專利名稱：可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在壓縮機(jī)中，啟動裝置，如螺線管，通過在壓縮機(jī)的非旋 轉(zhuǎn)渦輪元件與旋轉(zhuǎn)渦輪元件之間選擇性地提供泄漏途徑，可以用于在 小容量模式和全容量模式之間調(diào)節(jié)壓縮機(jī)容量。泄漏路徑通過以下方 式獲得徑向或軸向選擇分開渦輪，由此減小渦輪壓縮制冷劑的能力。
00051電力可以選擇性地供給螺線管，使壓縮機(jī)在小容量模式和 全容量模式之間轉(zhuǎn)換，并且通常由于供電產(chǎn)生溫度升高.另外，由于 螺線管與旋轉(zhuǎn)渦輪元件和非旋轉(zhuǎn)渦輪元件中的至少一種相互作用，因 此螺線管可以部分設(shè)置在渦旋壓縮機(jī)殼內(nèi)，并且由于壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn) 生溫度升高.給螺線管供電和/或壓縮機(jī)內(nèi)制冷劑缺乏循環(huán)都會使溫度 升高，在這種溫度升高的情況下，螺線管的運(yùn)行也會負(fù)面影響其本身 的性能和耐久性.從下文提供的詳細(xì)描述中，本發(fā)明原理的適用范圍將變得 更加明顯。應(yīng)該理解的是，具體的描述和特殊的實(shí)施例應(yīng)僅僅是用于 解釋性的目的，而不是限制本發(fā)明原理的范圍。


0009從詳細(xì)描述和附圖中，將能更加完全地理解本發(fā)明的原 理，在附圖中
00101圖l是根據(jù)本發(fā)明原理的壓縮機(jī)的立體圖；0011圖2是圖l壓縮機(jī)沿線A-A的剖視圖；0012圖3是圖l壓縮機(jī)使用的控制系統(tǒng)的框圖；00131困4是冷卻系統(tǒng)布置困，其中包括困1的壓縮機(jī)和困3的 控制系統(tǒng)；
0014圖5是圖3的控制系統(tǒng)的流程圖；以及當(dāng)螺線管53處于小容量位置時，壓縮機(jī)13處于小容量模 式，這產(chǎn)生一部分總有效容量.例如，當(dāng)螺線管53處于小容量位置時，
壓縮機(jī)13可以僅僅產(chǎn)生約2/3的總有效容量。其它的小容量也是可以 的，例如達(dá)到或低于10。/。到等于或高于90%。但是，當(dāng)螺線管53處 于全容量位置時，壓縮機(jī)13處于全容量模式，并且為冷卻系統(tǒng)12提 供最大冷卻容量(如，約100%容量或更多)。 Triac76同時連接到整流器72和微控制器74。 Triac76從 AC電源79接收AC電，并根據(jù)微控制器74的控制信號選擇性地將 降壓的AC電供應(yīng)到整流器72。
0034在運(yùn)行時，整流器72從Triac76接收降壓的AC電，并在 供應(yīng)到螺線管53之前將AC電轉(zhuǎn)換為DC電。Triac76供應(yīng)的降壓AC 電，使降壓的DC電供應(yīng)到螺線管53 (通過整流器72)，由此降低螺 線管53的工作溫度。結(jié)果，防止螺線管53與過熱有關(guān)的損壞。雖然 給出了 Triac76，但也可以使用任何適合的裝置降低電源79的AC電 壓，例如，MOSFET，但不限于此，并且這應(yīng)該被認(rèn)為是在本發(fā)明原 理范圍內(nèi)。
0035]參看圖5和圖6，下面詳細(xì)描述控制系統(tǒng)10和冷卻系統(tǒng) 12的運(yùn)行。螺線管53開始偏在小容量位置，使壓縮機(jī)13處于小容量 模式.以這種方式定位螺線管53,使壓縮機(jī)13開始工作在小容量模 式(即，在部分負(fù)栽下)。壓縮機(jī)13在小容量模式下開始運(yùn)轉(zhuǎn)，可以 防止壓縮機(jī)13內(nèi)部零件的過度磨損和不必要磨損，因此延長壓縮機(jī) 13的工作壽命。壓縮機(jī)在小容量負(fù)載下啟動，也避免了對啟動電容或 啟動工具包(例如，電容和繼電器的組合)的需求，因此降低系統(tǒng)成 本和復(fù)雜性.在運(yùn)行時，恒溫器78監(jiān)測制冷空間81的溫度，例如建筑 物或水箱內(nèi)部，將檢測的溫度與設(shè)定的溫度對比(圖4)。設(shè)定溫度一
般是由恒溫器78輸入的，從而允許居民將建筑物內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)到所 需數(shù)值。當(dāng)恒溫器78判斷冷卻空間81的檢測溫度超過設(shè)定溫度，則 恒溫器78首先確定檢測的溫度超過設(shè)定溫度的程度。 —旦在小容量模式下運(yùn)行，在操作84，則微控制器74監(jiān) 測恒溫器78的信號Y2，這表示需要第二階段制冷。如果恒溫器78 未申請第二階段制冷，則微控制器74繼續(xù)監(jiān)測恒溫器78的信號Y2， 并繼續(xù)在小容量模式下運(yùn)行壓縮機(jī)13，直到恒溫器78不再申請第一 階段制冷。如果恒溫器78申請第二階段制冷，在操作86，則微控制 器74判斷CPCS15是否檢測到任何具體系統(tǒng)或壓縮機(jī)故障。如果 CPCS15檢測到具體壓縮機(jī)或系統(tǒng)故障，在操作88，則微控制器74 保持壓縮機(jī)13在小容量模式下工作，而不管第二階段制冷需求，從而 在不利條件下保護(hù)壓縮機(jī)13和螺線管53不在全容量模式下運(yùn)行。
