CN101501411A - 热泵单元中压缩机无动力反向转动的预防 - Google Patents

热泵单元中压缩机无动力反向转动的预防 Download PDF

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Abstract

一种热泵提供有用于消除压缩机停机时无动力反向转动的方法和控制器。详细地讲，改变四通换向阀的位置且移动热泵使其与停机前的运行模式相比以相反模式运行。可以另外经过压缩机再次膨胀并引起压缩机反向运行的已压缩制冷剂此时与压缩机的吸入管道连通，同时压缩机的排出端口与吸入压力的制冷剂连通。因此，不再可能发生压缩机无动力的反向转动。

Description

热泵单元中压缩机无动力反向转动的预防
发明背景
本发明涉及一种在停机时将热泵切换到相反运行模式用以消除无动力反向转动的方法。
在各种待要进行调节的室内环境中使用制冷剂系统控制空气的温度和湿度。在以冷却模式运行的典型制冷剂系统中，制冷剂在压缩机中被压缩且被输送到冷凝器(或者该种情况下的室外热交换器)中。在冷凝器中，外界环境的空气和制冷剂之间产生热交换。自冷凝器中，制冷剂传送到膨胀装置中，在膨胀装置中制冷剂膨胀获得较低的压力和温度，然后传送到蒸发器(或者室内热交换器)中。在蒸发器中，制冷剂和室内空气之间产生热交换，以便调节室内空气。当制冷剂系统正在运行时，蒸发器冷却供给到室内环境中的空气。
上文中说明的是以冷却运行模式使用的制冷剂系统。在加热模式中，流经系统的制冷剂流动基本上为反向。室内热交换器作为冷凝器并且将热量释放到待调节(在该种情况下为待加热)的环境中，而室外热交换器用作蒸发器且同相对寒冷的室外空气产生热交换。热泵通常称作可以使得流经制冷剂回路(refrigerant cycle)的制冷剂反向流动以便以冷却和加热两种模式运行的系统。这通常通过将四通换向阀(reversing valve)或同等装置并入到系统内压缩机排出端口的示意性下游而实现。当系统分别以加热模式或冷却模式运行时，四通换向阀选择性地引导制冷剂流过室内热交换器或室外热交换器。此外，如果膨胀装置不能处理反向的流动则代之以采用每个膨胀装置都带有止回阀的一对膨胀装置。
通称为“无动力反向转动”的问题会在某些类型的压缩机停机时出现。对于诸如例如螺杆式压缩机(screw compressor)或涡漩式压缩机(scroll compressor)的确定类型的压缩机而言，停机时已压缩的制冷剂会向内退回到压缩腔内。该制冷剂将再次膨胀从而导致压缩元件以相反方向高速转动。由于其产生了不必要的令人非常不快的噪音并且甚至会引起压缩机潜在的损坏，所以这是不合需要的。
虽然已在压缩机设计中并入排出止回阀(discharge check valve)用以防止这种已压缩的制冷剂进入压缩腔的反向流动，但是并入到压缩机设计中的这些止回阀相对昂贵，且会经受其自身可靠性问题因而在防止反向转动上并不很成功。因此，希望在消除止回阀的安装或者增加如果止回阀失效时的冗余度的同时防止无动力的反向转动。
发明概述
在本发明所公开的实施例中，停机时将热泵从停机前的模式移动到相反的运行模式。作为示例，假定热泵在停机前以冷却模式运行。根据本发明，在压缩机停机时系统控制器将把四通换向阀移动到加热模式的位置，以便防止已压缩的制冷剂反向流回压缩机中。在该种情况下，处于压缩机下游的已压缩(高压)制冷剂将会连接到压缩机入口。如此，不存在反向流回压缩机的已压缩制冷剂。因此，短时间内压力将跨过压缩机达到平衡，在制冷剂从压缩机吸入移动到压缩机排出的同时不会出现反向转动。
如果热泵在停机前已以加热模式运行，则将在停机时启动相反模式的切换指令。换句话说，四通换向阀将在压缩机停机时移到冷却模式的位置。
详细地讲，本发明的方法在具有经受反向转动的压缩机类型的热泵中使用。这种压缩机包括但不限于涡漩式压缩机和螺杆式压缩机。对于本发明而言，可能完全消除过去所使用的用以在停机后防止制冷剂反向流经压缩机的排出止回阀。
根据以下说明并结合附图，可更好地理解本发明的这些和其它特征，下面是其附图的简要说明。
附图简要说明
图1A示出了将以冷却模式正常运行的热泵。
图1B示出了先前以冷却模式运行的热泵的停机位置。
图2A示出了以加热模式运行的热泵。
图2B示出了先前以加热模式运行的热泵的停机位置。
图3为本发明的流程图。
优选实施例的具体说明
图1A示出了以冷却模式运行的热泵20。如已知的那样，压缩机22将已压缩的制冷剂输送到通向四通换向阀26的排出管道24中。
在冷却模式中，制冷剂从排出管道24流经四通换向阀26到达通向室外热交换器30的管道28。从室外热交换器30中，制冷剂流经膨胀装置32，并进入室内热交换器34。管道36位于室内热交换器34的下游，并传送制冷剂再一次经过四通换向阀26，然后到达将制冷剂返回到压缩机22的吸入管道38。控制器40控制四通换向阀26的位置。
如上文所提及的那样，本发明消除了压缩机无动力的反向转动，这是通过移动四通换向阀26使得热泵20在停机时或刚在停机之前处于相反的运行模式(在该情况下为加热模式)。因此，如图1B所示，排出管道24此时通过四通换向阀26与管道36连通，并且与室内热交换器34连通。先前已压缩的制冷剂流经膨胀装置32、室外热交换器30、管道28和四通换向阀26返回到吸入管道38中。因此消除了与反向转动相关的难题。
当如图1B所示切换四通换向阀的位置时，已被朝着热交换器30传输的已压缩制冷剂此时将会与压缩机22的吸入管道38连通。因此，排出管道将不会出现再次膨胀的蒸气形态。而代之以，先前已连接到吸入管道上并包括吸入压力的制冷剂的管道36此时将曝露于压缩腔。因此，本发明将确保不会出现无动力的反向转动。
图2A示出了以加热模式运行的热泵20。当以加热模式运行的热泵20将要停机时，四通换向阀26将首先移动到冷却模式位置，如图2B所示的那样。再次地，这将消除无动力反向转动的难题。
模式之间的切换优选地可实时进行。也就是说，阀26可在压缩机和其它系统部件不停止运转的情况下进行换向。备选地，切换可在压缩机22停机时同时发生。
图3为本发明的简要流程图。热泵20以加热模式或者冷却模式运行。停机时，控制器40移动四通换向阀26使得热泵20处于相反模式的位置。
四通换向阀26的位置切换优选地在停机后2秒内或者停机前1分钟内发生。更希望地，转换将在停机后少于500毫秒或者停机前少于10秒内发生。
尽管已公开了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员将会认为某些修改仍将落入本发明范围内。因此，以下权利要求将用于确定本发明的真实范围和内容。

