CN1465929A - 空调装置和其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种空调装置及其控制方法，其中二级可变容量压缩机彼此并行连接，从而根据室内空调载荷控制二级可变容量压缩机的容量。空调装置中使用一对二级可变容量压缩机可降低成本，并实现这样的效果，即对这两个二级可变容量压缩机的控制就像对具有与这两个压缩机的总容量相同的容量的大型可变容量压缩机的线性控制一样。

Description

空调装置和其控制方法

参照相关文件

本申请要求2002年6月14日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.2002-33223为优先权，其公开的内容将参照引用。

技术领域

本发明涉及一种空调装置和其控制方法，其中两级可变容量压缩机彼此并行连接。

背景技术

通常，一具有彼此相连的一室内单元和一室外单元的单独空调装置并不具有很大的室内空气调节载荷(需用容量)，因此固定容量压缩机安装在室外单元。

相反，设计了一具有多个室内单元与一个室外单元连接的多单元空气调节装置，从而各室内单元可以独立的解决对应室内空间的空气调节载荷。在这种多单元空气调节装置中，由于相应的室内单元的空调载荷不同，且随时间改变，因此，在室外单元中安装一可变容量的压缩机，制冷剂的流量通过利用各室内单元和室外单元之间的通信确定的载荷和操作状态来控制。另外，可变容量压缩机由室外单元的微电脑控制。该室外单元微电脑根据各室内单元接受到的信息，检查一个对应室内空间的空气调节需求，对应室内空间的温度状态等，并根据检查的信息控制压缩机的容量。

但是，由于传统的多单元空调装置的结构为多个室内单元与一个室外单元连接，因此，安装在室外单元中的压缩机必须被设计为可承受最大室内空调载荷。另外，为了使压缩机可以承受最大室内空调载荷，在压缩机的制造中会出现很大的困难。即，必须进行多种参数的测试，从而增加压缩机的容量。

上述过程生产的高容量压缩机的缺点在于该高容量压缩机相对于传统的压缩机非常昂贵。

在背景文献中，考虑到上述问题，采用了将一可变容量压缩机与一固定容量压缩机结合以应付室内空调载荷。

如图1所示，以根据倒相电路的频率改变容量而操作的压缩机10和以固定容量操作的固定容量压缩机20彼此并行连接。而且，一室外单元微电脑(未示出)根据从各室内单元接收到的室内空调载荷(需用容量)来控制可变容量压缩机10和固定容量压缩机20。参照图2，如果室内空调载荷为0％到50％，则室外单元微电脑控制可变容量压缩机10的容量。此时，微电脑根据从相应室内单元接收到的室内空调载荷(需用容量)，通过改变倒相电路输出到可变容量压缩机10的频率，在一特定范围R1内控制可变容量压缩机10的容量。另外，如果室内空调载荷为50％到100％，则室外单元微电脑控制可变容量压缩机10和固定容量压缩机20的容量。此时，微电脑在启动固定容量压缩机20之后，通过在预定范围R2内控制根据倒相电路的频率操作的倒相类(inverter-type)可变容量压缩机10的容量，来提供不足的容量。

但是，如果建筑物，如大型建筑物中采用传统空调装置时，则必须由可变容量压缩机提供的容量将不可避免的变大。而且，生产这种作为独立装置的高容量压缩机很困难且很昂贵，即使可以生产独立装置，也会由于压缩机成本的增加而导致经济负担。

因此，在多单元空调装置中，需要一种可以有效的解决大量室内空调载荷(需用容量)的方法。而且，急需一种在使用传统压缩机时可满足大量空调容量需求的方法。

发明内容

因此，提供了一种空调装置和其控制方法，其中二级可变容量压缩机彼此并行连接，以提供室内空调载荷，从而实现了低价压缩机。

本发明的其他目的和优点一部分将在下面的说明中说明，一部分将从这些说明中很明显看出或可从实施本发明时领会到。

为了实现上述和其它目的，提供了一种空调装置，包括一被控制以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机；与第一压缩机并行连接，并被控制以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机；和一控制单元，它控制第一和第二压缩机的容量，从而实现根据室内空气调节荷载，对第一和第二压缩机的总体容量进行多级控制。

另外，一种空调装置，包括多个室内单元；还具有一个与多个室内单元连接的室外单元，该室外单元包括一被控制以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机；与第一压缩机并行连接，并被控制以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机；和一室外控制单元，它控制第一和第二压缩机的容量，从而实现根据室内单元要求的室内空气调节载荷，对第一和第二压缩机的总体容量进行多级控制。

