专利名称：发动机操作或电动操作的空调及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种使用制冷循环装置的空调，尤其涉及一种能够根据压缩机的负载程度选择性地驱动发动机或电动机的空调及其控制方法。
背景技术：
图1是示出具有传统压缩机驱动结构的空调的制冷循环的示意图。
如图1所示，该空调的制冷循环装置包括压缩机10，其供应高压高温的气体制冷剂；以及相继连接至压缩机10的冷凝器13、膨胀器15和蒸发器17。
更具体地，在家用空调的情形中，压缩机10主要是这种类型的压缩机，即压缩机构和电动机20安装在高压壳体内，以便使用商业电源进行驱动。在燃气发动机操作的空调或车用空调的情形中，压缩机10主要是这种类型的压缩机，即燃气、柴油或汽油发动机连接至压缩机构的轴，以进行制冷剂的压缩。
使用发动机操作的压缩机的空调运转有利于降低燃料成本，并将废热应用于制热，使用电动操作的压缩机的空调有利于便利的维护。
然而，发动机操作的压缩机存在的问题在于，虽然这种压缩机在压缩机工作频率高的高负载区域内具有高的发动机操作效率和好的排气性能，但在压缩机的RPM即压缩机的工作频率低的低负载区域内，仅获得低的发动机操作效率，并且经受更多废气的损害。
电动操作的压缩机还存在的问题在于，其难以使用恒速电动机而获得变速控制。然而，变速电动机在压缩机的高负载区域则易于过度增加电力输入，即耗电。
发明内容
因此，鉴于上述问题而提出本发明，本发明的一个目的是提供一种发动机操作或电动操作的空调及其控制方法，在该空调中设置有发动机和电动机，以根据压缩机的工作负载范围而选择性地用于操作压缩机，从而改善压缩机的操作效率，并降低空调的维护成本。
按照本发明的一个方案，通过提供一种发动机操作或电动操作的空调可实现上述和其它目的，该空调包括一制冷循环装置，其包括压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器；一电动机，其提供驱动力以驱动该压缩机；一发动机，其提供驱动力以驱动该压缩机；以及一电力传输选择机构，用以从该电动机和该发动机中选择一驱动源来驱动该压缩机。
优选地，该电力传输选择机构可包括一对离合机构，所述离合机构分别设置在该压缩机和该电动机之间以及该压缩机和该发动机之间，以选择性地截取电力传输。
优选地，通过分别插入所述离合机构，使得该电动机和该发动机可连接至从该压缩机的相对侧延伸的相应轴。
优选地，该电动机可连接至一蓄电池，以使用由该发动机的驱动力产生的电来进行驱动。
按照本发明的另一方案，通过提供一种发动机操作或电动操作的空调的控制方法可实现上述和其它目的，其中，根据压缩机的工作频率，通过选择性地使用由电动机传送的驱动力或发动机传送的驱动力来驱动该空调的压缩机。
优选地，在该压缩机的工作频率低于一预定工作频率的低负载区域内，可以通过使用该电动机来驱动该压缩机，并且在该压缩机的工作频率高于该预定工作频率的高负载区域内，可以通过使用该发动机来驱动该压缩机。
优选地，在该压缩机初始运转时，可以通过使用该电动机来驱动该压缩机。
优选地，当该发动机的每分钟转数(RPM)处于该压缩机的高负载区域中的一预定RPM范围内时，可以通过使用该发动机来驱动该压缩机。
对于按照本发明的发动机操作或电动操作的空调及其控制方法，通过选择性地使用该电动机或发动机作为一驱动源来驱动该压缩机，从而，由于电动操作和发动机操作的压缩机的集成优势，保证了高操作效率和良好的制冷/制热性能。此外，该压缩机的高操作效率具有减少驱动压缩机所需能量的效果，导致了空调的低维护成本。
从以下结合附图的详细说明中，将更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征及其它优点，其中图1是示出具有传统压缩机驱动结构的空调的制冷循环的示意图；图2是示出按照本发明第一优选实施例的发动机操作或电动操作的空调的制冷循环的示意图；图3是示出按照本发明第二优选实施例的发动机操作或电动操作的空调的制冷循环的示意图；图4是示出按照本发明的发动机操作或电动操作的空调的控制方法的流程图；以及图5是按照发动机的每分钟转数示出燃料消耗率、轴转矩和轴输出变化的曲线图。
具体实施例方式
现在将参照附图详细说明按照本发明的发动机操作或电动操作的空调及其控制方法的优选实施例。
图2是示出按照本发明第一优选实施例的发动机操作或电动操作的空调的制冷循环的示意图。
