冷凍循環裝置及其控制方法
2023-10-16 22:54:39
專利名稱：冷凍循環裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種冷凍循環裝置，特別是一種具有多個室內機的冷凍循環 裝置及其控制方法。
背景技術：
在具有多個室內機的大中型空調機中，空調負荷的最小值與最大值之間 的跨幅比較大，在實際運行時，空調負荷總是頻繁地、 一點點地變動，如果 單純釆用變頻式旋轉壓縮機，其不僅僅只是氣缸容積增大，還包括曲軸等的 滑動部件以及電動機的容積都需要相對性地增大，因此存在電動機效率低下 以及壓縮機效率低下的問題，並且伴隨著空調機大型化的同時，也存在著安 全性和製造成本的問題。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種結構簡單合理、應用範圍廣泛、製作成本低、 安全程度髙、冷量的可變幅度大、冷量的增減平滑和容易操作的冷凍循環裝 置及其控制方法，以克服現有技術中的不足之處。
按此目的設計的一種冷凍循環裝置，包括變頻式旋轉壓縮機、容量控制 式旋轉壓縮機、室外換熱器、膨脹裝置和一個以上的室內換熱器，其特徵是 變頻式旋轉壓縮機的高壓出口和容量控制式旋轉壓縮機的高壓出口並聯後， 與室外換熱器的一端相連通，室外換熱器的另 一端通過膨脹裝置與室內換熱 器的一端相連通，室內換熱器的另一端分別與變頻式旋轉壓縮機的低壓入口 和容量控制式旋轉壓縮機的低壓入口相連通.
所述室內換熱器為二個以上，每個室內換熱器的一端經過一個膨脹裝置 後與室外換熱器的另 一端相連通，每個室內換熱器的另 一端並聯後分別與變 頻式旋轉壓縮機的低壓入口和容量控制式旋轉壓縮機的低壓入口相連通。
所述變頻式旋轉壓縮機的高壓出口與室外換熱器的一端之間設置有第 一單向閥，容量控制式旋轉壓縮機的高壓出口與室外換熱器的一端之間設置 有第二單向閥。
所述容量控制式旋轉壓縮機為單缸容量控制式旋轉壓縮機或雙缸容量控制式旋轉壓縮機。
一種冷凍循環裝置的控制方法，其特徵是對於由變頻式旋轉壓縮機和容 量控制式旋轉壓縮機構成的壓縮機組合，
把容量控制式旋轉壓縮機的冷量在o冷量、小冷量和大冷量的運轉模式
分別稱為0模式、50模式和100模式，變頻式旋轉壓縮機的電動機在迴轉 速度為17 120rps的範圍內運轉，通過改變電動機的轉速進行冷量控制；
該壓縮機組合的合計冷量通過三種運轉模式S模式、M模式和L模式 進行控制，
S模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於O模式、 且運轉停止；
M模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於50模 式、且小冷量運轉；
L模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於100模 式、且大冷量運轉。
所述變頻式旋轉壓縮機的電動機處於最高轉速120rps時獲得的最大冷 量與處於在最小轉速17rps時獲得的最小冷量之間的差，即最大冷量減去最 小冷量的差，與容量控制式旋轉壓縮機處於50模式時的冷量相等。
在由變頻式壓縮機與容量控制式旋轉壓縮機構成的壓縮機組合所提供 的最小冷量與最大冷量的範圍內，冷量的增減傾斜度為直線，即冷量的增減 平滑。
本發明將變頻式旋轉壓縮機和容量控制式旋轉壓縮機組合在一起構成 壓縮機組合，把壓縮機組合所提供的冷量從最小到最大的可變幅度增大，而 且，能把冷量的增減傾斜度幾乎作成直線狀，也就是將壓縮機組合所提供的 冷量的增減平滑化，從而提高整個系統的效率與空調品質。
本發明具有應用範圍廣泛、製作成本低、安全程度高和容易操作的特點。
圖1為本發明一實施例的冷凍循環裝置。 圖2為本實施例的容量控制式旋轉壓縮機的縱截面圖。 圖3為本實施例的二個壓縮機控制的合計冷量圖。 圖4為本實施例的引用例的冷量圖。
