CN1092153A

CN1092153A - 干管式可变致冷剂容量的空气调节装置

Info

Publication number: CN1092153A
Application number: CN 93102052
Authority: CN
Inventors: 陈国治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-14

Abstract

一种干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于室外机包括有压缩机装置，其设有多个不同负载容量的压缩机单元，并联于其干管上，将回流的低压低温致冷剂，压缩成高压高温致冷剂输出；及控制装置，其设有多个压力阀，其中部分压力阀用来感测室内机的负载压力做为保护作用，部分压力阀则一一对应上述多个压缩机单元，且配置于压缩单元的压缩行程前缘，借由各压力阀所设定临界压力变换开关作用，启闭各压缩机单元。

Description

本发明涉及一种空气调节装置，特别是涉及一种干管式可变致冷剂容量的空气调节装置。

以往分离式一室外机对多室内机的空调系统，其主要目的在于利用很少的空间放置室外机，以满足多个不同室内空间能同时或不同时使用空调设备的装置，如此，一般为使室外机体积能够缩小，其内部仅用一只压缩机运转;由于室内机同时运转的机率并不多，所以室外机经常在1/2负载上下运转，然而由于容量无法有效控制，以致造成电力的浪费。以下为一般分离式一室外机对多室内机空调系统及小型冰水系统的缺点。

1.经过测试，压缩机半载运转时的耗电能源约为满载运转的90%左右，其E.E.R值相当低，不符合能源效率。

2.一般分离式管路配置，每台室内机必须要有二条管路与室外机连接，如果有五台室内机就必须要有十条管路，再加上十条控制线路，因为管路无法共用，造成材料浪费。

3.由于室外机一般均使用一只压缩机，如果压缩机的吨数愈大，当室内机使用率低时，其耗电量更为可观，所以一般最大均在五吨以下。

4.由于上述第3点提及的吨数限制，使得一般分离式一对多系统均在五吨以下;而如果需要五吨以上时，均采取小型冷水系统来使用，然而由于冷水管路配置的管径相当大，以最小管径加保温，其总管径皆在3英寸以上，而且要进出水两条管路，需要穿梁配管施工时，对于建筑结构影响很大，造成施工困难。

5.利用小型冷水系统时，无论室内送风机运转容量多少，其冷水循环水泵就必须运转消耗能源，同时管路的热损失也是消耗能源的主要原因。

本发明的主要目的，是在于提供一种干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，使空调系统在操作时达到较佳的能源节省及材料节省。

下面通过最佳实施例及附图对本发明的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置进行详细说明，附图中：

图1是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置的系统结构示意图。

图2是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其中室内机装置示意图。

图3是图2的控制接点示意图。

图4是图1的控制示意图。

图5是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置的第一种实施例的负载量分配示意图。

图6是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置的第二种实施例负载量分配示意图。

图7是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置的第一实施例变形的详细电路图。

图8是图7的负载量分配示意图。

图9是本发明干管式可变致冷剂容量的空气调节装置的第二实施例变形的详细电路图。

图10是图9负载量分配示意图。

请参阅图1所示，是本发明第一实施例的结构示意图，其包括室外机装置1及室内机装置2，室外机装置1与室内机装置2间则以干管装置3配管连接。室外机装置1包括压缩机单元10、控制单元11、液气分离单元12、热交换单元13、液态致冷剂储存单元14、干燥过滤单元15、第一手动截止阀16及第二手动截止阀17。压缩机单元10还包括有第一压缩机COMP1，第二压缩机COMP2，第三压缩机COMP3，在压缩机COMP1、COMP2及COMP3的高压输出口各设有油分离器SEP1、SEP2及SEP3，以防止冷冻油流失，且在每只油分离器SEP1、SEP2及SEP3输出口又各设有单向逆止阀Z1、Z2及Z3，以防止上述压缩机COMP1、COMP2或COMP3停机时，系统高压压力回流造成损失;此外，在每只压缩机COMP1、COMP2及COMP3的高压输出口与低压输入口间各别设置有高低压快速平衡装置，每个高低压快速平衡装置包括有电磁阀SV1、SV2或SV3及毛细管CAP1、CAP2或CAP3;以第一压缩机COMP1为例，当第一压缩机COMP1动作时，自其高压输出口输出的高温高压致冷剂则经油分离器SEP1及逆止阀Z1（节点X1）至上述热交换单元13，经散热冷凝成低温高压致冷剂（节点X2），由于此时的致冷剂是不完全的液态，所以再经上述液态致冷剂储存单元14将其中完全液态的低温高压致冷剂（节点X3）输出，由上述干燥过滤单元15脱去部分水份及杂质，通过上述第一手动截止阀16及第二手动截止阀17的开启，经干管装置3送至上述室内机装置2，室内机装置2包括一只以上的室内机，每只室内机皆有电磁阀SV，以负责室内机致冷剂管路的开启或关闭;及降压膨胀阀EV及热交换器A/C，当上述室内机装置2的任何一只室内机的电磁阀SV被打开时，上述自室外机装置1流入的致冷剂即经一只室内机的降压膨胀阀EV及热交换器A/C，将致冷剂转化成低温低压致冷剂，经上述干管装置3及上述第二手动截止阀17（节点X4）回流至室外机装置1，由于此时的致冷剂是不完全的气态，所以再经上述液气分离单元12使其中完全气态的致冷剂（节点X5）流回第一压缩机COMP1，如此循环工作。

