CN100533000C - 具有气体轴承的自由活塞低温制冷机的温度控制 - Google Patents

Abstract

一低温制冷机具有二种操作模式，因此可扩大其操作范围，其气体轴承系统维持在一操作状态及其可采用活塞行程调节来提高能量利用效率。当指令活塞行程超过最小行程时，一活塞行程调节器便调节该活塞行程及当指令活塞行程少于最小行程时，则维持最小行程。当指令活塞行程少于最小活塞行程时，一加热器便施加加热器功率到热负荷。使用一闭合环路反馈控制系统，其动态支线具有两分支。一分支控制所述的低温制冷机的调节，而该第二，平行分支控制所述的加热器的调节。

Description

具有气体轴承的自由活塞低温制冷机的温度控制

技术领域

本发明大体上涉及低温冷冻系统，其具有一自由活塞，提升热量的热泵并且其由气体轴承润滑，及更具体地说，涉及一改进的闭合环路控制系统，该系统控制温度并在一宽的热负荷应用范围内保持气体轴承的有效工作而使能量利用效率提高，为控制冷却能力而调节活塞行程。

背景技术

多年来，能够冷却至低温温度的冷冻系统的应用及使用正在不断扩展。因此，设计人员均设法为这类系统改善性能及提高能量利用效率及降低成本。一主要类型的低温冷冻系统采用一具有一自由活塞的压缩机。这些包括斯特林及脉冲管自由活塞低温制冷机。该自由活塞在气缸中往复运动并不受一常规曲柄及连杆接连的约束。该活塞由多种类型原动机中的一种驱动作往复运动，诸如一线性电动机。

这些自由活塞制低温冷机的优点是该自由活塞的行程通常能够由一闭合环路负反馈控制系统可控性地调节，以便把由低温制冷机施加的冷却能力调制成这样的功，即把热量从冷端上被冷却的热负荷的低温度提升至热端上的室温。由一自由活塞低温制冷机输出的冷却能力是该自由活塞行程的一项递增函数。因此，该低温制冷机的控制系统能通过控制活塞行程来控制该热负荷的温度以在一冷却能力需求范围内增加或减少该冷却能力，术语”冷却能力需求”亦称为热量负荷。活塞行程是通过控制驱动该自由活塞的行程和向原动机输出的功率来控制。由于向原动机输出的功率可以随需求的冷却能力改变而增减，以便输出冷却能力等于需求的冷却能力，即要求冷却能力保持所需的输入温度，故而可使能量使用效率达至最大。

Wu等人的美国专利第5,535,593号揭示了这样一种低温制冷机。一斯特林循环低温制冷机的冷指尖温度是通过一闭合环路控制系统控制，其随低温制冷机温度变化调节该压缩机活塞的行程。

自由活塞低温制冷机中所用的工作气体的纯度对该低温制冷机操作性能是关键性的。因此，不会用一般的石油润滑剂因为它们会污染该工作气体。取而代之，使用气体轴承系统，其使部分工作气体通过面间相对滑动的部件之间的空间作循环，诸如活塞外表面与气缸表面之间，一换置器与该气缸之间或一换置器扞与该活塞之间。该气体通过将一力施加在使不接触的两表面移动的界面上起一液态润滑剂作用。

不幸的是，一气体轴承系统要求一足以维持其效率的最少气体流动率。通过该气体轴承系统的气体流动率是一活塞行程的递增函数。所以是对这类制冷机产生一最小活塞行程约束。因此，现有技术的低温制冷机控制系统需要设计成把它们的操作范围限制在气体轴承效率所要的最小活塞行程与一避免损坏该低温制冷机的最大活塞行程之间输出的冷却能力。如果此类低温制冷机遇上热负荷对冷却能力的需求小于在最小活塞行程下输出的冷却能力的操作条件，则冷指尖温度将不会维持在所要求的设定的温度，而会偏移至较冷温度。

最重要的操作条件之一是该低温制冷机操作时的周围环境的温度。周围温度会既影响该热负荷中的传热率，诸如通过其周边的绝热来传导，也影响由该低温制冷机至周围环境所排出的传热率。虽然以上对活塞行程的限制并不是一问题，但如果该操作条件限制于一较窄的范围内，则如果可以预期操作条件，诸如周围温度在一较宽的范围内，其包括一些冷却能力的要求比在最小活塞行程时通过热泵输送的冷却能力小的条件，它们便会成为一个问题。再者，把一低温制冷机设计成只能在一较窄的操作条件范围内操作，便限制可使用该低温制冷机的多个应用。

