CN1993552A - 可变容量回转式压缩机及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
公开的是可变容量回转式压缩机及其驱动方法。在该压缩机中，用于连接气缸(10)中用叶片(60)彼此分离的压缩室(V1)与吸气室(V2)的旁通孔(33、34)形成在副支承件(30)上，用于开合该旁通孔(33、34)的滑阀(81)安装在该副支承件(30)上。进一步提供用于使滑阀(81)执行容量外排驱动的压差保持单元，从而在容量外排驱动时大大降低其制冷能力。此外，通过长时间保持容量外排驱动，空调器进行多样控制并且压缩机与该压缩机应用所在的空调器的不必要电力损失得以降低。滑阀(81)的背压快速精确地通过使用具有低廉成本和高可靠性的先导阀(91)进行切换，从而该可变容量回转式压缩机可广泛地应用于压缩机或空调器，从而提高其效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种可变容量回转式压缩机，更具体而言，涉及能够通过排放压缩室的制冷剂气体来控制制冷能力的可变容量回转式压缩机，以及其驱动方法。
背景技术
回转式压缩机主要应用于空调器。最近，由于空调器具有多种功能，需要可变容量回转式压缩机。作为改变回转式压缩机容量的方法，通过应用变频电机控制回转式压缩机每分钟转数的变频方法已经众所周知。然而，这种技术具有以下缺点。首先，由于变频电机昂贵，造价增加。第二，由于空调器被用作冷却装置，在低温状态下提高制冷能力的过程比在高温状态下提高制冷能力更为困难。
因此最近，借助于外排容量切换，用于通过将压缩在气缸中的一部分制冷剂气体旁通至气缸外部来改变压缩室容量的制冷能力改变方法(此后将被称为外排容量切换技术)正被提出用来代替变频方法。
作为外排容量切换技术，一种用于控制制冷能力的数字压缩技术被提出来，它将用于通过临时停止被操作压缩机而使制冷能力为零的节能驱动(此后称为模式0驱动)结合于用于以100％驱动压缩机的电力驱动(此后称为模式1驱动)。
例如，如果模式1驱动执行7秒而模式0驱动执行3秒，在总的10秒中获得相当于70％的制冷能力。通过用时间控制模式1驱动和模式0驱动来控制制冷能力的压缩机被称为数字压缩机。该数字压缩机因为不需要变频而能够以低廉的成本制造，并且具有出色的效率和可靠性。
然而，虽然数字压缩方法已经应用于公共事业的涡旋式压缩机，大多数数字压缩技术并未应用于回转式压缩机的具体驱动机构。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有基于数字压缩技术的实际机构的可变容量回转式压缩机及其驱动方法。
为了实现如这里所包含并宽泛说明的这些及其他利益，根据本发明的目的，提供一种可变容量回转式压缩机，包括：具有连接于蒸发器的吸气管和连接于冷凝器的排气管的壳体；固定在壳体中的气缸，具有位于其中心用于在滚动活塞执行绕动运动时压缩制冷剂的内部空间、具有沿径向穿透地形成在内部空间处并连接于吸气管的入口、具有沿径向的叶片狭槽，该叶片狭槽用于支撑通过沿径向接触滚动活塞而将内部空间分为压缩室和吸入室的叶片；用于覆盖气缸上下侧从而密封该内部空间的多个支承板，在一个支承板处具有设置有排放阀并连接于气缸内部空间用于排放压缩制冷剂的排放口，在另一个支承板处具有用于插入叶片并将用叶片彼此分离的气缸压缩室和吸入室连接起来的多个旁通孔；接合于支承板以选择性地连接形成在支承板两侧的旁通孔从而将一部分压缩制冷剂旁通至入口的变容量单元；以及用于将背压不同地供给到变容量单元从而变容量单元可根据压缩机的驱动模式开合该旁通孔的背压切换单元。
根据另一实施例，该可变容量回转式压缩机包括：具有连接于蒸发器的吸气管和连接于冷凝器的排气管的壳体；固定在壳体中的气缸，具有位于其中心用于在滚动活塞执行绕动运动时压缩制冷剂的内部空间、具有沿径向穿透地形成在内部空间处并连接于吸气管的入口、具有沿径向的叶片狭槽，该叶片狭槽用于支撑通过沿径向接触滚动活塞而将内部空间分为压缩室和吸入室的叶片；用于覆盖气缸上下侧从而密封该内部空间的多个支承板，在一个支承板处具有设置有排放阀并连接于气缸内部空间用于排放压缩制冷剂的排放口，在另一个支承板处具有用于插入叶片并将用叶片彼此分离的气缸压缩室和吸入室连接起来的多个旁通孔；接合于支承板以选择性地连接形成在支承板两侧的旁通孔从而将一部分压缩制冷剂旁通至入口的变容量单元；用于将背压不同地供给到变容量单元从而变容量单元可根据压缩机的驱动模式开合该旁通孔的背压切换单元；以及用于强制控制制冷剂流从而变容量单元的打开/关闭状态可维持一定时间的压差保持单元。
