CN1215288C - 带有两个压缩机的空调系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有两个压缩机的空调系统及其操作方法，从而根据制冷负荷的变化可变地改变制冷剂的压缩容量。在此，当为了满足增大的制冷负荷，全工作，即全部压缩机都工作的指令输入到两个压缩机内时，第一压缩机首先工作，然后，制冷剂压缩容量小于第一压缩机的第二压缩机附加地工作，从而用于操作压缩机的电流峰值不会超过家庭或建筑物内安装的断路器的可允许电流范围，由此安全控制空调系统，并同时允许电流供给到其他电器上，从而提高了用户的方便性。

Description

带有两个压缩机的空调系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种带有两个压缩机的空调系统及其操作方法，并尤其涉及一种如下的带有两个压缩机的空调系统及其操作方法，其中，当第一压缩机首先工作而然后第二压缩机依次工作时，操作压缩机所需的电流值不会超过家庭内安装的断路器的可允许电流范围，由此安全控制空调系统以及其他家庭用电电器。

背景技术

图1是图示传统空调系统中制冷剂流动的方块图，而图2是示出在传统空调系统中电流变化的曲线。参照图1和2，传统空调系统描述如下：

通常，传统空调器经由制冷剂依次穿过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器而形成的制冷循环实现制冷功能。最近，空调器已经使用在传统制冷装置内安装的四通阀20，以用于选择制冷剂的流动方向，由此颠倒每个部件的功能，以便将制冷循环转变为加热循环，其中，室内热交换器50作用为冷凝器，而室外热交换器30作用为蒸发器，以便将热空气排入室内。下面，这种空调器称为热泵空调器。

因此，热泵空调器通过选择制冷或加热模式来实现制冷或加热循环，由此可以毫无限制地应用于所有季节中。

下面，术语空调器表示具有制冷和加热功能的热泵空调器，以及具有制冷功能的普通空调器。

传统空调系统将制冷剂经由图1所示的制冷循环而循环。参照图1，传统空调系统描述如下：

传统空调器包括多个压缩机10，用于压缩低温低压状态的气态制冷剂，以将其转变为高温和高压状态。压缩机10包括第一和第二压缩机11和12，它们具有不同的制冷剂压缩容量。在空调系统中总的制冷剂压缩容量通过同时使第一和第二压缩机11和12工作或选择性使第一和第二压缩机11和12工作，即，使第一压缩机工作而停止第二压缩机12来加以变化。

单向阀11a和12a分别防止由第一和第二压缩机11和12压缩的制冷剂回流。

四通阀20进一步安装在具有制冷和加热功能的热泵空调器中。四通阀20改变制冷剂的流动方向，由此根据制冷剂所转换的流动方向来进行制冷或加热循环。因此，只具有制冷功能的普通空调器不包括四通阀20。在制冷模式下，四通阀20将压缩机10排出的制冷剂供给到室外热交换器30，而在加热模式下供给到室内热交换器50，由此改变制冷剂的循环方向。

室外热交换器30作用为冷凝装置，以用于将高温和高压状态的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂。室外单元包括室外热交换器30和室外鼓风机(未示出)，室外鼓风机安装在室外热交换器30附近，以便将空气向室外热交换器30排放，从而提高热交换效率。室外鼓风机包括室外风扇(未示出)和马达(未示出)。

膨胀阀40将冷凝装置冷凝的液态制冷剂膨胀成低温和低压状态下的包括液相和气相的两相制冷剂。

室内热交换器50作用为蒸发装置，用于通过吸收外部热量将两相制冷剂转变为气态制冷剂。室内单元包括室内热交换器50、以及室内鼓风机(未示出)，室内鼓风机安装在室内热交换器50附近，以便将冷空气排入室内。室内鼓风机包括室内风扇(未示出)和马达(未示出)。

蓄压器60将液相与来自室内热交换器50的两相制冷剂分开，并然后只将气相供给到第一和第二压缩机11和12。由此，实现由压缩、冷凝、膨胀和蒸发构成的制冷循环。

为了高效实现上述空调器的制冷功能，压缩机10包括第一和第二压缩机11和12，它们具有不同的压缩容量。在此，第一压缩机11具有60％的制冷剂压缩容量，而第二压缩机12具有40％的制冷剂压缩容量。

因此，当制冷负荷较重时，第一和第二压缩机11和12同时工作，以便总的制冷剂压缩容量为100％。当制冷负荷较轻时，只有第二压缩机12工作，以便制冷剂压缩容量只有40％。由此，可以可变地改变制冷剂压缩容量。