因此，本发明的一个目的在于提供一低温制冷机，其包括原动机及控制系统，并能够以一小于在其最小活塞行程时输送的冷却能力的冷却能力下操作，而其活塞行程仍保持在适合的气体轴承润滑所需要的最小行程以及热负荷的温度保持在设定点的温度。

本发明的另一目的在于提供一低温制冷系统，其可利用活塞行程调节的能量效率及还能够在一较大的冷却能力需求范围内操作，因此还可在一较宽的操作条件范围内，例如在一宽的周围温度诸如由-40℃至+70℃，以及由于相同原因可应用于一较广泛的使用和用途。

发明内容

根据本发明，提供一种由一自由活塞低温制冷机冷却的物质的温度的控制方法，所述的方法包括以下步骤：

对于输出冷却能力需求要求一活塞行程超过一为了维持所述的低温制冷机的气体轴承润滑所需的已选最小活塞行程来说，控制所述的低温制冷机的输出冷却能力是通过按照感应到物质温度和一指令参考输入温度之间的差别的递增函数调节活塞行程；以及

对于输出冷却能力需求要求一活塞行程小于一已选最小活塞行程来说，

维持最小活塞行程；以及

按照由低温制冷机在已选最小活塞行程下施加给物质的冷却能力与冷却能力需求之间的差别的递增函数，将热能施加给所述的物质。

根据本发明，提供一种由一自由活塞低温制冷机冷却的物质的温度的控制方法，所述的低温制冷机具有一活塞及一闭合环路控制系统，所述的控制系统自一设定点信号与一代表所述的物质温度的反馈温度之间的差别而得到一活塞驱动信号，所述的方法包括以下步骤：

对于活塞驱动信号对应于超过一已选最小活塞行程的活塞行程来说，则通过所述的活塞驱动信号来控制所述的低温制冷机的输出冷却能力；

对于活塞驱动信号对应于小于所述的最小活塞行程的活塞行程来说，则维持所述的最小活塞行程；以及

对于活塞驱动信号对应于小于所述的最小活塞行程的活塞行程，按照最小活塞行程的活塞驱动信号与施加的活塞驱动信号之间差别的递增函数，将热能施加给所述的物质。

根据本发明，提供一种改进的温度控制的自由活塞低温制冷机，其包括一由一原动机往复式驱动的且具有一可调节行程的自由活塞，所述的低温制冷机包括一冷端及一热端并且可将热量自一位于所述的冷端的热负荷中输走，所述的低温制冷机具有一反馈控制系统，其包括(i)一温度指令输入端，用于输入一代表一所述热负荷的所要求的冷端温度的参考信号，(ii)一反馈回路，其包括一冷端温度传感器，用于产生一代表实际冷端温度的信号，以及(iii)一集结节点，用于产生一代表所要求的温度与冷端实际温度之间的差别的动作信号，其特征在于所述的改进包括以下组合：

一活塞行程调节器，被连接成接收所述的动作信号并将所述的动作信号转换成一代表一所要求的活塞行程的活塞驱动信号，所述的调节器与原动机连接，以便当所要求的活塞行程超过一已选最小行程时控制其行程及当所要求的行程小于最小行程时维持该最小行程；以及

一加热装置，所述加热装置包括一与冷端作热连接的加热器及一加热器控制元件，所述加热器控制元件具有一输入端，所述输入端被连接成接收活塞驱动信号，所述活塞驱动信号按照所要求的活塞行程小于最小活塞行程时所要求的活塞行程与最小活塞行程之间的差别的递增函数调节加热器功率。

根据本发明，提供一种改进闭合回路控制系统，以用于控制一自由活塞低温制冷机，所述的制冷机具有一热泵，其包括一活塞，所述的控制系统控制通过所述的低温制冷机冷却的物质的温度及包括(i)一动态支线，(ii)一输入一所要求的设定点温度的参考输入端及(iii)一反馈支线，其包括一与正在被冷却的物质作热传导连接的温度传感器，以使一自所述的温度传感器的信号与参考输入信号作比较以提供一动作信号，其特征在于所述的改进包括：

