專利名稱：可變排量壓縮機(jī)及其控制方法
本申請要求日本專利申請No.2001-337948的優(yōu)先權(quán)。
加熱回路包括一個和蒸發(fā)器相連的旁路。加熱回路還包括一個上述蒸發(fā)器和一個設(shè)置在旁路中的第二膨脹閥，所以壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑也可以通過第二膨脹閥和蒸發(fā)器流回到壓縮機(jī)中，而并不需要循環(huán)回到冷凝器中。這種循環(huán)也是重復(fù)進(jìn)行的，以便于執(zhí)行加熱操作。一般的，這種加熱回路可以是已知的那種“煤氣爐”?？梢酝ㄟ^打開和關(guān)閉一個換向閥，在制冷回路和加熱回路之間進(jìn)行切換。
排量控制閥一般設(shè)置在排放加壓制冷劑的出口和壓縮機(jī)外殼內(nèi)形成的驅(qū)動腔之間的通道內(nèi)。當(dāng)排放的制冷劑壓力超過參考值的時候，控制器可以打開排量控制閥在驅(qū)動腔內(nèi)增加壓力。
但是如果打開排量控制閥，當(dāng)排放的制冷劑壓力超過參考值的時候，如果周圍環(huán)境溫度較高或者加熱回路中制冷劑的量相對較大，驅(qū)動腔內(nèi)的壓力也許無意中就會過度增加。所以，驅(qū)動腔內(nèi)的壓力也許就會超過和驅(qū)動腔聯(lián)系的密封裝置例如密封唇的臨界壓力。當(dāng)操作加熱回路，而不是操作制冷回路的時候，驅(qū)動腔更會超過上述臨界壓力，因?yàn)樵诩訜峄芈返牟僮鬟^程中，制冷劑的排放壓力通常要大于在制冷回路操作過程中制冷劑的排放壓力。
所以，壓力控制技術(shù)已經(jīng)大大得到發(fā)展，以便于保持驅(qū)動腔內(nèi)的壓力處于設(shè)定的范圍內(nèi)，從而保證即使在加熱回路的操作過程中，也可以有可靠的密封唇耐久性。所以能夠基于壓力波動因素，例如周圍環(huán)境溫度，通過適當(dāng)?shù)母淖冏畲笈欧艍毫?即，排放壓力的參考值)來調(diào)節(jié)驅(qū)動腔內(nèi)的壓力為一個合適的壓力值(或一個合適的壓力范圍)以保證密封唇的耐久性。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，可變排量壓縮機(jī)可以包括一個和驅(qū)動腔相連的排量控制閥。壓縮機(jī)的制冷劑輸出排量一般根據(jù)驅(qū)動腔內(nèi)壓力的變化而變化?？梢酝ㄟ^一個控制器來操縱上述排量控制閥以便于保持驅(qū)動腔內(nèi)的壓力處于設(shè)定范圍之內(nèi)。在壓縮機(jī)操作過程中，上述設(shè)定范圍根據(jù)引起驅(qū)動腔壓力波動的因素來確定。例如，這樣的因素可以是壓縮機(jī)的環(huán)境溫度，連有壓縮機(jī)的空調(diào)回路的溫度和轉(zhuǎn)動速度，也就是壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，壓縮機(jī)可以包括零件或裝置，例如一個用于傳動軸的密封裝置并和驅(qū)動腔相連。這樣的零件和裝置都有一個使用極限，也就是如果驅(qū)動腔內(nèi)的壓力超過了一定的壓力，這樣的零件就可能損壞。壓縮機(jī)的操作就會惡化。所以通過合適的操縱排量控制閥就會使驅(qū)動腔內(nèi)的壓力不會超過目標(biāo)零件和裝置的使用極限，而這個壓縮機(jī)也就可以進(jìn)行可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，而不需要對目標(biāo)零件或裝置施加過多的壓力。
在另一個實(shí)施例中，壓縮機(jī)可以包括一個通過排量控制閥和驅(qū)動腔相連的排放腔。這樣制冷劑就可以在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮，然后通過排量控制閥輸送到驅(qū)動腔中。根據(jù)壓力波動因素的性質(zhì)和壓力波動因素數(shù)值的變化，上述控制器可以選擇一個排放制冷劑壓力的參考值。所以上述排量控制閥能夠根據(jù)這個參考值來進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，空調(diào)系統(tǒng)包括一個具有上述特征的可變排量玉縮機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，公開了一種可變排量壓縮機(jī)的控制方法，其包括，例如(1)根據(jù)一個或多個可以引起驅(qū)動腔內(nèi)壓力波動的因素，為上述可變排量壓縮機(jī)內(nèi)的驅(qū)動腔確定一個設(shè)定的壓力范圍，和(2)操縱和驅(qū)動腔相連的排量控制閥，保持驅(qū)動腔內(nèi)壓力處于設(shè)定的范圍之內(nèi)。
