專利名稱：空調(diào)器、戶外單元和制冷單元的制作方法
本申請是日立空調(diào)系統(tǒng)株式會社于2000年8月22日所提出的申請?zhí)枮?0132809.3、發(fā)明名稱為空調(diào)器、戶外單元和制冷單元的申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一種采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元。具體點說，最好是那些能使裝在壓縮機內(nèi)的電機被商業(yè)上可供電源驅(qū)動的、并能在從低值產(chǎn)品到高值產(chǎn)品的廣闊范圍內(nèi)發(fā)展其共性、容易進行拓展品種(kind expansion)的產(chǎn)品。
作為采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)而在空調(diào)器、戶外單元和制冷單元中使用的致冷劑壓縮機，基本上以恒定速率被驅(qū)動的恒速型壓縮機和轉(zhuǎn)速被控制的反相型壓縮機都曾被采用，還有引入籠型導線(繞組)的感應電機通常被采用，因為它們能容易地被具有商用頻率等等的交流電壓驅(qū)動。另外，已經(jīng)知道從高效率的觀點來看，轉(zhuǎn)子由提供永久磁鐵為轉(zhuǎn)子芯部而構(gòu)成的和轉(zhuǎn)子由在轉(zhuǎn)子芯部上設(shè)有三相繞組而構(gòu)成的直流電機常被采用，這在JP-A-5-211796中已被披露。
另外，作為工業(yè)用的電機，從需要節(jié)約能源的觀點來看，曾經(jīng)有人建議可采用嵌入磁鐵的同步電機，這種電機能被商業(yè)上可供的電力驅(qū)動，這曾在Hirano等所著“超級節(jié)能電機及其應用”一文中披露過，該文發(fā)表在Yasukawa技術(shù)簡報1998年的62卷第4期上，總卷號為241。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，JP-A-5-211796所披露的電機從高效率的觀點看是有利的，但為了起動電機，必需采用頻率可變的反相器作為電源。這樣電源電路或類似物就會變得復雜，而在具有制冷循環(huán)的系統(tǒng)中，在某些用途上它會變得過分復雜，以致費用昂貴。
另外，為了在使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元中采用上述現(xiàn)有技術(shù)的嵌入磁鐵的同步電機，應該考慮到制冷循環(huán)所需的致冷劑的排放體積和制冷循環(huán)相對于電機轉(zhuǎn)速的效率。另外，還必須防止壓縮機的壓縮室體積、壓縮機的總體尺寸和裝有壓縮機的戶外單元的尺寸變大。
另外，在起動制冷循環(huán)時，如果在壓縮機的抽吸側(cè)和排放側(cè)之間有大的壓力差，那么即使采用嵌入磁鐵的同步電機，也有可能不能起動，或者該電機會變得不夠可靠。
另外，在制冷循環(huán)穩(wěn)步運行時，即在同步狀態(tài)下運行時如果發(fā)生超載，那么在嵌入磁鐵的同步電機內(nèi)的轉(zhuǎn)子會大大地失速或者電機繞組的溫度會升高。在最壞的情況下，繞組的材料將被變質(zhì)或者繞組的絕緣將被破壞，致使裝置的可靠性顯著降低。
另外，需要盡可能地減少在嵌入磁鐵的同步電機內(nèi)的永久磁鐵對循環(huán)通過制冷循環(huán)的致冷劑和潤滑油變質(zhì)的影響。
本發(fā)明的一個目的是要提供一種使用冷卻循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元，它能節(jié)約能耗有高的效率，并能被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動、高度可靠。
本發(fā)明的另一個目的是要減少壓縮機內(nèi)壓縮室的體積、壓縮機的總體尺寸、和其內(nèi)裝有壓縮機的戶外單元和制冷單元(包括空調(diào)器的尺寸)，即使在它們具有高效率的情況下。
應該注意到本發(fā)明是要完成上述課題和目的中的至少一個。
