CN105928233B - 单冷型空调器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单冷型空调器及其控制方法。单冷型空调器包括：双缸压缩机、室外换热器、室内换热器、气液分离器、冷媒散热器，第一气缸的吸气口与第一储液器连通，第二气缸和第一气缸的排气容积比值的取值范围为1％～10％；气液分离器包括气体出口、第一接口和第二接口，气体出口与第二气缸相连，第一接口和室外换热器之间串联有固定开度的第一节流元件，第二接口和室内换热器之间串联有固定开度的第二节流元件。冷媒散热器串联在气体出口和所述第二气缸的吸气口之间。本发明的单冷型空调器，有效提高空调器能效。

Description

单冷型空调器及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其是涉及一种单冷型空调器及其控制方法。

背景技术

目前的空调制冷系统没有对节流后并进入蒸发器前的气态制冷剂进行优化循环设计，导致气态制冷剂影响蒸发器换热性能，并且增加压缩机压缩功耗，从而影响到空调器能效水平。喷气增焓和双级压缩技术可以提高空调系统在低温和超低温下的制热能力水平，但对于空调经常使用的制冷工况，能效提升非常有限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种单冷型空调器，可以有效提高空调器能效，有效促进节能减排。

本发明还提出一种上述单冷型空调器的控制方法。

根据本发明实施例的单冷型空调器，包括：双缸压缩机，所述双缸压缩机包括壳体、第一气缸、第二气缸和第一储液器，所述壳体上设有排气口，所述第一气缸和所述第二气缸分别设在所述壳体内，所述第一储液器设在所述壳体外，所述第一气缸的吸气口与所述第一储液器连通，所述第二气缸和所述第一气缸的排气容积比值的取值范围为1％～10％；室外换热器和室内换热器，所述室外换热器的第一端与所述排气口相连，所述室内换热器的第一端与所述第一储液器相连；气液分离器，所述气液分离器包括气体出口、第一接口和第二接口，所述气体出口与所述第二气缸的吸气口相连，所述第一接口与所述室外换热器的第二端相连，所述第二接口与所述室内换热器的第二端相连，所述第一接口和所述室外换热器之间串联有固定开度的第一节流元件，所述第二接口和所述室内换热器之间串联有固定开度的第二节流元件；用于对电控元件进行散热的冷媒散热器，所述冷媒散热器串联在所述气体出口和所述第二气缸的吸气口之间。

根据本发明实施例的单冷型空调器，通过设置上述双缸压缩机，可以有效提高空调器能效，有效促进节能减排，同时通过设置气液分离器，可以提高换热效率，降低压缩机压缩功耗，进一步提高空调器能力及能效，又通过设置冷媒散热器，可以对电控元件进行有效降温。

在本发明的一些实施例中，气液分离器容积的取值范围为100mL-500mL。

在本发明的一些实施例中，单冷型空调器还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀与所述冷媒散热器串联连接，串联连接的所述第一控制阀和所述冷媒散热器与所述第二控制阀并联连接。

在本发明的一些实施例中，所述双缸压缩机还包括设在所述壳体外的第二储液器，所述第二储液器串联在所述气体出口和所述第二气缸的吸气口之间。

优选地，所述第一储液器的容积大于第二储液器的容积。

根据本发明实施例的单冷型空调器的控制方法，单冷型空调器为根据本发明上述实施例的单冷型空调器，包括如下步骤：制冷运行时根据检测到的压缩机运行参数和/或室外环境温度调整所述双缸压缩机的运行频率至满足条件，其中所述压缩机运行参数包括运行电流、排气压力、排气温度中的至少一个。

根据本发明实施例的单冷型空调器的控制方法，通过在运行过程中根据检测结果调整压缩机的运行频率，从而可以让系统运行在合适的参数范围内，提高空调器运行的可靠性。

在本发明的一些实施例中，预设多个不同的排气温度区间，所述多个排气温度区间对应的运行频率的调节指令不同，检测排气温度并根据检测到的排气温度所在的排气温度区间对应的调节指令调节所述运行频率。

