专利名称：容量可变压缩机及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种容量可变压缩机，特别是涉及一种根据外部负载的变化而可多样的改变压缩冷媒的压缩容量的容量可变压缩机和操作方法。
背景技术：
已有技术的空调器、冰箱、陈列柜等设置有冷冻循环系统，冷冻循环系统中包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，压缩机压缩冷媒，冷凝器冷凝压缩机中压缩的冷媒，并向外部排出热量，膨胀阀降低冷凝器中冷凝的冷媒的压力，蒸发器蒸发通过膨胀阀的冷媒，并吸收外部的热量。其中，压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器通过连接管连接，并形成一个循环装置。
在上述冷冻循环系统中，通电后，驱动压缩机启动，压缩机中排出的高温高压的冷媒将依次经过冷凝器、膨胀阀、蒸发器后，再吸入到压缩机中，并且将反复进行上述过程。在此过程中，冷凝器中将产生热量，而在蒸发器中吸收外部的热量，并生成冷气。
在上述冰箱和陈列柜中，利用其冷冻循环系统的蒸发器中生成的冷气，可使内部保存的食品保持其新鲜状态。另外，空调器将冷冻循环系统的冷凝器中生成的热量和蒸发器中生成的冷气选择性循环流动到室内，从而使室内保持舒适的状态。
上述冰箱和陈列柜将与季节变化无关的一直使用，但是空调器则根据季节的变化，而使其使用程度不尽相同。
例如，空调器在夏天的时候使用量较多，但是在春天和秋天的时候使用量则较少。由于根据夏天和春天及秋天其使用量的大不相同，利用适当的操作模式的转换，将可在很大程度上减少空调器中所消耗的电能。
特别是，最近随着全世界范围内的原油使用量的增多，使原油的价格也随即增长，因此，需要开发出一种可使消耗的电能最少化的空调器，并且，当空调器中消耗的电能达到最少时，将可相应的减少由于空调器的使用而引发的环境问题。
冷冻循环系统的冷冻能力将取决于压缩机中压缩冷媒的压缩容量，压缩机中压缩的压缩容量越大，冷冻循环系统的蒸发器中生成的冷气的量也越多；压缩机中压缩的压缩容量越小，蒸发器中生成的冷气的量则越少。
因此，为了有效运转冷冻循环系统，应根据不同的情况，在需要较多冷气时，将增大压缩机中压缩的压缩容量；并在需要较少冷气时，将相应减少压缩机中压缩的压缩容量。
已有技术压缩机包括电动结构部件和压缩结构部件，电动结构部件将电能转换为动能，压缩结构部件接收电动结构部件的旋转力，并压缩冷媒。压缩机改变压缩容量的方法之一是，可改变电动结构部件的转数。但是，若要使电动结构部件的转数可改变，电动结构部件的价格将会很高，从而使压缩机的价格相应提高，并导致降低产品的竞争力。
因此，需要开发出一种使电动结构部件的转数保持一定的值，并在此条件下，可改变压缩结构部件中的冷媒的压缩容量的压缩机。
作为压缩机中改变冷媒的压缩容量的方法之一是，可设置两个用于压缩冷媒的压缩单元，同时构成配管系统，选择性串联连接或并联连接两个压缩单元。在需要增大压缩机的压缩容量时，将并联连接两个压缩单元；在需要减小压缩机的压缩容量时，则串联连接两个压缩单元。
但是，在已有技术可改变冷媒压缩容量的方法只限于两三种。即，可能产生三种情况，第一种情况是将两个压缩单元并联连接，并在两个压缩单元中分别压缩冷媒，第二种情况是将两个压缩单元串联连接，并在两个压缩单元中连续压缩冷媒，第三种情况是使两个压缩单元的压缩容量分别设置为不同的容量等。因此，在已有技术的方法中，冷媒压缩容量只限定为两三种，因此，无法根据多样的外部空气的变化，也就是负载的变化，而以多种压缩容量压缩冷媒，从而导致降低产品的效率。