如图2所示，为了快速满足较重的制冷负荷，用于同时使第一和第二压缩机11和12工作的增大的峰值(-Peak′到+Peak′)电流供给到第一和第二压缩机11和12，以便总的制冷剂压缩容量变成100％(P12)。此后，用于维持第一和第二压缩机11和12工作的保持电流供给到第一和第二压缩机11和12(M12)。

然而，在用于同时使所有压缩机10工作的增大的电流峰值超过设置有该空调系统的家庭或建筑物内安装的断路器的可允许电流范围时，断路器切断供给到家庭或建筑物的电源，由此强制停止空调系统及所有其他电器，从而导致它们出现故障。

断路器采用通过将具有不同膨胀率的两个金属片彼此附着到一起而形成的双金属片。当超过可允许电流范围的过流在断路器内流动时，安装在家庭或建筑物内的断路器切断电源。即，在供给到与电源相连接的电器上的总电流超过断路器的可允许电流范围时，断路器切断电源，由此强制性停止所有电源上连接的电器，从而防止过流造成的任何事故。

尤其是，在初始工作阶段需要相对增大的电流的诸如空调系统的多个电器安装在家庭或建筑物内的情况下，更易于出现过流被断路器切断的情况。此外，由于为了在制冷负荷增大时快速满足增大的制冷负荷而空调系统使所有压缩机工作，用于使压缩机工作的电流值更频繁超过断路器的可允许电流范围。因此，难于安全地控制上述传统空调系统。

发明内容

因此，本发明已经鉴于上述问题而提出，且本发明的目的是提供一种带有两个压缩机的空调系统及其操作方法，其中，一个压缩机首先工作，而然后另一压缩机附加地工作，即，两个压缩机依次工作，从而用于使压缩机工作的电流峰值不会超过家庭或建筑物内安装的断路器的可允许电流范围，由此安全地控制空调系统，并防止连接到电源上的空调系统和其他电器由于电源切断而停止，从而为用户提供更大方便。

根据本发明一个方面，上述和其他目的可以通过提供一种如下的具有两个压缩机的空调系统予以实现，其包括：空调器，用于经由制冷剂穿过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器而形成的制冷循环调节室内空气；以及控制单元，用于根据制冷负荷确定制冷剂压缩容量，并控制压缩机的工作状态，以限制压缩机压缩制冷剂所需的电流峰值。

根据本发明另一方面，提供了一种操作带有两个压缩机的空调系统的方法，包括：第一步骤，根据增大的制冷负荷，将全工作，即全部压缩机都工作的指令输入到压缩机中；第二步骤，首先使第一压缩机工作，并然后依次使制冷剂压缩容量比第一压缩机小的第二压缩机工作，以便减小启动电流的峰值；以及第三步骤，循环通过压缩机工作而压缩的制冷剂，从而满足增长的制冷负荷。

本发明提供了一种带有两个压缩机的空调系统，包括：

空调器，用于经由制冷剂穿过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器而形成的制冷循环调节室内空气；以及

控制单元，用于根据制冷负荷确定制冷剂压缩容量，并控制压缩机的工作状态，以限制压缩机压缩制冷剂所需的电流峰值；

所述空调器包括：

两个压缩机，用于压缩低温低压状态的气态制冷剂，以便将其转变为高温高压状态；

冷凝器，用于冷凝高温高压状态下的气态制冷剂，从而将其转变为中温高压状态的液态制冷剂；

膨胀阀，用于减压中温高压状态的液态制冷剂，以便将其转变为低温低压状态；以及

蒸发器，用于蒸发低温低压状态的液态制冷剂，以便将其转变为低温和低压状态的气态制冷剂；

所述控制单元包括：

检测单元，用于检测制冷负荷是否增大；

压缩机控制单元，用于在检测单元检测到制冷负荷增大时输出操作压缩机的全工作，即全部压缩机都工作的指令；

计时器单元，用于测量自全工作控制指令从压缩机控制单元输出时刻起的指定时间；以及

压缩机驱动单元，用于在全工作控制指令从压缩机控制单元输出时依次使第一和第二压缩机工作。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和其他优点将通过下面参照附图给出的详细描述得以更好地理解，图中：

图1是图示传统空调系统中制冷剂流动的方块图；

图2是示出传统空调系统中电流值变化的曲线；

图3是根据本发明的带有两个压缩机的空调系统的方块图；

图4是示出操作根据本发明的带有两个压缩机的空调系统的流程图；以及

图5是示出在根据本发明的带有两个压缩机的空调系统中电流变化的曲线。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明优选实施例。