為了完成上述課題，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個被電機驅(qū)動的壓縮機、一個戶外的熱交換器和一個室內(nèi)的熱交換器，電機被設(shè)置在封閉容器內(nèi)的電機室內(nèi)，致冷劑氣體流動通過電機室，電機包括設(shè)在轉(zhuǎn)子芯部上的籠型導線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，使該電機用作同步電機并被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動。
采用這種配置，制冷循環(huán)可被商業(yè)上可供的電機運行，因此，空調(diào)器能被簡化成為一個具有制冷循環(huán)的系統(tǒng)，并能在廣闊范圍內(nèi)用于各種用途。另外，嵌入在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁鐵被磁化成兩極狀態(tài)，因此，即使商業(yè)上可供電源只有50或60Hz的低頻率，制冷循環(huán)的穩(wěn)定狀態(tài)的運行也能以較高的速率(3000轉(zhuǎn)/分、3600轉(zhuǎn)/分)完成。另外，壓縮機、戶外單元、制冷單元及類似物能被緊湊地制成小尺寸，這些對提高制冷循環(huán)的效率和減少噪聲都有好處。特別是由于下列這些事實的組合，制冷循環(huán)的效率還能進一步提高在以穩(wěn)定狀態(tài)運行的情況下，電機同步運轉(zhuǎn)，抵制滑動的電力不再需要；即使由于外界空氣溫度的變化致使載荷增加，壓縮機的速率亦不變化； 因此壓縮機的效率不會下降，即使在制冷循環(huán)中載荷有變化，制冷循環(huán)本身仍能保持穩(wěn)定。
另外，一種壓縮機構(gòu)部件通常能與變速型空調(diào)器和類似物一起使用，其中用到反相器，使擴寬品種能夠容易進行而不太花費地完成。
另外，在起動時，大量致冷劑液被返回到壓縮機內(nèi)使?jié)櫥偷恼扯冉档?，致使在起動加熱操作時空調(diào)器的升溫變壞。但因為致冷劑氣體被導引通過電機室，并且電機在被商業(yè)上可供的電源起動后，開始是在異步狀態(tài)下被驅(qū)動，一直到轉(zhuǎn)為同步狀態(tài)，所產(chǎn)生的熱將致冷劑和潤滑油加熱，因此能防止壓縮機內(nèi)的軸承被損壞而可提高加熱能力。
另外，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個被電機驅(qū)動的壓縮機、一個戶外的熱交換器和一個室內(nèi)的熱交換器，用來驅(qū)動壓縮機的電機將感應電機和同步電機組合在一起，具有導線的感應電機適宜在制冷循環(huán)內(nèi)加熱致冷劑或潤滑油，而在加熱操作中，電機作為感應電機被操作來起動制冷循環(huán)，此后電機作為同步電機被操作。
采用這種配置，至少在加熱操作中，制冷循環(huán)可被用作感應電機的電機起動，而由電機產(chǎn)生的熱可將致冷劑和潤滑油加熱，防止?jié)櫥偷恼扯冉档?，從而能防止壓縮機內(nèi)的軸承被損壞而可提高加熱能力。盡管這樣，此后電機又可轉(zhuǎn)入同步狀態(tài)，在該狀態(tài)下壓縮機的速率不會改變，因此即使由于外界空氣溫度的變化致使載荷增大，也能防止壓縮機的效率下降。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一條電路來旁通壓縮機的排放側(cè)和抽吸側(cè)，及一個用來開啟和關(guān)閉這條電路的關(guān)閉閥，以便在關(guān)閉閥被開啟后再起動制冷循環(huán)。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一條電路來旁通壓縮機的排放側(cè)和抽吸側(cè)，一個用來開啟和關(guān)閉這條電路的關(guān)閉閥，及一個排放壓力的檢測裝置。在制冷循環(huán)的操作中，當檢測到排放壓力超過一個規(guī)定值時，該檢測裝置便會開啟關(guān)閉閥。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一個位于戶外熱交換器和室內(nèi)熱交換器之間的液體接收器，一根用來將致冷劑引入到液體接收器內(nèi)的致冷劑引入和發(fā)送管，一根考慮到致冷劑的流動方向而設(shè)置的將液體接收器內(nèi)的氣體致冷劑旁通到下游側(cè)的旁通管，和一個裝在旁通管中的關(guān)閉閥，在制冷循環(huán)的操作中，當壓縮機的排放壓力超過一個規(guī)定值時，該關(guān)閉閥便會開啟。