00421諸如堵轉(zhuǎn)狀態(tài)的壓縮機(jī)故障，諸如風(fēng)扇電容器故障或線圍 電路斷開的電力故障，和/或諸如負(fù)荷損失或冷凝器臟化的系統(tǒng)故障， 可以在壓縮機(jī)13處于全容量模式運(yùn)行時導(dǎo)致壓縮機(jī)13和/或螺線管53 損壞。因此，微控制器74保持壓縮機(jī)13在小容量模式下運(yùn)行，從而 在CPCS15檢測到這些壓縮機(jī)、電力和/或系統(tǒng)故障時保護(hù)壓縮機(jī)13 和螺線管53。
0043如果CPCS15未檢測到壓縮機(jī)或系統(tǒng)故障，在操作90， 則微控制器74接著檢測供應(yīng)到Triac76的先導(dǎo)電壓值(即，電源79 )。 對于舉例說明的24伏AC電源，如果輸入電壓小于18V，在操作88， 則微控制器74保持螺線管53處于小容量位置，由此壓縮機(jī)13處于小 容量模式，而不管笫二階段制冷的需求，但是，如果輸入電壓大于18V, 在操作92,則微控制器74判斷壓縮機(jī)13是否運(yùn)行預(yù)定時間長度。
00441如果壓縮機(jī)13已經(jīng)運(yùn)行了小于5秒的時間長度，則微控 制器74通過將螺線管53的位置保持在小容量位置，使壓縮機(jī)13繼續(xù) 在小容量模式下運(yùn)行.雖然給出了 5秒的時間長度，但也可以使用任 何適合的時間長度.
[00451如果微控制器74判斷壓縮機(jī)13已經(jīng)運(yùn)行了超過5秒，在 操作94，則微控制器74再次檢測供應(yīng)到Triac76的先導(dǎo)電壓，并調(diào)節(jié)
供應(yīng)的DC電壓的相位角。將檢測的電壓與相位控制角繪成曲線(圖 6 )，確定Triac76在將DC電壓供應(yīng)到螺線管53時所用的適合相位角。
[0046例如，如果檢測的電壓是22V，則微控制器74將相位角 調(diào)節(jié)到60%。此外，如果檢測的電壓是20.5V,則微控制器74將相位 角調(diào)節(jié)到70%。這些調(diào)節(jié)使微控制器74在電壓波動期間為螺線管53 持續(xù)供應(yīng)恰當(dāng)?shù)碾妷褐怠?br> 0047
一旦確定了相位角，在操作96，則微控制器74定位螺線 管53,使壓縮機(jī)13在全容量模式下運(yùn)行。微控制器74將DC電壓通 過Triac76供應(yīng)到螺線管53約0.9秒。為螺線管53供電，使螺線管 53從小容量位置運(yùn)動到全容量位置，從而將壓縮機(jī)的容量從小容量模 式轉(zhuǎn)變到全容量模式.微控制器74繼續(xù)在全容量模式下運(yùn)行壓縮機(jī) 13，直到恒溫器78去除Y2信號。雖然這里為螺線管53供電0.9秒， 但根據(jù)特定螺線管53和壓縮機(jī)13，可以為螺線管53供電較長或較短 時間。
[00481當(dāng)壓縮機(jī)13在全容量模式下運(yùn)行時，分別與蒸發(fā)器89和 冷凝器91相連的鼓風(fēng)機(jī)(圖4中示意性表示為參考數(shù)字85)將增大 旋轉(zhuǎn)速度，從而增大穿過相應(yīng)熱交換器的氣流。可以使用從小容量模 式到全容量模式啟動壓縮機(jī)13所用的相同5秒時間延遲，實(shí)現(xiàn)增大旋 轉(zhuǎn)速度，從而增大的旋轉(zhuǎn)速度與從第 一 階段制冷過渡到第二階段制冷 一致。
[00491例如，如果鼓風(fēng)機(jī)85運(yùn)行大約5秒，則每臺鼓風(fēng)機(jī)85可 以自動地將旋轉(zhuǎn)速度增大到全速狀態(tài).因此，將鼓風(fēng)機(jī)85的增大旋轉(zhuǎn) 速度自動設(shè)置在與壓縮機(jī)13調(diào)節(jié)到全容量模式相同的時間出現(xiàn)，并且 不再是恒溫器78的指令造成的結(jié)果。此設(shè)置減小控制系統(tǒng)10的復(fù)雜 性，同時仍將提高效率和改善操作。
0050控制系統(tǒng)IO通過選擇性地將DC電壓供應(yīng)到螺線管53， 從而可以在小容量模式和全容量模式之間調(diào)節(jié)壓縮機(jī).所提供的電源 是通過Triac76和整流器72供應(yīng)的，從而降低供應(yīng)到螺線管53的電 壓。降低電壓使螺線管53在較低溫度下運(yùn)行，從而防止螺線管53過
