具有不同容积指数的涡旋压缩机及其系统和方法

专利名称：具有不同容积指数的涡旋压缩机及其系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于压缩制冷剂的涡旋压缩机，更特别地涉及相对于可以在冷却/制冷回路中实施的一排两个或多个压缩机的效率改进，并且对于具有固有固定容积指数的这样的压缩机，例如涡旋或螺杆压缩机特别地有利。
背景技术：
涡旋压缩机(或涡卷压缩机)是被用于压缩用于例如制冷、空气调节、热泵、 工业冷却和冷冻器应用的应用，和/或可以使用压缩流体的其它应用的制冷剂的某种类型的压缩机。这样的现有技术的涡旋压缩机是已知的，例如在美国专利Hasemarm的 No. 6，398，530、Kammhoff 等人的 No. 6，814，55U Kammhoff 等人的 No. 6，960, 070、Kammhoff 等人的No. 7，112，046中例举的那样，其全部被转让给与本发明的受让人密切相关的 Bitzer组织。由于本发明公开的内容涉及可以在这些和其它涡旋压缩机设计中实施的改进，因此美国专利 No. 6，398，530、No. 7，112，046、No. 6，814，551 和 No. 6，960, 070 的全部公开内容整体地通过引用被结合于此。通过这些专利例举，涡旋压缩机传统地包括具有包含在其中的涡旋组的外壳。涡旋压缩机、更特别是涡旋组包括第一和第二涡旋压缩机构件。第一压缩机构件典型地静止地布置并被固定在外壳中。第二涡旋压缩机构件可相对于第一涡旋压缩机移动，以便压缩在各自的基部上凸起并彼此接合的各自的涡旋肋之间的制冷剂。传统地，可移动的涡旋压缩机构件为了压缩制冷剂的目的而围绕中心轴线在轨道周围驱动。适当的驱动单元、典型地是电动机通常位于相同的壳体中，以驱动可移动的涡旋构件。涡旋压缩机和/或其它类型的压缩机是容积式机器，由此可以具有固定的、因此不可调节的“容积指数”。这样的压缩机将固定容积的流体(例如典型地是纯气体状态)收集在吸入侧，并通过减小流体在压缩室中占据的容积而增大压力，由此使排放侧的流体压力上升。容积指数是压缩室腔(当其关闭时)中的吸入气体的容积与压缩室腔(当其打开时)中的气体的容积的比。该容积指数(Vi)提供压缩机的内部压力比。使用这样的固定容积式压缩机的一个缺点是效率曲线相对于操作温度或部分负荷操作(例如由于季节改变，如夏天和冬天之间而引起的冷凝温度差)固定。虽然制造可变几何形状的压缩机是可能的，但是这些可调节的机器具有其它的缺点，例如增大的部件 (例如，控制和启动器和机械几何形状调节结构)，以及由此增大的复杂性和典型地大大增大的成本。

发明内容
本发明的一个一般目的是增大在全负荷或部分负荷情况下操作的压缩机系统的效率。此外，该系统可以根据多种环境情况被最优化。按照以上目的的一个进一步补充的目的是提供具有固定容积指数的压缩机中的这样的效率增加。但是，将从这里的描述认识到，补充的目的未被仅仅限制于固定容积指数压缩机。按照以上目的中的任一个或两个，本发明的一个方面涉及一种包括多个被连接在并联回路中的制冷剂压缩机的压缩机装置，在该并联回路中，每个制冷剂压缩机具有容积指数。压缩机包括至少一个第一压缩机和至少一个第二压缩机，在其中，每个第一压缩机具有与每个第二压缩机不同的容积指数。按照以上方面，第一和第二压缩机可以是固定容积指数压缩，例如涡旋或螺杆压缩机。第一和第二压缩机中的每一个具有彼此不同的容积指数。例如，在一个实施方式中， 第一压缩机具有比第二压缩机高的容积指数。在第一和第二压缩机之间可能有一定的关系，在其中，每个第一压缩机在对于饱和冷凝温度的高温度范围中具有较高的等熵效率。相反，每个第二压缩机可以在对于饱和冷凝温度的低温度范围中具有较高的等熵效率。在高温度和低温度范围之间可以具有中间范围，在其中，效率大致相等并且差别相对较小。按照以上方面，压缩机中的一个对于空气冷却大致最优(由此具有较高的冷凝温度)，其它类型的压缩机对于水冷却大致最优(由此具有较低的冷凝温度)。不同的容积指数通常表示不同的冷凝器最优化。