專利名稱：制冷系統(tǒng)中多個部件的速度控制的制作方法
制冷系統(tǒng)中多個部件的速度控制背景技術(shù)本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，其中選擇性地應(yīng)用了單個的變速控制 器，從而提供該制冷系統(tǒng)內(nèi)的不同部件的速度可變的操作。制冷系統(tǒng)應(yīng)用在需要改變環(huán)境溫度及濕度，或其它條件的應(yīng)用當(dāng)中。在常規(guī)制冷系統(tǒng)中，壓縮^M夸壓縮的制冷劑輸送給一般位于室外 的熱交換器(通稱為冷凝器)。從該冷凝器出發(fā)，制冷劑穿過膨脹裝置， 然后進(jìn)入稱為蒸發(fā)器的室內(nèi)熱交換器。在蒸發(fā)器中，水蒸汽從空氣中 移除，且吹過蒸發(fā)器盤管的空氣溫度降低。制冷劑從所述蒸發(fā)器返回 到壓縮機(jī)。當(dāng)然，基本制冷系統(tǒng)還結(jié)合了許多其它可選的特征一起使 用，并具有各種不同的設(shè)計構(gòu)造。已經(jīng)知道，變速驅(qū)動用來改變壓縮機(jī)的工作速度。隨著壓縮機(jī)速 度的改變，制冷系統(tǒng)的制冷量也作調(diào)整。因此，為了效率、用戶舒適 度以及靈活的系統(tǒng)控制，需要能夠不僅以可變速度來操作壓縮機(jī)，還 能夠以可變速度操作制冷系統(tǒng)中的其它部件，例如風(fēng)扇和泵。還知道， 可使用分開而獨(dú)立的變速驅(qū)動裝置(或變頻驅(qū)動裝置)來控制將空氣吹 過熱交換器的風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，或控制把液體輸送經(jīng)過這些熱交換器的第 二回路的泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。以可變速度運(yùn)行壓縮機(jī)提供了 一種調(diào)整系統(tǒng)制冷 量的簡便方式d經(jīng)常需要為了制冷量(顯性的和隱性的)和主壓力(head pressure)控制而對和同 一個制冷系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇或泵的速度進(jìn)行調(diào) 整。換句話說，需要以可變速度來使壓縮機(jī)和風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，變速驅(qū)動裝置是很昂貴的。在每個需要以可變速度運(yùn) 轉(zhuǎn)的部件上都配置獨(dú)立的變速控制器和驅(qū)動裝置將會非常昂貴。此 外，如果使用了多個變速驅(qū)動，回路會變得很復(fù)雜，并且會產(chǎn)生過度 的空間需求。同樣，在單元運(yùn)轉(zhuǎn)期間，變速控制器只能在有限的時間段內(nèi)使用。過去，有人建議在有多個壓縮機(jī)的系統(tǒng)中使用單個的變速 驅(qū)動，并在所需的基礎(chǔ)上使用該變速驅(qū)動來選擇性地連接到每個壓縮 機(jī)電機(jī)上。但是，還未聽說可以使用一種能夠選擇性地在壓縮機(jī)電機(jī) 和風(fēng)扇電機(jī)之間連接的變速驅(qū)動裝置。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的 一個公開實施例中，在制冷系統(tǒng)中提供了 一種變速驅(qū) 動，并使用了開關(guān)裝置，使得單個的變速驅(qū)動可以給制冷系統(tǒng)中不同 部件的電機(jī)提供變頻動力。作為示例，所述開關(guān)裝置可以選擇性地將 所述變速驅(qū)動提供給壓縮機(jī)電才幾，或者提供給所述風(fēng)扇電機(jī)的一個或 另一個。在另一個實施例中，所述開關(guān)裝置是可操作的，以向把空氣 吹過室內(nèi)熱交換器和室外熱交換器的風(fēng)扇電機(jī)，或者向壓縮機(jī)電機(jī)提 供可變頻率。在又一個實施例中，風(fēng)扇可以由泵取代，并且給壓縮機(jī) 電機(jī)和至少一個這種泵的電機(jī)提供了單個的變速驅(qū)動。在再一個實施 例中，多回路制冷系統(tǒng)配置了單個的變速驅(qū)動，以控制每個回路中各 種不同的部件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，風(fēng)扇電機(jī)/泵電機(jī)或壓縮機(jī)電機(jī)何時 需要變速驅(qū)動。本發(fā)明提供了一種可能性，它具有單個變速控制裝置， 而允許制冷系統(tǒng)的設(shè)計者根據(jù)變化的環(huán)境和運(yùn)行條件來將變速驅(qū)動 應(yīng)用于風(fēng)扇電機(jī)或壓縮機(jī)電機(jī)中。在更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，變速驅(qū)動裝置可連接到多于一個壓縮機(jī)電機(jī) (包括級聯(lián)和順序連^妄的壓縮才幾構(gòu)造)及多于一個風(fēng)扇電機(jī)或泵電機(jī) 上，而剩下的壓縮機(jī)，風(fēng)扇或泵可在不連接到所述變速驅(qū)動的情況下 被驅(qū)動?？