空調設備的製作方法
2023-06-20 09:47:36
專利名稱：空調設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於操縱壓縮機的空調設備，所述壓縮機用於通過燃氣發動機的驅動部分壓縮致冷劑。具體地說，本發明涉及一種空調設備，該空調設備具有一個用於將多餘的致冷劑從壓縮機返回到蓄積器的旁通路。
設置旁通路是用於給壓縮機的多餘致冷劑設旁路，以使致冷劑返回蓄積器。旁通路與主迴路平行設置，用於連接壓縮機和蓄積器。旁通路設有一個位於壓縮機和蓄積器之間的容積控制閥。該容積控制閥控制從旁通路到蓄積器移動的致冷劑的容積。
圖4示出了已知的容積控制閥。如圖4所示，容積控制閥400包括一個基座410，該基座具有一個通過旁通路300將致冷劑從壓縮機130引入的致冷劑入口400a和一個用於使致冷劑流出到蓄積器120的致冷劑出口400b；一個可動閥杆420，其具有一個用於打開和關閉基座410的致冷劑出口400b的閥部分420c；一個閥驅動部分490，其具有一個用於通過移動閥杆420打開和關閉致冷劑出口400b的驅動馬達；以及一個圓柱狀波紋管550，其用於覆蓋閥杆420的外表面並密封閥腔400c。
由於前述旁通功能，多餘的致冷劑經過旁通路300和容積控制閥400從壓縮機130返回到蓄積器120。在這種情況中，致冷劑從容積控制閥400的致冷劑入口400a導入閥腔400c，沿W4所示的方向從致冷劑出口400b排出，並流入將被容納在其中的蓄積器120。
對於圖4中所示的現有容積控制閥，容積控制閥400的致冷劑出口400b朝向閥杆420的閥部分420c的尖端部分。因此，當致冷劑沿箭頭W4所示的方向從致冷劑出口400b排出時，從致冷劑出口400b排出的致冷劑可以沿致冷劑的流動方向移動波紋管550和閥杆420(即箭頭W4所示的方向)。換句話說，閥杆420可以沿箭頭W4所示的致冷劑流動方向移動，同時沿箭頭W4所示的方向拉緊波紋管550。這是由於閥杆420和波紋管550的移動方向與圖4所示的致冷劑出口400b處的致冷劑流動方向相對應。
對於圖4中所示的現有容積控制閥，即使在容積控制閥400在旁通操作期間應該打開時，容積控制閥400也可以由於致冷劑出口400b的瞬時關閉而立即關閉，致冷劑出口400b的關閉是根據工作條件通過波紋管550和閥杆420隨著致冷劑的流動而運動由閥杆420的閥部分420c實現的。
儘管閥部分420c瞬時關閉致冷劑出口400b，但致冷劑出口400b可以通過由波紋管550的彈性恢復引起的閥部分420c從致冷劑出口400b的釋放而被打開。
如前所述，在容積控制閥400應該打開時它卻瞬時關閉的情況中，由於旁通路300中的容積控制閥400的上遊300a處的致冷劑壓力的突然增加，可以使不期望的負載施加到壓縮機130上。
具體地說，當旁通路300中的致冷劑是液體形式時，由於致冷劑沒有被進一步壓縮，旁通路300上遊300a處致冷劑的壓力突然增加，所以不期望的負載會影響壓縮機130。實際上，在空調設備長期停止後的啟動期間進行前述旁通操作時，所述不期望的負載會施加給壓縮機130，這是由於由壓縮機130進行的致冷劑到液態的轉換促成一種長期停止期間不再被壓縮的液體。
因此需要一種空調設備，其能在容積控制閥應該打開時隨著致冷劑的流動通過由閥杆或波紋管限制容積控制閥的關閉而減少施加到壓縮機上的負載。
如前所述，容積控制閥的致冷劑出口或朝向閥杆的外周表面或朝向波紋管的外周表面設置。因此在容積控制閥的致冷劑出口處，容積控制閥的閥杆或波紋管的運動方向與致冷劑的運動方向大不相同。因此，當從壓縮機移動到蓄積器的致冷劑從容積控制閥的致冷劑出口排出時，波紋管或閥杆在致冷劑從容積控制閥的致冷劑出口排出的方向上移動的可能性減少。
