專利名稱：空調(diào)器、戶外單元和制冷單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元。具體點(diǎn)說，最好是那些能使裝在壓縮機(jī)內(nèi)的電機(jī)被商業(yè)上可供電源驅(qū)動(dòng)的、并能在從低值產(chǎn)品到高值產(chǎn)品的廣闊范圍內(nèi)發(fā)展其共性、容易進(jìn)行拓展品種(kind expansion)的產(chǎn)品。
作為采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)而在空調(diào)器、戶外單元和制冷單元中使用的致冷劑壓縮機(jī)，基本上以恒定速率被驅(qū)動(dòng)的恒速型壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)速被控制的反相型壓縮機(jī)都曾被采用，還有引入籠型導(dǎo)線(繞組)的感應(yīng)電機(jī)通常被采用，因?yàn)樗鼈兡苋菀椎乇痪哂猩逃妙l率等等的交流電壓驅(qū)動(dòng)。另外，已經(jīng)知道從高效率的觀點(diǎn)來看，轉(zhuǎn)子由提供永久磁鐵為轉(zhuǎn)子芯部而構(gòu)成的和轉(zhuǎn)子由在轉(zhuǎn)子芯部上設(shè)有三相繞組而構(gòu)成的直流電機(jī)常被采用，這在JP-A-5-211796中已被披露。
另外，作為工業(yè)用的電機(jī)，從需要節(jié)約能源的觀點(diǎn)來看，曾經(jīng)有人建議可采用嵌入磁鐵的同步電機(jī)，這種電機(jī)能被商業(yè)上可供的電力驅(qū)動(dòng)，這曾在Hirano等所著“超級(jí)節(jié)能電機(jī)及其應(yīng)用”一文中披露過，該文發(fā)表在Yasukawa技術(shù)簡報(bào)1998年的62卷第4期上，總卷號(hào)為241。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，JP-A-5-211796所披露的電機(jī)從高效率的觀點(diǎn)看是有利的，但為了起動(dòng)電機(jī)，必需采用頻率可變的反相器作為電源。這樣電源電路或類似物就會(huì)變得復(fù)雜，而在具有制冷循環(huán)的系統(tǒng)中，在某些用途上它會(huì)變得過分復(fù)雜，以致費(fèi)用昂貴。
另外，為了在使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元中采用上述現(xiàn)有技術(shù)的嵌入磁鐵的同步電機(jī)，應(yīng)該考慮到制冷循環(huán)所需的致冷劑的排放體積和制冷循環(huán)相對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的效率。另外，還必須防止壓縮機(jī)的壓縮室體積、壓縮機(jī)的總體尺寸和裝有壓縮機(jī)的戶外單元的尺寸變大。
另外，在起動(dòng)制冷循環(huán)時(shí)，如果在壓縮機(jī)的抽吸側(cè)和排放側(cè)之間有大的壓力差，那么即使采用嵌入磁鐵的同步電機(jī)，也有可能不能起動(dòng)，或者該電機(jī)會(huì)變得不夠可靠。
另外，在制冷循環(huán)穩(wěn)步運(yùn)行時(shí)，即在同步狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)如果發(fā)生超載，那么在嵌入磁鐵的同步電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子會(huì)大大地失速或者電機(jī)繞組的溫度會(huì)升高。在最壞的情況下，繞組的材料將被變質(zhì)或者繞組的絕緣將被破壞，致使裝置的可靠性顯著降低。
另外，需要盡可能地減少在嵌入磁鐵的同步電機(jī)內(nèi)的永久磁鐵對(duì)循環(huán)通過制冷循環(huán)的致冷劑和潤滑油變質(zhì)的影響。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種使用冷卻循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷單元，它能節(jié)約能耗有高的效率，并能被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動(dòng)、高度可靠。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要減少壓縮機(jī)內(nèi)壓縮室的體積、壓縮機(jī)的總體尺寸、和其內(nèi)裝有壓縮機(jī)的戶外單元和制冷單元(包括空調(diào)器的尺寸)，即使在它們具有高效率的情況下。
應(yīng)該注意到本發(fā)明是要完成上述課題和目的中的至少一個(gè)。
