專利名稱：制冷裝置、使用該制冷裝置的空調(diào)機及該空調(diào)機的運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在空調(diào)機、制冷機等的制冷劑回路中使制冷劑循環(huán)的制冷裝置、使用該制冷裝置的空調(diào)機及該空調(diào)機的運行方法。
眾所周知，制冷裝置和空調(diào)機如

圖1所示，按以下順序構(gòu)成制冷劑回路壓縮機81、91；油分離器82；四通閥83；冷凝器84；減壓器85；接收罐(receiver tank)86；減壓器92及蒸發(fā)器87。84a是冷凝器用鼓風(fēng)機。使用這種制冷裝置和空調(diào)機，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變化時，為適應(yīng)其負(fù)荷的變化，要使壓縮機的能力可變。改變壓縮機能力的方法，一般采用使驅(qū)動電源頻率變化而使其能力變化的變頻壓縮機。
但是，在上述的以往技術(shù)中，使用變頻壓縮機作為壓縮機時，雖然具有的優(yōu)點是可以等級分得很細(xì)、并且范圍很大地控制壓縮機排出的制冷劑量(制冷能力)、并進(jìn)行連續(xù)運行。但是，存在以下問題裝置的價格昂貴(生產(chǎn)成本提高)，并且使用變頻壓縮機時，伴隨著變頻器的動作產(chǎn)生高次諧波，這種電源的高頻率成分對位于附近的有關(guān)設(shè)備(計算機等)產(chǎn)生干擾(噪音)，并且還產(chǎn)生使電容器(電氣部件)擊穿等不良影響。
針對上述問題，采用驅(qū)動電源頻率一定的額定壓縮機取代變頻壓縮機，僅通過采用將額定壓縮機排出的一部分制冷劑返回吸入側(cè)的制冷劑返回機構(gòu)，便可以用額定壓縮機進(jìn)行多級控制。在這種情況下，可以避免產(chǎn)生上述問題，但還存在以下問題不能圓滑地進(jìn)行驅(qū)動控制而引起振動，而且控制范圍也極窄。當(dāng)產(chǎn)生這樣的振動時，室溫變化大，不能獲得舒適的空調(diào)狀態(tài)。并且，人們希望空調(diào)機結(jié)構(gòu)簡單、零部件數(shù)量少等。
本發(fā)明的目的在于提供一種能對配置在周圍的設(shè)備不產(chǎn)生不良影響、且可防止振動、結(jié)構(gòu)簡單、可減少零部件數(shù)量的制冷裝置，使用該制冷裝置的空調(diào)機以及該空調(diào)機的運行方法。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一種形式，其特征是在設(shè)有熱交換器和壓縮機的制冷裝置中，只是上述壓縮機采用了在其驅(qū)動中使用的電源的頻率為一定的額定壓縮機，該額定壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，其作用是將該額定壓縮機壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)，并且該額定壓縮機還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，其作用是將該額定壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該額定壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制上述動力貯存機構(gòu)和上述制冷劑返回機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
根據(jù)本發(fā)明的第二種形式，其結(jié)構(gòu)是上述第一種形式的制冷裝置設(shè)有數(shù)臺壓縮機，其中至少有一臺壓縮機設(shè)有上述動力貯存機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第三種形式，其特征是空調(diào)機設(shè)有數(shù)個室內(nèi)裝置和室外裝置，上述室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器，上述室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機，該空調(diào)機設(shè)有上述結(jié)構(gòu)的制冷裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第四種形式，其特征是在設(shè)有數(shù)個室內(nèi)裝置(該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器)和室外裝置(該室外裝置內(nèi)裝有室外熱交換器和壓縮機)、可進(jìn)行冷氣設(shè)備和暖氣設(shè)備運行的、具有上述結(jié)構(gòu)的制冷裝置的空調(diào)機中，在各室內(nèi)裝置中還設(shè)有控制閥，該控制閥在冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備運行時都起作用，它用于控制流入各室內(nèi)熱交換器中的制冷劑量，根據(jù)室內(nèi)裝置的空調(diào)負(fù)荷，控制其開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行。
根據(jù)本發(fā)明的第五種形式，其特征是在設(shè)有壓縮機的制冷裝置中，上述壓縮機設(shè)有變極機構(gòu)的壓縮機(變極型壓縮機)，并設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，該制冷劑返回機構(gòu)的作用是將變極型壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該變極型壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制該制冷劑返回機構(gòu)和變極型壓縮機的變極機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