另外，一种用于控制空调装置的方法，该空调装置具有多个与一室外单元连接的室内单元，该室外单元包括一以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机和以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机。该方法包括：计算相应的室内单元所需要的空调容量；和控制第一和第二压缩机的容量，从而根据计算出的需要的空调容量，多级控制第一和第二压缩机的容量，其中第一压缩机的第一最大容量等于第二压缩机的第二最小容量，第二压缩机的第二最大容量大于第二压缩机的第二最小容量的两倍。

空调装置利用彼此并行连接的一对二级可变容量压缩机，其中每个二级可变容量压缩机可以两个不同容量操作。一个压缩机以第一最小容量和第一最大容量操作，另一压缩机以第二最小容量和第二最大容量操作。此时，第一最大容量等于第二最小容量，并等于第二最大容量的一半。

附图说明

本发明的这些和其它目的和优点将从结合以下附图的最佳实施例的描述中变的明显，附图为：

图1示出传统空调装置的结构，其中可变容量压缩机和固定容量压缩机彼此并行连接；

图2为一图表，示出控制图1所示的压缩机的容量的操作；

图3示出根据本发明一实施例的空调装置的结构，其中二级可变容量压缩机彼此并行连接；

图4示出根据本发明一实施例的油均衡管与压缩机连接的视图；

图5为一图表，示出根据本发明第二实施例的控制压缩机的容量的操作；

图6为本发明第二实施例的控制空调装置的方法的流程图；

图7为一方块图，示出根据本发明实施例的多单元空调装置。

具体实施方式

下面参照附图详细地描述本发明的最佳实施例中，其例子如附图所示，其中相同的附图标记指示相同的元件。下面，为了揭示本发明可参照

附图说明实施例。

图3为一视图，示出根据本发明一实施例的空调装置的结构，其中二级可变容量压缩机彼此并行连接。

如图3所示，该空调装置包括两个彼此并行连接的压缩机30和40。如图7所示，压缩机30和40可用于多单元空调装置，其中多个室内单元60与一个室外单元80连接。此时，压缩机30和40安装在室外单元80中，压缩机30和40的容量由室外单元控制器50(即，一微电脑)控制。

第一和第二压缩机30和40利用通用方法压缩制冷剂，其中第二压缩机40提供的容量几乎等于第一压缩机30的容量的两倍。

第一压缩机30为一个二级可变容量压缩机，它具有两个压缩室P1和P2。如果第一压缩机30中的电机根据室外单元控制器50的控制指令向前方旋转，则两个压缩室P1和P2执行制冷剂压缩，从而第一压缩机30以100％的容量操作，即以第一最大容量操作。或者，如果第一压缩机30中的电机根据室外单元80微电脑的控制指令反向旋转，则两个压缩机P1和P2中的任何一个可执行制冷剂的压缩，因此第一压缩机30以50％的容量操作，该容量是第一最小容量。

第二压缩机40为一个二级可变容量压缩机，它具有两个压缩室P3和P4。如果第二压缩机40中的电机根据室外单元控制器50的控制指令向前方旋转，则两个压缩室P3和P4都执行制冷剂压缩，因此第二压缩机40以100％的容量操作，即以第二最大容量操作。或者，如果第二压缩机40中的电机根据室外单元控制器50的控制指令反向旋转，则两个压缩室P3和P4中的任何一个可执行制冷剂的压缩，因此第二压缩机40以50％的容量操作，该容量是第二最小容量。

如上所述，第一和第二压缩机30和40中的任何一个都可根据两个不同的容量中的一个，即室外单元控制器50确定的最小容量或最大容量进行操作。还应当明白如果需要还可以增加其它的压缩机以增加更大的容量，它根据一分段线性(piece-wise linear)的总体容量工作特性操作。

第一压缩机30的第一最大容量等于第二压缩机40的第二最小容量，并相当于第二最大容量的一半。

还提供一保持向具有不同容量的第一和第二压缩机30和40供应油的装置。如图4所示，可使用一油均衡管B。

如图4所示，在第一和第二压缩机30和40的流出侧设置一油分离器50，以分离制冷剂和油。毛细管51位于第一压缩机30和油分离器50之间。而且，在第一和第二压缩机30和40之间设置有一油均衡管B，从而将第一压缩机30的油储存室与第二压缩机40的油储存室连通。

利用分离制冷剂和油的油分离器50从制冷剂分离的油通过油均衡管B回到第一压缩机30。此时，不需要执行其它油均衡操作。

下文中，将参照图5和6详细的说明根据本发明的空调装置的操作及其控制方法。

该空调装置可用于室内空调载荷可大幅变化的多单元空调装置中。在此例描述了多单元空调装置，其中多个室内单元60与一个室外单元80连接，室内单元60和室外单元80相互通信，一控制安装在室外单元80中的多个压缩机30、40的室外单元控制器50可根据从各室内单元60接收到的室内空调载荷(所需的容量)控制压缩机30、40的容量。

