用於風扇和製冷劑系統的自動驅動器的製作方法

2023-08-02 09:15:31

專利名稱：用於風扇和製冷劑系統的自動驅動器的製作方法
技術領域：
本發明針對一種設置用於例如在製冷劑系統內操作的風扇的流體 運動裝置的可變速度驅動器，其中可變速度通過用於風扇驅動器的自 動機械控制器來實現。
背景技術：
製冷劑系統用於許多應用中以便調節環境。特別是，空氣調節器 和熱泵用來冷卻和/或加熱例如進入環境的空氣的二次流體。環境的冷 卻或加熱負載可隨著周圍情況、居住程度、可感測和潛在的負載要求 的其它變化而變化，並且溫度和/或溼度設定點通過環境的居住者調 節。
希望的是具有用於流體運動裝置的可變速度控制器，例如在室內 和室外熱交換器上運動空氣的風扇。作為一個實例，在壓縮機速度或 操作模式存在變化時希望風扇速度變化。如公知那樣，壓縮機速度會 需要被調節以便適應內部和外部熱負載的要求。另外，為了具有在多 種模式下操作的能力，製冷劑系統可設置經濟器循環，並且壓縮機會 裝備卸載功能。在壓縮機在卸載或經濟狀態下運行時，希望相應地改 變風扇速度，以便在將被調節的環境中保持操作參數，例如溫度和溼 度。另外，風扇速度會需要隨著居住程度變化來調節，或者保持所需 的顯熱比，從而為環境的居住者提供一定程度的舒適性。同樣，希望 的是減小風扇速度以便通過減小風扇吸取功率來改善系統效率。
在另一實例中，還希望的是調節風扇速度以響應周圍情況的變化 或者冷卻需求的變化。例如，為了提供安全和可靠的製冷劑系統操作，
在高環境溫度下冷凝器風扇速度可增加，以便減小排放壓力(在低環 境溫度下會需要相反的功能)，或者會需要升高蒸發器風扇速度，以 便防止線圏霜凍。
過去，如果希望可變速度風扇操作，需要設置可變頻率裝置。但 是，可變速度驅動器是昂貴的，並且不能結合在傳統系統控制器中。
同樣，可變速度驅動器對於製冷劑系統造成另外的效率損失和可靠性問題。過去，為了改變風扇速度，用於風扇的機械驅動器被手動調節。
作為一個實例，這種風扇通常通過機械滑輪(pulley)驅動，並且機 械師手動調節滑輪上的設置，以便設置風扇速度。但是，這種技術不 能匆忙的調節風扇速度，並且通常只在初始設置/配置下操作。因此， 這種選擇不能使得風扇速度變化以響應恆定變化的操作條件和冷卻要 求。
因此，需要一種用於設置在製冷劑系統內的空氣運動裝置的自動 機械可變速度驅動器。

發明內容
在本發明的所披露實施例中，用於風扇的驅動器結合了自動可變 直徑的滑輪系統。在所披露的實施例中，通過帶驅動(或者驅動帶) 的錐形形狀的兩個板(兩個可調節滑輪半件)相互朝向和離開運動， 以便改變帶和板之間的接觸表面的直徑。在此直徑變化時，風扇操作 的速度同樣變化。
在所披露的實施例中，液壓流體可注入與滑輪板相關的腔室中， 以便相互朝向和離開地驅動這些板。彈簧在與液體流體施加的力相反 地偏壓板。
在另一實施例中，電流可提供給電線圈，以便產生電磁力，從而 相互朝向和離開地驅動滑輪板。
在又一實施例中，永磁體用來代替彈簧。
本發明還可用於結合有卸載器功能、經濟器功能和其它任選控制 和特徵的製冷劑系統中。風扇速度可根據是否啟動這些功能來變化。 同樣，所需風扇速度可根據熱負載或系統操作調節來改變，例如冷凝 器或蒸發器製冷劑壓力。本領域普通技術人員將理解到風扇速度何時 變化。本發明提供簡單方式來改變風扇速度。
本發明的這些和其它特徵可從下面的i兌明書和附圖中最好地理 解，下面是附圖的簡單描述。


圖l是結合本發明的製冷劑系統的示意圖； 圖2是按照本發明的可調節滑輪的視圖； 圖3A表示本發明的另一特徵。 圖3B表示另一任選的實施例。
具體實施例方式
