具有連續功率調節的渦旋機器的製作方法
2023-10-20 18:50:47 4
專利名稱：具有連續功率調節的渦旋機器的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及渦旋壓縮機，更加具體地說，涉及這種壓縮機的延遲吸入型的連續功率調節系統。
背景技術：
通用的夏天高峰需求限制控制在歷史上是驅動需求，而該驅動需求落後於製冷壓縮機的卸載需要。卸載所使用的傳統方法使室內恆溫器大約每隔15分鐘執行空氣調節系統的開/關負載循環。這種方法的缺點是，執行這個系統的控制和通信硬體費用高於需方控制的節省，並且由於關閉循環較長，因此這個系統所提供的舒適性變差了。另一個通用的方法是變速空氣調節系統，這些調節系統可以使功率連續地向下調節到大約功率的75％-80％。但是，不僅速度變換器較貴，而且它們還由於諧振蕩而減少了功率供給質量，因此失去了通用的固有利益。使用兩速或者反向馬達的兩級壓縮機是另一種選擇，但是這些系統只具有有限的功率，因為在速度改變之間馬達不得不關閉1-2分鐘來確保可靠性。實現這種卸載的一種可能性是使用功率調節壓縮機。
為了實現製冷壓縮機的功率調節，因此產生了各種各樣的系統，它們中的大多數延遲由渦卷件所限制出的運動流體腔的初始密封位置。在一種形式中，這些系統通常採用一對排出通道，這些排出通道在吸入壓力和最外一對運動流體腔之間連通。典型地，這些通道在外罩的外端的密封位置的360度內通到運動流體腔中。一些系統為每個這樣的排出通道採用了獨立的閥件。這些閥件用來同時工作，從而確保了兩個流體腔之間的壓力平衡。其它系統採用了輔助通道來使兩個排出通道處於流體連通，因此可以使用一個閥來控制功率調節。
最近，產生了一種用於延遲吸入型的渦旋壓縮機的功率調節系統，在該系統中，閥環可移動地支撐在非軌道運行的渦卷件上。設置了致動活塞，該活塞進行工作從而使閥環相對於非軌道運行的渦卷件進行旋轉，從而可以有選擇地打開和關閉一個或者多個排出通道，這些排出通道與所選擇出來的運動流體腔處於連通之中，從而使這些腔與吸口相通。安裝有這種功率調節系統的渦旋形的壓縮機公開在美國專利No.5678985和6123517中，這些專利的內容在這裡引入以作參考。在這些功率調節系統中，致動活塞通過流體壓力來工作，而該流體壓力由電磁閥來控制。在這種設計的一個變形中，電磁閥和流體壓力供給和排出管路設置在壓縮機殼體的外部。在這種設計的另一個變形中，電磁閥設置在壓縮機殼體的外部，但是流體壓力供給和排出管路設置在壓縮機殼體的內部中。
發明內容
本發明的目的是解決需求限制控制和系統的舒適性和可靠性之間的難題。上述功率調節系統提供了兩級渦旋壓縮機，該壓縮機可使用螺線管機構進行卸載從而工作在接近65％的功率上。這種螺線管機構可以通過室內恆溫器來直接致動，或者它可以通過系統控制模塊來致動。如果希望的話，接近65％的這種較小的功率狀態實際上可以是不同的百分比。螺線管可以可靠地「飛速接通」(switch on the fly)，因此通過脈衝寬度調製控制可以在小功率(即65％)和全功率(100％)之間提供連續功率控制，因此在高峰需求減少(peakdemand reduction)和舒適性之間提供了較好的平衡。
本發明的控制方案包括兩級壓縮機，該壓縮機具有整體卸載螺線管和脈衝寬度調製(PWM)控制模塊，該控制模塊具有軟體邏輯，該軟體邏輯根據外部通用的通信信號、恆溫器信號和室外環境溫度控制螺線管的負載-循環。還根據負載傳感器來控制負載-循環，該傳感器可以是設置在A/C系統內的溫度、壓力、電壓傳感器或者是電流傳感器，該A/C系統顯示壓縮機的最大負載工作條件。壓縮機馬達在螺線管的負載循環期間保持連續通電。此外，蒸發器和冷凝器風扇速度還與壓縮機的負載循環成比例地相應減少，從而使舒適性和系統效率達到最大。
結合附圖的後面描述和附加的權利要求使本發明的其它優點和特徵變得顯而易見。
在示出了目前用來實現本發明的最佳模式的附圖中圖1是安裝有本發明的連續功率調節系統的渦旋形壓縮機的局部剖視圖；圖2是圖1的壓縮機的局部視圖，它示出了處於關閉或者未調節的位置上的閥環；