首先，在步骤S110，室外单元微电脑通过将从多个室内单元60中的相应室内单元60接收到的空调载荷相加，计算出总的室内空调载荷(需用容量)。

然后，在步骤S120，室外单元控制器50判断计算的总的需用容量是否为0。如果总的需用容量为0，则在步骤S130，室外单元控制器50停止第一和第二压缩机30和40的操作。

如果步骤S120中总的需用容量不是0，则在步骤S140中室外单元控制器50判断总的所需的容量是否等于或小于压缩机30、40的总的容量的17％。如果总的所需的容量等于或小于压缩机30、40的总的容量的17％，则在步骤S150和S160中，微电脑停止第二压缩机40的操作，并操作第一压缩机30反向旋转，从而使第一压缩机30以第一最小容量(参照图5的A1)操作。

如果步骤S140中总的所需的容量大于压缩机30、40的总的容量的17％，则在步骤S170中室外单元控制器50判断总的需用容量是否小于或等于压缩机的总容量的34％。如果总的所需的容量小于或等于压缩机30、40的总的容量的34％，则在步骤S180和S190中，室外单元控制器50停止第二压缩机40的操作，并操作第一压缩机30以向前方向旋转，从而使第一压缩机30以第一最大容量(参照图5中的A2)操作。

如果步骤S170中总的所需的容量大于压缩机30、40的总的容量的34％，则在步骤S200中室外单元控制器50判断总的需用容量是否小于或等于压缩机30、40的总容量的50％。如果总的所需的容量小于或等于压缩机30、40的总的容量的50％，则在步骤S210和S220中，室外单元控制器50操作第二压缩机40反向旋转，从而使第二压缩机40以第二最小容量操作，并操作第一压缩机30反向旋转，从而使第一压缩机30以第一最小容量(参照图5中的A1和B1)操作。

如果步骤S200中总的所需的容量大于压缩机30、40的总的容量的50％，则在步骤S230中室外单元控制器50判断总的需用容量是否小于或等于压缩机30、40的总容量的67％。如果总的所需的容量小于或等于压缩机30、40的总的容量的67％，则在步骤S240和S250中，微电脑操作第二压缩机40向前转，从而使第二压缩机40以第二最大容量操作，并停止第一压缩机30的操作(参照图5中的B2)。

如果步骤S230中总的所需的容量大于压缩机30、40的总的容量的67％，则在步骤S260中室外单元控制器50判断总的需用容量是否小于或等于压缩机30、40的总容量的84％。如果总的所需的容量小于或等于压缩机30、40的总的容量的84％，则在步骤S270和S280中，微电脑操作第二压缩机40向前转，从而使第二压缩机40以第二最大容量操作，并操作第一压缩机30反向旋转，从而使第一压缩机30以第一最小容量(参照图5中的A1和B2)操作。

如果步骤S260中总的所需的容量大于压缩机30、40的总的容量的84％，则在步骤S290和S300中，室外单元控制器50操作第二压缩机40和第一压缩机30向前转，从而使第二压缩机40和第一压缩机30分别以第二最大容量和第一最大容量操作(参照图5中的A2和B2)。

步骤S130、S160、S190、S220、S250、S280和S300执行完毕后，操作过程返回到开始。

如上所述，提供了一种空调装置及其控制方法，其中一个具有大容量的二级可变容量压缩机和一个具有小容量的二级可变容量压缩机彼此并行连接，从而可根据室内空调载荷多级控制压缩机的容量。另外，空调装置还可应用比线性可变容量压缩机较便宜的二级可变容量压缩机，从而降低了空调装置的成本。另外，由于二级可变容量压缩机的操作效率比线性可变容量压缩机更大，因此，整个操作区域都可实现更有效的操作。需要理解的是可以使用另外的压缩机，微控制器可为执行在计算机可读介质或操作系统中程序化的控制方法的计算机。

虽然已经示出和说明了本发明的一些最佳实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明实质和精神的前提下可以很容易的对实施例进行变化，其保护范围由权利要求和其等同物进行限定。

Claims (22)