製冷劑系統20表示在圖1中，並且結合壓縮機22以便壓縮製冷 劑，並且將其遞送到下遊冷凝器或此實例中的室外熱交換器24。風扇 26在熱交換器24上吹送空氣，並且與馬達驅動器28相關。同樣，任 選的經濟器迴路表示在圖1中。室外熱交換器24下遊的是經濟器熱交 換器IOO。如公知那樣，製冷劑經由分支管線102分支(tap)，通過 經濟器膨脹裝置103並且與經濟器熱交換器100內的製冷劑主流熱交 換。分支的製冷劑通常作為蒸氣經由經濟器管線104返回到壓縮機22 內的中間壓縮點。
經濟器熱交換器100的下遊的是主膨脹裝置30，並且主膨脹裝置 30的下遊是蒸發器，或者此實例中的室內熱交換器32。風扇34設置 馬達驅動器36,並在蒸發器32上吹送空氣。系統控制器38控制風扇 馬達驅動器36的速度，將在下面描述。類似的控制器38還可與風扇 馬達驅動器28(未示出)相關，但是實際上它比控制器38使用頻率低。 控制器38可連通或者結合到製冷劑系統控制器18上。系統控制器38 還可控制製冷劑系統20內的其它部件。
抽吸管線110將製冷劑從蒸發器32返回到壓縮機22。旁通管線 106〗吏得局部壓縮的製冷劑的至少一部分有選擇地從壓縮才幾22旁通回 到抽吸管線IIO。卸載器閥108打開或關閉此旁通管線。當然，單個壓 縮機22可通過兩個壓縮機級代替，並且卸載器功能可將製冷劑從兩級 之間的點旁通。
如圖2A所示，驅動器36可包括具有通常是錐形形狀的兩個相對 板40的自動調節滑輪。如所示，板40具有一起提供用於滑輪帶42的 接觸表面的內部錐形表面41。滑輪帶42通過連接在馬達上的另一滑輪 驅動，如下面描述，並且繼而驅動板40，以^更轉動風扇26或34。類 似地，可調節滑輪可位於連接在馬達上的驅動側上。
中央芯46承載使得板40相互離開偏壓的彈簧48。腔室50從泵和 儲槽52有選擇地接收液壓流體，以便相互朝向地壓迫板40返回。控 制器38控制液壓流體到腔室50的流動，繼而控制板的位置。通過調 節板相互朝向和離開的位置，並且如圖2A和2B清楚所示，滑輪帶可 在外部位置142 (圖2A)之間並操作內部位置44 (圖2B)運動。與滑 輪帶位於其外部位置142時相比，在內部位置44,風扇將在較低速度下操作。因此，通過控制板40的位置，控制器38可實現可變風扇速 度。明顯足夠的是，作用在滑輪板40上的彈簧力和液壓力可顛倒方向 (並且還互相相對)，使得液壓力將滑輪板40相互離開地推動以及彈 簧力將它們拉在一起。另外，如圖2C所示，機械彈簧48可通過永磁 體48M代替，並且液壓系統50-52可通過電磁系統150代替，提供相 同的操作功能。作為一個實例，電磁線圏150可被激勵或斷開，以便 相互靠近或離開地運動板40。此外，如果可調節滑輪位於驅動器(馬 達)端上，那麼與外部位置142相比，內部位置44將與較高風扇速度 相關。
圖3A和3B表示電馬達驅動第一滑輪60經由帶42驅動第二滑輪 39。可調節張緊構件62包括可調節以便在帶在位置142和44之間運 動時確保保持張力足以使得帶42適當操作的輪子64。應該注意到對於 帶42來說可以實現無限數量的位置，並因此可以提供無限數量的速度。 可調節張緊構件還可通過泵和儲槽52來驅動。明顯的是，也可使用其 它公知的帶張緊機構(例如可調節的螺旋式機構)。
用於滑輪39的調節示意地在此申請中表示。但是，自動滑輪驅動 系統是公知的。本領域普通技術人員在理解此申請的教導的情況下能 夠提供適當的驅動系統。
通常，雖然圖l表示製冷劑從壓縮機22流到作為冷凝器操作的室 外熱交換器24,此申請還可延伸到在相反方向上流動，其中室內熱交 換器32作為冷凝器操作，以便加熱通過風扇34遞送到將被調節的環 境的空氣。
用於製冷劑系統20的控制器18確定所需的風扇速度，並且調節 板的位置，從而實現所需風扇速度。本領域普通技術人員將理解到何 時並如何確定所需風扇速度變化。
如圖1所示，適當定位的壓力傳感器P或溫度感測器T可提供室 內和室外環境情況的反饋以及製冷劑系統20內的操作參數。任何這些 特徵及其組合可用來確定所需風扇速度。再者，本領域普通技術人員 將理解到所需風扇速度是什麼。本發明針對提供一種用於可變速度風 扇功能的有效方式，以滿足廣泛的應用和操作條件，以及確保安全和
