因此，本发明已经牢记已有技术中发生的上述问题，并且本发明的目 的是提供一种用于控制使用脉冲宽度调制压缩机的空调启动的系统和方 法，其能够迅速和安全地实现空调的启动。
本发明的另一个目的是提供一种用于控制空调启动的系统和方法，其 能够防止在使用脉冲宽度调制压缩机的空调中液体制冷剂的流入。
本发明的再一个目的是提供一种用于控制使用脉冲宽度调制压缩机的 空调启动的系统和方法，其实现压缩机的工作分两个阶段启动，从而使启 动和正常工作能够平滑地连接。
为实现上述目的，根据本发明的原理，一种用于控制空调启动的系统 包括根据负载控制信号以脉冲宽度调制方式来控制的压缩机；电子膨胀阀 门，用于膨胀压缩机中压缩的制冷剂；高压导管，用于连接压缩机一侧的 出口和电子膨胀阀门一侧的入口；低压导管，用于连接电子膨胀阀门一侧 出口和压缩机一侧入口；旁路导管，用于第一端连接到高压导管以及第二 端连接到低压导管；流动速度调整阀，用于安装在旁路导管上用于调整液 体流经过该旁路导管的流动速度；控制单元，用于控制电子膨胀阀门、流 动速度调整阀和压缩机，以便实现分两个阶段启动工作这样的方式，在第 一个启动工作中流动速度调整阀打开而电子膨胀阀门关闭，在第二个启动 工作中流动速度调整阀关闭而电子膨胀阀门打开，以及该压缩机通过一个 负载控制信号来控制，该信号具有在所述启动工作期间比正常工作的周期 较短的周期。
根据本发明原理的另一个方面，一种用于控制具有根据负载控制信号 以脉冲宽度调制方式来控制压缩机的空调启动的方法，其包括压缩机确定 是否有启动信号输入；在启动信号被输入时，在负载控制信号的周期比正 常工作时的负载控制信号的周期短的预定时间周期操纵该压缩机，同时在 第一个启动工作中关闭电子膨胀阀门和打开位于连接压缩机两侧的出口和 入口的旁路导管上的流动速度调整阀；以及包括在第二个启动工作中，在 负载控制信号的周期比正常工作时负载控制信号的周期短的预定时间周期 操纵压缩机，同时打开电子膨胀阀门到一个预定程度并且打开流动速度调 整阀。
附图说明
图1显示本发明用于控制空调启动的系统循环图；
图2a显示脉冲宽度调制压缩机在装载位置时的截面视图，图2b显示 该脉冲宽度调制压缩机卸载位置时的截面视图；
图3显示附图2a和2b的压缩机工作期间的装载时间、卸载时间以及制 冷剂释放量之间关系图；
图4显示本发明用于控制空调启动的系统方框图；
图5显示本发明用于控制空调启动的方法的流程图。
*主要部件参考字符的描述
2：压缩机              5：蒸发器
8：室外单元           9：室内单元
26：脉冲宽度调制阀    27：室外控制单元
28：室外通信电路单元  29：室内控制单元
33：压缩机温度传感器  34：冷凝器温度传感器
发明的具体实施方式
在下文中，本发明的实施例将参考附图进行详细描述。图1显示本发 明的原理用于控制空调启动的系统循环实施例。本发明的空调1包括压缩 机2，冷凝器3，多个电子膨胀阀门4，和多个蒸发器5，它们都是通过 制冷剂导管彼此连接在一起，以便形成一个封闭环路。关于制冷剂导管， 连接压缩机2的流出一侧到电子膨胀阀门4的流入一侧的制冷剂导管是高 压导管6，其用于导引从压缩机2释放的高压制冷剂的流动，而连接电子 膨胀阀门4的流出一侧到压缩机2的流入一侧的制冷剂导管是低压导管 7，其用于导引在电子膨胀阀门4中膨胀的低制冷剂的流动。冷凝器3位 于高压导管6上，而蒸发器5位于低压导管7上。在压缩机2工作时，制 冷剂按照实线箭头方向流动。
空调1包括室外单元8和多个室内单元9。室外单元8包括上面描述 的压缩机2和冷凝器3。室外单元8还包括一个位于压缩机2向上流的低 压导管7上的储液器10，以及包括一个位于冷凝器3向下流的高压导管6 上的收集器11。储液器10可作为收集和蒸发没有蒸发的液体制冷剂而且 使蒸发的制冷剂能够流到压缩机2中。如果制冷剂没有在蒸发器5中完全 蒸发，则进入储液器10的制冷剂是一种液体制冷剂和气体制冷剂的混合。 储液器10蒸发液体制冷剂，并且只能允许气体的制冷剂(气体制冷剂) 进入到压缩机2中。为了这个目的，所希望的是它位于储液器10上部分 中的制冷剂导管的入口端和出口端处。
