CN112393333A - 空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器，其包括：压缩机、换向单元、第一换热器、相变储热换热器、节流装置和箱体，所述压缩机、第一换热器、换向单元、相变储热换热器、节流装置均布置在箱体内，所述压缩机、所述换向单元、所述相变储热换热器、所述节流装置、所述第一换热器相连形成制冷剂循环回路；所述相变储热换热器包括：封装容器、距离传感器、相变介质和内置换热器，所述封装容器内填充有所述相变介质，所述内置换热器设在封装容器内以与相变介质换热，所述距离传感器设于封装容器的顶壁，所述距离传感器朝向相变介质，所述距离传感器用于检测相变介质的顶面的高度，其能检测到的相变介质的高度信息，并将其转化为液体和固体相变介质的含量。

Description

空调器

技术领域

本发明属于空调制造技术领域，具体而言，涉及一种空调器。

背景技术

相关技术的空调包括相变储热换热器，相变储热换热器包括：封装容器、距离传感器、相变介质和内置换热器，相关技术的相变储热换热器内液体和固体相变介质的含量不能及时得到测量。

发明内容

本发明提出一种空调器。

一种空调器，其包括：压缩机、换向单元、第一换热器、相变储热换热器、节流装置和箱体，所述压缩机、第一换热器、换向单元、相变储热换热器、节流装置均布置在箱体内，所述压缩机、所述换向单元、所述相变储热换热器、所述节流装置、所述第一换热器相连形成制冷剂循环回路；

所述相变储热换热器包括：封装容器、距离传感器、相变介质和内置换热器，所述封装容器内填充有所述相变介质，所述内置换热器设在封装容器内以与相变介质换热，所述距离传感器设于封装容器的顶壁，所述距离传感器朝向相变介质，所述距离传感器用于检测相变介质的顶面的高度。

根据本发明实施例的空调器包括离传感器，其能检测到的相变介质的高度信息，并将其转化为液体和固体相变介质的含量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的空调器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的相变储热换热器的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的距离传感器安装于上盖的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的空调器的原理图；

图5和图6是根据本发明实施例的空调器的外部结构示意图；

图7是根据本发明实施例的非移动式空调器的控制策略逻辑图；

图8是根据本发明实施例的移动式空调器的控制策略逻辑图。

附图标记：

相变储热换热器1，封装容器11，壳体111，上盖112，相变介质12，距离传感器 13，

压缩机2，吸气口21，排气口22，第一换热器31，

换向单元4，第一接口41，第二接口42，第三接口43，第四接口44，

箱体5，送风口54，回风口55，

第一单向阀61，第一干燥过滤器62，第一节流元件63，第三单向阀67，第三干燥过滤器68，第三节流元件69，

温度传感器81，人体传感器82。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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4描述根据本发明实施例的空调器，空调器可以用于厨房、卧室等室内环境，也可以为便携式的。

如图1-图4所示，根据本发明一个实施例的空调器包括：压缩机2、第一换热器31、相变储热换热器1、换向单元4、节流装置、温度传感器81、人体传感器82、风机(图中未示出)、控制模块、箱体5。

压缩机2、第一换热器31、换向单元4、相变储热换热器1、节流装置均布置在箱体 5内，制冷系统管路铺设于箱体5内。也就是说，空调器具有一体式结构，整体结构更加紧凑，无需单设室内机室外机，安装方便。

压缩机2、相变储热换热器1、节流装置、换向单元4、第一换热器31相连形成制冷剂循环回路，压缩机2、相变储热换热器1、节流装置、第一换热器31之间可以通过铜管连通。

箱体5具有送风口54和回风口55，第一换热器31设在送风口54和回风口55之间，在工作过程中，空气通过回风口55和送风口54进出箱体5，风机用于促进空气在箱体 5内外的流通，并与第一换热器31换热，以实现室内的空气温度调节。比如第一换热器 31可以为风冷换热器，风冷换热器的风机将外界的空气抽入箱体5并与第一换热器31 内的制冷剂换热后从送风口54吹到室内。

压缩机2具有排气口22和吸气口21，换热后的制冷剂可从吸气口21进入到压缩机2内，制冷剂被压缩机2压缩后可从排气口22排出，需要说明的是，关于压缩机2的结构和工作原理已被本领域技术人员所熟知，此处不再详细说明。