另外，在上述空調(diào)器中，最好采用渦卷壓縮機作為上面提到的壓縮機，因為沿軌道運行的渦卷件和類似的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力小，因此容易起動，即使施加在制冷循環(huán)上的載荷有變化，制冷循環(huán)本身也能保持穩(wěn)定并減少噪聲。
另外，在上述空調(diào)器中，最好將永久磁鐵的外表面包覆起來，以免致冷劑和潤滑油變質(zhì)。
另外，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括多個被電機驅(qū)動的壓縮機，一個戶外的熱交換器和一個室內(nèi)的熱交換器。在這多個壓縮機中，有一個能力(capacity)控制型的速率可變的壓縮機和一個速率恒定的壓縮機，在驅(qū)動后者的電機的轉(zhuǎn)子的芯部上設(shè)有籠型導線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，而在恒定速率的壓縮機的排放側(cè)設(shè)有一個止回閥。
采用這種配置，由于速率恒定的壓縮機在排放側(cè)的壓力和抽吸側(cè)的壓力之間的壓力差被減小，即使在速率可變壓縮機的運行期間，也能容易地使速率恒定的壓縮機被商業(yè)上可供電力起動。并且即使當能力被大大增加，能力變化的范圍也能被增大而可不需相應地增加反相器的電源，并且能夠作出精細的控制。
另外，按照本發(fā)明所提供的戶外單元具有一個由電機驅(qū)動的壓縮機和一個戶外的熱交換器，該電機被容納在一個封閉容器內(nèi)的電機室內(nèi)，其中壓縮機為渦卷壓縮機，而電機具有設(shè)在轉(zhuǎn)子芯部上的籠型導線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵。
另外，按照本發(fā)明提供的制冷單元具有一個被電機驅(qū)動的壓縮機、一個冷凝器、一個液體接收器、一個膨脹閥和一個汽化器，該電機被容納在封閉容器內(nèi)的電機室內(nèi)，其中壓縮機為具有一個固定渦卷和一個沿軌道運行的渦卷的渦卷壓縮機，在驅(qū)動沿軌道運行的渦卷的電機的轉(zhuǎn)子芯部上設(shè)有籠型導線并嵌有永久磁鐵。


圖1為按照本發(fā)明一個實施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖2為一線圖，示出按照本發(fā)明實施例的冷卻能力和外界空氣溫度之間的關(guān)系；圖3為按照本發(fā)明另一個實施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖4為按照本發(fā)明再一個實施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖5為按照本發(fā)明又一個實施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖6為按照本發(fā)明一個實施例的壓縮機的剖視圖；及圖7為按照本發(fā)明一個實施例的電機的轉(zhuǎn)子的剖視圖。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
為了提高采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)的空調(diào)器的效率，有效的辦法是提高致冷劑壓縮機所采用電機的效率，該電機是構(gòu)成制冷循環(huán)的眾多構(gòu)件中消耗電力最多的一個。傳統(tǒng)上感應電機常被用于致冷劑壓縮機，但人們都知道將永久磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子芯部的同步電機具有比感應電機更高的效率。由于同步電機的旋轉(zhuǎn)是利用嵌入電機轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁鐵和從定子誘導出的旋轉(zhuǎn)磁場之間的吸引力，不象感應電機那樣會在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生二次電流，因此沒有電能損失，所以能夠提高效率。