一动态支线的第一分支，其包括：

一第一可控元件，其包括原动机及热泵，所述第一可控元件控制活塞的往复行程；及

一第一控制元件，其有一与第一可控元件输入端连接的输出端及一为了控制活塞往复行程施加动作信号的输入端，所述的第一控制元件包括一动作信号限制器，用于维持所述的第一控制元件输出大于一相应于一最小活塞行程的已选活塞限制值；以及

一所述的动态支线的第二平行分支，其包括；

一第二可控元件，其包括一与所述的物质作热传导连接的加热器；及

一第二控制元件，其具有一与第二可控元件的输入端连接的输出端及一为了控制所述的加热器的加热输出功率施加动作信号的输入端，对于一动作信号值超过所述的已选活塞限制值来说，所述的第二控制元件不施加热功率及对于一动作信号值小于所述的已选活塞限制值来说，则第二控制元件会随动作信号值减少而增大加热功率。

本发明是一种自由活塞低温制冷机，其有二种操作和控制模式的闭合环路控制系统。对于冷却能力需求来说，其要求活塞行程超过最小活塞行程，这是保持气体轴承系统合适的操作所必需的，故而冷却能力应当按照一冷却物质所传感的温度与指令输出或者设定点温度之间的差的递增函数由调节活塞行程来控制。但是，对于输出冷却能力需求而言，其要求一活塞行程小于最小活塞行程，该活塞行程要维持在最小行程及将由一加热器加热的热能施加于被冷却的物质上，最好按照在最小行程时通过该低温制冷机施加于该物质的冷却能力与实际冷却能力需求之间差别的递增函数来保持活塞行程。

因此，本发明的低温制冷机有一活塞行程调节器，其与驱动该活塞的原动机连接及当所要求的活塞行程超过其最小行程时，调节该活塞行程，并且当所要求的行程小于该最小行程时，维持该最小行程。该低温制冷机还有一加热器及一加热器调节器，当所要求的活塞行程小于该最小行程时，其控制该加热器的功率。为了此目的，使用一闭合环路反馈控制系统，其动态支线具有两分支。一分支控制该低温制冷机的调节，而该第二，平行分支控制该加热器的调节。

附图说明

图1为本发明的简化方框图。

图2为一曲线图，图中所示为活塞行程和冷却能力之间的关系及本发明的较佳实施例操作。

图3为一本发明的一计算机微处理器执行程序的方框图。

图4为本发明的一较佳实施例的较详细的方框图。

在描述附图中所示的本发明的较佳的实施例中，为求清晰，将借助于专门术语。然而，这并非有意将本发明限制于所选的具体术语并且应当理解为每一具体术语包括所有技术上的等同物，其以类似的方式操作以达成类似的目的。例如，可以使用”连接的”或”连接到”。它们并不限于直接连接，还包括通过其他元件的连接，其中本领域的技术人员把这样的连接认为是等同的。

具体实施方式

图1所示为本发明的装置的基本组件及图2为一曲线图，其所示为本发明的实施例的操作。图1所示为一闭合环路负反馈系统，其有一动态支线，一反馈一代表实际冷端温度的温度信号的反馈支线4，一产生一代表在冷端感应到的实际温度T与一以一指令输入8代表的所要求温度T*之间的差别的动作信号的集结节点6。如上所述的这些组件是一常规闭合环路控制系统的基本组件。

本发明的动态支线或控制单位有两分支。该动态支线的第一分支包括该受控制系统，其通常包括一自由活塞热泵10，一驱动该热泵的活塞的原动机12及一由热泵10冷却的热负荷14。这第一分支亦有一控制元件，其包括一组件16，以提供一输送功能将在其输入18的动作信号转换成在其输出20的一活塞驱动信号Xp。该变数Xp代表一指令活塞行程。

该动态支线的第一分支还包括一第二组件，其是一限制器22。图2中所示为该限制器22的操作。在图2中，Xpmin是活塞驱动信号，其在最小行程时驱动该活塞以求适当的气体轴承操作及提供冷却能力A。在图2中，Xpmax是活塞驱动信号，其在最大行程时驱动该活塞以避免损害热泵及提供冷却能力C。每当该驱动信号的幅度或数值大于该活塞驱动信号Xpmin及小于该驱动信号Xpmax时，该限制器22把活塞驱动信号Xp施加到该原动机12。如果该活塞驱动信号Xp小于该最小行程驱动信号Xpmin时(冷却能力小于图2中的A)，该限制器把Xpmin施加到该原动机。如果该活塞驱动信号大于Xpmax时(冷却能力大于图2中的C)，该限制器把Xpmax施加到该原动机。总之，该限制器用一常规滞后函数来表示活塞驱动信号Xp以把一限制活塞驱动信号X_PL供给原动机，其将X_PL限制在Xpmin<X_PL<Xpmax的数值，正如图2所示，曲线表示”热泵操作”。