制冷劑通過吸入腔被吸入到壓縮機(jī)中，接著在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮，并通過排放腔排到空調(diào)回路中。盡管為了潤滑壓縮機(jī)內(nèi)滑動部件，制冷介質(zhì)中分散有潤滑油，但制冷介質(zhì)基本上為一種制冷劑。上述壓縮機(jī)也可以包括一個或多個容納在一個或多個氣缸內(nèi)徑中的活塞。吸入、壓縮和排放操作可以由活塞的往復(fù)操作來完成。上述活塞可以和安裝在傳動軸上的斜盤配合，這樣當(dāng)傳動軸旋轉(zhuǎn)時，活塞可以在氣缸孔中往復(fù)運(yùn)動。上述制冷劑的輸出比可以根據(jù)操縱和調(diào)節(jié)排量控制閥而變化。排出的制冷劑可以通過排量控制閥提供給驅(qū)動腔，這樣可以相對于傳動軸影響斜盤的傾斜角度。通過改變上述傾斜角度，就可以改變活塞的沖程長度和制冷劑的輸出比。
根據(jù)一個或多個涉及能夠在驅(qū)動腔內(nèi)引起壓力波動的壓力波動因素的信息，上述控制器可以控制或操縱上述排量控制閥。所以驅(qū)動腔內(nèi)的壓力最好保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。這里“涉及壓力波動因素”可以包括驅(qū)動腔內(nèi)自身的壓力，而且還包括驅(qū)動腔內(nèi)任何其他可以影響壓力波動的參數(shù)，或者任何其他類似這樣參數(shù)的信息。其他具有代表性的壓力波動因素還可以包括空調(diào)回路的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(也就是壓縮機(jī)內(nèi)傳動軸的旋轉(zhuǎn)速度)。
所以，即使一個或多個壓力波動因素例如環(huán)境溫度在壓縮機(jī)操作過程中發(fā)生改變，也可以利用一個或多個壓力波動因素來控制排量控制閥，使傳動腔內(nèi)的壓力可以保持在預(yù)定范圍內(nèi)。這里。術(shù)語“設(shè)定范圍”最好是一個驅(qū)動腔內(nèi)壓力在最大設(shè)定值和最小設(shè)定值之間的范圍。為一個小于設(shè)定最大預(yù)置值，或者一個大于設(shè)定最小預(yù)置值。例如這樣的范圍可以基于和驅(qū)動腔相連的密封唇(軸密封裝置)的耐久性來進(jìn)行選擇。這樣，驅(qū)動腔內(nèi)的壓力就可以保持在上述范圍內(nèi)，而且并不超過密封唇的壓力極限。所以，可變排量壓縮機(jī)驅(qū)動腔內(nèi)的壓力可以有效地保持在所需的范圍內(nèi)。
在本申請的另一個范圍內(nèi)，控制器可以計算用于對應(yīng)相關(guān)壓力波動因素的排放制冷劑的參考值，接著基于上述參考值，控制器就可以控制上述排量控制閥。這樣排量控制閥就可以通過選擇設(shè)定范圍內(nèi)合適的參考值來加以控制。基于涉及壓力波動因素的信息，就可以獨(dú)立的確定這樣的參考值。例如，涉及壓力波動因素的信息和排放壓力參考值之間的相互關(guān)系就可以用圖表來表示。為了更新和重置上述參考值，可以按所需從圖上讀出涉及壓力波動因素的信息。這樣，參考值就可以根據(jù)上述信息的變化而變化。
例如，如果驅(qū)動腔內(nèi)的壓力小于設(shè)定的最大值，排放壓力的參考值就可以設(shè)置成能夠啟動這樣的控制。接著排量控制閥就可以通過設(shè)定的參考值來進(jìn)行控制。而且，設(shè)定的參考值可以和實(shí)際的制冷劑排放壓力相比較。如果實(shí)際的制冷劑排放壓力高于設(shè)定的參考值，為了保證驅(qū)動腔內(nèi)的壓力處于設(shè)定的壓力范圍之內(nèi)，排量控制閥的流量就會減小。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，排放壓力的參考值一般設(shè)置成單一不變的數(shù)值，而和壓力波動因素?zé)o關(guān)。所以驅(qū)動腔內(nèi)的壓力不能得到合適的調(diào)節(jié)。而根據(jù)本發(fā)明，通過壓力波動因素的變化，改變排放壓力的參考值，從而使驅(qū)動腔內(nèi)的壓力可以合適的或精確的控制在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，壓力波動因素可以從空調(diào)回路的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)(傳動軸)的轉(zhuǎn)速兩個中的至少一個選擇。這樣利用上述因素中的一個或多個的結(jié)合就可以來控制排量控制閥。
例如，如果上述環(huán)境溫度增加，空調(diào)回路中從風(fēng)扇到達(dá)蒸發(fā)器的空氣溫度就會增加。結(jié)果，通過入口返回壓縮機(jī)的制冷劑壓力也會增加，排放制冷劑的壓力和驅(qū)動腔內(nèi)的壓力也會隨之增加。可以用一個溫度感應(yīng)裝置，例如一個通常設(shè)置在交通工具中的溫度傳感器，來檢測上述周圍的環(huán)境溫度，這樣上述溫度傳感器檢測的輸出值可以用于控制程序或處理排量控制閥。
如果空調(diào)回路的溫度增加，通過入口返回壓縮機(jī)的制冷劑溫度和壓力也會增加。排放制冷劑的壓力和驅(qū)動腔內(nèi)的壓力也會隨之增加。而且在這個實(shí)施例中，蒸發(fā)器的溫度可以作為空調(diào)回路的溫度。這樣為了能夠檢測蒸發(fā)器的溫度，溫度傳感器就可以和上述蒸發(fā)器相匹配。但是任何其他代表蒸發(fā)器溫度和空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)也可以適用。例如就可以使用使空氣進(jìn)入蒸發(fā)器的風(fēng)扇的電壓輸入值這個參數(shù)。上述電壓輸入值在交通工具的操作人員改變和風(fēng)扇相連的氣流量開關(guān)的時候，也隨之變化。