但在采用同步電機作為致冷劑壓縮機用的電機時應該考慮到下列這些事實當將用于致冷劑壓縮機的同步電機直接連接到商業(yè)上可供電源上時，由電機定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一個與電源頻率(50/60Hz)相應的旋轉(zhuǎn)速率。而用于致冷劑壓縮機的電機的轉(zhuǎn)子具有一個巨大的慣性力，因為該轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是成為整體裝在致冷劑壓縮機內(nèi)的。因此，在起動時，轉(zhuǎn)子不能跟上定子所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速率，所以制冷循環(huán)不能被起動。這樣，在需要采用速率恒定的壓縮機的情況下，同步電機就不能被采用，因為一般考慮最好采用商業(yè)上可供的電源。
參閱圖1和2，其中示出本發(fā)明一個實施例中的空調(diào)器。一個被商業(yè)上可供電源驅(qū)動的速率恒定的壓縮機被采用。該壓縮機具有一個在轉(zhuǎn)子芯內(nèi)嵌有兩極永久磁鐵的同步電機，當用來驅(qū)動壓縮機的電機轉(zhuǎn)子芯以低于同步速率的速率旋轉(zhuǎn)時，該同步電機可作為感應電機使用。
圖1所示的空調(diào)器具有一個速率恒定的壓縮機1，一個四路閥2，一個戶外熱交換器3，一個戶外膨脹裝置5，一個室內(nèi)膨脹裝置6，一個室內(nèi)熱交換器7和一個蓄積器9，這些都連續(xù)地連接在一起。在速率恒定的壓縮機中，在轉(zhuǎn)子圓周附近沿著轉(zhuǎn)子周邊制有籠型繞組(導線)而永久磁鐵被嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)。采用這種配置，電機可先作為感應電機使用，一直到轉(zhuǎn)子速率到達同步速率，該電機就可作為同步電機使用。因此，即使不用反相機也能起動，而在以同步速率運行時，即在由商業(yè)上可供電源的頻率(50Hz或60Hz)確定的速率(3000轉(zhuǎn)/分、3600轉(zhuǎn)/分)以穩(wěn)定狀態(tài)運行時，在電機轉(zhuǎn)子內(nèi)沒有二次電流產(chǎn)生，所以能提高效率。
雖然永久磁鐵嵌入在轉(zhuǎn)子內(nèi)的電機被用于速率恒定的壓縮機1上，但也可采用這樣一種配置，使僅有永久磁鐵型的同步電機和一個能在同步速率左右被驅(qū)動的感應電機組合在一起。在這種情況下，在起動時只將電力輸送給感應電機，而當感應電機的速率到達同步電機的速率左右時切斷供應給感應電機的電力，同時將電力供應給同步電機。采用這種配置，壓縮機1可只由同步電機驅(qū)動進行穩(wěn)定狀態(tài)的運行。因此電機和壓縮機1的運行效率就可提高，同時空調(diào)器的整體效率也可提高。
由于同步電機永遠不會在定子和轉(zhuǎn)子之間引起滑動，而這在感應電機是有可能發(fā)生的，因此，就同步電機而言，與感應電機相比，由于載荷變化而引起的轉(zhuǎn)子速率的變化較小，而在同等的載荷下轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率較高。從而，被壓縮機1內(nèi)致冷劑壓縮機構(gòu)壓縮的致冷劑的體積可增加，從壓縮機1排放出來的致冷劑的體積可增加，因此能在正常的載荷范圍內(nèi)提高制冷循環(huán)的能力，如圖2所示。
特別是在制冷循環(huán)超載運行時，這時感應電機會引起大的滑動，而同步電機不會引起滑動，從而不會有電流流動通過籠型導線，這樣，提高能力的效果就格外顯著。另外，如果采用渦卷壓縮機作為致冷劑用的壓縮機1，由于壓縮轉(zhuǎn)矩的變化小，從而電機載荷的變化亦小，因此效率還能進一步提高。應該注意到圖2所示結(jié)果是通過冷卻操作得到的，但同樣的結(jié)果也可通過加熱操作得到。