因而，上述的动态支线的第一分支提供了一活塞行程调节器，其把在其输入端18的动作信号T_E转换成一活塞驱动信号X_PL，当所要求的活塞行程超过维持足够气体轴承操作的最小活塞行程时，X_PL便等于Xp以控制该活塞行程，但是当该活塞驱动信号小于最小行程的驱动信号时，则该活塞行程保持在其最小行程的。

该动态支线的第二分支有一包括一加热器24的第二控制元件。该加热器24与热负荷14作热连接，以致于该加热器24可以将热量施加于热负荷14以便每当该控制系统试图把总冷却能力至低于由最小活塞行程时热泵所输送的冷却能力时维持热负荷14的温度。这当活塞驱动信号Xp小于Xpmin的值时便发生，因为该系统正尝试降低冷却能力，而该活塞在最小行程被Xpmin驱动。该动态支线的第二分支亦有一施加动作信号于其上的控制元件26。最好施加自活塞驱动信号Xp的动作信号，但是，正如对本技术领域的技术人员而言是明显的那样，可以选择性地由控制元件26的输送功能施加自动作信号TE的信号，然后经修正再提供一类似控制组件16功能的功能。加热器控制元件26使加热器24每当该活塞行程超过最小行程Xpmin时(冷却能力大于图2中的A)，不把加热功率施加于热负荷14，以及使加热器24当活塞驱动信号Xp小于最小行程值Xpmin时(冷却能力小于图2中的A)，把热量施加给热负荷14。该加热器控制元件26施加的加热功率随动作信号减少至低于最小活塞行程的信号而增大。换言之，正如图2所示，曲线表示“加热器操作”，该控制系统越是试图降低该活塞行程低于Xpmin，施加的热功率便越大。

因此，上述的动态支线的第二分支是一加热装置，其包括一与该低温制冷机的冷端或冷指尖及其热负荷14作热连接的加热器24，并且按照最小活塞行程和当该活塞行程由限制器22保持在Xpmin时，该控制系便试图驱动该活塞的所要求活塞行程之间的差别的递增函数调节加热功率。换言之，该热功率是Xpmin-Xp为正差值及负值为零的递增函数。

该反馈环路4可以是常规的及包括一温度传感器28用以感应该热负荷14的温度及一与其连接的反馈元件30用以在集结节点6的输入端32施加一温度反馈信号。

正如本领域的技术人员所知的那样，所示及所述的控制系统能以模拟或数字型式实现。该控制算法的数字及信号操作能以一般或特殊目的数字计算机或微控制器来实现。在任何数字计算机当中，“信号”是指数字数据信号。在冷端最好使用一模拟温度传感器，一冷端电阻加热器以及一微处理器-数字信号处理器以执行所有控制法则。正如本领域的技术人员还知道的那样，每一控制块元件可用的构造有各种各样。有很多方法可以实现此类反馈控制系统。同样地，本发明的实施例中所用的具体输送功能不是本发明的一部份，除非它们具有所述的特性。

图3所示为实施本发明的一数字计算机。该数字硬件组件是常规的，其包括微控制器40，输入周边设备42，数据储存器44，反馈环路输入模拟-数字转换器46及输出数字-模拟转换器48。如图3所示，该数字-模拟转换器48的输出施加到原动机50，其驱动该热泵52以冷却该冷指尖54及该热负荷56。该冷指尖54及该热负荷56均被装入一绝缘外壳58之内及它们的温度由该反馈环路的温度传感器60来探测。

上述的设备的操作说明了本发明的一由一自由活塞低温制冷机冷却的物质的温度的控制方法。控制该热负荷的温度其有两种操作模式。在第一模式中，就输出冷却能力需求要求一活塞行程超过一已选最小活塞行程而言，该输出冷却能力或该低温制冷机是通过按照在被冷却的物质的感应到的温度与一指令参考输入温度之间的差别的递增函数来控制。在第二模式中，就输出冷却能力需求要求一活塞行程小于一已选最小行程而言，使该活塞行程维持在该已选最小行程及把热能施加给该热负荷。