可靠的製冷劑系統操作。
應該理解到本發明可同樣有利於空氣調節、加熱、通風和製冷領域之外的帶驅動應用。同樣，應該理解到雖然本發明相對於在熱交換 器上吹送空氣的風扇進行描述，本發明同樣適用於用於經由這些熱交 換器泵送二次循環液體的冷卻應用的帶驅動泵。另外，本發明可用於 開式驅動帶驅動壓縮機。
本領域普通技術人員將理解到所披露的實施例的多種變型也在本 發明的範圍內。為此，應該研究下面的權利要求，以便確定本發明的 真實範圍和內容。
權利要求
1.一種製冷劑系統，包括用於壓縮製冷劑的壓縮機，所述壓縮機將製冷劑向下遊遞送到冷凝器，來自於所述冷凝器的製冷劑向下遊到膨脹裝置，並從所述膨脹裝置向下遊到蒸發器，所述製冷劑從所述蒸發器返回到所述壓縮機，用於在至少一個所述冷凝器和所述蒸發器上運動流體的至少一個流體運動裝置，所述流體運動裝置包括自動機械驅動機構，其中所述自動機械驅動機構可以操作以便改變所述至少一個流體運動裝置的驅動速度，以及用於確定用於所述至少一個流體運動裝置的所需驅動速度並且控制所述自動機械驅動機構以便實現所述所需驅動速度的控制器。
2. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述自動機械驅動機構包括在驅動滑輪上被驅動以便驅動被驅動滑輪的帶，並且至少一個所述驅動和被驅動滑輪具有可變直徑，以便調節所述流體運動裝置的所述驅動速度，所述控制器改變所述可變直徑，以便調節所述驅動速度。
3. 如權利要求2所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述被驅動滑輪具有可變直徑。
4. 如權利要求2所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述驅動滑輪具有可變直徑。
5. 如權利要求2所述的製冷劑系統，其特徵在於，偏壓件在一個方向上壓迫所述至少一個滑輪的板，並且可變力阻礙所述彈簧偏壓，以便在相反方向上壓迫所述板，其中所述板的所得位置限定所述帶和所述板之間的有效接觸直徑，從而改變所述流體運動裝置的所述驅動速度。
6. 如權利要求5所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述偏壓力通過彈簧產生。
7. 如權利要求5所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述偏壓力通過永磁體產生。
8. 如權利要求5所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述可變力通過液壓驅動器產生。
9. 如權利要求5所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述可變力通過電磁驅動器產生。
10. 如權利要求2所述的製冷劑系統，其特徵在於，帶張緊裝置可以調節，以便在所述至少一個滑輪的直徑變化以改變所述流體運動裝置的速度時確保所述滑輪帶內的足夠張緊。
11. 如權利要求IO所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述帶張緊裝置通過具有所述自動機械驅動機構的公共驅動器驅動。
12. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，用於所述蒸發器的流體運動裝置設置所述自動機械驅動機構。
13. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，用於所述冷凝器的流體運動裝置設置所述自動機械驅動機構。
14. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，經濟器迴路定位在所述冷凝器和所述主膨脹裝置之間，所述經濟器迴路包括用於將製冷劑從主流動管線分支並將所述分支的製冷劑經過經濟器膨脹裝置並接著返回到所述壓縮機內的中間壓縮點的分支，所述控制器根據所述經濟器循環被啟動或者沒有被啟動來改變所述空氣運動裝置的驅動速度。
15. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述壓縮機設置在卸載模式下操作的選項。
16. 如權利要求15所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述壓縮機在所述卸載模式下操作，通過有選擇開啟以便將至少部分壓縮製冷劑的至少一部分旁通返回到抽吸閥，並且根據所述閥是否打開或關閉，所述控制器改變所述流體運動裝置的所述驅動速度。
17. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，控制器根據至少 一個系統操作參數來確定所需驅動速度。
18. 如權利要求17所述的製冷劑系統，其特徵在於，所述至少一個系統操作參數選自包括壓力、溫度和馬達電流的組中。
19. 如權利要求1所述的製冷劑系統，其特徵在於，控制器根據環境狀況來確定所述所需驅動速度。
20. —種操作製冷劑系統的方法，包括如下步驟提供用於壓縮製冷劑的壓縮機，所述壓縮機將製冷劑向下遊遞送到冷凝器，來自於所述冷凝器的製冷劑向下遊到膨脹裝置，並從所述膨脹裝置向下遊到蒸發器，所述製冷劑從所述蒸發器返回到所述壓縮機，用於在至少一個所述冷凝器和所述蒸發器上運動流體的至少一個流體運動裝置，所迷流體運動裝置包括自動機械驅動機構，其中所述 自動機械驅動機構可以操作以便改變所述至少一個流體運動裝置的驅 動速度，以及確定用於所述至少一個流體運動裝置的所需驅動速度並且控制所 述自動機械驅動機構以便實現所述所需驅動速度。
21. 如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述自動機械驅動 機構包括在驅動滑輪上被驅動以便驅動被驅動滑輪的帶，控制所述自 動機械驅動機構的所述步驟包括改變至少一個所述滑輪的有效直徑的步驟。
22. 如權利要求21所述的方法，其特徵在於，帶張緊裝置被調節， 以便在所述至少一個滑輪的有效直徑變化時，在所述帶內實現足夠張 緊。
23. 如權利要求20所述的方法，其特徵在於，經濟器循環設置在 製冷劑系統內，並且利用所述經濟器循環操作或者不操作來確定所述 驅動速度。
24. 如權利要求20所述的方法，其特徵在於，卸載器功能設置用 於所述壓縮機，並且利用所述卸載器功能是否操作，來確定所述所需 驅動速度。
25. 如權利要求20所述的方法，其特徵在於，控制器根據至少一 個系統操作參數來確定所需驅動速度。
26. 如權利要求25所述的方法，其特徵在於，所述至少一個系統 操作參數選擇包括壓力、溫度和馬達電流的組中。
27. 如權利要求20所述的方法，其特徵在於，控制器根據環境狀 況來確定所述所需驅動速度。
全文摘要
一種製冷劑系統設置用於至少一個器流體運動裝置的可變速度驅動器，其中可變速度驅動器通過自動機械驅動器來提供。在所披露的實施例中，用於驅動流體運動裝置的滑輪之一具有可變直徑以便改變流體運動裝置驅動的速度。滑輪可包括通過彈簧或永磁體力在一個方向上並通過液壓或電磁力在相反方向上偏壓的兩個板。控制器調節遞送給板的液體或電磁力大小，以便實現流體運動裝置的所需速度。
文檔編號F25B39/04GK101495820SQ200680029140
公開日2009年7月29日 申請日期2006年6月26日 優先權日2005年8月9日
發明者A·利夫森, M·F·塔拉斯, T·J·多布梅爾 申請人:開利公司