另外，電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的速率反比于電機磁極的數(shù)目，因此將磁極的數(shù)目設(shè)定為最小即兩個磁極，便能使電機轉(zhuǎn)子的速率增加，這樣便能使從壓縮機1內(nèi)排放出來的致冷劑的體積增加，從而，壓縮機1內(nèi)的壓縮室的容積便能減少，結(jié)果便能縮小壓縮機1的尺寸以及裝有該壓縮機的戶外單元20的尺寸。另外，制冷循環(huán)所必需的壓縮機構(gòu)部件和其他構(gòu)件一般都能用于各種空調(diào)器上，包括采用反相器的變速型空調(diào)器，并且空調(diào)器的品種的擴展(expansion ofkinds)容易做到，還能較不費錢地制造空調(diào)器。
現(xiàn)在結(jié)合圖6和7說明壓縮機1和轉(zhuǎn)子5。
壓縮機構(gòu)部件具有一個豎立在固定渦卷60的端板61上的螺旋形渦卷63和一個豎立在沿軌道運行的渦卷57的端板58上的螺旋形渦卷68，這兩渦卷互相嚙合。沿軌道運行的渦卷57是由曲軸55轉(zhuǎn)動的，這樣來實現(xiàn)壓縮操作。
在固定渦卷60和沿軌道運行的渦卷57之間形成的眾多壓縮室59(59a、59b…)中，位于徑向上最外邊的壓縮室在操作時向兩個渦卷的中心位移，因此其體積逐漸縮小，當這兩個壓縮室59a、59b來到接近兩個渦卷60，57的中心的位置時，在這兩個壓縮室內(nèi)被壓縮的致冷劑氣體就通過一個與壓縮室連通的排放口62排出。排放的致冷劑氣體通過一條在固定渦卷60和框架56內(nèi)制出的氣體通道被導引到一個在框架56之下的壓縮容器內(nèi)，然后通過一根設(shè)在壓縮容器側(cè)壁上的排放管64排放到壓縮機之外。
另外，電機被封閉在壓縮容器(電機室)內(nèi)，并且沿軌道運行的渦卷57被電機驅(qū)動，這樣來實現(xiàn)壓縮操作。
有一集油槽零件66設(shè)在電機之下，在集油槽零件內(nèi)的潤滑油通過一條在曲軸55內(nèi)制出的油通道65由于旋轉(zhuǎn)運動造成的壓力差被導引出去，這樣來潤滑沿軌道運行的渦卷57的滑動零件、曲軸55、滑動軸承等。
電機為一種嵌有磁鐵型的同步電機，具有一個定子51和一個轉(zhuǎn)子52。定子51具有一個定子芯53和卷繞在定子芯53上的定子繞組(導線)54。轉(zhuǎn)子52具有一個轉(zhuǎn)子芯74，其中嵌有永久磁鐵71并在磁鐵之間設(shè)有狹縫3。永久磁鐵71被磁化成兩極狀態(tài)，并且有多條導線被嵌入在轉(zhuǎn)子52的圓周的附近，這樣來形成籠型導線(繞組)72。
接下來結(jié)合圖3說明另一個實施例。
在起動制冷循環(huán)時，如果在壓縮機1的排放側(cè)和抽吸側(cè)之間存在著大的壓力差，以致可靠性降低，相應地需要確保有足夠的起動轉(zhuǎn)矩，否則起動將不能成功。因此，即使當制冷循環(huán)是由感應電機起動，在此以后才交給同步電機運行，就感應電機所要起到的作用而言，轉(zhuǎn)子的籠型導線的數(shù)量應當增加或者導線的直徑應當增加，這樣才能使在其內(nèi)流動的電流增加，才能使起動轉(zhuǎn)矩增加。但這樣又有一個令人擔心的問題即壓縮機1的尺寸會變大。另外，如果要將壓縮機制造得小巧，永久磁鐵由于轉(zhuǎn)子芯的結(jié)構(gòu)也很難嵌入到轉(zhuǎn)子芯內(nèi)。另外，在壓縮機1被停止后直到平衡要經(jīng)過好幾分鐘才能使制冷循環(huán)內(nèi)的壓力平衡。
為此，通過一根旁路管將壓縮機的排放側(cè)和抽吸側(cè)連接起來并設(shè)有一個關(guān)閉閥10以便用來開啟和關(guān)閉旁路通道。采用這種配置，在起動前就可開啟關(guān)閉閥10，使排放壓力和抽吸壓力之間的壓力差減小，這樣，壓縮機1就能容易地被起動。另外，籠型導線的數(shù)量能被減少，永久磁鐵能容易地被裝入轉(zhuǎn)子52內(nèi)，因此有可能合適地將壓縮機制造得小巧，并保證其可靠性。
另外，當壓縮機1正在運行而施加在電機轉(zhuǎn)子52上的轉(zhuǎn)矩增大時，即當排放壓力增高時，將會引起電機轉(zhuǎn)子失速的危險。因此，可將排放壓力設(shè)定在一個可防止電機轉(zhuǎn)子52失速的Pdset值上，并用一個排放壓力檢測裝置14來測量排放壓力。當排放壓力增加到Pdset值時，關(guān)閉閥10就開啟使排放壓力降低，這樣就可防止制冷循環(huán)由于電機失速而變?yōu)椴徽?。另外，如果渦卷壓縮機被用作致冷劑壓縮機，由于渦卷壓縮機的轉(zhuǎn)矩變化較小，相應地能夠有效地防止制冷循環(huán)變?yōu)椴徽＃虼丝商岣呖煽啃圆p少噪聲。
