專利名稱：壓縮機(jī)負(fù)載調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮機(jī)，更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及在空氣調(diào)節(jié)或致冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)卸載。
背景技術(shù)：
在閉合的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或致冷系統(tǒng)中有許多卸載的方法可以使用，共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.4,938,666公開(kāi)了通過(guò)氣體旁通管使氣缸組合中的一個(gè)氣缸卸載，以及通過(guò)斷開(kāi)吸入管道使氣缸組合全部卸載的方法。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.4,938,029公開(kāi)了整臺(tái)壓縮機(jī)卸載和一種經(jīng)濟(jì)器的使用方法。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No4,878,818公開(kāi)了使用閥的公共孔與吸入管相連通以便用來(lái)卸載或者與排出管相連通以便用來(lái)控制Vi，此處Vi是排出壓力與吸入壓力的比值。在使用這些不同的方法時(shí)，閥的結(jié)構(gòu)通常是完全打開(kāi)，完全關(guān)閉，或者閥的打開(kāi)程度是可調(diào)節(jié)的以便保持在一個(gè)固定的位置。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.6,047,556(‘556專利，它的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本文中進(jìn)行詳細(xì)描述)公開(kāi)了一些電磁閥的使用，這些電磁閥在完全打開(kāi)和完全閉合位置之間快速交替動(dòng)作，以便提供容量的控制。該交替動(dòng)作的電磁閥可以安置在壓縮機(jī)的吸入管道，壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)器管道和/或?qū)⒔?jīng)濟(jì)器管道與吸入管道相連接的壓縮機(jī)的旁路管道內(nèi)。閥打開(kāi)時(shí)間所占百分率決定完成調(diào)節(jié)的程度。
但是，該技術(shù)仍然存在進(jìn)一步改進(jìn)的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及這樣一種裝置，該裝置具有一壓縮機(jī)和一蒸發(fā)器。該壓縮機(jī)具有吸入孔和排出孔。多個(gè)并聯(lián)的返回流動(dòng)通道部分在壓縮機(jī)吸入孔與蒸發(fā)器之間延伸。一個(gè)或多個(gè)閥有選擇地關(guān)閉和接通這些通道部分中的至少一個(gè)部分。
在各種實(shí)施例中，在一個(gè)或多個(gè)閥中的至少第一閥是電磁閥。在一個(gè)或多個(gè)閥中的至少第一閥可以用工作占空度和頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)?？刂破髋c第一閥相連接并且可以按程序來(lái)控制所述工作占空度和頻率中的至少一個(gè)。該一個(gè)或多個(gè)閥可以是雙靜止閥。通道部分中的第一部分可以沒(méi)有這樣的閥。冷凝器可以連接在壓縮機(jī)排出孔與蒸發(fā)器之間。控制系統(tǒng)可以與一個(gè)或多個(gè)閥相連接并且可以按程序操作一個(gè)或多個(gè)閥，以便提供一種可調(diào)節(jié)的容量控制。流動(dòng)通道部分中至少第一和第二部分可以分別具有不同的第一和第二有效橫截面積。流動(dòng)通道部分中至少第一和第二部分也可以分別具有相同的第一和第二橫截面積。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及操縱這種裝置的方法。至少要測(cè)定一個(gè)工作參數(shù)。根據(jù)該測(cè)定，至少確定一個(gè)或多個(gè)閥中的至少第一閥的一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)。
