CN107940750B - 一种电加热装置和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电加热装置，包括电加热本体和步进电机，所述步进电机设置在所述电加热本体的端部以驱动所述电加热本体旋转；其特征在于，还包括控制器；在使用状态下，所述控制器接收状态检测信号并根据所述状态检测信号确定当前风道环境中所述电加热本体的多个标准工位，并生成驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至其中一个所述标准工位工作。还包括一种空调器。本发明所公开的电加热装置，可以根据空调器风道的设计，筛选出电加热的最佳标准工作位置，并根据实际的状态控制电加热旋转至不同的位置，达到噪音、风阻、实际功率的精确控制。控制过程不受风道设计的限制，控制精度高。

Description

一种电加热装置和空调器

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种电加热装置和一种设置有该种电加热装置的空调器。

背景技术

在空调工程中，除了常见的热湿处理设备之外，还常用电加热器等其他热湿处理设备。电加热器是电流通过电热丝或电热管来加热空气的设备，具有加热均匀、热量稳定、效率高、结构紧凑且易于实现湿度自动控制等优点。因此在小型空调系统和小型空调装置中应用较广。现有技术中电加热器选型比较简单，直接按加热空气需要的热量，选择电加热器的功率。常见的电加热器均为工厂定型生产，在出厂前固定安装在空调器室内机壳体中，通过电路通断控制启闭。常见的电加热整体呈长方体结构，一侧具有面积较大的散热面。

小型空调系统和小型空调装置具有制冷、制热和除湿模式。在制冷或除湿运行时，电加热处于非工作状态，在制热模式，电加热也仅是根据实际使用需求在特定情况下开启。由于空调器的风道设计不同，电加热的设置位置会对风机蜗壳出风速度和空气循环流动产生影响。为了克服这一问题，现有技术中提供了电加热改进结构，如中国专利申请《柜式空调器电加热器的改进结构》（申请号200510016326.4）中所公开的技术方案，“电加热器的底端与小型步进电机的动子连接，使电加热器能90度转动。空调器在进行制热运行时，电加热器工作并置于水平位置。空调器在进行制冷或除湿运行时，电加热器不通电工作，可以由小型步进电机将电加热器转动位置，由水平位置转动为竖直位置。”不难看出，虽然对比文件中所公开的技术方案可以调整电加热器在壳体中的位置，但仅限于在制冷和制热模式之间、竖直和水平两个位置之间进行调整。实际上，由于空调器壳体中的气流在不断地与换热器中流动的冷媒进行热交换，所以，与电加热接触的媒介并不是恒温的，因此，电加热运行过程中的实际功率在不断发生变化。同时，由于空调器风道设计通常不是标准几何形状，因此也无法得知电加热对风道空气流动的影响。所以，仅在两个位置调整电加热的旋转角度，很难实现在充分利用电加热加热的条件下，降低其对送风气流的影响。现有技术中所提出的改进装置存在调节精度低，误差大的缺点，由于其无法应用在多种空调设计的风道中，适用范围窄。

发明内容

为解决现有技术中所提出的改进装置存在调节精度低、误差大的缺点，本发明提供一种电加热装置。

本发明提供一种电加热装置，包括电加热本体和步进电机，所述步进电机设置在所述电加热本体的端部以驱动所述电加热本体旋转；还包括控制器；在使用状态下，所述控制器接收状态检测信号并根据所述状态检测信号确定当前风道环境中所述电加热本体的多个标准工位，并生成驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至其中一个所述标准工位或旋转至两个所述标准工位之间。

进一步的，制热模式下，所述控制器接收所述电加热本体的实际功率检测信号并筛选实际功率最大的电加热旋转位置和所述实际功率最小的旋转位置；存储实际功率最大的电加热旋转位置为第一标准工位，实际功率最小的电加热旋转位置为第二标准工位。

