用于控制包含在空调中的多个压缩机的装置和方法

专利名称：用于控制包含在空调中的多个压缩机的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制包含在空调中的多个压缩机(也称为多压缩机)的装置和方法，尤其涉及一种用于运行包含在空调中的多个压缩机的装置和方法，其使用二维矩阵随机地运行或停止N个压缩机，控制N个压缩机均等地运行而不重叠N个压缩机各自的运行时间，并减缓压缩机的疲劳度，以使N个压缩机具有较长的使用寿命。
背景技术：
通常，空调适用于使用在高温高压下压缩的制冷剂的制冷循环来对房间制冷或制热。
压缩机包括具有用于压缩制冷剂的压缩机室的压缩机，以及用于改变运行的压缩机数量的马达单元。随着对大容量空调和多功能空调需求的增长，上述压缩机包括两个或多个多压缩机，以使空调根据室内负载条件改变运行的压缩机数量，同时运行所确定的压缩机。
图1是示出具有四个压缩机的传统空调的框图。
参考图1，具有四个压缩机的传统空调包括室内热交换器11，其设置在室内，并制冷/制热室内空气；室外热交换器12，其设置在室外，并与室外空气热交换；制冷剂管17，用于将室内热交换器11与室外热交换器12连接；第一至第四压缩机10、20、30和40；用于收集液体制冷剂的共用收集器(accumulator)，以控制第一至第四压缩机10、20、30和40仪接收气体制冷剂；四通阀，其连接至第一至第四压缩机10、20、30和40，并转换流道以将制冷剂传送到室内热交换器11与室外热交换器12的其中一个；以及膨胀器13，其设置在室内热交换器11与室外热交换器12之间，并在低温低压下使流经室内热交换器11与室外热交换器12的制冷剂膨胀。
如果上述具有四个压缩机的空调执行制冷运行并具有最高的室内负载，则控制器运行所有的第一至第四压缩机10、20、30和40，将从第一至第四压缩机10、20、30和40产生的高温高压制冷剂传送至室外热交换器12，控制从室外热交换器12接收的制冷剂与室外空气热交换，将高温高压气体制冷剂冷凝为液体制冷剂，并将液体制冷剂传送至膨胀器13。一旦接收液体制冷剂，膨胀器13就在低温低压下膨胀接收到的液体制冷剂，并将膨胀的制冷剂传送至室内热交换器11。室内热交换器11吸收接收到的制冷剂的周边热量，以使制冷剂蒸发。同时，从室内热交换器11接收的制冷剂经由四通阀被传送至共用收集器15，并循环于第一至第四压缩机10、20、30和40，形成制冷循环。
在此情形下，如果降低室内负载，则控制器从四个压缩机10、20、30和40中顺序停止第四压缩机40、第三压缩机30和第二压缩机20。相反，如果室内负载量增加，则控制器顺序驱动第一压缩机10、第二压缩机20、第三压缩机30和第四压缩机40。
因此，如果空调执行制冷运行并具有最低的室内负载，则控制器从四个压缩机10、20、30和40中只运行第一压缩机10，并控制从第一压缩机10排出的制冷剂于室外热交换器12、膨胀器13、室内热交换器11和第一压缩机10中循环，以使室内热交换器11能够用作制冷器。
另外，在制热运行的情形下，控制器允许制冷剂在上述制冷循环中反循环。
但是，如果包括四个压缩机10、20、30和40的传统空调响应于室内负载而具有最高的负载，则其运行全部的四个压缩机，以使四个压缩机经受相同的疲劳度。否则，如果传统空调从四个压缩机中仅运行一些压缩机，则第四压缩机40未运行而第一压缩机10持续运行，并且第一至第四压缩机10、20、30和40根据室内负载的程度而具有不同的运行时间，以使在四个压缩机的其中一个可能出现反常疲劳。
此外，一些压缩机持续运行，以使其使用寿命可能比其余那些压缩机短很多。

发明内容