采用压缩机的热泵空调系统已经参照图1加以描述。图3是根据本发明的带有两个压缩机的空调系统的方块图。在图3中，实线箭头表示控制信号从控制单元向空调器每个部件的流动，而虚线箭头表示制冷剂在空调器各部件之间的流动。参照图3，本发明的带有两个压缩机的空调系统描述如下：

压缩机100吸入蒸发器蒸发的气态制冷剂，并然后压缩吸入的气态制冷剂，以将其转变为高压状态。由此，气态制冷剂内的分子动能增大，从而导致分子之间碰撞。那么，分子之间碰撞产生的能量升高了气态制冷剂的温度，从而气态制冷剂转变成高温和高压状态。由于上述气态制冷剂的每单位体积分子数已经增大，因此，气态制冷剂容易在室温下液化。

本发明空调系统的压缩机100包括第一压缩机110和第二压缩机120。第一压缩机110和第二压缩机120中每一个具有指定的制冷剂压缩容量，以便压缩制冷剂总容量(100％)的特定百分比。在此，第一和第二压缩机110和120的制冷剂的压缩容量由制造者设定。根据本发明优选实施例，第一压缩机110具有60％的制冷剂压缩容量，而第二压缩机120具有40％的制冷剂压缩容量。然而，每个压缩机的压缩容量不局限于此。

冷凝器300从由压缩机100排出的高温高压状态下的气态制冷剂中去除热量，由此液化气态制冷剂，而使之转变成中温和高压状态的液态制冷剂。

膨胀阀400膨胀中温和高压状态的液态制冷剂，由此减小液态制冷剂的压力，从而使之转变成低温和低压状态。

蒸发器500吸收室内空气的热量，由此蒸发低温和低压状态下的液态制冷剂，从而将其转变为低温和低压状态下的气态制冷剂，从而冷却房间。

控制单元600控制每个部件，即，压缩机100、冷凝器300、膨胀阀400、和蒸发器500的工作。尤其是，控制单元600控制两个压缩机110和120的工作状态，由此根据制冷负荷可变地改变制冷剂的压缩容量。

还具有加热功能的热泵空调器另外还包括由虚线表示的四通阀200，在这种情况下，控制单元600控制四通阀200根据制冷或加热模式控制制冷剂的循环方向。

控制单元600包括检测单元610、压缩机控制单元620、计时器单元630和压缩机驱动单元640。检测单元610检测制冷负荷是否增大，当检测单元610检测到制冷负荷增大时，压缩机控制单元620输出用于操作压缩机100的全工作控制指令。计时器单元630测量自用于操作压缩机100的全工作控制指令从压缩机控制单元620输出时刻起的指定时间。当全工作控制指令从压缩机控制单元620输出时，压缩机驱动单元640首先使具有指定的制冷剂压缩容量的第一压缩机110工作，然后依次使制冷剂压缩容量小于第一压缩机110的第二压缩机120工作。

压缩机驱动单元640首先使第一压缩机110工作，然后在计时器单元630所测量的指定时间内指令第二压缩机120待机，从而，防止启动电流值快速增大。在指定时间消逝后，压缩机驱动单元640另外使第二压缩机120工作，由此依次操作第一和第二压缩机110和120。

因此，为了快速满足增大的制冷负荷，本发明空调系统的控制单元600向压缩机100输出全工作指令，使得制冷剂的压缩容量成为100％，从而由制冷剂进行制冷循环。然后，控制单元600控制压缩机100的工作状态，以便第一压缩机110首先工作，然后在指定时间消逝后，第二压缩机120附加地工作。由此，供给到压缩机110上端电流峰值不会超过断路器的可允许电流范围。

图4是说明用于操作根据本发明的带有两个压缩机的空调系统的方法的流程图，而图5是示出在根据本发明的带有两个压缩机的空调系统中电流值变化的曲线。参照图4和5，用于操作根据本发明的带有两个压缩机的空调系统的方法描述如下：

在制冷模式中，当室内温度升高时，制冷负荷增大(S1)。

当控制单元检测到制冷负荷增大时，为了满足增大的制冷负荷，控制单元向压缩机输入全工作控制指令，以便制冷剂的压缩容量称为100％，且制冷循环由制冷剂进行(S2)。

为了减小电流峰值，第一压缩机首先工作(S3)。如图5所示，用于启动第一压缩机工作的电流由电源(P1)提供，由此使第一压缩机工作。第一压缩机具有比第二压缩机大的制冷剂压缩容量。