如果制冷剂在冷凝器3中没有完全地被压缩，则进入收集器11的制冷 剂是一种液体制冷剂和气体制冷剂的混合。收集器11构造成为使得液体 制冷剂和气体制冷剂彼此分开而且只允许液体制冷剂流出。为了这个目 的，位于收集器11内侧的制冷剂导管的入口和出口端被延伸到收集器11 的下面部分。
为了分流驻留在收集器11中的气体制冷剂，提供一个排气分流导管12 连接收集器11到储液器10向上流的低压导管7。排气分流导管12的入 口端是位于收集器11的上面的部分，因此只有气体制冷剂进入排气分流 导管12。排气阀13提供在排气分流导管12上，而且控制气体制冷剂分 流的流动速度。双点线箭头表示气体制冷剂流经过排气分流导管12的方 向。
从收集器11延伸的高压导管6的部分构造成以便通过储液器10。这 种结构通过利用经过高压导管6的相对高温度的制冷剂来蒸发在储液器 10中收集的低温度液体制冷剂。为了有效地蒸发制冷剂，位于储液器10 的低压导管部分形成U型，而通过储液器10的高压导管6部分是位于穿 过低压导管7的U-形部分的内部。
室外单元还包括把压缩机2和冷凝器3之间的高压导管6的部分连接 到储液器10的热气体分流导管14，和连接收集器11向下流一侧和储液 器10向上流一侧的液体分流导管15。热气体阀16位于热气体分流导管 14上，以便控制热气体分流的流动速度，而液体阀17位于液体分流导管15 上，以便控制液体制冷剂分流的流动速度。因此，当热气体阀16打开时， 从压缩机2释放的一部分热气体沿着图1点线箭头指示的方向流经热气体 分流导管14；当液体阀17打开时，从收集器11释放的一部分液体制冷 剂沿着图1中双点线箭头指示的方向流经液体分流导管15。
多个室内单元9是平行排列的。每个室内单元9包括电子膨胀阀门4 和蒸发器5。因此，多个室内单元9连接到单一的室外单元8。室内单元 的容量和形状可以一样也可以彼此不一样。
压缩机温度传感器33位于压缩机2出口一侧上，以便测量流出制冷剂 气体的温度，而冷凝器温度传感器34位于冷凝器3的中心，以便测量冷 凝器3的温度，最好是冷凝器3的中心温度。如下面描述，压缩机温度传 感器33和冷凝器温度传感器34都连接到室外控制单元27。
如附图2a和2b所描述，采用以脉冲宽度调制方式控制的可变容量压 缩机作为压缩机2。压缩机2包括具有入口18和出口19的外壳20，位 于外壳20中的马达21，通过马达21的转动力旋转的转动轴22，和与转 动轴22一起确定压缩室23的固定轴24。分流导管25附在外壳20，以 便把固定轴24上的一个位置连接到进口18，而以螺线管阀形式的PWM阀 门(脉冲宽度调制阀门)26安装在分流导管25上。在图2a中，PWM阀26 关闭并且关闭了分流导管25。在这种状态下，压缩机2释放制冷剂。这 种状态被称为“装载状态”，并且在这种状态下压缩机2工作在100％的 能力。在图2b中，PWM阀26被打开并且打开分流导管25。在这种状态 下，压缩机2没有释放制冷剂。这种状态被称为“卸载状态”，而且在这 种状态下压缩机2工作在0％的能力。电源提供给压缩机2而与装载和卸 载状态无关，马达21以一个恒定的速度旋转。当电源没有提供给压缩机2 时，马达21不旋转而且压缩机2不工作。
如图3中所示，压缩机2在其工作期间周期性地经历着装载和卸载的 状态。装载时间和卸载时间根据要求的制冷容量而变化。在装载期间因为 压缩机2释放制冷剂所以蒸发器5的温度降低，而在卸载期间因为压缩机 没有释放制冷剂所以蒸发器5的温度增加。在图3中，阴影线部分表示释 放制冷剂的量。用于控制装载和卸载次数的信号被称为负载控制信号。在 本发明的这些实施例中，以装载和卸载次数这种方法变化的压缩机2容量 是根据压缩机2需要的总制冷容量来改变的，同时每个周期都保持恒定， 例如20秒。