圖中la為變頻式旋轉壓縮機，lb為容量控制式旋轉壓縮機，2a為第 一密封殼體，2b為第二密封殼體，3a為第一吐出管，3b為第二吐出管，5 為室外換熱器，6a為第一膨脹裝置，6b為第二膨脹裝置，6c為第三膨脹 裝置，7a為第一室內換熱器，7b為第二室內換熱器，7c為第三室內換熱器，8為冷凍循環，lla為第一儲液罐，llb為第二儲液罐，12a為第一吸入管， 12b為第二吸入管，13為壓力切換閥，16為壓力切換管，22為電動機，23a 為第一氣缸，23b為第二氣缸，24為中間板，25a為第一氣缸壓縮腔，25b 為第二氣缸壓縮腔，27為主軸承，28為副軸承，31a為第一滑片，31b為第 二滑片，32a為第一活塞，32b為第二活塞，34a為第一滑片腔，34b為第二 滑片腔，36為曲軸，37為螺旋彈簧。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
參見圖l，本實施例的空調機的冷凍循環8，由變頻式旋轉壓縮機la、 容量控制式旋轉壓縮機lb、室外換熱器5、三個室內換熱器(第一室內換熱 器7a、第二室內換熱器7b和第三室內換熱器7c)、分別控制這些室內換熱 器溫度的三個膨脹裝置(第一膨脹裝置6a、第二膨脹裝置6b和第三膨脹裝 置6c)構成。
變頻式旋轉壓縮機la的高壓出口和容量控制式旋轉壓縮機lb的高壓出 口並聯後，與室外換熱器5的一端相連通，第一室內換熱器7a、第二室內 換熱器7b和第三室內換熱器7c的一端分別通過第一膨脹裝置6a、第二膨 脹裝置6b和第三膨脹裝置6c與室外換熱器5的另 一端相連通，第一室內換 熱器7a、第二室內換熱器7b和第三室內換熱器7c的另一端並聯後分別通 過第一儲液罐lla、第一吸入管12a以及第二儲液罐llb、第二吸入管12b 與變頻式旋轉壓縮機la的低壓入口和容量控制式旋轉壓縮機lb的低壓入口 相連通。變頻式旋轉壓縮機la的高壓出口與室外換熱器5的一端之間設置 有第一單向閥，容量控制式旋轉壓縮機lb的高壓出口與室外換熱器的一端
之間設置有第二單向閩。
變頻式旋轉壓縮機la,由在第一密封殼體2a內部、由能改變轉速的電
動機，及能隨轉速不同進行冷量調節的旋轉式壓縮機要素構成。即電動機的 轉速最小時，冷量變為最小；電動機的轉速最大時，冷量變為最大。 一般情 況下，電動機的最小轉速為10 20rps,而最大轉速為120rps左右。
參見圖2，顯示了容量控制式旋轉壓縮機lb的內部構造。內部壓力為 高壓側的第二密封殼體2b封裝有變頻式電動機22與旋轉壓縮機的壓縮組 件。壓縮組件包括二個氣缸第一氣缸23a和第二氣缸23b，該二個氣缸的 中間被中間板24劃分，從而形成第一氣缸壓縮腔25a和第二氣缸壓縮腔 25b。在本實施例中，上述二個氣缸的排量相等。
焊接於第二密封殼體2b側面的第二吸入管12b,連接於第一氣缸23a 的側面，把低壓冷媒氣體從第二儲液罐Ub導入進第一氣缸壓縮腔25a和第二氣缸壓縮腔25b。
這二個氣缸通過螺釘與中間板24 —起，分別安裝於主軸承27和副軸承 28的端面。主軸承27和副軸承28在各自的消音器內部設置有吐出閥。
在第一氣缸壓縮腔25a和第二氣缸壓縮腔25b的內部，第一活塞32a和 第二活塞32b裝配在曲軸36的偏心部，能在各自的氣缸腔壓縮內迴轉。安 裝在各自的氣缸滑片槽內的第一滑片31a和第二滑片31b，與上述的活塞的 外周分別同步、在各自的氣缸滑片槽中往復滑動。把各自的滑片後部的空間 腔稱為第一滑片腔34a和第二滑片腔34b。
第一滑片腔34a開放於第二密封殼體2b的內部，由於第二密封殼體2b 的內部為高壓側，所以在壓縮機運轉中，第一滑片腔34a經常處於高壓側。 把螺旋彈簧37安裝於第一滑片31a上，經常進行壓縮運轉。
密封的第二滑片腔34b的壓力，通過連接於壓力切換閥13的壓力切換 管16,能自由地在高壓側與低壓側之間進行切換。因此，當第二滑片腔34b 處於高壓側後，高壓作用於第二滑片31b的背部，第二滑片31b跟隨第二活 塞32b、第二氣缸23b能進行壓縮。但是，當第二滑片腔34b切換到低壓側 後，第二滑片31b從第二活塞32b脫離並靜止收納於第二滑片腔34b中。 其間，第二氣缸23b中斷壓縮作用。
接下來，當把第二滑片腔34b的壓力切換到高壓側後，第二氣缸23b解 除壓縮作用的中斷，所以能再次開始壓縮作用。
把容量控制式旋轉壓縮機lb的冷量在0冷量、小冷量和大冷量的運轉 模式分別稱為0模式、50模式和100模式，容量控制式旋轉壓縮機lb處於 0模式時，停止運轉，冷量變為0。容量控制式旋轉壓縮機lb能把冷量在 50%和100%之間自由切換。
