CN107906595A - 可变角度电加热控制方法和应用该方法的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变角度电加热控制方法和应用该种方法的空调器，其中至少两段换热器环绕电加热设置且夹角小于90°，电加热在步进电机的驱动下旋转，包括以下步骤：调用电加热开关状态，若电加热工作，则采集出风口送风温度。计算出风口送风温度和空调设定温度之间的送风温差，若送风温差小于第一设定值，则步进电机驱动电加热转动至第一工作位；若送风温差大于第一设定值，则步进电机驱动电加热按顺序转动至初始工作位并保持；当电加热转动至第一工作位时，电加热的第一散热面保持水平，当电加热转动至初始工作位时，电加热的第一散热面与第二段换热器平行。本发明具有灵活度高、用户体验好的优点。

Description

可变角度电加热控制方法和应用该方法的空调器

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种可变角度电加热控制方法以及一种应用该方法的空调器。

背景技术

空调器运行在制热工况时，由于室外温度较低，换热器的换热效率无法满足制热需求。为解决这一问题，常见空调器中均增设PTC电加热装置作为辅助设备提高加热效果。现有的电加热装置由发热管、散热片部件和加强板组成。为提高电加热的加热功率，同时尽量增大热交换面积，电加热采用多列发热管和散热片均匀平行分布延伸的结构设计。由于加热管的长度远大于散热片的横截面积，电加热的整体外形为长方体。

空调器室内机设计趋于小型化，用户倾向于购买室内机相对轻薄的产品，这意味着室内机风道中用于安装电加热装置的空间狭窄，电加热装置作为一个风道阻力部件会引起气流流速变化，气流温度分布不均，从而产生噪声，很难在功率、风速和噪音之间达到平衡。为了解决这一问题，现有技术中对电加热的结构进行了改进设计，如中国专利申请《电加热装置及空调器》（公开号CN103388890A）中所公开的内容，参见其说明书第[0007]段至[0008]段，“电加热装置，包括有发热管和散热片部件，所述散热片部件的内侧面为连接面，与发热管的外侧壁相连；其中，散热片部件包括有与连接面相邻的入流面；散热片部件的入流面为斜面，与发热管的中心线相交呈斜角…电加热装置的横断面为箭形结构，散热片部件包括第一散热片单元和第二散热片单元，分别位于发热管的两边。第一散热片单元和第二散热片单元的横断面为四边形，具有与发热管的横断面的外侧边重合的连接边，与连接边相邻的入流边与发热管的夹角小于90°。”

不难看出，上述对比文件中对电加热中散热片和发热管的本体结构作出了改进，虽然可以减小电加热装置对气流的阻力，降低器对空调器的干扰噪音。但是其本身要求加工为箭形，且具有斜面和斜角，整体加工精度要求高、灵活性差，通用性低，同时无法兼顾加热功率和出风温度的要求。

发明内容

为实现根据不同用户需求，达到气流阻力、噪音、加热效果的平衡，本发明提供一种可变角度电加热控制方法。

一种可变角度电加热控制方法，至少两段换热器环绕电加热设置，其中，第一段换热器自壳体后侧向壳体上侧延伸，第二段换热器自壳体上侧向壳体前侧延伸，两段换热器之间的夹角小于90°，所述电加热在步进电机的驱动下旋转，所述电加热的轴向与所述壳体的长度方向平行，所述电加热包括第一散热面和第二散热面，所述第一散热面的面积大于所述第二散热面的面积；

所述控制方法包括以下步骤：

调用设定空调工作模式中电加热开关状态，若设定空调工作模式中电加热工作，则采集出风口送风温度；

计算所述出风口送风温度和空调设定温度之间的送风温差，若所述送风温差小于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热转动至第一工作位；若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热按照设定顺序转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第一工作位时，所述电加热的第一散热面保持水平，当所述电加热转动至初始工作位时，所述电加热的第一散热面与所述第二段换热器平行。

进一步的，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热转动至第二工作位，再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器。