图4显示本发明用于控制空调启动的系统方框图。如图4所示，室外 单元8包括一个为了发射和收到信号而连接到压缩机2和PWM阀26的室 外控制单元27。室外控制单元27为了发射和接收数据而连接到室外通信 电路单元28，并且连接到排气阀13，热气体阀16和液体阀17，以便如 果需要就控制这些阀的工作。每个室内单元9包括室内控制单元29。温 度检测单元30和温度设置单元31连接到室内控制单元29的输入端口， 而且电子膨胀阀门4连接到室内控制单元29的输出端口。温度检测单元 30是用于测量要装有空调的房间温度的温度传感器。每个室内单元9包括 一个连接到室内控制单元29的室内通信电路单元32，以便发射和接收数 据。室外通信电路单元28和室内通信电路单元32构造成以有线或者无线 方式发射和接收数据。
在本发明中，压缩机29的工作是分成正常工作和启动工作。正常的工 作指的是在电源加点给压缩机并且压缩机的启动已经完成之后，压缩机根 据从室内单元发射的需要制冷容量信息将要完成的工作，而启动工作表示 当一个启动信号发射给压缩机时，压缩机将要实现启动的工作。
在正常工作方式中，室内控制单元29接收来自温度检测单元30和温 度设置单元31的信号，并且根据室内温度和设置温度之间的差值计算室 内单元9需要的制冷容量。另外，室内控制单元29具有室内单元其本身 的制冷容量信息，而且能够根据室内温度和设置温度与室内单元本身的制 冷容量之间的差值来计算需要的制冷容量。按上述方式计算出的每个室内 单元需要的制冷容量是通过通信电路单元28与32传送给室外控制单元 27的。室外控制单元27计算所有的室内单元9要求制冷容量总和的全部 需要制冷容量。压缩机2随着其装载时间与卸载时间相互交变而工作，它 们是根据总的需要制冷容量预设的。
参考图5，描述的是启动工作之前和启动工作的压力平衡处理。首先， 室外控制单元27确定压缩机2是否停止(S101)。如果压缩机2是停止 的，电子膨胀阀门4和排气阀13被完全打开(S102)。确定是否已经过 了三十秒(S103)。如果没有过三十秒，继续步骤102；但是如果已经 过了三十秒，则热气体阀16打开(S104)。随后，确定在电子膨胀阀门4 和排气阀13被打开(S105)之后是否过了三分钟(或者在热气体阀已经 打开之后的两分三十秒)。如果三分钟没有过，电子膨胀阀门4，排气阀13 和热气体阀16被保持打开；如果三分钟已过，电子膨胀阀门4，排气阀13 和热气体阀16被关闭(S106)。执行三分钟的压力平衡过程的原因是为 了通过平衡一个周期内高低压力来减少启动早期阶段的启动负荷。在这种 情况下，三分钟是为了平衡周期内高低压力所需要的时间，但是该时间可 以根据特殊的系统而改变。
下面将描述启动工作。在这个实施例中，启动工作是分两个阶段完成 的。首先将描述第一阶段的启动工作。确定是否为压缩机2输入一个启动 信号(S107)。如果该启动信号被输入，压缩机2就工作，电子膨胀阀 门4被关闭而热气体阀16和排气阀13被打开(S108)。在这种情况下， 用来控制压缩机2的负载控制信号的周期被确定为比正常工作的负载控制 信号的周期短。启动工作时期被设置为比工作周期较短的原因是如果压缩 机2通过正常工作周期来工作，则压力上下波动变得很大，从而使压缩机2 的可靠性恶化并且导致压缩机2的安全启动困难。另外，当正常工作期间 卸载时间相对长时，压缩机2的启动将花较长的时间。而当装载时候相对 长时，压力的下降变得很大而且液体制冷剂可以从储液器10流到压缩机 2。因此，如果装载时间被确定为相对地短并且装载工作经常执行，则压 缩机的启动可能迅速地和安全地完成。在这个实施例中，启动工作的周期 是正常工作周期的20％到80％，最好50％。启动工作周期的最低的限制为 什么确定为20％的原因是装载时间和卸载时间是通过秒来设置的，并且在 最低限制的减少中有一个限制。最高限制为什么确定为80％的原因是如果 最高限制被确定为多于80％，则几乎不存在周期减少的影响。因此，当正 常工作周期是二十秒时，启动工作周期是四到十六秒，最好十秒。
在第一阶段启动工作期间，压缩机工作在20％到50％的调制。20％调 制意思是压缩机在两-秒装载时间和八-秒卸载时间交替工作。然而，30％ 调制最好。在这种情况下，装载和卸载时间比例是3∶7。启动工作为什 么在50％或者较小的调制上实现的理由是，因为启动工作不是正常工作， 所以在增加调制上受到限制，以及因为在低温度启动工作中增加调制会发 生大的压力下降，使得压缩机的可靠性恶化。