在本實施例中，當空調機處於運轉階段時，這二個壓縮機中的變頻式旋 轉壓縮機la把轉速最適化的同時，經常繼續運轉；而容量控制式旋轉壓縮 機lb則通過選擇0模式、50模式和100模式，把冷量改變到三段。
其結果是，對於由變頻式旋轉壓縮機la和容量控制式旋轉壓縮機lb構 成的壓縮機組合，變頻式旋轉壓縮機的電動機在迴轉速度為17 120rps的範 圍內運轉，通過改變電動機的轉速進行冷量控制，該壓縮機組合的合計冷量 通過三種運轉模式S模式、M模式和L模式進行控制，
S模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於0模式、 且運轉停止；
M模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於50模 式、且小冷量運轉；
L模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於100模式、且大冷量運轉。
在本實施例中，變頻式旋轉壓縮機la的電動機的迴轉速度為17 120rps。 並且，變頻式旋轉壓縮機la的電動機處於最高轉速120rps時獲得的最大冷 量與處於在最小轉速17rps時獲得的最小冷量之間的差，即最大冷量減去最 小冷量的差，與容量控制式旋轉壓縮機lb的處於50模式的冷量相等。
參見圖3，上表的三種模式如圖3所示。在這個圖中，把變頻式旋轉壓 縮機la在120rps時的最大冷量看作7kw/h，把變頻式旋轉壓縮機la在17rps 時的最小冷量看作lkw/h;把容量控制式旋轉壓縮機lb在100模式時的大 冷量看作12kw/h，把容量控制式旋轉壓縮機lb在50模式時的小冷量看作 6kw/h。
在以上的條件下，選擇S時能獲得1 7kw/h的冷量，選擇M時能獲得 7 13kw/h的冷量，選擇L時能獲得13~19kw/h的冷量。而且，能把從最小 冷量lkw/h到最大冷量19kw/h的能力增減直線化，即在由變頻式壓縮機la 與容量控制式旋轉壓縮機lb構成的壓縮機組合所提供的最小冷量與最大冷 量的範圍內，冷量的增減傾斜度為直線，冷量的增減呈現平滑狀態。這就意 味著，本實施例通過組合變頻式旋轉壓縮機la和具有二段冷量的容量控制 式旋轉壓縮機lb，相對空調機的要求負荷，能在短時間內正確地控制壓縮 機的冷量。而且，顯示了容易獲得從lkw/h到19kw/h範圍這麼寬的冷量。
參見圖4，對於其它的壓縮機組合進行研究，如變頻式旋轉壓縮機A和 不能進行容量控制的旋轉壓縮機B的組合，在l 19kw/h的範圍中，關於控 製冷量的情況，如圖4所示。在7 13kw/h的範圍內，不能把壓縮機輸出的 冷量平滑地、直線化地控制。因此，在上述組合中，當把冷量直線化地進行 控制時，只能把不能進行容量控制的旋轉壓縮機B的冷量降低到6kw/h， 二 個壓縮機的最大冷量變為13kw/h。
而且，只是使用變頻式旋轉壓縮機、設計從最小冷量lkw到獲得最大冷 量19kw的壓縮機時，該排量如本實施例所示，與變頻式旋轉壓縮機la相 比，有必要增加約3倍。也就是說，不僅僅只是氣缸容積增大，還包括曲軸 等的滑動部件以及電動機的容積都需要相對性地增大。
在這樣的大型變頻式旋轉壓縮機中，因為最小轉速17rps的關係，不僅 存在只能把最小冷量增大到約2.7kw的問題，而且還存在著在40rps以下、 80rps以上的轉速領域內，電動機效率低下的問題。因此，壓縮機效率低下 是很大的問題，並且伴隨著大型化的同時，也殘留著信賴性與成本方面的課 題。
從以上的分析比較可以看出，本實施例具有的特徵，也就是變頻式旋轉 壓縮機la和容量控制式旋轉壓縮機lb組合的特徵，從最大冷量、壓縮機效率、成本與信賴性的觀點來看，具有優勢。在本實施例中，三種模式S、 M 與L之間的移動具有能瞬間移動的優點。比如，從M模式到L模式之間的移 動能切換容量控制式旋轉壓縮機lb的50模式與IOO模式，所以控制能瞬間 結東。這對於具有多數室內機的多聯式空調機來說，其效果和作用都是非常 好的。
