CN100373104C - 空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过控制膨胀阀就能维持最佳的冷冻循环状态的空调器。在穿过室外侧热交换器的气流的风速分布不均、致冷剂流路的高度头的影响下，致冷剂流路中的致冷剂流量不平衡、不均匀时，热交换能力就不能充分发挥出来。而为了提高调节能力，需要增大热交换器的尺寸，造成制造成本上升、风扇的转速提高、噪声变大等问题。本发明中，室外热交换器被分割成了二个部分，并分别设置有膨胀阀(5)、(6)和室外热交换器出口温度传感器(7)、(8)，通过对致冷剂循环量分别进行控制，可以使冷冻循环很快稳定下来，最大限度地发挥出热交换器的功能。

Description

空调器

技术领域

本发明涉及一种通过控制膨胀阀来维持最佳冷冻循环状态的空调器。

背景技术

如图13中的控制流程图、图14的控制时序图及图15的方框图所示，现有的空调器一般先根据初始室内温度和目标室内温度之差来设定压缩机工作频率以及目标排气温度的初始值，再通过调节膨胀阀的开度来维持最佳的冷冻循环状态。如果压缩机的实际排气温度与目标排气温度之间出现了偏差，则对膨胀阀的开度进行补正，进行向目标值收敛的控制(其中的一例可参考日本专利公报特开2001-12808号)。

但是，在所述的现有的装置结构中，在穿过室外热交换器的气流的风速分布不均匀、致冷剂流路的高度差(高头)等因素的影响下，会产生所述致冷剂流路中的致冷剂流量不匀、热交换能力不能充分发挥的问题。

举例来说，在图1中所示的大楼用多流路空调机中，风扇4在室外机机体上部一般被设置成面向上方，而室外热交换器被设置在所述风扇的气流方向的上游侧，大致呈圆筒状。

这样的结构与前部设有2个上下排列的风扇、构成鼓风回路的室外机相比，由于气流向上方吹出，而且风扇只有1个，故风速分布不均匀，在靠近热交换器风扇的位置上风速较快，而远离风扇的位置上风速则变得较慢，因此，位于风扇下方、距离较远的热交换器可能会出现热交换功能不足的情况。这样，为了实现与向前方吹风的室外机具有相同的热交换能力，需要增大热交换器的尺寸，或者提高风扇的转速，但是，这样又会产生机体尺寸变大、噪声增大的问题。

发明内容

本发明旨在解决先有技术中存在的上述问题，其目的在于提供这样一种空调器，这种空调器中即使热交换器的风速分布不佳也无需增大热交换器尺寸，不会增大风扇噪声，只通过控制膨胀阀就能维持最佳的冷冻循环状态，使热交换能力得到最大限度的发挥。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明中的空调器如图2中的冷冻循环示意图中所示，将热交换器分割成二个部分，在分别与之相连的致冷剂配管上各设有电动膨胀阀。在制热操作过程中，先从压缩机排气温度和频率得出膨胀阀的目标开度，再将分割成二个部分的各个热交换器的出口温度加以比较；如果温度差超过规定值，则将温度高的热交换器侧的膨胀阀开大规定的开度，同时将温度低的热交换器侧的膨胀阀关小规定的开度，且使这些膨胀阀的合计开度保持不变。

这样，热交换器的整体致冷剂流量保持一定，同时对于被分割后的各个热交换器的致冷剂流量可以根据热交换器温度来分别加以调节，从而可以最大限度地发挥出热交换能力。

另外，在本发明的空调器的制热操作中，在压缩机操作频率达到规定值之前，上、下2个的膨胀阀中处于下侧的膨胀阀被完全关闭，致冷剂不发生流动，只对上侧的膨胀阀进行开度控制。

这样，由于只有上侧的热交换器中有致冷剂在流动，故流速可以得到提高，低频操作时液态致冷剂存积在室外热交换器中的现象可以防止，对致冷剂流量可以进行调节，缩短达到稳定所需的时间。

本发明产生的技术效果如下。本发明空调器可以使由多个致冷剂流路构成的室外侧热交换器保持最佳的冷冻循环状态，无需加大机体单元的尺寸、不必增大鼓风噪音就可以最大限度发挥出热交换器的功能。