如果壓縮機(jī)(也就是傳動軸)的轉(zhuǎn)速增加，壓縮機(jī)和壓縮機(jī)外殼的溫度也會增加。這種情況，通過入口返回壓縮機(jī)的制冷劑溫度和壓力也會增加。排放制冷劑的壓力和驅(qū)動腔內(nèi)的壓力也會隨之增加。壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過檢測汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速并計算壓縮機(jī)傳動軸的轉(zhuǎn)速來獲得。
這樣，本發(fā)明可變排量壓縮機(jī)就可以通過作為壓力波動因素的空調(diào)回路的環(huán)境溫度和/或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來加以控制。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，可變排量壓縮機(jī)可以包括一個密封裝置和驅(qū)動腔相連通。這個密封裝置可以來密封壓縮機(jī)外殼內(nèi)外部之間壓縮機(jī)和驅(qū)動腔相連的那一部分。例如，上述密封裝置可以是一個帶有密封唇的軸密封裝置。上述密封唇和壓縮機(jī)的傳動軸相接觸。在這種情況下，就可以根據(jù)上述密封裝置的使用極限來確定設(shè)定壓力的范圍。這樣就可以調(diào)節(jié)排量控制閥以便于驅(qū)動腔內(nèi)的壓力不會超過上述密封裝置的壓力極限值。所以就可以防止密封裝置由于驅(qū)動腔內(nèi)的壓力過大而受到損害。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例，空調(diào)系統(tǒng)包括一個帶有上述一個或多個特征的可變排量壓縮機(jī)。該空調(diào)系統(tǒng)還可以包括一個制冷回路和/或一個加熱回路。上述制冷回路可以包括一個冷凝器和一個蒸發(fā)器。該冷凝器設(shè)置在一個從出口到入口的通路中。該蒸發(fā)器設(shè)置在冷凝器下游側(cè)的通路中。
上述加熱回路也可以包括一個旁路和一個上面提到的蒸發(fā)器。該旁路從出口延伸到上述蒸發(fā)器。這樣，蒸發(fā)器既可以用于制冷回路，也可以用于加熱回路。上述控制器可以用來調(diào)節(jié)排量控制閥以便于驅(qū)動腔內(nèi)的壓力保持在設(shè)定的范圍內(nèi)或可以保持在一個設(shè)定的數(shù)值。實(shí)際上，為了能夠調(diào)節(jié)排量控制閥，控制器可以利用一個或多個從蒸發(fā)器的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的至少一個中選擇出來的壓力波動因素。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，公開了一種控制可變排量壓縮機(jī)的方法。上述方法包括基于涉及一個或多個壓力波動因素的信息來控制排量控制閥，以便于驅(qū)動腔內(nèi)壓力保持在一個設(shè)定的范圍內(nèi)。所以驅(qū)動腔內(nèi)的壓力可以有效地被控制在一個設(shè)定范圍內(nèi)?？蛇x擇的是，對應(yīng)于涉及壓力波動因素的信息，上述控制器可以確定一個排放制冷劑的壓力的參考值。上述控制器就可以根據(jù)上述參考值來調(diào)節(jié)排量控制閥。所以就可以通過改變對應(yīng)于上述信息的排放壓力參考值，精確的調(diào)節(jié)驅(qū)動腔內(nèi)的壓力。
如上所述，本發(fā)明中的方法還可以包括基于一個或多個從蒸發(fā)器的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速中至少一個選擇的壓力波動因素來調(diào)節(jié)排量控制閥。另外，本發(fā)明方法還可以包括根據(jù)一個或多個和驅(qū)動腔連接的密封裝置的使用極限來確定驅(qū)動腔的設(shè)定壓力范圍。這樣，就可以防止壓縮機(jī)內(nèi)的上述密封裝置受到損害。
上面公開或下面將要公開的每個技術(shù)特征和啟示都可以單獨(dú)使用或和其他特征以及啟示相結(jié)合，從而得到一種可變排量壓縮機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)以及設(shè)計和使用這樣的壓縮機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)的方法。下面，本發(fā)明利用上述單獨(dú)使用或可結(jié)合使用的技術(shù)特征和啟示的代表實(shí)例，通過參考附圖來進(jìn)行詳細(xì)的說明。這些詳細(xì)說明只是教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)一步實(shí)踐本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并不是用來限定本發(fā)明的范圍的。只有權(quán)利要求才用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。所以下面說明書中公開的技術(shù)特征和方法的結(jié)合在廣義上實(shí)踐本發(fā)明并不是必需的，只是本發(fā)明描述的實(shí)施例的一種啟示。而且，實(shí)施例和獨(dú)立權(quán)利要求的不同特征不必列舉，就可以結(jié)合到一起，來提供一種追加的本發(fā)明實(shí)施例。