在本實施例中，把容量控制式旋轉壓縮機lb的二個氣缸的排量看扭相 同，把二個氣缸運轉與一個氣缸運轉的冷量比率看作為100: 50。假設，即 使把二個氣缸運轉與一個氣缸運轉的冷量比率看作為100: 40,通過調整變 頻式旋轉壓縮機la迴轉速度的最大值與最小值，也能把冷量的增減控制為 幾乎是直線。
本實施例中使用的容量控制式旋轉壓縮機不一定只是具有二個氣缸的 雙缸旋轉壓縮機，即使使用在只有一個氣缸的單缸式旋轉壓縮機也是同樣可 行的。關於單缸容量控制式旋轉壓縮機，在其它的技術文獻中有公開。
本實施例中的冷凍循環裝置不僅可以在空調機上應用，也能應用在冷凍 機器等其它製冷領域中。
權利要求
1.一種冷凍循環裝置，包括變頻式旋轉壓縮機(1a)、容量控制式旋轉壓縮機(1b)、室外換熱器(5)、膨脹裝置和一個以上的室內換熱器，其特徵是變頻式旋轉壓縮機的高壓出口和容量控制式旋轉壓縮機的高壓出口並聯後，與室外換熱器的一端相連通，室外換熱器的另一端通過膨脹裝置與室內換熱器的一端相連通，室內換熱器的另一端分別與變頻式旋轉壓縮機的低壓入口和容量控制式旋轉壓縮機的低壓入口相連通。
2. 根據權利要求1所述的冷凍循環裝置，其特徵是所述室內換熱器為二 個以上，每個室內換熱器的一端經過一個膨脹裝置後與室外換熱器(5)的另 一端相連通，每個室內換熱器的另 一端並聯後分別與變頻式旋轉壓縮機(la ) 的低壓入口和容量控制式旋轉壓縮機(lb)的低壓入口相連通。
3. 根據權利要求1所述的冷凍循環裝置，其特徵是所述變頻式旋轉壓縮 機(la)的高壓出口與室外換熱器(5)的一端之間設置有第一單向閩，容量 控制式旋轉壓縮機(lb)的高壓出口與室外換熱器的一端之間設置有第二單 向閥。
4. 根據權利要求1至3任一權利要求所述的冷凍循環裝置，其特徵是所 述容量控制式旋轉壓縮機(lb)為單缸容量控制式旋轉壓縮機或雙缸容量控 制式旋轉壓縮機。
5. —種根據權利要求1所述的冷凍循環裝置的控制方法，其特徵是對於 由變頻式旋轉壓縮機(la)和容量控制式旋轉壓縮機Ub)構成的壓縮機組 合，把容量控制式旋轉壓縮機的冷量在O冷量、小冷量和大冷量的運轉模式 分別稱為0模式、50模式和100模式，變頻式旋轉壓縮機的電動機在迴轉速 度為17 120rps的範圍內運轉，通過改變電動機的轉速進行冷量控制；該壓縮機組合的合計冷量通過三種運轉模式S模式、M模式和L模式 進行控制，S模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於O模式、 且運轉停止；M模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於5G模 式、且小冷量運轉；L模式時，變頻式旋轉壓縮機運轉，容量控制式旋轉壓縮機處於100模 式、且大冷量運轉。
6. 根據權利要求5所述的冷凍循環裝置的控制方法，其特徵是所述變頻式旋轉壓縮機(la)的電動機處於最高轉速120rps時獲得的最大冷量與處於 在最小轉速17rps時獲得的最小冷量之間的差，即最大冷量減去最小冷量的 差，與容量控制式旋轉壓縮機(lb)處於50模式時的冷量相等。
7.根據權利要求5所述的冷凍循環裝置的控制方法，其特徵是所述壓縮 機組合所提供的最小冷量與最大冷量的範圍內，冷量的增減傾斜度為直線， 即冷量的增減平滑。
全文摘要
一種冷凍循環裝置及其控制方法，冷凍循環裝置包括變頻式旋轉壓縮機、容量控制式旋轉壓縮機、室外換熱器、膨脹裝置和一個以上的室內換熱器，其特徵是變頻式旋轉壓縮機的高壓出口和容量控制式旋轉壓縮機的高壓出口並聯後，與室外換熱器的一端相連通，室外換熱器的另一端通過膨脹裝置與室內換熱器的一端相連通，室內換熱器的另一端分別與變頻式旋轉壓縮機的低壓入口和容量控制式旋轉壓縮機的低壓入口相連通。容量控制式旋轉壓縮機為單缸容量控制式旋轉壓縮機或雙缸容量控制式旋轉壓縮機。本發明具有結構簡單合理、應用範圍廣泛、製作成本低、安全程度高、冷量的可變幅度大、冷量的增減平滑和容易操作的特點。
文檔編號F25B1/04GK101625173SQ20091004148
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者代德朋, 小津政雄 申請人:廣東美芝製冷設備有限公司