因此，鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供一种用于运行包含在空调中的多个压缩机(也称为多压缩机)的装置和方法，其交替地运行包含在空调中的N个压缩机，并控制N个压缩机均等地运行而不重叠N个压缩机的运行时间，以使N个压缩机各自的使用寿命均等地增长。
按照本发明的一个方案，通过提供一种用于控制用在空调中的多个压缩机的装置而实现这些目的，该装置包括温度传感器，用于检测室温；以及控制器，用于接收来自该温度传感器的电信号，将当前室内负载与参考室内负载相比较，并且当出现负载变化时通过预定矩阵允许全部压缩机顺序并交替地运行。
按照本发明的另一方案，提供一种用于控制用在包括N个压缩机的空调中的多个压缩机的方法，包括步骤a)根据被定义以防止在所述N个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行的矩阵，顺序并均等地运行所述N个压缩机；其中根据所述N个压缩机中运行的压缩机数量，设置该矩阵的行和列，以控制所述N个压缩机交替地运行。
优选地，该矩阵表示为二维矩阵。
优选地，该方法还包括步骤b)决定以预定值k增加或减小运行的压缩机的容量，以使k个压缩机能够被增加至所述N个压缩机或从所述N个压缩机中被去掉；c)根据该确定结果，将包括表示当前运行状态的一个或多个数字的矩阵的位置改变为另一位置；以及d)根据位于改变的矩阵位置的数字，将所述N个压缩机的运行状态改变为其它状态。
优选地，包括表示当前运行状态的一个或多个数字的该矩阵是二维矩阵，包括从0到n-1的多个行以及从0到n的多个列。
优选地，该方法还包括步骤若在步骤(b)中运行的压缩机的容量必须增加预定值k以使k个压缩机能被增加至所述N个压缩机，则通过从初始位置使列值增加预定值k来确定步骤(c)改变的矩阵的位置。
优选地，该方法还包括步骤若在步骤(b)中运行的压缩机的容量必须减小预定值k以使k个压缩机能够从所述N个压缩机中被去掉，则基于初始位置通过使行值增加1并使列值减小k来确定步骤(c)改变的矩阵的位置。
优选地，运行的压缩机的运行状态和静止的压缩机的停止状态表示为等于每个压缩机的序列号的二进制数的码信息，具有N位的二进制数指示运行和静止的压缩机，以这样的方式将每个运行的压缩机表示为“1”并且每个静止的压缩机表示为“0”。
优选地，通过将由下列表达式获取的数值转换为二进制数而获得该二维矩阵的元素；表达式为Xij＝{2n-a}的和从{k＝1}到{j}其中，若k+1≤n，则a＝k+i，并且若k+1＞n，则a＝(k+i)-n；但是，若j＝0，则Xij＝0其中n＝系统的所有压缩机的数量i＝行j＝列Xij＝具有i行和j列的阵列的压缩机运行值。
用于控制用在空调中的多个压缩机的装置和方法使用预定矩阵顺序并均等地运行N个压缩机，该预定矩阵防止了在N个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行，该装置和方法设置矩阵的行和列，以根据全部压缩机中运行的压缩机的数量而允许全部压缩机交替运行，并使用矩阵随机地运行和停止N个压缩机。因此，本发明控制N个压缩机均等地运行而不重叠N个压缩机的运行时间，并减缓压缩机的疲劳度，以使N个压缩机具有均等的较长使用寿命。


在结合附图阅读以下具体描述之后，本发明的上述目的和其它特征及优点将变得更为明显，其中图1是示出具有四个压缩机的传统空调的框图；图2是示出根据本发明的用于控制包含在空调中的四个压缩机的装置的框图；图3是示出根据本发明的用于控制包括四个压缩机的空调的方法的流程图；以及图4示出根据本发明的用于控制包含在空调中的四个压缩机的二维矩阵。
具体实施例方式
下面，将参考附图具体描述本发明的优选实施例。在附图中，即使出现在不同的图中，也使用相同的附图标记来指代相同或相似的元件。在以下描述中，当可能使本发明的主题更不清楚时，将省略于此并入的公知功能和结构的具体描述。
以下将参考附图描述根据本发明的用于控制用在空调中的多压缩机的装置和方法。
