TW513538B - Air conditioner and method of controlling such - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 發明背景 發明領域 特別是，具 調機，以及 义各量壓縮 本發明一般係關於空調機及其控制方法， 有變化容量壓縮機與固定容量壓縮機之任何空 在考量變化容量壓縮機運作條件下藉由運作固 機去控制該空調機的方法。 習知技藝之描述

根據建築物上升的最近趨勢，消費者已經I W ^本增加目 有一些一般連接到室外單元之室内單元的多空調機。在^ 空調機中，該室内單元所要求的冷卻容量是彼此不同的多 且該室内單元是獨立運作的，藉由加總該室内單元的累積 冷卻容量而計算出，所以該空調機的總冷卻容量也是變化 的。於是須要去控制壓縮機的容量及控制該電子擴5間的 開口率，根據該空調機的總冷卻容量之變化在用作各室内 單元的熱交換器之蒸汽機的上氣流中去裝設。 為達成此多空調機的變化冷卻容量，已經採用具有變 化冷卻壓縮容量之變化容量壓縮機。傳統上將此變化容量 壓縮機區分為兩種形式：變化”^壓縮機與脈衝寬度調節 壓縮機。在變化rpm壓縮機中，根據室内單元所要求的冷 卻容量之加總變化透過反相器控制，藉由改變應用到該壓 縮機之電流頻率，去控制該馬達的rpnl。於是控制該變化 的rpm壓縮機以及達成在多空調機中之變化冷卻容量。在 脈衝寬度調節壓縮機中，控制該壓縮機的容量以回應工作

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五 二自』Γ，工作控制信號決定負載時間與非負載時間，當 #厭始1間该壓縮機釋放壓縮的冷卻劑，當在非負载時間 該機停止釋放壓縮的冷卻劑。於是該脈衝寬度調節 縮機=成在多空調機中之變化冷卻容量。 六直^而’傳統在多空調機中所使用的此壓縮機的該變化 容篁疋被限制的。在此多空調機的運作期間，室内單元一 般連接到室外單元，該室内單元所要求的冷卻容量之加 總，可能超過在空調機中裝設之變化容量壓縮機的該容 量。因此，須要在空調機中裝設另一變化容量壓縮機。

然而，相較於固定容量壓縮機此變化容量壓縮機是昂 貴且困難去裝設在空調機中，固定容量壓縮機是且有固— 冷卻壓縮容量。因此，在習知技藝中，在空調機;:裝設 化容量壓縮機與固定容量壓縮機二者而且彼此是平行連 以符合該室内單元所要求的變化冷卻容量。 在具有此二種型式壓縮機的多空調機中，當該室内⑽ 元所要求的冷卻容量之加總變化是在該變化容量壓縮機5 許可容量範圍内時藉由僅使用該變化容量壓縮機去執行該 室内單元的冷卻運作。當該室内單元所要求的冷卻容量^ 加總超過該變化容量壓縮機的容量時，同味遥从# m

町逆1乍該固定容 量壓縮機以符合該室内單元所要求的冷卻容量。 空調機是像這樣指 形去啟動該固定容 可能導致一超出啟 定容量壓縮機的平 然而，習知具有此二種壓縮機的多 定的，不管該變化容量壓縮機的運作情 量壓縮機，而且在該固定容量壓縮機中 動電流的感應。此一啟動電流妨礙該固

五、發明說明（3) — :啟動，而且降低上述壓縮機的啟動表現 啟動電流有時毀損該固定容量壓縮機， 超出 的運作可信度下降。 丨起4二调機 發明概述 ^ 如前所述的，本發明已經將在 ，記在心，而且本.發明的一個目的 量壓縮機與固定容量壓縮機之空調 容量壓縮機運作條件下藉由運作固 空調機運作的方法，於是達到平順 機。 為達成前述目的，本發明提供 固定容量壓縮機，具有固定冷卻壓 縮機，在負載模式中運作，以釋放 式中運作以停止釋放冷卻劑，以該 麼縮容量之變化去回應工作控制信 f循環中負載時間與非/負載時間； 時間中的區分去啟動該變化容量壓 所以避免同時啟動該變化容量壓縮 在上述空調機中，在啟動該變 單元啟動該固定容量壓縮機。 該控制單元也啟動該固定容量 電流是該固定容量壓縮機的啟動電 之運作電流之加總，其不會超過最 習知技藝中發生的問題 是提供一種具有變化容 機’以及在考量該變化 疋容量壓縮機去控制該 地啟動該固定容量壓縮 種空調 縮容量； 冷卻劑， 變化容量 號 作 以及'^控 縮機和固 機和固定 化容量壓 機’包 一變化 及在非 壓縮機 控制信 制單元 定容量 容量壓 縮機後 括：一 容量壓 負載模 之冷卻 號決定 ，以在 壓縮機 縮機。 該控制 壓縮機像是總電流，總 流與該變化容量壓縮機 大的可允許電流。 5050-4677-PF(N).ptd 第8頁