尽管是相同的，但是即使该系统被选择为空气冷却，它也可以包括空气冷却最优化压缩机和水冷却最优化压缩机的组合；或者如果被水或液体冷却，该装置可以还包括对于空气冷却最优化的压缩机结合对于水冷却最优化的压缩机。被选择的压缩机的组合至少部分地基于使由于期望在给定的地理位置使用的操作情况引起的等熵效率最大化。被选择的压缩机的组合也至少部分地基于使季节能量效率比(SEER) 和整体部分负荷值(IPLV)最大化。本发明的另一个补充的方面可以包括与两种类型的制冷剂压缩机操作性地连接用于单独地使制冷剂压缩机打开和关闭(包括任意地调节和以另外的方式控制压缩机)的控制器。控制器可以被构造为响应于需求负荷和不同的饱和温度情况的确定选择性地操作第一和第二压缩机。优选地，控制器基于使等熵效率最大化而在第一和第二压缩机或它们的组合之间进行选择。例如，当确定处于第一高温度范围中时，控制器可以操作第一压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有的第一压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作第二压缩机。但是，当温度典型地较低并且确定处于第二低温度范围中时，控制器可以操作第二压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有的第二压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作第一压缩机。如果在高和低温度范围之间具有中间范围，那么可以根据其它的考虑为压缩机预先选择不同的逻辑或不同的组合，同时仍然使可以在中间范围中提供的具有可忽略的效率差别的效率最大化。可以使用多种方法提供冷凝温度的温度范围的确定。例如，使用压力传感器检测的制冷系统的检测压力可以由饱和冷凝温度表示。选择性地，使用温度传感器检测的实际温度和/其它的这样的数据，也就是说，由当前环境或气候表示的日期或季节信息可以被用于确定压缩机装置是否在冷凝温度的较高温度范围或较低温度范围中。当较低的需求负荷表示较低的冷凝温度范围，较高的需求负荷表示较高的冷凝温度范围时，操作负荷需求也可以自身表示例如用于空气调节器系统的操作冷凝温度。这样的传感器和其它的数据或信息的组合可以被用于得出这样的确定。压缩机装置可以包括在一个、两个或多个排中操作的两个、三个或四个或更多个压缩机，和一个、两个或多个不同的制冷剂回路，但是对于具有固定容积指数的所有不同的压缩机装置和技术来说是可扩充的。另外，压缩机可以被布置在单个排中，或者在通常可以与公共的吸入和排放管和公共的安装轨道安装在一起的不同排的涡旋压缩机中分割。分离的或组合的回路可以和这些排一起使用。另一个方面涉及一种压缩制冷剂的方法，其包括布置至少两个具有不同的固有容积指数的流体并联制冷剂压缩机；和基于饱和冷凝温度选择性地操作至少两个制冷剂压缩机。饱和冷凝温度可以通过选自由下面的因素构成的组中的至少一个因素确定需求负荷、实际温度、制冷剂压力和季节日期数据。优选地，压力信息可以包括检测至少制冷剂压缩机上游的吸入压力；和基于吸入压力确定饱和冷凝温度(例如采用已知的制冷剂，吸入压力与饱和冷凝温度有关并且因此由饱和冷凝温度表示)。以上方法还可以包括补充的方面响应于负荷需求选择性地操作制冷剂压缩机； 确定不同的制冷剂压缩机中哪一个在饱和冷凝温度的当前状态下更有效；仅操作被确定为在饱和冷凝温度的当前状态下更有效的制冷剂压缩机以满足需求负荷；在被确定为更有效的制冷剂压缩机不能满足需求负荷的情况下，操作被确定为较不有效的制冷剂压缩机。按照补充的方面，该方法可以还包括响应于负荷需求选择性地操作制冷剂压缩机；在低负荷需求下仅操作具有最低的容积指数的制冷机压缩机；在最大的负荷需求下操作所有的制冷剂压缩机。如果提供中间负荷需求，那么该方法可以还包括在最低的和最大的负荷需求之间的中间负荷需求下操作具有不同的容积指数的混合的制冷剂压缩机，以设法使效率最优化。当结合附图时，本发明的其它方面、目的和优点将通过下面的详细描述变得更加清楚。


被并入并形成说明书的一部分的附图示出本发明的几个方面，并和具体实施方式