进一步的，设置在空调器出风口上的压力传感器输出压力状态检测信号至所述控制器，非制热模式下，所述控制器接收所述压力状态检测信号并筛选压力检测值最大的电加热旋转位置；存储压力检测值最大的电加热旋转位置为待机标准工位。

进一步的，制热模式下，设置在空调器出风口上的温度传感器输出送风温度检测信号至所述控制器，当所述送风温度低于第一设定值时，所述控制器生成第一驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至第一标准工位工作；当所述送风温度高于第一设定值且低于第二设定值时，所述控制器生成第二驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至第一标准工位和第二标准工位之间的任意位置工作；当所述送风温度高于第二设定值时，所述控制器生成第三驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至第二标准工位工作。

进一步的，当所述送风温度高于第二设定值时，所述控制器生成第一时序信号，如果在所述第一时序信号的指令周期中，所述送风温度升高，所述控制器生成第四驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至待机标准工位，同时生成第一开关信号切断所述电加热本体的电源回路。

进一步的，制热模式下，当环境温度低于设定温度时，设置在空调器出风口上的温度传感器输出送风温度检测信号至所述控制器。

进一步的，非使用状态下，所述控制器输出保护信号，驱动步进电机带动电加热本体旋转至待机标准工位。

进一步的，所述电加热本体设置在至少两段换热器和室内风机之间，所述电加热本体与所述换热器或室内风机之间的距离大于等于6mm。

进一步的，所述电加热本体的转轴方向平行于室内机壳体的长度方向，环绕所述电加热本体设置的第一段换热器和第二段换热器形成夹角，所述夹角小于等于90°。

本发明所公开的电加热装置，可以根据空调器风道的设计，筛选出电加热的最佳标准工作位置，并根据实际的状态控制电加热旋转至不同的位置，达到噪音、风阻、实际功率的精确控制。控制过程不受风道设计的限制，控制精度高。

同时还公开了一种空调器，包括电加热装置，所述电加热装置包括电加热本体和步进电机，所述步进电机设置在所述电加热本体的端部以驱动所述电加热本体旋转；还包括控制器；在使用状态下，所述控制器接收状态检测信号并根据所述状态检测信号确定当前风道环境中所述电加热本体的多个标准工位，并生成驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至其中一个所述标准工位或旋转至两个所述标准工位之间。

本发明所公开的空调器具有调节精度高，舒适性好的优点。

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为本发明所公开的电加热装置一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示的电加热装置的结构示意框图。

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。

如图1和图2所示，以壁挂式空调器室内机为例，介绍本发明所公开的电加热装置的一种具体实施方式。为在使用过程中调节电加热，电加热装置包括电加热本体1和步进电机2，步进电机2设置在电加热本体1的端部。根据电加热的具体型号，步进电机2可以仅设置在电加热本体1的一端，也可以设置在电加热本体1的两端。与现有技术不同，本发明所公开的电加热装置中还设置有控制器5。控制器5可以是一颗单片机，还可以是可以实现同样功能的集成芯片。控制器5可以独立于空调器室内机的控制芯片，与空调器室内机的控制芯片建立通信。在对已生产出的空调器进行改良时，采用这种方式容易与现有芯片形成匹配，便于产品升级。控制器5还可以通过空调器室内机的控制芯片实现，采用空调器室内机的控制芯片作为控制器5，需要在空调器室内机的控制芯片上预留出对应的接口，但相对于前一种方式优化了电路设计，可以在一定程度上节约空调器室内机的硬件成本。

在本实施例中，控制器5在使用状态下接收状态检测信号并根据状态检测信号确定当前风道环境中电加热本体1的多个标准工位，并生成驱动信号驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至其中一个标准工位工作，或者旋转至其中两个标准工位之间工作，或者旋转至其中一个标准工位保持待机状态。此处所定义的使用状态，包括电加热装置在特定的空调器室内机中安装完毕，可以使用或者正在使用的状态。

