專利名稱：具有連續(xù)功率調(diào)節(jié)的渦旋機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及渦旋壓縮機(jī)，更加具體地說，涉及這種壓縮機(jī)的延遲吸入型的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通用的夏天高峰需求限制控制在歷史上是驅(qū)動需求，而該驅(qū)動需求落后于制冷壓縮機(jī)的卸載需要。卸載所使用的傳統(tǒng)方法使室內(nèi)恒溫器大約每隔15分鐘執(zhí)行空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開/關(guān)負(fù)載循環(huán)。這種方法的缺點(diǎn)是，執(zhí)行這個系統(tǒng)的控制和通信硬件費(fèi)用高于需方控制的節(jié)省，并且由于關(guān)閉循環(huán)較長，因此這個系統(tǒng)所提供的舒適性變差了。另一個通用的方法是變速空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這些調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以使功率連續(xù)地向下調(diào)節(jié)到大約功率的75％-80％。但是，不僅速度變換器較貴，而且它們還由于諧振蕩而減少了功率供給質(zhì)量，因此失去了通用的固有利益。使用兩速或者反向馬達(dá)的兩級壓縮機(jī)是另一種選擇，但是這些系統(tǒng)只具有有限的功率，因?yàn)樵谒俣雀淖冎g馬達(dá)不得不關(guān)閉1-2分鐘來確保可靠性。實(shí)現(xiàn)這種卸載的一種可能性是使用功率調(diào)節(jié)壓縮機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)制冷壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)，因此產(chǎn)生了各種各樣的系統(tǒng)，它們中的大多數(shù)延遲由渦卷件所限制出的運(yùn)動流體腔的初始密封位置。在一種形式中，這些系統(tǒng)通常采用一對排出通道，這些排出通道在吸入壓力和最外一對運(yùn)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(nèi)通到運(yùn)動流體腔中。一些系統(tǒng)為每個這樣的排出通道采用了獨(dú)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(tǒng)采用了輔助通道來使兩個排出通道處于流體連通，因此可以使用一個閥來控制功率調(diào)節(jié)。
最近，產(chǎn)生了一種用于延遲吸入型的渦旋壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，閥環(huán)可移動地支撐在非軌道運(yùn)行的渦卷件上。設(shè)置了致動活塞，該活塞進(jìn)行工作從而使閥環(huán)相對于非軌道運(yùn)行的渦卷件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而可以有選擇地打開和關(guān)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(yùn)動流體腔處于連通之中，從而使這些腔與吸口相通。安裝有這種功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的渦旋形的壓縮機(jī)公開在美國專利No.5678985和6123517中，這些專利的內(nèi)容在這里引入以作參考。在這些功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(shè)計(jì)的一個變形中，電磁閥和流體壓力供給和排出管路設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的外部。在這種設(shè)計(jì)的另一個變形中，電磁閥設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的外部，但是流體壓力供給和排出管路設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的內(nèi)部中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決需求限制控制和系統(tǒng)的舒適性和可靠性之間的難題。上述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了兩級渦旋壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)可使用螺線管機(jī)構(gòu)進(jìn)行卸載從而工作在接近65％的功率上。這種螺線管機(jī)構(gòu)可以通過室內(nèi)恒溫器來直接致動，或者它可以通過系統(tǒng)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(tài)實(shí)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)，因此通過脈沖寬度調(diào)制控制可以在小功率(即65％)和全功率(100％)之間提供連續(xù)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(fā)明的控制方案包括兩級壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有整體卸載螺線管和脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制模塊，該控制模塊具有軟件邏輯，該軟件邏輯根據(jù)外部通用的通信信號、恒溫器信號和室外環(huán)境溫度控制螺線管的負(fù)載-循環(huán)。還根據(jù)負(fù)載傳感器來控制負(fù)載-循環(huán)，該傳感器可以是設(shè)置在A/C系統(tǒng)內(nèi)的溫度、壓力、電壓傳感器或者是電流傳感器，該A/C系統(tǒng)顯示壓縮機(jī)的最大負(fù)載工作條件。壓縮機(jī)馬達(dá)在螺線管的負(fù)載循環(huán)期間保持連續(xù)通電。此外，蒸發(fā)器和冷凝器風(fēng)扇速度還與壓縮機(jī)的負(fù)載循環(huán)成比例地相應(yīng)減少，從而使舒適性和系統(tǒng)效率達(dá)到最大。