共同起解释本发明的原理的作用。在附图中图1是按照本发明的一个实施方式的复合涡旋压缩机组件的等距视图，其被安装在并联流体回路中和公共的排中，所述流体回路和公共的排可以进一步安装在公共的安装轨道对上；图2是图1中示出的涡旋压缩机中的一个的剖视图；图3是使用至少一排涡旋压缩机的冷却系统的示意图；图4是按照图3的一个替换实施方式的使用至少一排涡旋压缩机的冷却系统的示意图，但是采用所表示的相似的附图标记表示相同的部件；和图5是示出在不同的操作冷凝温度下的低容积指数压缩机和高容积指数压缩机的等熵效率的线图。虽然本发明将结合某些优选的实施方式进行描述，但是未试图将其限制于这些实施方式。相反，试图覆盖包括在由所附的权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有的替换、修改和等价物。
具体实施方式
本发明的一个实施方式在图1中被示出为被连接在流体并联回路中的至少一排具有至少两个不同的容积指数的压缩机10，例如涡旋压缩机12。图1中示出的每个涡旋压缩机可以是具有不可调节的固有固定容积指数的固定容积式机器，因为所形成的涡旋和压缩机室的几何形状在操作过程中是不可调节的。涡旋压缩机排10可以被用在多种系统中， 包括空气调节或冷却器、可逆热泵、制冷单元、工业冷却应用和其它这样的制冷剂回路(在这里，冷却和制冷和其它相似的词语被可互换地使用，并且表示相同的事物，并被广泛地应用至所表示的所有这样的应用)。在转到具有不同的容积指数的并联回路排的细节之前，图2中示出的围绕涡旋压缩机12的某些背景将为了定向和描述的目的而被提供，但是可以理解的是，本发明可以应用于其它的压缩机构造，例如在背景技术中讨论的那样，特别地例如具有固定(例如，不可调节的)的容积指数的构造。涡旋压缩机12通常包括外壳14，外壳典型地包括一个或多个被焊接在一起的压印成形的片状钢壳部分16。包含在壳体14中的是可以呈电动机的形式的驱动单元18和一对涡旋压缩机体，以包括固定的涡旋压缩机体20和可移动的涡旋压缩机体22。涡旋压缩机体20、22具有各自的基部M和从各自的基部M突出的各自的涡旋肋 26，其为了流体的压缩而相互接合。驱动单元18在驱动轴观上具有旋转输出，其可操作以围绕轨道相对于固定的涡旋压缩机体20驱动可移动的涡旋压缩机体22，由此便于流体的压缩。驱动单元18通过电线被电连接至被支撑在壳体14上的局部配电板和盒30。这样的涡旋压缩机装置的其它细节在前面提到的专利中另外描述，其整体地通过引用被结合于此。再参照图1，每个涡旋压缩机12可以通过安装基部40被共同地安装在公共的安装轨道32上，以形成至少一个涡旋压缩机排10。可以使用多个排(示意性地如图3和4中表示)，压缩机12如所示的彼此被连接在并联回路中。为了便于并联连接，每个涡旋压缩机可以具有连接至公共的低压吸入管34的吸入入口，和被连接至公共的高压出口管36的排放出口。润滑油槽也可选地通过公共的管线38连接。同样在图1中示出了，不同的涡旋压缩机可以是不同的模型、尺寸或类型(例如， 具有不同的涡旋构件几何形状)，以提供不同的固定固有容积指数(Vi)。例如，在图1中， 所示的涡旋压缩机中的一个被示出为具有2.3的Vi，并且在一个实施方式中，对于水冷却应用是最优的(例如，在其中冷凝温度较低)。同样在图1中示出的是所示的涡旋压缩机中的两个被示出为具有2. 6的Vi，并且在一个实施方式中，对于空气冷却应用是最优的(也就是说，在其中冷凝温度较高)。容积指数是当关闭时(也就是说，见图2中在涡旋构件之间形成的压缩室4 压缩室42中的吸入气体的容积和当打开时压缩室42中的气体的容积的比。该容积指数(Vi)提供用于压缩机的内部压力比。在涡旋压缩机(参照图1)中，当压缩室径向向内移动时，每个压缩室42的容积在操作过程中由于移动而逐渐减小，直到排放到排放口中，并通过止回阀44。由于可能在给定的应用和/或地理区域中经受不同的冷凝温度，因此本发明为了增大的效率的目的期望采用具有不同的容积指数(Vi)的压缩机。实施方式根据在不同的温度范围内的典型的负荷需求和在一年中将在该范围内典型地度过的时间比期望具有Vi 的不同的压缩机组合。采用具有不同的Vi的不同的压缩机组合的益处可以采用由不同的压缩机经受的性能效率区别了解。