墒褂酶鞣N控制技術(shù)來確定，哪個(或哪些)特定的壓縮機(jī)/風(fēng) 扇應(yīng)該連接到所述變速驅(qū)動上，而哪些剩下的部件可以留下由常規(guī)動 力源驅(qū)動。這一選擇可根據(jù)所需的制冷量，顯性和隱性負(fù)載要求，效 率考慮，可靠性關(guān)注，變速驅(qū)動裝置的最大負(fù)載特點等因素而決定?？刹捎貌煌南到y(tǒng)轉(zhuǎn)換器來確定最適合的連接/構(gòu)造。最后，作為所提構(gòu)思的子集，如果需要的話，兩臺風(fēng)扇(其中一臺與所述室內(nèi)熱交 換器相關(guān)聯(lián)，而另 一臺與所述室外熱交換器相關(guān)聯(lián))可選擇性地由同一 個變速驅(qū)動裝置來運(yùn)行。通過下文的說明書和附圖，本發(fā)明的這些和其它特征可得到最好 的理解，以下是簡明的描述。


圖1A是集成了本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的示意圖。 圖1B從不同的角度顯示了圖1A的系統(tǒng)。 圖1C顯示了本發(fā)明的另一個實施例。 圖2A顯示了本;^明的又一個實施例。 圖2B顯示了本發(fā)明的再一個實施例。
具體實施方式
圖1A顯示了集成變速驅(qū)動22的制冷系統(tǒng)20。如已知的那樣， 變速驅(qū)動(或變頻驅(qū)動"VFD")給電動機(jī)提供了可變頻率。控制器19 根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行和環(huán)境條件向所迷變速驅(qū)動提供控制信號。該控制器19 比較不同的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及在與制冷系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的空間內(nèi)所需要 保持的條件，并確定何時變速傳動系統(tǒng)對與所述制冷系統(tǒng)20相關(guān)聯(lián) 的電機(jī)起作用會比較有利。本發(fā)明的這一部分與本領(lǐng)域已知技術(shù)相 同。已知的是，制冷系統(tǒng)20典型地包括壓縮機(jī)24，其具有電動機(jī)25， 并將壓縮后的制冷劑傳輸?shù)綗峤粨Q器，例如室外熱交換器26。還已知 的是，風(fēng)扇28具有電動機(jī)30，該電動機(jī)30將空氣吹過該熱交換器 26。熱交換器26的下游是膨脹裝置32,且所述膨脹裝置32的下游是 另一個熱交換器34，它可位于需要調(diào)節(jié)的環(huán)境中。風(fēng)扇36具有電機(jī) 38,并把要輸送到空調(diào)房間的空氣吹過熱交換器34。如圖1A所示，開關(guān)裝置40(可以是已知的電子部件)選擇性地將變速驅(qū)動從變速控制器22切換到電機(jī)25、 30或38之一。當(dāng)這些電 機(jī)之一以可變頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時，剩下的電機(jī)從電源42接收恒定頻率的電 力。因為控制器19可以確定風(fēng)扇電機(jī)之一或所述壓縮機(jī)電機(jī)何時需 要變速驅(qū)動功能，開關(guān)裝置40給選定的電機(jī)提供變頻驅(qū)動能力。當(dāng) 然，如果需要，所有的電機(jī)都可以以恒定頻率的電力來驅(qū)動。但是，當(dāng)控制器19確定電機(jī)25、 30或38可能需要變頻驅(qū)動時， 開關(guān)裝置40被移動，從而向特定電機(jī)提供變速驅(qū)動。如圖1A中實線 的示意性顯示，給壓縮機(jī)電機(jī):提供了可變頻率。例如，這使壓縮機(jī)可 以調(diào)節(jié)制冷劑流，并從而允許制冷系統(tǒng)20提供(保持所需的溫度和濕 度水平的)空調(diào)房間的用戶所需的顯性和隱性制冷量。閨1B顯示了備選條件，其中，(例如)出于可靠性、安全性或功 耗目的，為了保持所需的主壓力，控制器19已經(jīng)確定最好向?qū)⒖諝?吹過室外熱交換器26的風(fēng)扇電機(jī)30提供可變頻率。雖然沒有顯示， 但(例如)為了防止出現(xiàn)盤管凍結(jié)的情況，可做出相似的決定來對用于 風(fēng)扇36的電機(jī)38提供變速驅(qū)動。圖1C顯示了又一個實施例50，其中開關(guān)裝置140給兩個風(fēng)扇電 機(jī)30和38都提供了選擇性的變速能力。很有可能，在電機(jī)30或38 之一#皮優(yōu)選地提供可變頻率時，另 一臺風(fēng)扇電機(jī)將同樣從該可變頻率 受益。從一臺風(fēng)扇電機(jī)選擇性地切換封另 一臺的決定還是由系統(tǒng)控制 器19做出，并通?；诳煽啃浴踩曰蛐史矫娴目紤]。圖2 A顯示了另 一 個實施例，其中多回路制冷系統(tǒng)中多個回路10 0 和102的多個部件都設(shè)有基于控制器19的決定連接到變速驅(qū)動22的 選擇權(quán)。