在各種實(shí)施例中，至少一個(gè)工作參數(shù)可以是下述參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)飽和蒸發(fā)溫度；飽和蒸發(fā)壓力；進(jìn)入或離開(kāi)蒸發(fā)器盤管的空氣溫度；飽和冷凝溫度；飽和冷凝壓力；進(jìn)入或離開(kāi)冷凝器的空氣溫度；壓縮機(jī)電流；壓縮機(jī)電壓和壓縮機(jī)功率。該確定可以包括從多個(gè)閥中識(shí)別確定第一閥的身份。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一壓縮機(jī)，一膨脹裝置，和一蒸發(fā)器。排出管道將壓縮機(jī)與冷凝器相連接，以便將致冷劑從壓縮機(jī)輸送到冷凝器。吸入管將蒸發(fā)器與壓縮機(jī)相連接，以便將致冷劑從蒸發(fā)輸送到壓縮機(jī)。該吸入管有第一和第二并聯(lián)部分。電氣促動(dòng)閥裝在第一部分中。系統(tǒng)中有一些裝置用來(lái)使該第一部分的電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)，因此在吸入管內(nèi)流到壓縮機(jī)的流率是可以調(diào)節(jié)的。流體通道從冷凝器和膨脹裝置的中間位置延伸到壓縮機(jī)的一個(gè)位置，該位置與在該壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮的中間位置相對(duì)應(yīng)。旁通管與流體通道和吸入管相連接。在旁通管內(nèi)裝有一個(gè)電氣促動(dòng)閥。一些裝置用來(lái)使旁通管內(nèi)的電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)，因此旁通管流到吸入管的流率是可以調(diào)節(jié)的。經(jīng)濟(jì)器回路與流體通道相連接。在經(jīng)濟(jì)器回路內(nèi)裝有一個(gè)電氣促動(dòng)閥。一些裝置用來(lái)使經(jīng)濟(jì)器回路內(nèi)的電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)，因此經(jīng)濟(jì)器回路流到壓縮機(jī)的流率是可以調(diào)節(jié)的。
在各種實(shí)施例中，吸入管可以包括與第一和第二部分相并聯(lián)的第三部分。在第一部分中的電氣促動(dòng)閥可以是第一電磁閥，以及該系統(tǒng)還可以包括在第二部分內(nèi)的第二電磁閥。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在下面的附圖和詳述中闡明。本發(fā)明的其他特征，目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)詳述，附圖和權(quán)利要求將更加清楚。


圖1是使用本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)型冷凍或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是用于圖1的系統(tǒng)的交替的吸入管道的部分示意圖。
在不同的附圖中相同的標(biāo)號(hào)和名稱表示相同的零件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種以‘556專利為基礎(chǔ)的典型的閉合的冷凍或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10。該系統(tǒng)具有密封的壓縮機(jī)12，壓縮機(jī)排出管道14從該壓縮機(jī)向下游延伸到冷凝器16。中間管道18從該冷凝器向下游延伸到膨脹裝置20和蒸發(fā)器22。吸入管道24從該蒸發(fā)器向下游延伸到該壓縮機(jī)，從而完成了主回路/流動(dòng)通道。
為了形成一條旁通經(jīng)濟(jì)器回路/流動(dòng)通道，管道27從管道18分支出來(lái)，該管道裝有膨脹裝置30，并且在一個(gè)與壓縮過(guò)程中的中間位置相對(duì)應(yīng)的位置上通過(guò)孔32與壓縮機(jī)12相連接。經(jīng)濟(jì)型熱交換器40這樣設(shè)置，使得在膨脹裝置30下游的管道27與在膨脹裝置20上游的管道18處于熱交換關(guān)系。典型的膨脹裝置20和30是電子膨脹裝置(EEV)，它們分別通過(guò)控制線45和46與用來(lái)接受控制輸入信號(hào)的控制系統(tǒng)44(例如，以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的控制器)相連接。典型的控制系統(tǒng)44可以接受諸如來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器47的地域輸入信號(hào)以及來(lái)自一個(gè)或多個(gè)輸入裝置(例如，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器48)的外部控制輸入信號(hào)。旁通管道50分別與經(jīng)濟(jì)型熱交換器40和蒸發(fā)器22下游的管道27和24相連接。電磁閥52設(shè)置在管道50上，并且通過(guò)控制線54與控制系統(tǒng)44相連接。電磁閥56設(shè)置在管道27上，并且通過(guò)控制線58與控制系統(tǒng)44相連接。
上面雖然詳述了EEV 20，但是任何一種不同的膨脹裝置都可以使用(例如熱力膨脹閥(TXV)、固定節(jié)流孔或毛細(xì)管)。雖然詳述了電磁閥，但是其他的電氣促動(dòng)閥也都可以使用。而且，其他閥(例如，由電氣促動(dòng)閥控制的壓力作動(dòng)閥)也可以使用。