为了实现如这里所包含并宽泛说明的这些及其他利益，根据本发明的目的，还提供一种用于驱动可变容量回转式压缩机的方法，包括当执行电力驱动模式时需要降低制冷能力时，相继执行用于通过在变容量单元闭合旁通孔的状态下驱动回转式压缩机而实现最大制冷能力的电力驱动模式，以及用于在变容量单元通过背压切换单元使多个旁通孔互相连接时将气缸中全被压缩的制冷剂排出到气缸吸入室的节能驱动模式。
本发明的前述及其它目的、特征、方面和利益将在从本发明中结合所附附图的下列详细说明中变得更显而易见。
附图说明
包括在这里以提供对发明的更多理解并结合构成本说明书一部分的这些附图描述了本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
附图中：
图1是显示具有根据本发明的可变容量回转式压缩机的空调器的管路图；
图2是沿图3中直线II-II观察的剖视图，显示了根据本发明的可变容量回转式压缩机的一个实施例；
图3是沿图2中直线I-I观察的剖视图；
图4是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的变容量单元的剖视图；
图5和6是分别显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的电力驱动(power driving)和节能驱动(saving driving)的剖视图；
图7是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的另一实施例的管路图；
图8是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的另一实施例的剖视图；
图9和10是分别显示根据本发明另一实施例的可变容量回转式压缩机的电力驱动和节能驱动的剖视图；
图11是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的又一实施例的管路图；
图12是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的又一实施例的剖视图；
图13和14是分别显示根据本发明的可变容量回转式压缩机中的自动阀操作的剖视图；以及
图15至18是显示用于通过根据本发明的可变容量回转式压缩机中的压差保持单元控制制冷能力的方法的自由视图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例做出详细参考说明，其实例显示在附图中。
此后，根据本发明的可变容量回转式压缩机及其驱动方法将参考所附附图的一个实施例进行更详细的解释。
图1是显示具有根据本发明的可变容量回转式压缩机的空调器的管线图，图2是沿图3中直线III-III观察的剖视图，其显示了根据本发明的可变容量回转式压缩机的一个实施例，图3是沿图2中直线I-I观察的剖视图，图4是显示根据本发明的可变容量回转式压缩机的变容量单元的剖视图，而图5和6是分别显示在根据本发明的可变容量回转式压缩机中的电力驱动和节能驱动的剖视图。
如图所示，根据本发明的回转式压缩机包括吸气管SP和排气管DP连接其上的壳体1、设置在壳体1的顶部以产生旋转作用力的电机单元、以及设置在壳体1底部以通过从电机单元产生的旋转作用力压缩制冷剂的压缩单元。
电机单元包括固定在壳体1中并接收从外部施加的电力的定子Ms，以及以一定空气间隙设置在定子Ms中并在与定子Ms相互作用的同时旋转的转子Mr。
该压缩单元包括环状并安装在壳体1中的气缸10、用于覆盖气缸10的上下侧从而形成内部空间V的主支承板(以下将被称为主支承件)20和副支承板(以下将被称为副支承件)30、插入转子Mr并由主支承件20和副支承件30支撑以传递旋转作用力的转轴40、可转动地接合于转轴40的偏心部41并在气缸10的内部空间执行压缩制冷剂的绕动运动的滚动活塞50、接合于气缸10以在径向上可动从而接触滚动活塞50的外圆周面而将气缸10的内部空间V分为吸入室和压缩室的叶片60、以及接合于主支承件20的排放孔21一端以进行开合的排放阀70。
