CN1445498A - 空调设备 - Google Patents

Abstract

一种空调设备包括一个驱动部分，一个容纳致冷剂的蓄积器，一个压缩被引入的气体致冷剂的压缩机，一个具有热交换器的主回路，一个连接压缩机和蓄积器的旁通路，和一个位于压缩机和蓄积器之间的容积控制阀。容积控制阀包括一个基座，该基座包括一个阀腔，该阀腔具有一个用于引入致冷剂的致冷剂入口和一个用于排出致冷剂的致冷剂出口；一个可沿轴向纵向移动并具有一个阀部分的可动阀杆；一个用于通过移动阀杆打开和关闭阀部分的阀驱动部分；和一个用于覆盖阀杆的外周表面并密封阀腔的圆柱状波纹管。致冷剂出口朝向阀杆的外周表面或波纹管的外周表面设置。

Description

空调设备

技术领域

本发明涉及一种用于操纵压缩机的空调设备，所述压缩机用于通过燃气发动机的驱动部分压缩致冷剂。具体地说，本发明涉及一种空调设备，该空调设备具有一个用于将多余的致冷剂从压缩机返回到蓄积器的旁通路。

背景技术

下面将解释一种用作现有空调设备的已知的燃气发动机驱动型空调设备。已知的燃气发动机驱动型空调设备包括一个用于加热或冷却空气的主回路和一个旁通路。主回路包括一个由可燃气体的燃烧驱动的燃气发动机；一个用于容纳致冷剂的蓄积器，所述致冷剂被分为气体致冷剂和液体致冷剂；一个由燃气发动机驱动的压缩机，用于从蓄积器吸入气体致冷剂，以根据燃气发动机的驱动进行压缩；以及一个和用于空气调节的压缩致冷剂交换热量的热交换器。

设置旁通路是用于给压缩机的多余致冷剂设旁路，以使致冷剂返回蓄积器。旁通路与主回路平行设置，用于连接压缩机和蓄积器。旁通路设有一个位于压缩机和蓄积器之间的容积控制阀。该容积控制阀控制从旁通路到蓄积器移动的致冷剂的容积。

图4示出了已知的容积控制阀。如图4所示，容积控制阀400包括一个基座410，该基座具有一个通过旁通路300将致冷剂从压缩机130引入的致冷剂入口400a和一个用于使致冷剂流出到蓄积器120的致冷剂出口400b；一个可动阀杆420，其具有一个用于打开和关闭基座410的致冷剂出口400b的阀部分420c；一个阀驱动部分490，其具有一个用于通过移动阀杆420打开和关闭致冷剂出口400b的驱动马达；以及一个圆柱状波纹管550，其用于覆盖阀杆420的外表面并密封阀腔400c。

由于前述旁通功能，多余的致冷剂经过旁通路300和容积控制阀400从压缩机130返回到蓄积器120。在这种情况中，致冷剂从容积控制阀400的致冷剂入口400a导入阀腔400c，沿W4所示的方向从致冷剂出口400b排出，并流入将被容纳在其中的蓄积器120。

对于图4中所示的现有容积控制阀，容积控制阀400的致冷剂出口400b朝向阀杆420的阀部分420c的尖端部分。因此，当致冷剂沿箭头W4所示的方向从致冷剂出口400b排出时，从致冷剂出口400b排出的致冷剂可以沿致冷剂的流动方向移动波纹管550和阀杆420(即箭头W4所示的方向)。换句话说，阀杆420可以沿箭头W4所示的致冷剂流动方向移动，同时沿箭头W4所示的方向拉紧波纹管550。这是由于阀杆420和波纹管550的移动方向与图4所示的致冷剂出口400b处的致冷剂流动方向相对应。

对于图4中所示的现有容积控制阀，即使在容积控制阀400在旁通操作期间应该打开时，容积控制阀400也可以由于致冷剂出口400b的瞬时关闭而立即关闭，致冷剂出口400b的关闭是根据工作条件通过波纹管550和阀杆420随着致冷剂的流动而运动由阀杆420的阀部分420c实现的。