在这一点上，并且参照图5可以看出，不同的压缩机可以在不同的饱和冷凝温度下不同地执行。如图所示，用于两个不同的压缩机的效率线图被示出，一个具有较高的容积指数(Vi)，另一个具有较低的容积指数(Vi)。最大的效率可以通过至少5华氏温度区分。此外可以看出，在较低的温度下，低Vi压缩机显然更有效(优选地至少更有效 2%，并且在某些温度下至少更有效5% )；相反，在较高的温度，较高的Vi的压缩机显然更有效。此外，还可任选地具有中间范围(可以或可以不在所示的最大效率处开始或停止)， 在该范围内，可以具有不重要的或相对无意义的效率差，这样，其它的逻辑可以在操作范围内使用。转到图3和4，不同的制冷冷却系统被示出为示出结合一个或多个涡旋压缩机12 的排10的系统。图3示出使用用于每个排的单独的制冷回路的系统，图4示出在其中各个排被串联以向公共的制冷回路供给的系统。参照图3，所示的冷却系统包括两个被连接在并联回路中的单独的涡旋压缩机12 的排10，但是每个供给一个单独的专用制冷回路46。每个制冷回路46包括被串联连接至涡旋压缩机排10的高压出口管的冷凝器48。冷凝器48被示出为具有流体流动热交换器 50(例如空气，或另一个实施方式中的液体)，所述流体在其中流动，以冷却并且由此冷凝高压制冷剂。可以放入压力传感器52，以检测沿出口管36的高压制冷剂压力(例如，在冷凝器上游和涡旋压缩机的下游)。压力传感器52向电子控制器60提供表示检测的压力的电反馈。至少一个冷却膨胀单元54 (如果回路上有多个单元M，那么典型地并联地布置) 也在冷凝器48的下游流体串联地布置。任选的控制阀单元56 (例如，在美国专利公开文献 2008/0011014中)或其它的控制器可以任选地被放在膨胀单元讨和冷凝器48之间。膨胀单元M典型地将包括由控制器60控制的打开/关闭停止阀58，以允许当需求负荷需要时操作膨胀单元以产生冷却，当不需要时阻止膨胀单元的操作。膨胀单元M还包括可以响应于膨胀单元热交换器下游的压力或部分地由其控制的膨胀阀62，该膨胀单元热交换器控制制冷剂排放到热交换器64中，其中，由于该膨胀，热被吸收，以使制冷剂膨胀到气体状态， 由此在热交换器64处产生冷却/制冷效果。膨胀单元M使气体状态的膨胀的制冷剂沿低压吸入管34回到涡旋压缩机12的排10。压力传感器66沿回路被放在膨胀单元M和涡旋压缩机12之间，以沿吸入侧检测在吸入管34中经受的压力。压力传感器66向控制器60提供表示检测的压力的电反馈。控制器60还被电连接至用于每个涡旋压缩机12的每个电箱30，以单独地打开和关闭压缩机， 以可能适当地控制压缩机。参照图4可以看出，压缩机12的两个排10可以共同地并联布置在相同的回路中， 选择性地供给可以输出到如图所示的一个或多个膨胀单元M的公共的冷凝器48。该回路还和与制冷剂的第一直接压缩、制冷剂的冷凝、制冷剂的膨胀和制冷剂返回到循环的开始相同的制冷循环一起工作。这示出不同的回路构造是可能的。在图4或图3的制冷回路构造中的任一个中，控制器60可以如下面讨论的根据本发明的实施方式操作。如所提到的那样，与两种类型的制冷剂压缩机(高Vi和低Vi压缩机)单独地操作性地连接的控制器，根据负荷需求和环境情况(例如，冷凝温度)单独地和选择性地控制不同的压缩机。因此，控制器60可以单独地打开和关闭制冷剂压缩机12(包括任选地调节和控制压缩机)。控制器60将基于需求负荷和温度情况(这可以通过实际的或通过其它数据计算的确定)以自动地选择压缩机的逻辑预先构造。在一个实施方式中，控制器60被构造为响应于需求负荷和不同的饱和冷凝温度情况的确定选择性地操作高Vi或低Vi压缩机12。与图5中示出的组合，优选地控制器60 基于使等熵效率最大化而在高Vi或低Vi压缩机12或它们的组合之间进行选择。例如，当确定处于第一高温度范围(见图5)中时，控制器60可以操作高Vi压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有高Vi压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作低Vi压缩机。