為了完成上述課題，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)戶外的熱交換器和一個(gè)室內(nèi)的熱交換器，電機(jī)被設(shè)置在封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，致冷劑氣體流動(dòng)通過電機(jī)室，電機(jī)包括設(shè)在轉(zhuǎn)子芯部上的籠型導(dǎo)線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，使該電機(jī)用作同步電機(jī)并被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動(dòng)。
采用這種配置，制冷循環(huán)可被商業(yè)上可供的電機(jī)運(yùn)行，因此，空調(diào)器能被簡化成為一個(gè)具有制冷循環(huán)的系統(tǒng)，并能在廣闊范圍內(nèi)用于各種用途。另外，嵌入在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁鐵被磁化成兩極狀態(tài)，因此，即使商業(yè)上可供電源只有50或60Hz的低頻率，制冷循環(huán)的穩(wěn)定狀態(tài)的運(yùn)行也能以較高的速率(3000轉(zhuǎn)/分、3600轉(zhuǎn)/分)完成。另外，壓縮機(jī)、戶外單元、制冷單元及類似物能被緊湊地制成小尺寸，這些對(duì)提高制冷循環(huán)的效率和減少噪聲都有好處。特別是由于下列這些事實(shí)的組合，制冷循環(huán)的效率還能進(jìn)一步提高在以穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行的情況下，電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，抵制滑動(dòng)的電力不再需要；即使由于外界空氣溫度的變化致使載荷增加，壓縮機(jī)的速率亦不變化；因此壓縮機(jī)的效率不會(huì)下降，即使在制冷循環(huán)中載荷有變化，制冷循環(huán)本身仍能保持穩(wěn)定。
另外，一種壓縮機(jī)構(gòu)部件通常能與變速型空調(diào)器和類似物一起使用，其中用到反相器，使擴(kuò)寬品種能夠容易進(jìn)行而不太花費(fèi)地完成。
另外，在起動(dòng)時(shí)，大量致冷劑液被返回到壓縮機(jī)內(nèi)使?jié)櫥偷恼扯冉档?，致使在起?dòng)加熱操作時(shí)空調(diào)器的升溫變壞。但因?yàn)橹吕鋭怏w被導(dǎo)引通過電機(jī)室，并且電機(jī)在被商業(yè)上可供的電源起動(dòng)后，開始是在異步狀態(tài)下被驅(qū)動(dòng)，一直到轉(zhuǎn)為同步狀態(tài)，所產(chǎn)生的熱將致冷劑和潤滑油加熱，因此能防止壓縮機(jī)內(nèi)的軸承被損壞而可提高加熱能力。
另外，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)戶外的熱交換器和一個(gè)室內(nèi)的熱交換器，用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)將感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)組合在一起，具有導(dǎo)線的感應(yīng)電機(jī)適宜在制冷循環(huán)內(nèi)加熱致冷劑或潤滑油，而在加熱操作中，電機(jī)作為感應(yīng)電機(jī)被操作來起動(dòng)制冷循環(huán)，此后電機(jī)作為同步電機(jī)被操作。
采用這種配置，至少在加熱操作中，制冷循環(huán)可被用作感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)起動(dòng)，而由電機(jī)產(chǎn)生的熱可將致冷劑和潤滑油加熱，防止?jié)櫥偷恼扯冉档?，從而能防止壓縮機(jī)內(nèi)的軸承被損壞而可提高加熱能力。盡管這樣，此后電機(jī)又可轉(zhuǎn)入同步狀態(tài)，在該狀態(tài)下壓縮機(jī)的速率不會(huì)改變，因此即使由于外界空氣溫度的變化致使載荷增大，也能防止壓縮機(jī)的效率下降。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一條電路來旁通壓縮機(jī)的排放側(cè)和抽吸側(cè)，及一個(gè)用來開啟和關(guān)閉這條電路的關(guān)閉閥，以便在關(guān)閉閥被開啟后再起動(dòng)制冷循環(huán)。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一條電路來旁通壓縮機(jī)的排放側(cè)和抽吸側(cè)，一個(gè)用來開啟和關(guān)閉這條電路的關(guān)閉閥，及一個(gè)排放壓力的檢測裝置。在制冷循環(huán)的操作中，當(dāng)檢測到排放壓力超過一個(gè)規(guī)定值時(shí)，該檢測裝置便會(huì)開啟關(guān)閉閥。
另外，在上述空調(diào)器中，最好設(shè)有一個(gè)位于戶外熱交換器和室內(nèi)熱交換器之間的液體接收器，一根用來將致冷劑引入到液體接收器內(nèi)的致冷劑引入和發(fā)送管，一根考慮到致冷劑的流動(dòng)方向而設(shè)置的將液體接收器內(nèi)的氣體致冷劑旁通到下游側(cè)的旁通管，和一個(gè)裝在旁通管中的關(guān)閉閥，在制冷循環(huán)的操作中，當(dāng)壓縮機(jī)的排放壓力超過一個(gè)規(guī)定值時(shí)，該關(guān)閉閥便會(huì)開啟。