一個壓力開關(guān)被這樣設(shè)定，使當排放壓力上升達到設(shè)定的壓力Pdset時，電路內(nèi)的開關(guān)便開啟(或關(guān)閉)，這種壓力開關(guān)可被用作壓力檢測裝置14。
接下來結(jié)合圖4說明本發(fā)明再一個實施例。本例的空調(diào)器包括一個在戶外熱交換器3和室內(nèi)熱交換器7之間(在戶外熱交換器3和室內(nèi)膨脹裝置(indoor expansion device)6之間的液體接收器11，一根用來將致冷劑引入到液體接收器11內(nèi)的致冷劑引入管15，一根用來使氣體致冷劑從液體接收器11旁通到主管線流動方向下游側(cè)的旁路管16，一個用來開啟和關(guān)閉致冷劑引入管15的第一關(guān)閉閥10a和一個用來開啟和關(guān)閉旁路管16的第二關(guān)閉閥10b。
在冷卻操作中，關(guān)閉閥10b被開啟，在液體接收器11中的氣體致冷劑能被排出，致使致冷劑在液體接收器11的進口和出口處的干燥度變高，從而使致冷劑在用作冷凝器的戶外熱交換器3的出口處的干燥度變高。相應地，戶外熱交換器3就能有效地用作冷凝器將冷凝壓力限制到一個較低值。因此能降低排放壓力。在加熱操作中，關(guān)閉閥10a被開啟，這樣便可得到與冷卻操作得到的效果相似的效果。
采用上述配置，可將排放壓力設(shè)定在壓縮機1所用電機的轉(zhuǎn)子52不會失速的Pdset值，并用排放壓力檢測裝置14檢測排放壓力。當排放壓力上升到設(shè)定的Pdset值時，在冷卻操作中關(guān)閉閥10b開啟或者在加熱操作中關(guān)閉閥10a開啟。這樣就能降低排放壓力，因此能防止制冷循環(huán)變?yōu)椴徽！?br> 現(xiàn)在結(jié)合圖5說明又一個實施例。
本例中的壓縮機1包括被商業(yè)上可供電源驅(qū)動的一個單獨的速率可變的壓縮機1a和多于一個的速率恒定的壓縮機1b，及一個設(shè)在速率恒定的壓縮機1b的排放側(cè)的止回閥13。
還設(shè)有多個室內(nèi)單元21a、21b，因此按照室內(nèi)單元21a、21b的使用情況，載荷可有很大的改變。當室內(nèi)單元側(cè)的載荷不大時，不需要驅(qū)動所有的壓縮機1a、1b，因此只有速率可變的壓縮機1a被驅(qū)動以資實現(xiàn)能力被控制的操作。當只有速率可變的壓縮機1a被驅(qū)動時，如果在室內(nèi)單元側(cè)的載荷變大，以致單靠速率可變的壓縮機能力不能保證，這時速率恒定的壓縮機可被驅(qū)動。在這階段，由于速率可變的電機1a已在運行，對速率恒定的壓縮機1b來說，在排放側(cè)和抽吸側(cè)之間存在著大的壓力差。但由于在速率恒定的壓縮機的排放側(cè)設(shè)有止回閥13，即使速率可變的壓縮機尚在運行，上述這個壓力差也可被減少。因此能夠容易地使用商業(yè)上可供電源來起動。這樣，即使在需要大的能力而采用多個空調(diào)器單元的情況下，也能對廣闊的能力變化范圍實行精細的控制而可不需增添反相器電源設(shè)施。
在上述配置中，如果采用由釹(Nd)、鐵、硼或釤(Sm)一鈷制造的磁鐵嵌入到電機轉(zhuǎn)子52的芯部內(nèi)，永久磁鐵的尺寸便可被縮小，其數(shù)目也可被減少。這樣由于結(jié)構(gòu)的原因，在轉(zhuǎn)子52的芯部內(nèi)設(shè)置籠型導線和永久磁鐵將容易進行，因此壓縮機1可制成小尺寸。另外，由于效率能夠提高，裝有壓縮機1的戶外單元20的尺寸也可縮小。
另外，當采用由釹、鐵、硼或釤一鈷制成的磁鐵時，永久磁鐵材料中的稀土元素如釹或釤能作為強烈的催化劑使?jié)櫥妥冑|(zhì)，在制冷循環(huán)中當磁鐵與致冷劑和潤滑油接觸時變質(zhì)產(chǎn)物會成為油泥渣沉積出來。結(jié)果毛細管就會被堵塞，阻礙致冷劑的流動，造成致冷劑壓縮機溫度的不正常的升高。
但若用涂層、鍍鎳或鍍鋁將永久磁鐵的外表面包覆起來，永久磁鐵就可不與壓縮機1內(nèi)的致冷劑和潤滑油直接接觸，潤滑油的變質(zhì)便可被遏制，這樣便能提高可靠性。
另外，在上述實施例中曾考慮采用由商業(yè)上可供電源驅(qū)動的速率恒定的壓縮機。但若采用能改變頻率的反相器電源來驅(qū)動圖7所示的嵌有磁鐵型的同步電機，效能還可進一步提高。