下面，參考附圖來說明空調(diào)系統(tǒng)100。該空調(diào)系統(tǒng)適合于安裝在例如汽車的交通工具內(nèi)并可以包括一個可變排量壓縮機(jī)101，其可以吸入，壓縮，加壓，和排放制冷劑。在這個實(shí)施例中，可變排量壓縮機(jī)101是一種斜盤式壓縮機(jī)?？照{(diào)系統(tǒng)100如

圖1所示。圖2為可變排量壓縮機(jī)101的部分放大視圖。
參考圖1，上述空調(diào)系統(tǒng)100包括一個制冷回路308，一個加熱回路(熱氣旁路加熱器回路)309和一個連在壓縮機(jī)101上的控制器203。盡管在圖中沒有示出，壓縮機(jī)101的傳動軸151，但也可以和作為用于可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳動軸151的外動力源的汽車發(fā)動機(jī)相配合。例如，傳動軸151可以通過一個類似電磁離合器(沒有示出)的離合器裝置和汽車發(fā)動機(jī)相連接。
通過提供經(jīng)壓縮機(jī)101壓縮的高壓制冷劑可以來操作上述空調(diào)系統(tǒng)100的制冷回路308。制冷回路308還包括一個冷凝器301，一個第一膨脹閥303，一個蒸發(fā)器305和一個收集器315。加熱回路(熱氣旁路加熱器回路)309也可以通過提供經(jīng)壓縮機(jī)101壓縮的高溫高壓制冷劑來操作。其可以包括一個設(shè)置在旁路310內(nèi)的第二膨脹閥311，制冷劑(從壓縮機(jī)101出口143排放的)通過旁路310和蒸發(fā)器305相連。另外，加熱回路309還可以包括一個蒸發(fā)器305和一個收集器315，從而可以通過制冷回路共用上述元件。可選擇的是，蒸發(fā)器305可以用于和一個熱水加熱器(沒有示出)結(jié)合，循環(huán)從汽車發(fā)動機(jī)出來的制冷液體(例如防凍劑)。
再參考附圖1，一個第一閥307a和一個第二閥307b可以用來有選擇的操作制冷回路308或加熱回路309。一個Pd值檢測器201可以檢測排放制冷劑的壓力Pd，并將檢測到的Pd值輸入到控制器203中。優(yōu)選的是，上述控制器203作為控制單元可以包括至少一個CPU，一個ROM，一個RAM和一個I/O接口(沒有示出)。上述Pd值檢測器201最好是可以通過控制器203來控制排量控制閥181。
為了能夠產(chǎn)生提供給汽車內(nèi)部的冷空氣，空調(diào)系統(tǒng)100也可以包括一個向蒸發(fā)器305提供空氣的風(fēng)扇320。例如風(fēng)扇320可以是一種離心風(fēng)扇。另外，風(fēng)扇320由一個DC電機(jī)驅(qū)動(沒有示出)，由安裝在汽車內(nèi)部的電池提供電流給上述電機(jī)。所以通過調(diào)節(jié)上述電機(jī)的輸入電壓，就可以改變風(fēng)扇320的輸出(風(fēng)力)。
在制冷回路308的操作過程中，壓縮機(jī)101壓縮的高壓制冷劑傳送或提供給冷凝器301。接著高溫制冷劑的熱量排放到冷凝器301的外面，使制冷劑本身液化。在此之后，上述制冷劑在第一膨脹閥303減壓(膨脹)并被傳送到蒸發(fā)器305中。制冷劑從外部(外部空氣)吸收能量變成氣體。然后氣化的制冷劑通過收集器315返回到壓縮機(jī)101中進(jìn)一步循環(huán)。在加熱回路309的操作過程中，高溫高壓制冷劑(已經(jīng)在壓縮機(jī)101中得到壓縮)在第二膨脹閥311減壓(蒸發(fā))并被傳送到蒸發(fā)器305中，制冷劑的熱量排放到外面。在加熱回路309的操作過程中，上述制冷劑循環(huán)始終保持在氣相階段。加熱回路309通常作為已知的“熱氣旁路加熱器回路”。
在這個實(shí)施例中，加熱回路309可以作為一個輔助加熱裝置。這樣在加熱回路309的操作過程中，蒸發(fā)器305產(chǎn)生的熱量作為上述熱水加熱器的輔助熱源。這樣，如果發(fā)動機(jī)制冷液體產(chǎn)生的熱量不足以加熱上述汽車空間，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動或者環(huán)境溫度很低(例如-20攝氏度或更低)的時候，加熱回路309就會提供輔助的熱量。