如图2中所示，按照本发明第一优选实施例的发动机操作或电动操作的空调包括一制冷循环装置，与公知的制冷循环相似，该制冷循环装置包括压缩机50、冷凝器53、膨胀器55和蒸发器57。压缩机50连接至电动机60和发动机70，以从那里接收驱动力。
电动机60设置在压缩机50的一侧，并且用于使用商业电源来获得压缩机50的旋转驱动。这样的电动机60经由轴51连接至压缩机50的驱动机构，从而经由电力传输而允许压缩机50压缩运转。
发动机70是从燃气、柴油和汽油发动机中选择的一种。与电动机60相似，发动机70经由轴52连接至压缩机50的驱动机构，从而经由电力传输而允许压缩机50压缩运转。
电动机60和压缩机50之间的轴51与发动机70和压缩机50之间的轴52分别设置有离合(clutch)机构65和75。离合机构65和75用作电力传输选择机构，以选择性地截取到压缩机50的电力传输。
也就是说，电动机60和发动机70连接至从压缩机50的相对侧延伸的相应轴51和52，并且离合机构65和75分别插入电动机60和压缩机50之间以及发动机70和压缩机50之间。
在此，离合机构65和75可从这种类型的公知离合系统中选择，即该公知离合系统的电力传输机构根据控制单元的信号彼此连接或断开。
优选地，电动机60电连接至蓄电池80，该蓄电池80存储发动机驱动型发电机78中产生的电。这允许电动机60使用在驱动发动机70时产生的电来进行驱动。
图3是示出按照本发明第二优选实施例的发动机操作或电动操作的空调的制冷循环的示意图。
如图3中所示，除了从电动机160和发动机170到压缩机150的电力传输结构之外，按照本发明第二优选实施例的发动机操作或电动操作的空调具有基本与上述第一实施例的结构相似的结构。
在第二实施例中，压缩机150内连接至用于从电动机160或发动机170进行电力传输的单驱动轴151，电力传输选择机构155设置在驱动轴151以及电动机160和发动机170之间，以从发动机170或电动机160选择性地截取电力传输。
在此，电力传输选择机构155可从这种类型的公知机构中选择，即该公知机构将压缩机选择性地连接至多个电源中的一个。
优选地，电动机160连接至蓄电池180，该蓄电池180存储发动机驱动型发电机(engine generator)178中产生的电，以从那里接收电力，但其并不限于此，普通的外部商业电源也可连接至电动机160。
除了上述电力传输结构之外，分别与第一实施例的组成元件相对应的第二实施例的组成元件用相同的附图标记表示，并且不再给出其详细说明。
图4是示出按照本发明的发动机操作或电动操作的空调的控制方法的流程图。该控制方法以第一实施例为基础，因此将参照图2进行说明。
在压缩机50的初始运转期间，或者在压缩机50的工作频率低于预定工作频率的低负载区域内，具有发动机70和电动机60的空调使用电动机60作为驱动源来操作压缩机50。另一方面，在压缩机50的工作频率高于预定工作频率的高负载区域内，空调使用发动机70作为驱动源来操作压缩机50。
在压缩机50的高负载区域内，考虑到发动机70的发电效率，优选地，当发动机70的每分钟转数(RPM)在2000至3000rpm的预定范围内，即在最佳操作区域内时，使用发动机70来操作压缩机50。
在此，应当理解的是，最佳操作区域的RPM范围根据发动机的效率和运转状态是可以以不同的方式进行变化的。
在上述第一实施例中，因为电动机60和发动机70连接至从压缩机50的相对侧延伸的相应轴51和52，因此能够通过选择性地在压缩机50的低负载区域内使用电动机60，或在压缩机50的高负载区域内使用发动机70，来驱动压缩机50。在后一种情形中，发动机70还用于给蓄电池80充电，用于驱动电动机60。
图5是按照发动机70的每分钟转数示出燃料消耗率、轴转矩和轴输出变化的曲线图。为了获得足够的转矩，发动机70必须旋转到2000至3000rpm，但电动机60只要一旋转就能获得最大转矩。
也就是说，当电动机60是传统的倒相电动机时，其具有30至120Hz的工作频带，并且在50至60Hz的频带内具有最佳操作效率。若电动机60超出其最佳RPM范围进行运转时，电输入会急剧增加，导致压缩机50的高负载运转。这对压缩机50的可靠性造成了不利影响。
因此，在具有2000至3000rpm的频带的压缩机50的高负载区域(即，高旋转区域)内，发动机70被用于驱动压缩机50。电动机60仅在压缩机50的低负载区域(即，低旋转区域)内使用。