可选的，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位、第三工作位、再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器，当所述电加热转动至第三工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第一段换热器。

优选的，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位、第三工作位和第四工作位、再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器，当所述电加热转动至第三工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第一段换热器，当所述电加热转动至第四工作位时，所述电加热的第一散热面平行于第一段换热器。

进一步的，所述电加热按顺序转动至第二工作位、第三工作位、第四工作位和初始工作位的速度依次递减。

进一步的，所述电加热按顺序转动至第二工作位、第三工作位、第四工作位和初始工作位的第二速度保持一致，且小于步进电机驱动电加热转动至第一工作位的第一速度。

进一步的，若设定空调工作模式中电加热不工作，则所述步进电机驱动电加热转动至第二工作位。

本发明所公开的可变角度电加热控制方法，可以在不对电加热整体结构做出大范围改动的前提下，充分利用壳体内的有限空间，根据用户使用需求和节能需求，在空调器运行过程中达到风量、实际功率和噪音的平衡，具有灵活度高、用户体验好的优点。

同时还公开了一种空调器，采用可变角度电加热控制方法，其中，至少两段换热器环绕电加热设置，其中，第一段换热器自壳体后侧向壳体上侧延伸，第二段换热器自壳体上侧向壳体前侧延伸，两段换热器之间的夹角小于90°，所述电加热在步进电机的驱动下旋转，所述电加热的轴向与所述壳体的长度方向平行，所述电加热包括第一散热面和第二散热面，所述第一散热面的面积大于所述第二散热面的面积；

所述控制方法包括以下步骤：

调用设定空调工作模式中电加热开关状态，若设定空调工作模式中电加热工作，则采集出风口送风温度；

计算所述出风口送风温度和空调设定温度之间的送风温差，若所述送风温差小于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热转动至第一工作位；若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热按顺序转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第一工作位时，所述电加热的第一散热面保持水平，当所述电加热转动至初始工作位时，所述电加热的第一散热面与所述第二段换热器平行。

本发明所公开的空调器具有舒适度高且适用性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的可变角度电加热控制方法第一实施例的流程图；

图2为图1所示可变角度电加热的结构示意图；

图3为图2所示可变角度电加热初始工作位的结构示意图；

图4为图2所示可变角度电加热第一工作位的结构示意图；

图5为图2所示可变角度电加热第二工作位的结构示意图；

图6为图2所示可变角度电加热第三工作位的结构示意图；

图7为图2所示可变角度电加热第四工作位的结构示意图；

图8为应用如图1所示的可变角度电加热控制方法的空调器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2和图8所示，在本发明中，设置在空调器室内机壳体500，尤其是壁挂式空调器室内机壳体500中的电加热300装置在步进电机（图中未示出）的驱动下在壳体500中转动。步进电机可以设置在电加热300的一端，也可以在步进电机的两端分别设置一个步进电机，以保持电加热300转动过程平稳。电加热300设置在室内机风道中，经过换热器换热，或者经过换热器和电加热300换热的空气在风扇400的驱动下经由出风口600送入空调房间中。风扇400优选为贯流风扇。以壁挂式空调器为例，壳体500的出风口600优选设置在壳体500前侧下端，进风口优选设置在壳体500上侧。

与现有技术中固定设置的电加热不同，在本发明中，电加热300在步进电机的驱动下旋转，以达到对空调器壳体500出风口风量、实际功率和出风噪音的平衡。在壳体500中，至少两段换热器环绕电加热300设置，其中，第一段换热器100自壳体500后侧向壳体500上侧延伸，第二段换热器200自壳体500上侧向壳体500前侧延伸，两段换热器之间的夹角小于90°。第一段换热器100的换热面积优选小于第二段换热器200的换热面积，利于降低壳体500厚度，实现空调轻薄化设计。电加热300的轴线，即电加热300的旋转轴与壳体500长度方向平行，电加热300在第一段换热器100和第二段换热器200之间旋转。如果壳体500为立式空调器室内机的壳体500，则此处定义的长度方向为立式空调器的高度方向。电加热300整体呈立方体且包括第一散热面301和第二散热面302，第一散热面301的面积大于第二散热面302的面积。