在該典型的實(shí)施例中，吸入管道24在蒸發(fā)器22的下游和與管道50相交的上游分叉形成了一對(duì)并聯(lián)的流動(dòng)通道部分60和62。在該典型的實(shí)施例中，電磁閥64設(shè)置在第一部分60上，并且通過(guò)控制線66與控制系統(tǒng)44相連接。固定的限流器68設(shè)置在第二部分62上。這種限流器適合用于，例如所使用的管子的特征截面積超過(guò)為相關(guān)的流動(dòng)通道部分提供所需的有效截面積的場(chǎng)合。由此，該限流器將提供所需的有效截面積。
在系統(tǒng)10的正常的非經(jīng)濟(jì)型工作狀態(tài)下，閥52和56是關(guān)閉的，來(lái)自壓縮機(jī)12的熱的高壓致冷氣體通過(guò)管道14供入冷凝器16，并在其中被冷凝成液體。該液體通過(guò)管道18和空轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)型熱交換器40供入EEV 20中。EEV 20造成了從其中通過(guò)的液體致冷劑的壓力降和局部的急驟蒸發(fā)。該液體-蒸汽混合物被供入蒸發(fā)器，并在其中液體致冷劑發(fā)生蒸發(fā)，從而將所需要的空間冷卻，然后合成的氣體致冷劑通過(guò)吸入管道24供入壓縮器中，從而完成了主循環(huán)。
上面所描述的工作過(guò)程是一般的過(guò)程，該系統(tǒng)的致冷能力可以通過(guò)改變壓縮機(jī)的打開(kāi)和關(guān)閉來(lái)常規(guī)地進(jìn)行控制，而壓縮機(jī)的打開(kāi)和關(guān)閉通常根據(jù)來(lái)自溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器或其他控制裝置的輸入信號(hào)進(jìn)行。按照本發(fā)明的原理，電磁閥64可以在打開(kāi)與關(guān)閉狀態(tài)之間迅速地脈動(dòng)，以便調(diào)節(jié)壓縮機(jī)12的容量。調(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥64處于打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間的百分比而實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)典型的實(shí)施例中，為了安全起見(jiàn)，閥56是一個(gè)常閉閥(即，當(dāng)不通電時(shí)，它是關(guān)閉的，而當(dāng)通電時(shí)，它是打開(kāi)的)。如果閥56是常開(kāi)的，在壓縮機(jī)中斷循環(huán)期間，將會(huì)發(fā)生液體致冷劑通過(guò)經(jīng)濟(jì)器管道流回壓縮機(jī)的可能性，這種情況可能會(huì)損害壓縮機(jī)的滿溢式起動(dòng)。當(dāng)斷電時(shí)，如果閥56處于關(guān)閉狀態(tài)就可以防止這種損害情況的發(fā)生。此外，如果閥56失效了，它將會(huì)使經(jīng)濟(jì)器回路失效，從而導(dǎo)致系統(tǒng)能力和效率的降低，但是，可以避免在某些工作狀態(tài)下的其他可能的使壓縮機(jī)功率降低或液體流動(dòng)等損害問(wèn)題。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，為了安全起見(jiàn)，閥64是一個(gè)常開(kāi)閥。如果閥64出故障時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，該系統(tǒng)將仍然運(yùn)行，并且系統(tǒng)能力將主要由壓縮機(jī)循環(huán)來(lái)控制。如果閥64出故障時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，該系統(tǒng)將完全不能提供任何有效的冷卻。
閥64的運(yùn)行近似于一個(gè)方波，將其小部分時(shí)間打開(kāi)定義為工作占空度，并將打開(kāi)/關(guān)閉的頻率定義為循環(huán)頻率。影響閥的動(dòng)作時(shí)間的慣性和其他因素可能會(huì)使該波的形狀有點(diǎn)平滑。在關(guān)閉狀態(tài)下，閥64完全將通過(guò)第一部分60的流動(dòng)阻塞住。在第二部分62中的限制對(duì)于把系統(tǒng)的極限容量限制到所需的最小量(例如，在1-30％的范圍內(nèi))是有效的。例如，1％對(duì)于防止渦旋式壓縮機(jī)中的電暈放電可能是足夠高的。30％對(duì)于在系統(tǒng)中的最低水平的容量調(diào)節(jié)可能是合理的上限。在閥64打開(kāi)時(shí)，第一部分60或者第一和第二部分60和62的組合對(duì)于提供所需的最大容量(例如，100％)是有效的。閥64的工作占空度調(diào)節(jié)對(duì)于提供在該兩個(gè)數(shù)值之間的連續(xù)的容量調(diào)節(jié)是有效的。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，該最小值可以是一個(gè)很小的值(例如，1-2％)，其作用只能在短暫的時(shí)間間隔期間防止與高度真空的關(guān)的損害，其時(shí)閥64處于關(guān)閉狀態(tài)或者處于在關(guān)閉狀態(tài)的失效情況下。這樣就允許在上述范圍(例如，2-100％)內(nèi)進(jìn)行全部調(diào)節(jié)。如上所述，如果不需要在該范圍的較低部分內(nèi)工作，該最小值可以是較高的值。