在低旋转区域内使用电动机60并且在高旋转区域内使用发动机70来操作压缩机50，导致了压缩机50驱动效率的提高，从而减少了驱动压缩机50所需的能量(即，燃料消耗率)。
特别地，在大型空调的情形中，公知的是，由于增加的供电容量，这种大型空调需要大量的电动机60，以驱动压缩机50。然而，因为如果必要的话，本发明允许通过使用发动机70作为独立电源来驱动压缩机，因此可减少所需的供电容量，能够更有效地驱动大型压缩机。
从上述说明中显而易见的是，本发明提供了一种发动机操作或电动操作的空调及其控制方法，其允许通过选择性地使用发动机或电动机来驱动压缩机，从而由于电动操作和发动机操作的压缩机的集成优势，保证了压缩机的高操作效率以及随之发生的空调的良好制冷/制热性能。压缩机的高操作效率具有减少驱动压缩机所需能量的效果，导致了空调的低维护成本。
虽然为说明目的揭示了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员能够理解的是，在不脱离所附权利要求中揭示的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变动、添加及替换。
权利要求
1.一种发动机操作或电动操作的空调，包括一制冷循环装置，其包括压缩机(50)、冷凝器(53)、膨胀器(55)和蒸发器(57)；一电动机(60；160)，其提供驱动力以驱动该压缩机(50)；一发动机(70；170)，其提供驱动力以驱动该压缩机(50)；以及一电力传输选择机构(65和75；155)，用以从该电动机(60；160)和该发动机(70；170)中选择一驱动源来驱动该压缩机(50)。
2.如权利要求1所述的空调，其中该电力传输选择机构包括一对离合机构(65和75)，所述离合机构分别设置在该压缩机(50)和该电动机(60)之间以及该压缩机(50)和该发动机(70)之间，以选择性地截取电力传输。
3.如权利要求2所述的空调，其中通过分别插入所述离合机构(65和75)，使得该电动机(60)和该发动机(70)连接至从该压缩机(50)的相对侧延伸的相应轴(51和52)。
4.如权利要求1所述的空调，其中该电动机(60)连接至一蓄电池(80)，以使用由该发动机(70)的驱动力产生的电进行驱动。
5.一种发动机操作或电动操作的空调的控制方法，其中根据压缩机(50)的工作频率，通过选择性地使用由电动机(60)传送的驱动力或由发动机(70)传送的驱动力来驱动该空调的压缩机(50)。
6.如权利要求5所述的控制方法，其中在该压缩机(50)的工作频率低于一预定工作频率的低负载区域内，通过使用该电动机(60)来驱动该压缩机(50)；并且在该压缩机(50)的工作频率高于该预定工作频率的高负载区域内，通过使用该发动机(70)来驱动该压缩机(50)。
7.如权利要求5所述的控制方法，其中在该压缩机(50)的工作频率低于一预定工作频率的低负载区域内，通过使用该电动机(60)来驱动该压缩机(50)；在该压缩机(50)的工作频率高于该预定工作频率的高负载区域内，通过使用该发动机(70)来驱动该压缩机(50)；并且在该压缩机(50)初始运转时，通过使用该电动机(60)来驱动该压缩机(50)。
8.一种发动机操作或电动操作的空调的控制方法，其中在压缩机(50)的工作频率低于一预定工作频率的低负载区域内，通过使用一电动机(60)来驱动该空调的该压缩机(50)，并且在该压缩机(50)的工作频率高于该预定工作频率的高负载区域内，通过使用一发动机(70)来驱动该压缩机(50)；并且当该发动机(70)的每分钟转数(RPM)处于该压缩机(50)的高负载区域中的一预定RPM范围内时，通过使用该发动机(70)来驱动该压缩机(50)。
全文摘要
本发明揭示了一种发动机操作或电动操作的空调及其控制方法。该空调被构造为，根据压缩机的工作频率，通过选择性地使用由电动机(60)传送的驱动力或由发动机(70)传送的驱动力来驱动压缩机(50)，从而，由于电动操作和发动机操作的压缩机的集成优势，减少了燃料成本，并保证了压缩机的高操作效率以及空调的良好制冷/制热性能。
文档编号F25B49/02GK1661307SQ20051000957
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者吴世基, 张世东 申请人:Lg电子株式会社