典型遇到的已选最小活塞行程是要求该低温制冷机的气体轴承系统保持在满意操作的最小行程。在第二操作模式中，最好按照当其活塞于最小行程往复运动时，通过该低温制冷机施加给该热负荷的冷却能力与该冷却能力需求之间的差别的递增函数将热能施加给热负荷。施加给该热负荷的加热功率补偿当该活塞以最小行程往复运动，并非以适合该冷却能力需求，而使该气体轴承系统效率递减或失去效率下工作的减小行程往复运动时，通过该低温制冷机将过多的冷却能力施加给该负载。图2所示为这一补偿在A与D之间的冷却能力范围内，其中施加给热负荷的净热功率为该低温制冷机冷却能力与该加热器加热功率的总和。

图2亦展示了本发明如何扩大该低温制冷机操作范围，其不仅使用于一具体应用的低温制冷机以较宽的操作条件范围内操作而且使一低温制冷机设计用于一更多元化的应用。如果温度控制完全依靠该活塞行程的调节，正如现有技术中那样，低温制冷机的操作则会被局限于图2的A与C之间的冷却能力的范围内。然而，通过应用本发明原理，该范围可扩大至D与C之间的冷却能力。因此，该低温制冷机可以为以一冷却能力B一标称或平均操作点而设计，该点略大于A，但比C更接近A及可位于D与C之间的扩大操作范围的中间。

图4所示为本发明的较佳及更详细的实施例。其基本结构与图1所示的相同并且在图1中未示的范围内叙述组件的细节。数字信号处理器68的组件是用软件来实现及使一指令冷指尖温度或调整点T_CF*，例如77°K，在输入端70施加至集结节点72。把表示相差或偏差的动作信号施加到一具有在图4所示的转移功能的控制元件74以使该温度偏差转换成一指令活塞行程Xp。常数Kp和K_I分别代表一温度环路PI控制器的比例增益常数及整增益常数及s是通常的拉普拉斯变数。该PI控制器有时称之一比例加上重调控制(P+I)并把一动作信号施加到如上所述操作的限制器76。例如，该限制器76可将其输出限制在Xpmin(4mm)及Xpmax(6.5mm)。把限制器76输出施加至一原动机78以驱动一热泵80，例如其可于Xpmin时热量提升0.5瓦及于Xpmax时热量提升5.0瓦。

该控制系统最后阶段上的热能力以一集结节点82表示，而热量由此传入及传送。热量由该加热器84施加，一外部负荷86代表该正在被冷却的物质，一附加热负荷88代表由周围环境中吸收的热量。热量由该加热泵80由该集结节点传送出。该传送功能90代表热惯性及确立一该冷指尖的时间常数。M代表于该冷指尖末端的所有物质，其包括该冷指尖本身，正被冷却的物品及任何固定结构。Cp是物质M的比热及s是常用拉普拉斯变换变数。其输出代表受控可变的T_CF，其为冷指尖的温度。

该反馈环路包括一常规热电隅温度传感器92，例如，在77°K时其电阻值为19.2230欧姆，在0℃时电阻值为100.00欧姆及在32℃时为116.27欧姆。该温度传感器92的输出提供一模拟信号，其代表T_CF，T_CF通过模拟-数字转换器94转换成数字格式的T_CF，并施加到数字信号处理器68及由程序块96换算。热电隅噪音是通过线路98以常规的形式过滤。

虽然本文业已揭示本发明的一些较佳的实施例，但是应当认为，在不脱离本发明的精神或者以下权利要求保护范围内的情况下，可以作出各种改型。

Claims (7)

1.一种由一自由活塞低温制冷机冷却的物质的温度的控制方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

(a)对于输出冷却能力需求要求一活塞行程超过一为了维持所述的低温制冷机的气体轴承润滑所需的已选最小活塞行程来说，控制所述的低温制冷机的输出冷却能力是通过按照感应到物质温度和一指令参考输入温度之间的差别的递增函数调节活塞行程；以及