根據(jù)本發(fā)明的第六種形式，其特征是在設(shè)有壓縮機的制冷裝置中，上述壓縮機為變極型壓縮機，該變極型壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，該動力貯存機構(gòu)的作用是將該壓縮機壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)，通過控制該動力貯存機構(gòu)和變極型壓縮機的變極機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
根據(jù)本發(fā)明的第七種形式，其特征是在設(shè)有壓縮機的制冷裝置中，該壓縮機為設(shè)有變極機構(gòu)的壓縮機(變極型壓縮機)，該變極型壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，該動力貯存機構(gòu)的作用是將該壓縮機壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)，該變極型壓縮機還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，該制冷劑返回機構(gòu)的作用是將變極型壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制該制冷劑返回機構(gòu)、動力貯存機構(gòu)及變極型壓縮機的變極機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
根據(jù)本發(fā)明的第八種形式，其特征是在第五至第七種形式的制冷裝置中，制冷裝置設(shè)有數(shù)臺壓縮機，這數(shù)臺壓縮機之中至少有一臺壓縮機設(shè)有上述動力貯存機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第九種形式，其特征是是一種設(shè)有數(shù)個室內(nèi)裝置(該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器)和室外裝置(該室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機)的空調(diào)機，并且該空調(diào)機設(shè)有第五至第七種形式的任意一種制冷裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第十種形式，其特征是在第九種形式的空調(diào)機中，在上述室內(nèi)裝置中設(shè)有用于控制流入室內(nèi)熱交換器中的制冷劑量的控制閥，并設(shè)有控制裝置，該控制裝置的作用是根據(jù)室內(nèi)裝置的空調(diào)負(fù)荷，控制上述控制閥的閥門開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行。
本發(fā)明的第十一種形式，是關(guān)于空調(diào)機的一種運行方法，該空調(diào)機設(shè)有由數(shù)個室內(nèi)裝置(該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器)和室外裝置(該室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機)構(gòu)成的制冷裝置，該空調(diào)機的運行方法是根據(jù)空調(diào)負(fù)荷而控制壓縮機能力的，上述壓縮機為額定壓縮機，各室內(nèi)熱交換器設(shè)有用于控制制冷劑流入量的控制閥，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，控制該控制閥的閥門開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行，此外，上述制冷裝置還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)和動力貯存機構(gòu)，在根據(jù)空調(diào)負(fù)荷控制上述控制閥的閥門開度時，只有在通過該控制閥的控制還不能適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的情況下，才通過選擇性地驅(qū)動上述制冷劑返回機構(gòu)和動力貯存機構(gòu)來控制制冷裝置的壓縮能力。
本發(fā)明的第十二種形式，是關(guān)于空調(diào)機的一種運行方法，其特征是設(shè)有由數(shù)個室內(nèi)裝置(該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器)和室外裝置(該室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機)構(gòu)成的制冷裝置，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷控制上述壓縮機的能力，在這種空調(diào)機運行方法中，各室內(nèi)熱交換器設(shè)有用于控制制冷劑流入量的控制閥，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，控制該控制閥的閥門開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行，并且，上述制冷裝置設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)和(或)動力貯存機構(gòu)的至少一個機構(gòu)以及具有變極機構(gòu)的變極型壓縮機，當(dāng)通過上述控制閥的控制仍不能適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化時，可通過控制制冷劑返回機構(gòu)和(或)動力貯存機構(gòu)以及變極型壓縮機的變極機構(gòu)，來改變制冷裝置的壓縮能力。