下面描述向制冷回路308和加熱回路309提供制冷劑的壓縮機(jī)101結(jié)構(gòu)。上述壓縮機(jī)101包括一個設(shè)置在外殼103內(nèi)的驅(qū)動腔111，在驅(qū)動腔111內(nèi)還設(shè)置有一個由傳動軸151支撐的斜盤161，當(dāng)相對傳動軸151傾斜的時候，上述斜盤161和傳動軸一起151旋轉(zhuǎn)。斜盤相對傳動軸151的傾斜角是可以調(diào)節(jié)的。在本說明書中，下文所提到的斜盤161相對傳動軸151的位置中“基本上豎直位置”是指當(dāng)斜盤161相對于傳動軸151，傾斜得基本上豎直(也就是基本上直立或垂直)時的位置；而“基本平行位置”是指當(dāng)斜盤161相對于傳動軸151基本上設(shè)置在水平時的位置。
斜盤161的周部通過滑靴163和活塞171的頭部相連。在這個實(shí)施例中，在傳動軸151周圍設(shè)置有六個活塞171，其中為了使活塞171在如圖1所示的左右方向上來回移動，六個氣缸孔123能夠可滑動的容納各自的活塞171。如圖1，當(dāng)斜盤161和傳動軸151一起旋轉(zhuǎn)的時候，斜盤161的周部通過滑靴163相對于活塞171可以進(jìn)行滑動。在圖1中，任何一個活塞171都可以定位成相對斜盤161周部的第一部分，其中該第一部分距離氣缸孔123最近。這樣的活塞171就可以插入到對應(yīng)的氣缸孔123中達(dá)到設(shè)定的位置。而相反，如圖1最下部所示，活塞171相對于斜盤161周部第二部分設(shè)置的時候，第二部分距離相應(yīng)氣缸孔123最遠(yuǎn)。活塞可以從氣缸孔中撤回到其最窄位置。當(dāng)傳動軸151從圖1中所示位置旋轉(zhuǎn)過180度時，上述活塞171的最窄位置和其相連。所以在傳動軸151的一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，活塞171在氣缸孔123內(nèi)的左右方向上可以往復(fù)一次。
每個氣缸孔123底部形成有一個吸入孔137a和一個排放孔147a。對應(yīng)于上述吸入孔137a和排放孔147a，可以設(shè)置有一個吸入閥137和一個排放閥147。吸入孔137a和吸入腔131相連，排放孔147a和排放腔141相連。如圖1所示，當(dāng)活塞171移動到左面的時候，由于斜盤161的旋轉(zhuǎn)，制冷劑通過入口133吸入到壓縮機(jī)101內(nèi)。接著通過吸入腔131，吸入孔137a和吸入閥137流進(jìn)氣缸孔123。另一方面，如圖1所示，當(dāng)活塞171移動到左面的時候，由于斜盤161的旋轉(zhuǎn)，吸入到氣缸孔123的制冷劑被壓縮，接著通過排放孔147a，排放閥147和排放腔141穿過出口143。排出的制冷劑的量一般取決于活塞171的沖程長度，該沖程長度對應(yīng)于上述斜盤161的傾斜角。這樣當(dāng)斜盤161接近“基本平行位置”或最大傾斜角的時候，上述沖程長度加大，從而增加了排放制冷劑的流量。與此相反，當(dāng)斜盤161接近“基本垂直位置”或最小傾斜角的時候，上述沖程長度減小，從而減少了排放制冷劑的流量。
在壓縮機(jī)101中，吸入腔131通過減壓通道113和驅(qū)動腔111相連。而且排放腔141通過供壓通道115和驅(qū)動腔111相連。在供壓通道115的中間可以設(shè)置有一個排量控制閥181。其可以是一種電磁閥，包括一個閥件211和一個螺線管213。所以可以通過螺線管213的激勵與否來打開或關(guān)閉上述通道115。尤其是，螺線管213包括一個線圈(沒有示出)，控制器203向上述線圈提供對應(yīng)于輸入控制器203驅(qū)動信號的電源能量。所以。螺線管213還可以產(chǎn)生一種電磁力，其大小和提供給線圈的電量相對應(yīng)。因此上述通道115打開的程度由相應(yīng)的電磁力來確定。優(yōu)選的是，上述排量控制閥的操作也可以由相應(yīng)供給線圈的電流量來調(diào)節(jié)。
斜盤161的傾斜角通常由活塞171的壓差(也就是驅(qū)動腔111和氣缸孔123中的壓力差)來確定。通過打開和關(guān)閉排量控制閥181，就可以調(diào)節(jié)上述壓差。為了減少排放量，可以打開排量控制閥將排放腔141內(nèi)的制冷劑排放到驅(qū)動腔111，使驅(qū)動腔內(nèi)的壓力增加。接著，斜盤161就朝著“基本豎直位置”開始傾斜以減小活塞171的沖程長度，從而減小排放量。與此相反的是，為了能夠增加排放量，可以關(guān)閉排量控制閥防止排放腔141內(nèi)的制冷劑流進(jìn)驅(qū)動腔111。因?yàn)轵?qū)動腔111通過減壓通道113和吸入腔131相連，驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力就會減小，使斜盤161向著“基本平行位置”傾斜。從而導(dǎo)致活塞171的沖程長度增加，使流量增加。
如圖1所示，環(huán)繞傳動軸151可以設(shè)置有一個軸密封裝置190。在圖2中，上述裝置190包括一個和傳動軸151周面151a相接觸的第一唇191和第二唇192，上述密封裝置190還可以包括擋塊193和194，優(yōu)選的是，第一唇191由橡膠制成，并設(shè)置在驅(qū)動腔111的側(cè)面上。第二唇192由聚四氟乙烯制成，也就是公知的“TEFLON”而且第二唇192設(shè)置在第一唇191和擋塊194之間。優(yōu)選的是，擋塊193，194由金屬制成。擋塊193可以用來阻擋第一唇191，擋塊194可以用來阻擋第二唇192。在第一唇191的外周側(cè)面上形成有一個間隔195和驅(qū)動腔111相連。所以，驅(qū)動腔內(nèi)的制冷劑可以輸送到間隔195內(nèi)，使壓力施加在第一唇191上。
