線圈38不吸合，從而速率變化控制器22不起作用。
當(dāng)負(fù)荷溫度降至如圖4所示的字＃112及圖3中用越經(jīng)線103的箭頭101時(shí)，信號(hào)IR將成為真值的，繼電器36將吸合，而電源42就將向速率變化控制器22的維持電器提供電能。同時(shí)，第五位E成為邏輯1，而第五位D成為邏輯0。于是，與門(mén)58將邏輯0信號(hào)送至與門(mén)64的輸入端和定時(shí)器44的編程指針＃12與門(mén)62將把一個(gè)邏輯0送至與門(mén)60，與門(mén)60把邏輯0送至或門(mén)64的維持輸入端，同時(shí)或門(mén)64將向定時(shí)器44的編程指針＃13送去一個(gè)邏輯0。定時(shí)器44的定時(shí)周期于是被編程到計(jì)數(shù)8192。
RC電路70的接點(diǎn)76此時(shí)處于邏輯零電平上，結(jié)果使得非門(mén)86將邏輯1加到或門(mén)82，從而又將一個(gè)邏輯1加到定時(shí)器44的的復(fù)位指針＃6，使其保持在復(fù)位狀態(tài)。隨著字＃112的出現(xiàn)，或門(mén)66的輸出升高，與此同時(shí)電容器74以RC時(shí)常數(shù)充電。于是，當(dāng)結(jié)點(diǎn)70達(dá)到邏輯1電平時(shí)，非門(mén)86把加到或門(mén)82的邏輯電平變到邏輯0。
非門(mén)68現(xiàn)在輸出一個(gè)邏輯0與門(mén)78，而與門(mén)78將一個(gè)邏輯0加到或門(mén)80?，F(xiàn)在數(shù)字信號(hào)A-H的A位是處于邏輯零電平，于是或門(mén)80將一個(gè)邏輯零加到或門(mén)82的維持輸入端?；蜷T(mén)82的輸出于是在延遲時(shí)間RC之后由一邏輯1轉(zhuǎn)變成邏輯0，并釋放定時(shí)器44以累計(jì)定時(shí)器時(shí)鐘的正向過(guò)零數(shù)。字＃112至＃119提供了一個(gè)保持在由編程確定好的計(jì)數(shù)為8192的溫度范圍或區(qū)域。如果低速冷卻模式的冷卻功率不適宜于將負(fù)荷溫度降至字＃120，但是卻適宜于將負(fù)荷溫度保持在由字＃112-119所確定的區(qū)域內(nèi)，則定時(shí)器44將累計(jì)到數(shù)8192，在此數(shù)字時(shí)，定時(shí)器44的指針＃8將達(dá)高位。這將導(dǎo)通FET92，F(xiàn)ET又將晶體管94導(dǎo)通，從而給出一個(gè)真值的或高的信號(hào)FHSC。信號(hào)FHSC是在溫度控制器20中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，當(dāng)冷凍系統(tǒng)已在冷卻模式和設(shè)定值之上時(shí)，該溫度控制器20將把冷凍系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到高速冷卻模式。該算法然后將該高速冷卻模式維持到達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的值時(shí)為止。在圖3中，用穿越垂線104的箭頭102來(lái)表示由字＃112-119所確定的溫度區(qū)域進(jìn)入到高速冷卻模式。陰影垂線104表示定時(shí)器此間暫停計(jì)數(shù)。
如果負(fù)荷溫度在由最初從字＃111進(jìn)入由字＃112-119所確定的溫度區(qū)域之后上升回到由字＃104-111所確定的溫度區(qū)域。則將定時(shí)器重新編程成在計(jì)數(shù)到1024時(shí)暫停計(jì)數(shù)。定時(shí)器將保持在由字＃112-119所確定的溫度區(qū)域內(nèi)累累計(jì)的任何數(shù)。于是，當(dāng)定時(shí)器44被編程到較低數(shù)時(shí)，如果數(shù)已被積累計(jì)到或超過(guò)該較低數(shù)，則定時(shí)器44將立即停止計(jì)數(shù)并驅(qū)使系統(tǒng)進(jìn)入到高速冷卻模式。這一情況圖3中用穿越線104的箭頭106來(lái)表示。