并且，在已有技术的方法中，连接两个压缩单元的配管系统将变得较为复杂，其整体外形也将相应增大，并导致提高制造费用，同时，在安装压缩机时将占去较多的空间，并受到安装空间的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种容量可变压缩机及其操作方法，可根据外部负载的变化而多样的改变用于压缩冷媒的压缩容量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是做为本发明的一种容量可变压缩机，包括驱动电机、第一压缩单元、第二压缩单元、旁通管、开闭阀门、阀门电机和控制单元，驱动电机安装于壳体内部，第一压缩单元及第二压缩单元接收驱动电机的驱动力，并分别压缩冷媒，旁通管在第一压缩单元和第二压缩单元中，连通向其中一个压缩单元吸入冷媒的吸入侧和从压缩单元排出冷媒的排出侧，开闭阀门安装在旁通管中并开闭旁通管，阀门电机使开闭阀门进行移动，控制单元控制阀门电机的驱动时间间隔和停止时间间隔。
做为本发明的一种容量可变压缩机的操作方法，在本发明的容量可变压缩机中，包括驱动电机、第一压缩单元和第二压缩单元，第一压缩单元和第二压缩单元接收驱动电机的驱动力，并分别压缩冷媒的，该容量可变压缩机的操作方法包括用于检测负载的步骤，也包括根据检测出的负载，将从高容量模式、可变容量模式和低容量模式中选择一个模式，并进行操作的步骤，高容量模式在两个压缩单元中分别持续压缩冷媒，可变容量模式在两个压缩单元中的一个压缩单元中持续压缩冷媒，而在另一个压缩单元中改变压缩冷媒的时间间隔和不压缩冷媒的时间间隔，低容量模式在两个压缩单元中只在一个压缩单元中压缩冷媒。
本发明的有益效果是本发明容量可变压缩机及其操作方法中，在设定的范围内可根据负载的变化而产生多种冷媒压缩容量，从而可减少所消耗的电能，并可提高产品的效率。
图1为本发明容量可变压缩机的一例的主剖面图；图2为本发明容量可变压缩机的操作方法的流程图；图3为本发明容量可变压缩机的高容量模式操作状态的剖面4为本发明容量可变压缩机的低容量模式操作状态的剖面图；图中20驱动电机150控制单元151旁通管 152开闭阀门
153阀门电机154扭力弹簧155电机轴具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明容量可变压缩机及其操作方法作进一步详细说明图1为本发明容量可变压缩机的一例的主剖面图，图2为本发明容量可变压缩机的操作方法的流程图。
如图所示，在本发明的容量可变压缩机中，具有既定形状的壳体10的内部上侧安装有驱动电机20，驱动电机20产生旋转力，驱动电机20的下侧安装有第一压缩单元，第一压缩单元安装于壳体10的内部，并接收驱动电机20的旋转力，而压缩冷媒，此外，第一压缩单元的下面安装有第二压缩单元，第二压缩单元接收驱动电机20的旋转力，并压缩冷媒。
并且，第一压缩单元中设置有第一排出单元，第一排出单元用于排出第一压缩单元中压缩的冷媒，第二压缩单元中则设置有用于排出第二压缩单元中压缩的冷媒的第二排出单元，第二排出单元用于排出第二压缩单元中压缩的冷媒。
壳体10的侧面设置有储油器30，储油器30用于气化冷媒，为使通过储油器30的冷媒引导流入到第一压缩单元，第一流入管11将与储油器30和第一压缩单元连接。并且，为使通过储油器30的冷媒引导流入到第二压缩单元，第二流入管12将与储油器30和第二压缩单元连接。