但是，当确定温度处于第二低温度范围(见例如图5)中时，控制器60操作高Vi压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有第二压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作低Vi压缩机。采用该方法，效率最大。如果在高和低温度范围之间具有中间范围， 那么可以根据其它的考虑为压缩机预先选择不同的逻辑或不同的组合。可以使用多种方法提供冷凝温度的温度范围的确定。例如，压力传感器52、66提供表示饱和冷凝温度的系统的压力。特别地，对于给定的制冷剂，AC系统将在与用于给定的制冷剂的精确压力相关的某个温度蒸发。因此，压力信号可以被用于确定温度。选择性地，实际温度传感器和/或例如将表示当前环境气候和由此压缩机装置是在较高温度范围或较低温度范围中的日期或季节信息的其它这样的数据。例如，在用于空气冷却系统的中等的夏天，将假设并由此确定经受高温度。当较低的需求负荷表示较低的冷凝温度范围，较高的需求负荷表示较高的冷凝温度范围时，操作负荷需求也可以自身表示例如用于空气调节器系统的操作冷凝温度。因此，温度的确定可以简单地从需求负荷得到。这样的传感器和其它的数据或信息的组合可以被用于得出这样的温度确定。基于该理解，以下工作预期示例将被解释为实施本发明的一个实施方式。预期的示例为了说明以上概念，下面对一个用于空气调节冷却器的实际的预期示例进行讨论，其对于采用两种类型的具有不同的容积指数(Vi)的涡旋压缩机的效率是最优的。为了说明的目的，将假设下面的应用环境参数-系统供给大约360kW(实际需要的最大的冷却容量)的空气冷却冷却器一在每个回路上具有三重操作的双回路-地理区域南欧(意大利，西班牙)-目的在EER(全负荷)和SEER(部分负荷)方面使系统最优化，与消费者和应
用需要一致给出这些应用和环境参数，因此将使用总共6个涡旋压缩机其中每个回路将选择一个Vi = 2. 3的压缩机(即Bitzer型号#GSD8495VW，水冷却/低冷凝温度最优化)， 而其它两个的Vi = 2. 6 (即Bitzer型号#GSD8495VA，空气冷却/高冷凝温度最优化)。作为不同的冷却请求的结果，在一年中将交替变化几种操作情况。系统控制将如通常已经做的那样通过关闭/打开所需的数量的压缩机而调节所供给的冷却容量。“涡旋混合”的优点是系统将可能仅选择在所需的情况下更可行的压缩机。基于该构造，下面可能示出在可能的六种情况100%、83. 3%、66. 7%、50%、 33. 3%和16. 7%中的三种情况的效率利益。A.全负荷，100% 全部6个压缩机被打开。
季节是典型地经受最高冷凝温度的热的夏天或中等热的夏天。在总的能量效率方面，在这种情况下，4个Vi = 2.6的压缩机的“权重”是主要的。 因此，整个AC系统的性能将倾向于对于较高的冷凝温度(Vi = 2. 6)最优的压缩机的值。两个具有较低的Vi的压缩机也能够在这些情况下运行。考虑到系统全负荷运行的相对短的时间(对于给定区域相对于整个一年)，由于两个具有较低的Vi的压缩机的影响引起的效率的微小的减小与安装全部6个“空气冷却” 压缩机的等价的系统的效率相比较非常小。顺便提及，该系统的效率比安装全部6个具有较低的Vi = 2.3的压缩机的等价的系统中的一个高很多；在这种情况下，我们将选择仅在部分负荷操作方面使AC系统最优化。B.部分负荷，66. 7% :2个Vi = 2. 3的压缩机和2个Vi = 2. 6的压缩机打开，2个 Vi = 2. 6的压缩机被关闭。季节是夏天的开始和夏天的结束的“新鲜的夏天”，其典型地提供中等的冷凝温度和部分负荷需求。此外，由于冷凝器尺寸保持固定，因此冷凝温度在部分负荷操作中较低。在这种情况下，系统的效率将已经被2个Vi = 2. 3的压缩机的较高的效率影响。 两个具有较高的Vi的压缩机将仍然提供可接受的性能。由于两个具有较低的Vi的压缩机的可能的效率增大将比由于具有较高的Vi的压缩机的效率减小更大，或者一在更坏的情况下一两种效果将彼此补偿(这是实时冷凝温度的作用，并且也取决于压缩机的等熵效率曲线的准确性能)。顺便提及，在这种情况下，该系统的总效率将可能比装备有Vi = 2. 6的全部四个压缩机的等价的系统中的一个高。这是在给定的情况下由“涡旋混合”提供的效率利益。C.部分负荷，33. 3% :2个Vi = 2. 3的压缩机打开，4个Vi = 2.6的压缩机关闭。季节是春天，秋天，或者非常早或非常晚的夏天，在其中，典型地期望低的冷凝温度。这些温度情况与水冷却冷却器的相似，因此在这种情况下在效率方面的优点甚至