而当第一压缩机COMP1停止时，则电磁阀SV1打开，让油分离器SEP1内的高压气体迅速经过毛细管CAP1回到低压侧（图中节点X5所示），使第一压缩机COMP1的高低压间压力的差为零，当需要再启动时能顺利启动，同时降低启动电流。

同样，当上述第二、第三压缩机COMP2、COMP3动作时，其动作原理也如同上述第一压缩机COMP1所示，在本实施例中，第一压缩机COMP1设定20%的负载容量，第二压缩机设定40%的负载容量及第三压缩机COMP3设定40%的负载容量。

上述室外机装置1的控制单元11主要包括三只低压开关LP1～LP3，其中LP1被设定在55～68磅/英寸²、LP2被设定在45～70磅/英寸²及LP3被设定在50～70磅/英寸²而有关控制单元11的详细动作，请参见图4，并于下面详细说明。

请参阅图2、3并配合图4所示，其中图2的室内机装置2的电路图，图3是图2的控制接点Y1、Y2，且每个接点Y1、Y2并联在图4以F/AC代表，所以，当上述室内机装置2中有任何一只室内机被开机（ON），皆将使接点F/AC呈导通状态。此时，R1继电器受到激磁而R1a接点闭合，电流经过M1b、M2b、M3b接点，电磁阀SV1、SV2及SV3激磁阀体打开，计时开关T3开始计时一段时间，等待上述油分离器SEP1、SEP2及SEP3内的高压气体迅速经过毛细管CAP1、CAP2及CAP3回到节点X5的低压侧，使第一、第二及第三压缩机COMP1、COMP2及COMP3高低压间压力差为零，以方便启动各压缩机由于低压上升使LP1、LP2、LP3在ON的状态，其详细动作将分点叙述如下：

1.R1受激磁a点导通后，经过T3计时完毕限时动作a接点导通，M1导通使第一压缩机COMP1运转，低压压力下降，且计时开关T1开始计时。

2.经过T1设定时间内如果低压回流压力低于LP2的设定45磅/英寸²以下时，LP2没有导通，M2没有机会导通，此时只有第一压缩机COMP1单独运转，其容量在20%以下。

3.经过T1设定时间后，如果低压回流管压力在45磅/英寸²以上，LP2是导通的状态，M2导通使第二压缩机COMP运转，LP1检测的压力下降，且计时开关T2开始计时，在T2设定时间内回流管压力降到LP1的设定55磅/英寸²以下，LP1不通使M1、T1失磁，第一压缩机COMP1停止运转，此时仅M2激磁同时保持第二压缩机COMP2运转，其容量为20%～40%同时将串联于M3回路上的T1a接点断开，而使M3没有机会激磁，以防止低压压力上升时M3比M1先动作。

4.如果经过T2设定时间内回流管压力仍无法下降到LP1设定的55磅/英寸²以下，则保持第一压缩机COMP1和第二压缩机DOMP2运转，此时容量为40%～60%。而经过T2设定时间后，回流管压力仍超过LP3设定50磅/英寸²，则M3激磁，第三压缩机COMP3运转，使低压压力下降低于LP1设定55磅/英寸²以下时，将第一压缩机COMP1切掉，其运转容量60%～80%。

5.经过COMP3运转后，回流管压力如果又超过55磅/英寸²以上，此时三只压缩机COMP1～3均在运转，其容量为80%～100%。

6.此时，如果室内机运转容量降低时，压力如果低于55磅/英寸²以下，LP1的接点1、3导通，第一压缩机COMP1停机机。

7.如果负载再降低，低于50磅/英寸²以下时，LP3打开M3失磁，使第三压缩机COMP3停机。

8.如果回流管压力继续下降，低于45磅/英寸²时，LP2打开，M2失磁，第二压缩机COMP2停机，LP1检测到高压压力超过68磅/英寸²接点导通，第一压缩机COMP1运转。