換句話說，容積控制閥的波紋管或閥杆隨致冷劑流動的移動減少。因此，可以限制在旁通操作期間容積控制閥應該打開時不希望的容積控制閥的瞬時關閉。
根據本發明的空調設備，致冷劑出口和致冷劑入口設置在容積控制閥的基座上，以便致冷劑出口的中心軸線和閥杆的中心軸線相交，而且致冷劑入口的中心軸線沿著閥杆的中心軸線。
圖1是一種燃氣發動機驅動型空調設備的迴路圖。
圖2是根據本發明第一實施例的容積控制閥的橫剖圖。
圖3是根據本發明第二實施例的容積控制閥的橫剖圖。
圖4是應用到燃氣發動機驅動型空調設備上的一種已知容積控制閥的橫剖圖。
發明詳細說明將參照附圖對空調設備的實施例進行解釋。根據實施例的空調設備對應於一種燃氣發動機驅動型空調設備。燃氣發動機驅動型空調設備包括一個主迴路1。用於加熱和冷卻空氣的主迴路1包括一個戶外裝置10和一個戶內裝置16。戶外裝置10包括一個用作由可燃氣體的燃燒驅動的驅動部分的燃氣發動機11；一個用於容納致冷劑的蓄積器12，致冷劑被分為氣體致冷劑和液體致冷劑；一個由燃氣發動機11驅動的定容壓縮機13B，用於從蓄積器12引入氣體致冷劑，以根據燃氣發動機11的驅動進行壓縮；一個可變容積壓縮機13，用於從蓄積器12引入氣體致冷劑並進行壓縮；和一個戶外熱交換器14，用於和致冷劑交換熱量從而進行空氣調節。壓縮機13、13B為渦旋式壓縮機並通過正時皮帶(未示出)與燃氣發動機11協同工作。因此，燃氣發動機11用作壓縮機13、13B的公共驅動動力源。
主迴路1的戶內裝置16包括一個戶內熱交換器17和一個用於膨脹致冷劑的膨脹閥18，戶內熱交換器17用於和致冷劑交換熱量從而進行空氣調節。
設置在壓縮機13B上的致冷劑入口15和設置在壓縮機13上的致冷劑入口15通過通道1v連接到蓄積器的致冷劑出口12a。
旁通路3給可變容積壓縮機13的多餘致冷劑設旁路，以返回蓄積器12。旁通路3與主迴路1平行設置，用於連接可變容積壓縮機13的致冷劑出口19和蓄積器12的旁通入口12b。旁通路3設有一個位於壓縮機13和蓄積器12之間的容積控制閥4。
控制系統根據主迴路1的空氣調節負載控制壓縮機13、13B的旋轉量。另外，根據主迴路1的空氣調節負載，控制系統控制旁通路3的容積控制閥4的打開和關閉。因此，在可變容積壓縮機13中被壓縮的多餘致冷劑在旁通操作下通過旁通路3返回蓄積器12的旁通入口12b，而不會供給到主迴路1。因此，限制了供給到主迴路1的致冷劑的量。
下面將解釋致冷劑在主迴路1中用於冷卻空氣的路徑。當可燃氣體驅動燃氣發動機11時，壓縮機13、13B受到驅動，而且使蓄積器12中的氣體致冷劑從蓄積器12的致冷劑出口12a引入壓縮機13、13B中以進行壓縮。由於壓縮而具有高溫高壓的致冷劑被從壓縮機13、13B的致冷劑出口20排出，並經過通道1a、油分離器61、四通限制閥62的第一口62a和通道1b到達戶外熱交換器14。具有高溫高壓的壓縮致冷劑通過交換熱量在戶外熱交換器中冷卻下來，以使氣體致冷劑冷凝成為液體致冷劑。呈液態的冷凝致冷劑經通道1c、過濾乾燥器63、球閥65A、通道1d和過濾器17到達膨脹閥18，以使致冷劑在膨脹閥18中受到膨脹而具有低溫。具有低溫的致冷劑經過一個過濾器17m到達戶內熱交換器17，以便通過交換熱量冷卻空氣。此後，致冷劑經過通道1e、球閥65B、通道1f、四通限制閥62的第三口62c、四通限制閥62的第二口62b、冷卻劑-致冷劑熱交換器67和通道1h返回到蓄積器12的回流口12c。返回的致冷劑被容納在蓄積器中的同時被分為氣體致冷劑和液體致冷劑。