特別是在展示柜或類似物的冷藏裝置中，最好采用液體噴射型的渦卷壓縮機為的是使制冷循環(huán)穩(wěn)定并提高其可靠性。另外，設(shè)在液體噴射管線內(nèi)的電子膨脹閥的開啟程度是按照壓縮機排放側(cè)的溫度來控制的，這樣可調(diào)節(jié)噴射液體的體積，相應地可防止壓縮機過熱，因此能以廣闊的能力范圍在汽化溫度進行操作。
另外，最好將制冷循環(huán)的能力設(shè)定得比預先假定的載荷大，即若，有多個展示柜并采用反相器電源而這樣設(shè)定，使能力留有余地被控制著。即使載荷或展示柜的數(shù)目超過預先假定的值，應付時只要增加制冷裝置的能力即可，而可不需用一具有較大能力的壓縮機來更換。即使采用不破壞臭氧層的非氯化的HFC組群致冷劑來代替曾廣泛使用的HCFC22致冷劑，也能保證使空調(diào)器具有高效能和可靠性。
如上所述，按照本發(fā)明提供的使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷裝置能夠減少能耗、提高效率、能被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動并高度可靠。另外，具有這樣高的效率，能夠縮小壓縮機內(nèi)壓縮室的體積、壓縮機的總體尺寸以及裝有壓縮機的戶外單元和制冷裝置的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種制冷裝置，包括由電機驅(qū)動的多個壓縮機，其特征在于該多個壓縮機包括一速率可變的壓縮機，該速率可變的壓縮機的能力可被控制；一個速率恒定的壓縮機，該速率恒定的壓縮機由一個電機驅(qū)動，該一個電機的轉(zhuǎn)子芯部包括籠型導線和永久磁鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于所述制冷裝置是一空調(diào)器，該空調(diào)器具有一戶外熱交換器和一室內(nèi)熱交換器。
3.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于所述永久磁鐵被磁化成二極。
4.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于所述速率恒定的壓縮機包括一渦卷壓縮機。
5.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于在所述速率恒定的壓縮機的排出側(cè)設(shè)置一單向閥。
6.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于所述速率恒定的壓縮機由一反向器電源驅(qū)動，而后該速率恒定的壓縮機被驅(qū)動。
7.一種制冷裝置，包括一個具有多個壓縮機的制冷循環(huán)，其特征在于所述制冷裝置包括由一電機驅(qū)動的壓縮機，該一個電機的轉(zhuǎn)子芯部包括籠型導線和永久磁鐵；由反向器電源驅(qū)動的一個壓縮機。
8.如權(quán)利要求7所述的制冷裝置，其特征在于所述制冷裝置是一空調(diào)器，該空調(diào)器具有一戶外熱交換器和一室內(nèi)熱交換器。
9.如權(quán)利要求7所述的制冷裝置，其特征在于所述永久磁鐵被磁化成二極。
全文摘要
所公開的使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷裝置能夠減少能耗、高度有效而且可靠、并能被商業(yè)可供電源驅(qū)動。具有一個電機和一個制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個被電機驅(qū)動的壓縮機、一個戶外熱交換器和一個室內(nèi)熱交換器。電機位在一個封閉容器內(nèi)的電機室內(nèi)，致冷劑在制冷循環(huán)中流動通過電機室，其中電機有一個轉(zhuǎn)子的芯部，其內(nèi)嵌有籠型導線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，所說電機能被商業(yè)上可供電源驅(qū)動。
文檔編號F04C18/02GK1495396SQ20031011490
公開日2004年5月12日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月14日
發(fā)明者坪江宏明, 中山進, 猿田彰, 浦田和干, 干 申請人:日立空調(diào)系統(tǒng)株式會社