采用本發(fā)明具有以下效果只用額定壓縮機就可以改變制冷能力。在這種情況下，利用動力貯存機構(gòu)，將壓縮機壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)，此外，還利用制冷劑返回機構(gòu)，將壓縮機排出的一部分制冷劑返回到壓縮機的吸入側(cè)。這樣，通過使動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)這兩個機構(gòu)相配合來控制制冷能力，即使僅用額定壓縮機，也可以進(jìn)行范圍很大的、等級分得很細(xì)的控制。因此，可以防止振動，可實現(xiàn)與變頻壓縮機一樣的線性輸出功率控制。而且，由于不使用供電頻率變化的變頻壓縮機，所以對周圍環(huán)境不會產(chǎn)生不良影響。
采用本發(fā)明的制冷裝置，不像以往的變頻壓縮機那樣需要設(shè)置變頻器(頻率變換器)，而是用室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥來調(diào)整制冷裝置內(nèi)的制冷劑循環(huán)量，所以室外裝置不需要控制制冷劑循環(huán)量用的閥門。這樣，在室外裝置中不需要設(shè)置以往所用的接收罐和上述控制閥，可以使結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量減少。
采用在壓縮機中設(shè)有變極機構(gòu)的變極型壓縮機代替在額定壓縮機中使用動力貯存機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，也可以得到與上述效果同樣的效果。在這種情況下，除了變化變極型壓縮機的極數(shù)以外，通過制冷劑返回機構(gòu)，將壓縮機排出的一部分制冷劑返回到壓縮機吸入側(cè)，這樣便可以改變制冷能力。由于采用這種制冷裝置，不像以往的變頻壓縮機那樣需要設(shè)置變頻器(頻率變換器)，假如用室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥來調(diào)整制冷裝置內(nèi)的制冷劑循環(huán)量，則室外裝置就不需要用于控制制冷劑循環(huán)量的控制閥。這樣，在室外裝置中不需要設(shè)置以往所用的接收罐和上述控制閥，可以使結(jié)構(gòu)簡單、零部件數(shù)量減少。
根據(jù)本發(fā)明，制冷裝置設(shè)有數(shù)臺壓縮機，其中至少一臺壓縮機是由設(shè)有動力貯存機構(gòu)的額定壓縮機構(gòu)成的，或者其中至少一臺壓縮機是由變極型壓縮機構(gòu)成的，因此，如上所述的效果再加上使各壓縮機相互組合，可以實現(xiàn)更大范圍、且等級分得極細(xì)的控制。
根據(jù)本發(fā)明，由于復(fù)式(malti type)空調(diào)機是設(shè)有上述制冷裝置的結(jié)構(gòu)，所以室內(nèi)裝置可以進(jìn)行范圍很大、等級分得很細(xì)的控制，可以獲得舒適的空調(diào)。并且，用壓縮機的能力和室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥可以控制供給室內(nèi)裝置的制冷劑量。所以，在室外裝置中不需要設(shè)置用于控制制冷劑量的其它裝置，例如接收罐等，可以使結(jié)構(gòu)簡單，也可減少零部件數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，在熱泵式的復(fù)式空調(diào)機中，用設(shè)在室內(nèi)裝置中的控制閥門來控制供給室內(nèi)裝置的制冷劑量，所以在這種空調(diào)機中，即使不設(shè)置以往所必要的接收罐和室外熱交換器的開閉閥，也可以根據(jù)負(fù)荷而進(jìn)行空調(diào)機的調(diào)整。因此，可以使結(jié)構(gòu)簡單、零部件數(shù)量減少。
根據(jù)本發(fā)明，供給室內(nèi)裝置的制冷劑量是通過壓縮機的制冷劑控制機構(gòu)(變極、制冷劑返回、動力貯存機構(gòu))和室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥的開度進(jìn)行控制的。因此，即使根據(jù)負(fù)荷變化，要使壓送的制冷劑量變化，也不需要以往所必要的接收器和室外裝置側(cè)的開閉閥。從而，可以使結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量減少。
在動力貯存機構(gòu)(容易控制)或變極機構(gòu)進(jìn)行動作之前，用室內(nèi)裝置的控制閥來調(diào)整流入室內(nèi)熱交換器中的制冷劑量，因此，該制冷裝置可以根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行運行，可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的舒適的空調(diào)。
圖1為現(xiàn)有空調(diào)機的制冷劑回路圖。
圖2表示本發(fā)明空調(diào)機的第一實施例的制冷劑回路圖。
圖3是表示設(shè)在圖2所示的壓縮機內(nèi)的動力貯存機構(gòu)的斷面圖。
圖4是說明圖3所示的動力貯存機構(gòu)的動作的斷面圖。
圖5是表示制冷劑控制裝置的運行馬力(壓縮機的輸出功率)的變化與壓縮機的選擇性驅(qū)動動作的關(guān)系。
圖6是表示本實施例空調(diào)機的動力控制的簡要流程圖。
圖7是更詳細(xì)地表示圖6所示的控制內(nèi)容的流程圖。
圖8是圖2實施例的變形例的空調(diào)機制冷劑回路圖。
圖9是表示本發(fā)明空調(diào)機的第二實施例的制冷劑回路圖，與圖2的空調(diào)機制冷劑回路圖相對應(yīng)。
圖10是表示圖9的空調(diào)機動力控制的簡要流程圖。
圖11是更詳細(xì)地表示圖10所示的控制內(nèi)容的流程圖。
圖12是表示本實施例的制冷劑控制裝置的運行馬力(壓縮機的輸出功率)的變化與壓縮機的選擇性驅(qū)動動作的關(guān)系。
圖13是將圖9的空調(diào)機壓縮機作為內(nèi)部設(shè)有動力貯存機構(gòu)的壓縮機時的、本發(fā)明空調(diào)機的第三實施例的制冷劑回路圖。
圖14是圖13的空調(diào)機的變極機構(gòu)和動力貯存機構(gòu)同時使用時的運行控制圖。
下面參照圖2至圖14對本發(fā)明的理想的實施例進(jìn)行說明。