本发明的具体实施方案概述如下。本发明的第1方案为，空调器的室外热交换器被分割成二个部分，在分别与之相联的致冷剂配管上各设有1个电动膨胀阀。

在制热操作过程中，从压缩机排气温度和频率得出2个膨胀阀的合计目标开度，并将分割成二个部分的各个热交换器的出 口温度加以比较，如果温度差超过规定值，则将温度高的热交换器侧的膨胀阀开大规定的开度，同时将温度低的热交换器侧的膨胀阀关小规定的开度，且使这些膨胀阀的合计开度保持不变。这样，可以维持最佳的冷冻循环状态，最大限度地发挥出空气调节性能。

第2方案具体为，在对第1方案中的膨胀阀进行的控制中，增加、实施了这样的条件，即，膨胀阀中的一方的开度达到上限值或下限值时，则固定在这样的极限值上。这样，可以维持最佳的冷冻循环状态，最大限度地发挥出空气调节性能。

第3方案具体为，在室外风扇转速达到规定值时，即对第1方案或者第2方案中的膨胀阀进行控制。这样，可以维持最佳的冷冻循环状态，最大限度地发挥出空气调节性能。

第4方案具体为，在压缩机频率达到规定值时，即对第1方案或者第2方案中的膨胀阀进行控制。这样，可以维持最佳的冷冻循环状态，最大限度地发挥出空气调节性能。

第5方案为，室外热交换器在上、下方向上分割成二个部分，在分别与其相联的致冷剂配管上各设有1个电动膨胀阀。在进行制热操作时，在压缩机操作频率达到规定值之前，上、下2个膨胀阀中处于下侧的膨胀阀被完全关闭，使其中没有致冷剂流动。通过开大或者关小处于上侧的膨胀阀，使致冷剂只在处于上侧的热交换器中流动，以提高流速，在低频率操作时防止液态致冷剂存积在室外热交换器中，从而可以使冷冻循环尽快稳定下来。

附图说明

图1为大楼用多流路空调器中的室外机的概略结构图，

图2为本发明的空调器中的冷冻循环图，

图3为本发明第1实施例中的空调器控制流程图，

图4为本发明第1实施例中的空调器控制时序图，

图5为本发明第2实施例中的空调器控制流程图，

图6为本发明第2实施例中的空调器控制时序图，

图7为本发明第3实施例中的空调器控制流程图，

图8为本发明第3实施例中的空调器控制时序图，

图9为本发明第4实施例中的空调器控制流程图，

图10为本发明第4实施例中的空调器控制时序图，

图11为本发明第5实施例中的空调器控制流程图，

图12为本发明第5实施例中的空调器控制时序图，

图13为现有空调器中的控制流程图，

图14为现有空调器中的控制时序图，

图15为现有空调器的方框图

上述附图中，1为压缩机，2为四通阀，3为室外热交换器，4为室外鼓风机，5为室外上部膨胀阀，6为室外下部膨胀阀，7为位于室外热交换器上部出口的温度传感器，8为位于室外热交换器下部出口的温度传感器。

具体实施方案

对于参照附图对本发明的实施例进行说明。另外需要指出的是，本发明并不受本实施例的限定。

(实施例1)

图1为本发明实施例中的室外机的概略结构图，图中以大楼用多流路式空调器为例进行说明。图2为本发明中的冷冻循环系统的示意图。

图2中的冷冻循环系统包括：功率可调的压缩机1、用于在制热操作和制冷操作之间进行切换的四通阀2、室外热交换器3、和室外风扇4。其中，室外热交换器3进一步被分割成上、下2个部分，并分别设置有室外上部膨胀阀5、室外下部膨胀阀6、室外热交换器上部出口温度传感器7、和室外热交换器下部出口温度传感器8。

膨胀阀5、6由在脉冲信号的控制下发生操作的步进电机加以驱动，其操作量(以下称为“开度”)是可以改变的。因此，在下面的详细描述过程中，膨胀阀的开度以“脉冲”为单位进行描述。