如图1所示，可变角度电加热控制方法包括以下步骤：

步骤S101，调用设定空调工作模式中电加热开关状态。具体来说，现有技术的空调器控制策略中，根据用户的使用和节能需求，通常设定了当室内温度达到设定值时开启/关闭电加热的控制程序。例如，若空调在制热模式下，则获取当前室内环温和设定温度，并计算当前室内环温和设定温度的温差并作为当前温差。将当前温差和设定温差做比较，若当前温差不小于设定温差，则确定电加热器的开启时间。因此，通过调用设定空调工作模式，则可以在压缩机、风扇以及电子膨胀阀等制冷循环的部件达到稳定状态后，确定电加热开关状态。另一种可选的方式是通过检测电加热电源电路的状态判定电加热开关状态。

步骤S102，若设定空调工作模式中电加热工作，则采集出风口送风温度。具体来说，此时的出风口送风温度为压缩机、风扇、电子膨胀阀工作状态稳定，且电加热工作状态下的出风温度。送风温度优选通过设置在出风口的温度传感器检测得到，也可以通过校正设置在室内机壳体中的换热器上的盘管温度传感器的检测温度得到。

步骤S103， 计算出风口送风温度和空调设定温度之间的送风温差。

步骤S104， 判定送风温差和设定值的关系。

具体来说，如步骤S1041，如果判定送风温差小于第一设定值，即所送风温度相对较低，则根据用户舒适度为优先控制目标的原则，在步骤S1051中，步进电机驱动电加热自当前位置转动至第一工作位P1（如图4所示），电加热在第一工作位P1工作。当电加热转动至第一工作位P1时，电加热的第一散热面301保持水平。在此所定义的水平，是指第一散热面301沿平行于水平线的方向设置并保持，第一散热面301整体位于第一段换热器100和第二段换热器200之间。第一散热面301的延长线与第一段换热器100之间的夹角、第一散热面301的延长线与第二段换热器200之间的夹角，以及两段换热器之间的夹角之和为180°。当风扇转速稳定时，由于换热面积的变化，在第一工作位P1工作的电加热的实际功率最大，足以在最短的时间内提高室内温度，进一步提高用户舒适度，同时，电加热对出风口送风干涉较小，高风量和最大实际功率可以使得电加热的能力得到充分发挥，送风温度提高，空调房间内的环境温度提高。

相应的，如步骤S1042，如果判定送风温差大于第一设定值，即所述送风温度可以满足或高于用户舒适度的要求，则为达到风量、实际功率和噪音的平衡，如步骤S1052所示，步进电机驱动电加热自当前位置按照设定顺序转动至初始工作位P0（如图3所示）并保持。当所述电加热转动至初始工作位P0并保持工作时，电加热的第一散热面301与第二段换热器200平行。当风扇转速稳定时，由于换热面积的变化，在初始工作位P0工作的电加热的实际功率最小同时对出风口风量的干涉也最小，形成的噪音也最小。而按照设定顺序旋转，则可以保持送风温差平缓降低，不会出现大幅度的波动，符合保持用户舒适度的原则。

如上所述的第一设定值，优选为在[1℃，5℃]之间选取的整数值，也可以是浮点数值，第一设定值通过程序预先设定。

更具体一步的说，当送风温差大于第一设定值时，步进电机驱动电加热可以按照以下第一顺序自当前位置转动至初始工作位P0：步进电机首先驱动电加热自当前位置转动至第二工作位P2（如图5所示），再转动至初始工作位P0并保持。当电加热转动至第二工作位P2时，电加热的第一散热面301垂直于第二段换热器200。当风扇转速稳定时，由于换热面积的变化，在第二工作位P2工作的电加热的实际功率小于在第一工作位P1工作的电加热的实际功率，电加热对出风口风量的干涉较小，基本与在第一工作位P1工作时一致。当设定风速为高风或强力档位时，在第二工作位P2工作的电加热对出风口风量干涉小于在第一工作位P1工作时的干涉量，因此采用第一顺序可以在保证风量基本不变的条件下，平缓降低电加热的实际功率，进一步逐渐平缓降低送风温差，以达到功率、风量和噪音三者之间的平衡，保持最佳的用户体验。