该压缩单元还包括提供在副支承件30一侧以改变压缩室容量的变容量单元80、以及连接于变容量单元80以根据压缩机的驱动模式由压差操作变容量单元80的背压切换单元90。
气缸10形成为环形从而滚动活塞50可执行相对运动，并且叶片狭槽11在气缸10的一侧形成为线形从而叶片60可在径向上执行线性运动。此外，连接于吸气管SP的入口12沿气缸径向穿透地形成于叶片狭槽11的一侧。
副支承件30形成为盘形，用于沿径向支撑转轴的支承孔31形成在其中心。此外，用于部分插入叶片60下端的叶片插入槽32形成在面朝气缸10的叶片狭槽11的部分，具有与叶片狭槽11相同的形状。多个分别连接于气缸10的压缩室V1和吸入室V2的旁通孔33和34形成在叶片插入槽32的外圆周方向两侧。用于使此后将进行解释的变容量单元80的滑阀81可滑动地插入从而使旁通孔33和34彼此连接的阀孔35在平面投影时沿垂直于叶片狭缝11或叶片插入槽32的方向形成在副支承件30中。
旁通孔33和34形成为大致平行于该转轴。旁通孔之一33(此后将称为高压侧旁通孔)形成为大致等于主支承件20的排放孔21，即最大压力角。相反，旁通孔之一34(此后将称为低压侧旁通孔)形成为在平面投影时与入口12部分重叠。优选地，导气槽13a和13b形成为位于气缸10内圆周面的叶片60的横向部的圆锥形状，从而使气体流畅地流至旁通孔33和34。
阀孔35穿透形成在副支承件30的外圆周面上以使旁通孔33和34在大致垂直于叶片狭槽11或叶片插入槽32的方向上彼此连接。此外，阀孔35的两个开口侧分别由阀止挡件83和84密封。连接于入口12的压力平衡孔36形成在低压侧旁通孔34所在的空间的圆周表面。
如图4所示，变容量单元80包括可滑动地插入阀孔35并通过由背压切换单元90产生的压差在阀孔35中移动以开合该旁通孔33和34的滑阀81、形成为压簧并用于弹性支撑滑阀81的运动方向且当阀簧两端具有相同压力时将滑阀81移动到一个位置以闭合旁通孔33和34的至少一个阀簧82、以及用于闭合阀孔35两端以避免滑阀81从阀孔35分离的多个阀止挡件83和84。
该滑阀81包括可滑动地接触阀孔35的内圆周面并定位在阀孔35的低压侧处用于通过接收来自背压切换单元90的压力闭合旁通孔33和34的第一压力单元81a、可滑动地接触阀孔35的内圆周面并定位在阀孔35的高压侧处用于通过接收来自背压切换单元90的压力闭合该旁通孔33和34的第二压力单元81b、以及用于连接这两个压力单元81a和81b并具有介于其外圆周面和阀孔35之间用于连接旁通孔33和34的气体通道的连接单元81c。
第一压力单元81a形成为比旁通孔33和34的每个直径更长。优选地，用于插入阀簧82的弹簧安装槽(未显示)朝向第一压力单元81a的中心形成在第一压力单元81a的后端以使阀的长度最小化。
用于连通此后将进行解释的背压切换单元90的公共连接管94的背压孔83a形成在高压侧旁通孔33所属的阀止挡件83中心。
如图5和6所示，背压切换单元90包括用于确定滑阀81的压力单元的压力的切换阀组件91、连接于切换阀组件91的高压侧入口95a用于提供高气压的高压连接管92、连接于切换阀组件91的低压侧入口91b用于提供低气压的低压连接管93、以及通过将切换阀组件91的公共侧出口95c连接于阀止挡件83的背压孔83a而将高气压或低气压选择性供给至滑阀81的第二压力单元81b的公共连接管94。
切换阀组件91包括用于形成高压侧入口95a的切换阀罩95a、低压侧入口95b和公共侧出口95c的切换阀罩95，可滑动地接合于切换阀罩95内部以选择性地连接高压侧入口95a和公共侧出口95c或低压侧入口95b和公共侧出口95c的切换阀96，安装在切换阀罩95一侧用于通过外加电力移动切换阀96的电磁体97，以及用于在施加于电磁体97的电力被切断时回复切换阀96的切换阀弹簧98。
优选地，电磁体97具有小尺寸并要求消耗功率小于大约15瓦/小时，以求提高其可靠性并降低制造成本和消耗功率。
高压连接管92的入口可连接于排气管DP的中部。然而，高压连接管92优选连接于壳体1的下部以被浸入到装在壳体1内的油中，从而将油导入切换阀组件91或阀孔35内部与滑阀81之间，从而避免摩擦损失或气体泄漏。
公共连接管94优选形成为例如毛细管等的细管，以流畅执行压力切换，从而降低压缩机的振动和噪音。