在本发明的一些实施例中，预设多个室外温度区间和制冷停机保护电流，多个室外温度区间对应不同的限频保护电流，首先检测室外环境温度，然后根据检测到的所述室外环境温度所在的室外温度区间得到对应的限频保护电流，调整所述运行频率以使实际检测到的运行电流达到相应的所述限频保护电流，其中当制冷时检测到的所述运行电流大于所述制冷停机保护电流时则直接停机。

在本发明的一些实施例中，预设多个不同的排气压力区间，所述多个排气压力区间对应的运行频率的调节指令不同，检测排气压力并根据检测到的排气压力所在的排气压力区间对应的调节指令调节所述运行频率。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的单冷型空调器的示意图；

图2为根据本发明另一个实施例的单冷型空调器的示意图；

图3为根据本发明一个实施例的设有第二储液器的单冷型空调器的示意图；

图4为根据本发明另一个实施例的设有第二储液器的单冷型空调器的示意图；

图5为根据本发明实施例的双缸压缩机的示意图；

图6为根据本发明实施例的单冷型空调器制冷时的控制方法的流程图。

附图标记：

单冷型空调器100、

双缸压缩机1、壳体10、第一气缸11、第二气缸12、第一储液器13、第二储液器14、排气口15、

室外换热器3、室内换热器4、

气液分离器5、气体出口m、第一接口f、第二接口g、

第一节流元件6、第二节流元件7、

第一控制阀8、冷媒散热器9、

第二控制阀20。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明实施例的单冷型空调器100，其中单冷型空调器100具有制冷模式。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的单冷型空调器100，包括：双缸压缩机1、室外换热器3和室内换热器4、气液分离器5、第一节流元件6、第二节流元件7和冷媒散热器9。其中双缸压缩机1包括壳体10、第一气缸11、第二气缸12和第一储液器13，壳体10上设有排气口15，第一气缸11和第二气缸12分别设在壳体10内，第一储液器13设在壳体10外，第一气缸11的吸气口与第一储液器13连通。也就是说，第一气缸11和第二气缸12进行独立压缩过程，从第一气缸11排出的压缩后的冷媒和从第二气缸12排出的压缩后的冷媒分别排入到壳体10内然后从排气口15排出。

第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为1％～10％。进一步地，第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为1％～9％，优选地，第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为4％～9％。例如第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值可以为4％、5％、8％或8.5％等参数。

室外换热器3的第一端与排气口15相连，室内换热器4的第一端与第一储液器13相连。气液分离器5包括气体出口m、第一接口f和第二接口g，气体出口m与第二气缸12的吸气口相连，第一接口f与室外换热器3的第二端相连，第二接口g与室内换热器4的第二端相连，第一接口f和室外换热器3之间串联有固定开度的第一节流元件6，第二接口g和室内换热器4之间串联有固定开度的第二节流元件7。可选地，第一节流元件6和第二节流元件7均可以是毛细管或者节流阀。

冷媒散热器9用于对电控元件进行散热，冷媒散热器9串联在气体出口m和第二气缸12的吸气口之间。可以理解的是，冷媒散热器9的结构可以为多种多样只要可以流通冷媒即可，例如冷媒散热器9可以包括蜿蜒延伸的金属管。

当单冷型空调器100制冷时，从双缸压缩机1的排气口15排出的高温高压冷媒排入到室外换热器3中进行冷凝散热，从室外换热器3排出的液态冷媒经过第一节流元件6的一级节流降压后从第一接口f排入到气液分离器5中进行气液分离，分离出来的中间压力气态冷媒从气体出口m排入冷媒散热器9内以与电控元件进行换热，从而实现对电控元件进行散热的目的，从冷媒散热器9排出的冷媒排入到第二气缸12内进行压缩。

