[发明专利]具有变速涡旋压缩机和经济器回路的制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速涡旋压缩机，该变速涡旋压缩机在具有经济器功能和其他能力(capacity)调节手段的制冷系统中工作。

背景技术

制冷系统被应用于许多领域，以调节环境。特别是，空调和热泵被用于冷却和/或加热二次流体，例如进入环境的空气。环境的冷负荷或热负荷可以随着周围环境的条件、占有空间的水平、明显和潜在的负荷需求的其他变化而改变，正如设定点的温度和/或湿度会被建筑物的住户调整。

这样，制冷系统能够具有复杂的控制器和许多能够调节制冷和/或加热能力的可选的部件和特征。已知的选择包括旁通制冷剂的功能，该制冷剂至少是被压缩机部分压缩以返回吸入管路。该功能也被称作卸载器功能。在运行中，采取该附加的步骤以减少系统的制冷能力。

其他的选择包括所谓的经济器循环。在经济器循环中，导向蒸发器的制冷剂在经济器热交换器中被过冷。该制冷剂被分流制冷剂过冷，该分流制冷剂膨胀，然后通过经济器热交换器以使主制冷剂过冷。然后，该分流制冷剂返回到压缩循环的中间点。这样，该经济器循环在运行中提供了一步骤，以通过在经济型和其他模式或步骤的运行之间切换来改变系统的能力。

在现有技术中，控制器能被编程，以有选择地执行这些不同功能中的任何一个。但是，这些功能所提供的能力同步的被增加或减少。希望的是，当系统在任何上述运行步骤(模式)的过程中连续运行时能够改变该能力，以精确的匹配外部的负荷需求。

众所周知，变速驱动器用于驱动制冷系统的压缩机变速运行。通过驱动压缩机以高或低的速度运行，被压缩并在整个系统中循环的制冷剂的量变化，这样系统的能力能得到相应的改变。

涡旋压缩机是一种日益受欢迎的压缩机类型。在涡旋压缩机中，一对涡旋部件相对于彼此旋转，以压缩吸入的制冷剂。涡旋压缩机的一个设计构思就是利用经济器和卸载器功能二者。而且，这种涡旋压缩机可以采用单独的端口以可选的提供上述两种功能之一或同时提供上述两种功能。这种涡旋压缩机已在美国专利申请5,996,364中公开。但是，并没有结合其马达的变速驱动器来利用这种类型的涡旋压缩机。

发明内容

在本发明公开的实施例中，在具有经济器回路的制冷系统中提供一种涡旋压缩机。该涡旋压缩机具有由变速驱动器驱动的马达。通过有选择地利用经济器回路和/或可选的卸载器功能，控制器能增加或减少制冷系统的能力。而且，通过改变马达的速度，每种运行模式的能力再一次被调整，以提供基本连续的无级控制。

控制器识别期望的能力水平，然后通过如下方式获得这种期望的能力水平：首先，如果希望增加能力，那么启动经济器循环，或者如果不需要额外的能力，那么不启动经济器循环(或者提供卸载的其他手段，以进一步减少能力)，然后，为获得精确的能力水平，确定马达的期望速度。因为制冷压缩机只能在一定的速度范围内有效和可靠的运行，所以会希望并同样地采用降低能力的附加步骤，如卸载器功能，该附加步骤可以有或没有使用经济器回路，该附加步骤和相应的压缩机马达速度的调整同时被应用，以精确的控制能力水平或获得整体运行的更高效率。在一简化的方法中，在特定的工作模式(常规的、经济的、卸载的，等)中以增量的方式调整变化的速度，并且监测所提供的能力。当达到期望的能力，系统接着以新的速度运行。如果仍然需要调整能力，那么以另一增量步骤调整速度。类似的，如果需要减少能力，可选的卸载型运行模式能运用于封闭式或开放式经济器管路。另外，控制器可以监测系统的效率水平，选择最合适的运行模式和马达速度。在该情形下，综合考虑了能力和效率，以建立最适宜的整体运行。卸载运行的其他模式可以增加到已同时运行了经济器回路和卸载器的系统中。

通过提供变速驱动器和上文描述过的调整能力的多种可选方式，本发明可允许最终用户使系统的能力和/或效率或这两个参数的组合完全适合期望的水平。上述运行模式特别适用于运输型的制冷装置，例如，集装箱冷藏单元、托挂型单元或汽车型单元，在上述制冷装置中，需要宽运行范围的能力，但同时还需要精确的控制能力水平以维持货物或冷却环境在窄的温度范围内。正如在这些制冷应用中也普遍的，提供经常被称为吸入调整阀(SMV)的额外节流装置，以进一步将能力水平减小到通过卸载机制和马达速度的减小就能够获得的能力水平以下。变速驱动器的应用能够减少或在一定情形下甚至排除对额外的SMV的需要。

在其他特征中，涡旋压缩机最好设有单独的进入压缩机的进口以将制冷剂注入到中间压缩端口，并且其中，该单独的端口也被用于当驱动卸载器功能时引导制冷剂进入吸入管路。