閥52，56，和64的單獨(dú)循環(huán)便于進(jìn)行各種形式的容量調(diào)節(jié)，籍由一個(gè)特定的閥的打開(kāi)時(shí)間相對(duì)于關(guān)閉時(shí)間的大小來(lái)決定容量的調(diào)節(jié)程度。典型系統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率范圍為0.1至100秒。
為了增加系統(tǒng)的容量使用了經(jīng)濟(jì)型熱交換器40。在整個(gè)經(jīng)濟(jì)器工作過(guò)程中，閥56是打開(kāi)的，閥52是關(guān)閉的，閥64是打開(kāi)的。吸入管道24與經(jīng)濟(jì)型管道27一樣是全部打開(kāi)的。這兩個(gè)管道將可能的最大質(zhì)量流率傳送到壓縮機(jī)中。這樣將在蒸發(fā)器中產(chǎn)生可能的最大熱容量。從冷凝器16排出的進(jìn)入管道18的一部分液體致冷劑被導(dǎo)入管道27，并由EEV30使該液體致冷劑產(chǎn)生一個(gè)壓力降和局部的急驟蒸發(fā)。該壓力較低的液體致冷劑進(jìn)入經(jīng)濟(jì)型熱交換器，并在該熱交換器內(nèi)管道27中的致冷劑從管道18中的致冷劑吸取熱量，從而使后者進(jìn)一步冷卻，由此在蒸發(fā)器中提供了增加的冷卻效應(yīng)。通過(guò)經(jīng)濟(jì)型熱交換器的管道27中的致冷劑在閥56的控制下通過(guò)孔32供入壓縮機(jī)12內(nèi)，隨后又受控制系統(tǒng)44的控制。管道27將致冷劑氣體在壓縮的中間階段傳送到在壓縮機(jī)內(nèi)的截留容積中。
在正常的非經(jīng)濟(jì)型工作狀態(tài)下，閥56是關(guān)閉的，閥52是關(guān)閉的，閥64是打開(kāi)的。經(jīng)濟(jì)器回路是關(guān)閉的，它并不向EEV20的液體致冷劑上游提供附加的冷卻。這將導(dǎo)致蒸發(fā)器22中的容量的損失，即使通過(guò)蒸發(fā)器22的質(zhì)量流率由于全部打開(kāi)的吸入管道24而保持幾乎相同的數(shù)量。稍微取決于工作條件，該系統(tǒng)可以這樣構(gòu)成，使得經(jīng)濟(jì)型的基本容量可以是非經(jīng)濟(jì)型基本容量的110-200％。該較低值與像空調(diào)一樣的應(yīng)用場(chǎng)合相聯(lián)系，中間值與熱泵的應(yīng)用場(chǎng)合相聯(lián)系，而較高值則與致冷的應(yīng)用場(chǎng)合相聯(lián)系。
為了降低該系統(tǒng)的容量，使用了旁通管道上的電磁閥52。在旁路方式工作狀態(tài)下，閥56是關(guān)閉的，閥52是打開(kāi)的，閥64是打開(kāi)的。通過(guò)吸入管道24進(jìn)入壓縮機(jī)的某些致冷劑通過(guò)孔32從壓縮機(jī)排出，并且通過(guò)管道50和管道27的最近部分返回到吸入管24。這種流動(dòng)將從蒸發(fā)器排出某些在吸入管24中的致冷劑流率。因此，通過(guò)蒸發(fā)器的質(zhì)量流率和蒸發(fā)器的熱容量都是減少的。該減少的容量可以是典型的正常容量的50-70％(在某些情況下更高些)。
在吸入中止的工作狀態(tài)下，閥56是關(guān)閉的，閥52是打開(kāi)的，閥64是關(guān)閉的。容量被降低到由限流器68所限定的最小值。該容量可能稍微小于正常的非經(jīng)濟(jì)型的工作狀態(tài)下的最小值。
三個(gè)閥52，56和64中的任何一個(gè)閥的調(diào)節(jié)都可以單獨(dú)完成，并且處于三種主要的工作狀態(tài)(經(jīng)濟(jì)的、正常的、和旁通的工作狀態(tài))中的一種狀態(tài)下。在一個(gè)基本的實(shí)施例中，只將一個(gè)閥調(diào)節(jié)一次，并且只處于該三種狀態(tài)中的一種狀態(tài)下。準(zhǔn)確地說(shuō)，閥56將被調(diào)節(jié)到經(jīng)濟(jì)型工作狀態(tài)下，以便將容量范圍從未調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)型工作狀態(tài)調(diào)到未調(diào)節(jié)的正常工作狀態(tài)。在管道27中的經(jīng)濟(jì)流率，以及照此，系統(tǒng)容量都可以通過(guò)使閥56快速循環(huán)，從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)內(nèi)壓縮的中間階段的經(jīng)濟(jì)流率的大小來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