更显著。在这些情况下该系统的效率可能比装备有对于空气冷却情况最优的压缩机(Vi =2.6)的等价系统中的一个较高。实际上，将在不放弃在全负荷情况下的高效率的情况下准确地获得与仅装备有具有较低的Vi = 2. 3的系统的相同的效率。其它的操作容积在以上示例中，具有总共6个压缩机，被分成两个回路(每个回路3个压缩机)。 100%,66. 7%,33. 3%的构造在上面表示，但是也可能运行其它的部分负荷构造。例如，在 83. 3 %操作容积下，5个压缩机打开，第一排/回路带有3个全负荷的压缩机操作，第二排/ 回路带有2个部分负荷66. 7%的压缩机操作。在50%下，3个压缩机打开；第一回路带有两个压缩机(66. 7%部分负荷)操作，第二回路带有1个压缩机(33. 3%部分负荷)操作。 在16. 7%操作容积下，仅仅一个压缩机打开，一个回路带有一个33. 3%部分负荷的压缩机操作，另一个被完全关闭。可以注意到，在这种情况下准确的性能取决于系统的布局和设计 (一个冷凝器或两个单独的冷凝器)。示例的结论
在确定之后，如果系统的效率在整个一年中在不同的操作情况下被总计，那么可以期望对于具有“涡旋混合”的系统来说总的效率将比对于采用全部具有相同的Vi (较高或较低)的压缩机的等价系统较高。这是可解释的，因为在效率方面，与某种操作情况相对应，“涡旋混合”依靠最有效的压缩机。类似地，在另一种情况下，如果需要对于部分负荷情况，也就是说，低冷凝温度加权的最优化，那么将选择具有较低的Vi的更多的压缩机(即3 或4个)，以便增大对于较低的冷凝温度最优的压缩机的“权重”。在每种情况下，将容易计算准确的混合。包括在此提到的公开文献、专利申请和专利的所有引用文件在此通过对该文件的引用而被结合，正如每一个文件都通过引用而被分别地和特别地表示被引用并且其整体都已在本文中阐述那样。在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求书的上下文中)，术语“一个” 和“所述”以及类似的表示的使用应该被理解为涵盖单个和多个，除非在此另有说明或者与上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”将被理解为开放性表示的术语 (即意思是“包括但不限于”)，除非另有说明。除非在此另有说明，否则数值范围在此的列举仅仅用作单个地引述落入该范围中的每个单独的值的简述方法，并且每个单独的值都结合在申请文件中，正如其在此被单独地列举那样。在此描述的所有方法都可以以任何适当的顺序进行，除非在此另有说明或者相反地与上下文明显矛盾。在此任何一个或所有示例、 或者示例性的语言(比如像“例如”)的使用仅仅用于更好地说明本发明而不形成对本发明的范围的限制，除非在权利要求书中另行说明。在本申请文件中不应将任何语言理解为表示对实践本发明来说必要的任何不在权利要求中要求保护的元件。在此描述了本发明的优选实施方式，包括对本发明人来说用于执行本发明的最优的方式。在阅读了前述描述的基础上，对于本领域普通技术人员来说，这些优选实施方式的变化形式可以是显而易见的。本发明人预期有经验的技术人员视情况而运用这样的变化形式，并且本发明人预期本发明以不同于在此所特别地描述的方式被实践。因此，如适用的法律所允许的那样，本发明包括在本申请文件所附权利要求书中描述的主题的所有变化形式和等同形式。此外，以上所述元件以其所有可能的变化形式的任何结合都被本发明所包括， 除非在此另有说明或者相反于上下文明显矛盾。
权利要求
1.一种压缩机装置，其包括被连接在并联回路中的多个制冷剂压缩机，每个制冷剂压缩机具有容积指数，所述多个制冷剂压缩机包括至少一个第一压缩机和至少一个第二压缩机，每个第一压缩机具有与每个第二压缩机不同的容积指数。