圖3是圖1所示的壓縮機的平面視圖，其中外殼的頂部被拆下了；圖4是示出了一部分改進閥環的放大視圖；圖5是安裝在圖1的壓縮機中的閥環的透視圖；圖6和7是圖4的閥環的剖視圖，這些剖面各自是沿著線6-6和7-7所截取的；圖8是局部剖視圖，它示出了形成圖1壓縮機的一部分的渦卷組件，該剖面是沿著線8-8截取的。
圖9是安裝在圖1壓縮機中的致動組件的放大詳細視圖；圖10是圖1壓縮機的透視圖，其中外殼的一些部分被斷開；圖11是圖1壓縮機的局部剖視圖；它示出了設置在非軌道運動的渦卷中的增壓流體供給通道；圖12是安裝在圖1的壓縮機中的電磁閥組件的放大剖視圖；圖13是與圖12相同的視圖，但是它示出了改進過的電磁閥組件；圖14是與圖9相同的視圖，但是它示出了改進過的致動組件，該致動組件適合與圖13的電磁閥組件一起使用；圖15是與圖12和13相同的視圖，但是它示出了本發明的電磁閥組件的另一個實施例；及圖16是示意圖，它示出了本發明的連續功率控制系統的控制結構。
具體實施例方式
現在參照附圖，在這些附圖中，相同標號在許多圖中表示相同或者相應的零件，在圖1中示出了通常用10來表示的、密封的渦旋式製冷壓縮機，該壓縮機安裝有本發明的連續功率調節系統。
壓縮機10是美國專利No.4767293所公開的那種，該專利是1988年8月30日公開的並且轉讓給本申請的受讓人，該專利的公開內容在這裡引入以作參考。壓縮機10包括密封外殼12，在該外殼12內設置著軌道運行和非軌道運行的渦卷件14和16，每個渦卷件包括直立交替的螺旋形外罩18和20，這些外罩限制出運動流體腔22、24，當它們從渦卷件14和16的外邊緣向內移動時，這些腔的尺寸大小逐漸減少。
設置了主支承殼體26，該殼體26由外殼12來支撐並且可移動地軌道運行的渦卷件14從而相對於非軌道運行的渦卷件16進行相對的軌道運動。非軌道運行的渦卷件16由主支承殼體26進行支撐並且固定到主支承殼體26上，從而相對於它以美國專利No.5407335所公開的合適方式來進行有限的軸向運動，該美國專利於1995年4月18日公布，並且轉讓給本申請的受讓人，該專利的內容在這裡引入以作參考。
驅動軸28由主支承殼體26可旋轉地支撐，並且包括偏心銷30，該銷在上端可驅動地連接到軌道運行的渦卷件14上。馬達轉子32固定到驅動軸28的下端上並且與定子34配合，該定子34由外殼12支撐到可旋轉的驅動軸28上。
外殼12包括一消音板36，該消音板36把它的內部分成處於基本上是吸入壓力的第一下部室38和處於排出壓力的上部室40。吸入口42設置成通到下部室38中從而供給用於壓縮的冷卻劑，而排出口44設置成使直接壓縮過的冷卻劑從排出室40通到製冷系統中。
因此如前述一樣，渦旋式壓縮機12是典型的渦旋型式的製冷壓縮機。在工作中，當軌道運行的渦卷件14相對於非軌道運行的渦卷件16進行旋轉時，通過吸入口42直接通到下部室38中的吸入氣體被吸入到運動流體腔22和24中。當運動流體腔22和24向內運動時，吸入氣體被壓縮，並且接著通過非軌道運動的渦卷件16內的中心排出通道46和消音板36內的排出開口48而排出到排出室40中。然後，把壓縮過的製冷劑通過排出口44而供給到製冷系統中。
在選擇特殊應用的製冷壓縮機時，在正常情況下選擇這樣的壓縮機該壓縮機具有足夠的功率來為那種應用所預期發生的大多數反向工作情況提供足夠的製冷劑流，並且可以選擇稍大的功率來提供更大的安全係數。但是，這種「最壞情況」的反向情況在實際工作期間極少遇到，因此在大多數工作時間內壓縮機的過大功率導致壓縮機工作在小負載情況下。這種工作導致該系統的總體工作效率減小。相應地，為了在通常遇到的工作情況下提高總體工作效率同時仍然使製冷壓縮機可以接受「最壞情況」的工作情況，因此壓縮機10設置有連續功率調節系統。該連續功率調節系統使壓縮機滿足夏天使用高峰所需要的限制控制和卸載。
連續功率調節系統包括一環形閥環50，它可移動地安裝在非軌道運行的渦卷件16上；一致動組件52，它支撐在殼體12內；及控制系統54，它控制致動組件的工作。