未进行解释的参考数字2表示冷凝器、3表示膨胀器、4表示蒸发器、5表示储液器、6表示冷凝器风扇、7表示蒸发器风扇、以及13a表示导气槽。
根据本发明的可变容量回转式压缩机的操作将在下面进行解释。
当电力供给至电机单元时，转轴40旋转并且滚动活塞50在气缸10的内部空间V中执行绕动运动从而形成叶片60之间的容量。滚动活塞50将制冷剂吸入该容量中，压缩该制冷剂，然后将该制冷剂排放到壳体1中。该制冷剂气体通过排气管DP排放到制冷循环装置的冷凝器2中，继而穿过膨胀器3和蒸发器4，之后通过抽气管SP被吸入气缸10的内部空间V，重复此过程。
可变容量回转式压缩机根据该可变容量回转式压缩机所应用空调器的驱动状态而执行模式0驱动(节能驱动)或模式1驱动(电力驱动)，这将在此后进行更详细的描述。
在模式1驱动情况下，如图5所示，电力施加于背压切换单元90的电磁体97，先导阀被切断并且切换阀96由切换阀弹簧98的弹力移动，从而将低压侧出口95b连接于公共连接管95c。因此，压缩机工作时，已经穿过吸气管SP或蒸发器4的低压制冷剂气体通过低压连接管93和公共连接管94被导入滑阀81的第二压力单元81b。切换阀96被支撑第一压力单元81a的切换阀弹簧98的弹簧移至附图的左侧，从而第一压力单元81a关闭高压侧旁通孔33。当高压侧旁通孔33闭合，在气缸10的压缩室V1中被压缩的制冷剂气体经过主支承件20的排放孔21排入壳体1，然后循环经过冷凝器2、膨胀器3和蒸发器4，从而执行用于实现100％制冷能力的压缩驱动。
相反，在模式0驱动情况下，如图6所示，电力施加于背压切换单元90的电磁体97，先导阀被启动并且切换阀96通过克服切换阀弹簧98的弹力而被移动，从而将高压侧出口95a连接于公共连接管95c。因此，压缩机工作时，排气管DP或壳体1的高压制冷剂气体通过低压连接管93和公共连接管94被导入滑阀81的第二压力单元81b。由于第二压力单元81b具有高气压，切换阀96通过克服切换阀弹簧98的弹力而移动至附图的右侧。因此，滑阀81的连接单元81c位于高压侧旁通孔33与低压侧旁通孔34之间，从而将旁通孔33和34彼此连接。压缩在气缸10的压缩室V1中的制冷剂气体移动至在高压侧旁通孔33打开时具有相对低压的气缸10的吸气室V2，并且一部分制冷剂气体穿过压力平衡孔36回流到入口12。因此，压缩机执行具有0％制冷能力的非压缩驱动。
当压缩机要停止时，该压缩机可停止在模式1驱动中或模式0驱动中。由于模式1驱动时压缩驱动而模式0是非压缩驱动，该压缩机优选停止在模式0驱动中以减少压缩机的振动。由于阀孔35的高压侧和低压侧具有相同压力，滑阀81借助于阀簧82回到图5的状态。
此外，该压缩机优选在模式0驱动下操作以降低其振动。在将压缩机切换到模式1驱动中时，由于压缩机被加速，因而压缩机可容易地切换到模式1驱动中。因此，该压缩机优选在模式0驱动中操作以利于驱动，并避免压缩机由于液体制冷剂的剧烈抽吸而发生故障。然而，在压缩机停止后经历很长一段时间(通常超过一分钟)时，用于保持模式0驱动的高压侧与低压侧之间的压差不再存在从而压缩机必须像普通压缩机一样在模式1驱动下操作。因此，如果模式0驱动可执行很长一段时间，并且将模式1驱动切换为模式0驱动可快速容易地执行，该可变容量回转式压缩机所应用的空调器可更多样化地操作。
为此，考虑具有压差保持单元的可变容量回转式压缩机。
参见图7和8，作为压差保持单元的一个实施例，构成第一制冷剂流控制器一部分的止回阀110安装在图1所示系统的低压侧，即介于蒸发器4与储液器5之间。相反，构成第二制冷剂流控制器一部分的磁力阀(单向电磁阀)120安装在冷凝器2与膨胀器(或蒸发器)3之间。如图7所示，低压连接管93从止回阀110的入口分叉，即为介于止回阀110与蒸发器4之间的制冷剂管，并连接于背压切换单元90的低压侧入口95b。此外，旁通管130从止回阀110的入口分叉并连接于遮蔽变容量单元80低压侧即阀孔35低压侧的低压侧阀止挡件84。这时，上述压力平衡孔36被去除。
压差保持单元的操作将作如下解释。
在模式1驱动的情况下，如图9所示，当压缩机在介于冷凝器2与膨胀器3之间的制冷剂管通过切断施加于磁力阀120的电力而被打开的状态下被驱动时，从压缩机排出的高压制冷剂穿过冷凝器2与磁力阀120并经由膨胀器3、蒸发器4和止回阀110被吸入压缩机的入口12，重复此过程。背压切换单元90也被关闭并且该低压连接管93连接于公共连接管94，从而滑阀81闭合高压侧旁通孔33。因此，压缩机连续执行压缩驱动以实现100％的制冷能力。