2.如权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，第一压缩机和第二压缩机是涡旋压缩机。
3.如权利要求2所述的压缩机装置，其特征在于，在第一压缩机和第二压缩机的相对关系中，每个第一压缩机在对于饱和冷凝温度的高温度范围中具有较高的等熵效率，并且每个第二压缩机在对于饱和冷凝温度的低温度范围中具有较高的等熵效率，所述高温度范围比所述低温度范围高。
4.如权利要求3所述的压缩机装置，其特征在于，每个第一压缩机对于空气冷却大致最优，并且每个第二压缩机对于水冷却大致最优。
5.如权利要求3所述的压缩机装置，其特征在于，所述压缩机装置还包括与制冷剂压缩机操作性地连接以用于单独地使制冷剂压缩机打开和关闭的控制器；所述控制器被构造为响应于需求负荷和不同的饱和温度情况的确定选择性地操作第一压缩机和第二压缩机。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述控制器基于使等熵效率最大化而在第一压缩机和第二压缩机或它们的组合之间进行选择。
7.如权利要求6所述的压缩机装置，其特征在于，当确定处于第一高温度范围中时，控制器操作第一压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有的第一压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作第二压缩机；和当确定处于第二低温度范围中时，控制器操作第二压缩机到需求负荷必要的范围，并且当所有的第二压缩机已经在运行时仅在满足需求负荷必要时操作第一压缩机。
8.如权利要求5所述的压缩机装置，其特征在于，所述压缩机装置还包括适于检测表示高温度范围和低温度范围的环境情况的至少一个传感器，所述传感器与控制器连接，控制器确定基于所述至少一个传感器检测的环境情况确定是否存在高温度范围或低温度范围。
9.如权利要求8所述的压缩机装置，其特征在于，多个制冷剂压缩机被结合到冷却系统中，所述冷却系统包括包括膨胀阀和膨胀单元热交换器的膨胀单元，所述膨胀单元与多个制冷剂压缩机流体串联地布置；和布置在膨胀单元和多个制冷剂压缩机之间的冷凝器；其中，所述多个制冷剂压缩机压缩制冷剂流体，所述制冷剂流体在冷凝器中冷凝，然后在膨胀单元中膨胀，然后返回多个制冷剂压缩机。
10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述至少一个传感器是与多个制冷剂压缩机上游的制冷剂吸入管线连接的压力传感器，控制器基于检测的压力确定是否存在高温度范围或低温度范围。
11.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机装置还包括高温度范围和低温度范围中间的中间温度范围，其中，当处于中间范围中时，控制器基于与使等熵效率最大化不同的因素选择性地操作第一压缩机和第二压缩机。
12.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，控制器使用需求负荷确定饱和冷凝温度，需求负荷表示饱和冷凝温度，其中相对较高的需求负荷表示较高的饱和冷凝温度，并且相对较低的需求负荷表示较低的饱和冷凝温度。
13.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，控制器使用温度传感器和季节日期信息中的至少一个确定饱和冷凝温度。
14.如权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，第一压缩机和第二压缩机的容积指数是固定的并且由此是不可调节的变量。
15.如权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，所述压缩机装置还包括将每个制冷剂压缩机的入口连接成排的公共的制冷剂吸入管，和将每个制冷剂压缩机的出口连接成排的压缩制冷剂管。
16.如权利要求2所述的压缩机装置，其特征在于，所述压缩机装置还包括公共的安装轨道，其中第一制冷剂压缩机和第二制冷剂压缩机共同地安装在所述安装轨道上。
