专利名称：空气调节机及其控制方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种空气调节机以及控制这种空气调节机的方法，更具体地说，涉及一种具有可变容量压缩机和固定容量压缩机的空气调节机以及通过考虑到可变容量压缩机的工作运行条件，使固定容量压缩机进行工作运行，从而控制这种空气调节机运行的方法。
背景技术：
根据对建筑物高层次消费的最新趋势，消费者对于通常使用几个室内机组与一个室外机组相连的多机组空气调节机的需求已有所增加。在多机组空气调节机中，各室内机组所需的制冷量彼此相互不同，而且室内机组独立运行，所以通过对所有室内机组的制冷量进行求和运算得出的空气调节机的总制冷量也会有所变动。因此需要控制压缩机的容量，以及根据空气调节机总制冷量的变动，对设置在用作各室内机组的热交换器上游处的电子膨胀阀的开度进行控制。
为了实现这种多机组空气调节机的制冷容量的变化，需要采用具有可变制冷剂压缩容量的可变容量压缩机。这种可变容量压缩机可典型地分为两类可变转速压缩机与脉冲宽度调制压缩机。在可变转速压缩机中，可以根据室内机组所需制冷容量的总量，通过变频控制，改变加载给压缩机的电流频率，从而控制电机的转速。可变转速压缩机的容量由此得到控制，从而实现多机组空气调节机中制冷容量的变化。在脉冲宽度调制压缩机中，压缩机的容量可以响应于确定压缩机排放已压缩制冷剂时的负载时间和压缩机停止排放已压缩制冷剂时的空载时间的负载控制信号进行控制。
然而，典型地用于多机组空气调节机中的这种压缩机的可变容量受到限制。在这种多机组空气调节机的运行期间，通常与一个室外机组相连的室内机组所需制冷量的总量可能超过安装于空气调节机中一个可变容量压缩机的容量。因此，必须在空气调节机中安装另外一个可变容量的压缩机。
然而，与具有固定制冷剂压缩容量的固定容量压缩机相比，可变容量压缩机的价格昂贵，且很难安装于多机组空气调节机中。因此，在现有技术中，为了满足室内机组可变制冷容量的需求，将可变容量压缩机和固定容量压缩机均安装于多机组空气调节机中，并且彼此相互并联连接。
在具有这两种类型压缩机的多机组空气调节机的运行中，当室内机组所需的制冷总容量在可变容量压缩机所允许的容量范围内变化时，室内机组仅通过采用可变容量压缩机进行制冷操作。当室内机组所需的制冷总量超过可变容量压缩机的容量时，固定容量压缩机也需同时运行以满足室内机组所需的可变制冷容量。
然而，具有两个压缩机的传统多机组空气调节机设计成这样，即固定容量压缩机启动而不考虑可变容量压缩机的工作运行条件，这样，可能在固定容量的压缩机中引起过大的启动电流。这种启动电流将会阻止固定容量压缩机平稳地启动。此外，有时过大的启动电流还会损坏固定容量压缩机，并导致空气调节机运行的可靠性降低。
发明内容
相应地，本发明的目的是为了解决上述现有技术中出现的问题，并且本发明的目的之一在于提供一种具有可变容量压缩机和固定容量压缩机的空气调节机，以及通过使固定容量压缩机在考虑可变容量压缩机的工作运行条件下运行，以控制该空气调节机的运行，从而实现固定容量压缩机地平稳启动的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种空气调节机，其包括具有固定制冷剂压缩容量的固定容量压缩机；可变容量压缩机，其运行在负载模式下以用于排放制冷剂，而在空载模式下用于停止排放制冷剂，其中可变容量压缩机的制冷剂压缩容量响应于确定一个周期内负载时间和空载时间的负载控制信号而产生变化，以及通过时间差启动固定容量压缩机和可变容量压缩机从而防止固定容量压缩机和可变容量压缩机同时启动的控制装置。