尽管阀部分420c瞬时关闭致冷剂出口400b，但致冷剂出口400b可以通过由波纹管550的弹性恢复引起的阀部分420c从致冷剂出口400b的释放而被打开。

如前所述，在容积控制阀400应该打开时它却瞬时关闭的情况中，由于旁通路300中的容积控制阀400的上游300a处的致冷剂压力的突然增加，可以使不期望的负载施加到压缩机130上。

具体地说，当旁通路300中的致冷剂是液体形式时，由于致冷剂没有被进一步压缩，旁通路300上游300a处致冷剂的压力突然增加，所以不期望的负载会影响压缩机130。实际上，在空调设备长期停止后的启动期间进行前述旁通操作时，所述不期望的负载会施加给压缩机130，这是由于由压缩机130进行的致冷剂到液态的转换促成一种长期停止期间不再被压缩的液体。

因此需要一种空调设备，其能在容积控制阀应该打开时随着致冷剂的流动通过由阀杆或波纹管限制容积控制阀的关闭而减少施加到压缩机上的负载。

发明概述

根据前面的描述，本发明提供了一种空调设备，其包括一个驱动部分；一个容纳致冷剂的蓄积器，致冷剂被分为气体致冷剂和液体致冷剂；一个由驱动部分驱动的压缩机，用于根据驱动部分的致动压缩从蓄积器引入的气体致冷剂；一个主回路，其具有一个用于和压缩致冷剂交换热量从而进行空气调节的热交换器；一个旁通路，其用于连接压缩机和蓄积器并将多余的致冷剂从压缩机返回到蓄积器；和一个容积控制阀，其位于压缩机和蓄积器之间，用于控制从旁通路到蓄积器移动的致冷剂的容积。容积控制阀包括一个基座，该基座具有一个阀腔；一个形成在阀腔上用于从旁通路引入致冷剂的致冷剂入口；一个形成在阀腔上用于将致冷剂排出到蓄积器的致冷剂出口；一个由阀腔支撑、可沿轴向纵向移动并具有一个阀部分的可动阀杆；一个用于通过移动阀杆打开和关闭阀部分的阀驱动部分；和一个用于覆盖阀杆的外周表面并密封阀腔的圆柱状波纹管。致冷剂出口朝向阀杆的外周表面或波纹管的外周表面设置。

如前所述，容积控制阀的致冷剂出口或朝向阀杆的外周表面或朝向波纹管的外周表面设置。因此在容积控制阀的致冷剂出口处，容积控制阀的阀杆或波纹管的运动方向与致冷剂的运动方向大不相同。因此，当从压缩机移动到蓄积器的致冷剂从容积控制阀的致冷剂出口排出时，波纹管或阀杆在致冷剂从容积控制阀的致冷剂出口排出的方向上移动的可能性减少。