圖2中，1是復(fù)式分離式空調(diào)機，該空調(diào)機1由數(shù)個室內(nèi)裝置A1、A2和室外裝置B以及連接這兩種裝置A1、A2、B的配管2構(gòu)成。在各室內(nèi)裝置A1、A2中裝有冷氣設(shè)備運行時作為蒸發(fā)器和暖氣設(shè)備運行時作為冷凝器的室內(nèi)熱交換器3以及室內(nèi)風(fēng)機(圖中未示出)。
在各室內(nèi)裝置A1、A2的室內(nèi)熱交換器3的入口側(cè)和出口側(cè)，分別設(shè)有溫度檢測儀T1、T2，將各自的檢測信號送入控制裝置5a，測定各室內(nèi)熱交換器3的負(fù)荷。另外，在各室內(nèi)裝置A1、A2中設(shè)有室內(nèi)熱交換器3和起減壓器作用的控制閥17。該控制閥17在各室內(nèi)裝置A1、A2停止運行時關(guān)閉起來而使制冷劑停止流入。此外，可以根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，通過調(diào)節(jié)該閥門的開度來控制制冷劑流入量。
即，根據(jù)該實施例，是利用控制閥17來控制流入室內(nèi)熱交換器3的制冷劑量的，所以不管室外裝置B的暫時性負(fù)荷狀態(tài)如何，均可以根據(jù)空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行控制。
在室外裝置B中設(shè)有由壓縮機(后面將要闡述)等構(gòu)成的制冷劑控制裝置5，該制冷劑控制裝置5根據(jù)控制裝置5a通過以點劃線所示的控制線路傳送的控制信號，來控制壓縮機等的能力。在室外裝置B中還裝有四通閥6、在冷氣設(shè)備運行時起冷凝器作用和暖氣設(shè)備運行時起蒸發(fā)器作用的室外熱交換器7、存儲器8及室外風(fēng)機。
在該實施例中，室內(nèi)熱交換器3和室外熱交換器7使用小直徑的管子，例如，使用比通常所用管子(直徑約為9mm)的直徑要小的約7mm的管子。這樣，價格便宜，而且容量小。由于使用這樣的小直徑管子，不但可以縮小室內(nèi)裝置A1、A2側(cè)的制冷劑回路的容量，而且可以減少封入的制冷劑量。
在空調(diào)機1的整個制冷劑回路中，減壓器僅是設(shè)置在室內(nèi)裝置A1、A2中的控制閥17，不配置以往所必需的減壓器85、接收罐86(參照圖1)。
如圖2所示，在制冷劑控制裝置5中設(shè)有兩臺壓縮機11、12，其吸入口分別與存儲器8相連接，排出口與油分離器9相連接。在本實施例中，采用一方的壓縮機11為4馬力、另一方的壓縮機12為6馬力的壓縮機。這兩臺壓縮機11、12雖然是驅(qū)動電源頻率一定的額定壓縮機，但在一方的壓縮機(馬力小的壓縮機)11內(nèi)設(shè)有后面將要闡述的動力儲存機構(gòu)13，該動力儲存機構(gòu)13的作用是儲存壓縮機11的輸出動率(馬力)，使壓縮機11排出的制冷劑量可以變化。并且，在制冷劑控制裝置5中設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)15，其作用是將兩臺壓縮機11、12的排出口所排出的制冷劑的一部分返回到壓縮11、12的制冷劑吸入側(cè)的吸入管45中。
圖3和圖4是用于說明動力貯存機構(gòu)13的動作的示意圖。該動力貯存機構(gòu)13如圖3和圖4所示，在壓縮機11的密閉容器18內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)壓縮部件，該旋轉(zhuǎn)壓縮部件具有中間隔板27和分別設(shè)在中間隔板27兩側(cè)的一對氣缸21、22，并設(shè)有第一孔23、24和第二孔25、26以及第三孔28。第一孔23、24設(shè)在兩個氣缸21、22的內(nèi)側(cè)壁上。第二孔25、26設(shè)在兩個氣缸21、22內(nèi)，并與第一孔23、24連通。第三孔28設(shè)在中間隔壁27上，并與第二孔25、26連通。另外，在兩個氣缸21、22的第二孔25、26中設(shè)有活塞29、30，在兩個活塞29、30之間設(shè)置了盤簧(如果是彈性體，也可以是板簧或波紋管)32。還設(shè)有第四孔33、34以及通路35。第四孔33、34通過在氣缸21、22上形成的凹部31與兩個氣缸21、22的各第二孔25、26相連通。通路35是通過換向閥等有選擇地使第四孔33、34與外部制冷劑回路的低壓側(cè)或高壓側(cè)相連通。
用上述結(jié)構(gòu)的動力貯存機構(gòu)13進(jìn)行動力貯存控制時，將低壓側(cè)壓力作為背壓(反壓力)，通過通路35、第四孔33、34及凹部31施加在第二孔25、26上，這樣，使活塞29、30移動到上死點。如圖3所示那樣，由于第一孔23、24開放，一方的氣缸21由處于壓縮過程中的氣體，通過第一孔23、第二孔25、第三孔28、第二孔26、第一孔24流入處于吸入過程中的另一方的氣缸22內(nèi)，這樣，可以貯存一部分輸出功率。另一方面，進(jìn)行通常運行時(非動力貯存控制時)，如圖4所示，將高壓側(cè)壓力作為背壓，通過通路35、第四孔33、34及凹部31施加在第二孔25、26上，這樣，使活塞移動到下死點，兩方的第一孔23、24關(guān)閉，所以，在兩個氣缸21、22之間不產(chǎn)生氣體流動。
采用本實施例的動力貯存機構(gòu)13，可以貯存約50％的輸出功率，對于4馬力的壓縮機來說，可以貯存2馬力的輸出功率(也就是說，可以將壓縮機11的輸出功率降低為2馬力)。該動力貯存機構(gòu)13的接通、斷開是接受由控制裝置5a發(fā)出的指令信號，通過閥門41(參照圖2)的開閉而進(jìn)行的。即，在接通控制動力貯存機構(gòu)13時，根據(jù)指令信號，閥門41打開，以低壓作為背壓，從存儲器8側(cè)通過通路35而施加在動力貯存機構(gòu)13上，氣缸21內(nèi)處于壓縮過程的一部分氣體(制冷劑)流入另一方的氣缸22內(nèi)，進(jìn)行動力貯存。在斷開控制動力貯存機構(gòu)13時，根據(jù)指令信號，閥門41關(guān)閉，以高壓作為背壓，從壓縮機11的排出口通過通路35而施加在動力貯存機構(gòu)13上，因此，氣缸21內(nèi)處于壓縮過程的氣體(制冷劑)不能流入另一方的氣缸22內(nèi)，而排入油分離器9內(nèi)。