結(jié)合附圖的后面描述和附加的權(quán)利要求使本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征變得顯而易見。


在示出了目前用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的附圖中圖1是安裝有本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的渦旋形壓縮機(jī)的局部剖視圖；圖2是圖1的壓縮機(jī)的局部視圖，它示出了處于關(guān)閉或者未調(diào)節(jié)的位置上的閥環(huán)；
圖3是圖1所示的壓縮機(jī)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(jìn)閥環(huán)的放大視圖；圖5是安裝在圖1的壓縮機(jī)中的閥環(huán)的透視圖；圖6和7是圖4的閥環(huán)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(jī)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(jī)中的致動組件的放大詳細(xì)視圖；圖10是圖1壓縮機(jī)的透視圖，其中外殼的一些部分被斷開；圖11是圖1壓縮機(jī)的局部剖視圖；它示出了設(shè)置在非軌道運(yùn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(fā)明的電磁閥組件的另一個實(shí)施例；及圖16是示意圖，它示出了本發(fā)明的連續(xù)功率控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，在這些附圖中，相同標(biāo)號在許多圖中表示相同或者相應(yīng)的零件，在圖1中示出了通常用10來表示的、密封的渦旋式制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)安裝有本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
壓縮機(jī)10是美國專利No.4767293所公開的那種，該專利是1988年8月30日公開的并且轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，該專利的公開內(nèi)容在這里引入以作參考。壓縮機(jī)10包括密封外殼12，在該外殼12內(nèi)設(shè)置著軌道運(yùn)行和非軌道運(yùn)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(yùn)動流體腔22、24，當(dāng)它們從渦卷件14和16的外邊緣向內(nèi)移動時，這些腔的尺寸大小逐漸減少。
設(shè)置了主支承殼體26，該殼體26由外殼12來支撐并且可移動地軌道運(yùn)行的渦卷件14從而相對于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行相對的軌道運(yùn)動。非軌道運(yùn)行的渦卷件16由主支承殼體26進(jìn)行支撐并且固定到主支承殼體26上，從而相對于它以美國專利No.5407335所公開的合適方式來進(jìn)行有限的軸向運(yùn)動，該美國專利于1995年4月18日公布，并且轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，該專利的內(nèi)容在這里引入以作參考。
驅(qū)動軸28由主支承殼體26可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且包括偏心銷30，該銷在上端可驅(qū)動地連接到軌道運(yùn)行的渦卷件14上。馬達(dá)轉(zhuǎn)子32固定到驅(qū)動軸28的下端上并且與定子34配合，該定子34由外殼12支撐到可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸28上。
外殼12包括一消音板36，該消音板36把它的內(nèi)部分成處于基本上是吸入壓力的第一下部室38和處于排出壓力的上部室40。吸入口42設(shè)置成通到下部室38中從而供給用于壓縮的冷卻劑，而排出口44設(shè)置成使直接壓縮過的冷卻劑從排出室40通到制冷系統(tǒng)中。
因此如前述一樣，渦旋式壓縮機(jī)12是典型的渦旋型式的制冷壓縮機(jī)。在工作中，當(dāng)軌道運(yùn)行的渦卷件14相對于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(yùn)動流體腔22和24中。當(dāng)運(yùn)動流體腔22和24向內(nèi)運(yùn)動時，吸入氣體被壓縮，并且接著通過非軌道運(yùn)動的渦卷件16內(nèi)的中心排出通道46和消音板36內(nèi)的排出開口48而排出到排出室40中。然后，把壓縮過的制冷劑通過排出口44而供給到制冷系統(tǒng)中。