如果當(dāng)進(jìn)入到新的溫度區(qū)域時(shí)累計(jì)數(shù)還未達(dá)到1024，那未當(dāng)累計(jì)到1024數(shù)后驅(qū)使系統(tǒng)進(jìn)入到高速冷卻模式;或者如果負(fù)荷溫度上升快到足以在定時(shí)器44停計(jì)前已超過(guò)線108而進(jìn)入由箭頭110所表示的高速冷卻范圍內(nèi)，則系統(tǒng)在計(jì)數(shù)到1024前已可能已進(jìn)入高速冷卻模式。但是，如果負(fù)荷溫停滯在由字＃104-111確定的區(qū)域內(nèi)，則定時(shí)器44將比負(fù)荷溫度停滯在由字＃112-119確定的區(qū)域內(nèi)時(shí)更快地停止工作。
更具體地講，當(dāng)負(fù)荷溫度由字＃112上升到字＃111時(shí)，第四位D由邏輯1變到邏輯0，第五位E由邏輯零變到邏輯1，而與門(mén)58則將一個(gè)邏輯0加到編程指針＃12。與門(mén)62和60現(xiàn)在每個(gè)都有兩個(gè)邏輯1輸入信號(hào)，同時(shí)它們的輸出信號(hào)均變成邏輯1，從而使得或門(mén)64將一個(gè)邏輯1加到編程指針＃13。此在指針＃12和此在指針＃12和113上分別為0和1的邏輯組合重新編程定時(shí)器44至計(jì)數(shù)1024。
如果在定時(shí)器44到達(dá)計(jì)數(shù)8192前，低速冷卻模式的冷卻功率足以將負(fù)荷溫度降至由字＃120-127所確定的溫度區(qū)域(在圖3中用穿越虛線113的箭頭111表示)。則定時(shí)器44被重新編程到計(jì)數(shù)65536，從而大大地延長(zhǎng)了在定時(shí)器將停止計(jì)數(shù)以前所需的時(shí)間。在負(fù)荷溫度進(jìn)入到由字＃120-127所確定的區(qū)域內(nèi)前所累計(jì)的任何計(jì)數(shù)將在定時(shí)器44中保持不變。于是計(jì)數(shù)655365536表示了速率變化控制器22驅(qū)使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至高速冷卻模式以前，允許該系統(tǒng)保持在低速冷卻模式動(dòng)行的最大可接受的時(shí)間。如果負(fù)荷溫度到達(dá)設(shè)定點(diǎn)前已達(dá)到計(jì)數(shù)65536，則系統(tǒng)將驅(qū)使到由穿越垂線104的箭頭112所示的高速冷卻模式。如果冷卻功率足以在定時(shí)器44達(dá)到計(jì)數(shù)65536前已將負(fù)荷溫度降至設(shè)定點(diǎn)的話，則溫度控制器20將轉(zhuǎn)換到由穿越線116的箭頭所示的“低速加熱一在范圍內(nèi)”模式。如果負(fù)荷溫度在進(jìn)入到與計(jì)數(shù)65536相應(yīng)的溫度區(qū)域之后應(yīng)上升至由穿越線113的箭頭所示的，與計(jì)數(shù)8192相關(guān)的區(qū)域，則定時(shí)器44將被重新編程回到計(jì)數(shù)8192。
更具體地講，當(dāng)負(fù)荷溫度降低到由字＃120-127確定的區(qū)域時(shí)，第四和第五位D和E都將在邏輯1電平上，而與門(mén)58將把這邏輯0加至編程指針＃12。與門(mén)58也將一個(gè)邏輯1加至或門(mén)64的輸入端。而或門(mén)64的輸出則變?yōu)楦呶?，從而把一個(gè)邏輯1加到編程指針＃13。在編程指針上的上述兩個(gè)邏輯1信號(hào)選擇計(jì)數(shù)65536。
當(dāng)負(fù)荷溫度到達(dá)設(shè)定點(diǎn)，即字＃128所定義的溫度時(shí)，定時(shí)器44復(fù)位。當(dāng)用來(lái)表示一個(gè)加熱模式的信號(hào)HT到達(dá)高值時(shí)，它將通過(guò)或門(mén)82復(fù)位定時(shí)器44。如果加熱停止，則當(dāng)數(shù)字信號(hào)A-H的最高位A達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的邏輯1時(shí)，此信號(hào)將通過(guò)或門(mén)80和82將定時(shí)器復(fù)位。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，D位和E位都將成為邏輯0，從而將一個(gè)邏輯1通過(guò)非門(mén)68和84加到與門(mén)78的兩個(gè)輸入端?；蜷T(mén)78的高輸出將通過(guò)或門(mén)80和82將定時(shí)器44復(fù)位。同時(shí)由于電容器74通過(guò)非門(mén)82的放電也將定時(shí)器44復(fù)位。