换句话说，容积控制阀的波纹管或阀杆随致冷剂流动的移动减少。因此，可以限制在旁通操作期间容积控制阀应该打开时不希望的容积控制阀的瞬时关闭。

根据本发明的空调设备，致冷剂出口和致冷剂入口设置在容积控制阀的基座上，以便致冷剂出口的中心轴线和阀杆的中心轴线相交，而且致冷剂入口的中心轴线沿着阀杆的中心轴线。

附图简要说明

从下面参照附图进行的详细描述，本发明的前述和其它特征及特点将变得显然，其中相同的参考标号表示相同的元件。

图1是一种燃气发动机驱动型空调设备的回路图。

图2是根据本发明第一实施例的容积控制阀的横剖图。

图3是根据本发明第二实施例的容积控制阀的横剖图。

图4是应用到燃气发动机驱动型空调设备上的一种已知容积控制阀的横剖图。

发明详细说明

将参照附图对空调设备的实施例进行解释。根据实施例的空调设备对应于一种燃气发动机驱动型空调设备。燃气发动机驱动型空调设备包括一个主回路1。用于加热和冷却空气的主回路1包括一个户外装置10和一个户内装置16。户外装置10包括一个用作由可燃气体的燃烧驱动的驱动部分的燃气发动机11；一个用于容纳致冷剂的蓄积器12，致冷剂被分为气体致冷剂和液体致冷剂；一个由燃气发动机11驱动的定容压缩机13B，用于从蓄积器12引入气体致冷剂，以根据燃气发动机11的驱动进行压缩；一个可变容积压缩机13，用于从蓄积器12引入气体致冷剂并进行压缩；和一个户外热交换器14，用于和致冷剂交换热量从而进行空气调节。压缩机13、13B为涡旋式压缩机并通过正时皮带(未示出)与燃气发动机11协同工作。因此，燃气发动机11用作压缩机13、13B的公共驱动动力源。

主回路1的户内装置16包括一个户内热交换器17和一个用于膨胀致冷剂的膨胀阀18，户内热交换器17用于和致冷剂交换热量从而进行空气调节。

设置在压缩机13B上的致冷剂入口15和设置在压缩机13上的致冷剂入口15通过通道1v连接到蓄积器的致冷剂出口12a。

旁通路3给可变容积压缩机13的多余致冷剂设旁路，以返回蓄积器12。旁通路3与主回路1平行设置，用于连接可变容积压缩机13的致冷剂出口19和蓄积器12的旁通入口12b。旁通路3设有一个位于压缩机13和蓄积器12之间的容积控制阀4。

控制系统根据主回路1的空气调节负载控制压缩机13、13B的旋转量。另外，根据主回路1的空气调节负载，控制系统控制旁通路3的容积控制阀4的打开和关闭。因此，在可变容积压缩机13中被压缩的多余致冷剂在旁通操作下通过旁通路3返回蓄积器12的旁通入口12b，而不会供给到主回路1。因此，限制了供给到主回路1的致冷剂的量。

下面将解释致冷剂在主回路1中用于冷却空气的路径。当可燃气体驱动燃气发动机11时，压缩机13、13B受到驱动，而且使蓄积器12中的气体致冷剂从蓄积器12的致冷剂出口12a引入压缩机13、13B中以进行压缩。由于压缩而具有高温高压的致冷剂被从压缩机13、13B的致冷剂出口20排出，并经过通道1a、油分离器61、四通限制阀62的第一口62a和通道1b到达户外热交换器14。具有高温高压的压缩致冷剂通过交换热量在户外热交换器中冷却下来，以使气体致冷剂冷凝成为液体致冷剂。呈液态的冷凝致冷剂经通道1c、过滤干燥器63、球阀65A、通道1d和过滤器17到达膨胀阀18，以使致冷剂在膨胀阀18中受到膨胀而具有低温。具有低温的致冷剂经过一个过滤器17m到达户内热交换器17，以便通过交换热量冷却空气。此后，致冷剂经过通道1e、球阀65B、通道1f、四通限制阀62的第三口62c、四通限制阀62的第二口62b、冷却剂-致冷剂热交换器67和通道1h返回到蓄积器12的回流口12c。返回的致冷剂被容纳在蓄积器中的同时被分为气体致冷剂和液体致冷剂。

下面将解释致冷剂在主回路1中用于加热空气的路径。当可燃气体驱动燃气发动机11时，压缩机13、13B受到驱动，而且使蓄积器12中的气体致冷剂从蓄积器12的致冷剂入口12a引入压缩机13、13B中以进行压缩。具有高温高压的压缩致冷剂从压缩机13、13B的致冷剂出口20排出，并经过通道1a、油分离器61、四通限制阀62的第三口62c、通道1f、球阀65B和通道1e到达户内热交换器17。压缩致冷剂在户内热交换器17中交换热量以加热空气。致冷剂经过过滤器17m到达膨胀阀18，以在膨胀阀18中膨胀。此后膨胀的致冷剂经过滤器17n、通道1d、球阀65A、过滤干燥器63’、通道1c、户外热交换器14、四通限制阀62的第一口62a、四通限制阀62的第二口62b、冷却剂-致冷剂热交换器67和通道1h返回到蓄积器12的回流口12c。返回的致冷剂被容纳在蓄积器12中的同时被分为气体致冷剂和液体致冷剂。在加热模式期间户外温度低于预定温度时，打开流量控制阀70。由于打开流量控制阀70，所以通道1d中的大部分致冷剂经流量控制阀70而不是户外热交换器14被引入通道1k，以经冷却剂-致冷剂热交换器67和通道1h返回蓄积器12的回流口12c。