制冷劑返回機構(gòu)15的作用是將排出的一部分制冷劑從兩方的額定壓縮機11、12的排出側(cè)管子返回兩方的壓縮機11、12的吸入側(cè)管子，在本實施例中設(shè)有連通排出管43(該排出管43設(shè)在油分離器9與四通閥6之間)和吸入管45(該吸入管45設(shè)在存儲器8與四通閥6之間)的回流管47，通過開閉設(shè)在該回流管47上的回流閥49，可將排出的一部分制冷劑返回到存儲器8內(nèi)。另外，本實施例的制冷劑返回機構(gòu)15可以從壓縮機11、12的合計輸出馬力中貯存(降低)1馬力的輸出功率。
回流閥49是根據(jù)控制裝置5a發(fā)出的控制信號而進(jìn)行開閉的，控制供給室內(nèi)裝置A1、A2的制冷劑量(壓送輸出功率)。
下面，參照圖2的制冷劑回路，對于本實施例的作用(采用額定壓縮機，進(jìn)行輸出功率可變的控制)加以說明。
在圖2所示的空調(diào)機制冷劑回路中，將四通閥換向而改變制冷劑流路時，可進(jìn)行冷氣設(shè)備運行或暖氣設(shè)備運行。在圖2中，實線表示冷氣設(shè)備運行時的制冷劑流路，點劃線表示暖氣設(shè)備運行時的制冷劑流路。
在運行過程中，各室內(nèi)裝置的溫度傳感器T1、T2分別檢測室內(nèi)熱交換器3的制冷劑入口及出口溫度，并將其檢測信號傳送到控制裝置5a?？刂蒲b置5a根據(jù)例如從遙控裝置52發(fā)出的設(shè)定溫度信號和溫度傳感器T1、T2的溫度信號，計算對各室內(nèi)熱交換器3所要求的空調(diào)負(fù)荷，然后，根據(jù)計算出的負(fù)荷，調(diào)節(jié)各室內(nèi)裝置A1、A2的控制閥門17的開度，或通過制冷劑控制裝置5來控制壓縮機的能力，進(jìn)行制冷劑量的控制。
下面，對于制冷劑的控制方法加以說明。
如圖6所示，首先，步驟S1是根據(jù)控制裝置5a檢測的負(fù)荷，控制控制閥門17的開度。接著，步驟S2是判斷負(fù)荷是否在一定范圍內(nèi)。換句話說，就是判斷室溫T0與設(shè)定溫度T3(使用者利用遙控器52設(shè)定的溫度)之差｜T0－T3｜是否比規(guī)定值F要小。｜T0－T3｜比規(guī)定值F小時，返回到步驟S1；｜T0-T3｜比規(guī)定值F大時，進(jìn)入步驟S3，由制冷劑控制裝置5進(jìn)行壓縮機能力的控制。
即，在本實施例中，首先控制控制閥17的閥門開度，在僅通過對該控制閥17的控制還不能控制空調(diào)(制冷)能力的情況下，由制冷劑控制裝置5控制壓縮機的能力。
參照圖7，對用控制閥17進(jìn)行控制的方法作更為詳細(xì)的說明。
步驟S11，首先根據(jù)檢測的室溫T0和設(shè)定溫度T3，檢測對室內(nèi)熱交換器3所要求的初期負(fù)荷｜T0－T3｜，然后進(jìn)入步驟S12。在步驟S12中，根據(jù)由步驟S11檢測出的初期負(fù)荷，設(shè)定控制閥17的閥門開度，然后進(jìn)入步驟S13。在步驟S13中，根據(jù)熱交換器3的入口及出口溫度T1、T2進(jìn)行計算，檢測｜T1－T2｜＝ΔT，然后進(jìn)入步驟S14。由步驟S14判斷ΔT是否與規(guī)定值K相等，在相等的情況下，返回步驟S13，在不相等的情況下，進(jìn)入步驟S15。
由步驟S15，判斷ΔT是否比規(guī)定值K大，如果ΔT＞K，則進(jìn)入步驟S16，打開控制閥17后，進(jìn)入步驟S17，用制冷劑控制裝置5控制壓縮機的能力。在控制壓縮機的能力以后，返回到步驟S13。另一方面，當(dāng)ΔT小于或等于規(guī)定值K時，進(jìn)入步驟S18，減小控制閥17的開度，即將其關(guān)閉到規(guī)定量，進(jìn)行這樣控制以后，返回到步驟S13。
這樣，進(jìn)行控制閥17的閥門開度的控制，如果僅通過對該控制閥17的控制還不能控制空調(diào)(制冷)能力時，再用制冷劑控制裝置5如下面所述那樣，進(jìn)行壓縮機的能力控制。
下面對于由步驟S17進(jìn)行的壓縮機的能力控制加以說明。
由于制冷劑控制裝置5選擇性地驅(qū)動上述的動力貯存機構(gòu)13和制冷劑返回機構(gòu)15，因此使輸出功率如點劃線所示，幾乎呈直線地變化，從而得到與空調(diào)負(fù)荷相適應(yīng)的輸出功率。圖5是以表的形式表示用具有本實施例構(gòu)成的制冷劑回路，使制冷劑的壓送輸出功率每變化1馬力時，動力貯存機構(gòu)13和制冷劑返回機構(gòu)15的選擇驅(qū)動的情況。
即，由于兩臺額定壓縮機11、12的輸出功率為4馬力和6馬力，因此在關(guān)閉動力貯存機構(gòu)13的閥門41和回流閥49的狀態(tài)(兩個閥門為關(guān)閉狀態(tài))下，可以得到合計10馬力的輸出功率。當(dāng)所要求的輸出功率(馬力)為10馬力時，只有兩臺額定壓縮機11、12各自的電磁開關(guān)為接通狀態(tài)。在此，額定壓縮機11的內(nèi)部為圖4所示的狀態(tài)。
當(dāng)所要求的馬力為9馬力時，兩臺額定壓縮機11、12各自的電磁開關(guān)為接通(ON)狀態(tài)，同時打開回流閥49(ON)。在這種情況下，相當(dāng)于1馬力的排出量從回流管47回流到存儲器8內(nèi)，從壓縮機11、12的合計馬力中減去1馬力之后的9馬力為最終的輸出功率。
當(dāng)所要求的馬力為8馬力時，兩臺額定壓縮機11、12各自的電磁開關(guān)為接通(ON)狀態(tài)，回流閥49仍為關(guān)閉(-)狀態(tài)，動力貯存機構(gòu)13的閥門41打開(ON)。在這種情況下，如圖4所示，由于動力貯存機構(gòu)13的作用，從一方的壓縮機11輸出的功率為2馬力(為4馬力輸出功率的一半)，另一方的壓縮機12的輸出功率為6馬力，因此輸出功率合計為8馬力。
當(dāng)所要求的馬力為7馬力時，兩臺額定壓縮機11、12各自的電磁開關(guān)為接通(ON)狀態(tài)，同時打開回流閥49(ON)、打開動力貯存機構(gòu)13的閥門41(ON)。在這種情況下，由于動力貯存機構(gòu)13的作用，從一方的壓縮機11輸出的功率為2馬力(為4馬力功率的一半)(參照圖3)，從另一方的壓縮機12輸出的功率為6馬力，另外，從回流管47返回相當(dāng)于1馬力的制冷劑，因此輸出功率為7馬力。