雖然此圖中沒有顯示出開關(guān)裝置，但是可以設(shè)置更復(fù)雜的開 關(guān)裝置，此裝置可以在兩個回路中的風(fēng)扇電機(jī)30和38以及壓縮機(jī)電 機(jī)25之間進(jìn)行切換。此外，還可能存在如圖1C所示的選項，其中， 可能采用能夠提供給兩個回路中的壓縮機(jī)或風(fēng)扇(或那些部件的組合) 的可變頻率。很明顯，多回路系統(tǒng)可包含多于兩個回路，而這樣的回 路可具有不同的制冷量，從而在部分加載的條件下提供更適當(dāng)?shù)牟僮?。圖2B用示意部分120顯示了本發(fā)明的功能更強(qiáng)的形式。 一對壓 縮122和124可串聯(lián)排列，且作為備選，壓縮機(jī)122和126也可設(shè)置 成級聯(lián)(tandem)的壓縮機(jī)。此外，可設(shè)有多個冷凝器128和130，其每 個都和單獨(dú)的風(fēng)扇有關(guān)聯(lián)，而不僅僅只有單個的冷凝器。還包括了膨 脹裝置134。同樣地，可以具有多個蒸發(fā)器136和138。這幾個部件 每個部件都顯示出和電機(jī)M有關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，通過適當(dāng)?shù)拈_關(guān)裝置(未 顯示)，可以連接變速驅(qū)動140來驅(qū)動這幾個電機(jī)的任意組合。并且， 熱交換器128、 130、 136和138可配備多個風(fēng)扇，每個風(fēng)扇都可由單 獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動。此外，多個壓縮機(jī)可設(shè)置成串聯(lián)及/或級聯(lián)。雖然在上文中具體地提及風(fēng)扇，但應(yīng)該理解，在已知的制冷系統(tǒng)， 流體移動裝置(例如泵)使液體移動通過熱交換器。這種制冷系統(tǒng)被稱 為冷卻器，其中液體移動通過至少一個熱交換器。本發(fā)明將擴(kuò)展到此 類流體移動裝置，而不考慮它們是風(fēng)扇還是泵。因此，本發(fā)明提供了這樣一種可能性，即由單個變頻驅(qū)動裝置向 冷卻系統(tǒng)中的多個電機(jī)提供變速功能。從而在不需要大幅增加制冷系 統(tǒng)成本的情況下提供了控制的靈活性。應(yīng)該注意，可以使用多于一個 變頻驅(qū)動裝置來向制冷系統(tǒng)內(nèi)的多個部件提供變速功能。雖然已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了公開，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)該意識到，某些修改會落在本發(fā)明范圍之內(nèi)。由于該原因，應(yīng) 對下列權(quán)利要求進(jìn)行研究以確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種制冷系統(tǒng)，包括至少一臺具有電動機(jī)的壓縮機(jī)，所述至少一臺壓縮機(jī)對制冷劑進(jìn)行壓縮并將所述制冷劑提供給至少一臺位于下游的第一熱交換器、位于所述至少一臺第一熱交換器下游的至少一臺膨脹裝置、以及位于所述膨脹裝置下游的至少一臺第二熱交換器，所述至少一臺第一熱交換器和所述至少一臺第二熱交換器各自設(shè)有至少一個流體移動裝置，且每個所述至少一個流體移動裝置都設(shè)有一臺電動機(jī)，至少一個變速驅(qū)動控制裝置及至少一個開關(guān)裝置，所述至少一臺所述變速驅(qū)動控制裝置向用于所述至少一臺壓縮機(jī)及所述至少一個流體移動裝置的所述電動機(jī)中的至少一臺提供可變頻率，且所述至少一個開關(guān)裝置移動到某一位置，來給所述電動機(jī)中的所述至少一臺提供所述可變頻率；且所述電動機(jī)的總數(shù)大于所述變速驅(qū)動控制裝置的總數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括一個制冷回if各。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括多于一個制冷回^各。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括與所述第 一熱交換器一樣的多于一臺熱交換器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括與所述第二熱交換器一樣的多于一 臺熱交換器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括用于所述第 一熱交換器和第二熱交換器中的至少一個的多于 一個流體移動裝置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系 統(tǒng)包括多于一臺所述壓縮機(jī)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī) 按串聯(lián)形式排列。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī) 按級聯(lián)形式排列。