壳体10的上部结合设置有将压缩的气体向壳体10的外部排出的排出管13。
驱动电机20中包括定子21和转子22，定子21安装于壳体10的内部，并设置有线圈C，转子22可旋转插入于定子21的内部。
转子22中压入设置有旋转轴40，旋转轴40中包括轴部41、第一偏心部42、第二偏心部43，轴部41具有既定长度，第一偏心部42具有一定的厚度和外径，形成于轴部41的一侧，并与轴部41的轴心处于偏心的状态，延长形成，第二偏心部43具有一定的厚度和外径，从轴部41延长形成，并与轴部41的轴心处于偏心状态。其中，第一偏心部42设置于第二偏心部43的上侧，并且，偏心部42、43之间将相隔一定的距离。
第一压缩单元中包括第一气缸50、第一偏心部42、第一叶片60、上部轴承70和中间板80，第一气缸50安装于壳体10内部，第一偏心部42设置于第一气缸50的内部空间的旋转轴，第一叶片60可滑动插入于第一气缸50中，并划分第一气缸50的内部空间，上部轴承70结合于第一气缸50的上部，封闭第一气缸50的内部空间，并支撑旋转轴40，中间板80结合于第一气缸50的下部。其中，第一叶片60通过弹簧61得到弹性支撑。
第一气缸50中形成吸入孔51，第一流入管11与吸入孔51连接，从而连通第一气缸50的内部空间。
第二压缩单元中包括第二气缸90、第二偏心部43、第二叶片100和下部轴承110，第二气缸90安装于壳体10内部，第二偏心部43设置于第二气缸90的内部空间的旋转轴，第二叶片100可滑动插入于第二气缸90的一侧，并划分第二气缸90的内部空间，下部轴承110结合于第二气缸90的下部，封闭第二气缸90的内部空间，并支撑旋转轴40。其中，第二气缸90的上面设置有中间板80，中间板80将封闭第二气缸90的内部空间。并且，第二叶片100将通过弹簧101得到弹性支撑。
第二气缸90中形成吸入孔91，第二流入管12与吸入孔91连接，从而连通第二气缸90的内部空间。
第一排出单元中包括排出孔71和第一排出阀门72，排出孔71形成于上部轴承70，第一排出阀门72安装于上部轴承70，并开闭排出孔71。
第二排出单元中包括腔体箱130、排出流路111、连通流路F和第二排出阀门140，腔体箱130安装于下部轴承110，并且其内部形成有腔体S，排出流路111贯通形成于下部轴承110上，并连通第二气缸90的内部空间与腔体S，连通流路F连通腔体S与壳体10的内部，第二排出阀门140开闭连通流路F。
连通流路F由贯通形成于第一、二压缩单元的贯通孔构成。即，连通流路F由贯通于下部轴承110、第二气缸90、中间板80、第一气缸50及上部轴承70的贯通孔构成。并且，为了开闭如上所述的贯通孔，第二排出阀门140将安装于上部轴承70的上面。
腔体S和第二流入管12之间连接有旁通管151，旁通管151连通了第二压缩单元的吸入侧和第二压缩单元的排出侧。并且，旁通管151将弯曲形成，其一侧固定结合于腔体箱130，其另一侧则固定结合于第二流入管12。
此外，本发明中设置有开闭单元，开闭单元开闭旁通管151，通过开闭单元，将控制旁通管151的开闭操作。并且，本发明中还设置有控制单元150，控制单元150控制开启旁通管151的时间间隔和关闭旁通管151的时间间隔。
开闭单元中包括开闭阀门152、阀门电机153和扭力弹簧154，开闭阀门152控制向旁通管151流动的冷媒的流动状态，阀门电机153使开闭阀门152进行移动，扭力弹簧154结合于阀门电机153的电机轴上。