从气液分离器5的第二接口g排出的中间压力液态冷媒经过第二节流元件7的二级节流降压后排入到室内换热器4内进行换热以降低室内环境温度，从室内换热器4排出的冷媒排入到第一储液器13中，从第一储液器13排出的冷媒排入到第一气缸11内进行压缩。

由此分析可知，在单冷型空调器100运行时，不同压力状态的冷媒分别进入到第一气缸11和第二气缸12内，第一气缸11和第二气缸12独立完成压缩过程，从第一气缸11排出的压缩后的冷媒和从第二气缸12排出的压缩后的冷媒排到壳体10内混合后从排气口15排出，同时由于第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为1％～10％，流量较少且压力状态较高的冷媒排入到排气容积较小的第二气缸12内进行压缩，从而可以提高能效，节能减排。

同时通过在室外换热器3和室内换热器4之间设有气液分离器5，从而气液分离器5将一部分气态冷媒分离出来后排回到第二气缸12内进行压缩，由此降低了制冷时流入到室内换热器4的冷媒中的气体含量，减少了气态冷媒对作为蒸发器的室内换热器4的换热性能的影响，从而可以提高换热效率，降低压缩机压缩功耗。

根据本发明实施例的单冷型空调器100，通过设置上述双缸压缩机1，可以有效提高空调器能效，有效促进节能减排，同时通过设置气液分离器5，可以提高换热效率，降低压缩机压缩功耗，进一步提高空调器能力及能效，又由于设置冷媒散热器9，可以对电控元件进行有效降温。

在本发明的一些实施例中，气液分离器5的容积的取值范围为100mL-500mL。

在本发明的一些实施例中，如图3和图4所示，双缸压缩机1还包括设在壳体10外的第二储液器14，第二储液器14串联在气体出口m和第二气缸12的吸气口之间。从而通过设置有第二储液器14，可以对从气液分离器5的气体出口m排出的冷媒进行进一步气液分离，可以进一步避免液体冷媒回到第二气缸12内，从而避免双缸压缩机1发生液击现象，提高双缸压缩机1的使用寿命。

在本发明的进一步实施例中，第一储液器13的容积大于第二储液器14的容积。从而在保证第二气缸12的压缩量的前提下，通过使得第二储液器14的容积较小，可以降低成本。优选地，第二储液器14的容积不大于第一储液器13容积的二分之一。

如图2和图4所示，在本发明的一些实施例中，单冷型空调器100还包括第一控制阀8和第二控制阀20，第一控制阀8与冷媒散热器9串联连接，串联连接的第一控制阀8和冷媒散热器9与第二控制阀20并联连接。具体地，第一控制阀8和第二控制阀9可以分别为电磁阀。

当需要利用冷媒散热器9对电控元件进行散热时，打开第一控制阀8并关闭第二控制阀20，从气液分离器5的气体出口m排出的气态冷媒通过第一控制阀8排入到冷媒散热器9内以与电控元件换热。当不需要利用冷媒散热器9对电控元件进行散热时，关闭第一控制阀8且打开第二控制阀20，从气液分离器5的气体出口m排出的气态冷媒通过第二控制阀20直接排入到第二气缸12内进行压缩，从而可以根据需要选择是否采用冷媒散热器9对电控元件进行散热，提高了单冷型空调器100的自动化程度。

同时在气液分离器5内的液体冷媒超出安全液位时，通过关闭第一控制阀8和第二控制阀20可以避免液态冷媒进入到第二气缸12中，从而可以避免双缸压缩机1发生液击，延长双缸压缩机1的使用寿命。进一步地，可以在在气液分离器5上设置液位传感器，通过液位传感器的检测结果控制第一控制阀8和第二控制阀20关闭。

发明人将根据本发明上述实施例的单冷型空调器(设定额定制冷量为3.5kw，将第二气缸和第一气缸的排气容积比值设定为7.6％)在不同工况下的能效与现有的单冷型空调器在相同的工况下的能效进行比较，得到如下数据：