在選擇特殊應(yīng)用的制冷壓縮機(jī)時，在正常情況下選擇這樣的壓縮機(jī)該壓縮機(jī)具有足夠的功率來為那種應(yīng)用所預(yù)期發(fā)生的大多數(shù)反向工作情況提供足夠的制冷劑流，并且可以選擇稍大的功率來提供更大的安全系數(shù)。但是，這種“最壞情況”的反向情況在實(shí)際工作期間極少遇到，因此在大多數(shù)工作時間內(nèi)壓縮機(jī)的過大功率導(dǎo)致壓縮機(jī)工作在小負(fù)載情況下。這種工作導(dǎo)致該系統(tǒng)的總體工作效率減小。相應(yīng)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制冷壓縮機(jī)可以接受“最壞情況”的工作情況，因此壓縮機(jī)10設(shè)置有連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)使壓縮機(jī)滿足夏天使用高峰所需要的限制控制和卸載。
連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一環(huán)形閥環(huán)50，它可移動地安裝在非軌道運(yùn)行的渦卷件16上；一致動組件52，它支撐在殼體12內(nèi)；及控制系統(tǒng)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(huán)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(nèi)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(yù)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(dǎo)向表面62、64和66、68各自設(shè)置成鄰近突出部58和60的軸向相對側(cè)。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(dǎo)向表面70、72和74、76設(shè)置在主體56上，這些導(dǎo)向表面相互以沿直徑方向基本上相對的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，并且與相應(yīng)的突出部58和60沿圓周方向間隔接近90度。如所示一樣，導(dǎo)向表面72和74從主體56沿徑向稍稍向內(nèi)突出，如導(dǎo)向表面62和66一樣。優(yōu)選地，導(dǎo)向表面72、74和62、66全部軸向?qū)?zhǔn)并且沿著圓的邊緣，而該圓的半徑稍稍小于主體56的半徑。同樣地，導(dǎo)向表面70和76從主體56沿著徑向稍稍向內(nèi)突出，如導(dǎo)向表面64和68一樣，它們最好與導(dǎo)向表面64和68軸向?qū)?zhǔn)。表面70、76和64、68也沿著圓的邊緣，該圓的半徑稍稍小于主體56的半徑，優(yōu)選地基本上等于表面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(shè)置在突出部60和導(dǎo)向表面70、72之間。銷件80也設(shè)置成在臺肩部分78的一端附近軸向向上地進(jìn)行延伸。閥環(huán)50可以由合適的金屬如鋁等制成，或者由合適的聚合成分形成，并且把銷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(huán)50設(shè)計(jì)成可移動地安裝在非軌道運(yùn)行的渦卷件16上。為了容納閥環(huán)50，非軌道運(yùn)行的渦卷件16包括徑向向外面對的圓柱形側(cè)壁部分82，該側(cè)壁部分82具有環(huán)形槽84，該槽形成于上端附近。為了使閥環(huán)50裝配到非軌道運(yùn)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(nèi)延伸的凹槽86和88設(shè)置在非軌道運(yùn)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于突出部58和60在閥環(huán)50上的圓周大小。
槽84的尺寸應(yīng)使其在裝配閥環(huán)時能夠可移動地容納突出部58和60，凹槽86和88的尺寸應(yīng)使突出部58和60能夠在槽84內(nèi)移動。此外，圓柱形部分82具有這樣的直徑導(dǎo)向表面62、64、66、68、70、72、74和76相對于非軌道運(yùn)行的渦卷件16可滑動地支撐閥環(huán)50的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
非軌道運(yùn)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(nèi)表面中并且通常徑向向內(nèi)地延伸通過非軌道運(yùn)行的渦卷件16的端板。軸向延伸的通道94使通道90的內(nèi)端與運(yùn)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(nèi)端與運(yùn)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(dá)到最大，而不會具有這樣的寬度該寬度大于軌道運(yùn)行的渦卷件14的外罩的寬度。通道94 設(shè)置在渦卷外罩20的內(nèi)側(cè)壁表面附近，而通道96設(shè)置在外罩20的外側(cè)壁表面附近。另一方面，如果希望，那么通道94和96可以是圓的，但是，它們的直徑應(yīng)該是這樣的，當(dāng)它通過時，該開口不能延伸到軌道運(yùn)行的渦卷件14的徑向內(nèi)側(cè)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(fù)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(nèi)延伸，并且活塞106可移動地設(shè)置在該氣缸104內(nèi)。活塞106的外端107從殼體100的一端軸向向外伸出，并且包括細(xì)長的或者橢圓形開口108，該開口適合于安裝銷80，從而形成一部分閥環(huán)50。細(xì)長或者橢圓形的開口108在工作期間用來容納銷80相對于活塞端107的直線運(yùn)動的弧形運(yùn)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適合于使殼體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(nèi)。