嫵夕Iί i ΐ啟動該固定容量壓縮機時在該變化容 縮機。 、崎扑朋間該控制早兀也啟動該固定 I壓縮 容量壓 即使 是經常維 容量壓縮 換後啟動 本發 括：固定 量壓縮機 號，工作 其中該方 運作該變 機；以及 量壓縮機 在上 列步驟： 機；以及 啟動該固 啟動 在負載模 壓縮機之 固定容量 啟動 要來去啟動該 持在運 機從負 該固定 明也提 容量壓 ，在冷 控制信 法包括 化容量 當要求 之運作 述方法 決定是 在非負 定容量 該固定 式中運 運作模 壓縮機 該固定 作模式 载模式 容量壓 供一種 縮機， 卻壓縮 號決定 下列步 壓縮機 去啟動 條件去中，啟 否在非 載模式 壓縮機 容量壓 作該變 式從負 固疋容量壓 之情況，該 轉換成非負 縮機。 空調機的控 ，具有固定 容量中變化 在循環中負 驟：啟動該 決定是否須 該固定容量 啟動該固定 動該固定容 負載模式中 中運作該變 〇 縮機之步驟 化容量壓縮 载模式轉換 控制早元強迫將該變化 載板式’以及在模式轉 制方法 冷卻壓 ，以回 載時間 變化容 要啟動 壓縮機 容量壓 量壓縮 運作該 化容量 ，該空 縮容量 應工作 與非負 量壓縮 該固定 時根據 縮機。 機之步 變化容 壓縮機 調機包 ;及一容 控制信 载時間， 機；除了 容量壓縮 該變化容 驟包括下 量壓縮 之條件下 可能包括下列步驟··當 機時在專待該變化容量 到非負載模式後啟動該 谷里壓縮機之步驟可能包括下列步驟··當

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五、發明說明（5) 在負載模式中連續運作該變化容量壓縮機時在強迫將該變 化容量壓縮機之運作模式從負載模式轉換到非負载模^後 啟動該固定容量壓縮機。 、 、> 較佳實施例之發明詳述 執行本發明的最佳模式 在不同的圖式中使用相同的參考數值是指示為相同或 相似的元件0

圖1為根據本發明的較佳實施例說明該空調機的冷 循環之電路圖。 7 如獨所示，本發明的該多空調機包括一室外單元工及 複數個室内單元9。該室外單元丨包括變化容量壓縮機2、 口疋=里壓縮機4及凝結器（c〇ndenser)5。壓縮機2及4 二者是彼此平行連接。變化容量壓縮機2是脈 載模式中運作以釋放冷卻劑，及在非又^模 式中不釋放冷卻劑。ρψ Μ關q批 曰 、 r賴閱<3控制該變化谷置壓縮機2的負 載與非負载模式運作。囡宗交旦厭 、 _ ^ ^ B 逆邗固疋合里壓縮機4是一般形式的壓 機疋以電子開關去選擇性的運作，而且是在固定 rpm中旋轉。 & # 口心

μ 是平行連接該室外單元1，而且各包括一蒸 發 1 0 及電子 ^惠 2Ε pa 1 〇 -1- /e/T on 包括數個室内單在間早描述中，該多空調機具有 元9的容量與型式疋可：：=f室外單元1之配置。室内岸 發明的功能。工了此疋彼此相同或不同的並不會影響本