上述空气调节机中，控制装置在启动可变容量压缩机后，再启动固定容量压缩机。
控制装置同样也启动固定容量压缩机以使总电流，即固定容量压缩机的启动电流与可变容量压缩机的工作电流的总和不会超过最大的允许电流。
当需要启动固定容量的压缩机时，在可变容量压缩机的空载运行模式期间，控制装置也同样启动固定容量压缩机。
在可变容量压缩机一直保持负载模式的情况下，即使需要启动固定容量压缩机，控制装置也会强行将可变容量压缩机的负载模式转换成空载模式，并在模式转换后，再启动固定容量压缩机。
本发明也提供一种控制空气调节机的方法，其中所述空气调节机由具有固定制冷剂压缩容量的固定容量压缩机和响应于确定一个周期内负载时间和空载时间的负载控制信号的变化制冷剂压缩容量的可变容量压缩机组成，所述方法包括步骤启动可变容量压缩机；除了可变容量压缩机工作运行之外，确定是否需要启动固定容量压缩机；以及当需要启动固定容量压缩机时，根据可变容量压缩机的工作运行条件以启动固定容量压缩机。
在上述的方法中，启动固定容量压缩机的步骤包括步骤确定可变容量压缩机是否运行在空载模式下；以及在可变容量压缩机运行在空载模式的条件下，启动固定容量压缩机。
启动固定容量压缩机的步骤可还包括步骤当可变容量压缩机运行在负载模式时，在等待可变容量压缩机的工作模式从负载模式转换成空载模式后，启动固定容量压缩机。
启动固定容量压缩机的步骤可还包括当可变容量压缩机连续运行在负载模式时，在强行将可变容量压缩机的运行模式从负载模式转换成空载模式后，启动固定容量压缩机。
参照附图对本发明的下述优选实施方式进行详细说明，本发明的上述和其它目的、特征以及优点将得到更加清晰地理解。其中图1是显示根据本发明优选实施方式的空气调节机的制冷剂循环电路图；图2是显示负载、空载时间与从根据本发明的压缩机排放出的制冷剂数量之间的关系的示意图；图3是显示根据本发明的空气调节机的控制系统结构的方框图；图4a和4b是显示通过同时运行可变容量压缩机和固定容量压缩机，在固定容量压缩机中引起过载电流的示意图；以及图5a和5b是显示根据本发明的空气调节机操作运行的示意图，其考虑到可变容量压缩机的工作运行条件以控制固定容量压缩机的运行；以及图6是显示根据本发明的空气调节机中的室外控制装置的控制方法的流程图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。其中相同的附图标号在整个说明书中代表相同或相似的部件。
图1是显示根据本发明优选实施方式的多机组空气调节机的制冷剂循环的电路图。
如图所示，根据本发明的多机组空气调节机包括一个室外机组1以及多个室内机组9。室外机组1包括可变容量压缩机2、固定容量压缩机4以及冷凝器5。两个压缩机2、4彼此相互并联连接。可变容量压缩机2是脉冲宽度调制压缩机，其运行在负载模式下用于排放制冷剂，而在空载模式下，则停止排放制冷剂。脉冲宽度调制阀PWM 3控制可变容量压缩机2的负载和空载运行模式。固定容量压缩机4是普通类型的压缩机，其通过电气操作实现开启或关闭，可选择地进行工作，并且以恒定转速旋转。
室内机组9与室外机组1并联连接，并且各包括蒸发器10和电子膨胀阀12。下面进行简明地说明，多机组空气调节机具有由几个室内机组9与一个室外机组1并联连接组成的设置方式。室内机组9的容量和类型彼此之间可以相同或不同，而不会影响本发明的功能。
在室外机组1中，高压出口管6和低压入口管7之间的可变容量压缩机2与固定容量压缩机4彼此相互并联连接。高压出口管6是用于将从压缩机2、4排放出的制冷剂引导进入冷凝器5的制冷剂出口管。低压入口管7是用于将来自室内机组9的蒸发器10中的制冷剂引导进入两个压缩机2、4的制冷剂入口管。