通道118設(shè)置在懸掛部分110上，該通道118從下端向上延伸，并且通到橫向延伸的通道120中，而通道120也通到氣缸104的內(nèi)端處。第二橫向延伸的通道124設(shè)置在懸掛部分110上，該通道124向外通過側(cè)壁并且在它的內(nèi)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(jìn)行延伸，并且向外通過殼體100的端壁130。
銷件132設(shè)置成從殼體100直立，回復(fù)彈簧134的一端連接到該銷件上，而該回復(fù)彈簧的另一端連接到銷80的延長部分上。回復(fù)彈簧134是這樣的長度和強(qiáng)度，以致當(dāng)氣缸104完全通過通道128來通風(fēng)時，把環(huán)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(tǒng)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(cè)上具有錐形表面。閥體136插入到外殼12中的開口140中，并且通過錐形表面138靠近開口140的邊緣來定位，然后焊接在殼體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(nèi)延伸并且通到凹入的區(qū)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，并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(nèi)的開口140的區(qū)域中。第三通道150也從表面146向下延伸并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(qū)域154中，該凹入的區(qū)域設(shè)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，并且包括附件，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(yīng)的通道150和144處于密封的流體連通中。
螺線圈組件164用來密封地固定到閥體136上并且包括細(xì)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(jìn)行安裝并且通過O形環(huán)308來密封。柱塞168可移動地設(shè)置在管形件304內(nèi)并且通過彈簧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(shè)置在柱塞168的外端上并且與閥座178配合從而有選擇地關(guān)閉通道148。螺線圈172設(shè)置在管形件304上并且通過螺母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向下延伸并且連接到非軌道運(yùn)行的渦卷件16內(nèi)的、通常是徑向延伸的通道180中。通道180徑向延伸并且向外通過非軌道運(yùn)行的渦卷16的圓周側(cè)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(shè)置在閥環(huán)50上，該閥環(huán)50設(shè)置成使流體管路160通過，同時使環(huán)50相對于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)行延伸并且連接到通道124中，該通道124設(shè)置在殼體100的懸掛部分110中。
只要使突出部58和60與相應(yīng)的凹槽86和88對準(zhǔn)并且使突出部58和60移到環(huán)形槽84中，就可使閥環(huán)50很容易地裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中。之后，通過突出部58和60的軸向上表面和下表面與導(dǎo)向表面62、64、66、68、70、72、74和76配合，使閥環(huán)50旋轉(zhuǎn)到理想位置上，從而使閥環(huán)50可移動地支撐在非軌道運(yùn)行的渦卷件50上。之后，致動組件52的殼體100設(shè)置在安裝法蘭114上，而活塞端107安裝著銷80。然后，使彈簧134的一端連接到銷132上。之后，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(huán)50之前，非軌道運(yùn)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(yōu)選地在把非軌道運(yùn)行的渦卷件16裝配到主支承殼體26之前，把這種連續(xù)功率調(diào)節(jié)零件裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中。這只要通過沿著閥環(huán)50的邊緣提供若干合適設(shè)置的弧形切口186，就可容易地實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。這些切口提供了固定螺栓184的入口，而閥環(huán)裝配到非軌道運(yùn)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(tǒng)工作條件表明需要壓縮機(jī)的全部功率時，室內(nèi)元件控制模塊190響應(yīng)來自傳感器188的信號進(jìn)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處于流體連通之中。然后，使基本上處于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。然后，該流體壓力使活塞106相對于氣缸104向外移動，因此使閥環(huán)旋轉(zhuǎn)，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。然后，防止吸入到運(yùn)動流體腔中的吸入氣體通過通道90和92排出，該運(yùn)動流體腔由相互接合的渦卷件14和16來限制出。