1.一种空调装置，包括：

一被控制以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机；

与第一压缩机并行连接，并被控制以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机；和

一控制单元，它控制第一和第二压缩机的容量，根据室内空气调节载荷，对第一和第二压缩机的总体容量进行多级控制。

2.如权利要求1所述的空调装置，其中第一压缩机的第一最大容量基本上等于第二压缩机的第二最小容量，第二压缩机的第二最大容量为第二压缩机的第二最小容量的二倍或更多。

3.如权利要求1所述的空调装置，其中第一和第二压缩机中每一个都具有两个压缩室，如果各压缩机向前旋转，则通过使两个压缩室都执行压缩，实现以最大容量操作，如果各压缩机反向旋转，则通过使两个压缩室中的一个执行压缩，实现以最小容量操作。

4.如权利要求1所述的空调装置，还包括：

一油均衡管，将第一压缩机与第二压缩机连接，从而向第一和第二压缩机提供油。

5.一种空调装置，包括：

多个室内单元；和

一个与多个室内单元连接的室外单元，该室外单元包括：

一被控制以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机；

与第一压缩机并行连接，并被控制以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机；和

一室外控制单元，它控制第一和第二压缩机的容量，根据室内单元要求的室内空气调节载荷，对第一和第二压缩机的总体容量进行多级控制。

6.一种用于控制空调装置的方法，该空调装置具有多个与一室外单元连接的室内单元，该室外单元包括一以第一最小容量和第一最大容量之一操作的第一压缩机，和以第二最小容量和第二最大容量之一操作的第二压缩机；该方法包括：

计算相应的室内单元所需要的空调容量；和

控制第一和第二压缩机的容量，根据计算出的需要的空调容量，多级控制第一和第二压缩机的总容量，

其中第一压缩机的第一最大容量基本上等于第二压缩机的第二最小容量，第二压缩机的第二最大容量大约为第二压缩机的第二最小容量的两倍。

7.如权利要求6所述的控制空调装置的方法，其中所述控制包括：

如果计算的空调容量为0，则停止第一和第二压缩机的操作；

如果计算的空调容量大于0并等于或小于第一压缩机的第一最小容量则停止第二压缩机的操作，并使第一压缩机以第一最小容量操作；

如果计算的空调容量大于第一压缩机的第一最小容量，并小于或等于第一压缩机的第一最大容量，则停止第二压缩机的操作，并使第一压缩机以第一最大容量操作；

如果计算的空调容量大于第一压缩机的第一最大容量并小于或等于第二压缩机的第二最小容量和第一压缩机的第一最小容量的和，则使第二压缩机以第二最小容量操作，使第一压缩机以第一最小容量操作；

如果计算的空调容量大于第二最小容量和第一最小容量的和并小于或等于第二压缩机的第二最大容量，则使第二压缩机以第二最大容量操作，并停止第一压缩机的操作；

如果计算的空调容量大于第二最大容量并小于或等于第二压缩机的第二最大容量和第一压缩机的第一最小容量的和，则使第二压缩机以第二最大容量操作，并使第一压缩机以第一最小容量操作；和

如果计算的空调容量大于第二最大容量和第一压缩机的第一最小容量的和，则使第二压缩机以第二最大容量操作，并使第一压缩机以第一最大容量操作。

8.一种空调装置，包括：

一被控制以第二容量和第一容量之一操作的第一压缩机；

与第一压缩机并行连接，并被控制以第三容量和第四容量之一操作的第二压缩机；和

一控制单元，它控制第一和第二压缩机，根据室内空气调节载荷，使第一和第二压缩机的总体容量多级改变。

9.如权利要求8所述的空调装置，其中第一容量基本上等于第三容量，第四容量大约为第三容量的二倍。

10.如权利要求8所述的空调装置，其中：

第一压缩机具有多个压缩室，根据第一压缩机的旋转方向以第一容量和第二容量之一操作；

第二压缩机具有多个压缩室，根据第二压缩机的旋转方向以第三容量和第四容量之一操作；

11.如权利要求10所述的空调装置，其中：

如果第一压缩机以第一方向旋转，则第一压缩机的压缩室执行压缩，从而以第二容量操作；和

如果第一压缩机以第二方向旋转，则第一压缩机的压缩室之一执行压缩，从而以第一容量操作。

12.如权利要求11所述的空调装置，其中：

如果第二压缩机以第一方向旋转，则第二压缩机的压缩室执行压缩，从而以第四容量操作；和

如果第二压缩机以第二方向旋转，则第二压缩机的压缩室之一执行压缩，从而以第三容量操作。

13.如权利要求8所述的空调装置，还包括：

一油均衡管，将第一压缩机与第二压缩机连接，从而根据室内空调载荷向第一和第二压缩机提供油。

14.一种空调装置，包括：

多个室内单元；和

一个与多个室内单元连接的室外单元，该室外单元包括：

一被控制以第二容量和第一容量之一操作的第一压缩机；

与第一压缩机并行连接，并被控制以第三容量和第四容量之一操作的第二压缩机；和

一室外控制单元，它控制第一和第二压缩机，通过将第一压缩机的容量设定为第一容量和第二容量中的较高容量，而不超过室内空调载荷提供的总容量，和通过将第二压缩机的容量设定为第三容量和第四容量中的较高容量，而不超过室内空调载荷提供的总容量和第一压缩机的设定容量之间的差值，对第一和第二压缩机的总容量进行多级控制。