以下同樣地如圖5之表所示，通過使動力貯存機構(gòu)13的閥門41和回流閥49的開、閉(ON或-)的組合，可以從1至10馬力按1馬力的級差進(jìn)行很細(xì)的控制。
這樣，本實施例的步驟S17，即壓縮機的能力控制，是從1至10馬力按1馬力為級差而進(jìn)行的分等級的控制。
然后，根據(jù)本實施例，由于再加上由上述控制閥17所進(jìn)行的微妙的輸出功率控制，所以如圖5的點劃線所示，可以進(jìn)行與使用變頻壓縮機的控制幾乎相同的圓滑而大致呈線性的控制。通過這樣地進(jìn)行控制，即使不使用變頻壓縮機，而只用額定壓縮機，也可以得到所要求的圓滑而可變(大致呈線性變化)的輸出功率。因此，可以防止如變頻壓縮機那樣產(chǎn)生噪音等不良影響，而且可以提供廉價的裝置。
另外，在該實施例中，(1)室內(nèi)熱變換器的管徑為7mm，設(shè)定得比室外熱交換器的管徑9mm要??；(2)只在室內(nèi)裝置A1、A2中配置作為制冷劑的減壓器的控制閥17，不管是冷氣設(shè)備還是暖氣設(shè)備運行時，在設(shè)備之間的配管內(nèi)流動的制冷劑為液體狀態(tài)；(3)由于這兩種構(gòu)成，可以將封在制冷劑回路內(nèi)的制冷劑量控制在最少限度。因此，可以取得以下效果不需設(shè)置接收罐和開閉閥92(參照圖13)，可以減少零部件數(shù)量等。
而且，上述的制冷劑控制裝置5如圖8所示，其構(gòu)成也可以是只有一個氣缸的壓縮機，只有動力貯存機構(gòu)13。在這種情況下，輸出功率的控制例如按每2馬力的級差進(jìn)行控制。
另外，本發(fā)明不限于室內(nèi)裝置A設(shè)有數(shù)個的復(fù)式空調(diào)機，即使只設(shè)置一個室內(nèi)裝置A，也可以取得同樣的效果。
圖9所示為本發(fā)明的另一實施例。
與圖2的實施例之不同點是，兩個壓縮機中的一方的壓縮機111不是額定壓縮機，而是變極型壓縮機。該變極型壓縮機111根據(jù)變極器(該變極器用于變換壓縮機馬達(dá)的極數(shù))111a發(fā)出的指令，將壓縮機馬達(dá)的極數(shù)由2極變?yōu)?極時，壓縮機的轉(zhuǎn)速減半，而與之相反，由4極變?yōu)?極時，壓縮機的轉(zhuǎn)速提高1倍。即，前面所述的實施例是采用動力貯存機構(gòu)來降低壓縮機的輸出功率(減半)，而本實施例的特征是采用變極機構(gòu)來降低壓縮機的輸出功率(減半)。
根據(jù)該實施例，為適應(yīng)空調(diào)的負(fù)荷，首先，控制控制閥17的開度。具體地說，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷增大時，增大室內(nèi)裝置A1、A2的各控制閥17的開度；反之，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷減小時，減小各控制閥17的開度。當(dāng)僅通過控制控制閥17的開度還不能適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的增減時，如圖10的步驟103及圖11的步驟117所示，按照變極器111a發(fā)出的指令，改變壓縮機馬達(dá)的極數(shù)，增減壓縮機111的排出量，或參照圖9，打開回流閥49，使從回流管47排出的一部分制冷劑返回到存儲器8內(nèi)。這期間的控制由控制裝置5a來進(jìn)行。
這樣，參照相當(dāng)于圖5的圖12，由于從1至10馬力可以按1馬力的級差進(jìn)行階段性的控制，同時加上控制閥17的控制，因此，如圖10的點劃線所示，可以進(jìn)行與使用變頻壓縮機的控制幾乎相同的圓滑而大致呈直線的控制。
圖13表示又一個實施例。
參照圖13，兩個壓縮機之中的一方的壓縮機211與圖2的實施例一樣，是一臺內(nèi)部裝有50％動力貯存機構(gòu)13的壓縮機，而且在該壓縮機211中設(shè)有變極器211a。
在這樣的情況下，如圖14所示，假設(shè)壓縮機211的最大輸出功率(2極運行時)為4馬力，則其50％動力貯存機構(gòu)運行時輸出功率為2馬力；4極運行時最大輸出功率為2馬力，其50％動力貯存機構(gòu)運行時為1馬力。而且，在進(jìn)行各自的運行時，通過打開回流閥49，可以設(shè)定比上述馬力小1馬力的能力。這樣的控制與另一方的額定壓縮機12相結(jié)合，用壓縮機可以進(jìn)行以1馬力為級差的能力設(shè)定。通過壓縮機能力的設(shè)定和控制閥17開度的控制，可以實現(xiàn)與使用變頻壓縮機幾乎相同的圓滑而大致呈線性的控制。另外，在該實施例中，在控制初期當(dāng)然也必須進(jìn)行控制閥17的閥門開度的控制。
通過以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明，由于具有額定壓縮機的制冷控制裝置沒有動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)，因此，使動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)這兩個機構(gòu)相組合，控制制冷劑的排出量，這樣，即使只使用額定壓縮機，也可以進(jìn)行范圍很大而等級分得極小的控制，從而可以防止產(chǎn)生振動，可以進(jìn)行與變頻壓縮機同樣的控制，并且由于不使用變化供電頻率的變頻壓縮機，對周圍不會產(chǎn)生不良的影響。
另外，由于在制冷劑回路中采用了制冷劑控制裝置，只用制冷劑控制裝置就可以控制供給的制冷劑量，所以不需要設(shè)置用于控制制冷劑量的其它裝置，結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量可以減少。
根據(jù)本發(fā)明，由于制冷裝置的構(gòu)成是具有數(shù)個額定壓縮機，其中至少有一個額定壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，所以在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，使各自的壓縮機相配合，可以進(jìn)行范圍更大而且等級分得極細(xì)的控制。