當(dāng)負(fù)荷情況變到不需要壓縮機(jī)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。然后，在彈簧174的偏壓作用下使柱塞168從管形件304中向外運(yùn)動，因此使閥176移動從而與座178形成密封接合，因此關(guān)閉了通道148和使增壓流體停止流動。應(yīng)該注意到，凹口154與排出口46處于連續(xù)的流體連通中，因此連續(xù)地承受排出壓力。排出壓力有助于偏壓閥176，從而使之與閥座178形成流體緊密封接合，及以這種關(guān)系保持相同。
裝在氣缸104內(nèi)的增壓氣體通過通道128流回到室38中，因此彈簧134使閥環(huán)50旋轉(zhuǎn)回到這樣的位置上在該位置上，突出部58和60不再關(guān)閉通道90和92。彈簧134還使活塞106相對于氣缸104向內(nèi)移動。在這個位置上，吸入到運(yùn)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(yùn)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(jī)的功率，該運(yùn)動流體腔由相互接合的渦卷件14和16限制出。應(yīng)該注意到，通過把調(diào)節(jié)系統(tǒng)布置成使壓縮機(jī)10在正常情況下處于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(tǒng)提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)壓縮機(jī)在功率減少的模式下進(jìn)行起動，因此所需要的起動扭矩較小。如果希望的話，那么可以使用費(fèi)用較小的、起動扭矩較小的馬達(dá)。
應(yīng)該注意到，閥環(huán)在圖1的調(diào)整位置和圖2的未調(diào)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，由于通道128連續(xù)通到室38中，而該室38處于吸入壓力下，因此當(dāng)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(xù)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(dāng)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(zhuǎn)換到全功率所需要的時間增加了。
雖然在上述實(shí)施例中使用設(shè)置在殼體100內(nèi)的通道128來排放氣缸104的致動壓力，從而使壓縮機(jī)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(shè)置排放通道也是可以的。這個實(shí)施例示出在圖13和14中。圖13示出了改進(jìn)后的閥體136’，該閥體具有排出通道192，該通道192進(jìn)行工作，從而使通道144’出口通到吸入壓力中，并且因此通過管路162使氣缸104通到吸口中。圖14示出了改進(jìn)過的活塞和氣缸組件98’，在該組件中，不采用排出通道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(yīng)地，閥體136和136’、活塞和氣缸組件98和98’的相應(yīng)部分基本上相同，并且每個通過相同的標(biāo)號加上撇號來表示。
雖然上述實(shí)施例提供了足夠的相對較低費(fèi)用的功率調(diào)節(jié)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(fēng)也通過閥系來控制。示出了這種裝置，并且參照圖15來進(jìn)行描述。在這個實(shí)施例中，閥體194以與上述相同的方式固定到殼體12中，并且包括細(xì)長的中央孔196，在該中央孔196內(nèi)可移動地設(shè)置著滑閥198?；y198通過殼體12向外延伸到螺線圈200中，并且在螺線圈200通電時，適合于從閥體194向外進(jìn)行縱向移動。當(dāng)線圈200斷電時，線圈彈簧202進(jìn)行工作從而使滑閥198偏壓到閥體194中。
滑閥198包括細(xì)長的軸向延伸的中心通道204，該中心通道204的內(nèi)端通過塞子206來堵住。設(shè)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(huán)形槽214、216和218中。閥體194設(shè)置有第一高壓供給通道220，該供給通道220通到孔196中并且適合于連接到流體管路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中并且造合于在它的外端連接到流體管路162中，從而使孔196與氣缸104處于流體連通之中。排出通道224也設(shè)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(dāng)螺線圈斷電時，滑閥198將處于這樣的位置環(huán)形槽214將與通道222連通，而環(huán)形槽218與排出通道224連通，因此可以連續(xù)地使氣缸104換氣。