在圖2和5-7可以最清楚地看出，閥環50包括通常是圓形的主體部分56，該主體部分56具有一對沿直徑方向基本上相對的、徑向向內延伸的突出部58和60，而這一對突出部沿軸向和圓周方向的預定大小基本上完全相同。合適的基本上相同的沿圓周方向延伸的導向表面62、64和66、68各自設置成鄰近突出部58和60的軸向相對側。此外，兩對基本上相同的、沿圓周方向延伸的、軸向間隔開的導向表面70、72和74、76設置在主體56上，這些導向表面相互以沿直徑方向基本上相對的關係進行設置，並且與相應的突出部58和60沿圓周方向間隔接近90度。如所示一樣，導向表面72和74從主體56沿徑向稍稍向內突出，如導向表面62和66一樣。優選地，導向表面72、74和62、66全部軸向對準並且沿著圓的邊緣，而該圓的半徑稍稍小於主體56的半徑。同樣地，導向表面70和76從主體56沿著徑向稍稍向內突出，如導向表面64和68一樣，它們最好與導向表面64和68軸向對準。表面70、76和64、68也沿著圓的邊緣，該圓的半徑稍稍小於主體56的半徑，優選地基本上等於表面72、74和62、66所沿著的圓的半徑。主體56還包括沿圓周方向延伸的臺肩部分78，該臺肩部分在一端包括軸向延伸的、沿圓周方向面對的止動表面79。臺肩部分78設置在突出部60和導向表面70、72之間。銷件80也設置成在臺肩部分78的一端附近軸向向上地進行延伸。閥環50可以由合適的金屬如鋁等製成，或者由合適的聚合成分形成，並且把銷80擠壓到適合的開口中，或者銷80與之形成一個整體。
如前面所述，閥環50設計成可移動地安裝在非軌道運行的渦卷件16上。為了容納閥環50，非軌道運行的渦卷件16包括徑向向外面對的圓柱形側壁部分82，該側壁部分82具有環形槽84，該槽形成於上端附近。為了使閥環50裝配到非軌道運行的渦卷件16中，一對沿直徑方向相對的、基本上相同的、徑向向內延伸的凹槽86和88設置在非軌道運行的渦卷件16上，每個凹槽通到槽84中，這在圖3中可以最清楚地看出。凹槽86和88沿圓周方向延伸的尺寸稍稍大於突出部58和60在閥環50上的圓周大小。
槽84的尺寸應使其在裝配閥環時能夠可移動地容納突出部58和60，凹槽86和88的尺寸應使突出部58和60能夠在槽84內移動。此外，圓柱形部分82具有這樣的直徑導向表面62、64、66、68、70、72、74和76相對於非軌道運行的渦卷件16可滑動地支撐閥環50的旋轉運動。
非軌道運行的渦卷件16還包括一對通常沿直徑方向相對的、徑向延伸的通道90和92，這些通道通到槽84的內表面中並且通常徑向向內地延伸通過非軌道運行的渦卷件16的端板。軸向延伸的通道94使通道90的內端與運動流體腔22形成流體連通，同時第二軸向延伸的通道使通道92的內端與運動流體腔24形成流體連通。最好地，通道94和96是橢圓形，因此開口的尺寸達到最大，而不會具有這樣的寬度該寬度大於軌道運行的渦卷件14的外罩的寬度。通道94 設置在渦卷外罩20的內側壁表面附近，而通道96設置在外罩20的外側壁表面附近。另一方面，如果希望，那麼通道94和96可以是圓的，但是，它們的直徑應該是這樣的，當它通過時，該開口不能延伸到軌道運行的渦卷件14的徑向內側上。
如參照圖9所看到的一樣，致動組件52包括活塞和氣缸組件98及回復彈簧組件99。活塞和氣缸組件98包括殼體100，該殼體100具有孔，該孔限制出氣缸104，該氣缸從一端向內延伸，並且活塞106可移動地設置在該氣缸104內。活塞106的外端107從殼體100的一端軸向向外伸出，並且包括細長的或者橢圓形開口108，該開口適合於安裝銷80，從而形成一部分閥環50。細長或者橢圓形的開口108在工作期間用來容納銷80相對於活塞端107的直線運動的弧形運動。殼體100的懸掛部分110固定到尺寸大小合適的安裝法蘭112上，該安裝法蘭112適合於使殼體100通過螺栓116固定到合適的法蘭件114上。例如通過支承殼體26，使法蘭114也合適地支撐在外殼12內。
通道118設置在懸掛部分110上，該通道118從下端向上延伸，並且通到橫向延伸的通道120中，而通道120也通到氣缸104的內端處。第二橫向延伸的通道124設置在懸掛部分110上，該通道124向外通過側壁並且在它的內端處與通道118連通。第二相對較小的、橫向延伸的通道128沿著流體通道120的相對方向從流體通道118進行延伸，並且向外通過殼體100的端壁130。
銷件132設置成從殼體100直立，回復彈簧134的一端連接到該銷件上，而該回復彈簧的另一端連接到銷80的延長部分上。回復彈簧134是這樣的長度和強度，以致當氣缸104完全通過通道128來通風時，把環50和活塞106推到圖9所示的位置上。