如图2所示，可变容量压缩机2可选择地工作运行在负载模式，其中脉冲宽度调制阀3关闭，以排放制冷剂，而工作在空载模式，脉冲宽度调制阀3开启以停止排放制冷剂。在这种压缩机2的运行中，根据室内机组9所需制冷总量，负载和空载时间响应于施加于室外控制装置的负载控制信号而发生变化。室外控制装置将在随后的下文中进行详细说明。图2中的阴影区是指已排放的制冷剂数量。
图3是显示根据本发明的空气调节机的控制系统结构的方框图。
如图3所示，除了可变容量压缩机2、脉冲宽度调制阀PWM 3以及固定容量压缩机4之外，室外机组1还包括室外控制装置13以及室外通信电路装置14。室外控制装置13与可变容量压缩机2、脉冲宽度调制阀3、固定容量压缩机4以及室外通信电路装置14相连接，从而与它们进行信号的接收与发送。室外通信电路装置14与室内机组9进行信号的接收与发送。
各室内机组9包括室内风扇11、电子膨胀阀12、室内通信电路装置15、室内控制装置16、室内温度感测装置17以及目标温度设定装置18。室内控制装置16与室内风扇11、电子膨胀阀12、室内通信电路装置15、室内温度感测装置17以及目标温度设定装置18相连接，从而与它们进行信号的接收与发送。室内通信电路装置15与室外机组1进行数据信号的接收与发送。
各室内机组9的控制装置16接收由室内温度感测装置17感应到的当前室内温度信号以及由目标温度设定装置18预设的目标温度。各室内控制装置16存储相关的室内机组的设计制冷容量的信息，并且可以根据当前室内温度和目标设定温度之间的温度差以及室内机组的设计制冷容量计算出室内机组所需的制冷容量。可选择地，室内控制装置16可以只需根据室内机组的设计制冷量计算出所需制冷量。代表由室内机组9的控制装置16计算出的所需制冷量的信号通过室内与室外通信电路装置15与14传送给室外控制装置13。
收到来自室内控制装置16的信号，室外控制装置13计算出室内机组9所需制冷容量的总量，并且根据所需制冷容量的总量，控制两个压缩机2、4的运行。当室内机组9所需制冷容量的总量不超过可变容量压缩机2的容量时，室外控制装置13仅仅运行可变容量压缩机2，此时根据所需制冷容量的总量的变化，通过输出负载控制信号到可变容量压缩机2以控制可变容量压缩机2的输出。当室内机组9所需制冷容量的总量超过可变容量压缩机2的容量时，室外控制装置13除了运行可变容量压缩机2之外，开始启动固定容量压缩机4。在这种情况下，室外控制装置13根据室内机组9所需制冷容量的总量的变化通过输出负载控制信号到所述压缩机2从而也同样控制可变容量压缩机2的输出。
在室外控制装置13进行这种控制操作期间，当室内机组9所需的制冷容量的总量增加，需要两个压缩机2、4运行时，如果室外控制装置13直接启动固定容量压缩机4而不考虑可变容量压缩机2的工作环境，室外控制装置13可能无法使固定容量压缩机4平稳运行。更确切地说，当固定容量压缩机4在静止状态下强行启动时，固定容量压缩机4的高压端和低压端之间存在很大的压力差，会引起过大的启动电流并使所述的固定容量压缩机4的启动性能降低。
在可变容量压缩机2负载模式运行期间，当固定容量压缩机4开启以便在时间″ta″处启动时，如图4a、4b所示，制冷剂从所述的压缩机2中排放出，总电流″ic″，即固定容量压缩机4的启动电流″ia″与可变容量压缩机2的工作电流″ib″的总量，很快地增长并超过最大的允许电流。这种电流的快速增长会阻止固定容量压缩机4平稳地启动，降低固定容量压缩机4的启动性能，并导致固定容量压缩机4的损坏。