另外，在上述空調(diào)器中，最好采用渦卷壓縮機(jī)作為上面提到的壓縮機(jī)，因?yàn)檠剀壍肋\(yùn)行的渦卷件和類似的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力小，因此容易起動(dòng)，即使施加在制冷循環(huán)上的載荷有變化，制冷循環(huán)本身也能保持穩(wěn)定并減少噪聲。
另外，在上述空調(diào)器中，最好將永久磁鐵的外表面包覆起來，以免致冷劑和潤滑油變質(zhì)。
另外，按照本發(fā)明所提供的具有制冷循環(huán)的空調(diào)器包括多個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，一個(gè)戶外的熱交換器和一個(gè)室內(nèi)的熱交換器。在這多個(gè)壓縮機(jī)中，有一個(gè)能力(capacity)控制型的速率可變的壓縮機(jī)和一個(gè)速率恒定的壓縮機(jī)，在驅(qū)動(dòng)后者的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的芯部上設(shè)有籠型導(dǎo)線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，而在恒定速率的壓縮機(jī)的排放側(cè)設(shè)有一個(gè)止回閥。
采用這種配置，由于速率恒定的壓縮機(jī)在排放側(cè)的壓力和抽吸側(cè)的壓力之間的壓力差被減小，即使在速率可變壓縮機(jī)的運(yùn)行期間，也能容易地使速率恒定的壓縮機(jī)被商業(yè)上可供電力起動(dòng)。并且即使當(dāng)能力被大大增加，能力變化的范圍也能被增大而可不需相應(yīng)地增加反相器的電源，并且能夠作出精細(xì)的控制。
另外，按照本發(fā)明所提供的戶外單元具有一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)和一個(gè)戶外的熱交換器，該電機(jī)被容納在一個(gè)封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，其中壓縮機(jī)為渦卷壓縮機(jī)，而電機(jī)具有設(shè)在轉(zhuǎn)子芯部上的籠型導(dǎo)線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵。
另外，按照本發(fā)明提供的制冷單元具有一個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)冷凝器、一個(gè)液體接收器、一個(gè)膨脹閥和一個(gè)汽化器，該電機(jī)被容納在封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，其中壓縮機(jī)為具有一個(gè)固定渦卷和一個(gè)沿軌道運(yùn)行的渦卷的渦卷壓縮機(jī)，在驅(qū)動(dòng)沿軌道運(yùn)行的渦卷的電機(jī)的轉(zhuǎn)子芯部上設(shè)有籠型導(dǎo)線并嵌有永久磁鐵。


圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖2為一線圖，示出按照本發(fā)明實(shí)施例的冷卻能力和外界空氣溫度之間的關(guān)系；圖3為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖4為按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖5為按照本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖；圖6為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的壓縮機(jī)的剖視圖；及圖7為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的剖視圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
為了提高采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)的空調(diào)器的效率，有效的辦法是提高致冷劑壓縮機(jī)所采用電機(jī)的效率，該電機(jī)是構(gòu)成制冷循環(huán)的眾多構(gòu)件中消耗電力最多的一個(gè)。傳統(tǒng)上感應(yīng)電機(jī)常被用于致冷劑壓縮機(jī)，但人們都知道將永久磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子芯部的同步電機(jī)具有比感應(yīng)電機(jī)更高的效率。由于同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是利用嵌入電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)的永久磁鐵和從定子誘導(dǎo)出的旋轉(zhuǎn)磁場之間的吸引力，不象感應(yīng)電機(jī)那樣會(huì)在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生二次電流，因此沒有電能損失，所以能夠提高效率。