其中，控制单元150由采用脉冲宽度调制方式的印刷电路板构成。
本发明还包括滚动活塞45、46和消音器120。
图2为本发明容量可变压缩机的操作方法的一实施例的流程图。
如图所示，本发明中的容量可变压缩机的操作方法，其包含有如下几个步骤用于检测负载的步骤；根据检测出的负载，将从高容量模式、可变容量模式和低容量模式中选择一个模式，并进行操作的步骤。高容量模式在两个压缩单元中分别持续压缩冷媒，可变容量模式在两个压缩单元中的一个压缩单元中持续压缩冷媒，而在另一个压缩单元中改变压缩冷媒的时间间隔和不压缩冷媒的时间间隔，低容量模式在两个压缩单元中只在一个压缩单元中压缩冷媒。
负载可由操作者的设定操作而决定，也可通过传感器检测出外部的温度而决定。
可变容量模式中包含有检测出负载，并生成控制信号的步骤；为了根据控制信号驱动用于开闭旁通管151的阀门电机153，将生成电机驱动信号的步骤；通过电机驱动信号而驱动阀门电机153，并调节旁通管151的开闭时间间隔的步骤。其中，旁通管151选择性开闭进行冷媒压缩操作的压缩单元的吸入侧和压缩单元的排出侧。
两个压缩单元中分别压缩冷媒的最大压缩容量，可以设置为相同的容量，也可以设置为不同的容量。
在阀门电机153进行驱动时，将以克服阀门电机153的电机轴155上结合的扭力弹簧154的扭力的方向进行旋转。在阀门电机153停止驱动时，将通过扭力弹簧154的恢复力，返回到初始位置。
下面，对本发明中的容量可变压缩机及其操作方法的作用效果进行说明。
首先，当第一压缩单元和第二压缩单元中同时压缩冷媒时，即，当以高容量模式进行操作时，通过阀门电机153的驱动操作，在开闭阀门152关闭旁通管151的状态下，压缩机将进行操作。
当压缩机中接通电源时，驱动电机20中将产生旋转力，驱动电机20的旋转力将传递给旋转轴40，从而使旋转轴40进行旋转。
当旋转轴40进行旋转时，旋转轴40的第一偏心部42和第二偏心部43将分别在第一气缸50的内部空间和第二气缸90的内部空间，以轴部41的轴心为旋转轴，进行圆周运动。随着第一偏心部42在第一气缸50的内部空间中进行圆周运动，如图3所示，通过第一叶片60划分的内部空间的体积将发生变化，从而使冷媒通过第一流入管11吸入，并进行压缩，压缩的冷媒随着第一排出阀门72的开启，而通过排出孔71排出到壳体10的内部。与此同时，随着第二偏心部43在第二气缸90的内部空间中进行圆周运动，通过第二叶片100划分的内部空间的体积将发生变化，从而使冷媒通过第二流入管12吸入，并进行压缩，压缩的冷媒随着第二排出阀门140的开启，而通过排出流路111、腔体S及连通流路F排出到壳体10的内部。
排出到壳体10内部的高温高压状态的冷媒，将通过排出管13排出到壳体10的外部。
此外，当利用开闭阀门152堵住旁通管151时，将可防止通过第二流入管12流动的冷媒通过旁通管151流入到腔体S内，同时，可防止从第二压缩单元排出并流入到腔体S内的冷媒向第二流入管12侧流动。
如上所述，在高容量模式时，第一压缩单元和第二压缩单元中分别持续压缩冷媒，从而使压缩冷媒的压缩容量增大。
此外，当第一压缩单元中持续压缩冷媒，而在第二压缩单元中不持续压缩冷媒时，即，当以低容量模式进行操作时，将使阀门电机153停止进行操作，开闭阀门152将通过扭力弹簧154的扭力，而移动到初始位置，从而使开闭阀门152开启旁通管151。
由此，在第一压缩单元中，与高容量模式相同，通过第一流入管11吸入到第一压缩单元的冷媒，将如图4所示，在第一压缩单元中进行压缩，并排出到壳体10的内部。