為了將容量范圍從未調(diào)節(jié)的正常工作狀態(tài)調(diào)到未調(diào)節(jié)的旁通工作狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)將閥52調(diào)節(jié)到正常工作狀態(tài)。在這種配置中，閥56是關(guān)閉的，在中間壓力下的氣體從壓縮機(jī)旁路，通過(guò)孔32，管道27和管道50進(jìn)入吸入管道24中。旁路氣體的數(shù)量，以及照此，系統(tǒng)的容量將由于閥52的快速循環(huán)而變化。因此，孔32既作為經(jīng)濟(jì)器孔，又作為旁通孔或卸載孔使用。
為了將容量范圍從未調(diào)節(jié)的旁通工作狀態(tài)調(diào)到未調(diào)節(jié)的吸入中止工作狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)將閥64調(diào)節(jié)到旁通工作狀態(tài)。
在并聯(lián)結(jié)構(gòu)方面的許多變化是可能的。圖2示出了在管道24中的另外的一組流動(dòng)通道部分100，102，104和106。在該典型的實(shí)施例中，通道部分100，102和104具有各自的電磁閥110，112和114，相應(yīng)的控制線116，118和120把這些閥與控制系統(tǒng)44相連接。在該典型的實(shí)施例中，通道部分102，104和106具有各自的限流器122，124和126。在該典型的實(shí)施例中，第一通道部分100具有充分有效的截面，它可以提供100％的容量而與其他通道部分的狀態(tài)無(wú)關(guān)。但是，另一個(gè)辦法是，它可以是較小的。在該典型的實(shí)施例中，剩余的通道部分單獨(dú)和組合在一起都缺乏這種截面。限流器的尺寸的選擇應(yīng)便于特定的工作順序，它可能(至少一部分)取決于預(yù)期的工作條件(壓縮機(jī)預(yù)期在該容量范圍內(nèi)的各個(gè)位置上工作多長(zhǎng)時(shí)間，在這些狀態(tài)之間所需要的轉(zhuǎn)變等)。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，流動(dòng)通道106只是一條殘留的流動(dòng)通道，它只具有很小的容量，用來(lái)保護(hù)該壓縮機(jī)。在該典型的實(shí)施例中，限流器122和124的尺寸在第一(主要)閥110關(guān)閉的情況下應(yīng)能使得(1)第二和第三閥112和114打開(kāi)，組合通道部分102和104可向系統(tǒng)提供2/3的容量；以及(2)閥112關(guān)閉和閥114打開(kāi)，通道部分104可向系統(tǒng)提供1/3的容量。為了實(shí)現(xiàn)容量平衡，限流器112和124的尺寸由于壓力變化的影響而需要不同。相關(guān)的限流尺寸可以通過(guò)理論計(jì)算或重復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得，以便實(shí)現(xiàn)所需的容量分配。在一個(gè)典型的工作狀態(tài)中，在全部容量與2/3容量之間的調(diào)節(jié)可以通過(guò)只調(diào)節(jié)主閥110并使第二和第三閥112和114打開(kāi)而實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楫?dāng)主閥被關(guān)閉時(shí)，壓縮機(jī)只落到2/3容量，系統(tǒng)的反應(yīng)比所有容量被關(guān)閉時(shí)更慢。因此，主閥可以更緩慢地循環(huán)。這種緩慢地循環(huán)本身可以延長(zhǎng)壽命并且提高可靠性。此外，在主閥的關(guān)閉將使容量基本上減少到零的情況下，可以使用更堅(jiān)固的閥，但不需要更快速地循環(huán)。在1/3與2/3容量之間的第二工作區(qū)域，主閥110是關(guān)閉的，第三閥114是打開(kāi)的，第二閥112是可調(diào)節(jié)的。在該區(qū)域中，通過(guò)第三通道部分104的旁路流率限定了所需的循環(huán)速度，因而有助于第二閥112的壽命的延長(zhǎng)，如同在第一區(qū)域工作時(shí)，旁路通過(guò)第二通道部分102和104時(shí)有助于主閥110的壽命的延長(zhǎng)一樣。在最小容量與1/3容量之間的第三區(qū)域中，主閥和第二閥都被關(guān)閉，而第三閥114是可調(diào)節(jié)的。