如果隨著負(fù)荷溫度不是下降而是上升到由穿越線120的箭頭118所示的溫度而進(jìn)入低功率模式時(shí)，則速率變化控制器22將被觸發(fā)，并且當(dāng)運(yùn)行模式由加熱模式變換到冷卻模式時(shí)，定時(shí)器44將被釋放而開(kāi)始的一個(gè)編程的計(jì)數(shù)8192的計(jì)數(shù)。如果負(fù)荷溫度停留在由字＃112-119所規(guī)定的區(qū)域，定時(shí)器44將暫停計(jì)數(shù)，并驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到高速冷卻模式，如同由穿越陰影線124的箭頭122所示的那樣。如果在定時(shí)器44到達(dá)一個(gè)計(jì)數(shù)8192以前，負(fù)荷溫度上升到如用穿越虛線128的箭頭126所示的由字＃104-111規(guī)定的溫度區(qū)域時(shí)，那末定時(shí)器44將被重新編程到計(jì)數(shù)1024。如果定時(shí)器44在計(jì)數(shù)1024時(shí)暫停計(jì)數(shù)，則系統(tǒng)被驅(qū)動(dòng)到一高速冷卻模式運(yùn)行，如由穿越線124的箭頭130所示的那樣。如果負(fù)荷溫度上升快到足以在定時(shí)器暫停計(jì)數(shù)前到達(dá)一個(gè)通常會(huì)引起的由穿越134的箭頭132所指示的高速冷卻模式轉(zhuǎn)換的溫度上，那末溫度控制器20將自行轉(zhuǎn)換到高速冷卻模式。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上面所述相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)所選的，用以改變定時(shí)器444暫停計(jì)數(shù)所需計(jì)數(shù)的溫度區(qū)域以及根據(jù)時(shí)間-溫度綜合考慮所相應(yīng)實(shí)行的速率的變化控制只作為例子作了介紹。實(shí)際上，溫度區(qū)域的數(shù)目可以增加到這樣的程度每個(gè)字可以是產(chǎn)生一個(gè)用于每個(gè)字的一個(gè)新的計(jì)時(shí)暫停的新溫度區(qū)域，用微處理機(jī)而不是分立邏輯器件可方便地做到這一點(diǎn)。
總之，本發(fā)明已公開(kāi)了一種新的速率變化的溫度控制器和控制方法，由此可將一個(gè)運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)的溫度控制器轉(zhuǎn)換到一個(gè)較高功率冷卻模式上，而在以往只根據(jù)負(fù)荷溫度的情況下，該控制器只能在諸冷卻模式中轉(zhuǎn)換。然而，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到一個(gè)低功率模式不總能提供足夠的功率以達(dá)到一個(gè)選定的設(shè)定點(diǎn)的溫度，為此本發(fā)明提供了一用來(lái)動(dòng)態(tài)地確定在驅(qū)使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到較高冷卻模式前允許系統(tǒng)維持在低功率冷卻模式上的可接受的時(shí)間。該時(shí)間的動(dòng)態(tài)估測(cè)和確定是基于時(shí)間和溫度的關(guān)系和負(fù)荷速率的變化。這一估測(cè)提供了一個(gè)正比于負(fù)荷溫度和設(shè)定點(diǎn)之間差的時(shí)間。當(dāng)負(fù)荷溫度維持在一個(gè)遠(yuǎn)離設(shè)定點(diǎn)的溫度區(qū)域時(shí)，則將在一個(gè)相當(dāng)短的可接受時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到較高功率冷卻模式上，而當(dāng)負(fù)荷溫度降至一個(gè)接近于設(shè)定點(diǎn)時(shí)則有一個(gè)較長(zhǎng)的可接受的時(shí)間。