熱。此外，降低電壓還可以使用較小的變壓器(例如在爐子中)，冷卻
系統(tǒng)12與變壓器相連，因?yàn)樾枰^小的電壓使螺線管53在小容量位 置與全容量位置之間變換。
[0051控制系統(tǒng)還可以使用一段式恒溫器或兩段式恒溫器。如上 所述，雖然恒溫器可以與壓縮機(jī)13和CPCS15配合工作，但選擇一 段式恒溫器而不是兩段式恒溫器，降低了系統(tǒng)的總成本和復(fù)雜性。一 段式恒溫器78，通過計算壓縮機(jī)13在小容量模式下運(yùn)行的時間長度， 而不是通過供應(yīng)兩個不同的制冷信號(即， 一個用于小容量，另一個 用于全容量)，控制壓縮機(jī)13從小容量模式調(diào)節(jié)到全容量模式，從而 提供兩段式的功能。此外，通過協(xié)調(diào)配合旋轉(zhuǎn)速度的增大與壓縮機(jī)容 量的增大，也可以將計時原理應(yīng)用于蒸發(fā)器和冷凝器鼓風(fēng)機(jī)85的操 作。因此，控制系統(tǒng)10可以同時降低控制系統(tǒng)10和冷卻系統(tǒng)12的復(fù) 雜性和成本。
0052對原理的描述本質(zhì)上僅僅是例證性的，并不能將各種變化 認(rèn)為是偏離本發(fā)明原理的精神和范圍.
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括電源；壓縮機(jī)；啟動裝置；以及控制器，所述控制器能在預(yù)定電力供應(yīng)到所述啟動裝置之前，將所述電源的電力降低到所述預(yù)定電力，從而在小容量模式與全容量模式之間控制所述壓縮機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是AC電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是DC電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括整流 器，所述整流器能將所述電源從所述DC電源轉(zhuǎn)換到AC電源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括三端 雙向可控硅開關(guān)元件，所述三端雙向可控硅開關(guān)元件能將所述電源降 低到所述預(yù)定水平。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器連通的恒溫器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述恒溫器是一段式 恒溫器，能為所述控制器提供表示制冷需求的單一信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器能根據(jù)所 述壓縮機(jī)在所述小容量模式下的運(yùn)行時間以及所述恒溫器的信息控制 所述壓縮機(jī)，
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述恒溫器是兩段式 恒溫器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述兩段式恒溫器 能將表示所述小容量模式需求的第一信號供應(yīng)到所述控制器，并且能 將表示所述全容量模式需求的第二信號供應(yīng)到所述控制器.
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器能基于 所述壓縮機(jī)在所述小容量模式下的運(yùn)行時間控制所述壓縮機(jī)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述啟動裝置包括 螺線管，所述螺線管能將在所述小容量模式和所述全容量模式之間調(diào) 節(jié)所述壓縮機(jī)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機(jī)在開始 啟動時處于所述小容量模式。
14. 一種系統(tǒng)，包括 壓縮機(jī)；啟動裝置，所述啟動裝置與所述壓縮機(jī)連通，從而在小容量模式和全容量模式之間調(diào)節(jié)所述壓縮機(jī)；以及控制器，所述控制器基于所述壓縮機(jī)在所述小容量模式下的運(yùn)行 時間控制所述啟動裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括為所述壓縮機(jī)、所述啟 動裝置和所述控制器中的至少 一者供電的電源。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是AC電源.