這時，滑閥198設(shè)置成環(huán)形密封件226和228位于通道220的軸向相對側(cè)，因此可以防止壓縮流體從排出口46流出。當(dāng)希望致動功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)來提高壓縮機(jī)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(dǎo)致環(huán)形槽218不與排出通道224處于流體連通，同時環(huán)形槽216移動成與高壓供給通道220連通。當(dāng)通道222與環(huán)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(nèi)的通道210和208供給到氣缸104中。在滑閥198上設(shè)置輔助的、合適的、軸向間隔開的環(huán)形密封件，從而確保滑閥198和孔196之間的密封關(guān)系。
本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)非常適合于在最后焊接外殼之前檢測。為了實(shí)現(xiàn)檢測，只需要把增壓流體供給到排出口46中并且把合適的致動電力供給到螺線圈中。然后，螺線圈循環(huán)進(jìn)行工作，從而使閥環(huán)產(chǎn)生必須的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此確保了合適地裝配所有的內(nèi)部工作元件。增壓流體通過使壓縮機(jī)進(jìn)行工作所產(chǎn)生的增壓流體來供給，或者由合適的外部源來供給。
現(xiàn)在參照圖16說明本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)400。結(jié)構(gòu)400包括恒溫器402、室內(nèi)元件控制模塊190、室內(nèi)蒸發(fā)器盤管404、室外元件406、溫度傳感器188和變速送風(fēng)機(jī)410和412。送風(fēng)機(jī)412與室內(nèi)蒸發(fā)器盤管404相連，而送風(fēng)機(jī)410與室外元件406內(nèi)的冷凝器盤管414相連。如圖16所示，結(jié)構(gòu)400包括一個溫度傳感器188，該溫度傳感器監(jiān)測冷卻劑管路中的液體制冷劑的溫度，該制冷劑管路在室外元件406和室內(nèi)元件盤管404之間進(jìn)行延伸，一個溫度傳感器188監(jiān)測室外環(huán)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。
恒溫器402是這樣的裝置它控制室內(nèi)或者建筑物內(nèi)的溫度。恒溫器402可以接受通用的卸載信號416，該信號表示需要卸載循環(huán)。通用的卸載信號416是任選的，并且在存在這種信號時，恒溫器402將把該信號送到控制模塊中，從而開始卸載循環(huán)。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(yù)定溫度時使卸載循環(huán)開始。
室內(nèi)盤管404是典型制冷循環(huán)的一部分，該循環(huán)包括渦旋壓縮機(jī)12，壓縮機(jī)設(shè)置在室外元件406中。一對制冷劑管路418和420在室內(nèi)盤管404和室外元件406的渦旋式壓縮機(jī)12之間進(jìn)行延伸。管路420是吸入制冷劑管路，該管路從室內(nèi)盤管404中輸送制冷劑。一個傳感器188監(jiān)測管路418內(nèi)的制冷劑的溫度。
室外元件406包括渦旋壓縮機(jī)12、冷凝器414和與冷凝器414相連的送風(fēng)機(jī)410。
控制模塊190使渦旋壓縮機(jī)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(dāng)室外溫度超過預(yù)選的溫度、優(yōu)選100°F時，它可以來自室外的環(huán)境傳感器188，或者當(dāng)管路418內(nèi)的流體溫度超過預(yù)定溫度、優(yōu)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(fēng)機(jī)412轉(zhuǎn)換到低速、最好70％的空氣流，并且通過連通管路424，向渦旋壓縮機(jī)12發(fā)信號從而使之在全功率(100％)和它的減少功率、優(yōu)選為65％之間跳動。除了減少蒸發(fā)器送風(fēng)機(jī)421的速度之外，如果希望的話，變速送風(fēng)機(jī)410的冷凝器風(fēng)扇速度也可與壓縮機(jī)負(fù)載循環(huán)成比例地相應(yīng)減少，從而使舒適性和系統(tǒng)的效率最大。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在40秒的循環(huán)時間內(nèi)使用45％的負(fù)載循環(huán)(即18秒工作和22秒關(guān)閉)，減少了接近20％的系統(tǒng)功率。在通過循環(huán)在100％和65％之間的壓縮機(jī)描述了上面的優(yōu)選系統(tǒng)的同時，如果希望的話壓縮機(jī)可以循環(huán)在其它功率之間。例如設(shè)計(jì)有蒸氣噴射和延遲吸入功率調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成通過蒸氣噴射運(yùn)行在120％上，在沒有蒸氣噴射的情況下運(yùn)行在100％上，及通過延遲吸入功率調(diào)節(jié)運(yùn)行在65％上?？刂颇K190被編程成在任何這些功率之間進(jìn)行連續(xù)循環(huán)。此外，當(dāng)上面所描述的系統(tǒng)具有監(jiān)測制冷劑溫度和室外環(huán)境溫度的傳感器188時，可以采用能確定該系統(tǒng)的最大負(fù)載工作條件的其它傳感器。這些包括監(jiān)測壓力的負(fù)載傳感器430、監(jiān)測電壓的負(fù)載傳感器432、監(jiān)測電流的負(fù)載傳感器434、冷凝器盤管中點(diǎn)溫度傳感器436或者監(jiān)測壓縮機(jī)12在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的馬達(dá)繞組的溫度的溫度傳感器438，但不局限于此。