为了克服这种困难，当由于室内机组9所需制冷容量的总量增加，从而需要启动固定容量压缩机4时，室外控制装置13在考虑到可变容量压缩机2的工作条件的情况下启动固定容量压缩机4。在本发明中，室外控制装置13优选设计成这样，即在可变容量压缩机2的空载运行模式期间，其启动固定容量压缩机4，从而防止在固定容量压缩机4中引起过大的启动电流，并使所述压缩机4能够平稳地启动。
如图5a所示，在可变容量压缩机2的负载模式期间，当固定容量压缩机4需要在时间″ta″处启动时，室外控制装置13延迟启动固定容量压缩机4达一段预定时间。在这种情况下，″一段预定时间″是指可变容量压缩机2经历过的直到压缩机2从负载模式转换到空载模式所需的时间。
当可变容量压缩机2完全从负载模式转换到空载模式以后，在室外控制装置13的控制下，固定容量压缩机4在时间″tb″处启动。
当需要启动固定容量压缩机4时，即使如图5b所示，可变容量压缩机2满负荷(100％)地运行在负载模式下，室外控制装置13可以延迟启动固定容量压缩机4达到一段超长时间以等待可变容量压缩机2从负载模式转换到空载模式。在这种情况下，固定容量压缩机4的启动不可能及时地完成。因此，当固定容量压缩机4需要启动时，即使可变容量压缩机2满负荷地运行在负载模式下，室外控制装置13也会强行将可变容量压缩机2从负载模式转换到空载模式，并且如图5b所示，保持空载模式一段预定时间″B″。当这种模式转换以后，室外控制装置13在时间″tc″处启动固定容量压缩机4。
在这种情况中，″预定时间段B″优选地设定于控制可变容量压缩机2的负载控制信号的一个周期中，以便尽快地重新启动可变容量压缩机2。
″预定时间段B″也同样优选地设定并考虑到固定容量压缩机4启动以后到正常运行所需的时间。
在下文中，将参照图6对根据本发明的空气调节机的室外控制装置的控制运行进行说明。
当收到代表室内机组9所需制冷容量的信号后，室外控制装置13对所需制冷容量进行求和运算，并在第S101步确定室内机组9是否需要运行在制冷模式。当室内机组9不需要运行在制冷模式时，空气调节机在第S102步停止运行。
当在第S101步中确定室内机组9需要运行在制冷模式时，室外控制装置13首先在第S103步中运行可变容量压缩机2，并且响应于室内机组9所需制冷容量总量的变化控制所述压缩机2的可变容量。
在可变容量压缩机2的这种工作运行期间，室外控制装置13在第S104步中确定由于室内机组9所需制冷容量总量的增加是否需要启动固定容量压缩机4。当不需要启动固定容量压缩机4时，过程回到S101步以使具有仅有可变容量压缩机2的制冷剂压缩容量的空气调节机运行。
当在第S104步确定需要启动固定容量压缩机4时，室外控制装置13在第S105步中确定可变容量压缩机2是否在空载模式。当确定可变容量压缩机2是在空载模式时，室外控制装置13在S106步中直接地启动固定容量压缩机4，并返回过程的初始阶段。
当在第S105步中确定可变容量压缩机2不在空载模式时，室外控制装置13在第S107步确定可变容量压缩机2是否保持在满负荷的负载模式。当在第S107步确定可变容量压缩机2不保持在满负荷的负载模式时，室外控制装置13返回到第S105步，并且等待可变容量压缩机2的运行模式从负载模式转换到空载模式，并且当可变容量压缩机2的负载模式转换到空载模式时，启动固定容量压缩机4。
当在第S107步确定可变容量压缩机2保持在满负荷的负载模式时，室外控制装置13强行将可变容量压缩机2的运行模式从负载模式转换到空载模式达一段预定时间，并在返回过程的初始阶段之前，在第S108步启动固定容量压缩机4。
如上所述，本发明提供一种具有可变容量压缩机和固定容量压缩机的空气调节机，以及控制这种空气调节机的方法。由于室内机组所需的制冷总量增加，需要启动固定容量压缩机时，在可变容量压缩机工作在空载模式期间，固定容量压缩机启动，这时可变容量压缩机的出口端和入口端的压力差减少。这样，固定容量压缩机能够平稳启动而不会引起过大的启动电流，从而改善空气调节机的运行可靠性。