并且，在第二压缩单元中，由于连接作为冷媒吸入的吸入侧的第二流入管12和作为冷媒排出的排出侧的腔体S的旁通管151处于开启状态，第二流入管12侧和腔体S侧的压力将相同，从而使第二压缩单元中不进行压缩操作，并使旋转轴的第二偏心部43进行空转。即，由于吸入侧和排出侧的压力相同，即使第二气缸90的内部空间中发生体积变化，吸入到第二气缸90的内部空间的冷媒将不进行压缩，而直接排出，通过旁通管151再流入到第二压缩单元，并反复进行上述过程。
如上所述，在低容量模式时，第一压缩单元中压缩冷媒，而在第二压缩单元中不压缩冷媒，从而使压缩冷媒的压缩容量变小。
此外，当第一压缩单元中持续压缩冷媒，而在第二压缩单元中改变压缩冷媒的时间间隔和不压缩冷媒的时间间隔时，即，当以可变容量模式进行操作时，在第一压缩单元中，与如上所述的步骤相同，持续压缩冷媒，并将其排出到壳体的内部。同时，第二压缩单元中调节压缩冷媒的压缩时间间隔和不压缩冷媒的非压缩时间间隔，从而调节第二压缩单元中压缩的冷媒的量，由此可调节第一压缩单元和第二压缩单元中压缩的冷媒的总量。
下面，对第二压缩单元中调节压缩冷媒的压缩时间间隔和不压缩冷媒的非压缩时间间隔的过程进行说明。
当阀门电机153进行驱动时，开闭阀门152将通过阀门电机153的驱动而堵住旁通管151，从而使第二压缩单元中压缩冷媒，并将其排出到壳体10的内部。并且，当阀门电机153停止驱动时，开闭阀门152将通过扭力弹簧154的扭力而移动到初始位置，并开启旁通管151，连通第二压缩单元的吸入侧和排出侧，从而使第二压缩单元中不进行压缩操作。由此，通过调节阀门电机153的驱动时间和停止时间的间隔，将可调节第二压缩单元中压缩冷媒并排出的冷媒量。
容量可变压缩机将构成冷冻循环系统，包含容量可变压缩机的冷冻循环系统将安装在空调器等装置中。
其中，当容量可变压缩机中作用有负载时，将对作用的负载进行检测，当检测出的负载T高于设定值a时，将以高容量模式进行操作。当检测出的负载低于设定值b时，将以低容量模式进行操作。当检测出的负载处于两个设定值a、b之间时，则以可变容量模式进行操作。在可变容量模式下，调节周期性开闭阀门电机153的时间间隔比例，即，通过调节占空比而调节第二压缩单元中压缩的冷媒的量。在占空比中，当提高阀门电机153开启的比例时，冷媒压缩的量将增多；当降低阀门电机153开启的比例时，冷媒压缩的量则减少。由此，根据负载的变化而检测出其变化状态，并通过控制单元的控制操作而调节占空比，并调节冷媒的压缩容量。
如上所述，从在两个压缩单元中同时压缩冷媒的压缩容量到只在一个压缩单元中压缩冷媒的压缩容量的范围内，本发明中将可实现多种压缩容量。
并且，在本发明的容量可变压缩机中，可在两个压缩单元中同时压缩冷媒，也可只在一个压缩单元中压缩冷媒，还可在两个压缩单元中同时压缩冷媒，并在一个压缩单元中可改变冷媒压缩的压缩容量，与已有技术的串联或并联两个压缩单元相比，本发明将具有相对更为简单的结构，并使整体尺寸变小。即，本发明中可使设置于壳体的外部的连接管最少化，从而可使整体尺寸变小，由此可减小压缩机的安装空间，并可方便进行安装。
如上详细所述，在本发明的容量可变压缩机及其操作方法中，在设定的范围内可根据负载的变化而产生多种冷媒压缩容量，从而可减少所消耗的电能，并可提高产品的效率。
权利要求