通常，第一組參數(shù)的測(cè)量或輸入是需要的，以便確定所需的系統(tǒng)容量。它們也可以用來(lái)確定所需的工作狀態(tài)(例如，需要將閥110，112和114中的那一個(gè)閥打開(kāi)，或關(guān)閉，或工作/調(diào)節(jié))。然后還需要第二組參數(shù)來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)并且調(diào)節(jié)工作閥的循環(huán)。第二組參數(shù)可以與第一組參數(shù)部分相同或者甚至相等。例如，來(lái)自溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)可以確定需要系統(tǒng)容量處于某個(gè)范圍內(nèi)。該輸入信號(hào)不但可以包括與設(shè)定值(它是“傳統(tǒng)的”自動(dòng)調(diào)溫角色)有關(guān)的受調(diào)節(jié)空間的溫度，而且還可以包括有關(guān)使工作在某個(gè)容量范圍內(nèi)的系統(tǒng)以多快的速度來(lái)反應(yīng)受調(diào)節(jié)空間的溫度(以及可能是濕度)的信息。在一個(gè)典型的狀態(tài)下，房主人在一個(gè)熱天回家，來(lái)到一間暖房，并且打開(kāi)了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在暖房溫度與溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器設(shè)定值之間的差距是較大的，為了快速地使暖房冷卻下來(lái)，系統(tǒng)應(yīng)在最大容量(所有閥都打開(kāi))下工作。由于系統(tǒng)的工作，暖房的溫度將下降，并且接近溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。此時(shí)，控制器將閥110關(guān)閉，并且繼續(xù)使系統(tǒng)在2/3容量下工作。如果溫度又開(kāi)始再次上升到比設(shè)定值更高，控制器將打開(kāi)閥110，再次使溫度降低，系統(tǒng)將在全部容量與2/3容量之間循環(huán)，以便保持室內(nèi)溫度在所需的范圍內(nèi)。在一個(gè)典型的狀態(tài)下，閥110將會(huì)以一個(gè)完整的接通/關(guān)閉循環(huán)相當(dāng)緩慢地循環(huán)，該循環(huán)包含好幾分鐘直至1小時(shí)的大部分或更久的時(shí)間，該循環(huán)時(shí)間取決于負(fù)荷匹配，即，系統(tǒng)的熱負(fù)荷(例如，在房間被冷卻的情況下)和冷卻能力之間的平衡。如果有足夠的并聯(lián)支路(圖2的實(shí)施例就具有足夠的支路)，在某些系統(tǒng)中就不需要閥的快速循環(huán)。在具有足夠的并聯(lián)支路的情況下，通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉一個(gè)閥(即一個(gè)支路)一次所獲得的容量增加彼此之間可能十分接近，因而系統(tǒng)對(duì)容量的比較小的變化的反應(yīng)十分緩慢。
如果溫度繼續(xù)下落到使系統(tǒng)具有2/3容量，控制器將閥112關(guān)閉并且使系統(tǒng)在1/3容量下工作。如果這樣不足以使該房保持在設(shè)定值，控制器將以與閥110在較早情況下相同的方式使閥112循環(huán)。除了溫度擺動(dòng)沒(méi)有那么快以外(由于系統(tǒng)一直在較接近其所需的某個(gè)容量下運(yùn)行)，這種情況與常規(guī)的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器的工作相類似。系統(tǒng)還可由于容量減少而在較高的循環(huán)效率下工作。常規(guī)的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器通常具有兩個(gè)溫度極限一個(gè)下限，系統(tǒng)在該下限將關(guān)閉；一個(gè)上限，系統(tǒng)在該上限將開(kāi)始運(yùn)行?？勺?nèi)萘康墓ぷ鬟€需要附加的設(shè)定值(例如，一個(gè)高于正常的上限，一個(gè)低于正常的下限)。這些附加的極限將用來(lái)發(fā)信號(hào)給控制器，以便在0至1/3，1/3至2/3，以及2/3至全部容量之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
使用更智能的控制器可以提供更多的工作特性。根據(jù)當(dāng)系統(tǒng)接近設(shè)定值或經(jīng)過(guò)一個(gè)或兩個(gè)調(diào)節(jié)循環(huán)時(shí)的溫度變化的速度，控制器可以估算出所需要的全部容量的大約80％的容量。在這種情況下，可以使用實(shí)現(xiàn)約80％的系統(tǒng)容量的工作占空度來(lái)操縱該閥110。當(dāng)控制器繼續(xù)檢測(cè)房間中的溫度變化的速度或穩(wěn)定性時(shí)，控制器還可以改進(jìn)該估算和相關(guān)的工作占空度(例如，至系統(tǒng)容量的75％，依此類推)。幾天后，當(dāng)外面的溫度變涼時(shí)，系統(tǒng)所需要的容量可能降到2/3以下，控制器可以將工作轉(zhuǎn)換到中間狀態(tài)。