如图2所示，相变储热换热器1包括：封装容器、距离传感器13、相变介质12和内置换热器(图中未示出)，封装容器内填充有相变介质12，内置换热器设在封装容器内以与相变介质12换热，相变储热换热器1具有用于检测相变介质一相含量的传感器，比如该传感器可以包括设于封装容器的顶壁的距离传感器13，且距离传感器13朝向相变介质12，距离传感器13用于检测相变介质12的顶面的高度，距离传感器13可以为红外测距传感器、超声测距传感器等。

可以理解的是，当内置换热器与相变介质12换热时，相变介质12的成分会发生变化，比如图2中相变介质12包括固相和液相，固相和液相下相变介质12的密度不同，导致相变介质12的总体积发生变化，即相变介质12的高度发生变化，通过距离传感器13检测相变介质12的高度变化，即可表征相变介质12的各项含量。

优选地，如图2所示，封装容器11包括：壳体111和上盖112。壳体111的上端敞开，内置换热器安装于壳体111内，壳体111内填充有相变介质12，以使内置换热器被相变介质包覆，上盖112封闭壳体111，且距离传感器13安装于上盖112的下表面，比如距离传感器13可以通过螺纹紧固件与上盖112连接。距离传感器13可以为多个，且多个距离传感器13相互间隔开分布于上盖112，通过检测相变介质的顶面的多个区域的高度，以降低测量误差，具体地，上盖112为矩形，多个距离传感器13中的四个分布于上盖112的四角，另一个距离传感器13安装于上盖112的中部。

比如空调器还可以包括：控制模块、报警器和显示器，控制模块与距离传感器13相连以检测相变介质12的含量，报警器与控制模块相连以在相变介质12的一相含量达到预定值时发出警报，显示器与控制模块相连以显示相变介质12的至少一相含量。控制器用于接收距离传感器13检测到的相变介质12的高度信息，并将其转化为液体和固体相变介质12的含量，相变介质12的各相含量代表空调器还能运行的时间。比如在夏季，显示器可以显示相变介质12的固相含量，在相变介质12的固相含量达到预定值时报警器发出警报，以提示用户，报警器可以为蜂鸣器等。

换向单元4包括第一接口41、第二接口42、第三接口43和第四接口44，压缩机2 具有吸气口21和排气口22，排气口22与第一接口41相连，吸气口21与第三接口43 相连，第一换热器31的一端与第二接口42相连，相变储热换热器1的内置换热器的一端与第一换热器31的另一端之间通过节流装置相连，相变储热换热器1的内置换热器的另一端与第四接口44相连。

其中，第一接口41可以与第二接口42和第四接口44中的其中一个换向连通，第三接口43可以与第二接口42和第四接口44中的另一个换向导通。例如，当第一接口41 与第二接口42连通时，第三接口43与第四接口44连通；当第一接口41与第四接口44 连通时，第三接口43与第二接口42连通。由此，可以使得空调器在制冷模式和制热模式之间切换。可选地，换向单元4可以为四通换向阀，但不限于此。

制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，达到制冷或者制热的目的。制冷剂进入相变储热换热器1后，可以与相变储热换热器1内的相变介质12换热，相变介质 12吸热或放热后通过自身相态的改变实现了热量的储存和释放，且制冷剂在相变储热换热器1内换热后无需与环境进行热交换，这使得空调器在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，进而可以实现空调器的一体化结构，打破了传统空调器分体式结构的常规。

例如，当吸气口21与第一换热器31的第一端相连，排气口22与相变储热换热器1的第一端相连时，空调器可以为使用者提供冷量。从排气口22排出的高温高压的气态制冷剂可首先流向相变储热换热器1，制冷剂在相变储热换热器1内与相变介质12换热后形成液态制冷剂并从相变储热换热器1流向节流装置，制冷剂经节流装置节流降压后形成低温低压的液态制冷剂并流向第一换热器31，制冷剂在第一换热器31内与空气换热以给使用者提供冷量并形成气态制冷剂，随后制冷剂从吸气口21返回到压缩机2。

相应地，当吸气口21与相变储热换热器1的第一端相连，排气口22与第一换热器31的第一端相连时，空调器可以为使用者提供热量。

具体地，当空调器运行制冷时，换向单元4的第一接口41与第四接口44连通，第三接口43与第二接口42连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第四接口44、相变储热换热器1的内置换热器、节流装置、第一换热器31、换向单元4第二接口42、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时第一换热器31为蒸发器，相变储热换热器1的内置换热器为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1的内置换热器时，与相变介质12进行换热，制冷剂放出的热量被相变介质12吸收并储存起来，相变介质12的状态发生变化，例如可以由固态转变为液态。制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，吸收空气中的热量，以此达到制冷的目的。