9.如果室内机负载降到零时，控制接点F/AC打开，系统停机。

借由上述第一实施例分配置电路，可以得到如图5所示的负载量分配图，系统承受负载循序由20%、40%、60%、80%、至100%。

在本发明的第二实施例中，也可以调节上述第一、第二及第三压缩机COMP1、COMP2及COMP3的负载容量为14%、28%及58%，LP1、LP2及LP3分别被设定为56-68磅/英寸²、53-70磅/英寸²及50-72磅/英寸²。

同样参见图4所示。

1.当R1受激磁a接点导通后，经过T3计时完毕限时动作a接点导通，M1受激磁而使第一压缩机COMP1运转，低压压力下降，且计时开关T1开始计时。

2.经过T1设定时间内若低压回流压力低于LP2的设定53磅/英寸²以下时，LP2没有导通，M2没有机会受激磁，此时只有第一压缩机COMP1单独运转，其容量在14%以下。

3.经过T1设定时间后，若低压回流管压力在53磅/英寸²以上，LP2是导通的状态，M2激磁使第二压缩机COMP2运转，LP1检测的压力下降，且计时开关T2开始计时，在T2设定时间内回流管压力降到LP1的设定56磅/英寸²以下，LP1不通使M1、T1失磁，第一压缩机COMP1停止运转，此时仅M2激磁同时保持第二压缩机COMP2运转，其容量为14%～28%;同时将串联于M3回路上的T1a接点断开，而使M3没有机会激磁，以防止低压压力上升时M3比M1先动作。

4.若经过T2设定时间内回流管压力仍无法下降到LP1设定的56磅/英寸²以下，则保持第一压缩机COMP1和第二压缩机COMP2运转，此时容量为28%～42%。而经过T2设定时间后，回流管压力仍超过LP1设定56磅/英寸²，则M3激磁，第三压缩机COMP3运转，经过COMP3运转后，回流管压力若又超过LP1设定的56磅/英寸²以上，此时三只压缩机COMP1～3均在运转，其容量为100%。但若回流管的低压压力下降低于LP1设定56磅/英寸²以下时，则第一压缩机COMP1切掉，其运转容量为86%。

5.若回流管压力再降低，低于53磅/英寸以下时，LP2打开，M2失磁，第二压缩机COMP2停机，其运转容量为58%，若此时负载增加高于LP1设定的68磅/英寸²以上时，即使第一压缩机COMP1运转，其运转容量为72%。

6.若回流管压力不回升反而继续下降，低于50磅/英寸时，LP3打开，M3失磁，第三压缩机COMP3停机，LP1由于M2b及M3b接点导通，第一压缩机COMP1运转，系统回至上述第2步骤。

7.若室内机负载降到零时，控制接点F/AC打开，系统停机。

借由上述第二实施例的配置电路，同理可以得到如图6所示的负载量分配图，系统承受负载循序由14%、28%、42%、58%、72%、86%到100%。

同理，也可简化图4的电路装置，如图7所示，是本发明的第一变化实施例，主要包括有二只压缩机，负载容量分别为Z%、（100-Z）%，及二只低压开关LP1、LP2，其中LP1设定55～68磅/英寸²;LP2设定50～70磅/英寸²，即可得如图8所示三段式负载量配置图。

更同理，请参阅图9所示，本发明的第二变化实施例，更可以四只压缩机配合设定在56～66磅/英寸²的LP1、设定在54～68磅/英寸²的LP2、设定在52～70磅/英寸²的LP3及设定在50～72磅/英寸²的LP4等四只低压开关，即可得如图10所示共十五段的负载量配置图。

上述控制单元11更包括有下列保护装置：

1.低压保护开关LP4设定于48～58磅/英寸²，使上述负载继续降低时，当低于48磅/英寸²以下时，LP4闭合，系统进入卸载运转，其达成（1）防止低压过低，造成冷冻油随致冷剂离开压缩机。（2）防止COMP1、COMP2之间启动、停止频繁。

2.高压开关HP，设定于280磅/英寸²，使系统高压压力超过280磅/英寸²时，借由电磁阀SV11导通，使旁路部分高压致冷剂经毛细管CAP8至低压回流管X4，以降低其压缩装置的压缩容量，防止系统压力持续上升造成跳机的缺陷。