1.一种容量可变压缩机，其特征是所述容量可变压缩机包括驱动电机(20)、第一压缩单元、第二压缩单元、旁通管(151)、开闭阀门(152)、阀门电机(153)和控制单元(150)，驱动电机(20)安装于壳体(10)内部，第一压缩单元及第二压缩单元接收驱动电机(20)的驱动力，并分别压缩冷媒，旁通管(151)在第一压缩单元和第二压缩单元中，连通吸入侧和排出侧，吸入侧选择性地向一个压缩单元吸入冷媒，排出侧从压缩单元排出冷媒，开闭阀门(152)安装在旁通管(151)中，并开闭旁通管(151)，阀门电机(153)使开闭阀门(152)进行移动，控制单元(150)控制阀门电机(153)的驱动时间间隔和停止时间间隔。
2.根据权利要求1所述的容量可变压缩机，其特征是所述阀门电机(153)的电机轴(155)上设置有扭力弹簧(154)。
3.一种容量可变压缩机的操作方法，在本发明的容量可变压缩机中，包括驱动电机、第一压缩单元和第二压缩单元，第一压缩单元和第二压缩单元接收驱动电机的驱动力，并分别压缩冷媒的，其特征是所述容量可变压缩机的操作方法包括用于检测负载的步骤，也包括根据检测出的负载，将从高容量模式、可变容量模式和低容量模式中选择一种模式，并进行操作的步骤，高容量模式在两个压缩单元中分别持续压缩冷媒，可变容量模式在两个压缩单元中的一个压缩单元中持续压缩冷媒，而在另一个压缩单元中改变压缩冷媒的时间间隔和不压缩冷媒的时间间隔，低容量模式在两个压缩单元中只在一个压缩单元中压缩冷媒。
4.根据权利要求3所述的容量可变压缩机的操作方法，其特征是所述可变容量模式包括生成控制信号、生成电机驱动信号和调节开闭时间间隔三个步骤，在生成控制信号步骤，检测出负载，并生成控制信号，在生成电机驱动信号步骤，为了根据控制信号驱动用于开闭旁通管(151)的阀门电机(20)，将生成电机驱动信号，在调节开闭时间间隔步骤，通过电机驱动信号而驱动阀门电机(20)，并调节旁通管(151)的开闭时间间隔。
5.根据权利要求4所述的容量可变压缩机的操作方法，其特征是当所述旁通管(151)关闭时，压缩单元中进行冷媒压缩操作，当旁通管(151)开启时，压缩单元中停止冷媒压缩操作。
6.根据权利要求4所述的容量可变压缩机的操作方法，其特征是所述第一压缩单元和第二压缩单元中分别压缩冷媒的最大压缩容量各不相同。
7.根据权利要求4所述的容量可变压缩机的操作方法，其特征是当所述阀门电机(20)进行驱动时，将以克服阀门电机(20)的电机轴(155)上结合的扭力弹簧(154)的扭力的方向进行旋转，当阀门电机(20)停止驱动时，将通过扭力弹簧(154)的恢复力，移动到初始位置。
全文摘要
本发明公开了一种容量可变压缩机，驱动电机安装于壳体内部，第一压缩单元及第二压缩单元接收驱动电机的驱动力，并分别压缩冷媒，旁通管在第一压缩单元和第二压缩单元中，连通吸入侧和排出侧，开闭阀门安装在旁通管中并开闭旁通管，阀门电机使开闭阀门进行移动，控制单元控制阀门电机的开闭间隔，本发明还公开一种容量可变压缩机的操作方法，包括检测负载的步骤，还包括据此将高容量模式、可变容量模式和低容量模式中选择一个模式，并进行操作的步骤，通过本发明可实现多种压缩容量，从而减少所消耗的电能，并可相应的提高效率。
文档编号F04C23/00GK1971052SQ20051001638
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月23日 优先权日2005年11月23日
发明者李承俊, 裵英珠 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司