在描述本发明之前，应当注意随需要可以存在多种用于控制用在空调中的多个压缩机(即多压缩机)的方法。
图2是示出根据本发明的用于控制包含在空调中的4个压缩机的装置的框图。
如图2所示，用于控制用在空调中的多压缩机的装置包括温度传感器5，安装在房间的一侧，以检测室温；以及控制器6，用于接收来自温度传感器5的电信号，将当前室内负载与参考室内负载相比较，确定正确的室内负载状态，并根据确定的室内负载状态将运行和停止信号发送至第一至第四压缩机1、2、3和4。
控制器6将由温度传感器5检测的温度与预定温度相比较，以确定室内负载状态，并且当负载变化出现时根据预定矩阵顺序且交替地运行第一至第四压缩机1、2、3和4。
图3是示出根据本发明的用于控制包括四个压缩机的空调的方法的流程图。图4示出根据本发明的用于控制包含在空调中的四个压缩机的二维矩阵。
用于控制用在空调中的多压缩机的方法使用预定矩阵顺序且均等地运行四个压缩机1、2、3和4，从而防止在四个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行。在此情形下，设置矩阵的行和列，以根据所有运行的压缩机的数量允许全部压缩机1～4交替运行。
上述矩阵足二维矩阵。
参考图3，在步骤S1中，控制器6将由温度传感器5检测的室温与参考温度相比较，并根据比较结果以预定值k增加或降低运行的压缩机的容量，以使k个压缩机可被加入全部压缩机或从全部压缩机去掉。
在步骤S2中，控制器6根据上述步骤S1确定的结果将指示当前运行状态的矩阵的位置变到另一位置，以使该控制器将N个压缩机的运行和停止状态识别为数字信息。在此情形下，用等于每个压缩机的序列号的多位二进制数来表示运行的压缩机的运行状态和静止的压缩机的停止状态。更具体地，具有N位的二进制数指示运行和静止的压缩机，以这样的方式用“1”表示运行的压缩机，并且用“0”表示静止的压缩机。例如，如果在使用具有4个压缩机的空调的情形下仅有第二和第三压缩机2和3运行，则此状态被表示为预定数“01102”。
在步骤S3中，控制器6从由下列表达式表示的二维矩阵中搜索相应于上述数“01102”的特定位置，并识别该特定位置的行(i)和列(j)。
Xij＝{2n-a}的和从{k＝1}到{j}其中，若k+1≤n，则a＝k+i，并且若k+1＞n，则a＝(k+i)-n；但是，若j＝0，则Xij＝0其中n＝系统的所有压缩机的数量i＝行j＝列Xij＝具有i行和j列的阵列的压缩机运行值。
在此情形下，指示运行状态的二维矩阵包括从0到n-1行和从0到n列。例如，如果空调包括四个压缩机，则形成图4所示的二维矩阵。
如果控制器6在步骤S4决定以预定值k增加压缩机容量，则其在步骤S5确定指示当前运行状态的行(i)是否等于“n-1”。如果在步骤S5中行(i)等于“n-1”，如i＝n-1所示，则控制器6在步骤S6中将改变的行(i’)设定为i+1，如i’＝i+1所示。否则，如果在步骤S5行(i)不同于“n-1”，则控制器6在步骤S7中将改变的行(i’)设定为0，如i’＝0所示。在上述两种情形中，控制器6在步骤S8将改变的列(j’)设定为预定值j’＝j-k，其是通过从指示当前运行状态的列j中减去值k而提供的。
另外，如果控制器6在步骤S4决定以预定值k减小压缩机容量，则其在步骤S9确定值j+k(其中j是表示当前运行状态的列，k是改变的压缩机的数量)是否等于或者大于所有压缩机的数量n。如果在步骤S9中值j+k等于或者大于数量n，则控制器6在步骤S10将改变的列(j’)设定为指示当前运行状态的列(j)与改变的压缩机数量(k)之和，如j’＝j+k所示。如果值j+k小于数量n，则控制器6在步骤S11将改变的列(j’)设定为压缩机的数量n，如j’＝n所示。