作为另一种可选方案，当送风温差大于第一设定值时，步进电机驱动电加热可以按照以下第二顺序自当前位置转动至初始工作位P0并保持。具体来说，步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位P2、第三工作位P3、再转动至初始工作位P0并保持。当电加热转动至第二工作位P2时，电加热的第一散热面301垂直于第二段换热器200。当电加热转动至第三工作位P3时（如图6所示），电加热的第一散热面301垂直于第一段换热器100。当风扇转速稳定时，第二工作位P2的功率小于第一工作位P1，风量等于或大于第一工作位P1的风量。而第三工作位P3的功率和风量均小于第一工作位P1和第二工作位P2。采用第二顺序可以实现一种更为平滑均匀的调节效果。

作为优选的控制方案，当送风温差大于第一设定值时，步进电机驱动电加热优选按照第三顺序自当前位置转动至初始工作位P0：步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位P2、第三工作位P3和第四工作位P4，再转动至初始工作位P0并保持。当电加热转动至第二工作位P2时，电加热的第一散热面301垂直于第二段换热器200。当电加热转动至第三工作位P3时，电加热的第一散热面301垂直于第一段换热器100，当所述电加热转动至第四工作位P4时（如图7所示），电加热的第一散热面301平行于第一段换热器100。第四工作位P4的实际功率和风量均低于第三工作位P3。在实际使用过程中，无论是风量降幅较大还是实际功率在短时间内降幅较大都会对用户舒适度产生一定程度的影响，大幅度的波动容易使得用户感到不适。而在第二顺序的转动控制过程中，由于硬件结构的限制，第三工作位P3相对于第二工作位P2的风量降幅较第二工作位P2相对于第一工作位P1的风量降幅迅速增大。因此，为了克服这一问题，在本具体实施方式中，增加了第四工作位P4，通过均分呈四个中间工作位，可以避免在某两个工作位之间同时出现风量和功率的大幅度下降，从而均分风量和功率下降带来的不舒适感，使得用户不易察觉。

由于实际功率对出风温度的影响大于风量对出风温度的影响，在控制电加热的转动过程中，一种可选的方式是，电加热按顺序自当前位置转动至第二工作位P2、第二工作位P2转动至第三工作位P3、第三工作位P3转动至第四工作位P4和第四工作位P4转动至初始工作位P0的速度依次递减，保持在一个转动控制周期中，即自当前位置转动至初始工作位P0的过程中，实际功率较高的时段占整个周期的比例较高，实际功率较低的时段占整个周期的比例较低，充分发挥电加热的热交换性能。另一种可选的方式是，电加热按顺序自当前位置转动至第二工作位P2、第三工作位P3、第四工作位P4和初始工作位P0的第二速度保持一致，第二速度小于步进电机驱动电加热转动至第一工作位P1的第一速度。当用户需要电加热发挥最优换热效果时，尽快的驱动电加热在功率、风量最佳的工作位运行。当需要实现功率、风量和噪音的平衡时，平滑的驱动电加热转动，避免出现送风温度的大幅度变化。

若设定空调工作模式中电加热不工作，则步进电机驱动电加热转动至第二工作位P2，保持风量始终在较高位置。

以下所示的表1和表2为某一种具体型号的电加热在设定档位风速下不同工作位的功率和风量对应关系，可以理解的是，表中的数据仅是为了明确清晰地表示在各个工作位置上的参数变化趋势，并非对具体数值的限制。