3.高低压保护开关HLP，设定在30/300磅/英寸²，使系统低压压力在低于30磅/英寸²或高压压力高于300磅/英寸²时，HLP跳开，以保护室外机装置1。

4.二个温度开关TH1、TH2，其中TH1设于上述第一压缩机COMP1的高压输出管上，使系统在工作时，高压输出管温度超出设定值时，借由电磁阀SV10导通，使旁路部分低温致冷剂经毛细管CAP7汇集降低回流的致冷剂温度，防止压缩机过热，以保护压缩机装置;及TH2设于上述液气分离单元12出口的回流管上，使系统在负载动作时，低压回流管温度低于设定值时，TH2接点1、3导通，电磁阀SV11导通，使高压高温致冷剂进入低压回流管，用以提升回流温度，防止冷冻油被致冷剂带走，以保护压缩机装置。

5.一系统保护计时器T4及其配置的低压开关LP5，其中T4的设定时间将大于上述T1+T2+T3的所有设定时间，LP5则设定在75～80磅/英寸²，当上述继电开关F/AC导通后，T4开始计时，在经上述T1、T2及T3的设定时间后，使三只压缩机同时运转而达到100%的负载容量后，回流管的压力仍无法下降到75磅/英寸²以下时，迫使T4限时接点跳开，T3、R1不再受激磁而切断系统的工作。

借由上述所揭露的构造，本发明的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置具有以下的优点：

1.室外机采用三只不同容量的压缩机并联运转，其容量分配如图5所示，其中第一压缩机占总容量20%，第二压缩机占总容量40%，及第三压缩机占总容量40%;或如图6所示，其中第一压缩机占总容量14%，第二压缩机占总容量28%，及第三压缩机占总容量58%。当室内机的负载变化到某个百分比时，即使相对应的压缩机运转，最低负载20%或14%一样有很高的效率，达到省电的效果。

2.如图1所示的室内机与室外机间采用干管连接，无论启动几台室内机均使用相同的干管，管路的利用率高，材料节省。

3.以相同容量的冷水系统与致冷剂系统相比较，致冷剂系统管径比冷水系统小很多，对于必须穿梁施工的场所，致冷剂配管系统对建筑结构影响较小，施工较为方便。

4.一般室外机在出厂前皆已固定配置室内机的台数，如果现场室内机需要增加而超过原设计的台数时，将造成困难，尤其增设不易;而本装置的室内机台数并没有硬性的限制，只要同时运转的总容量不超出室外机负载的容量即可。

5.由于本发明室外机是由三只压缩机并联运转，只要各个压缩机的容量加以调节配合热交器容量，则容量的扩充较为方便，可取代小型冷水系统。

6.由于本装置不采用变频式压缩机及附属设备，对于国外进口零件的依赖度减少，取得材料容易。

7.由于室外机采用三只压缩机分段启动，所以启动电流降低，对电力供应上不会因启动电流过大造成闪烁现象。

8.可以使用三只单相压缩机并联运转，突破单相压缩机最大五马力的限制。

综上所述，本发明可借由上述所揭露的构造，达到预期的使用目的和功效。

Claims

1、一种干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于其室外机包括：压缩机装置，其设有压缩机单元，压缩机单元并联于其干管上，将回流的低压低温致冷剂，压缩成高压高温致冷剂输出；控制装置，它设有压力阀，压力阀用于感测室内机的负载压力作为保护用，部分压力阀则一一对应上述多个压缩机单元，且配置于压缩单元的压缩行程前方，借由各压力阀所设定临界压力改变开关作用，启动关闭各压缩机单元，从而有效的规划压缩机运转容量。

2、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：压缩机装置的各个压缩机单元能承载相同与不同的致冷剂负载容量，控制压缩机运转个数、容量。

3、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：压缩机装置的每只压缩机单元的高压输出口分别设置有油分离器，每只油分离器的致冷剂出口端设有逆止阀。

4、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：压缩机装置的每只压缩机单元的高压端与低压端间分别设有一电磁阀及一毛细管，作为压缩机单元停机时的高低压平衡装置。

5、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：控制装置还设有计时开关，计时开关一一对应并联于各压缩机单元的电性支路上，借由各时间的设定而调节各压缩机单元的启动时间间隔。

6、如权利要求5所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：控制装置更设有系统保护计时器及低压开关，其作为系统过负载保护装置。

7、如权利要求6所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于，系统保护计时器的设定时间大于计时开关所有设定时间。

8、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：控制装置更设有低压保护开关，第一温度开关、压力阀及毛细管，其用于作为压缩机装置的过热防止及压力过低时的卸载装置。

9、如权利要求1所述的干管式可变致冷剂容量的空气调节装置，其特征在于：控制装置更设有高压保护开关、第二温度开关、压力阀及毛细管，其作为提升回流致冷剂温度及压力过高防止装置。