当空调器运行制热时，通过换向单元4可以实现对制冷剂流向的切换，换向单元4的第一接口41与第二接口42连通，第三接口43与第四接口44连通。该过程中制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第二接口42、第一换热器 31、节流装置、相变储热换热器1的内置换热器、换向单元4的第四接口44、第三接口 43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时相变储热换热器1的内置换热器为蒸发器，第一换热器31为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1的内置换热器时，和相变介质12进行换热，制冷剂吸收相变介质12中储存的热量，相变介质 12的状态发生变化，例如由液态转变为固态。制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，向空气中释放热量，以此达到制热的目的。

其中，在空调装置运行制冷的过程中，由于相变介质12吸收并储存了冷凝热，其状态由固态转变为液态。当相变介质12全部转变为液态时，其储热能力达到上限，此时空调装置不能继续制冷，空调装置需启动第一再生过程使相变介质12恢复储热能力，当然，在相变介质12未完全转化为液态时，若完成做饭，也可启动第一再生过程，以使相变介质12的蓄热能力达到最大。该过程类似于电池充电，可使相变介质12在短时间内由液态全部转变为固态，重新恢复储热的能力，这样空调装置便可继续制冷。相变介质12第一再生过程的实现方式为，停止空调装置的制冷循环后，启动空调装置的制热循环，使制冷剂吸收相变介质12储存的热量，相变介质12由液态转变为固态，恢复储热能力。该再生过程可以在空调装置不需要制冷时启动，例如可以在夜晚时段启动。由于第一再生过程中会送入热风，因此需将空调器所在的空间和室内连通的门窗关闭，避免热量进入室内其他空间。空调器所在的空间和室外连通的窗户可打开，以便空气流通，室外空气同时可将厨房内热量带走。当然，空调器为便携式空调时，上述过程可放在室外进行，以避免空调器吹出的冷风对室内空气状态造成影响。

在空调装置运行制冷的过程中，显示器可以显示相变介质12的固相含量，在相变介质12的固相含量达到预定值时报警器发出警报，以提示用户，报警器可以为蜂鸣器等。

同样的，在空调装置运行制热的过程中，由于制冷剂从相变介质12中吸收热量，相变介质12由液态转变为固态。当相变介质12全部转变为固态时，其放热能力达到上限，此时空调系统组件不能继续制热，空调系统组件需启动第二再生过程使相变介质12恢复放热的能力，当然，在相变介质12未完全转化为固态时，若完成做饭，也可启动第二再生过程，以使相变介质12的放热能力达到最大。该第二再生过程和上述第一再生过程相反，可使相变介质12在短时间内由固态全部转变为液态，重新恢复放热的能力，这样空调装置便可继续制热。其实现方式为，停止空调装置的制热循环，启动空调装置制冷循环，该过程中相变介质12吸收并储存冷凝热，由固态转变为液态，由此恢复放热能力。该第二再生过程通常在空调装置不需要制热时启动。由于第二再生过程中会送入冷风，因此需将空调器所在的空间和室内连通的门窗关闭，避免冷风进入室内其他空间。空调器所在的空间和室外连通的窗户可打开，以便空气流通。当然，空调器为便携式空调时，上述过程可放在室外进行，以避免空调器吹出的冷风对室内空气状态造成影响。

在空调装置运行制热的过程中，显示器可以显示相变介质12的液相含量，在相变介质12的液相含量达到预定值时报警器发出警报，以提示用户，报警器可以为蜂鸣器等。

根据本发明的一些实施例，参照图1和图4，节流装置包括第一节流元件63和第三节流元件69。空调器进一步包括：第一节流支路和第三节流支路。第一节流支路上设有第一单向阀61，第三节流支路上设有第三单向阀67。

具体地，第一节流支路的一端(例如，图中6的左端)与第一换热器31相连，第一节流支路的另一端(例如，图4中的右端)与相变储热换热器1的内置换热器相连。第一节流元件63与第一单向阀61串联连接在第一节流支路上，第一单向阀61位于第一节流元件63的邻近相变储热换热器1的内置换热器的一端以使相变储热换热器1的内置换热器内的制冷剂流向第一节流元件63。第一节流元件63与第一单向阀61之间还可设有第一干燥过滤器62，第一干燥过滤器62用于吸收制冷剂中的水分。