其后，控制器6在步骤S12中根据在上述步骤S2～S3改变的行(i’)和列(j’)识别相应于上述二维矩阵中改变的位置的数值，并在步骤S13中根据识别的数值将第一至第四压缩机1、2、3和4的运行和停止状态改变为其它状态。
例如，如果在包括4个压缩机1～4的空调中参考温度设定为25℃，并且温度传感器5检测到室温高于29℃，则控制器6运行全部4个压缩机1～4。如果由于空调如上述运行而将室温保持在27℃与28℃之间，则控制器6在步骤S1决定从4个压缩机中仅运行三个压缩机。这种状况在步骤S2表示为预定二进制数11112。当从图4所示的二维矩阵中搜索二进制数11112的位置时，这种状况在步骤S3表示为i＝0且j＝4。在此情形下，控制器6在步骤S4中接收用于从四个压缩机去掉一个压缩机的信号，从而在步骤S6设置等式i’＝0+1＝1，并在步骤S8设置另一等式j’＝4-1＝3。控制器6在步骤S12中识别相应于改变的行和列(i’＝1)和(j’＝3)的预定数01112，并在步骤S13中根据识别的数01112停止运行的压缩机1(即第一压缩机1)。
随后，如果室温保持在26℃与27℃之间以使另一压缩机必须停止运行，则使用与前述方法相同的方法能够获得行(i’＝2)和列(j’＝2)，并且通过图4所示的二维矩阵确定二进制数00112，以使控制器6根据确定的数00112停止运行的压缩机2(即第二压缩机2)。此外，如果室温保持在25℃与26℃之间以使又一压缩机必须停止运行，则使用与前述方法相同的方法能够获得行(i’＝3)和列(j’＝1)，通过图4所示的二维矩阵确定二进制数00012，并且控制器6根据确定的数00012停止运行的压缩机3(即第三压缩机3)，以使控制器6仅运行第四压缩机4。如果室温等于或者小于25℃，则控制器6获得行(i’＝0)和列(j’＝0)，以使其停止全部压缩机。
随后，如果室温急剧升高至26℃，并且室内负载增大以使仅一个压缩机必须运行，则控制器6在步骤S1决定运行四个压缩机1～4的其中一个。如果上述状况表示为二进制数，则在步骤S2生成二进制数00002。当从图4所示的二维矩阵中搜索二进制数00002的位置时，这种状况在步骤S3表示为i＝0且j＝0。在此情形中，控制器6在步骤S4中接收用于运行一个压缩机的信号，从而在步骤S9中设置等式j+k＝0+1＝1，并且j与k之和小于n＝4，在步骤S10中得出j’＝j+k＝0+1＝1。控制器6在步骤S12识别相应于改变的行和列(i’＝i＝0)和(j’＝1)的预定数码10002，并在步骤S13根据识别的数码10002运行处于静止状态的第一压缩机1。如果室温急剧升高至28℃，则控制器6决定从第二至第四静止的压缩机2～4中仅运行两个压缩机。在此情形下，使用前述方法能够获得行(i’＝0)和列(j’＝3)，以使第二和第三压缩机2和3也运行。
本发明并不限于前述优选实施例和附图，可以将上述二维矩阵表改变为用于包括N个压缩机的空调的、由O和X字符的形式构成的另一矩阵表，可以将改变的矩阵表应用到该空调，并且可以随需要将矩阵的元素排列改变为另一排列。此外，本发明可以随需要将用于改变二维矩阵的行和列排列的规则(order)改变为另一规则。
从以上描述显见，根据本发明的用于控制用在空调中的多个压缩机的装置和方法使用预定矩阵顺序并均等地运行N个压缩机，该预定矩阵防止在N个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行，该装置和方法设置矩阵的行和列，以根据全部压缩机中运行的压缩机的数量而允许全部压缩机交替运行，并使用矩阵随机地运行和停止N个压缩机。因此，本发明控制N个压缩机均等地运行而不重叠N个压缩机的运行时间，并减缓压缩机的疲劳度，以使N个压缩机具有均等的较长使用寿命。
该矩阵是二维矩阵，以使N个压缩机的运行时间可被容易地相互组合。
