CN101131252A - 空调机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用定速压缩机的空调机及其控制方法，其目的在于在外部空气温度较低的条件下通过控制室内风扇的速度有效地控制制冷运行。为此，本发明所提供的通过控制压缩机的运行而进行制冷运行的空调机的控制方法包含步骤：监测室内热交换器温度；及将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第一基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，控制室内风扇的风速。

Description

空调机及其控制方法
技术领域
本发明涉及使用定速压缩机的空调机，尤其涉及在外部空气温度较低的条件下通过控制室内风扇的速度而可以有效地控制制冷运行的空调机及其控制方法。
背景技术
通常，空调机是用于对室内空间进行制冷或制热的设备，采用在室内机及室外机之间进行制冷剂循环的通常的制冷循环结构，根据液态制冷剂气化时吸收周围的热量、制冷剂液化时释放其热量的特性供应冷空气或暖空气而调节室内温度。
通常的制冷循环结构如图1所示，包含：将制冷剂压缩为高温高压状态的压缩机10、通过与周围空气进行热交换使被压缩的制冷剂冷凝的冷凝器12、使冷凝的制冷剂膨胀为低压状态的毛细管14、使膨胀为低压状态的制冷剂蒸发的蒸发器16。根据这种制冷循环结构，制冷运行时将室内机侧的热交换器用作蒸发器16(以下称室内热交换器)，将室外机侧的热交换器用作冷凝器12(以下称室外热交换器)。
并且，空调机为了提高室内侧与室外侧的热交换能力具有调节空气流动的风扇，室外热交换器12具有室外风扇13，室内热交换器16具有室内风扇17。这些风扇13、17起到促进热交换的催化作用，以加速流经各热交换器12、16的制冷剂与空气之间的热交换。
这种空调机通过对压缩机10进行开/关控制进行制冷运行，即当室内温度高于设定温度时运行压缩机10以降低室内温度，当室内温度达到设定温度时关闭压缩机10，然后当室内温度比设定温度高出一定值(+1℃)时重新运行压缩机10。这种控制方式通常在外部空气温度(室外温度)高于预定温度(约18℃)的条件下进行制冷运行时，能够发挥良好的制冷能力。
但是，最近随着市场环境的变化和用户对空调机运行选择范围的增大，更多的用户希望在通常不进行制冷运行的零下的外部空气温度条件下进行制冷运行。如此，当外部空气温度低于预定温度时，室外热交换器12能发挥较高的热交换能力，相反室内热交换器16的热交换能力较低，因此压缩机10中可能流入液态制冷剂而导致压缩机10受损，并可能使室内热交换器16冻结，现有技术为了应对这种情况而设计了低温制冷循环结构，如图2所示。
图2为表示采用定速压缩机的空调机在进行低温制冷时根据室内热交换器的温度控制压缩机10、室外风扇13及室内风扇17的操作的曲线图。
如图2所示，根据压缩机10、室外风扇13及室内风扇17的运行动作而进行制冷运行时，如果室内热交换器温度在预定温度W(约2℃)以下的持续时间达到一定时间A(约4～10分钟)，则强行控制室外风扇13进行3个周期的关/开动作。这是为了通过控制室外风扇13的关/开动作来提高室内热交换器16的温度而首次防止室内热交换器16发生冻结，此时压缩机10维持运行状态，室内风扇17按照用户设定的设定风速UL运行(第一次冻结防止措施)。
此后，当室内热交换器温度通过室外风扇13的强制关/开动作上升至预定温度U(约10℃)以上时，判断为正常工作状态而在维持压缩机10运行状态和室内风扇17设定风速UL状态的同时使室外风扇13维持运行状态(解除冻结防止措施)。
相反，如果不能通过强行控制室外风扇13进行关/开动作来提升室内热交换器温度，使得室内热交换器温度达不到预定温度U(约10℃)，则判断为室内热交换器16发生冻结而采取最后的保护控制措施，即关闭压缩机10、关闭室外风扇13、并使室内风扇17以最低速度LL运行(第二次冻结防止措施)。
采取所述第二次冻结防止措施之后，当室内热交换器温度上升至预定温度U(约10℃)以上时进行正常工作，即维持压缩机10和室外风扇13的运行状态，使室内风扇17以设定风速UL运行(解除冻结防止措施)。
如上所述，在采用定速压缩机的空调机中，如图2所示的低温制冷循环结构所能适应的最低外部空气温度为21℃，这种低温制冷循环结构只要外部空气温度下降5℃，便因无法提升室内热交换器温度导致压缩机10持续关闭而不能进行制冷，或者发生压缩机10频繁地进行开/关动作的间歇运行(运行/停止运行)。压缩机10频繁地发生间歇运行时，由于不能进行实质性的制冷，因此可能无法满足用户的需要，而且由于压缩机10油无法顺利地循环，因此可能发生压缩机10起动失败等问题。