虽然本发明的上述优选实施方式已经示例性地进行公开，但是本领域的专业技术人员可能对上述实施方式进行各种更改、变化和替代，而不会脱离由权利要求所限定的保护范围和主题精神。
权利要求
1.一种空气调节机，其包括具有固定制冷剂压缩容量的固定容量压缩机；可变容量压缩机，其运行在负载模式下以用于排放制冷剂，而在空载模式下用于停止排放制冷剂，其中可变容量压缩机的制冷剂压缩容量响应于确定一个周期内负载时间和空载时间的负载控制信号而产生变化，以及通过时间差启动固定容量压缩机和可变容量压缩机从而防止固定容量压缩机和可变容量压缩机同时启动的控制装置。
2.根据权利要求1所述的空气调节机，其特征在于所述控制装置在启动可变容量压缩机后，启动固定容量压缩机。
3.根据权利要求1所述的空气调节机，其特征在于所述控制装置启动固定容量压缩机，以使总电流，即固定容量压缩机的启动电流与可变容量压缩机的工作电流的总和不会超过最大的允许电流。
4.根据权利要求2所述的空气调节机，其特征在于当需要启动固定容量的压缩机时，在可变容量压缩机的空载运行模式期间，所述控制装置启动固定容量压缩机。
5.根据权利要求2所述的空气调节机，其特征在于在可变容量压缩机一直保持负载模式的情况下，即使需要启动固定容量压缩机，所述控制装置会强行将可变容量压缩机的负载模式转换成空载模式，并在模式转换后启动固定容量压缩机。
6.一种控制空气调节机的方法，其中所述空气调节机由具有固定制冷剂压缩容量的固定容量压缩机和响应于确定一个周期内负载时间和空载时间的负载控制信号的变化制冷剂压缩容量的可变容量压缩机组成，所述方法包括步骤启动可变容量压缩机；除了可变容量压缩机工作运行之外，确定是否需要启动固定容量压缩机；以及当需要启动固定容量压缩机时，根据可变容量压缩机的工作运行条件以启动固定容量压缩机。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于启动固定容量压缩机的步骤包括步骤确定可变容量压缩机是否运行在空载模式下；以及在可变容量压缩机运行在空载模式的条件下，启动固定容量压缩机。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于启动固定容量压缩机的步骤包括步骤当可变容量压缩机运行在负载模式时，在等待可变容量压缩机的工作模式从负载模式转换成空载模式后，启动固定容量压缩机。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于启动固定容量压缩机的步骤包括步骤当可变容量压缩机连续运行在负载模式时，在强行将可变容量压缩机的运行模式从负载模式转换成空载模式后，启动固定容量压缩机。
全文摘要
本发明旨在提供一种具有与固定容量压缩机(4)并联连接的可变容量压缩机(2)的空气调节机，以及控制这种空气调节机运行的方法。由于室内机组(9)所需制冷容量的总量增加，除了可变容量压缩机(2)运行外，还需要启动固定容量压缩机(4)，室外控制装置(13)在可变容量压缩机(2)的空载模式运行期间启动固定容量压缩机(4)，此时，可变容量压缩机的出口端与入口端之间的压力差会减小。因此，固定容量压缩机(4)平稳启动而不会导致引起过大的启动电流，并能改善空气调节机的运行可靠性。
文档编号F25B5/02GK1488059SQ02804038
公开日2004年4月7日 申请日期2002年2月18日 优先权日2001年11月24日
发明者金钟烨, 赵日镛, 文济明, 文重基, 韩昌熙 申请人:三星电子株式会社