控制模塊190可以實(shí)現(xiàn)的其它選擇方案是采用適用的方法，該方法根據(jù)室內(nèi)的恒溫器誤差與設(shè)定值和/或可能的室外環(huán)境采用可變的循環(huán)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，并且延長了螺線管的壽命。隨著互聯(lián)網(wǎng)通信的出現(xiàn)，現(xiàn)在容易實(shí)現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)來接受通用的信號。因此，許多房子或者一個房子中的設(shè)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(shí)現(xiàn)全部通用位置請求加載。
顯而易見的是，確信所公開的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了上述的這些優(yōu)點(diǎn)和特征，同時應(yīng)該知道，在沒有脫離附加的權(quán)利要求書的合適范圍或者清楚含義的情況下，本發(fā)明可以改進(jìn)、變形和變化。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括渦旋壓縮機(jī)，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(jī)可以在最小功率和大功率之間有選擇地進(jìn)行工作，所述最小功率小于所述大功率，并且大于0功率；控制器，它與所述壓縮機(jī)連通，所述控制器進(jìn)行工作，從而響應(yīng)外部通用的卸載控制信號使所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間進(jìn)行循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，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(jī)工作在最大負(fù)載量上。
3.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的壓力傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述情況是所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑的溫度。
6.如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述情況是環(huán)境空氣的溫度。
7.如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括馬達(dá)，該馬達(dá)具有馬達(dá)繞組所述情況是所述馬達(dá)繞組的溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括因特網(wǎng)連接，所述外部通用信號通過所述因特網(wǎng)連接來提供。
9.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的恒溫器，所述外部通用信號提供到所述恒溫器中。
10.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生在固定的循環(huán)時間。
11.如權(quán)利要求9所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述固定循環(huán)時間等于或者小于60秒。
12.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生在可變的循環(huán)時間。
13.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括送風(fēng)機(jī)馬達(dá)，所述控制器使所述送風(fēng)機(jī)馬達(dá)的速度隨著所述壓縮機(jī)的所述循環(huán)同時減少。
14.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括電磁閥，該電磁閥響應(yīng)所述控制器來使所述壓縮機(jī)在所述大功率和所述最小功率之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
15.如權(quán)利要求14所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，使用脈沖寬度調(diào)制來使所述壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。
16.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，使用脈沖寬度調(diào)制來使所述壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。
17.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括渦旋壓縮機(jī)，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(jī)可以在小功率和大功率之間有選擇地進(jìn)行工作；電磁閥，它與所述壓縮機(jī)連接，從而使所述壓縮機(jī)在所述小功率和所述大功率之間進(jìn)行循環(huán)；及控制器，它與所述電磁閥連接，所述控制器進(jìn)行工作，從而控制使用脈沖寬度調(diào)制的所述電磁閥，從而響應(yīng)控制信號使所述壓縮機(jī)在所述小功率和所述大功率之間連續(xù)地進(jìn)行循環(huán)。