但在采用同步電機(jī)作為致冷劑壓縮機(jī)用的電機(jī)時(shí)應(yīng)該考慮到下列這些事實(shí)當(dāng)將用于致冷劑壓縮機(jī)的同步電機(jī)直接連接到商業(yè)上可供電源上時(shí)，由電機(jī)定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一個(gè)與電源頻率(50/60Hz)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速率。而用于致冷劑壓縮機(jī)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有一個(gè)巨大的慣性力，因?yàn)樵撧D(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是成為整體裝在致冷劑壓縮機(jī)內(nèi)的。因此，在起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子不能跟上定子所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速率，所以制冷循環(huán)不能被起動(dòng)。這樣，在需要采用速率恒定的壓縮機(jī)的情況下，同步電機(jī)就不能被采用，因?yàn)橐话憧紤]最好采用商業(yè)上可供的電源。
參閱圖1和2，其中示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的空調(diào)器。一個(gè)被商業(yè)上可供電源驅(qū)動(dòng)的速率恒定的壓縮機(jī)被采用。該壓縮機(jī)具有一個(gè)在轉(zhuǎn)子芯內(nèi)嵌有兩極永久磁鐵的同步電機(jī)，當(dāng)用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子芯以低于同步速率的速率旋轉(zhuǎn)時(shí)，該同步電機(jī)可作為感應(yīng)電機(jī)使用。
圖1所示的空調(diào)器具有一個(gè)速率恒定的壓縮機(jī)1，一個(gè)四路閥2，一個(gè)戶外熱交換器3，一個(gè)戶外膨脹裝置5，一個(gè)室內(nèi)膨脹裝置6，一個(gè)室內(nèi)熱交換器7和一個(gè)蓄積器9，這些都連續(xù)地連接在一起。在速率恒定的壓縮機(jī)中，在轉(zhuǎn)子圓周附近沿著轉(zhuǎn)子周邊制有籠型繞組(導(dǎo)線)而永久磁鐵被嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)。采用這種配置，電機(jī)可先作為感應(yīng)電機(jī)使用，一直到轉(zhuǎn)子速率到達(dá)同步速率，該電機(jī)就可作為同步電機(jī)使用。因此，即使不用反相機(jī)也能起動(dòng)，而在以同步速率運(yùn)行時(shí)，即在由商業(yè)上可供電源的頻率(50Hz或60Hz)確定的速率(3000轉(zhuǎn)/分、3600轉(zhuǎn)/分)以穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)沒有二次電流產(chǎn)生，所以能提高效率。
雖然永久磁鐵嵌入在轉(zhuǎn)子內(nèi)的電機(jī)被用于速率恒定的壓縮機(jī)1上，但也可采用這樣一種配置，使僅有永久磁鐵型的同步電機(jī)和一個(gè)能在同步速率左右被驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電機(jī)組合在一起。在這種情況下，在起動(dòng)時(shí)只將電力輸送給感應(yīng)電機(jī)，而當(dāng)感應(yīng)電機(jī)的速率到達(dá)同步電機(jī)的速率左右時(shí)切斷供應(yīng)給感應(yīng)電機(jī)的電力，同時(shí)將電力供應(yīng)給同步電機(jī)。采用這種配置，壓縮機(jī)1可只由同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)的運(yùn)行。因此電機(jī)和壓縮機(jī)1的運(yùn)行效率就可提高，同時(shí)空調(diào)器的整體效率也可提高。
由于同步電機(jī)永遠(yuǎn)不會(huì)在定子和轉(zhuǎn)子之間引起滑動(dòng)，而這在感應(yīng)電機(jī)是有可能發(fā)生的，因此，就同步電機(jī)而言，與感應(yīng)電機(jī)相比，由于載荷變化而引起的轉(zhuǎn)子速率的變化較小，而在同等的載荷下轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率較高。從而，被壓縮機(jī)1內(nèi)致冷劑壓縮機(jī)構(gòu)壓縮的致冷劑的體積可增加，從壓縮機(jī)1排放出來的致冷劑的體積可增加，因此能在正常的載荷范圍內(nèi)提高制冷循環(huán)的能力，如圖2所示。
