[发明专利]通过降低吸气压力提高效率的脉宽调制

说明书

技术领域

本发明涉及到一种提高加热通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系 统的效率的方法，其中当希望减小系统容量时，压缩机在快速循环空载 模式下运行。本发明旨在显著降低空载工况下所作的压缩功，此时没有 或者少量制冷剂被抽取通过压缩机。

背景技术

制冷系统被应用于各种应用中，如空气调节器、热泵、制冷装置， 等等。众所周知，制冷剂在压缩机内被压缩，然后在制冷系统内循环， 以调节如空气等被供应给气候受控室内环境的次级流体。大部分情况 下，制冷系统空载运行，因为在受调节环境下，不需要满负载来补偿热 载荷的各个部分。因此，需要尽可能高效率地运行制冷系统，尤其是在 部分负载工况下。

提高压缩机效率是设计工程师的目标，因为压缩机通常代表了制冷 剂系统中的最大能量损耗源。压缩机通过将制冷剂从吸气压力压缩至排 气压力来消耗能量。制冷剂系统采用本领域中已知的控制器监测受调节 环境中的温度和湿度并将它们维持在特定的容许范围内，并在受调节环 境中的热载荷和制冷系统容量需求减小时，通过压缩机卸载来调节由该 制冷剂系统提供的容量。

通过压缩机卸载从而减小制冷剂系统容量的各种方法是已知的。在 一种已知的方法中，被称为涡旋压缩机的压缩元件被允许以快速周期性 速率相互接合和分离，通常在5至30秒的区间之内。当两个压缩元件接 合时，压缩机提供满载容量。当两个压缩元件分离时，它们不再压缩制 冷剂以及不再在系统中循环该制冷剂。

另一种卸载压缩机的方法是，允许至少一部分被压缩制冷剂返回到 吸气管道。

在任一情况下，为了压缩压缩机内的剩余制冷剂都需要消耗数量可 观的功率。例如，在上述系统中，当涡旋压缩机元件被允许互相分离时， 对剩余制冷剂上仍产生压缩，导致压缩功的损失和制冷剂系统效率的降 低。

本发明在部分负载情况下，减少被浪费的压缩功，提高了制冷系统 效率。

发明内容

在本发明所揭露的实施例中，当压缩机运行在空载模式下时，控制 流入压缩机的吸气制冷剂流的吸气阀关闭。当压缩机回到正常负载模式 下，阀打开(部分或者全部)。阀以快速的方式从打开位置移向关闭位 置。阀循环速率正常在5秒至30秒的范围之内。选择循环速率，使阀的 稳定性达到最佳，并允许受调节环境维持所要求的温度水平。如果阀循 环太频繁，阀的稳定性就会得到损害。如果阀循环不足，受调节环境下 的温度就不能得到精确控制。如果阀在关闭位置长时间停留，发动机过 热也可能会发生，因为可冷却发动机的制冷剂数量减少。在这种情况下， 当压缩机在空载模式下时，到达压缩泵元件的吸气压力减小。因此，在 空载模式下操作压缩机所需要的功显著减少。所以，与现有技术相比， 本发明改进了压缩机和整个制冷系统在部分负载条件下的效率

在一个实施例中，压缩机为带有两个涡旋压缩元件的涡旋压缩机。 已知，制冷系统可利用脉宽调制控制器周期性开通和关闭进入腔室的加 压制冷剂流，该腔室用于保持两个涡旋压缩元件互相接触。当两个涡旋 压缩元件被保持互相接触时，它们能够压缩制冷剂并向下游将制冷剂输 送给制冷系统内的其他元件。但是，脉宽调制控制器周期性地阻断了流 向这个腔室的加压制冷剂流。在那个时候，涡旋元件能脱离互相接触。 当涡旋元件互相不接触时，由于被卸载的涡旋元件之间的有限间隙，制 冷剂在压缩机腔室内仍被压缩；但制冷剂不会被完全压缩。进一步地， 在这样的系统中，位于排气管道上的流量控制装置一般阻断流向下游冷 凝器的制冷剂流。相反地，泄流管路被打开以允许部分压缩的制冷剂回 到吸气管道。通过在这些条件下阻断流向压缩机的吸气流，本发明减少 了压缩机的工作量，并因此提高了制冷剂系统的效率。

在另一个实施例中，卸载条件只是简单地允许排气管道连通回到吸 气管道。同样地，通过利用吸气阀控制器阻断吸气流，本发明降低了部 分压缩制冷剂所需要的功率消耗。

通过以下简单描述的说明书和附图，本发明的这些和其他特征可以 很好地被理解。

附图说明

附图1A为本发明第一实施例的示意图。

附图1B用图表表示本发明降低的能量损耗。

附图2显示另一个实施例。

具体实施方式