在进行制热操作时，通过使四通阀2发生切换，使致冷剂朝虚线箭头所示方向流动，形成制热循环。

下面通过图3中的空调器的流程图以及图4的时序图，来说明膨胀阀控制的操作。

首先，电源被接通之后，在步骤S001使上、下各个膨胀阀实施初始化，成为全开状态。接着，如果在步骤S002中进入制热操作的话，根据步骤S003 中的初期室内温度和目标室内温度之差，在步骤S004中确定压缩机的频率以及目标排气温度。然后，在步骤S005中使上、下各个膨胀阀开大或者关小相同的开度后，进入到目标排气温度控制过程。

目标排气温度控制过程的具体操作如下。在步骤S006中检测出目标排气温度和当前排气温度之间的差值ΔTd，在步骤S007中如果判定当前排气温度低于目标规定值ΔT1，则进到步骤S008，关小规定的ΔP1个脉冲；如果在步骤S009中判定为比ΔT1高，则进到步骤S010，开大ΔP1个脉冲，从而使排气温度保持一定。

接下来，在排气温度达到目标温度之后，在步骤S102，对热交换器上部出口温度以及热交换器下部出口温度进行检测。当其温度差ΔTc为规定值ΔT2以上时，则从步骤S103或者从步骤S106分别进到下一个步骤，使温度高的一方的膨胀阀开大规定的ΔP2个脉冲，温度低的一方的膨胀阀开度关小ΔP2个脉冲。这时，由于上下各个膨胀阀的合计开度并没有发生改变，制冷冻循环的整体节流量不发生变化，排气温度保持一定，而且热交换器上部出口温度以及下部出口温度比较接近，因此，出口处的致冷剂过热度保持一定。另一方面，由于对热交换器的各个通道的出口温度能够进行同等程度的控制，因此能够维持最佳的冷冻循环，最大限度地发挥其空气调节性能。

(实施例2)

图5及图6为本发明第2实施例中的空调器控制流程图及该控制过程的时序图。

电源被接通后，在步骤S001使上、下各个膨胀阀实施初始化，成为全开状态。接着，如果在步骤S002进入制热操作的话，则根据步骤S003的初期室内温度和目标室内温度之间的差，在步骤S004中确定压缩机频率以及目标排气温度；在步骤S005，使上、下各个膨胀阀开大或者关小相同的个脉冲后，进入目标排气温度控制过程。具体控制过程为，在步骤S006，对目标排气温度和当前排气温度之间的差ΔTd进行检测；在步骤S007中判定当前的排气温度低于目标规定值ΔT1时，则进到步骤S008，关小规定的ΔP1个脉冲，而在步骡S009中判定高于ΔT1的场合下，则进至步骡S010，开大ΔP1个脉冲，使排气温度保持一定。

接下来，当排气温度达到目标温度之后，在步骤S202，对热交换器上部出口温度以及热交换器下部出口温度进行检测。如果其温度差ΔTc为规定值ΔT2以上，则从步骤S203或者步骤S209分别进至下一步骡，将温度高的一方的膨胀阀开度开大规定的ΔP2个脉冲，将温度低的一方的膨胀阀开度关小ΔP2个脉冲。这时，对于上、下各个膨胀阀的补正个脉冲设置上、下限值maxΔP2和minΔP2，使各个补正个脉冲不超过上限值maxΔP2或者下限值minΔP2，而且使上、下各膨胀阀的合计开度保持不变。这样，排气温度能够保持一定，而且热交换器的上部出口温度以及下部出口温度比较接近，故出口处的致冷剂过热度能够保持一定，维持最佳的冷冻循环，最大限度地发挥出其空气调节性能。

(实施例3)

图7以及图8为本发明第3实施例中的空调器控制流程图以及该控制过程的时序图。

电源被接通后，首先在步骤S001使上、下各膨胀阀实施初始化，成为全开状态。接着，如果在步骤S002中进入制热操作，则根据步骤S003中的初期室内温度和目标室内温度之间的差，在步骤S004中确定压缩机频率以及目标排气温度；然后，在步骤S005中使上、下各膨胀阀开大或者关小相同数量的个脉冲后，进入目标排气温度控制过程。这一控制过程的具体操作过程如下。在步骤S006中对目标排气温度和当前排气温度之间的差ΔTd进行检测；如果在步骤S007中判定当前的排气温度低于目标规定值ΔT1，则进到步骤S008，关小规定的ΔP1个脉冲；如果在步骤S009中判定高于ΔT1，则进到步骤S010，开大ΔP1个脉冲，使排气温度保持一定。

