[发明专利]可变容量空调系统

说明书

政府权利

本发明在美国能源部资助的合同号为DE-FC26-04NT42106的政府支持下进行。政府在本发明中可享有特定权利。

技术领域

本发明总体涉及温度控制系统和方法。更具体地，本发明涉及可变容量直流环境温度控制系统和方法。

背景技术

在交流电(AC)环境温度控制系统(ETCS)不可行、不理想或不可靠时，经常使用直流(DC)环境温度控制系统(ETCS)，也称为空调系统，来控制密闭环境内的温度。例如，在没有或者不能方便取得交流电，或当交流电中断必须有备份空调系统，或者比起交流空调系统更需要直流空调系统的偏远位置的被结构所密闭的环境里。一般，直流空调系统的容量适于有效地控制较小的结构或建筑所密闭的环境的温度。例如，直流空调系统很适合控制设备棚、便携或可移动的结构、电子机柜和诸如蜂窝无线通信电子机柜和电池备份盒等设备或装置结构内的温度。

此类较小的结构可以位于多种户外地点，这些地点呈现影响结构内温度的不同严酷的外部环境条件。也就是，该结构可被暴露于如-30℃到55℃(-22℉到131℉)的大范围外部温度、变化的阳光和多种形式的降水条件下，这些均可以影响内部环境温度。在设备机柜的情况下，温度控制需求可能是严格的以防损坏里面通常昂贵而不很结实的设备。因此，经常需要使用直流空调系统来有效控制此类较小结构的密闭环境的温度。并且很多情况下，效率，一致性和可靠性是直流空调系统的关键要素。

多数情况下，直流空调系统被设计成典型的膨胀压缩式加热和冷却系统，系统包括加热机构、压缩机、冷凝器子系统和蒸发器子系统。通常，加热机构的运行由加热机构控制器控制，压缩机的运行由压缩机控制器控制，冷凝器子系统的运行由冷凝器控制器控制，蒸发器子系统的运行由蒸发器控制器控制。基于从恒温器接收的设定点温度信号，每个控制器使相应部件/子系统“接通”或“断开”。因此，如果密闭环境的温度上升至比设定点高预定量，压缩机控制器、冷凝器子系统控制器、蒸发器子系统控制器“接通”相应部件/子系统。

当温度进入设定点范围内时，相应的控制器“断开”相应部件/子系统。类似地，如果密闭环境内的温度下降比设定点低预定量时，加热机构控制器将“接通”加热机构直到温度上升到设定点范围内，在此点加热机构控制器切断加热机构。此外，当相应控制器“接通”相应部件/子系统，所述部件/子系统全速或者全功率运行。同样地，当相应控制器“断开”相应部件/子系统，所述部件/子系统不运行。从而，直流空调系统进入任务循环，密闭环境温度不在设定点范围内时“接通”而一旦温度回复到设定点范围内时“断开”所述部件/子系统。

从而，典型的直流空调系统包括多个位于直流空调系统内不同位置的分别单独的控制器，来控制每个部件/子系统，且当部件/子系统“开”或“关”时系统都有单一容量。

发明内容

多个实施例中提供了直流可变容量空调系统。系统包括多个温度传感器，用于监测系统内多个部件、位置和气流的温度。系统另外包括集成控制器板，该集成控制器板响应于来自传感器的输入而基本同时控制变速直流压缩机电机、变速冷凝器鼓风机和变速蒸发器鼓风机。通过基本同时控制变速直流压缩机电机、变速冷凝器鼓风机和变速蒸发器鼓风机，该系统基本同时控制蒸发器排出气流的温度和容量中的至少一项。从而，系统提供了蒸发器排出气流的连续的温度和容量，用于维持密闭环境内大致恒定温度。

本发明的进一步应用领域从下面提供的详细描述中将变得清晰。应理解详细描述和特定例子，尽管示出了多个优选实施例，其仅仅是为了说明的目的而不意于限制本发明的范围。此外，本发明的特征、功能和优点可能在多个实施例中单独实现或者可在其它实施例中结合使用。

附图说明

本发明从详细描述和附图中将被更完全地理解，其中：

图1是根据多个实施例的直流(DC)供能的可变容量空调系统(VCACS)的框图，该系统连接到密闭了要被可变容量空调系统热调节的环境的结构；

图2是图1所示根据多个实施例的VCACS的示意性说明；

图3是根据多个实施例的VCACS的分解立体图，示出了VCACS的多个部件；

图4是图1所示根据多个实施例的VCACS的侧视图，其中一侧被移去以示出VCACS内部的部件；

图5是图1所示根据多个实施例的VCACS的正视图，其中蒸发器鼓风机盖被移去；

图6是图1所示根据多个实施例的VCACS的后视图，其中背面被移去以示出冷凝器组件的部件；

图7是示出了图1所示根据多个实施例的VCACS的随温度而变的运行状态图。