在模式0驱动的情况下，如图10所示，介于冷凝器2与膨胀器3之间的制冷剂管通过启动磁力阀120而闭合。同时，背压切换单元90也启动，从而将高压连接管92连接于公共连接管94。因此，滑阀81克服阀簧82并移动到附图的右侧，从而打开高压侧旁通孔22和低压侧旁通孔34，从而使其彼此连接。因此，气缸10的压缩气体从压缩室V1排出到吸入室V2，从而执行非压缩驱动。
当回转式压缩机执行模式0驱动或停止时，低气压完全形成在气缸10中，从而壳体1内部的油穿过气缸10的叶片60和叶片狭缝11之间的间隙或滚动活塞50与支承件20和30之间的间隙快速导入气缸10的压缩室。因此，气缸10内部的压力增加，从而产生朝向储液器的回流。然而，由于提供在储液器5入口的止回阀110防止该回流，该储液器5和气缸10内部的压力在短时间内变得等于壳体1内部的压力，即，系统高压侧的压力。此外，当磁力阀120关闭时，压缩机和冷凝器2(或磁力阀的入口)保持高压，并且蒸发器(或磁力阀出口)4和止回阀110保持低压。压差保持很长一段时间直到冷凝器2和蒸发器4的温度变得等于周边温度，从而保持模式0驱动很长一段时间(超过三分钟)。此外，在将压缩机切换到模式0驱动之后停止冷凝器2的风扇6和蒸发器4的风扇7中至少一个或者降低空气容积的情况下，模式0驱动可被延时。即使磁力阀120位于膨胀器3的出口，同样的效果也可获得。
图11至14显示了由制冷剂的压差进行开合的自动阀，其替换了根据本发明的另一实施例磁力阀。
自动阀200包括安装在介于冷凝器出口与蒸发器入口之间的制冷剂管L中部的控制阀罩210、可滑动地插入控制阀罩210用于根据其两端的压差开合介于冷凝器出口与蒸发器入口之间的制冷剂管的控制阀220、提供在控制阀220的一侧并被回复从而该控制阀220可在其两侧具有均衡压力时闭合该制冷剂管的控制阀簧230、从冷凝器出口分叉并连接于控制阀罩210一侧从而连接于控制阀220一侧的第一旁通管240、以及从介于压缩机入口与止回阀110之间的制冷剂管分叉并连接于控制阀罩210另一侧从而连接于控制阀220另一侧的第二旁通管250。
用于避免制冷剂气体或油从压缩机回流的止回阀110安装在介于蒸发器4与储液器5之间的制冷剂管处。低压连接管93连接在止回阀110与蒸发器4之间，并且第二旁通管250连接在止回阀110与储液器5之间。
该自动阀具有下列效果。
在模式1驱动的情况下，第一旁通管240连接在冷凝器出口与膨胀阀3之间。因此，第一旁通管240总具有高压而第二旁通管250具有等于吸气管SP或蒸发器4的出口压力的低压。然而，在模式0驱动的情况下或停止压缩机的情况下，止回阀110关闭并从而第二旁通管250切换为高压。
在模式1驱动的情况下，第二旁通管250具有低压而第一旁通管240具有高压。因此，控制阀220移向第二旁通管250，从而打开冷凝器2与膨胀器3之间的制冷剂管L，如图13所示。
然后，在将模式1驱动切换为模式0驱动的情况下或停止该压缩机的情况下，第二旁通管250具有高压从而控制阀220的两端具有高压。因此，控制阀220借助于控制阀簧230的弹力移向第一旁通管240，从而闭合冷凝器2与膨胀器3之间的制冷剂管L，如图14所示。
然后，在将模式0驱动切换为模式1驱动的情况下或在通过再操作将压缩机切换为模式1驱动的情况下，第二旁通管250具有低压。因此，该冷凝器2与膨胀器3之间的制冷剂管L打开，并且该止回阀110也打开，从而保持普通制冷循环和流畅循环的制冷剂气体。
在用自动阀代替磁力阀的情况下，该系统可通过模式切换自动打开或闭合而无需使用电路，因此节约能源，提高可靠性，降低造价。
安装在可变容量回转式压缩机应用所在的空调器中的压差保持单元具有以下效果。
第一，压缩机的模式0驱动可维持很长一段时间。因此，系统制冷能力的下限值可以很小从而实现具有调节制冷能力的大自由度的系统。此外，压缩机的模式1驱动和模式0驱动不必为了切换制冷能力而经常切换，从而避免背压切换单元90或压缩机的寿命缩短。