下面將解釋致冷劑在主迴路1中用於加熱空氣的路徑。當可燃氣體驅動燃氣發動機11時，壓縮機13、13B受到驅動，而且使蓄積器12中的氣體致冷劑從蓄積器12的致冷劑入口12a引入壓縮機13、13B中以進行壓縮。具有高溫高壓的壓縮致冷劑從壓縮機13、13B的致冷劑出口20排出，並經過通道1a、油分離器61、四通限制閥62的第三口62c、通道1f、球閥65B和通道1e到達戶內熱交換器17。壓縮致冷劑在戶內熱交換器17中交換熱量以加熱空氣。致冷劑經過過濾器17m到達膨脹閥18，以在膨脹閥18中膨脹。此後膨脹的致冷劑經過濾器17n、通道1d、球閥65A、過濾乾燥器63』、通道1c、戶外熱交換器14、四通限制閥62的第一口62a、四通限制閥62的第二口62b、冷卻劑-致冷劑熱交換器67和通道1h返回到蓄積器12的回流口12c。返回的致冷劑被容納在蓄積器12中的同時被分為氣體致冷劑和液體致冷劑。在加熱模式期間戶外溫度低於預定溫度時，打開流量控制閥70。由於打開流量控制閥70，所以通道1d中的大部分致冷劑經流量控制閥70而不是戶外熱交換器14被引入通道1k，以經冷卻劑-致冷劑熱交換器67和通道1h返回蓄積器12的回流口12c。
下面將解釋設置在旁通路3上的容積控制閥4。如圖2所示，容積控制閥4包括一個具有閥腔40的基座41，一個容納在閥腔40中的可動閥杆42，一個閥驅動部分46和具有旋繞截面的圓柱狀波紋管55。容積控制閥4的基座41包括一個致冷劑入口40a和一個致冷劑出口40b，所述入口40a連接到可變容積壓縮機13的致冷劑出口19用來引入在壓縮機13中受到壓縮的致冷劑，致冷劑通過所述出口40b流向蓄積器12。致冷劑入口40a和致冷劑出口40b與基座41的腔40相連通。致冷劑入口40a連接到入流管70a，致冷劑出口40b連接到出流管70b。入流管70a和出流管70b連接到旁通路3。
如圖2中所示，閥驅動部分46包括一個馬達殼體部分47，一個連接到馬達殼體部分47的連接部分48，一個位於馬達殼體47內並具有一個輸出軸49c的驅動馬達49，若干由驅動馬達49的輸出軸49c旋轉的齒輪50，由齒輪50可轉動地驅動的第一驅動軸51，和可轉動的第二驅動軸52，第二驅動軸52與第一驅動軸51同軸配合併在其外周部具有一個陽嚙合部52c。第二驅動軸52的陽嚙合部52c與形成在圍繞第二驅動軸52的連接部分48的內周部分上的陰嚙合部48c嚙合。陽嚙合部52c和陰嚙合部48c用作將旋轉運動轉換為平移運動的轉換機構。
閥杆42由閥腔40沿閥杆42的縱向可動地支撐。閥杆42包括具有小直徑的第一閥杆42A和具有大直徑的第二閥杆42B，它們串聯設置並彼此接合。第一閥杆42A經阻擋球53與第二驅動軸52接合。閥杆42可以相對於第二驅動軸52沿第二驅動軸52的軸向縱向移動。
第一閥杆42A具有小直徑，第二閥杆42B具有大直徑。用於打開和關閉的閥部分42c形成在閥杆42的第二閥杆42B頂端。閥部分42c朝向致冷劑入口40a。
波紋管55覆蓋閥杆42的第二閥杆42B的外周表面42f並具有不會使閥腔40中的致冷劑洩漏到閥腔40外部的密封功能。波紋管55可以沿軸向縱向和徑向彈性變形預定的量。換句話說，波紋管55防止閥腔40中的致冷劑洩漏到閥腔40外部，同時保證了第二閥杆42B沿軸向縱向(即箭頭F方向，箭頭R方向)的可動性。因此，波紋管55的一端由第一閥杆42A支撐，波紋管55的另一端由基座41支撐。由于波紋管55本身的彈力，閥杆42沿箭頭R方向偏移，因此形成在閥杆42頂端上的閥部分42d離開入口40a以打開閥。
如圖2所示，螺母元件56的陰嚙合部56r與基座41的陽嚙合部41r配合。因此，閥驅動部分46的連接部分48和基座41通過螺母元件56可拆下地連接。即使在驅動馬達49損壞時，也能通過將螺母元件56從基座41上拆下而使閥驅動部分46的連接部分48與基座41分離，而且僅替換具有驅動馬達49的閥驅動部分46。因此，在隔離具有閥腔40的基座41的同時可以替換驅動馬達49，其中閥腔40充有空調設備的主迴路1上的致冷劑。