接下来，在排气温度达到目标温度之后，在步骤S302中检测室外风扇的速度。如果室外风扇速度在设定速度以上，则在步骤S304对热交换器上部出口温度以及热交换器下部出口温度进行检测。如果其温度差Δtc在规定值ΔT2以上，则分别从步骡S305或者从步骤S308进至下一个步骤，将温度高的一方的膨胀阀开度开大规定的ΔP2个脉冲，将温度低的一方的膨胀阀开度关小ΔP2个脉冲。这时，由于上、下各个膨胀阀的合计开度没有发生改变，排气温度保持一定，而且热交换器上部出口温度以及下部出口温度也比较接近，因此，出口处的致冷剂过热度能保持一定，从而可以维持最佳的冷冻循环，最大限度地发挥出空气调节性能。

(实施例4)

图9、图10为本发明第4实施例中的空调器控制流程图以及该控制过程的时序图。

电源被接通后，首先在步骤S001使上、下各个膨胀阀实施初始化，成为全开状态。接着，如果在步骤S002中进入制热操作时，则在步骤S003中检测出初期室内温度和目标室内温度之间的差，并根据这一差值在步骡S004中确定压缩机频率以及目标排气温度，在步骤S005中使上、下各个膨胀阀开大或关小相同数量的个脉冲，然后进入目标排气温度控制过程。这一过程的具体操作如下。在步骤S006中检测出目标排气温度和当前排气温度之间的差ΔTd，如果在步骡S007判定当前排气温度低于目标规定值ΔT1时，则进至步骤S008，关小规定的ΔP1个脉冲；如果在步骤S009中判定高于ΔT1时，则进至步骤S010，开大ΔP1个脉冲，使排气温度保持一定。

接下来，在排气温度达到目标温度之后，在步骡S402中检测压缩机频率。如果在步骤S403中判定压缩机频率在规定值以上，则在步骤S404中对热交换器上部出口温度以及热交换器下部出口温度进行检测；如果其温度差ΔTc在规定值ΔT2以上，则分别从步骤S405或者从步骡S408进至下一步骤，将温度高的一方的膨胀阀开度开大规定的ΔP2个脉冲，将温度低的一方的膨胀阀开度关小ΔP2个脉冲。这时，由于上、下各个膨胀阀的合计开度并没有改变，排气温度保持一定，而且热交换器上部出口温度以及下部出口温度也比较接近，因此，出口处的致冷剂过热度能够保持一定，从而能够维持最佳的冷冻循环，最大限度地发挥出空气调节性能。

(实施例5)

图11、图12为本发明第5实施例中的空调器的控制流程图以及该控制过程的时序图。

电源被接通后，首先，在步骤S001中使上、下各个膨胀阀实施初始化，成为全开状态。接着，如果在步骤S002进入制热操作的话，则在步骤S003中检测出初期室内温度和目标室内温度之间的差，并根据这一差值在步骤S004中确定压缩机频率以及目标排气温度。这时，如果在步骤S502中判定压缩机频率低于规定值Hz1，则在步骤S503中只将上部膨胀阀打开，在步骤S504中将下部膨胀阀完全关闭，进入目标排气温度控制过程。在压缩机频率低于规定值Hz1的场合下，由于致冷剂循环量也少，故没有必要使用全部的热交换器，只通过风速较快的上部热交换器使致冷剂循环就能维持的最佳的冷冻循环，最大限度地发挥出空气调节性能。

另外，在压缩机频率高于规定值Hz1的场合下，则进到步骤S505，使上、下各个膨胀阀开大或者关小相同数量的个脉冲，然后进入目标排气温度控制过程。

目标排气温度控制的具体操作如下。在步骤S006先检测目标排气温度和当前排气温度之间的差ΔTd，如果在步骤S007判定当前的排气温度低于目标规定值ΔT1时，则进至步骤S008，关小规定数量的ΔP1个脉冲；如果在步骤S009中判定高于ΔT1，则进至步骤S010，开大ΔP1个脉冲，使排气温度控制成一定。