第二，容易在停止压缩机之后在模式0驱动中再操作该压缩机。然而，在执行模式0驱动很长一段时间(例如，超过10分钟)的情况下，高压与低压之间的压差不再保持，从而压缩机在将模式0驱动切换为模式1驱动后进行操作。自动阀所应用的系统具有小的压差，并如图13所示自动打开，从而快速执行压力均衡。
第三，如果无压差保持单元的压缩机停止，该压缩机必须处于待机模式，直至压差被去除而使系统具有均衡压力。然而，如果压缩机保持模式0驱动或者压缩机被切换为模式0驱动，具有压差保持单元的压缩机可在短时间(10秒或1分钟)内再操作。相反，如果压缩机的模式0驱动得到保持，即使压缩机已经停止很长一段时间，该压缩机仍能够在模式0驱动下操作。此外，制冷能力能够通过停止压缩机将制冷能力切换为零而更多样化地控制。
第四，由于止回阀110和磁力阀120在模式0驱动期间快速关闭，制冷剂不从冷凝器2流向蒸发器4，或者气体不从压缩机回流到蒸发器4。因此，无制冷循环的能量损失产生在将模式1驱动切换为模式0驱动的时候，并且在将模式0驱动切换为模式1驱动的时候模式0驱动立即切换为模式1驱动，从而提高系统的效率。
模式0驱动必须维持多久或者压缩机是否能在停止后在模式0驱动下操作等根据是否产生了用于维持模式0驱动的高压与低压之间的压差来决定。压差通过使用压差传感器获得，并且压差是否产生通过检测压缩机在从模式0驱动切换到模式1驱动后的工作持续时间、压缩机已经停止的时间以及冷凝器和蒸发器的温度来判断。如果冷凝器和蒸发器的温度在预定范围之内，判定该压差产生。在上述检测因素中，冷凝器和蒸发器的温度在经济方面是最有利的。
用于控制根据本发明的可变容量回转式压缩机的制冷能力的方法将在下面进行解释。
当压缩机工作时，系统继不正常制冷循环之后由正常制冷循环连续执行在模式1驱动中的正常驱动。当室温接近预定温度时，由于模式1驱动中制冷能力过度，因此逐步降低制冷能力，从而将室温降至预定温度。例如，在将制冷能力(Qm)降至80％的情况下，模式1驱动与模式0驱动之间的驱动时间比(m)被设定为4∶1。
即，m＝模式1驱动/(模式1驱动+模式0驱动)＝0.8
制冷能力(Qm)＝0.8×100％＝80％
在将制冷能力例如降至20％的情况下，该m值必须被设为0.2。模式1驱动与模式0驱动之间的驱动时间比(m)必须是1∶4。
在使用模式S(停止)驱动的情况下，模式0驱动由模式S驱动代替。在模式0驱动下控制压缩机时，即使在无载状态下也存在部件损耗、电机损耗和气体电阻损耗，大于模式1驱动所要求消耗功率10％的消耗功率是必需的。然而，模式S驱动具有零损耗，因为压缩机是停止的。
用于控制根据本发明的可变容量回转式压缩机所应用的空调器的制冷能力的方法将在下面进行解释。
图15至18显示了用于控制制冷能力的模式使用方法。
参见图15，停止在模式1驱动中的压缩机被操作从而将压缩机从模式S驱动切换为模式1驱动。
然后，当模式1驱动连续执行时，系统的换热器或压缩机等的温度和压力稳定化。当室内温度接近预定温度时，压缩机不是停止而是在模式1驱动与模式0驱动之间重复执行模式切换，从而产生室内温度与预定温度之间的微小差异。即，模式1驱动与模式0驱动之间的驱动时间比(m)如图16所示进行控制，从而控制制冷能力，从而将室内温度稳定为预定温度。
在系统具有压力保持单元的情况下，压缩机可在停止后短时间内进行操作。如图17所示，模式S驱动代替模式0驱动使用，模式0驱动和模式S驱动一起使用。即，在模式1驱动与模式0驱动之间执行切换时插入模式0驱动的方法产生较少的振动，并且与直接执行模式1驱动与模式0驱动间切换的方法相比，驱动或停止压缩机的时候更容易驱动。
此外，在停止压缩机的情况下，该压缩机如图18所示在模式0驱动下直接停止。然而，在模式1驱动的情况下，压缩机切换为模式0驱动，然后压缩机关闭以减少压缩机停止时产生的振动。
在本发明的可变容量回转式压缩机中，模式切换要经常在模式1驱动和模式0驱动之间执行，从而控制制冷能力。此外，模式S驱动可增加至模式1驱动和模式0驱动，从而执行脉冲容量调节(pulse capacitymodulation)。此外，通过控制每种驱动模式中的驱动时间来将制冷能力任意控制在对应于100％到20％的范围内，从而降低造价并相比变频回转式压缩机更提高效率和可靠性。
根据本发明的可变容量回转式压缩机及其驱动方法可被应用于作为家用电器必要部件等的制冷循环装置，并能够因效率原因特别应用于空调器。