參照圖10和12可以最清楚地看到，控制系統54包括閥體136，該閥體具有徑向向外延伸的法蘭137，該法蘭137在一側上具有錐形表面。閥體136插入到外殼12中的開口140中，並且通過錐形表面138靠近開口140的邊緣來定位，然後焊接在殼體12上，而圓柱形部分300向外突出。閥體的圓柱形部分300包括直徑增大的螺紋孔302，該孔302軸向向內延伸並且通到凹入的區域154中。
閥體136包括殼體142，該殼體142具有第一通道144，該通道從基本上是平的上表面146向下延伸，並且與第二橫向延伸的通道148相交，該通道148向外通到殼體12內的開口140的區域中。第三通道150也從表面146向下延伸並且與第四橫向延伸的通道152相交，該通道152也向外通到凹入的區域154中，該凹入的區域設置在主體136的端部上。
支管156通過合適的固定件密封地固定到表面146上，並且包括附件，這些附件把每個流體管路160和162的一端連接起來，從而使它們與相應的通道150和144處於密封的流體連通中。
螺線圈組件164用來密封地固定到閥體136上並且包括細長的管形件304，該管形件304具有螺紋附件306，而該螺紋附件306密封地固定到開口端上。螺紋附件306適合通過螺紋與孔302進行安裝並且通過O形環308來密封。柱塞168可移動地設置在管形件304內並且通過彈簧174向外偏壓，而該彈簧174壓在管形件304的封閉端308上。閥件176設置在柱塞168的外端上並且與閥座178配合從而有選擇地關閉通道148。螺線圈172設置在管形件304上並且通過螺母310擰在管形件304的外端上來固定。
為了把增壓流體供給到致動組件52上，軸向延伸的通道179從排出口46向下延伸並且連接到非軌道運行的渦卷件16內的、通常是徑向延伸的通道180中。通道180徑向延伸並且向外通過非軌道運行的渦卷16的圓周側壁，這可參照圖11最清楚地看到。流體管路160的其它端密封地連接到通道180中，壓縮流體從排出口46供給到閥體136中。沿圓周方向拉長的開口182設置在閥環50上，該閥環50設置成使流體管路160通過，同時使環50相對於非軌道運行的渦卷件16進行旋轉運動。
為了使增壓流體從閥體136供給到致動活塞和氣缸組件98中，流體管路162從閥體136進行延伸並且連接到通道124中，該通道124設置在殼體100的懸掛部分110中。
只要使突出部58和60與相應的凹槽86和88對準並且使突出部58和60移到環形槽84中，就可使閥環50很容易地裝配到非軌道運行的渦卷件16中。之後，通過突出部58和60的軸向上表面和下表面與導向表面62、64、66、68、70、72、74和76配合，使閥環50旋轉到理想位置上，從而使閥環50可移動地支撐在非軌道運行的渦卷件50上。之後，致動組件52的殼體100設置在安裝法蘭114上，而活塞端107安裝著銷80。然後，使彈簧134的一端連接到銷132上。之後，彈簧134的另一端連接到銷80上，因此完成了裝配過程。
在裝配閥環50之前，非軌道運行的渦卷件16通過合適的螺栓184典型地固定到主支承殼體26上時，在一些情況下優選地在把非軌道運行的渦卷件16裝配到主支承殼體26之前，把這種連續功率調節零件裝配到非軌道運行的渦卷件16中。這只要通過沿著閥環50的邊緣提供若干合適設置的弧形切口186，就可容易地實現，如圖4所示。這些切口提供了固定螺栓184的入口，而閥環裝配到非軌道運行的渦卷件16中。
在工作時，一個或者多個傳感器188所探測到的系統工作條件表明需要壓縮機的全部功率時，室內元件控制模塊190響應來自傳感器188的信號進行工作，從而給螺線管組件164的螺線圈172通電，因此使柱塞168與閥座178脫離接合，因此通道148和152處於流體連通之中。然後，使基本上處於排出壓力中的增壓流體從排出口46通過通道179、180、流體管路160、通道150、152、148、144、流體管路162和通道124、118和120流到氣缸104中。然後，該流體壓力使活塞106相對於氣缸104向外移動，因此使閥環旋轉，從而把突出部58和60以密封重疊的方式移動到通道90和92中。然後，防止吸入到運動流體腔中的吸入氣體通過通道90和92排出，該運動流體腔由相互接合的渦卷件14和16來限制出。