513538 五、發明說明（6) ▲在该室外單元1中，在高壓出口管6與低壓入口管7之 p變化容量壓縮機2與固定容量壓縮機4是彼此平行連接。 高壓出4?管6是冷卻劑出口管，其引導去將冷卻劑從壓縮 機2、及4釋放到凝結器5。低壓入口管7是冷卻劑入口管，、、將 冷卻劑從至内_單元9的蒸發器丨〇引導到二個壓縮機2及^。 、如圖2所示，該變化容量壓縮機2輪流執行該負载模式 運作以PWM閥3關閉去釋放冷卻劑，而且 運 以PWM間3打㈣停止釋放冷卻劑。在此壓縮機2的運大作運作 據該室内單元9所要求的冷卻容量之加總’該負載 Μ載時間變化去回應應用於室外控制單元之、 控 的陰衫表面地區指示冷卻劑釋放之數量。 塊圖圖3為根據本發明說明該空調機的控制系統架構之方 如圖3所示，室外4 ^ 訊電路單元14，室外控制單元13及室外通 量壓縮機4。室缩機2，PWM間3及固定容 以去傳送接收信號。室外通訊匕訊，路早7014連接所 傳送接收資料信號。 早凡14 u室内早元9去 各至内單元9包括室内風扁u 通訊電路單元15、室内控制翠、、電+子擴張閥12、室内 及目標溫度設定單元18。室内：室内，度感應單元17 11、電子擔$問彳9 ^ 工制早元16是與室内風扇 電子擴張闊12、至内通訊電路單元15、室内溫度感應 513538 五、發明說明（7) 單元1 7及目標溫度設定單元丨8連接所以去傳送接收信號 室内通訊電路單元1 5以室外單元i去傳送接收資料信號。 士室内單元9的控制單元16以室内溫度感應單元17接 收目前感應的室内溫度及以目標溫度設定單元丨8預設目標 溫度室内控制單元16儲存該關連的室内單元所指定的 冷卻容量資訊，而且可能在目前室内溫度與目標溫度之間 的溫度差別基礎上去計算該室内單元所要求的冷卻容量。 輪流，，該室内控制單元16可能在專用的室内單元基礎上 去計算所要求的冷卻容量。信號，代表以室内單元9的控 制單元16去計算所要求的冷卻容量'，經由室内通訊電路^ 元1 5與室外通訊電路單元1 4去傳送到室外控制單元丨3。 在從室内控制單元16上接收該信號，室外控制單元13 根據所要求的冷卻容量之加總去計算室内單元9的所要求 的冷卻容量，而且控制二個壓縮機2、4的運作。 所 求的冷卻容量之加總之變化，當該室内單元9所要求的冷 浴P谷量之加總沒有超過該變化容量壓縮機2的容量時，、正 當以輸出的工作控制信號去控制壓縮機2的輸二愿 2，該室外控制單元13只運作該變化容量壓縮機/。^^ 内單元9所要求的冷卻容量之加總超過該變化容旦曰^ 的容量時，室外控制單元13指示該固定容量壓i诸 該變化容量壓縮機2。在此狀況中，該室外「機4還有 根據該室内單元9所要求的冷卻容量之加總二變=兀13 ^ 出的工作控制信號去控制該變化容量壓縮機2的 以^ 述壓縮機2。 的輸出到上

5050-4677-PF(N).ptd 第12頁 513538 五、發明說明（8) 在該室外控制單元1 3之此控制運作期間，當該室内單 元9所要求的冷卻容量增加去要求二個壓縮機2及4運作時 如果其不管該變化容量壓縮機2的運作條件就直接啟動該 固定容量壓縮機4，該單元1 3可能無法平順地運作該固^ 容量壓縮機4。即，當在其不作用狀態中去強迫啟動該固 定容量壓縮機4，其中在該壓縮機4的高壓端與高壓端之間 存在大壓力區別，導致一超出啟動電流的感應而且降低該 壓縮機4的啟動表現。 -~ 如圖4a與4b所示在該變化容量壓縮機2的負載模式運 作期間當打開該固定容量壓縮機4以在時間” ta，，啟動其中 從上述壓縮機2釋放冷卻劑，該總電流” i c"，是該固定容 量壓縮機4的啟動電流n i an與該變化容量壓縮機2之運作電 流i b 的加總，快速地增加以超過最大的可允許電流。在 電流中此快速增加妨礙該壓縮機4的平順啟動，降低該壓 縮機4的啟動表現，而且引起降低該壓縮機4的毀損。 為克服此問題，當由於該室内單元9所要求的冷卻容 量之加總增加，要求去啟動該壓縮機4時該室外控制單元 13考量該變化容量壓縮機2的運作條件去啟動該固定容量 壓縮機4。在本發明中，最好指定該室外控制單元丨3所以 在該變化容量壓縮機2的非負載模式運作期間去啟動該固 定容量壓縮機4，於是在該固定容量壓縮機&中避免了超出 啟動電流的感應而且執行上述壓縮機4的平順啟動。 Λ如圖5a所示，在該變化容量壓縮機2的負載模式運作 期間當在時間"tan時要求啟動該固定容量壓縮機4，.該室