并且，如果采取用于防止室内热交换器16冻结的最后保护控制措施，即关闭压缩机10的控制措施，则意味着室内热交换器温度下降到零下温度，这导致室内热交换器16中发生结冰，因而在结冰融化又再结冰的反复过程中会发生室内热交换器16中的结冰水在融化时从室内机排出口排出的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种在外部空气温度较低的条件下也能保持正常的制冷运行及可靠性的空调机及其控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种在外部空气温度较低的条件下能够通过对室内风扇速度进行可变控制而提高制冷运行效率的空调机及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明所提供的通过控制压缩机的运行而进行制冷运行的空调机的控制方法包含步骤：监测室内热交换器温度；及将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第一基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，控制室内风扇的风速。
并且，所述第一基准温度为用于判定室内热交换器发生冻结的冻结判定温度条件，所述冻结判定温度条件为用于判断室内热交换器温度是否在一定温度以下持续一定时间的温度条件。
并且，控制所述室内风扇风速的步骤通过将室内风扇的速度控制为用户设定风速的上位风速，以满足所述室内热交换器不发生冻结的范围。
并且，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，本发明所提供的空调机的控制方法还包含对室外风扇进行关/开控制的步骤。
并且，对所述室外风扇进行关/开控制的步骤通过强行控制室外风扇进行预先设定的一定次数的关/开动作，以满足所述室内热交换器不发生冻结的范围。
并且，本发明所提供的空调机的控制方法还包含步骤：监测随所述室内风扇的风速控制而变化的室内热交换器温度；将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第二基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度低于第二基准温度时关闭所述压缩机。
并且，所述第二基准温度为用于判定室内热交换器的冻结状态是否被解除的冻结解除温度。
并且，本发明所提供的通过控制压缩机的运行而进行制冷运行的空调机，包含：室内热交换器，在制冷运行时用作蒸发器；温度传感器，以用于监测所述室内热交换器的温度；及控制部，以用于将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第一基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，控制室内风扇的风速。
并且，所述控制部将室内风扇的速度控制为用户设定风速的上位风速，以将室内热交换器的热交换能力调节到所述室内热交换器不发生冻结的范围内。
并且，当室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，所述控制部强行控制室外风扇进行预先设定的一定次数的关/开动作。
并且，所述控制部将随室内风扇的风速控制而变化的室内热交换器温度与预先设定的第二基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度低于第二基准温度时关闭压缩机。
附图说明
图1为适用于一般的空调机的通常的制冷循环结构示意图；
图2为以往的空调机中用于防止室内热交换器冻结的低温制冷循环控制曲线图；
图3为依据本发明一实施例所提供的空调机的控制框图；
图4为依据本发明所提供的空调机中用于防止室内热交换器冻结的低温制冷控制方法的工作流程图；
图5为依据本发明所提供的空调机中用于防止室内热交换器冻结的低温制冷循环控制曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1为适用于一般的空调机的通常的制冷循环结构示意图，因为对于本发明所提供的空调机也同样适用，因此省略重复说明。
图3为依据本发明一实施例所提供的空调机的控制框图，除了图1所示的装置之外，还包含：用于监测室内热交换器16温度的室内热交换器温度传感器22；根据用户指令输入设定温度、设定风速等运行信息的用户输入部24；控制空调机的各装置的控制部26；控制压缩机10的驱动状态的压缩机驱动部28、控制室外风扇13的驱动状态的室外风扇驱动部30；控制室内风扇17的驱动状态的室内风扇驱动部32。