下面将解释设置在旁通路3上的容积控制阀4。如图2所示，容积控制阀4包括一个具有阀腔40的基座41，一个容纳在阀腔40中的可动阀杆42，一个阀驱动部分46和具有旋绕截面的圆柱状波纹管55。容积控制阀4的基座41包括一个致冷剂入口40a和一个致冷剂出口40b，所述入口40a连接到可变容积压缩机13的致冷剂出口19用来引入在压缩机13中受到压缩的致冷剂，致冷剂通过所述出口40b流向蓄积器12。致冷剂入口40a和致冷剂出口40b与基座41的腔40相连通。致冷剂入口40a连接到入流管70a，致冷剂出口40b连接到出流管70b。入流管70a和出流管70b连接到旁通路3。

如图2中所示，阀驱动部分46包括一个马达壳体部分47，一个连接到马达壳体部分47的连接部分48，一个位于马达壳体47内并具有一个输出轴49c的驱动马达49，若干由驱动马达49的输出轴49c旋转的齿轮50，由齿轮50可转动地驱动的第一驱动轴51，和可转动的第二驱动轴52，第二驱动轴52与第一驱动轴51同轴配合并在其外周部具有一个阳啮合部52c。第二驱动轴52的阳啮合部52c与形成在围绕第二驱动轴52的连接部分48的内周部分上的阴啮合部48c啮合。阳啮合部52c和阴啮合部48c用作将旋转运动转换为平移运动的转换机构。

阀杆42由阀腔40沿阀杆42的纵向可动地支撑。阀杆42包括具有小直径的第一阀杆42A和具有大直径的第二阀杆42B，它们串联设置并彼此接合。第一阀杆42A经阻挡球53与第二驱动轴52接合。阀杆42可以相对于第二驱动轴52沿第二驱动轴52的轴向纵向移动。

第一阀杆42A具有小直径，第二阀杆42B具有大直径。用于打开和关闭的阀部分42c形成在阀杆42的第二阀杆42B顶端。阀部分42c朝向致冷剂入口40a。

波纹管55覆盖阀杆42的第二阀杆42B的外周表面42f并具有不会使阀腔40中的致冷剂泄漏到阀腔40外部的密封功能。波纹管55可以沿轴向纵向和径向弹性变形预定的量。换句话说，波纹管55防止阀腔40中的致冷剂泄漏到阀腔40外部，同时保证了第二阀杆42B沿轴向纵向(即箭头F方向，箭头R方向)的可动性。因此，波纹管55的一端由第一阀杆42A支撑，波纹管55的另一端由基座41支撑。由于波纹管55本身的弹力，阀杆42沿箭头R方向偏移，因此形成在阀杆42顶端上的阀部分42d离开入口40a以打开阀。

如图2所示，螺母元件56的阴啮合部56r与基座41的阳啮合部41r配合。因此，阀驱动部分46的连接部分48和基座41通过螺母元件56可拆下地连接。即使在驱动马达49损坏时，也能通过将螺母元件56从基座41上拆下而使阀驱动部分46的连接部分48与基座41分离，而且仅替换具有驱动马达49的阀驱动部分46。因此，在隔离具有阀腔40的基座41的同时可以替换驱动马达49，其中阀腔40充有空调设备的主回路1上的致冷剂。