5050-4677-PF(N).ptd 第13頁 ^U538 五、發明說明（9) —

=制早兀1 3延緩該麼縮機4的啟動在預 =中’該"預定時間區間"是以該變化容 間J 耗”間直到，縮機2從負載模式轉換成非負載模機4 模式ί ί # a縮機2完全從負載模式轉換成非i載 兮變介Ϊ ，不田要求去啟動該固定容量縮機4時即使 ，化谷量壓縮機2以充滿容量u〇〇% )維持1負V模使 i室= 從負載模式轉換成非負載模式時 超出時間長= : = = = ΪΞ:容ff?機4的啟動。因此，如圖5b所示當又要/去 容量;ίϊί Ϊ =機4時：使該變化容量壓縮二以充满 預定期間維持 得吳成非負載模式而且在時間"B"的 2，努力去快# Λ制仏唬控制該變化容量壓縮機 "時“的^ 量M::V;在該啟動後正常運作所以=該固定容 …控ίί:?下將參考圖6描述該空調機的室外控制 5050-4677-PF(N).ptd 第14頁 513538 五、發明說明（10) 接收信號代表該室内單元9所要求的冷 二卜=1元13加總所要求的冷卻容量，而且在步二決 疋疋否須要在冷卻模式中運作該室内單元9。合 ίΪΪ式中運作該室内單元9時，在步驟以°2;止運作該 在步驟si〇i中決定須要在冷卻模式中運作該室内 ，在步驟S1 03中該室外控制單元丨3主要運作誃旦 ，縮機2 ’而且控制上述壓縮機2的變化容量二應該谷室里 早元9所要求的冷卻容量之加總變化。 w ~ 在該變化容量壓縮機2的運作期間，在 加了該室内單元9所要求的冷卻容量: =⑽決定是否須要啟動該固定容量壓力縮機4 = ^去啟動4固定容量壓縮機4時，程序返回到步驟 機:以該變化容量壓縮機2的冷卻壓縮容量去運作該空調 在步驟S104中決定，要求去 4，在步驟S105中該室外控制單开”動二固，谷1壓縮機 壓縮機2是在非負載模义中f:1 3決疋疋否該變化容量 元U直接啟動該固定觀G6中該室外控制單 啟始狀態。 疋谷里壓縮機4 ’而且返回到該程序的 在步驟S1 0 5中決定，#鐵^ 載模式中，扁+該^化谷量壓縮機2不是在非負 戰棋式中，在步驟以〇7中 牡非貝 化容量壓縮機2以充滿袞旦給杜二早 決定是否該變 川7中決定，該變化容ν/Λ其負載模式。當在步驟 匕令里壓％機2不以充滿容量維持其負 5050-4677-PF(N),Ptd 五、發明說明（11) — :ϊ ϊ塵ΐ ί2外之控運元13返回到步驟S105而且等待該變 里^機2之運作模式從負載模式轉換到复 模式:ί i ί:Ϊ 2容量壓縮機2之負載模式轉換為非負載 式時啟動該固定容量壓縮機4。 貝戰 在步驟S1 0 7中決定，姑微yL — θ 維持並負載模A " “變化谷置壓縮機2以充滿容量 縮機2之運作模式從g 早13強迫將該變化容量壓 'c 、 負載模式轉換成非負載椹放，而a + 返回到該程序的啟私肿r么士 h 貝戰棋式而且在 壓縮機4。 ° 4别在步驟^ 〇8中啟動該固定容量 工業應用 土上 量壓縮機 該變化容 容量壓縮 間的壓力 加總增加 啟動該固 以及改善 雖然 限定本發 神和範圍 當視後附 性 所述，本發 的空調機， 量壓縮機之 機其中在該 區分是最小 ’要求去啟 定容量壓縮 該空調機的 本發明已以 明’任何熟 内，當可作 之申請專利 明提供 以及控 非負載 變化容 化，由 動該固 機而不 運作可 特定實 習此項 更動與 範圍所 具有變化 制此空調 運作模式 量壓縮機 於室内單 定容量壓 會引起超 信度。 施例揭露 技藝者， 潤飾，因 界定者為 容量壓縮機與固定容 機運作的方法。當在 期間要求啟動該固定 之出口端及入口端之 元的要求冷卻容量之 縮機時。於是平順地 出啟動電流的感應， 如上，然其並非用以 在不脫離本發明之精 此本發明之保護範圍 準。