测试工况	现有技术方案能效	本发明技术方案能效	提升比例
				额定制冷	3.93	4.26	8.40％
中间制冷	5.88	6.18	5.10％
				APF	4.61	4.92	6.72％

由此可知，根据本发明实施例的单冷型空调器相对于现有的单冷型压缩机，各工况能效及全年能效APF均有明显的提升。

同时发明人将不同额定制冷量和不同排气容积比的本发明实施例的单冷型空调器与现有的相同工况下的单冷型空调器进行比较，发现能效均有提升，例如发明人经过试验发现本发明实施例的单冷型空调器(设定额定制冷量为2.6kw，将第二气缸和第一气缸的排气容积比值设定为9.2％)与现有的相同工况下的单冷型空调器相比，能效提升了7.3％。

下面参考图1-图6详细描述根据本发明实施例的单冷型空调器的控制方法，其中单冷型空调器为根据本发明上述实施例的单冷型空调器。

根据本发明实施例的单冷型空调器的控制方法，包括如下步骤：制冷运行时根据检测到的压缩机运行参数和/或室外环境温度调整双缸压缩机的运行频率至满足条件，其中压缩机运行参数包括运行电流、排气压力、排气温度中的至少一个。换言之，制冷运行时根据对检测对象的检测结果调整双缸压缩机的运行频率，其中检测对象包括室外环境温度、排气口的排气温度、排气口的排气压力、双缸压缩机的运行电流中的至少一个。

当双缸压缩机的运行频率调整至满足条件后，可以在运行n秒后重新检测压缩机运行参数和/或室外环境温度，然后根据重新检测到的检测结果调整压缩机的运行频率，如此重复。当然重复条件不限于此，例如可以在接收到用户的操作指令后，重新检测压缩机运行参数和/或室外环境温度，然后根据重新检测到的检测结果调整压缩机的运行频率。换言之，在制冷时，在压缩机的运行频率满足条件后，可以在运行n秒或者在接收到用户的操作信号后，重新检测压缩机运行参数和/或室外环境温度，然后根据检测结果调整运行频率，如此重复。

在本发明的具体示例中，在单冷型空调器运行的过程中，如果检测到用户关机指令或者室内环境温度达到设定温度，压缩机停止运行。

根据本发明实施例的单冷型空调器的控制方法，通过在运行过程中根据检测结果调整压缩机的运行频率，从而可以让系统运行在合适的参数范围内，提高空调器运行的可靠性。

在本发明的一些实施例中，首先预设多个不同的排气温度区间，多个排气温度区间对应的运行频率的调节指令不同，然后检测排气温度并根据检测到的排气温度所在的排气温度区间对应的调节指令调节运行频率。其中调节指令可以包括降频、升频、保持频率、关机、解除频率限制等指令。从而通过检测排气温度调整压缩机的运行频率，可以直接的反应系统的运行状态，保证系统运行在合适的参数范围内，进一步提高空调器运行的可靠性。需要进行说明的是，解除频率限制指的是压缩机的运行频率不受限制，无需调整压缩机的运行频率。

例如单冷型空调器开机制冷运行，运行过程中检测排气温度TP，设定以下几个调节指令：115℃≤TP,停机；110℃≤TP<115℃,降频至TP<110℃；105℃≤TP<110℃，频率保持；TP<105℃，解除频率限制。然后根据实际检测到的排气温度TP执行相应的调节指令，在调节完成后再次检测TP，如果满足调节就结束判定，运行n秒后，对排气温度TP再次检测，重复判断。运行n秒的同时，如果检测到用户关机命令或者设定温度达到，结束运行。

在本发明的一些实施例中，预设多个室外温度区间和制冷停机保护电流，多个室外温度区间对应不同的限频保护电流。首先检测室外环境温度，然后根据检测到的室外环境温度所在的室外温度区间得到对应的限频保护电流，调整运行频率以使实际检测到的运行电流达到相应的限频保护电流，其中当制冷时检测到的运行电流大于制冷停机保护电流时则直接停机。