根据本发明的实施例，根据主回路1的空气调节负载控制旁通路3的容积控制阀4的打开和关闭。为了关闭容积控制阀4，控制系统(未示出)使驱动马达49沿一个方向转动。当驱动马达49沿一个方向转动时，驱动轴51、52通过齿轮50沿一个方向转动。因此，具有阳啮合部52c的第二驱动轴52相对于连接部分48的阴啮合部48c转动。第二驱动轴52的旋转运动被转换为平移运动，而且阀杆42向箭头F方向运动的同时拉紧波纹管55。因此，阀杆42的阀部分42c坐靠在致冷剂入口40a上。因此，容积控制阀4被关闭而且旁通路3中致冷剂的运动停止。

另一方面，当多余的在可变容积压缩机13中受到压缩的致冷剂返回到蓄积器12而没有供给主回路1时，开始旁通操作。在旁通操作期间容积控制阀4打开。为了旁通操作期间打开容积控制阀4，控制系统使驱动马达49沿相反方向转动。当驱动马达49被反方向驱动时，驱动轴51、52通过齿轮50沿相反方向转动。因此，具有阳啮合部52c的第二驱动轴52相对于连接部分48的阴啮合部48c沿相反方向转动，以使阀杆42沿箭头R方向回退。因此，阀杆42的阀部分42c离开致冷剂入口40a以打开容积控制阀4。通过旁通操作，在可变容积压缩机13中压缩的多余致冷剂从旁通路3中压缩机13的致冷剂出口19沿箭头W1方向移动，并从容积控制阀4的致冷剂入口40a运动到致冷剂出口40b，以经旁通口12b返回蓄积器12。

如图2所示，形成在容积控制阀4的基座41上的致冷剂出口40b朝向第二阀杆42B的外周表面42h。具体地说，如图2所示，致冷剂出口40b的中心轴线P1与中心轴线P2垂直相交。形成在容积控制阀4的基座41上的致冷剂入口40a直接面对阀杆42的阀部分42c的坐靠表面42d。致冷剂入口40a的中心轴线P3沿着阀杆42的中心轴线P2。换句话说，致冷剂入口40a的中心轴线P3的延伸和阀杆42的中心轴线P2彼此对应。

如前所述，根据本发明的第一实施例，如图2所示，容积控制阀4的致冷剂出口40b朝向第二阀杆42B的外周表面42h。因此，容积控制阀4的阀杆42和波纹管55的运动方向(即，箭头F方向，箭头R方向)与致冷剂在容积控制阀4的致冷剂出口40b中的运动方向(即箭头W3方向)大不相同。

因此，当旁通路3中的致冷剂沿箭头W1方向在容积控制阀4中运动时，可以限制阀杆42的不希望的随致冷剂的运动而进行的移动，其中致冷剂的运动是从容积控制阀4的致冷剂出口40b到箭头W3的方向。

换句话说，限制了阀杆42随致冷剂在从致冷剂出口40b排出的方向(即W3方向)上的运动而进行的位移。因此，根据本发明的第一实施例，即使当容积控制阀4打开时，也能克服由于阀杆42随致冷剂流动而运动所引起的容积控制阀4瞬时关闭的缺点。由于前述结构，可以限制在旁通操作期间加到可变容积压缩机13上的不希望负载。

另外，即使当旁通路3中致冷剂的冷凝被促进，而且因此当致冷剂没有被进一步压缩的特征增加时，也可以限制旁通操作期间旁通路3中致冷剂的突然压力增加。因此，即使在空调设备长期停止后启动时，也能有利地限制前述缺点。

下面将解释本发明的第二实施例。如图3所示，容积控制阀4D的结构基本和第一实施例的容积控制阀4的相同，而且因此基本实现相同的效果。因此，根据第二实施例的空调设备基本具有和第一实施例相同的结构而且因此能达到基本相同的效果。