附圖中的參考號(hào)的說(shuō)明原動(dòng)機(jī)14壓縮機(jī)16冷凍系統(tǒng)和電氣控制18溫度控制器20速率變化控制22穩(wěn)壓電源42定時(shí)器4權(quán)利要求
1.一種通過(guò)用包括一個(gè)高功率冷卻模式和低功率冷卻模式的運(yùn)行模式，將一個(gè)傳輸系統(tǒng)(10)的負(fù)荷溫度控制到一個(gè)選定的設(shè)定值溫度的方法，其特征在于包括如下步驟在相對(duì)于設(shè)定值的預(yù)定負(fù)荷溫度上，在高功率冷卻和低功率冷卻模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在低功率冷卻模式期間，監(jiān)視相對(duì)于設(shè)定值的負(fù)荷溫度；上述監(jiān)視步驟包括這樣一個(gè)步驟當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入到較低功率冷卻模式后，負(fù)荷溫度未能在一段作為定時(shí)器44和相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的負(fù)荷溫度的函數(shù)的時(shí)間內(nèi)到達(dá)設(shè)定點(diǎn)的值時(shí)，給出一個(gè)控制信號(hào)(FHSC)；根據(jù)上述控制信號(hào)驅(qū)使系統(tǒng)由較低系統(tǒng)由較低功率冷卻模式轉(zhuǎn)換為較高功率冷卻模式。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的一段間(此段時(shí)間之后由規(guī)定的步驟提供一個(gè)控制信號(hào))也是相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的負(fù)荷溫度的速率變化的函數(shù)。
3.權(quán)利要求1的方法，包括這樣一個(gè)步驟，當(dāng)較高功率冷卻模式已被驅(qū)動(dòng)步驟驅(qū)動(dòng)后，將此冷卻模式繼續(xù)運(yùn)行到達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度為止。
4.權(quán)利要求1的方法，其中的監(jiān)視步驟包括如下步驟當(dāng)運(yùn)行模式變換到較低功率冷卻模式時(shí)，起動(dòng)一個(gè)具有可編程計(jì)時(shí)暫停時(shí)間周期的定時(shí)器(44)。根據(jù)在負(fù)荷溫度和設(shè)定點(diǎn)(A，D，E)之間的預(yù)定的差來(lái)編程定時(shí)器的計(jì)時(shí)暫停時(shí)間。隨著定時(shí)器(44)的停止計(jì)時(shí)，發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)(FHSC)。
5.權(quán)利要求4的方法，包括這樣的步驟不管在由前述編程步驟確定的暫停計(jì)時(shí)的時(shí)間內(nèi)的變化，仍繼續(xù)把時(shí)間加到以前累計(jì)的時(shí)間上。
6.權(quán)利要求4的方法，包括一步驟一旦較低功率冷卻模式已被觸發(fā)并由高功率冷卻模式進(jìn)入到該模式運(yùn)行后，保持比較低功率冷卻模式，盡管此時(shí)負(fù)載溫度已增加到比觸發(fā)溫度高的值。
7.權(quán)利要求4的方法，還包括一個(gè)步驟當(dāng)較高功率冷卻模式被驅(qū)動(dòng)步驟驅(qū)動(dòng)后，將該較高功率冷卻模式繼續(xù)到達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí)為止。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定點(diǎn)溫度后，復(fù)位定時(shí)器(44)。