根據(jù)本發(fā)明，由于復(fù)式空調(diào)機具有上述制冷裝置，所以室內(nèi)裝置可以進(jìn)行范圍很大而等級分得很細(xì)的控制，從而可以實現(xiàn)適舒的空調(diào)。并且，通過壓縮機的能力變化和室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥，可以控制供給室內(nèi)裝置的制冷劑量，在室外裝置中不需要設(shè)置用于控制制冷劑量的其它裝置，例如接收罐等，使結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量也可以減少。
由于在熱泵式的復(fù)式空調(diào)機中，用設(shè)置在室內(nèi)裝置中的控制閥，來控制供給室內(nèi)裝置的制冷劑量，所以在這種空調(diào)機中，即使不設(shè)置一般認(rèn)為必要的接收罐和室外熱交換器的開閉閥，也可以根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行空調(diào)。因此，可以使結(jié)構(gòu)簡單，也可以減少零部件數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過壓縮機的制冷劑控制機構(gòu)(制冷劑返回、動力貯存機構(gòu))和室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥的開度來控制供給室內(nèi)裝置的制冷劑量，所以即使為適應(yīng)負(fù)荷的變化，壓送的制冷劑量有變化，也不需要設(shè)置以往認(rèn)為必要的接收器和室外裝置側(cè)的開閉閥。因此，使結(jié)構(gòu)簡單，也可以減少零部件數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，采用變極型壓縮機取代動力貯存機構(gòu)，也可以得到同樣的效果。并且，除了變化極數(shù)以外，還可通過制冷劑返回機構(gòu)，將壓縮機排出的一部分制冷劑返回到壓縮機的吸入側(cè)，這樣，可以改變制冷能力。采用這種制冷裝置，不需要象以往的變頻壓縮機那樣設(shè)置變頻器(頻率變換器)，假如用室內(nèi)裝置內(nèi)的控制閥調(diào)整制冷裝置內(nèi)的循環(huán)量時，室外裝置就不需要用于控制控制冷劑循環(huán)量的控制閥。因此，在室外裝置中不需設(shè)置以往所用的接收罐和上述控制閥，使結(jié)構(gòu)簡單，也可使零部件數(shù)量減少。
權(quán)利要求
1.一種制冷裝置，設(shè)有熱交換器和壓縮機，其特征在于上述壓縮機是其驅(qū)動電源的頻率為一定的額定壓縮機，該額定壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，該動力貯存機構(gòu)是用于將額定壓縮機的壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)，并且該額定壓縮機還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，該制冷劑返回機構(gòu)是用于將額定壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該額定壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制上述動力貯存機構(gòu)和上述制冷劑返回機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
2.權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于上述制冷裝置設(shè)有數(shù)臺壓縮機，其中至少有一臺壓縮機設(shè)有上述動力貯存機構(gòu)。
3.一種空調(diào)機，分別設(shè)有數(shù)個室內(nèi)裝置和室外裝置，該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器，該室外裝置設(shè)有室外熱交換器及壓縮機，可進(jìn)行冷氣設(shè)備和暖氣設(shè)備的運行，其特征在于在該空調(diào)機中，上述壓縮機是其驅(qū)動電源的頻率為一定的額定壓縮機，該額定壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，該動力貯存機構(gòu)是用于將額定壓縮機壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)的，并且該額定壓縮機還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，該制冷劑返回機構(gòu)是用于將上述額定壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該額定壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制上述動力貯存機構(gòu)和上述制冷劑返回機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
4.權(quán)利要求3所述的空調(diào)機，其特征在于在各室內(nèi)裝置中還設(shè)有控制閥門，該控制閥門在冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備運行時都能起作用，它是通過控制流入各室內(nèi)熱交換器中的制冷劑量而控制該空調(diào)機的輸出功率的。
5.一種制冷裝置，設(shè)有壓縮機，其特征在于該壓縮機為設(shè)有變極機構(gòu)的變極型壓縮機，并且上述制冷裝置設(shè)有動力貯存機構(gòu)和制冷返回機構(gòu)之中的至少一種機構(gòu)，上述動力貯存機構(gòu)是用于將該壓縮機的壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)的，上述制冷劑返回機構(gòu)是用于將變極型壓縮機所排出的一部分制冷劑返回到該變極型壓縮機的制冷劑吸入側(cè)的，通過控制制冷劑返回機構(gòu)和(或)動力貯存機構(gòu)以及變極型壓縮機的變極機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