17.—种压缩制冷剂的方法，其包括布置具有不同固有容积指数的流体并联的至少两个制冷剂压缩机；和基于饱和冷凝温度选择性地操作所述至少两个制冷剂压缩机。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 检测所述至少两个制冷剂压缩机上游的吸入压力；和基于吸入压力确定饱和冷凝温度。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，饱和冷凝温度通过选自由下面的因素构成的组中的至少一个因素确定需求负荷、实际温度、制冷剂压力和季节日期数据。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 响应于负荷需求选择性地操作制冷剂压缩机；确定不同的制冷剂压缩机中哪一个在饱和冷凝温度的当前状态下更有效； 仅操作被确定为在饱和冷凝温度的当前状态下更有效的制冷剂压缩机，以满足需求负荷；和在被确定为更有效的制冷剂压缩机不能满足需求负荷的情况下，操作被确定为较不有效的制冷剂压缩机。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，制冷剂压缩机是涡旋压缩机，每个所述涡旋压缩机都具有固定的容积指数。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 响应于负荷需求选择性地操作制冷剂压缩机；在低负荷需求下仅操作具有最低容积指数的制冷机压缩机； 在最大负荷需求下操作所有的制冷剂压缩机。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在最低负荷需求和最大负荷需求之间的中间负荷需求下操作具有不同容积指数的混合的制冷剂压缩机，以设法使效率最优化。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在最低负荷需求和最大负荷需求之间的中间负荷需求下仅操作具有最低容积指数的制冷剂压缩机，以设法使效率最优化。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在最低负荷需求和最大负荷需求之间的中间负荷需求下仅操作具有最高积指数的制冷剂压缩机，以设法使效率最优化。
26.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于气候位置和地理位置中的至少一个构造具有不同指数的容积的涡旋压缩机的组I=I ο
27.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述构造包括在某些位置包括较多具有较高指数容积的涡旋压缩机，在某些位置包括较多具有较低指数容积的涡旋压缩机。
28.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括采用至少一些压缩机压缩来自公共的吸入制冷剂管的制冷剂，并沿公共的出口管排出被压缩的制冷剂；采用冷凝器热交换器冷凝从出口管接收的制冷剂；使膨胀热交换器中的冷凝的制冷剂膨胀；和使膨胀的制冷剂沿所述公共的吸入制冷剂管返回制冷剂压缩机。
29.如权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，第一压缩机和第二压缩机是螺杆压缩机。
全文摘要
多个具有不同的固定容积指数的涡旋压缩机被连接在流体并联回路中，并被构造为在不同的冷凝温度下选择性地操作以使等熵效率最大化。不同数量的具有不同容积指数的涡旋压缩机可以基于典型的气候或地理位置环境情况选择以设法使效率最大化。控制器可以基于负荷需要和冷凝温度情况选择性地操作具有不同容积指数的压缩机的不同组合，这可以通过多种方法确定。
文档编号F04C18/02GK102326000SQ201080008987
公开日2012年1月18日 申请日期2010年1月22日 优先权日2009年1月23日
发明者F·加兰特, R·G·科博尔 申请人:比策尔制冷机械制造有限公司