第一阶段启动工作大约执行一到五分钟，最好一分钟。因此，在第一 阶段启动操作开始之后确定是否一分钟已过(S109)。如果一分钟已过， 开始第二阶段启动工作。
所有的电子膨胀阀门4为什么被关闭同时第一阶段执行启动工作的原 因是为了防止在收集器11和蒸发器5中并且已经通过冷凝器3的液体制 冷剂突然进入储液器，随后进入压缩机2。另外，电子膨胀阀门4被关闭， 所以处在每个蒸发器5和压缩机2之间的低压制冷剂迅速地移动进入压缩 机2而且被压缩和释放，从而使迅速的启动能够完成。
在此期间，当压缩机2工作而所有的电子膨胀阀门4被关闭时，每个 电子膨胀阀门和压缩机2之间的制冷剂压力大大地下降而且制冷剂不能正 常地循环，结果造成压缩机2过热。因此，热气体阀16被打开以便将压 缩机2出口一侧连接到储液器10向上流的低压导管。因此，一部分热气 体进入储液器10，所以处在储液器10中的制冷剂压力被大大地阻止下降 而且压缩机2正常地工作。
另外，因为制冷剂没有正常地循环同时所有的电子膨胀阀门4被关闭， 所以冷凝器3中冷凝的制冷剂不能迅速地进入收集器11。于是，使液体 制冷剂能够流进收集器11，以至收集器11中含有的气体制冷剂通过打开 排气阀13被释放到低压一侧。
在第二阶段启动工作中，启动和某些制冷是同时获得的。首先，确定 压缩机出口一侧温度与冷凝器中心部分温度之间的差值是否大于10°到 30℃(最好大于20℃)(S110)。压缩机2出口一侧的温度由位于压缩 机2出口一侧的压缩机温度传感器33来测量，冷凝器3的中心温度由位 于冷凝器3中心的冷凝器温度传感器34来测量，并且测量的温度被传送 到室外控制单元27。室外控制单元27计算压缩机2出口一侧温度与冷凝 器中心温度之间的差值，并且确定该差值是否大于10°到30℃(最好20℃) (S110)。如果该差值大于10°到30℃，则正常工作开始(S114)；而 如果不是，则软启动工作开始(S111)。在差值大于10°到30℃时开始 正常工作的原因是确定制冷剂是否出现流入压缩机不足的情况。因此，温 度范围可以根据系统来改变。
在软启动工作(S111)中，压缩机2的负载信号周期是正常工作的负 载信号周期的20％到80％。另外，在软启动操作中，压缩机2的装载与卸 载时间比例是4∶6到7∶3。因为在软启动工作中完成启动工作并且某些 制冷工作也必须通过某些制冷剂的添加而完成，所以装载与卸载时间的比 例与第一阶段启动工作的装载与卸载时间比例相比较稍微有所增加。在这 种情况下，装载和卸载时间比例最好是5∶5。
另外，在软启动工作(S111)中，电子膨胀阀门4被开放到5％到33％ (最好17％)的程度，而热气体阀16和排气阀13被打开。第二阶段启动 工作是在调制大于第一阶段启动工作以及电子膨胀阀门开放到17％的程 度，其原因是通过阻止制冷剂进入压缩机2的流入来获得安全的启动，而 且启动工作平稳地转变到正常工作。
同时，即使在步骤111执行的同时，也能够确定压缩机2出口一侧的 温度与冷凝器中心温度之间的差值是否大于10°到30℃(最好20℃) (S112)。如果该差值大于10°到30℃(最好20℃)，则正常工作开始 (S114)。否则，正常工作在对于预设时间内执行步骤111之后才开始。 换句话讲，如果压缩机2出口一侧的温度与冷凝器中心的温度之间的差值 小于10°到30℃(最好20℃)，那么，在执行步骤111的同时，确定是 否已过了三到八分钟(最好五分钟)。如果已过三到八分钟(最好五分 钟)，则正常工作(S114)开始。对于这种三到八分钟(最好五分钟) 已过的原因是，压缩机2的工作进入安全阶段而且液体制冷剂的流入几乎 不会发生。在这种情况下，确定时间周期(三到八分钟)是考虑到长时间 周期对于安全的启动较好而短时间周期对于快速启动较好。
工业应用性
如上所述，本发明提供用于控制空调启动的系统和方法，其中，使用 脉冲宽度调制压缩机，电子膨胀阀门，热气体阀和排气阀被合适地控制， 从而使空调的启动能够迅速地而安全地完成。另外，用于控制空调启动的 系统和方法能够在压缩机工作同时防止液体制冷剂流入空调。
另外，本发明提供用于控制空调启动的系统和方法，它能够实现压缩 机分为两个阶段的启动工作，从而使启动和正常工作能够平稳地连接。