6.權(quán)利要求5所述的制冷裝置，其特征在于上述制冷裝置設(shè)有數(shù)臺壓縮機，這數(shù)臺壓縮機之中的至少一個壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)。
7.一種空調(diào)機，設(shè)有數(shù)個室內(nèi)裝置和室外裝置，該室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器，該室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機，可以進(jìn)行冷氣設(shè)備和暖氣設(shè)備的運行，其特征在于在該空調(diào)機中，上述壓縮機是設(shè)有變極機構(gòu)的壓縮機，該變極機構(gòu)是在壓縮機的驅(qū)動中使用的，上述壓縮機還設(shè)有動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)之中的至少一種機構(gòu)，該動力貯存機構(gòu)是用于將壓縮機的壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)的，該制冷劑返回機構(gòu)是用于將壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該壓縮機的制冷劑吸入側(cè)的，通過控制上述動力貯存機構(gòu)和(或)上述制冷劑返回機構(gòu)，可以改變制冷裝置的壓縮能力。
8.權(quán)利要求7所述的空調(diào)機，其特征在于在上述室內(nèi)裝置中還設(shè)有控制閥，該控制閥在冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備運行時都起作用，它是通過控制流入各室內(nèi)熱交換器中的制冷劑量來控制該空調(diào)機的輸出功率的，根據(jù)室內(nèi)裝置的空調(diào)負(fù)荷，控制該控制閥的開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行。
9.一種空調(diào)機的運行方法，該空調(diào)機設(shè)有由數(shù)個室內(nèi)裝置和室外裝置構(gòu)成的制冷裝置，上述室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器，上述室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機，該空調(diào)機的運行方法是根據(jù)空調(diào)負(fù)荷而控制壓縮機能力，其特征在于上述壓縮機為額定壓縮機，各室內(nèi)熱交換器設(shè)有用于控制制冷劑流入量的控制閥，上述制冷裝置設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)和在上述額定壓縮機的內(nèi)部設(shè)有動力貯存頂構(gòu)，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，控制上述控制閥的閥門開度，只有在通過對該控制閥的控制還不能適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷時，才用上述制冷劑返回機構(gòu)和上述動力貯存機構(gòu)來控制制冷裝置的壓縮能力。
10.一種空調(diào)機的運行方法，該空調(diào)機設(shè)有由數(shù)個室內(nèi)裝置和室外裝置構(gòu)成的制冷裝置，上述室內(nèi)裝置設(shè)有室內(nèi)熱交換器，上述室外裝置設(shè)有室外熱交換器和壓縮機，該空調(diào)機的運行方法是根據(jù)空調(diào)負(fù)荷而控制壓縮機能力，其特征在于在該空調(diào)機的運行方法中，上述壓縮機是設(shè)有變極機構(gòu)的變極型壓縮機，各室內(nèi)熱交換器設(shè)有控制制冷劑流入量用的控制閥，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，控制上述控制閥的閥門開度，進(jìn)行適合于該空調(diào)負(fù)荷的冷氣設(shè)備或暖氣設(shè)備的運行，并且上述制冷裝置設(shè)有動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)之中的至少一種機構(gòu)，上述動力貯存機構(gòu)是用于將上述壓縮機的壓縮過程中的氣缸內(nèi)的一部分制冷劑返回到該壓縮機的吸入過程中的氣缸內(nèi)的，上述制冷劑返回機構(gòu)是用于將壓縮機排出的一部分制冷劑返回到該壓縮機的制冷劑吸入側(cè)，通過控制上述控制閥的開度，不能適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變動時，則通過控制制冷劑返回機構(gòu)和動力貯存機構(gòu)之中的至少一種機構(gòu)以及上述變極型壓縮機的變極機構(gòu)，可以改變輸出功率。
全文摘要
在設(shè)有熱交換器和壓縮機的制冷裝置中，壓縮機是電源頻率一定的額定壓縮機，該額定壓縮機設(shè)有動力貯存機構(gòu)，用于將壓縮過程中氣缸內(nèi)的部分制冷劑返回到吸入過程中的氣缸內(nèi)；還設(shè)有制冷劑返回機構(gòu)，用于將排出的部分制冷劑返回到制冷劑吸入側(cè)。控制動力貯存機構(gòu)和制冷劑返回機構(gòu)，可以改變制冷裝置的輸出功率。另外，采用設(shè)有變極機構(gòu)的壓縮機代替設(shè)有動力貯存機構(gòu)的額定壓縮機，也可以改變制冷裝置的輸出功率。
文檔編號F25B49/02GK1139195SQ9610392
公開日1997年1月1日 申請日期1996年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月9日
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