當負荷情況變到不需要壓縮機的全部功率時，傳感器188將把表明這種情況的信號供給到控制器190中，該控制器使螺線管組件164的線圈172斷電。然後，在彈簧174的偏壓作用下使柱塞168從管形件304中向外運動，因此使閥176移動從而與座178形成密封接合，因此關閉了通道148和使增壓流體停止流動。應該注意到，凹口154與排出口46處於連續的流體連通中，因此連續地承受排出壓力。排出壓力有助於偏壓閥176，從而使之與閥座178形成流體緊密封接合，及以這種關係保持相同。
裝在氣缸104內的增壓氣體通過通道128流回到室38中，因此彈簧134使閥環50旋轉回到這樣的位置上在該位置上，突出部58和60不再關閉通道90和92。彈簧134還使活塞106相對於氣缸104向內移動。在這個位置上，吸入到運動流體腔中的一部分吸入氣體通過通道90和92排出，直到運動流體腔不與開口94和96連通時為止，因此減少了壓縮中的吸入氣體量，從而減少了壓縮機的功率，該運動流體腔由相互接合的渦卷件14和16限制出。應該注意到，通過把調節系統布置成使壓縮機10在正常情況下處於減少的工作功率模式下(即螺線圈斷電，因此沒有流體壓力供給到致動活塞氣缸組件)，這個系統提供了這樣的優點壓縮機在功率減少的模式下進行起動，因此所需要的起動扭矩較小。如果希望的話，那麼可以使用費用較小的、起動扭矩較小的馬達。
應該注意到，閥環在圖1的調整位置和圖2的未調整位置之間的移動速度直接涉及到通道128的相對尺寸大小和供給路線。換句話說，由於通道128連續通到室38中，而該室38處於吸入壓力下，因此當螺線管組件164的線圈172通電時，從排出口46中流出的一部分增壓流體將連續地排出到吸氣壓力中。該流體量通過通道128的相對尺寸大小來控制。但是，當通道128的尺寸大小減小時，使氣缸104排空所需要的時間將增加，因此使從減少的功率轉換到全功率所需要的時間增加了。
雖然在上述實施例中使用設置在殼體100內的通道128來排放氣缸104的致動壓力，從而使壓縮機10回到減少的功率中，但是不用通道128而在閥體136上合適地設置排放通道也是可以的。這個實施例示出在圖13和14中。圖13示出了改進後的閥體136』，該閥體具有排出通道192，該通道192進行工作，從而使通道144』出口通到吸入壓力中，並且因此通過管路162使氣缸104通到吸口中。圖14示出了改進過的活塞和氣缸組件98』，在該組件中，不採用排出通道128。閥體136和活塞氣缸組件98』的工作和功能在其它情況下與上面所公開的基本相同。相應地，閥體136和136』、活塞和氣缸組件98和98』的相應部分基本上相同，並且每個通過相同的標號加上撇號來表示。
雖然上述實施例提供了足夠的相對較低費用的功率調節裝置，但也可以使用三通電磁閥，在該電磁閥中，氣缸104的通風也通過閥系來控制。示出了這種裝置，並且參照圖15來進行描述。在這個實施例中，閥體194以與上述相同的方式固定到殼體12中，並且包括細長的中央孔196，在該中央孔196內可移動地設置著滑閥198。滑閥198通過殼體12向外延伸到螺線圈200中，並且在螺線圈200通電時，適合於從閥體194向外進行縱向移動。當線圈200斷電時，線圈彈簧202進行工作從而使滑閥198偏壓到閥體194中。
滑閥198包括細長的軸向延伸的中心通道204，該中心通道204的內端通過塞子206來堵住。設置了通常是徑向延伸的、軸向隔開的三組通道208、210、212，每組包括一個或者多個這樣的通道這些通道從中心通道204向外延伸，而每組各自通到軸向間隔開的環形槽214、216和218中。閥體194設置有第一高壓供給通道220，該供給通道220通到孔196中並且適合於連接到流體管路160中從而把壓縮流體供給閥體194中。閥體中的第二通道222也通到孔196中並且造合於在它的外端連接到流體管路162中，從而使孔196與氣缸104處於流體連通之中。排出通道224也設置在閥體194中，該通道的一端通到孔196中，而另一端通到殼體12的下部室38中。