將传ί ‘ ϊ 2!附圖中說明的較佳實施例之詳細描述後 =使熟^本技術者可更進—步了解本發明的這些目的與優 圖1為根據本發明的主I香 循環之電路圖； 要貫施例說明該空調機的冷卻 的壓=明Λ負載及非負載時間之間的關係及從本發明 的壓細機釋放冷卻劑的數量； μ +奴η 圖3為是根據本發明今明兮 方塊圖； 货月說明該工調冑的控带j系統架構之 -壓同時運作該變化容量壓縮機及該固定容 里i細機次明在该固定容量壓縮 形； ⑼τ超出電流的感應之圖 圖5a與5b是根據本發明，在考 旦 作條件下控制該固定容量壓縮機，以；明：二=縮機運 作；以及 說月該玉调機的運 圖6是根據本發明在該空調機中4 — 的控制方法之流程圖。 冑中包括該室外控制單元 符號說明 1室外單元 3 PWM 閥 5凝結器 7 低壓入口管 10蒸發器 變化容量壓縮機 4固定容量壓縮機 6高壓出口管 9室内單元 11室内風扇

513538 圖式簡單說明 12 電子擴張閥 13 室外控制單元 14 室外通訊電路單元 15 室内通訊電路單元 16 室内控制單元 17 室内溫度感應單元 18 目標溫度設定單元

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Claims (1)

1. 513538 六、申請專利範圍 1 · 一種空調機，包括： 一固定容量壓縮機，具有固定冷卻壓縮容量； 一變化容量壓縮機，在負載模式中運作，以釋放冷卻 劑，及在非負載模式中運作以停止釋放冷卻劑，以該變化 容量壓縮機之冷卻壓縮容量之變化去回應工作控制信號， 卜-工作控制信號決定在循環中負載時間與非負載時間；以及 一控制單元，以在時間中的區分去啟動該變化容量壓 縮機和固定容量壓縮機所以避免同時啟動上述變化容量壓 縮機和固定容量壓縮機。 2·如申請專利範圍第1項所述的空調機，其中在啟動 該變化容量壓縮機後該控制單元啟動該固定容量壓縮機。 3·如申請專利範圍第1項所述的空調機，其中上述控 制單元啟動該固定容量壓縮機像是總電流，總電流是該固 定容量壓縮機的啟動電流與該變化容量壓縮機之運作電流 之加總，其不會超過最大的可允許電流。 4 ·如申請專利範圍第2項所述的空調機，其中當要求 去啟動該固定容量壓縮機時在該變化容量壓縮機之非負載 模式運作期間上述控制單元啟動該固定容量壓縮機。 、、5 ·如申請專利範圍第2項所述的空調機，其中即使要 求去啟=該固定容量壓縮機該變化容量壓縮機是經常維持 ^運作杈式之情況，上述控制單元強迫將該變化容量壓縮 &從Ϊ ί杈式轉換成非負載模式，以及在模式轉換後啟動 該固定容量壓縮機。 6·種二調機的控制方法，該空調機包括：一固定容

   5050-4677-PF(N).ptd 第19頁 513538 六、申請專利範圍 里，縮機，具有固疋冷卻壓縮容量；及一容量壓縮機，在 ^部壓縮容量中變化，以回應工作控制信號，工作控制信 號決定在循環中負載時間與非負載時間，其中該方法包括 下列步驟： 啟動該變化容量壓縮機； 除了運作該變化容量壓縮機決定是否須要啟動該固定 容量壓縮機；以及 當要 縮機之運 7 ·如 定容量壓 決定 及 在非 該固定容 8 ·如 定容量壓 當在 化容量壓 啟動該固 9 ·如 定容量壓 當在 將該變化 求去啟動該固 作條件去啟動 申請專利範圍 縮機之步驟包 是否在非負載 負載模 量壓縮 申請專 縮機之 負載模 縮機之 定容量 申請專 縮機之 負載模 容量壓 式中運 機。 利範圍 步驟包 式中運 運作模 壓縮機 利範圍 步驟包 式中連 縮機之 定容量壓縮機時根據該變化容量壓 該固定容量壓縮機。 第6項所述的方法，其中啟動該固 括下列步驟： 模式中運作該變化容量壓縮機；以 作該變化容量壓縮機之條件下啟動 第6項所述的方法，其中啟動該固 括下列步驟： 作該變化容量壓縮機時在等待該變 式從負載模式轉換到非負載模式後 〇 第6項所述的方法，其中啟動該固 括下列步驟： 續運作該變化容量壓縮機時在強迫 運作模式從負載模式轉換到非負載

   513538 六、申請專利範圍 模式後啟動該固定容量壓縮機。

   圓画_1 5050-4677-PF(N).ptd 第21頁