具体来说，状态检测信号包括电加热本体1的实际功率检测信号。由于风道中的空气，也就是与电加热接触的介质，在空调器的运行过程中并不是保持恒温的，所以，对应的电加热的实际功率与其额定功率，或者选型时根据预定热量确定的可用功率具有明显的偏差且在使用过程中不断的变化。而介质的温度与不同的风道设计，以及换热器的布设方式有直接的联系。所以，控制器5会根据电加热本体1在当前风道中的使用状态，尤其是根据电加热本体1的实际功率确定电加热本体1在当前风道中的标准工作位置。具体来说，电加热本体1的实际功率可以通过检测其在运行过程中的实际电流计算出。一种优选的方式是，在空调器室内机的控制芯片中检测电加热本体的加热管或者加热丝的实际工作电流，并计算出电加热本体实际功率检测信号。通过设置在电加热装置中的无线通信模块7，控制器5接收电加热实际功率检测信号。采用此种方式，无线通信模块7还可以将电加热实际功率检测信号传递至显示模块或者移动终端，给予用户更为直观的显示。同时还可以在电加热实际功率出现异常时输出报警信号。当然，电加热本体1的实际功率检测信号也可以通过其它方式出传输至控制器5的一个输入端口。检测电流，计算电加热的功率并传输至任意控制器5的方案是本领域技术人员所熟识的，不是本发明的保护重点，在此不做赘述。

控制器5在接收到电加热本体1的实际功率检测信号后，控制步进电机2驱动电加热本体1以当前位置为初始位置旋转至少一周，并在其中筛选实际功率最大的电加热本体旋转位置以及实际功率最小的旋转位置。控制器5记录步进电机2对应实际功率最大位置的步数以及对应实际功率最小旋转位置的步数，存储实际功率最大的电加热本体旋转位置为第一标准工位，实际功率最小的电加热本体旋转位置为第二标准工位。通过控制电加热旋转至第一标准工位和第二标准工位，则可以控制电加热的风阻、实际功率以及加热效果。

在电加热不工作的状态下，则希望电加热本体对出风口的阻挡最小，尽可能不干涉风道中的气流。因此，状态检测信号还包括压力状态检测信号。压力状态检测信号优选由设置在空调器出风口上的压力传感器9测得。压力传感器9通过有线或者无线的方式将压力状态检测信号输出至控制器5。非制热模式下，控制器5接收压力状态检测信号后，控制步进电机2驱动电加热本体1以当前位置为初始位置旋转一周，并在其中筛选压力检测值最大的电加热旋转位置，控制器5存储对应压力检测值最大位置的步进电机2步数，存储压力检测值最大的电加热旋转位置为待机标准工位。当电加热本体1不工作时，步进电机2驱动电加热本体1旋转至待机标准工位并保持，电加热本体1针对当前风道设计具有最小风阻，对风量的干涉最小，噪音最小。

为了进一步在保证用户体验的前提下降低能耗，状态检测信号还包括送风温度检测信号。在制热模式下，若满足电加热开启的环境条件，如保持风速平稳，避免电加热温度过高带来危险，则设置在空调器出风口上的温度传感器8输出送风温度检测信号至控制器5。当送风温度低于第一设定值时，控制器5生成第一驱动信号驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至第一标准工位工作，在短时间内发挥电加热的加热效果。当送风温度高于第一设定值且低于第二设定值时，控制器5生成第二驱动信号驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至第一标准工位和第二标准工位之间的任意位置工作，缓慢降低送风温度的增幅，进一步控制室内温度保持舒适。当送风温度高于第二设定值时，控制器5生成第三驱动信号驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至第二标准工位工作，降低电加热整体能耗，避免室内温度过高。其中第一设定值和第二设定值均高于空调器设定温度，优选第一设定值高于设定温度2℃，第二设定值高于设定温度3~5℃。

当送风温度高于第二设定值时，控制器5同时生成第一时序信号，如果在第一时序信号的指令周期中，所述送风温度保持不变，则控制器5控制电加热本体1保持在第二标准工位不变。如果在第一时序信号的指令周期中，所述送风温度升高，则控制器5生成第四驱动信号驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至待机标准工位，同时生成第一开关信号切断电加热本体1的电源回路6。