在軸密封裝置190安裝前的非負(fù)載狀態(tài)，第一唇191和第二唇192分別構(gòu)造的如圖2中的點(diǎn)劃線所示，軸密封裝置190安裝到傳動軸151上，傳動軸151周面151a擠壓第一唇191和第二唇192，使其構(gòu)造的如圖2中的實(shí)線所示。在安裝狀態(tài)，第一唇191和第二唇192的拉緊力施加在傳動軸151的周面151a上，從而在壓縮機(jī)外殼內(nèi)外之間產(chǎn)生密封。所以就會防止驅(qū)動腔111內(nèi)的制冷劑沿著傳動軸151的周面151a泄漏到壓縮機(jī)外殼的外面。這樣軸密封裝置190，尤其是第一唇191和第二唇192就能夠密封傳動軸151。
空調(diào)系統(tǒng)100的控制器203可以包括一個附加的功能就是可以防止驅(qū)動腔內(nèi)的壓力不合適的增加或過大。根據(jù)軸密封裝置190的使用極限，控制器203來調(diào)節(jié)排量控制閥181。這樣，控制器203就可以調(diào)節(jié)排量控制閥181，以便于驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力Pc不會超過軸密封裝置190的極限壓力。在說明書中，以后這個過程就可以稱為“防壓力Pc增加控制”或“防壓力Pc過大過程”。
在詳細(xì)說明控制器203執(zhí)行的控制之前，參考圖3將先描述包括驅(qū)動腔111內(nèi)壓力增加在內(nèi)的這樣的各種因素(下文稱為“壓力增加誘導(dǎo)因素”)。
如圖3所示，“壓力增加誘導(dǎo)因素”是驅(qū)動腔111內(nèi)引起壓力波動的因素，可以包括例如(1)環(huán)境溫度，(2)施加在風(fēng)扇320上的輸入電壓，(3)壓縮機(jī)101的轉(zhuǎn)速(也就是傳動軸151的轉(zhuǎn)速)。而且其他的因素也可以考慮。
例如，如果由于工作環(huán)境的變化，環(huán)境溫度增加，從風(fēng)扇320到蒸發(fā)器305的空氣溫度也會增加。所以，通過入口133進(jìn)入壓縮機(jī)101的制冷劑的溫度Ts(下文稱為吸入溫度Ts)和壓力Ps(下文稱為吸入壓力Ps)就增加了。這樣，排放制冷劑的壓力Pd(下文稱為排放壓力Pd)和驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力也會隨之增加。
另一方面，如果操作者調(diào)節(jié)和風(fēng)扇320相連的開關(guān)(沒有示出)來減小進(jìn)入汽車的氣流，施加在風(fēng)扇320上的輸入電壓就會減小。這樣，從風(fēng)扇320到蒸發(fā)器305的氣流也會減小。所以，制冷劑的溫度Ts和經(jīng)入口133流入壓縮機(jī)101的壓力Ps就會增加，使排放壓力Pd和驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力增加。
而且，如果壓縮機(jī)101的轉(zhuǎn)速增加(也就是傳動軸151轉(zhuǎn)速增加)，壓縮機(jī)101自身的溫度就會增加，從而使壓縮機(jī)外殼103的溫度增加。這樣，經(jīng)入口133流入壓縮機(jī)101的制冷劑的壓力Ps就會增加，所以排放壓力Pd和驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力也會增加。
下面參考圖4到6，結(jié)合利用可以作為壓力增加因素的環(huán)境溫度的過程，來說明控制器203執(zhí)行的防壓力Pc增加控制。圖4中，示出了由控制器203完成的過程的流程圖。圖5是環(huán)境溫度和最大壓力Pd之間的相互關(guān)系圖表。圖6示出了環(huán)境溫度和壓力Pc之間的相互關(guān)系。
如圖4所示，在防壓力Pc增加控制的步驟S10中，控制器203的CPU讀取環(huán)境溫度T和排放壓力Pd。而且，環(huán)境溫度T可以通過一個安裝在汽車中的溫度傳感器(沒有示出)檢測得到。這樣上述CPU就可以得到溫度傳感器檢測的結(jié)果。Pd值檢測器201可以用來檢測排放壓力Pd。
然后進(jìn)行過程中的步驟S20，其導(dǎo)入對應(yīng)于步驟S10中溫度T的Pd最大值Pm，如上所述，Pd最大值Pm根據(jù)溫度T的變化而變化，也就是由每次檢測得到的溫度T來重新確定。在說明書中，Pd最大值Pm也可以指一個“排放壓力參考值”。例如，基于當(dāng)前的環(huán)境溫度T，確定Pd最大值Pm就可以對應(yīng)一個圖表，Pd最大值Pm可以從上述圖表中讀取。甚至當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)100的操作從制冷回路308切換到加熱回路309的時候，加熱回路309中的制冷劑進(jìn)入到制冷回路308中，實(shí)際上也可以不進(jìn)入到制冷回路308，全部都保持在加熱回路309中。所以，可以通過確定Pd最大值Pm，來使驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力Pc不會超過軸密封裝置190的使用極限。可以執(zhí)行步驟S30和后續(xù)的步驟來調(diào)節(jié)和Pd最大值Pm相關(guān)的排量控制閥181。