使用該基本的控制器在閥100％時(shí)間關(guān)閉的情況下工作，就可以簡(jiǎn)單地產(chǎn)生連續(xù)冷卻該房間的效果。當(dāng)溫度落到第二設(shè)定值(它比第一設(shè)定值小一點(diǎn))以下時(shí)，除閥112和110以外，控制器還將關(guān)閉閥114，而當(dāng)室溫上升并且落在溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器設(shè)定值的極限內(nèi)時(shí)，控制器開(kāi)始使閥114循環(huán)。更智能的控制器可以計(jì)算和估算所需要的容量和相應(yīng)的工作占空度，以及保持對(duì)設(shè)定值更加嚴(yán)格的控制，以便使房間中的溫度變化減至最小。到現(xiàn)在為止，在這種情況下，兩種控制器的唯一的主動(dòng)輸入信號(hào)是受調(diào)節(jié)空間的溫度，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值都是被動(dòng)輸入信號(hào)(固定參考基準(zhǔn))?？刂破鞲鶕?jù)室內(nèi)溫度的微小變化使系統(tǒng)容量循環(huán)或者改變閥的工作占空度。在這種情況下，第一和第二組測(cè)量是相同的-都是室內(nèi)溫度。
然而一種更加完善的系統(tǒng)可以包括室外溫度的輸入信號(hào)，以便事先對(duì)穩(wěn)定循環(huán)所需的系統(tǒng)容量產(chǎn)生更好的估算，并且在實(shí)際的室內(nèi)溫度發(fā)生變動(dòng)以前，預(yù)測(cè)循環(huán)速度和閥的關(guān)閉組合的變化。它還可以包括系統(tǒng)蒸發(fā)器和/或冷凝器內(nèi)的壓力或溫度測(cè)量值，以便確定此刻的實(shí)際系統(tǒng)容量，從而可以在實(shí)際的室內(nèi)溫度發(fā)生變動(dòng)以前，更迅速地設(shè)定和控制正確的容量并且預(yù)測(cè)所需要的調(diào)整。在這種情況下，第一組輸入信號(hào)將是室內(nèi)和室外溫度測(cè)量值，而第二組輸入信號(hào)將是室內(nèi)溫度測(cè)量值和系統(tǒng)壓力和/或溫度。
在這些工作狀態(tài)中的至少某些狀態(tài)中，調(diào)節(jié)所需頻率可能是相當(dāng)長(zhǎng)的。如果打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)閥的標(biāo)準(zhǔn)是室內(nèi)溫度的直接變化，如同對(duì)于更簡(jiǎn)單的控制器所描述的情況那樣，在溫度變化足以使閥打開(kāi)/關(guān)閉狀態(tài)發(fā)生改變以前，被冷卻的空間熱慣性-房子可能會(huì)使一種或另外的一種閥組合工作許多分鐘或更多的時(shí)間。此外，還應(yīng)該注意，當(dāng)更多的閥增加到系統(tǒng)中以及更多的系統(tǒng)容量增加變成可用的以后，所需的調(diào)節(jié)頻率將下降。這可能比上面所確定的典型的100秒鐘要長(zhǎng)得多。對(duì)于圖1中所示的最簡(jiǎn)單的情況將具有調(diào)節(jié)的最高頻率，此時(shí)在吸入管道中只有一個(gè)閥64受到調(diào)節(jié)。
在另外的實(shí)施例中，更復(fù)雜的控制是可能的，其中，動(dòng)態(tài)因數(shù)可能會(huì)影響那個(gè)閥或組合被調(diào)節(jié)到給定的任何容量。例如，限流器的尺寸大小的確定應(yīng)能使60％的容量可以交替地實(shí)現(xiàn)通過(guò)只調(diào)節(jié)主閥；或者在主閥關(guān)閉的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)其他閥中的一個(gè)閥。在從較高容量(例如，在70％正范圍內(nèi))向下短時(shí)間偏離額定值期間，只有第一閥的調(diào)節(jié)可以繼續(xù)進(jìn)行，以避免使用第二閥。
上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)的實(shí)施例。但是，應(yīng)當(dāng)指出，只要不脫離本發(fā)明的原理和范圍，可以對(duì)此進(jìn)行各種修改。例如，當(dāng)作為現(xiàn)有系統(tǒng)的改進(jìn)型式或修正設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)施時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)將會(huì)嚴(yán)重地影響該實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。因此，其他的實(shí)施例也都屬于下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，該裝置包括具有吸入孔和排出孔的壓縮機(jī)；蒸發(fā)器；多個(gè)位于壓縮機(jī)吸入孔和蒸發(fā)器之間的并聯(lián)的返回流動(dòng)通道部分；以及用于有選擇地關(guān)閉和接通該流動(dòng)通道部分中的至少一個(gè)部分的一個(gè)或多個(gè)閥。
2.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)閥中的至少一個(gè)第一閥是電磁閥。