对于图3中所示的容积控制阀4D，一个波纹管55D同轴地覆盖阀杆42D的外周表面42f。基座41的致冷剂出口40b朝向波纹管55D的外周表面55f。致冷剂出口40b和致冷剂入口40a设置在基座41上，以便致冷剂出口40b的中心轴线P1与阀杆42D的中心轴线P2垂直相交，而且致冷剂入口40a的中心轴线P3和阀杆42D的中心轴线P2相对应。

如图3所示，容积控制阀4D的致冷剂出口40b朝向阀杆42D的外周表面42f和波纹管55D的外周表面55f。因此，容积控制阀4D的阀杆42D或波纹管55D的运动方向(即，F方向，R方向)与致冷剂在容积控制阀4D的致冷剂出口40b中的运动方向大不相同。因此，当旁通路3中的致冷剂流入容积控制阀4D中时，可以限制从容积控制阀4D的致冷剂出口40b到箭头W3方向排出的致冷剂使阀杆42移动的缺点。换句话说，可以限制随着从致冷剂出口40b排出的致冷剂沿着箭头W3方向的流动而造成的阀杆42D和波纹管55D的移动，因此，在旁通操作中容积控制阀4D打开期间可以限制不希望的容积控制阀4D的瞬时关闭。

尽管前述实施例中设有压缩机13、13B，但可以仅使用可变容积压缩机13。尽管涡旋式压缩机13、13B应用在前述实施例中，但不限制压缩机的类型。尽管前述实施例中的空调设备即能进行加热又能进行冷却，但可以仅进行它们中的一者。

根据所述实施例的空调设备，致冷剂出口朝向波纹管的外周表面或阀杆的外周表面设置。因此，在容积控制阀打开期间能限制由于波纹管或阀杆随致冷剂流动而运动所引起的容积控制阀瞬时关闭的缺点。因此，可以限制旁通路中致冷剂的突然压力增加，而且因此可以降低影响压缩机的不希望负载。

已经在前面的说明中描述了本发明的原理、优选实施例和工作模式。但是，本发明所要保护的不限制到披露的具体实施例。另外，此处描述的实施例被认为是示例性的而不是限制性的。在不偏离本发明精神的前提下可以进行各种变化和变型及采用等效物。因此，本发明旨在包括所有这些落在由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的变化、变型和等效物。

Claims (3)

1.一种空调设备，包括：

一个驱动部分(11)；

一个容纳致冷剂的蓄积器(12)，致冷剂被分为气体致冷剂和液体致冷剂；

一个由驱动部分驱动的压缩机(13，13B)，用于根据驱动部分的致动压缩从蓄积器引入的气体致冷剂；

一个主回路(1)，其具有一个用于和压缩致冷剂交换热量从而进行空气调节的热交换器；

一个旁通路(3)，其用于连接压缩机和蓄积器并将多余的致冷剂从压缩机返回到蓄积器；和

一个容积控制阀(4)，其位于压缩机和蓄积器之间，用于控制从旁通路移动到蓄积器的致冷剂的容积；其特征在于，

容积控制阀包括：

一个基座，该基座具有一个阀腔，

一个形成在阀腔上用于从旁通路引入致冷剂的致冷剂入口(41a)，

一个形成在阀腔上用于将致冷剂朝向蓄积器排出的致冷剂出口(41b)，

一个由阀腔支撑、可沿轴向纵向移动并具有一个阀部分(42c)的可动阀杆(42)，

一个用于通过移动阀杆打开和关闭阀部分的阀驱动部分(46，490)，和

一个用于覆盖阀杆的外周表面并密封阀腔的圆柱状波纹管(55)；其中致冷剂出口朝向阀杆的外周表面或波纹管的外周表面设置。

2.如权利要求1所述的空调设备，其特征在于：致冷剂出口和致冷剂入口设置在容积控制阀的基座上，以便致冷剂出口的中心轴线和阀杆的中心轴线相交，而且致冷剂入口的中心轴线沿着阀杆的中心轴线。

3.如权利要求1所述的空调设备，其特征在于：阀部分朝向致冷剂入口设置。

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