在步驟S30中，CPU對比在步驟S10中讀取的排放壓力Pd和在步驟S20中導(dǎo)入的Pd最大值Pm。如果排放壓力Pd大于Pd最大值Pm(也就是在步驟S30中的確認(rèn)為“是”的話)，上述過程將進(jìn)入步驟S40。而相反，如果排放壓力Pd等于或小于Pd最大值Pm(也就是在步驟S30中的確認(rèn)為“否”的話)，上述過程將停止從而結(jié)束防壓力Pc增加控制。在后者，控制器203根據(jù)運(yùn)行的負(fù)載來執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)控制，從而調(diào)節(jié)排放輸出量。
在步驟S40中，上述CPU讀取一個排量控制閥181的控制電流值I，接著CPU確定一個小于上述控制電流值的控制電流值In(In＝I-ΔI)，然后上述過程進(jìn)入到步驟S50。CPU根據(jù)控制電流值In向排量控制閥181輸出信號，從而防止驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力Pc超過Pd最大值Pm。
參考圖5，根據(jù)本實(shí)施例，是一個執(zhí)行了防壓力Pc增加控制和沒有執(zhí)行防壓力Pc增加控制(也就是Pd最大值Pm為一個和環(huán)境溫度無關(guān)的單一數(shù)值)相比較的圖表。這樣在這個實(shí)施例中，當(dāng)環(huán)境溫度增加的時候，Pd最大值Pm減小。如圖6所示，發(fā)明人注意到，通過這個實(shí)施例可以獲得良好的防止壓力Pc增加的效果。如果在壓縮機(jī)101的操作過程中，Pd最大值Pm保持不變的話，當(dāng)環(huán)境溫度增加的時候，驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力就會超過壓力極限(也就是前面提到的軸密封裝置190的使用極限)。另一方面，根據(jù)這個實(shí)施例的防壓力Pc增加控制保證了壓力處于不會超過壓力極限的一個范圍內(nèi)。
如上所述，根據(jù)這個實(shí)施例，能夠確保軸密封裝置190的密封作用，因?yàn)榕帕靠刂崎y181根據(jù)環(huán)境溫度(一個在驅(qū)動腔111內(nèi)可以引起壓力Pc波動的因素)來調(diào)節(jié)，以便于驅(qū)動腔111內(nèi)壓力不會超過軸密封裝置190的使用極限。
本發(fā)明并不受上述實(shí)施例的局限，還可以包括各種不同的變化和修改。例如，下列實(shí)施例就可以通過應(yīng)用上述實(shí)施例來得以實(shí)現(xiàn)。
上述實(shí)施例結(jié)合通過利用環(huán)境溫度作為用于驅(qū)動腔111的一種壓力Pc增加因素來對調(diào)節(jié)排量控制閥181加以說明。但是，利用作為壓力增加因素的空調(diào)系統(tǒng)100的溫度，壓縮機(jī)101的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動腔111內(nèi)的壓力以及/或任何其他因素都可以進(jìn)行相似的調(diào)節(jié)控制。
另外，上述實(shí)施例中描述了防止驅(qū)動腔111內(nèi)壓力超過軸密封裝置190使用極限的過程。但是，也可以執(zhí)行調(diào)節(jié)來防止驅(qū)動腔111內(nèi)壓力超過其他和驅(qū)動腔111相連的裝置或元件(也就是附加的或者替代軸密封裝置190的裝置)的使用極限。
權(quán)利要求
1.一種可變排量壓縮機(jī)(101)，包括一個設(shè)置在壓縮機(jī)外殼(103)內(nèi)的驅(qū)動腔(111)，一個可以吸入制冷劑的吸入腔(131)，一個用于把壓縮制冷劑排放到空調(diào)回路(308，309)的排放腔(141)，一個用于控制從排放腔向驅(qū)動腔輸送壓縮制冷劑的排量控制閥(181)，和一個根據(jù)涉及壓力波動因素的信息來控制排量控制閥的控制器(203)，其中驅(qū)動腔內(nèi)的壓力保持在一個預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，上述壓力波動因素在壓縮機(jī)的操作過程中，可以引起驅(qū)動腔內(nèi)的壓力波動。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可變排量壓縮機(jī)，其特征在于，根據(jù)涉及壓力波動因素的信息，控制器還包括可以確定一個排放制冷劑壓力的參考值，控制器可以根據(jù)確定的參考值來調(diào)節(jié)排量控制閥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種可變排量壓縮機(jī)，其特征在于，上述壓力波動因素可以從空調(diào)系統(tǒng)回路(308，309)的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)(101)轉(zhuǎn)速的至少一個中來選擇。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種可變排量壓縮機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括一個和驅(qū)動腔(111)相連的密封裝置(190)，其中可以根據(jù)該密封裝置的使用極限來確定上述設(shè)定的壓力范圍。