在工作時，當螺線圈斷電時，滑閥198將處於這樣的位置環形槽214將與通道222連通，而環形槽218與排出通道224連通，因此可以連續地使氣缸104換氣。這時，滑閥198設置成環形密封件226和228位於通道220的軸向相對側，因此可以防止壓縮流體從排出口46流出。當希望致動功率調節系統來提高壓縮機10的功率時，給螺線圈200通電，因此使滑閥198從閥體194向外移動。這將導致環形槽218不與排出通道224處於流體連通，同時環形槽216移動成與高壓供給通道220連通。當通道222與環形槽214保持流體連通時，來自通道220的增壓流體通過滑閥198內的通道210和208供給到氣缸104中。在滑閥198上設置輔助的、合適的、軸向間隔開的環形密封件，從而確保滑閥198和孔196之間的密封關係。
本發明的連續功率調節系統非常適合於在最後焊接外殼之前檢測。為了實現檢測，只需要把增壓流體供給到排出口46中並且把合適的致動電力供給到螺線圈中。然後，螺線圈循環進行工作，從而使閥環產生必須的旋轉運動，因此確保了合適地裝配所有的內部工作元件。增壓流體通過使壓縮機進行工作所產生的增壓流體來供給，或者由合適的外部源來供給。
現在參照圖16說明本發明的控制結構400。結構400包括恆溫器402、室內元件控制模塊190、室內蒸發器盤管404、室外元件406、溫度傳感器188和變速送風機410和412。送風機412與室內蒸發器盤管404相連，而送風機410與室外元件406內的冷凝器盤管414相連。如圖16所示，結構400包括一個溫度傳感器188，該溫度傳感器監測冷卻劑管路中的液體製冷劑的溫度，該製冷劑管路在室外元件406和室內元件盤管404之間進行延伸，一個溫度傳感器188監測室外環境空氣溫度。控制模塊190使用這些傳感器中的一個或者兩個。
恆溫器402是這樣的裝置它控制室內或者建築物內的溫度。恆溫器402可以接受通用的卸載信號416，該信號表示需要卸載循環。通用的卸載信號416是任選的，並且在存在這種信號時，恆溫器402將把該信號送到控制模塊中，從而開始卸載循環。除了信號416之外或者取代信號416，還可以把控制模塊190編程成在任何傳感器188讀出超過預定溫度時使卸載循環開始。
室內盤管404是典型製冷循環的一部分，該循環包括渦旋壓縮機12，壓縮機設置在室外元件406中。一對製冷劑管路418和420在室內盤管404和室外元件406的渦旋式壓縮機12之間進行延伸。管路420是吸入製冷劑管路，該管路從室內盤管404中輸送製冷劑。一個傳感器188監測管路418內的製冷劑的溫度。
室外元件406包括渦旋壓縮機12、冷凝器414和與冷凝器414相連的送風機410。
控制模塊190使渦旋壓縮機12工作在它的最大功率處，直到它接受到信號來開始卸載時為止。這個信號來自通用的卸載信號416，當室外溫度超過預選的溫度、優選100°F時，它可以來自室外的環境傳感器188，或者當管路418內的流體溫度超過預定溫度、優選105°F時，這個信號來自流體管路傳感器188中。
在接受到卸載信號時，控制模塊190把變速送風機412轉換到低速、最好70％的空氣流，並且通過連通管路424，向渦旋壓縮機12發信號從而使之在全功率(100％)和它的減少功率、優選為65％之間跳動。除了減少蒸發器送風機421的速度之外，如果希望的話，變速送風機410的冷凝器風扇速度也可與壓縮機負載循環成比例地相應減少，從而使舒適性和系統的效率最大。已經發現，通過在40秒的循環時間內使用45％的負載循環(即18秒工作和22秒關閉)，減少了接近20％的系統功率。在通過循環在100％和65％之間的壓縮機描述了上面的優選系統的同時，如果希望的話壓縮機可以循環在其它功率之間。例如設計有蒸氣噴射和延遲吸入功率調節的壓縮機設計成通過蒸氣噴射運行在120％上，在沒有蒸氣噴射的情況下運行在100％上，及通過延遲吸入功率調節運行在65％上。控制模塊190被編程成在任何這些功率之間進行連續循環。此外，當上面所描述的系統具有監測製冷劑溫度和室外環境溫度的傳感器188時，可以採用能確定該系統的最大負載工作條件的其它傳感器。這些包括監測壓力的負載傳感器430、監測電壓的負載傳感器432、監測電流的負載傳感器434、冷凝器盤管中點溫度傳感器436或者監測壓縮機12在空氣調節系統內的馬達繞組的溫度的溫度傳感器438，但不局限於此。