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是DC電源。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括整 流器，所述整流器能將所述電源從所述DC電源轉(zhuǎn)換到AC電源。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括三 端雙向可控硅開關(guān)元件，所述三端雙向可控硅開關(guān)元件能在所述電源 供應(yīng)到所述啟動裝置之前將所述電源降低到所述預(yù)定水平，從而被所 述啟動裝置利用，在所述小容量模式和全容量模式之間控制所述壓縮 機(jī)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器連通的恒 溫器.
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述恒溫器是一段 式恒溫器，能為所述控制器提供表示制冷需求的單一信號.
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述恒溫器是兩段 式恒溫器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器能根據(jù) 所述恒溫器的輸入控制所述啟動裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述啟動裝置包括 螺線管，所述螺線管能在所述小容量模式和所述全容量模式之間調(diào)節(jié) 所述壓縮機(jī)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機(jī)在開始 啟動時處于所述小容量模式。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)行時間是在 開始啟動后的預(yù)定時間周期。
27. —種系統(tǒng)，包括 壓縮機(jī)；啟動裝置，所述啟動裝置與所述壓縮機(jī)連通，從而在小容量模式 與全容量模式之間調(diào)節(jié)所述壓縮機(jī)；控制器，所述控制器能監(jiān)測所述壓縮機(jī)的運(yùn)行，并且如果所述壓 縮機(jī)出現(xiàn)預(yù)定的故障狀態(tài)則選擇性控制所述啟動裝置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定故障狀態(tài) 是至少一種以下的情況堵轉(zhuǎn)狀態(tài)、吸入壓力喪失、壓縮機(jī)斷電、風(fēng) 扇電容器故障、線圍電路斷開、負(fù)荷損失(loss of charge)以及冷凝 器臟化。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器能根據(jù) 所述壓縮機(jī)在所述小容量模式下的運(yùn)行時間控制所述壓縮機(jī).
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于所述啟動裝置包括 螺線管，所述螺線管能在所述小容量模式和所述全容量模式之間調(diào)節(jié) 所述壓縮機(jī).
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括為所述壓縮機(jī)、所述啟 動裝置和所述控制器中的至少一者供電的電源.
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是AC電 源。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電源是DC電源。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括整 流器，所述整流器能將所述電源從所述DC電源轉(zhuǎn)換到AC電源。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括三 端雙向可控硅開關(guān)元件，所述三端雙向可控硅開關(guān)元件能在所述電源 供應(yīng)到所述啟動裝置之前將所述電源降低到所述預(yù)定水平，從而被所 述啟動裝置利用，在所述小容量模式和全容量模式之間控制所述壓縮 機(jī)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機(jī)在開始啟動時處于小容量模式。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機(jī)在開始 啟動之后被調(diào)節(jié)到所述小容量模式和所述全容量模式之一 。
38. —種方法，包括 檢測所調(diào)節(jié)空間的溫度； 將所述檢測的溫度與預(yù)定的門檻溫度對比； 如果所述檢測的溫度超過所述預(yù)定的門檻溫度，則在小容量模式下啟動壓縮機(jī)；以及如果所述壓縮機(jī)在所述小容量模式下運(yùn)行預(yù)定時間，并且所述檢 測的溫度超過所述預(yù)定的門檻溫度，則將所述壓縮機(jī)調(diào)節(jié)到所述全容 量模式.
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于將所述壓縮機(jī)調(diào)節(jié) 到所述小容量模式包括將第一 DC電源供應(yīng)到所述螺線管。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于將所述壓縮機(jī)調(diào)節(jié) 到所述全容量模式包括將第二 DC電源供應(yīng)到所述螺線管.
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括在所述小容量模式下啟 動所述壓縮機(jī).
全文摘要
一種系統(tǒng)，包括電源，在小容量模式和全容量模式下運(yùn)行的壓縮機(jī)，以及在小容量模式和全容量模式之間調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的啟動裝置?？刂破髟陔娫垂?yīng)到啟動裝置之前將電源降低到預(yù)定水平，從而為啟動裝置利用，在小容量模式和全容量之間控制壓縮機(jī)。
文檔編號F04B49/00GK101103201SQ200680002206
公開日2008年1月9日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
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