所述控制部26为根据所输入的室内热交换器温度及用户指令控制压缩机10、室外风扇13及室内风扇17的运行状态的微型计算机，从而构成低温制冷循环，在外部空气温度较低的条件下根据室内热交换器的温度控制压缩机10的开/关动作及室外风扇13的开/关动作，并对室内风扇17的速度进行可变控制。
以下，说明具有上述结构的空调机及其控制方法的工作过程及工作效果。
图4为依据本发明所提供的空调机中用于防止室内热交换器冻结的低温制冷控制方法的工作流程图，表示在外部空气温度较低的条件下(从不到21℃的温度至0℃区域的范围)为防止室内热交换器16冻结而进行的控制。
首先，当用户通过用户输入部24选择所期望的运行模式(例如，制冷运行)和设定温度、设定风速等信息时，所选择的信息被输入到控制部26中使空调机开始进行制冷运行。
当空调机开始进行制冷运行时，根据室内温度与设定温度的比较结果运行压缩机10和室外风扇13，并根据设定风速运行室内风扇17，从而进行制冷运行。
然后，控制部26判断是否在进行制冷运行(S100)，如果正在进行制冷运行，则由室内热交换器温度传感器22监测随着因制冷运行而进行制冷循环的制冷剂的状态变化而变化的室内热交换器温度Te，并输入到控制部26(S102)。
由此，控制部26判断所监测到的室内热交换器温度Te是否低于预先设定的冻结判定温度T1(在外部空气温度较低的条件下为了防止室内热交换器冻结而设定的基准温度，约为2℃)(S104)，如果室内热交换器温度Te低于冻结判定温度T1，则接着判断室内热交换器温度Te低于冻结判定温度T1的持续时间是否达到一定时间C1(约4～10分钟)(S106)。
如果室内热交换器温度Te低于冻结判定温度T1的状态持续一定时间C1，则控制部26判断为满足室内热交换器16可能发生冻结的冻结防止条件，从而强行控制室外风扇13进行一定次数(例如3个周期)的关/开(例如关闭30秒/运行10秒)动作(S108)，与此同时将室内风扇17的风速由设定风速改为上位风速(S110)。
举例来讲，当设定风速为强风时，其上位风速为“涡轮增压(turbo)”；当设定风速为“弱风”时，其上位风速为“强风”；当设定风速为“微风”时，其上位风速为“弱风”。
这是为了通过控制室外风扇13的关/开动作而提高室内热交换器16的温度的同时，通过控制室内风扇17的风速提升室内热交换器16的热交换能力，从而在室内热交换器16不发生冻结的范围内进行第一次冻结防止运行。此时，压缩机10与正常的制冷运行时一样保持运行状态(第一次冻结防止措施)。
然后，由室内热交换器温度传感器22监测因室外风扇13的强行关/开动作和室内风扇17的风速变化而变化的室内热交换器温度Te，并判断所监测到的室内热交换器温度Te是否高于预先设定的冻结解除温度T3(在外部空气温度较低的条件下为了解除室内热交换器的冻结防止措施而设定的基准温度，约为10℃)(S112)。
如果室内热交换器温度Te尚未达到冻结解除温度T3，则处于通过强行控制室外风扇13进行关/开动作和改变室内风扇17的风速也未能提高室内热交换器温度Te的状态，因此控制部26判断室内热交换器16发生冻结而采取最后的保护控制措施，即通过关闭压缩机10强制中断空调机的制冷运行。此时，室外风扇13被关闭，室内风扇17以最低风速LL运行(S114)(第二次冻结防止措施)。
判断关闭压缩机10和室外风扇13并以最低风速LL运行室内风扇17的第二次冻结防止措施是否持续了一定时间C2(用于解除室内热交换器冻结状态的最短时间，约为3分钟)(S116)，如果第二次冻结防止措施的持续时间没有达到一定时间C2，则返回所述步骤S114继续保持第二次冻结防止措施。
另外，如果所述第二次冻结防止措施持续了一定时间C2，则控制部26将判断为室内热交换器16的冻结状态在一定程度上被解除，从而再次判断因压缩机10关闭而变化的室内热交换器温度Te是否高于冻结解除温度T3(S118)。
如果所述因压缩机10关闭而变化的室内热交换器温度Te尚未达到冻结解除温度T3，则继续维持关闭压缩机10和室外风扇13、以最低风速LL运行室内风扇17的第二次冻结防止措施，并判断第二次冻结防止措施是否持续一定时间C3(用于解除室内热交换器冻结状态的最长时间，约为5分钟)(S120)，如果第二次冻结防止措施没有持续一定时间C3，则返回所述步骤S118。
另外，如果所述第二次冻结防止措施持续了一定时间C3，则控制部26将判断为室内热交换器16的冻结状态被解除的正常工作状态，使压缩机10和室外风扇13运行，并使室内风扇17以设定风速UL运行(S122)(解除冻结防止措施)。
然后，判断制冷运行是否结束(S124)，如果制冷运行结束，则停止工作；如果制冷运行没有结束，则返回所述步骤S102，重复S102之后的工作。