根據本發明的實施例，根據主迴路1的空氣調節負載控制旁通路3的容積控制閥4的打開和關閉。為了關閉容積控制閥4，控制系統(未示出)使驅動馬達49沿一個方向轉動。當驅動馬達49沿一個方向轉動時，驅動軸51、52通過齒輪50沿一個方向轉動。因此，具有陽嚙合部52c的第二驅動軸52相對於連接部分48的陰嚙合部48c轉動。第二驅動軸52的旋轉運動被轉換為平移運動，而且閥杆42向箭頭F方向運動的同時拉緊波紋管55。因此，閥杆42的閥部分42c坐靠在致冷劑入口40a上。因此，容積控制閥4被關閉而且旁通路3中致冷劑的運動停止。
另一方面，當多餘的在可變容積壓縮機13中受到壓縮的致冷劑返回到蓄積器12而沒有供給主迴路1時，開始旁通操作。在旁通操作期間容積控制閥4打開。為了旁通操作期間打開容積控制閥4，控制系統使驅動馬達49沿相反方向轉動。當驅動馬達49被反方向驅動時，驅動軸51、52通過齒輪50沿相反方向轉動。因此，具有陽嚙合部52c的第二驅動軸52相對於連接部分48的陰嚙合部48c沿相反方向轉動，以使閥杆42沿箭頭R方向回退。因此，閥杆42的閥部分42c離開致冷劑入口40a以打開容積控制閥4。通過旁通操作，在可變容積壓縮機13中壓縮的多餘致冷劑從旁通路3中壓縮機13的致冷劑出口19沿箭頭W1方向移動，並從容積控制閥4的致冷劑入口40a運動到致冷劑出口40b，以經旁通口12b返回蓄積器12。
如圖2所示，形成在容積控制閥4的基座41上的致冷劑出口40b朝向第二閥杆42B的外周表面42h。具體地說，如圖2所示，致冷劑出口40b的中心軸線P1與中心軸線P2垂直相交。形成在容積控制閥4的基座41上的致冷劑入口40a直接面對閥杆42的閥部分42c的坐靠表面42d。致冷劑入口40a的中心軸線P3沿著閥杆42的中心軸線P2。換句話說，致冷劑入口40a的中心軸線P3的延伸和閥杆42的中心軸線P2彼此對應。
如前所述，根據本發明的第一實施例，如圖2所示，容積控制閥4的致冷劑出口40b朝向第二閥杆42B的外周表面42h。因此，容積控制閥4的閥杆42和波紋管55的運動方向(即，箭頭F方向，箭頭R方向)與致冷劑在容積控制閥4的致冷劑出口40b中的運動方向(即箭頭W3方向)大不相同。
因此，當旁通路3中的致冷劑沿箭頭W1方向在容積控制閥4中運動時，可以限制閥杆42的不希望的隨致冷劑的運動而進行的移動，其中致冷劑的運動是從容積控制閥4的致冷劑出口40b到箭頭W3的方向。
換句話說，限制了閥杆42隨致冷劑在從致冷劑出口40b排出的方向(即W3方向)上的運動而進行的位移。因此，根據本發明的第一實施例，即使當容積控制閥4打開時，也能克服由於閥杆42隨致冷劑流動而運動所引起的容積控制閥4瞬時關閉的缺點。由於前述結構，可以限制在旁通操作期間加到可變容積壓縮機13上的不希望負載。
另外，即使當旁通路3中致冷劑的冷凝被促進，而且因此當致冷劑沒有被進一步壓縮的特徵增加時，也可以限制旁通操作期間旁通路3中致冷劑的突然壓力增加。因此，即使在空調設備長期停止後啟動時，也能有利地限制前述缺點。
下面將解釋本發明的第二實施例。如圖3所示，容積控制閥4D的結構基本和第一實施例的容積控制閥4的相同，而且因此基本實現相同的效果。因此，根據第二實施例的空調設備基本具有和第一實施例相同的結構而且因此能達到基本相同的效果。
對於圖3中所示的容積控制閥4D，一個波紋管55D同軸地覆蓋閥杆42D的外周表面42f。基座41的致冷劑出口40b朝向波紋管55D的外周表面55f。致冷劑出口40b和致冷劑入口40a設置在基座41上，以便致冷劑出口40b的中心軸線P1與閥杆42D的中心軸線P2垂直相交，而且致冷劑入口40a的中心軸線P3和閥杆42D的中心軸線P2相對應。