控制模塊190可以實現的其它選擇方案是採用適用的方法，該方法根據室內的恆溫器誤差與設定值和/或可能的室外環境採用可變的循環時間如10-30秒。這種適用的方法可以更加有效地平衡舒適性與高峰需求減少量，並且延長了螺線管的壽命。隨著網際網路通信的出現，現在容易實現通過網際網路來接受通用的信號。因此，許多房子或者一個房子中的設備可以異相同步，從而在每個房子或者在單個房子中舒適性沒有任何明顯減少的情況下實現全部通用位置請求加載。
顯而易見的是，確信所公開的本發明的優選實施例提供了上述的這些優點和特徵，同時應該知道，在沒有脫離附加的權利要求書的合適範圍或者清楚含義的情況下，本發明可以改進、變形和變化。
權利要求
1.一種空氣調節系統，它包括渦旋壓縮機，它包括兩個渦卷件，兩個渦卷件具有相互嚙合的外罩，所述壓縮機可以在最小功率和大功率之間有選擇地進行工作，所述最小功率小於所述大功率，並且大於0功率；控制器，它與所述壓縮機連通，所述控制器進行工作，從而響應外部通用的卸載控制信號使所述壓縮機在所述最小功率和所述大功率之間進行循環。
2.如權利要求1所述的空氣調節系統，還包括連接到所述控制器中的傳感器，該傳感器探測這樣的情況該情況表示所述壓縮機工作在最大負載量上。
3.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的壓力傳感器。
4.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的溫度傳感器。
5.如權利要求4所述的空氣調節系統，其中，所述情況是所述空氣調節系統內的製冷劑的溫度。
6.如權利要求4所述的空氣調節系統，其中，所述情況是環境空氣的溫度。
7.如權利要求4所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括馬達，該馬達具有馬達繞組所述情況是所述馬達繞組的溫度。
8.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括網際網路連接，所述外部通用信號通過所述網際網路連接來提供。
9.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的恆溫器，所述外部通用信號提供到所述恆溫器中。
10.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述壓縮機在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環發生在固定的循環時間。
11.如權利要求9所述的空氣調節系統，其中，所述固定循環時間等於或者小於60秒。
12.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述壓縮機在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環發生在可變的循環時間。
13.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括送風機馬達，所述控制器使所述送風機馬達的速度隨著所述壓縮機的所述循環同時減少。
14.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括電磁閥，該電磁閥響應所述控制器來使所述壓縮機在所述大功率和所述最小功率之間進行轉換。
15.如權利要求14所述的空氣調節系統，其中，使用脈衝寬度調製來使所述壓縮機進行循環。
16.如權利要求1所述的空氣調節系統，其中，使用脈衝寬度調製來使所述壓縮機進行循環。
17.一種空氣調節系統，它包括渦旋壓縮機，它包括兩個渦卷件，兩個渦卷件具有相互嚙合的外罩，所述壓縮機可以在小功率和大功率之間有選擇地進行工作；電磁閥，它與所述壓縮機連接，從而使所述壓縮機在所述小功率和所述大功率之間進行循環；及控制器，它與所述電磁閥連接，所述控制器進行工作，從而控制使用脈衝寬度調製的所述電磁閥，從而響應控制信號使所述壓縮機在所述小功率和所述大功率之間連續地進行循環。