特別是在制冷循環(huán)超載運(yùn)行時(shí)，這時(shí)感應(yīng)電機(jī)會(huì)引起大的滑動(dòng)，而同步電機(jī)不會(huì)引起滑動(dòng)，從而不會(huì)有電流流動(dòng)通過籠型導(dǎo)線，這樣，提高能力的效果就格外顯著。另外，如果采用渦卷壓縮機(jī)作為致冷劑用的壓縮機(jī)1，由于壓縮轉(zhuǎn)矩的變化小，從而電機(jī)載荷的變化亦小，因此效率還能進(jìn)一步提高。應(yīng)該注意到圖2所示結(jié)果是通過冷卻操作得到的，但同樣的結(jié)果也可通過加熱操作得到。
另外，電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的速率反比于電機(jī)磁極的數(shù)目，因此將磁極的數(shù)目設(shè)定為最小即兩個(gè)磁極，便能使電機(jī)轉(zhuǎn)子的速率增加，這樣便能使從壓縮機(jī)1內(nèi)排放出來的致冷劑的體積增加，從而，壓縮機(jī)1內(nèi)的壓縮室的容積便能減少，結(jié)果便能縮小壓縮機(jī)1的尺寸以及裝有該壓縮機(jī)的戶外單元20的尺寸。另外，制冷循環(huán)所必需的壓縮機(jī)構(gòu)部件和其他構(gòu)件一般都能用于各種空調(diào)器上，包括采用反相器的變速型空調(diào)器，并且空調(diào)器的品種的擴(kuò)展(expansion ofkinds)容易做到，還能較不費(fèi)錢地制造空調(diào)器。
現(xiàn)在結(jié)合圖6和7說明壓縮機(jī)1和轉(zhuǎn)子5。
壓縮機(jī)構(gòu)部件具有一個(gè)豎立在固定渦卷60的端板61上的螺旋形渦卷63和一個(gè)豎立在沿軌道運(yùn)行的渦卷57的端板58上的螺旋形渦卷68，這兩渦卷互相嚙合。沿軌道運(yùn)行的渦卷57是由曲軸55轉(zhuǎn)動(dòng)的，這樣來實(shí)現(xiàn)壓縮操作。
在固定渦卷60和沿軌道運(yùn)行的渦卷57之間形成的眾多壓縮室59(59a、59b…)中，位于徑向上最外邊的壓縮室在操作時(shí)向兩個(gè)渦卷的中心位移，因此其體積逐漸縮小，當(dāng)這兩個(gè)壓縮室59a、59b來到接近兩個(gè)渦卷60,57的中心的位置時(shí)，在這兩個(gè)壓縮室內(nèi)被壓縮的致冷劑氣體就通過一個(gè)與壓縮室連通的排放口62排出。排放的致冷劑氣體通過一條在固定渦卷60和框架56內(nèi)制出的氣體通道被導(dǎo)引到一個(gè)在框架56之下的壓縮容器內(nèi)，然后通過一根設(shè)在壓縮容器側(cè)壁上的排放管64排放到壓縮機(jī)之外。
另外，電機(jī)被封閉在壓縮容器(電機(jī)室)內(nèi)，并且沿軌道運(yùn)行的渦卷57被電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣來實(shí)現(xiàn)壓縮操作。
有一集油槽零件66設(shè)在電機(jī)之下，在集油槽零件內(nèi)的潤滑油通過一條在曲軸55內(nèi)制出的油通道65由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)造成的壓力差被導(dǎo)引出去，這樣來潤滑沿軌道運(yùn)行的渦卷57的滑動(dòng)零件、曲軸55、滑動(dòng)軸承等。
電機(jī)為一種嵌有磁鐵型的同步電機(jī)，具有一個(gè)定子51和一個(gè)轉(zhuǎn)子52。定子51具有一個(gè)定子芯53和卷繞在定子芯53上的定子繞組(導(dǎo)線)54。轉(zhuǎn)子52具有一個(gè)轉(zhuǎn)子芯74，其中嵌有永久磁鐵71并在磁鐵之間設(shè)有狹縫3。永久磁鐵71被磁化成兩極狀態(tài)，并且有多條導(dǎo)線被嵌入在轉(zhuǎn)子52的圓周的附近，這樣來形成籠型導(dǎo)線(繞組)72。
接下來結(jié)合圖3說明另一個(gè)實(shí)施例。
在起動(dòng)制冷循環(huán)時(shí)，如果在壓縮機(jī)1的排放側(cè)和抽吸側(cè)之間存在著大的壓力差，以致可靠性降低，相應(yīng)地需要確保有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，否則起動(dòng)將不能成功。因此，即使當(dāng)制冷循環(huán)是由感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)，在此以后才交給同步電機(jī)運(yùn)行，就感應(yīng)電機(jī)所要起到的作用而言，轉(zhuǎn)子的籠型導(dǎo)線的數(shù)量應(yīng)當(dāng)增加或者導(dǎo)線的直徑應(yīng)當(dāng)增加，這樣才能使在其內(nèi)流動(dòng)的電流增加，才能使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加。但這樣又有一個(gè)令人擔(dān)心的問題即壓縮機(jī)1的尺寸會(huì)變大。另外，如果要將壓縮機(jī)制造得小巧，永久磁鐵由于轉(zhuǎn)子芯的結(jié)構(gòu)也很難嵌入到轉(zhuǎn)子芯內(nèi)。另外，在壓縮機(jī)1被停止后直到平衡要經(jīng)過好幾分鐘才能使制冷循環(huán)內(nèi)的壓力平衡。