制热模式下，在空调器一端，为了节约能耗，当环境温度低于设定温度时，设置在空调器出风口上的温度传感器8输出送风温度检测信号至控制器5。当环境温度高于设定温度时，设置在空调器出风口上的温度传感器8停止输出送风温度检测信号至控制器5。

如果制热模式的当前条件不满足电加热开启的条件，如风速较低，控制器5输出保护信号，驱动步进电机2带动电加热本体1旋转至待机标准工位。

参见图1所示，本发明所公开的电加热装置优选设置在壁挂式空调器中。壁挂式空调器对于壳体体积的要求更高，希望壳体体积更小，风道更长，因此，其中的换热器布设、风机布设的要求更高。优选将电加热本体1设置在至少两段换热器和室内风机之间。为避免发生碰撞，电加热本体1与换热器或者室内风机之间的距离大于等于6mm。电加热本体1的转轴方向平行于室内机壳体的长度方向，环绕电加热本体1设置的第一段换热器3和第二段换热器4形成夹角且夹角小于等于90°。图中A处为壳体内贯流风机的安装位置。

采用本发明所公开的电加热装置，可以根据空调器风道的设计，筛选出电加热的最佳标准工作位置，并根据实际的状态控制电加热旋转至不同的位置，达到噪音、风阻、实际功率的精确控制。控制过程不受风道设计的限制，控制精度高。

本发明同时还提供了一种设置有该种电加热装置的空调器。电加热装置的具体结构参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述，设置有上述电加热装置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)

1.一种电加热装置，包括电加热本体和步进电机，所述步进电机设置在所述电加热本体的端部以驱动所述电加热本体旋转；其特征在于，还包括控制器；在制热模式下，所述控制器接收所述电加热本体的实际功率检测信号并筛选实际功率最大的电加热旋转位置和所述实际功率最小的旋转位置；存储实际功率最大的电加热旋转位置为第一标准工位，实际功率最小的电加热旋转位置为第二标准工位，并生成驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至其中一个所述标准工位或旋转至两个所述标准工位之间；

制热模式下，设置在空调器出风口上的温度传感器输出送风温度检测信号至所述控制器，当所述送风温度低于第一设定值时，所述控制器生成第一驱动信号驱动步进电机带动所述电加热本体旋转至第一标准工位工作；当所述送风温度高于第一设定值且低于第二设定值时，所述控制器生成第二驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至第一标准工位和第二标准工位之间的任意位置工作；当所述送风温度高于第二设定值时，所述控制器生成第三驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至第二标准工位工作。

2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，设置在空调器出风口上的压力传感器输出压力状态检测信号至所述控制器，非制热模式下，所述控制器接收所述压力状态检测信号并筛选压力检测值最大的电加热旋转位置；存储压力检测值最大的电加热旋转位置为待机标准工位。

3.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，当所述送风温度高于第二设定值时，所述控制器生成第一时序信号，如果在所述第一时序信号的指令周期中，所述送风温度升高，所述控制器生成第四驱动信号驱动步进电机带动电加热本体旋转至待机标准工位，同时生成第一开关信号切断所述电加热本体的电源回路。

4.根据权利要求3所述的电加热装置，其特征在于，制热模式下，当环境温度低于设定温度时，设置在空调器出风口上的温度传感器输出送风温度检测信号至所述控制器。

5.根据权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，非使用状态下，所述控制器输出保护信号，驱动步进电机带动电加热本体旋转至待机标准工位。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热本体设置在至少两段换热器和室内风机之间，所述电加热本体与所述换热器或室内风机之间的距离大于等于6mm。

7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热本体的转轴方向平行于室内机壳体的长度方向，环绕所述电加热本体设置的第一段换热器和第二段换热器形成夹角，所述夹角小于等于90°。

8.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的电加热装置。

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