3.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)閥中的至少一個(gè)第一閥可以用工作占空度和頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.權(quán)利要求3中所述的裝置還包括控制器，該控制器與該第一閥相連接并且可以按程序來(lái)控制所述工作占空度和頻率中的至少一個(gè)。
5.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中該一個(gè)或多個(gè)閥是雙靜止閥；以及該通道部分的第一部分沒(méi)有這樣的閥。
6.權(quán)利要求1中所述的裝置還包括冷凝器，該冷凝器連接在壓縮機(jī)排出孔與蒸發(fā)器之間。
7.權(quán)利要求1中所述的裝置還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)閥相連接，并且可以按程序操縱該一個(gè)或多個(gè)閥以便提供一種可調(diào)節(jié)的容量控制。
8.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中流動(dòng)通道部分中至少第一和第二部分可以分別具有不同的第一和第二有效橫截面積。
9.權(quán)利要求1中所述的裝置，其中流動(dòng)通道部分中至少第一和第二部分可以分別具有相同的第一和第二橫截面積。
10.一種用于操作權(quán)利要求1中所述的裝置的方法，該方法包括測(cè)定至少一個(gè)工作參數(shù)；以及根據(jù)該測(cè)定，確定用于該一個(gè)或多個(gè)閥中至少第一閥的至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中該至少一個(gè)工作參數(shù)是下述參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)飽和蒸發(fā)溫度；飽和蒸發(fā)壓力；進(jìn)入或離開(kāi)蒸發(fā)器盤管的空氣溫度；飽和冷凝溫度；飽和冷凝壓力；進(jìn)入或離開(kāi)冷凝器的空氣溫度；壓縮機(jī)電流；壓縮機(jī)電壓；以及壓縮機(jī)功率；以及該確定包括從多個(gè)閥中識(shí)別確定第一閥的身份。
12.一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)；冷凝器；排出管，該排出管將壓縮機(jī)與冷凝器相連接，以便將致冷劑從壓縮機(jī)輸送到冷凝器；膨脹裝置；蒸發(fā)器；吸入管，該吸入管將蒸發(fā)器與壓縮機(jī)相連接，以便將致冷劑從蒸發(fā)器輸送到壓縮機(jī)并且包括第一和第二并聯(lián)部分；在該第一部分內(nèi)的電氣促動(dòng)閥；用來(lái)使所述第一部分內(nèi)的電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)從而調(diào)節(jié)從所述吸入管內(nèi)流到所述壓縮機(jī)的流率的裝置；流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道從所述冷凝器和所述膨脹裝置的中間位置延伸到壓縮機(jī)的一個(gè)與在該壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮的中間位置相對(duì)應(yīng)的位置；連接所述流體通道和所述吸入管的旁通管；在所述旁通管內(nèi)的電氣促動(dòng)閥；用來(lái)使旁通管內(nèi)的所述電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)從而調(diào)節(jié)旁通管流到所述吸入管的流率的裝置；與所述流體通道相連接的經(jīng)濟(jì)器回路；在所述經(jīng)濟(jì)器回路中的電氣促動(dòng)閥；用來(lái)使所述經(jīng)濟(jì)器回路內(nèi)的所述電氣促動(dòng)閥快速脈動(dòng)從而調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)器回路流到所述壓縮機(jī)的流率的裝置。
13.權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該吸入管包括與第一和第二部分并聯(lián)的第三部分；以及在第一部分內(nèi)的電氣促動(dòng)閥是第一電磁閥，以及該系統(tǒng)包括在第二部分內(nèi)的第二電磁閥。
全文摘要
一種在壓縮機(jī)與蒸發(fā)器之間具有多個(gè)并聯(lián)的流動(dòng)通道部分的系統(tǒng)，其中，一個(gè)或多個(gè)閥可選擇地阻塞和接通流動(dòng)通道部分中的至少一個(gè)部分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F25B49/00GK101044361SQ200580036095
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者J·W·布什 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司