18.如權利要求17所述的空氣調節系統，還包括連接到所述控制器中的傳感器，該傳感器探測這樣的情況該情況表示所述壓縮機工作在最大負載量上。
19.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的壓力傳感器。
20.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的溫度傳感器。
21.如權利要求20所述的空氣調節系統，其中，所述情況是所述空氣調節系統內的製冷劑的溫度。
22.如權利要求20所述的空氣調節系統，其中，所述情況是環境空氣的溫度。
23.如權利要求20所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括馬達，該馬達具有馬達繞組，所述情況是所述馬達繞組的溫度。
24.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述控制器響應外部通用卸載控制信號。
25.如權利要求24所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括網際網路連接，所述外部通用信號通過所述網際網路連接來提供。
26.如權利要求24所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括連接到所述控制器中的恆溫器，所述外部通用信號提供到所述恆溫器中。
27.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述壓縮機在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環發生在固定的循環時間。
28.如權利要求27所述的空氣調節系統，其中，所述固定循環時間等於或者小於60秒。
29.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述壓縮機在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環發生在可變的循環時間。
30.如權利要求17所述的空氣調節系統，其中，所述空氣調節系統還包括送風機馬達，所述控制器使所述送風機馬達的速度隨著所述壓縮機的所述循環同時減少。
31.一種用於渦旋壓縮機的功率調節系統，它包括第一渦卷件，它具有第一端板和直立的第一螺旋外罩(wrap)；第二渦卷件，它具有第二端板和直立的第二螺旋外罩，所述第一和第二螺旋外罩相互交插從而限制出至少兩個運動流體腔，當它們從徑向外部位置移動到徑向內部位置時，這些流體腔的大小減少了；第一流體通道，它連接在所述至少兩個運動流體腔中的一個和基本上處於吸入壓力的區域之間；第二流體通道，它連接在所述至少兩個運動流體腔中的第二個和基本上處於吸入壓力的區域之間；一個閥件，它進行工作從而基本上同時打開和關閉所述第一和第二流體通道，從而調節所述渦旋壓縮機的功率；及控制器，它與所述閥連接，所述控制器進行工作，從而控制使用脈衝寬度調製的所述閥，從而響應控制信號使所述壓縮機在小功率和大功率之間連續地進行循環。
32.如權利要求31所述的功率調節系統，其中所述控制器進行工作，從而響應外部通用卸載控制信號使所述壓縮機在所述小功率和所述大功率之間進行循環。
全文摘要
公開了一種用於渦旋型壓縮機的、改進過的連續功率調節系統,在該系統中,電磁閥組件的閥體固定到密封殼體的內壁上,致動線圈安裝在外表面上。致動線圈包括柱塞/閥件,該柱塞/閥件與設置在閥體上的通道配合,從而有選擇地致動使用壓縮流體的功率調節裝置。這種結構提供了這樣的優點,全部流體壓力管路設置在密封殼體內,因此可以防止潛在的損壞,電磁線圈容易改變/更換從而提供不同的、可得到的工作電壓和/或不正常工作,在最後焊接外殼之前,該系統容易測試。致動線圈通過脈衝寬度調製來控制,從而在需要卸載的時期期間內減少了壓縮機的負載需求。
文檔編號F25B49/02GK1348064SQ01138459
公開日2002年5月8日 申請日期2001年10月11日 優先權日2000年10月11日
發明者亨·M·彭 申請人:科普蘭公司