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述流體移 動裝置是風(fēng)扇。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于；所述任何兩 種流體移動裝置中的至少一個是泵。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置確 定所述電動機(jī)中的所述一臺電動機(jī)何時需要可變頻率，并移動所述開 關(guān)裝置來給所述電動機(jī)中的所述一臺電動機(jī)提供所述可變頻率。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝 置是可操作的，以給與所述第一熱交換器和第二熱交換器兩者相關(guān)聯(lián) 的所述流體移動裝置用的所述電動機(jī)都提供所述可變頻率。
14、 一種操作制冷系統(tǒng)的方法，包括如下步驟(1) 提供具有電動機(jī)的壓縮機(jī)、位于下游的第一熱交換器、位于所 述第一熱交換器下游的膨脹裝置、以及位于所述膨脹裝置下游的第二 熱交換器，每臺所述第 一熱交^t奐器和第二熱交換器都設(shè)有流體移動裝 置，而每個所述流體移動裝置都設(shè)有電動機(jī)，所述方法還提供變速驅(qū) 動控制裝置以及開關(guān)裝置，所述變速驅(qū)動控制裝置向用于所述壓縮機(jī) 的所述電動機(jī)，以及所述第一熱交換機(jī)和第二熱交換機(jī)的流體移動裝 置提供可變頻率；且(2) 將所述開關(guān)裝置移動到某一位置，以向所述電動機(jī)之一提供所 述可變頻率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括一個制冷回^各。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括多于一個制冷回路。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括與所述第一熱交換器一樣的多于一臺熱交換器。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括與所述第二熱交換器一樣的多于一臺熱交換器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括用于所述第一熱交換器和第二熱交換器中的至少一個的多于一 個流體移動裝置。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括多于一臺所述壓縮機(jī)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所迷的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮 機(jī)按串聯(lián)形式排列。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮 機(jī)按級聯(lián)形式排列。
23、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，所述流體移動 裝置是風(fēng)扇。
24、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述任何兩種 流體移動裝置中的至少 一個是泵。
25、 根據(jù)權(quán)利要求14所迷的方法，其特征在于，控制裝置確定 所述電動機(jī)中的所述一臺電動才幾何時需要可變頻率，并移動所述開關(guān) 裝置來給所述電動機(jī)中的所述一臺電動機(jī)提供所述可變頻率。
26、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)裝置 是可操作的，以給與所述第一熱交換器和第二熱交換器兩者相關(guān)聯(lián)的 所述流體移動裝置用的所述電動機(jī)都提供所述可變頻率。
全文摘要
一般出于調(diào)節(jié)制冷量、提高效率、改善可靠性或限制功耗等考慮，在制冷系統(tǒng)中采用變速驅(qū)動裝置來使所述系統(tǒng)部件的電動機(jī)以不同的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，變速控制裝置比較昂貴。本發(fā)明提供了使用變速驅(qū)動的靈活性，從而根據(jù)運(yùn)行條件和環(huán)境條件以及外部負(fù)載要求，在制冷系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)和風(fēng)扇(或其它帶有電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件)之間提供變速功能。開關(guān)裝置按照用于該制冷系統(tǒng)的控制器的指示將變速驅(qū)動在部件電機(jī)之間進(jìn)行切換。
文檔編號F25B1/00GK101228399SQ200580051199
公開日2008年7月23日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯, R·洛德 申請人:開利公司