转速	P0功率	P4功率	P1功率	P2功率	P3功率
						709	849.26	860.78	978.91	958.02	934.27
806	879.86	894.22	1007.26	988.47	963.93
						950	943.93	955.44	1067.07	1049.20	1024.81
1086	1000.49	1007.92	1119.37	1097.76	1075.45
						1157	1026.50	1036.48	1146.07	1126.39	1102.19

表1为在设定风速下，某一种具体型号的电加热在初始工作位P0、第一工作位P1、第二工作位P2、第三工作位P3和第四工作位P4工作时，电加热的实际功率测定值（测定时，各个工作位所有条件保持一致，仅改变电加热的工作位置）。

转速	P0风量	P4风量	P1风量	P2风量	P3风量
						709	389.4	390.6	405.6	405.0	394.2
806	419.4	418.8	436.8	436.6	428.4
						950	496.2	498.0	511.2	515.4	499.8
1086	582.0	576.0	592.8	594.6	583.2
						1157	629.4	630.6	646.2	652.8	639.0

表2为在设定风速下，某一种具体型号的电加热分别在初始工作位P0、第一工作位P1、第二工作位P2、第三工作位P3和第四工作位P4工作时，空调器室内机出风口处的实际风量测定值（测定时，各个工作位所有条件保持一致，仅改变电加热的工作位置）。

本发明所公开的可变角度电加热控制方法，可以在不对电加热整体结构作出大范围改动的前提下，充分利用壳体内的有限空间，根据用户使用需求和节能需求，在空调器运行过程中达到风量、实际功率和噪音的平衡，具有灵活度高、用户体验好的优点。

参见图8所示为本发明所提供的一种应用可变角度电加热控制方法的空调器的结构的剖视图。可变角度电加热控制方法请参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述，采用该种控制方法的空调器可以实现同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可变角度电加热控制方法，其特征在于，至少两段换热器环绕电加热设置，其中，第一段换热器自壳体后侧向壳体上侧延伸，第二段换热器自壳体上侧向壳体前侧延伸，两段换热器之间的夹角小于90°，所述电加热在步进电机的驱动下旋转，所述电加热的轴向与所述壳体的长度方向平行，所述电加热包括第一散热面和第二散热面，所述第一散热面的面积大于所述第二散热面的面积；

所述控制方法包括以下步骤：

调用设定空调工作模式中电加热开关状态，若设定空调工作模式中电加热工作，则采集出风口送风温度；

计算所述出风口送风温度和空调设定温度之间的送风温差，若所述送风温差小于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热转动至第一工作位；若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机驱动电加热按照设定顺序转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第一工作位时，所述电加热的第一散热面保持水平，当所述电加热转动至初始工作位时，所述电加热的第一散热面与所述第二段换热器平行。

2.根据权利要求1所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热转动至第二工作位，再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器。

3.根据权利要求1所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位、第三工作位、再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器，当所述电加热转动至第三工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第一段换热器。

4.根据权利要求1所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，若所述送风温差大于第一设定值，则所述步进电机先驱动电加热依次转动至第二工作位、第三工作位和第四工作位、再转动至初始工作位并保持；当所述电加热转动至第二工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第二段换热器，当所述电加热转动至第三工作位时，所述电加热的第一散热面垂直于所述第一段换热器，当所述电加热转动至第四工作位时，所述电加热的第一散热面平行于第一段换热器。

5.根据权利要求4所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，所述电加热按顺序转动至第二工作位、第三工作位、第四工作位和初始工作位的速度依次递减。

6.根据权利要求4所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，所述电加热按顺序转动至第二工作位、第三工作位、第四工作位和初始工作位的第二速度保持一致，且小于步进电机驱动电加热转动至第一工作位的第一速度。

7.根据权利要求4至6任一项所述的可变角度电加热控制方法，其特征在于，若设定空调工作模式中电加热不工作，则所述步进电机驱动电加热转动至第二工作位。

8.一种空调器，其特征在于，应用如权利要求1至7任一项所述的可变角度电加热控制方法。