為此，通過一根旁路管將壓縮機(jī)的排放側(cè)和抽吸側(cè)連接起來并設(shè)有一個(gè)關(guān)閉閥10以便用來開啟和關(guān)閉旁路通道。采用這種配置，在起動(dòng)前就可開啟關(guān)閉閥10，使排放壓力和抽吸壓力之間的壓力差減小，這樣，壓縮機(jī)1就能容易地被起動(dòng)。另外，籠型導(dǎo)線的數(shù)量能被減少，永久磁鐵能容易地被裝入轉(zhuǎn)子52內(nèi)，因此有可能合適地將壓縮機(jī)制造得小巧，并保證其可靠性。
另外，當(dāng)壓縮機(jī)1正在運(yùn)行而施加在電機(jī)轉(zhuǎn)子52上的轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，即當(dāng)排放壓力增高時(shí)，將會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子失速的危險(xiǎn)。因此，可將排放壓力設(shè)定在一個(gè)可防止電機(jī)轉(zhuǎn)子52失速的Pdset值上，并用一個(gè)排放壓力檢測裝置14來測量排放壓力。當(dāng)排放壓力增加到Pdset值時(shí)，關(guān)閉閥10就開啟使排放壓力降低，這樣就可防止制冷循環(huán)由于電機(jī)失速而變?yōu)椴徽?。另外，如果渦卷壓縮機(jī)被用作致冷劑壓縮機(jī)，由于渦卷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化較小，相應(yīng)地能夠有效地防止制冷循環(huán)變?yōu)椴徽?，因此可提高可靠性并減少噪聲。
一個(gè)壓力開關(guān)被這樣設(shè)定，使當(dāng)排放壓力上升達(dá)到設(shè)定的壓力Pdset時(shí)，電路內(nèi)的開關(guān)便開啟(或關(guān)閉)，這種壓力開關(guān)可被用作壓力檢測裝置14。
接下來結(jié)合圖4說明本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例。本例的空調(diào)器包括一個(gè)在戶外熱交換器3和室內(nèi)熱交換器7之間(在戶外熱交換器3和室內(nèi)膨脹裝置(indoor expansion device)6之間的液體接收器11，一根用來將致冷劑引入到液體接收器11內(nèi)的致冷劑引入管15，一根用來使氣體致冷劑從液體接收器11旁通到主管線流動(dòng)方向下游側(cè)的旁路管16，一個(gè)用來開啟和關(guān)閉致冷劑引入管15的第一關(guān)閉閥10a和一個(gè)用來開啟和關(guān)閉旁路管16的第二關(guān)閉閥10b。
在冷卻操作中，關(guān)閉閥10b被開啟，在液體接收器11中的氣體致冷劑能被排出，致使致冷劑在液體接收器11的進(jìn)口和出口處的干燥度變高，從而使致冷劑在用作冷凝器的戶外熱交換器3的出口處的干燥度變高。相應(yīng)地，戶外熱交換器3就能有效地用作冷凝器將冷凝壓力限制到一個(gè)較低值。因此能降低排放壓力。在加熱操作中，關(guān)閉閥10a被開啟，這樣便可得到與冷卻操作得到的效果相似的效果。
采用上述配置，可將排放壓力設(shè)定在壓縮機(jī)1所用電機(jī)的轉(zhuǎn)子52不會(huì)失速的Pdset值，并用排放壓力檢測裝置14檢測排放壓力。當(dāng)排放壓力上升到設(shè)定的Pdset值時(shí)，在冷卻操作中關(guān)閉閥10b開啟或者在加熱操作中關(guān)閉閥10a開啟。這樣就能降低排放壓力，因此能防止制冷循環(huán)變?yōu)椴徽！?br> 現(xiàn)在結(jié)合圖5說明又一個(gè)實(shí)施例。
本例中的壓縮機(jī)1包括被商業(yè)上可供電源驅(qū)動(dòng)的一個(gè)單獨(dú)的速率可變的壓縮機(jī)1a和多于一個(gè)的速率恒定的壓縮機(jī)1b，及一個(gè)設(shè)在速率恒定的壓縮機(jī)1b的排放側(cè)的止回閥13。
還設(shè)有多個(gè)室內(nèi)單元21a、21b，因此按照室內(nèi)單元21a、21b的使用情況，載荷可有很大的改變。當(dāng)室內(nèi)單元側(cè)的載荷不大時(shí)，不需要驅(qū)動(dòng)所有的壓縮機(jī)1a、1b，因此只有速率可變的壓縮機(jī)1a被驅(qū)動(dòng)以資實(shí)現(xiàn)能力被控制的操作。當(dāng)只有速率可變的壓縮機(jī)1a被驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果在室內(nèi)單元側(cè)的載荷變大，以致單靠速率可變的壓縮機(jī)能力不能保證，這時(shí)速率恒定的壓縮機(jī)可被驅(qū)動(dòng)。在這階段，由于速率可變的電機(jī)1a已在運(yùn)行，對(duì)速率恒定的壓縮機(jī)1b來說，在排放側(cè)和抽吸側(cè)之間存在著大的壓力差。但由于在速率恒定的壓縮機(jī)的排放側(cè)設(shè)有止回閥13，即使速率可變的壓縮機(jī)尚在運(yùn)行，上述這個(gè)壓力差也可被減少。因此能夠容易地使用商業(yè)上可供電源來起動(dòng)。這樣，即使在需要大的能力而采用多個(gè)空調(diào)器單元的情況下，也能對(duì)廣闊的能力變化范圍實(shí)行精細(xì)的控制而可不需增添反相器電源設(shè)施。