15.如权利要求14所述的空调装置，其中：

第一压缩机的第二容量基本上等于第二压缩机的第三容量，第二压缩机的第四容量大约为第二压缩机的第三容量的两倍。

16.一种用于控制空调装置的方法，该空调装置具有多个与一室外单元连接的室内单元，该室外单元包括一以第二容量和第一容量之一操作的第一压缩机；和以第三容量和第四容量之一操作的第二压缩机；第一压缩机的第二容量基本上等于第二压缩机的第三容量，第二压缩机的第四容量大约为第二压缩机的第三容量的两倍，该方法包括：

根据室内空调载荷，计算一空调容量；和

控制第一和第二压缩机的容量，根据计算出的空调容量，多级控制第一和第二压缩机的总容量。

17.如权利要求16所述的控制空调装置的方法，其中所述控制容量还包括：

如果计算的空调容量为0，则停止第一和第二压缩机的操作；

如果需要的空调容量大于0并等于或小于第一压缩机的第一容量则停止第二压缩机的操作，并使第一压缩机以第一容量操作；

如果计算的空调容量大于第一压缩机的第一容量，并小于或等于第一压缩机的第二容量，则停止第二压缩机的操作，并通过确定一对应计算的空调容量的占空控制信号，并根据该占空控制信号执行加载或卸载操作，使第一压缩机以第一容量操作，来控制第一压缩机的容量；

如果计算的空调容量大于第一容量并小于或等于第三容量和第一容量的和，则使第二压缩机以第三容量操作，使第一压缩机以第一容量操作；

如果计算的空调容量大于第三容量和第一容量的和并小于或等于第二压缩机的第四容量，则使第二压缩机以第四容量操作，并停止第一压缩机的操作；

如果计算的空调容量大于第四容量并小于或等于第四容量和第一容量的和，则使第二压缩机以第四容量操作，并使第一压缩机以第一容量操作；和

如果计算的空调容量大于第四容量和第一容量的和，则使第二压缩机以第四容量操作，并使第一压缩机以第二容量操作。

18.如权利要求16所述的控制空调装置的方法，其中控制容量还包括：

通过设定第一压缩机的容量，使其以第一容量和第二容量中的较高容量，而不超过计算的空调容量来操作，和通过调节第二压缩机的容量，使其以基本上等于但不超过计算的空调容量和第一压缩机的设定容量之间的差值操作，从而以计算的空调容量操作第一和第二压缩机。

19.如权利要求16所述的控制空调装置的方法，其中控制容量还包括：

设定第一压缩机的容量，使其以第一容量和第二容量中的较高容量，而不超过计算的空调容量来操作，和

调节第二压缩机的容量，使其以第三和第四容量中基本上等于但不超过计算的空调容量和第一压缩机的设定容量之间的差值的容量来操作。

20.一种用于控制具有第一压缩机和第二压缩机的空调装置的控制器，包括：

一种控制单元，它控制第一压缩机以最小容量和最大容量之一操作，并控制与第一压缩机并行连接的第二压缩机，且以第二最小容量和第二最大容量之一操作，该控制单元根据室内空调载荷，通过多级改变第一和第二压缩机的总容量，控制第一和第二压缩机。

21.一种用于控制计算机操作空调装置的机器可读存储介质，该空调装置具有多个与一室外单元连接的室内单元，该室外单元包括一以第二容量和第一容量之一操作的第一压缩机；和以第三容量和第四容量之一操作的第二压缩机；第一压缩机的第二容量基本上等于第二压缩机的第三容量，第二压缩机的第四容量大约为第二压缩机的第三容量的两倍，该机器可读存储介质存储一程序，该程序可执行：

根据室内空调载荷，计算一空调容量；和

控制第一和第二压缩机的容量，根据计算出空调容量，多级改变第一和第二压缩机的总容量。

22.一种空调装置，包括：

至少三个或更多个彼此并行连接的压缩机，每个压缩机以两种不同容量之一操作；

一控制单元，用于控制至少三个或更多个压缩机，从而使至少三个或更多个压缩机的总容量根据室内空调载荷而多级变化，并产生分段线性的总容量操作特性。

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