(b)对于输出冷却能力需求要求一活塞行程小于所述已选最小活塞行程来说，

(i)维持所述已选最小活塞行程；以及

(ii)按照由低温制冷机在已选最小活塞行程下施加给物质的冷却能力与冷却能力需求之间的差别的递增函数，将热能施加给所述的物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于标称设计操作，所述的输出冷却能力需求大于在所述的已选最小活塞行程时的输出冷却能力并且比在一最大可容许活塞行程时的冷却能力更接近于在所述的已选最小活塞行程时的输出冷却能力。

3.一种由一自由活塞低温制冷机冷却的物质的温度的控制方法，所述的低温制冷机具有一活塞及一闭合环路控制系统，所述的控制系统自一设定点信号与一代表所述的物质温度的反馈温度之间的差别而得到一活塞驱动信号，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(a)对于活塞驱动信号对应于超过一已选最小活塞行程的活塞行程来说，则通过所述的活塞驱动信号来控制所述的低温制冷机的输出冷却能力；

(b)对于活塞驱动信号对应于小于所述已选最小活塞行程的活塞行程来说，则维持所述已选最小活塞行程；以及

(c)对于活塞驱动信号对应于小于所述已选最小活塞行程的活塞行程，按照所述已选最小活塞行程的活塞驱动信号与施加的活塞驱动信号之间差别的递增函数，将热能施加给所述的物质。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述已选最小活塞行程是为了维持所述的低温制冷机的气体轴承润滑所需的活塞行程。

5.一种改进的温度控制的自由活塞低温制冷机，其包括一由一原动机往复式驱动的且具有一可调节行程的自由活塞，所述的低温制冷机包括一冷端及一热端并且可将热量自一位于所述的冷端的热负荷中输走，所述的低温制冷机具有一反馈控制系统，其包括(i)一温度指令输入端，用于输入一代表一所述热负荷的所要求的冷端温度的参考信号，(ii)一反馈回路，其包括一冷端温度传感器，用于产生一代表实际冷端温度的信号，以及(iii)一集结节点，用于产生一代表所要求的温度与冷端实际温度之间的差别的动作信号，其特征在于所述的改进包括以下组合：

(a)一活塞行程调节器，被连接成接收所述的动作信号并将所述的动作信号转换成一代表一所要求的活塞行程的活塞驱动信号，所述的调节器与原动机连接，以便当所要求的活塞行程超过一已选最小活塞行程时控制其行程及当所要求的行程小于所述已选最小活塞行程时维持所述已选最小活塞行程；以及

(b)一加热装置，所述加热装置包括一与冷端作热连接的加热器及一加热器控制元件，所述加热器控制元件具有一输入端，所述输入端被连接成接收活塞驱动信号，所述活塞驱动信号按照所要求的活塞行程小于所述已选最小活塞行程时所要求的活塞行程与所述已选最小活塞行程之间的差别的递增函数调节加热器功率。

6.一种改进闭合回路控制系统，以用于控制一自由活塞低温制冷机，所述的制冷机具有一热泵，其包括一活塞，所述的控制系统控制通过所述的低温制冷机冷却的物质的温度及包括(i)一动态支线，(ii)一输入一所要求的设定点温度的参考输入端及(iii)一反馈支线，其包括一与正在被冷却的物质作热传导连接的温度传感器，以使一自所述的温度传感器的信号与参考输入信号作比较以提供一动作信号，其特征在于所述的改进包括：

(a)一动态支线的第一分支，其包括：

(i)一第一可控元件，其包括原动机及热泵，所述第一可控元件控制活塞的往复行程；及

(ii)一第一控制元件，其有一与第一可控元件输入端连接的输出端及一为了控制活塞往复行程施加动作信号的输入端，所述的第一控制元件包括一动作信号限制器，用于维持所述的第一控制元件输出大于一相应于一最小活塞行程的已选活塞限制值；以及

(b)一所述的动态支线的第二平行分支，其包括；

(i)一第二可控元件，其包括一与所述的物质作热传导连接的加热器；及

(ii)一第二控制元件，其具有一与第二可控元件的输入端连接的输出端及一为了控制所述的加热器的加热输出功率施加动作信号的输入端，对于一动作信号值超过所述的已选活塞限制值来说，所述的第二控制元件不施加热功率及对于一动作信号值小于所述的已选活塞限制值来说，则第二控制元件会随动作信号值减少而增大加热功率。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于所述第一控制元件和第二控制元件包括由一数字微处理器及相关联的储存器，以组成一具有控制指示和储存在储存器内的算法的编程计算机系统。

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