如上所述，在可变容量回转式压缩机及其驱动方法中，用于连接通过叶片相互分开的气缸中的压缩室和吸气室的旁通孔形成在副支承件处，用于开合该旁通孔的滑阀安装在该副支承件处。此外，用于使滑阀保持容量外排驱动(capacity exclusion driving)的压差保持单元安装其中，从而当压缩机的容量外排驱动执行时提高其制冷能力。此外，由于容量外排驱动可维持很长一段时间，本发明应用所在的空调器可进行多种控制。因此，压缩机及其应用所在的空调器的不必要的电力损耗得以避免。
此外，由于滑阀的背压通过使用具有低廉成本和高可靠性的先导阀快速精确地进行切换，本发明的方法可广泛地应用到具有经常改变制冷能力功能的压缩机或空调器。因此，压缩机或空调器的效率得以避免下降。
由于本发明可具体表达为几种形式而不脱离其精神或实质特征，还应理解为上述实施例不受上述描述的任何细节所限制，除非另作说明，而应宽泛解释为处于如所附权利要求限定的精神和范围之内，因此所有落入该权利要求边界内的改变和修改或这种边界的等效物意欲被所附权利要求包含。
Claims (26)
1.可变容量回转式压缩机，包括：
具有连接于蒸发器的吸气管和连接于冷凝器的排气管的壳体；
固定在壳体中的气缸，具有位于其中心用于在滚动活塞执行绕动运动时压缩制冷剂的内部空间、具有沿径向穿透地形成在内部空间处并连接于吸气管的入口、具有沿径向的叶片狭槽，该叶片狭槽用于支撑通过沿径向接触滚动活塞而将内部空间分为压缩室和吸入室的叶片；
用于覆盖气缸上下侧从而密封该内部空间的多个支承板，在一个支承板处具有设置有排放阀并连接于气缸内部空间用于排放压缩制冷剂的排放口，在另一个支承板处具有用于插入叶片并将用叶片彼此分离的气缸压缩室和吸入室连接起来的多个旁通孔；
接合于支承板以选择性地连接形成在支承板两侧的旁通孔从而将一部分压缩制冷剂旁通至入口的变容量单元；以及
用于将背压不同地供给到变容量单元从而变容量单元可根据压缩机的驱动模式开合该旁通孔的背压切换单元。
2.可变容量回转式压缩机，包括：
具有连接于蒸发器的吸气管和连接于冷凝器的排气管的壳体；
固定在壳体中的气缸，具有位于其中心用于在滚动活塞执行绕动运动时压缩制冷剂的内部空间、具有沿径向穿透地形成在内部空间处并连接于吸气管的入口、具有沿径向的叶片狭槽，该叶片狭槽用于支撑通过沿径向接触滚动活塞而将内部空间分为压缩室和吸入室的叶片；
用于覆盖气缸上下侧从而密封该内部空间的多个支承板，在一个支承板处具有设置有排放阀并连接于气缸内部空间用于排放压缩制冷剂的排放口，在另一个支承板处具有用于插入叶片并将用叶片彼此分离的气缸压缩室和吸入室连接起来的多个旁通孔；
接合于支承板以选择性地连接形成在支承板两侧的旁通孔从而将一部分压缩制冷剂旁通至入口的变容量单元；
用于将背压不同地供给到变容量单元从而变容量单元可根据压缩机的驱动模式开合该旁通孔的背压切换单元；以及
用于强制控制制冷剂流从而变容量单元的打开/关闭状态可维持一定时间的压差保持单元。
3.如权利要求1或2所述的回转式压缩机，其中位于高压侧的旁通孔形成在与排放口相同的轴上，并且另一旁通孔形成为与该入口重叠。
4.如权利要求1或2所述的回转式压缩机，其中支承板具有用于将多个旁通孔彼此连接的阀孔，并且该变容量单元形成在阀孔处。
5.如权利要求4所述的回转式压缩机，其中变容量单元包括：
可滑动地插入阀孔中并借助于背压切换单元的压差在阀孔中移动用于开合该旁通孔的滑阀；
用于弹性支撑滑阀运动方向并在滑阀两端具有相同压力时将滑阀移入一个位置以闭合旁通孔的至少一个滑阀；以及
用于闭合该阀孔从而避免该滑阀从阀孔分离的多个阀止挡件。
6.如权利要求5所述的回转式压缩机，其中该滑阀包括：
多个位于旁通孔两侧并可滑动地接触阀孔内圆周面的压力单元，用于通过接收来自背压切换单元的压力开合该至少一个旁通孔；以及
使压力单元彼此连接并具有介于其外圆周面与阀孔之间、用于将旁通孔彼此连接的气体通道的连接单元。
7.如权利要求6所述的回转式压缩机，其中阀孔在其两侧表面中的至少一个上具有连接于背压切换单元出口的背压孔。
8.如权利要求7所述的回转式压缩机，其中阀孔两侧表面中的另一侧将位于低压侧的旁通孔连接于气缸入口。
9.如权利要求7所述的回转式压缩机，其中阀孔两侧表面中的另一侧通过压差保持单元连接于具有低压的制冷剂管中部。
10.如权利要求1或2所述的回转式压缩机，其中该背压切换单元包括：
用于确定滑阀压力单元压力的切换阀组件；