具体地，制冷时多个室外温度区间与相应的限频保护电流的对应关系可以如下所示：当T4＞50.5℃时，限频保护电流为CL5；当49.5℃≥T4＞45.5℃时，限频保护电流为CL4；当44.5℃≥T4＞41℃时，限频保护电流为CL3；当40℃≥T4＞33℃，限频保护电流为CL2；当32≥T4℃，限频保护电流为CL1。其中CL5、CL4、CL3、CL2、CL1和制冷停机保护电流的具体数值可以根据实际情况具体限定，在此不做限定。

例如当制冷运行时检测到的室外环境温度T4位于室外温度区间40℃≥T4＞33℃内时，则表示运行电流不允许超过限频保护电流CL2，如果超过，将降频至运行电流低于限频保护电流CL2。

在本发明的一些实施例中，可以预设多个室外温度区间，多个室外温度区间对应不同的设定运行频率，根据实际检测到的室外环境温度所在的室外温度区间对应的设定运行频率调整压缩机的运行频率。

在本发明的一些实施例中，首先预设多个不同的排气压力区间，多个排气压力区间对应的运行频率的调节指令不同，然后检测排气压力并根据检测到的排气压力所在的排气压力区间对应的调节指令调节运行频率。其中调节指令可以包括降频、升频、保持频率、关机、解除频率限制等指令。从而通过检测排气压力调整压缩机的运行频率，可以直接的反应系统的运行状态，保证系统运行在合适的参数范围内，进一步提高空调器运行的可靠性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种单冷型空调器，其特征在于，包括：

双缸压缩机，所述双缸压缩机包括壳体、第一气缸、第二气缸和第一储液器，所述壳体上设有排气口，所述第一气缸和所述第二气缸分别设在所述壳体内，所述第一储液器设在所述壳体外，所述第一气缸的吸气口与所述第一储液器连通，所述第二气缸和所述第一气缸的排气容积比值的取值范围为1％～9％；

室外换热器和室内换热器，所述室外换热器的第一端与所述排气口相连，所述室内换热器的第一端与所述第一储液器相连；

气液分离器，所述气液分离器包括气体出口、第一接口和第二接口，所述气体出口与所述第二气缸的吸气口相连，所述第一接口与所述室外换热器的第二端相连，所述第二接口与所述室内换热器的第二端相连，所述第一接口和所述室外换热器之间串联有固定开度的第一节流元件，所述第二接口和所述室内换热器之间串联有固定开度的第二节流元件；所述双缸压缩机还包括设在所述壳体外的第二储液器，所述第二储液器串联在所述气体出口和所述第二气缸的吸气口之间；

用于对电控元件进行散热的冷媒散热器，所述冷媒散热器串联在所述气体出口和所述第二气缸的吸气口之间；

所述气液分离器的容积的取值范围为100mL-500mL；

还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀与所述冷媒散热器串联连接，串联连接的所述第一控制阀和所述冷媒散热器与所述第二控制阀并联连接；

所述第一储液器的容积大于所述第二储液器的容积。

2.一种根据权利要求1所述的单冷型空调器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：制冷运行时根据检测到的压缩机运行参数和室外环境温度调整所述双缸压缩机的运行频率至满足条件，其中所述压缩机运行参数仅包括运行电流；当根据室外环境温度调整运行频率时，预设多个室外温度区间和制冷停机保护电流，多个室外温度区间对应不同的限频保护电流，首先检测室外环境温度，然后根据检测到的所述室外环境温度所在的室外温度区间得到对应的限频保护电流，调整所述运行频率以使实际检测到的运行电流达到相应的所述限频保护电流，其中当制冷时检测到的所述运行电流大于所述制冷停机保护电流时则直接停机。