如圖3所示，容積控制閥4D的致冷劑出口40b朝向閥杆42D的外周表面42f和波紋管55D的外周表面55f。因此，容積控制閥4D的閥杆42D或波紋管55D的運動方向(即，F方向，R方向)與致冷劑在容積控制閥4D的致冷劑出口40b中的運動方向大不相同。因此，當旁通路3中的致冷劑流入容積控制閥4D中時，可以限制從容積控制閥4D的致冷劑出口40b到箭頭W3方向排出的致冷劑使閥杆42移動的缺點。換句話說，可以限制隨著從致冷劑出口40b排出的致冷劑沿著箭頭W3方向的流動而造成的閥杆42D和波紋管55D的移動，因此，在旁通操作中容積控制閥4D打開期間可以限制不希望的容積控制閥4D的瞬時關閉。
儘管前述實施例中設有壓縮機13、13B，但可以僅使用可變容積壓縮機13。儘管渦旋式壓縮機13、13B應用在前述實施例中，但不限制壓縮機的類型。儘管前述實施例中的空調設備即能進行加熱又能進行冷卻，但可以僅進行它們中的一者。
根據所述實施例的空調設備，致冷劑出口朝向波紋管的外周表面或閥杆的外周表面設置。因此，在容積控制閥打開期間能限制由于波紋管或閥杆隨致冷劑流動而運動所引起的容積控制閥瞬時關閉的缺點。因此，可以限制旁通路中致冷劑的突然壓力增加，而且因此可以降低影響壓縮機的不希望負載。
已經在前面的說明中描述了本發明的原理、優選實施例和工作模式。但是，本發明所要保護的不限制到披露的具體實施例。另外，此處描述的實施例被認為是示例性的而不是限制性的。在不偏離本發明精神的前提下可以進行各種變化和變型及採用等效物。因此，本發明旨在包括所有這些落在由所附權利要求限定的本發明精神和範圍內的變化、變型和等效物。
權利要求
1.一種空調設備，包括一個驅動部分(11)；一個容納致冷劑的蓄積器(12)，致冷劑被分為氣體致冷劑和液體致冷劑；一個由驅動部分驅動的壓縮機(13，13B)，用於根據驅動部分的致動壓縮從蓄積器引入的氣體致冷劑；一個主迴路(1)，其具有一個用於和壓縮致冷劑交換熱量從而進行空氣調節的熱交換器；一個旁通路(3)，其用於連接壓縮機和蓄積器並將多餘的致冷劑從壓縮機返回到蓄積器；和一個容積控制閥(4)，其位於壓縮機和蓄積器之間，用於控制從旁通路移動到蓄積器的致冷劑的容積；其特徵在於，容積控制閥包括一個基座，該基座具有一個閥腔，一個形成在閥腔上用於從旁通路引入致冷劑的致冷劑入口(41a)，一個形成在閥腔上用於將致冷劑朝向蓄積器排出的致冷劑出口(41b)，一個由閥腔支撐、可沿軸向縱向移動並具有一個閥部分(42c)的可動閥杆(42)，一個用於通過移動閥杆打開和關閉閥部分的閥驅動部分(46，490)，和一個用於覆蓋閥杆的外周表面並密封閥腔的圓柱狀波紋管(55)；其中致冷劑出口朝向閥杆的外周表面或波紋管的外周表面設置。
2.如權利要求1所述的空調設備，其特徵在於致冷劑出口和致冷劑入口設置在容積控制閥的基座上，以便致冷劑出口的中心軸線和閥杆的中心軸線相交，而且致冷劑入口的中心軸線沿著閥杆的中心軸線。
3.如權利要求1所述的空調設備，其特徵在於閥部分朝向致冷劑入口設置。
全文摘要
一種空調設備包括一個驅動部分，一個容納致冷劑的蓄積器，一個壓縮被引入的氣體致冷劑的壓縮機，一個具有熱交換器的主迴路，一個連接壓縮機和蓄積器的旁通路，和一個位於壓縮機和蓄積器之間的容積控制閥。容積控制閥包括一個基座，該基座包括一個閥腔，該閥腔具有一個用於引入致冷劑的致冷劑入口和一個用於排出致冷劑的致冷劑出口；一個可沿軸向縱向移動並具有一個閥部分的可動閥杆；一個用於通過移動閥杆打開和關閉閥部分的閥驅動部分；和一個用於覆蓋閥杆的外周表面並密封閥腔的圓柱狀波紋管。致冷劑出口朝向閥杆的外周表面或波紋管的外周表面設置。
文檔編號F25B41/06GK1445498SQ0310735
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月20日 優先權日2002年3月20日
發明者渡邊義實 申請人:愛信精機株式會社