18.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，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(jī)工作在最大負(fù)載量上。
19.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的壓力傳感器。
20.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的溫度傳感器。
21.如權(quán)利要求20所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述情況是所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑的溫度。
22.如權(quán)利要求20所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述情況是環(huán)境空氣的溫度。
23.如權(quán)利要求20所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括馬達(dá)，該馬達(dá)具有馬達(dá)繞組，所述情況是所述馬達(dá)繞組的溫度。
24.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制器響應(yīng)外部通用卸載控制信號。
25.如權(quán)利要求24所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括因特網(wǎng)連接，所述外部通用信號通過所述因特網(wǎng)連接來提供。
26.如權(quán)利要求24所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的恒溫器，所述外部通用信號提供到所述恒溫器中。
27.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生在固定的循環(huán)時間。
28.如權(quán)利要求27所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述固定循環(huán)時間等于或者小于60秒。
29.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生在可變的循環(huán)時間。
30.如權(quán)利要求17所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括送風(fēng)機(jī)馬達(dá)，所述控制器使所述送風(fēng)機(jī)馬達(dá)的速度隨著所述壓縮機(jī)的所述循環(huán)同時減少。
31.一種用于渦旋壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，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(yùn)動流體腔，當(dāng)它們從徑向外部位置移動到徑向內(nèi)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(yùn)動流體腔中的一個和基本上處于吸入壓力的區(qū)域之間；第二流體通道，它連接在所述至少兩個運(yùn)動流體腔中的第二個和基本上處于吸入壓力的區(qū)域之間；一個閥件，它進(jìn)行工作從而基本上同時打開和關(guān)閉所述第一和第二流體通道，從而調(diào)節(jié)所述渦旋壓縮機(jī)的功率；及控制器，它與所述閥連接，所述控制器進(jìn)行工作，從而控制使用脈沖寬度調(diào)制的所述閥，從而響應(yīng)控制信號使所述壓縮機(jī)在小功率和大功率之間連續(xù)地進(jìn)行循環(huán)。
32.如權(quán)利要求31所述的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)行工作，從而響應(yīng)外部通用卸載控制信號使所述壓縮機(jī)在所述小功率和所述大功率之間進(jìn)行循環(huán)。
全文摘要
公開了一種用于渦旋型壓縮機(jī)的、改進(jìn)過的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng),在該系統(tǒng)中,電磁閥組件的閥體固定到密封殼體的內(nèi)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(shè)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(diào)節(jié)裝置。這種結(jié)構(gòu)提供了這樣的優(yōu)點(diǎn),全部流體壓力管路設(shè)置在密封殼體內(nèi),因此可以防止?jié)撛诘膿p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,在最后焊接外殼之前,該系統(tǒng)容易測試。致動線圈通過脈沖寬度調(diào)制來控制,從而在需要卸載的時期期間內(nèi)減少了壓縮機(jī)的負(fù)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(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
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