在上述配置中，如果采用由釹(Nd)、鐵、硼或釤(Sm)-鈷制造的磁鐵嵌入到電機(jī)轉(zhuǎn)子52的芯部內(nèi)，永久磁鐵的尺寸便可被縮小，其數(shù)目也可被減少。這樣由于結(jié)構(gòu)的原因，在轉(zhuǎn)子52的芯部內(nèi)設(shè)置籠型導(dǎo)線和永久磁鐵將容易進(jìn)行，因此壓縮機(jī)1可制成小尺寸。另外，由于效率能夠提高，裝有壓縮機(jī)1的戶外單元20的尺寸也可縮小。
另外，當(dāng)采用由釹、鐵、硼或釤-鈷制成的磁鐵時(shí)，永久磁鐵材料中的稀土元素如釹或釤能作為強(qiáng)烈的催化劑使?jié)櫥妥冑|(zhì)，在制冷循環(huán)中當(dāng)磁鐵與致冷劑和潤滑油接觸時(shí)變質(zhì)產(chǎn)物會(huì)成為油泥渣沉積出來。結(jié)果毛細(xì)管就會(huì)被堵塞，阻礙致冷劑的流動(dòng)，造成致冷劑壓縮機(jī)溫度的不正常的升高。
但若用涂層、鍍鎳或鍍鋁將永久磁鐵的外表面包覆起來，永久磁鐵就可不與壓縮機(jī)1內(nèi)的致冷劑和潤滑油直接接觸，潤滑油的變質(zhì)便可被遏制，這樣便能提高可靠性。
另外，在上述實(shí)施例中曾考慮采用由商業(yè)上可供電源驅(qū)動(dòng)的速率恒定的壓縮機(jī)。但若采用能改變頻率的反相器電源來驅(qū)動(dòng)圖7所示的嵌有磁鐵型的同步電機(jī)，效能還可進(jìn)一步提高。
特別是在展示柜或類似物的冷藏裝置中，最好采用液體噴射型的渦卷壓縮機(jī)為的是使制冷循環(huán)穩(wěn)定并提高其可靠性。另外，設(shè)在液體噴射管線內(nèi)的電子膨脹閥的開啟程度是按照壓縮機(jī)排放側(cè)的溫度來控制的，這樣可調(diào)節(jié)噴射液體的體積，相應(yīng)地可防止壓縮機(jī)過熱，因此能以廣闊的能力范圍在汽化溫度進(jìn)行操作。
另外，最好將制冷循環(huán)的能力設(shè)定得比預(yù)先假定的載荷大，即若，有多個(gè)展示柜并采用反相器電源而這樣設(shè)定，使能力留有余地被控制著。即使載荷或展示柜的數(shù)目超過預(yù)先假定的值，應(yīng)付時(shí)只要增加制冷裝置的能力即可，而可不需用一具有較大能力的壓縮機(jī)來更換。即使采用不破壞臭氧層的非氯化的HFC組群致冷劑來代替曾廣泛使用的HCFC22致冷劑，也能保證使空調(diào)器具有高效能和可靠性。
如上所述，按照本發(fā)明提供的使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷裝置能夠減少能耗、提高效率、能被商業(yè)上可供的電源驅(qū)動(dòng)并高度可靠。另外，具有這樣高的效率，能夠縮小壓縮機(jī)內(nèi)壓縮室的體積、壓縮機(jī)的總體尺寸以及裝有壓縮機(jī)的戶外單元和制冷裝置的尺寸。
權(quán)利要求
1．一種具有一個(gè)電機(jī)和一個(gè)制冷循環(huán)的空調(diào)器，包括一個(gè)被所說電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)戶外熱交換器和一個(gè)室內(nèi)熱交換器，所說電機(jī)位于一個(gè)封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，并且在制冷循環(huán)中的致冷劑氣體流動(dòng)通過電機(jī)室，其特征為，所說電機(jī)具有一個(gè)轉(zhuǎn)子的芯部，其內(nèi)嵌有籠型的導(dǎo)線和磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，使所說電機(jī)能用作同步電機(jī)，并且由商業(yè)上可供的電源驅(qū)動(dòng)。
2．一種具有一個(gè)電機(jī)和一個(gè)制冷循環(huán)的空調(diào)器，包括一個(gè)被所說電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)戶外熱交換器和一個(gè)室內(nèi)熱交換器，所說電機(jī)具有感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)的功能，其導(dǎo)線能在所說制冷循環(huán)中加熱致冷劑和潤滑油，其特征為，在制熱運(yùn)行過程中，所說電機(jī)能用作所說感應(yīng)電機(jī)來起動(dòng)所說制冷循環(huán)，之后，所說電機(jī)可作為同步電機(jī)運(yùn)行。