并且，如果在所述步骤S112中室内热交换器温度Te高于冻结解除温度T3，则判断为通过强行控制室外风扇13进行关/开动作和改变室内风扇17的风速而解除了室内热交换器16的冻结状态的正常工作状态，从而进入所述步骤S122进行使压缩机10和室外风扇13运行并使室内风扇17以设定风速UL运行的正常制冷运行(解除冻结防止措施)。
并且，如果在所述步骤S118中室内热交换器温度Te高于冻结解除温度T3，则判断为通过采取最后的保护控制措施，即控制压缩机10关闭而解除了室内热交换器16的冻结状态的正常工作状态，从而进入所述步骤S122进行使压缩机10和室外风扇13运行并使室内风扇17以设定风速UL运行的正常制冷运行(解除冻结防止措施)。
综上所述，根据本发明所提供的空调机及其控制方法，在外部空气温度较低的条件下(0℃的温度区域)也可以避免间歇运行而进行连续的制冷运行，从而具有在零下的低温区域也能使用空调机的效果。
并且，本发明通过对室内风扇的速度进行可变控制而防止室外机侧的过度热交换，由此可以防止室内热交换器发生冻结，因此不但可以更加有效地控制制冷运行，而且可以避免因室内热交换器的冻结问题导致的压缩机间歇运行，从而可以解决压缩机油的回收及压缩机起动失败等问题。

Claims (12)

1.一种通过控制压缩机的运行而进行制冷运行的空调机的控制方法，其特征在于包含步骤：
监测室内热交换器温度；及
将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第一基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，控制室内风扇的风速。
2.根据权利要求1所述的空调机的控制方法，其特征在于所述第一基准温度为用于判定室内热交换器发生冻结的冻结判定温度条件。
3.根据权利要求2所述的空调机的控制方法，其特征在于所述冻结判定温度条件为用于判断室内热交换器温度是否在一定温度以下持续一定时间的温度条件。
4.根据权利要求1所述的空调机的控制方法，其特征在于控制所述室内风扇风速的步骤通过将室内风扇的速度控制为用户设定风速的上位风速，以满足所述室内热交换器不发生冻结的范围。
5.根据权利要求1所述的空调机的控制方法，其特征在于当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，还包含对室外风扇进行关/开控制的步骤。
6.根据权利要求5所述的空调机的控制方法，其特征在于对所述室外风扇进行关/开控制的步骤通过强行控制室外风扇进行预先设定的一定次数的关/开动作，以满足所述室内热交换器不发生冻结的范围。
7.根据权利要求1所述的空调机的控制方法，其特征在于还包含步骤：
监测随所述室内风扇的风速控制而变化的室内热交换器温度；
将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第二基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度低于第二基准温度时关闭所述压缩机。
8.根据权利要求7所述的空调机的控制方法，其特征在于所述第二基准温度为用于判定室内热交换器的冻结状态是否被解除的冻结解除温度。
9.一种通过控制压缩机的运行而进行制冷运行的空调机，其特征在于包含：
室内热交换器，在制冷运行时用作蒸发器；
温度传感器，以用于监测所述室内热交换器的温度；及
控制部，以用于将所监测到的室内热交换器温度与预先设定的第一基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，控制室内风扇的风速。
10.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于所述控制部将室内风扇的速度控制为用户设定风速的上位风速，以将室内热交换器的热交换能力调节到所述室内热交换器不发生冻结的范围内。
11.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于当室内热交换器温度在第一基准温度范围内时，所述控制部强行控制室外风扇进行预先设定的一定次数的关/开动作。
12.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于所述控制部将随室内风扇的风速控制而变化的室内热交换器温度与预先设定的第二基准温度进行比较，当所述室内热交换器温度低于第二基准温度时关闭压缩机。
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