接下来，当排气温度达到目标温度之后，在步骤S512先检测压缩机频率，如果在步骤S513中判定压缩机频率在规定值Hz2以上，则进到步骤S514中对热交换器上部出口温度以及热交换器下部出口温度进行检测；如果其温度差ΔTc在规定值ΔT2以上，则分别从步骤S515或者从步骤S518进至下一步骤，将温度高的一方的膨胀阀开度开大规定数量的ΔP2个脉冲，将温度低的一方的膨胀阀开度关小ΔP2个脉冲。这时，由于上、下各个膨胀阀的合计开度并没有发生改变，排气温度保持一定，而且热交换器上部出口温度以及下部出口温度也比较接近，因此，出口处的致冷剂过热度能够保持一定，能够维持最佳的冷冻循环，最大限度地发挥出空气调节性能。

在本实施例中，排气温度达到目标温度后的膨胀阀控制过程虽然与实施例4中所示的控制操作相同，但是，也可以采用其它实施例中的控制操作或者其以外的控制操作。

综上所述，本发明中的空调器由于通过控制其膨胀阀就能维持最佳的冷冻循环状态，能够最大限度地发挥出其空气调节性能，因此，可以适用在业务用、店铺用空调器的致冷剂流量控制等中。

Claims (5)

1.一种空调器，其特征在于：在所述空调器的室外机中，设置机体内部的室外热交换器被分割成二个部分，在与这二个部分相联的致冷剂配管上分别设有1个电动膨胀阀，

所述空调器的室外机中包括：用于检测所述的分隔成二个部分的热交换器的各个出口温度的出口温度检测装置；检测压缩机排气温度的排气温度检测装置；和检测压缩机操作频率的频率检测装置；以及由膨胀阀开度设定值存贮装置，

在进行制热操作时，根据压缩机排气温度以及频率来设定所述膨胀阀的合计目标开度，将分割成二个部分的所述热交换器各自的出口温度进行比较；当该温度差超过规定值时，使出口温度高的热交换器一侧的膨胀阀开大规定的开度，使出口温度低的热交换器一侧的膨胀阀关小规定的开度，而且使各个所述膨胀阀的合计开度保持不变。

2.如权利要求1中所述的空调器，其特征在于：制热操作时，对分割成二部分的热交换器的各自的出口温度进行比较，如果该温度差超过规定值、且膨胀阀中一方的开度达到了上限值的话，则固定在上限开度上；如果该温度差超过规定值、且所述膨胀阀中的一方的开度达到了下限值，则固定在下限开度上，同时，所述的2个所述膨胀阀的合计开度保持不变。

3.如权利要求1、2任一项中所述的空调器，其特征在于：制热操作时，如果室外风扇转速到达了规定值、且热交换器的各自的出口温度差超过了规定值，则将温度高的热交换器侧的膨胀阀开大规定的开度，并将温度低的热交换器侧的膨胀阀关小规定的开度，同时使各个所述膨胀阀的合计开度保持不变。

4.如权利要求1、2任一项中所述的空调器，其特征在于：制热操作时，如果压缩机频率达到了规定的值、且热交换器的各个出口温度差超过了规定值，则将温度高的热交换器一侧的膨胀阀开大规定的开度，将温度低的热交换器一侧的膨胀阀关小规定的开度，同时，使各个所述膨胀阀的合计开度保持不变。

5.如权利要求1所述的空调器，其特征在于：在所述空调器的室外机中，设置在机体内的室外热交换器在上、下方向被分割成二个部分，并在分别与之联接的致冷剂配管上分别设有1个电动膨胀阀，

所述空调器的室外机包括：用于检测被分割成二部分的所述热交换器的各个出口温度的出口温度检测装置；用于检测压缩机排气温度的排气温度检测装置；用于检测压缩机操作频率的频率检测装置；以及膨胀阀开度设定值存贮装置，

制热操作时，在压缩机操作频率达到规定值之前，使所述膨胀阀中位于下侧的所述膨胀阀完全关闭，使致冷剂不流入其中；只通过开大或者关小位于上侧的所述膨胀阀，使致冷剂只在位于上侧的所述热交换器中流动。

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