8.權(quán)利要求4的方法，其中的編程步驟包括如下步驟常根據(jù)從高功率冷卻模式轉(zhuǎn)換到較低功率冷卻模式時(shí)，將定時(shí)器(44)的停止計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定到一個(gè)第一預(yù)定值;當(dāng)負(fù)荷溫度降低到一個(gè)相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的預(yù)定值時(shí)，將該定時(shí)器的停止計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定到一個(gè)第二預(yù)定值;和當(dāng)負(fù)荷溫度增加到一個(gè)相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的預(yù)定值時(shí)，將定時(shí)器的停止計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定到一個(gè)第三預(yù)定值。
9.權(quán)利要求8的方法，包括一個(gè)步驟根據(jù)定時(shí)器起動(dòng)步驟響應(yīng)于從設(shè)定點(diǎn)進(jìn)入到較低功率冷卻模式起動(dòng)定時(shí)器時(shí)的溫度的增加，而將定時(shí)器的暫停計(jì)時(shí)時(shí)間接連設(shè)定到第一、第二及第三值5。
10.權(quán)利要求1的方法，包括一個(gè)步驟提供具有第一和第二運(yùn)行速度的一個(gè)壓縮機(jī)(10)和一個(gè)原動(dòng)機(jī)(14)，而分別由壓縮機(jī)和原動(dòng)機(jī)的第一和第二運(yùn)行速度提供高的低功率冷卻模式。
11.一種用于監(jiān)視和控制一個(gè)具有不同功率冷卻模式的運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)(10)的負(fù)荷溫度的速率可變的控制設(shè)備(22)，它可以保證一個(gè)低功率模式運(yùn)行適合于在一個(gè)可接受的時(shí)間內(nèi)將負(fù)荷溫度減低至一個(gè)預(yù)選的設(shè)定點(diǎn)的溫度上，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)具有可編程暫停計(jì)時(shí)的定時(shí)器(44);當(dāng)進(jìn)入到一個(gè)預(yù)定低功率冷卻模式時(shí)，啟動(dòng)上述定時(shí)器裝置的裝置;一種用來(lái)編程上述定時(shí)器裝置以供在設(shè)定點(diǎn)以上的預(yù)定的不同的溫度區(qū)域內(nèi)提供不同的暫停計(jì)時(shí)時(shí)間的裝置，而每個(gè)溫度區(qū)域的暫停計(jì)時(shí)時(shí)間則響應(yīng)于相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的溫度區(qū)域的位置;及用于根據(jù)定時(shí)裝置的暫停計(jì)時(shí)時(shí)間將運(yùn)輸冷凍系統(tǒng)由低功率冷卻模式轉(zhuǎn)換到高功率冷卻模式。
全文摘要
用于把一個(gè)傳輸冷凍系統(tǒng)的負(fù)載溫度控制到一個(gè)選定的設(shè)定值的方法和設(shè)備，它采用包括高和低功率冷卻模式的運(yùn)行模式。當(dāng)?shù)凸β世鋮s模式進(jìn)入后，通過(guò)時(shí)間溫度的綜合，對(duì)負(fù)荷溫度的速率變化進(jìn)行監(jiān)視，以保證較低功率模式有適宜的功率把負(fù)荷溫度在可接受的時(shí)間內(nèi)降至到設(shè)定點(diǎn)的溫度上。
文檔編號(hào)G05D23/19GK1040547SQ8910652
公開(kāi)日1990年3月21日 申請(qǐng)日期1989年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月26日
發(fā)明者杰伊·洛威爾·漢森, 多伊爾·格倫·赫里奇 申請(qǐng)人:西屋電氣公司