工作的第一压缩机接收由电源(M1)提供的保持电流，由此保持其工作状态。在此，控制单元指令第二压缩机处于停止状态指定时间(T)。

控制单元判定从第一压缩机工作时刻开始测量的指定时间(T)是否消逝(S4)，在指定时间(T)消逝后，待机状态的第二压缩机附加地工作(S5)。如图5所示，启动第二压缩机工作的电流由电源(P2)提供，而由此使第二压缩机工作。然后，用于保持第一和第二压缩机工作状态的保持电流由电源(M2)提供到第一和第二压缩机，由此保持第一和第二压缩机的工作状态，从而制冷剂压缩容量成为100％，而由制冷剂进行制冷循环，由此满足增大的制冷负荷(S6)。

在上述带有两个压缩机的空调系统中，由于依次使两个压缩机工作的电流的峰值(-Peak到+Peak)与图2所示的同时使两个压缩机工作的电流的峰值(-Peak′到+Peak′)小，因此减小后的峰值(-Peak到+Peak)不会超过断路器的可允许电流范围。

从上面描述可以理解到，本发明提供了一种带有两个压缩机的空调系统及其操作方法，其中，具有相对大容量的一个压缩机首先工作，而然后处于待机状态的另一个压缩机在指定时间消逝后附加地工作，即，两个压缩机依次工作，从而操作压缩机的电流峰值不会超过家庭或建筑物内安装的断路器的可允许电流范围，由此防止电源中断，以及事故和/或电源中断所产生的对其他电器的损坏。

虽然为了说明的目的已经公开了本发明优选实施例，但是本领域技术人员可以理解到在不背离所附权利要求书限定的本发明范围和精髓前提下可以对其作出各种改进、添加和替换。例如，每个压缩机的压缩容量不局限于上述值，而是可以由制造者变化地设定。此外，上述用于减小电流峰值的技术可以应用到具有制冷和加热功能的热泵空调器上以及具有制冷功能的空调器上。

Claims (5)

1.一种带有两个压缩机的空调系统，包括：

空调器，用于经由制冷剂穿过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器而形成的制冷循环调节室内空气；以及

控制单元，用于根据制冷负荷确定制冷剂压缩容量，并控制压缩机的工作状态，以限制压缩机压缩制冷剂所需的电流峰值；

所述空调器包括：

两个压缩机，用于压缩低温低压状态的气态制冷剂，以便将其转变为高温高压状态；

冷凝器，用于冷凝高温高压状态下的气态制冷剂，从而将其转变为中温高压状态的液态制冷剂；

膨胀阀，用于减压中温高压状态的液态制冷剂，以便将其转变为低温低压状态；以及

蒸发器，用于蒸发低温低压状态的液态制冷剂，以便将其转变为低温和低压状态的气态制冷剂；

所述控制单元包括：

检测单元，用于检测制冷负荷是否增大；

压缩机控制单元，用于在检测单元检测到制冷负荷增大时输出操作压缩机的全工作，即全部压缩机都工作的指令；

计时器单元，用于测量自全工作控制指令从压缩机控制单元输出时刻起的指定时间；以及

压缩机驱动单元，用于在全工作控制指令从压缩机控制单元输出时依次使第一和第二压缩机工作。

2.如权利要求1所述的带有两个压缩机的空调系统，其特征在于，空调器还包括四通阀，用于转变制冷剂循环方向，以便实现在制冷循环相反方向上循环的加热循环。

3.如权利要求1所述的带有两个压缩机的空调系统，其特征在于，压缩机驱动单元首先使第一压缩机工作，并在指定时间消逝之后，压缩机驱动单元另外使制冷剂压缩容量小于第一压缩机的第二压缩机工作。

4.一种用于操作带有两个压缩机的空调系统的方法，包括：

第一步骤，根据增大的制冷负荷，将全工作指令输入到压缩机中；

第二步骤，首先使第一压缩机工作，并然后依次使制冷剂压缩容量比第一压缩机小的第二压缩机工作，以便减小启动电流的峰值；以及

第三步骤，循环通过压缩机工作而压缩的制冷剂，从而满足增长的制冷负荷。

5.如权利要求4所述的用于操作带有两个压缩机的空调系统的方法，其特征在于，第二步骤包括：

第一子步骤，使第一压缩机工作；

第二子步骤，测量从第一压缩机工作时刻起的指定时间，并指令第二压缩机在停止状态下待机；以及

第三子步骤，在指定时间消逝后，使待机状态下的第二压缩机工作。

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