3．按照權(quán)利要求1的空調(diào)器，其特征在于還具有一條使所說壓縮機(jī)的排放側(cè)和抽吸側(cè)旁通的電路，并有一個(gè)關(guān)閉閥可用來開啟和關(guān)閉所說電路，其中，所說制冷循環(huán)是在所說關(guān)閉閥開啟以后才起動(dòng)的。
4．按照權(quán)利要求1的空調(diào)器，其特征在于還具有一條使所說壓縮機(jī)的排放側(cè)和抽吸側(cè)旁通的電路，一個(gè)可用來開啟和關(guān)閉所說旁通電路的關(guān)閉閥，和一個(gè)排放壓力檢測裝置，其中，在制冷循環(huán)運(yùn)行中，當(dāng)所說排放壓力檢測裝置檢測到排放壓力超過設(shè)定值時(shí)所說關(guān)閉閥便開啟。
5．按照權(quán)利要求1的空調(diào)器，其特征在于還具有一個(gè)位于所說戶外熱交換器和所說室內(nèi)熱交換器之間的液體接收器，一根用來將致冷劑引入到所說液體接收器內(nèi)的致冷劑引入管，一根用來使致冷劑氣體從所說液體接收器旁通到致冷劑流動(dòng)方向的下游側(cè)的旁通管，和一個(gè)位于所說旁通管內(nèi)的關(guān)閉閥，其中，在所說制冷循環(huán)的運(yùn)行中，當(dāng)所說壓縮機(jī)的排放壓力超過一個(gè)設(shè)定值時(shí)所說關(guān)閉閥便開啟。
6．按照權(quán)利要求1的空調(diào)器，其特征為，所說壓縮機(jī)為渦卷壓縮機(jī)。
7．按照權(quán)利要求1的空調(diào)器，其特征為，所說永久磁鐵被包覆。
8．一種空調(diào)器，包括多個(gè)電機(jī)，一個(gè)制冷循環(huán)，具有多個(gè)分別被所說電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，一個(gè)戶外熱交換器和一個(gè)室內(nèi)熱交換器，所說多個(gè)壓縮機(jī)各具有一個(gè)可控制能力的、速率可變的壓縮機(jī)和一個(gè)被所說多個(gè)電機(jī)中的一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的速率恒定的壓縮機(jī)，該電機(jī)具有一個(gè)轉(zhuǎn)子的芯部，其內(nèi)嵌有籠型導(dǎo)線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵，及一個(gè)位于所說速率恒定的壓縮機(jī)的排放側(cè)的止回閥。
9．一種戶外單元，具有一個(gè)電機(jī)，一個(gè)被所說電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)和一個(gè)戶外熱交換器，所說電機(jī)被裝在一個(gè)封閉殼體內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，還包括渦卷壓縮機(jī)，所說電機(jī)有一轉(zhuǎn)子的芯部，其內(nèi)設(shè)有籠型導(dǎo)線和被磁化成兩根狀態(tài)的永久磁鐵。
10．一種制冷裝置，具有一個(gè)電機(jī)、一個(gè)壓縮機(jī)、一個(gè)冷凝器、一個(gè)液體接收器、一個(gè)膨脹閥和一個(gè)汽化器，所說電機(jī)被裝在一個(gè)封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi)，所說壓縮機(jī)為渦卷壓縮機(jī)，包括一個(gè)固定渦卷和一個(gè)沿軌道運(yùn)行的渦卷，所述沿軌道運(yùn)行的渦卷被所說電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所說電機(jī)有一轉(zhuǎn)子的芯部，其內(nèi)嵌有籠型導(dǎo)線和永久磁鐵。
11．按照權(quán)利要求10的制冷裝置，其特征為，所說壓縮機(jī)屬于液體噴射型式，并且液體噴射的體積和所說壓縮機(jī)的速率是被控制的。
全文摘要
所公開的使用制冷循環(huán)的空調(diào)器、戶外單元和制冷裝置能夠減少能耗、高度有效而且可靠、并能被商業(yè)可供電源驅(qū)動(dòng)。具有一個(gè)電機(jī)和一個(gè)制冷循環(huán)的空調(diào)器包括一個(gè)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、一個(gè)戶外熱交換器和一個(gè)室內(nèi)熱交換器。電機(jī)位在一個(gè)封閉容器內(nèi)的電機(jī)室內(nèi),致冷劑在制冷循環(huán)中流動(dòng)通過電機(jī)室,其中電機(jī)有一個(gè)轉(zhuǎn)子的芯部,其內(nèi)嵌有籠型導(dǎo)線和被磁化成兩極狀態(tài)的永久磁鐵,所說電機(jī)能被商業(yè)上可供電源驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)F25B13/00GK1309279SQ00132809
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月14日
發(fā)明者坪江宏明, 中山進(jìn), 猿田彰, 浦田和干 申請(qǐng)人:日立空調(diào)系統(tǒng)株式會(huì)社