连接于切换阀组件高压侧入口用于提供高气压的高压连接管；
连接于切换阀组件低压侧入口用于提供低气压的低压连接管；以及
用于通过将切换阀组件的公共侧出口连接于阀孔而将高气压或低气压选择性供给至滑阀压力单元的公共连接管。
11.如权利要求10所述的回转式压缩机，其中该阀切换阀组件包括：
用于形成高压侧入口、低压侧入口和公共侧出口的切换阀罩；
可滑动地接合于切换阀罩内部用于选择性连接高压侧入口与公共侧出口或低压侧入口与公共侧出口的切换阀；
安装在切换阀罩一侧用于通过施加的电力移动该切换阀的电磁体；以及
用于当施加于该电磁体的电力被切断时回复该切换阀的弹性部件。
12.如权利要求11所述的回转式压缩机，其中高压连接管连接于排气管中部。
13.如权利要求11所述的回转式压缩机，其中高压连接管连接于壳体下部以浸入装在壳体中的油。
14.如权利要求11所述的回转式压缩机，其中该压差保持单元包括：
安装在压缩机入口与蒸发器出口之间的第一制冷剂流控制器，用于在压缩机工作且旁通孔闭合时通过打开介于压缩机与蒸发器之间的制冷剂管而形成低压，并当旁通孔打开时通过关闭制冷剂管而形成高压；以及
安装在蒸发器入口与冷凝器出口之间的第二制冷剂流控制器，用于在压缩机工作且旁通孔闭合时通过打开介于蒸发器与冷凝器之间的制冷剂管而形成高压，并在旁通孔打开时通过关闭制冷剂管而形成低压。
15.如权利要求14所述的回转式压缩机，其中第一制冷剂流控制器包括：
安装在压缩机入口与蒸发器出口之间的制冷剂管中部并通过该入口与出口之间的压差自动开合的止回阀，用于避免制冷剂回流；
从止回阀的入口分叉并连接于背压切换单元低压侧入口的低压连接管；以及
从止回阀入口分叉并连接于变容量单元阀孔的旁通管。
16.如权利要求15所述的回转式压缩机，其中第二制冷剂流控制器构造为安装在介于蒸发器入口与冷凝器出口之间的制冷剂管中部的电磁阀，用于通过施加的电力自动开合该制冷剂管。
17.如权利要求14所述的回转式压缩机，其中第一制冷剂流控制器包括：
安装在压缩机入口与蒸发器出口之间的制冷剂管中部并通过该入口与出口之间的压差自动开合的止回阀，用于避免制冷剂回流；以及
从止回阀入口分叉并连接于背压切换单元低压侧入口的低压连接管。
18.如权利要求17所述的回转式压缩机，其中第二制冷剂流控制器包括：
安装在介于冷凝器出口与蒸发器入口之间的制冷剂管中部内的控制阀罩；
可滑动地插入控制阀罩的控制阀，用于通过其两端之间压差开合介于该冷凝器出口与蒸发器入口之间的制冷剂管；
提供在控制阀的一侧的弹性部件，当控制阀在其两侧具有均衡压力时该弹性部件回复从而使控制阀能够关闭该制冷剂管；
从该冷凝器出口分叉以连接于控制阀罩一侧从而连接于控制阀一侧的第一旁通管；以及
从介于压缩机入口与止回阀之间的制冷剂管分叉以连接于控制阀罩另一侧从而连接于控制阀另一侧的第二旁通管。
19.如权利要求11所述的回转式压缩机，其中公共连接管形成为细管。
20.用于驱动权利要求1或2所述可变容量回转式压缩机的方法，包括：
当执行电力驱动模式时需要降低制冷能力时，相继执行用于通过在变容量单元闭合旁通孔的状态下驱动回转式压缩机而实现最大制冷能力的电力驱动模式，以及用于在变容量单元通过背压切换单元使多个旁通孔互相连接时将气缸中全被压缩的制冷剂排出到气缸吸入室的节能驱动模式。
21.如权利要求20所述的方法，其中是否继续节能驱动模式通过检测高压侧和低压侧之间的压差来决定。
22.如权利要求21所述的方法，其中如果冷凝器和蒸发器的检测温度处于预定范围内，通过判断高压侧与低压侧之间的压差已经产生而连续执行节能驱动模式。
23.如权利要求22所述的方法，其中在节能驱动模式中，通过借助于压差保持单元在制冷循环的高压侧与低压侧之间保持压差而使驱动时间延长。
24.如权利要求23所述的方法，其中在节能驱动模式中，通过借助于停止制冷循环的冷凝器风扇或蒸发器风扇中的至少一个或借助于降低空气容积在高压侧与低压侧之间保持压差而使驱动时间延长。
25.如权利要求20所述的方法，其中压缩机通过在执行电力驱动模式之前先执行节能驱动模式而工作。
26.如权利要求20所述的方法，其中节能驱动模式与停止模式一起执行，用于停止压缩机，从而使旁通孔彼此连接。
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