Claims (21)

1.一种热泵，其包括：
压缩机，所述压缩机将制冷剂输送到排出管道中，并从吸入管道中接收制冷剂，所述排出管道和所述吸入管道与换向阀连通，所述换向阀可在加热位置和冷却位置之间移动，所述换向阀在所述加热位置和所述冷却位置以相反的流动方向在室内热交换器和室外热交换器之间引导制冷剂；和用于所述换向阀的控制器，所述控制器经过编程，以便将所述换向阀相对于停机时的当前位置移到相反位置。
2.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述当前位置提供了冷却模式，而所述相反位置为加热模式。
3.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述当前位置提供了加热模式，而所述相反位置为冷却模式。
4.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。
5.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述换向阀到所述相反位置的所述移动发生在停机前1分钟内。
6.根据权利要求5所述的热泵，其特征在于，所述换向阀到所述相反位置的所述移动发生在停机前不早于10秒。
7.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述换向阀到所述相反位置的所述移动发生在停机后不迟于2秒。
8.根据权利要求7所述的热泵，其特征在于，所述换向阀到所述相反位置的所述移动发生在停机后不迟于500毫秒。
9.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，在所述压缩机和所述换向阀之间不存在排出止回阀。
10.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述压缩机为螺杆式压缩机。
11.根据权利要求1所述的热泵，其特征在于，所述压缩机为涡漩式压缩机。
12.一种运行热泵的方法，其包括步骤：
(1)以冷却模式和加热模式中的一种运行所述热泵；
(2)决定关闭所述热泵；
(3)移动所述热泵使其以所述冷却模式和所述加热模式中的另一种运行；和
(4)立即在步骤(3)之前或之后或同时关闭与所述热泵相关联的压缩机。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热泵到以所述冷却模式和所述加热模式中的另一种运行的所述移动发生在停机前1分钟内。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述热泵到以所述冷却模式和所述加热模式中的另一种运行的所述移动发生在停机前不早于10秒。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述换向阀到所述相反位置的所述移动发生在停机后不迟于2秒。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述热泵到以所述冷却模式和所述加热模式中的另一种运行的所述移动发生在停机后不迟于500毫秒。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，与所述热泵相关联的压缩机上没有使用排出止回阀。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述压缩机为螺杆式压缩机。
19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述压缩机为涡漩式压缩机。
20.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，热泵从所述一种运行模式到另一种运行模式的移动借助于换向阀而得以实现。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述换向阀为四通换向阀。
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