5.一種空調(diào)系統(tǒng)(100)包括一種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的可變排量壓縮機(jī)(101)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，空調(diào)回路包括一個包括冷凝器(301)和蒸發(fā)器(305)的制冷回路(308)，冷凝器設(shè)置在一個從排放腔到吸入腔的通道內(nèi)，蒸發(fā)器設(shè)置在冷凝器下游側(cè)的通道內(nèi)，和一個包括旁路(310)和蒸發(fā)器的加熱回路(309)，旁路從排放腔延伸到蒸發(fā)器，其中壓力波動因素可以從空調(diào)系統(tǒng)回路的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的至少一個中來選擇。
7.如權(quán)利要求6所述的一種空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，壓力波動因素可以從蒸發(fā)器溫度和風(fēng)扇輸入電壓的至少一個中來選擇。
8.一種控制可變排量壓縮機(jī)(101)的方法，上述可變排量壓縮機(jī)包括一個設(shè)置在壓縮機(jī)外殼(103)內(nèi)的驅(qū)動腔(111)，一個可以吸入制冷劑的吸入腔(131)，一個用于把壓縮制冷劑排放到空調(diào)回路(308，309)的排放腔(141)，一個用于控制從排放腔向驅(qū)動腔輸送壓縮制冷劑的排量控制閥(181)，其特征在于，上述方法包括，根據(jù)涉及壓力波動因素的信息來調(diào)節(jié)排量控制閥，其中驅(qū)動腔內(nèi)的壓力保持在一個預(yù)先設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，上述壓力波動因素是在驅(qū)動腔內(nèi)能夠引起壓力波動的因素。
9.如權(quán)利要求8所述的一種方法，還包括根據(jù)涉及壓力波動因素的信息確定排放制冷劑壓力的一個參考值，然后基于這個參考值來調(diào)節(jié)上述排量控制閥。
10.如權(quán)利要求8或9所述的一種方法，其特征在于，上述壓力波動因素可以從空調(diào)系統(tǒng)回路的環(huán)境溫度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、同可變排量壓縮機(jī)配合的蒸發(fā)器的溫度或者風(fēng)扇的輸入電壓中的至少一個來進(jìn)行選擇。
11.如權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)所述的一種方法，還包括根據(jù)一個和驅(qū)動腔相連的密封裝置(190)的使用極限來確定壓力的預(yù)先設(shè)定范圍。
12.如權(quán)利要求8所述的一種方法，進(jìn)一步包括檢測空調(diào)回路的壓力波動因素，確定壓力波動因素的檢測值是否大于對應(yīng)波動因素的參考值，和減小供給到在排量控制閥上的電流來調(diào)節(jié)上述排量控制閥。
13.如權(quán)利要求12所述的一種方法，其特征在于，上述壓力波動因素可以從空調(diào)系統(tǒng)回路的環(huán)境溫度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、同可變排量壓縮機(jī)配合的蒸發(fā)器的溫度或者風(fēng)扇的輸入電壓中的至少一個來進(jìn)行選擇。
全文摘要
可變排量壓縮機(jī)(101)包括一個和驅(qū)動腔(111)相連的排量控制閥(181)。壓縮機(jī)的輸出排量和驅(qū)動腔內(nèi)壓力的變化相對應(yīng)。一個控制器(203)可以調(diào)節(jié)上述排量控制閥，以便于驅(qū)動腔內(nèi)的壓力保持在一個預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。而且，在壓縮機(jī)操作過程中，這個設(shè)定的范圍可以根據(jù)一個或多個可以引起驅(qū)動腔內(nèi)壓力波動的因素來確定。
文檔編號F24F11/02GK1417471SQ0215844
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者吉田寬之, 川口真廣, 松原亮, 梅村聰 申請人:株式會社豐田自動織機(jī)