用等于每个压缩机的序列号的多位二进制数来表示运行的压缩机的运行状态和静止的压缩机的停止状态。具有N位的二进制数指示运行和静止的压缩机，以这样的方式用“1”表示运行的压缩机，并且用“0”表示静止的压缩机。通过将由表示为级数和的广义等式获取的数值转换为二进制数，能够获得二维矩阵的元素，从而当N个压缩机运行时能够容易地构成二维矩阵。
虽然为说明性目的已将本发明的优选实施例揭示如上，但本领域技术人员应当理解，只要不背离如随附权利要求书所揭示的本发明的范围和精神，各种修改、添加和替换都是可能的。
权利要求
1.一种用于控制用在空调中的多个压缩机的装置，包括温度传感器，用于检测室温；以及控制器，用于接收来自该温度传感器的电信号，将当前室内负载与参考室内负载相比较，并且当出现负载变化时通过预定矩阵允许全部压缩机顺序并交替地运行。
2.一种用于控制用在包括N个压缩机的空调中的多个压缩机的方法，包括步骤a)根据被定义以防止在所述N个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行的矩阵，顺序并均等地运行所述N个压缩机；其中根据所述N个压缩机中运行的压缩机数量，设置该矩阵的行和列，以控制所述N个压缩机交替地运行。
3.如权利要求2所述的方法，其中该矩阵表示为二维矩阵。
4.如权利要求3所述的方法，还包括步骤S1)决定以预定值k增加或减小所述运行的压缩机的容量，以使k个压缩机能够被增加至所述N个压缩机或从所述N个压缩机中被去掉；S2～S11)根据步骤(S1)的确定结果，将包括表示当前运行状态的一个或多个数字的矩阵的位置改变为另一位置；以及S12～S13)根据位于改变的矩阵位置的数字，将所述N个压缩机的运行状态改变为其它状态。
5.如权利要求4所述的方法，其中包括表示当前运行状态的一个或多个数字的该矩阵是二维矩阵，包括从0到n-1的多个行以及从0到n的多个列。
6.如权利要求4所述的方法，还包括步骤若在步骤(S1)中所述运行的压缩机的容量必须增加预定值k以使k个压缩机能被增加至所述N个压缩机，则通过从初始位置使列值增加该预定值k来确定步骤(S2～S11)改变的矩阵的位置。
7.如权利要求4所述的方法，还包括步骤若在步骤(S1)中所述运行的压缩机的容量必须减小预定值k以使k个压缩机能够从所述N个压缩机中被去掉，则基于初始位置通过使行值增加1并且使列值减小k来确定步骤(S2～S11)改变的矩阵的位置。
8.如权利要求4所述的方法，其中所述运行的压缩机的运行状态和静止的压缩机的停止状态表示为等于每个压缩机的序列号的二进制数的码信息，具有N位的二进制数指示运行和静止的压缩机，以这样的方式将每个所述运行的压缩机表示为“1”，并且每个所述静止的压缩机表示为“0”。
9.如权利要求4所述的方法，其中通过将由下列表达式获取的数值转换为二进制数而获得该二维矩阵的元素；表达式为Xij＝{2n-a}的和从{k＝1}到{j}其中，若k+1≤n，则a＝k+i，并且若k+1＞n，则a＝(k+i)-n；但是，若j＝0，则Xij＝0其中n＝系统的所有压缩机的数量i＝行j＝列Xij＝具有i行和j列的阵列的压缩机运行值。
全文摘要
本发明揭示了一种用于控制用在空调中的多个压缩机的方法。在具有N个压缩机的空调中，该方法使用二维矩阵顺序并均等地运行N个压缩机，该二维矩阵防止了在N个压缩机中仅有特定的压缩机反复运行，该方法设置该二维矩阵的行和列，以根据全部压缩机中运行的压缩机的数量而允许全部压缩机交替运行，并使用该二维矩阵随机地运行和停止N个压缩机。因此，该方法控制N个压缩机均等地运行而不重叠N个压缩机的运行时间，并减缓压缩机的疲劳度，使N个压缩机获得均等的较长使用寿命。
文档编号F25B49/02GK1702408SQ200510074608
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月30日 优先权日2004年5月28日
发明者金哲民, 崔昶民, 崔永燮, 黄尹提 申请人:Lg电子株式会社