第三节流支路与第一节流支路并联在第一换热器31和相变储热换热器1的内置换热器之间，第三节流元件69和第三单向阀67串联在第三节流支路上，第三单向阀67位于第三节流元件69的邻近第一换热器31的一端以使第一换热器31内的制冷剂流向第三节流元件69。第三节流元件69与第三单向阀67之间还可设有第三干燥过滤器68，第三干燥过滤器68用于吸收制冷剂中的水分。

由此，可以通过第一节流元件63对制冷过程中的制冷剂进行节流降压，通过第三节流元件69对制热过程中的制冷剂进行节流降压，从而可以选用不同的节流元件分别对制冷过程和制热过程中的制冷剂进行节流降压，保证了节流降压效果，提高空调系统组件的制冷和制热性能。

可选地，第一节流元件63和第三节流元件69可以毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀等。

距离传感器13、温度传感器81、人体传感器82、压缩机、风机均与控制模块电连接，温度传感器81用于检测环境温度，如图5和图6所示，温度传感器81为多个，且多个温度传感器81间隔开分布于箱体外，多个温度传感器81中的至少一个安装于空调器的出风口处，其他温度传感器81分布在箱体的四周以提高温度检测的准确度，人体传感器82用来检测周围有没有人，范围为半径范围内2m-7m，基本能覆盖一个常规房间，为了使人体传感器82的检测更灵敏，人体传感器82应水平安装。

这样空调器的控制模块设置为根据温度传感器81采集的环境温度信息、人体传感器 82检测的周围是否有人的信息、相变储热换热器提供的相变介质12成分信息控制压缩机及风机的工作状态。

根据本发明实施例的空调器，在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，实现了一体式设计，且运行的智能化程度高。

本发明还公开了一种空调器的控制策略，空调器为上述任一种实施实施例的空调器，参考图7和图8，控制策略包括如下步骤：S0.检测环境温度；S1.判断空调器是否在运行；S21.若空调器在运行，判断空调器周围是否有人；S31a.若空调器周围无人，判断无人时间是否超过预定时间；S41a.若空调器超过预定时间无人，判断环境温度是否达到设定值；S51a.若环境温度达到设定值则关闭空调器，并检测相变储热换热器的相变介质 12的对应一相含量，判断相变介质12的对应一相含量是否小于第一预定量；S61a.若相变介质12的对应一相含量小于第一预定量，空调器开启再生循环，且当相变介质12的对应一相含量大于第二预定量时空调器关闭再生循环。

优选地，步骤S21后还包括步骤：S31b.若空调器周围有人，则检测相变介质12的对应一相含量，当相变介质12的对应一相含量小于第一预定量时提示用户相变介质12 的对应一相含量不足。

在步骤S31a中若空调器周围无人时间未超过预定时间，则回到步骤S1；在步骤S31b 中若相变介质12的对应一相含量不小于第一预定量，则回到步骤S1；在步骤S41a中若环境温度未达到设定值，则回到步骤S1；在步骤S51a中若相变介质12的对应一相含量不小于第一预定量，则回到步骤S1；在步骤S61a后回到步骤S1。

优选地，步骤S1后还包括步骤：S22.若空调器未运行，判断空调器周围是否有人；S32a.若空调器周围无人，检测相变储热换热器的相变介质12的对应一相含量，判断相变介质12的对应一相含量是否小于第一预定量；若相变介质12的对应一相含量小于第一预定量，执行步骤S61a。

优选地，在步骤S32a中若相变介质12的对应一相含量不小于第一预定量，则回到步骤S1。

参考图7，对于非移动式空调器，在步骤S22后还包括步骤：S32b.若空调器周围有人，且环境温度达到预定值时，检测相变介质12的对应一相含量；S33b.当相变介质12 的对应一相含量小于第一预定量时提示用户相变介质12的对应一相含量不足，并回到步骤S1，当相变介质12的对应一相含量不小于第一预定量时提示用户开启空调器。

参考图8，若空调器为便携式空调器，在步骤S22后还包括步骤：S32c.若空调器周围有人，则检测相变介质12的对应一相含量，当相变介质12的对应一相含量小于第一预定量时提示用户相变介质12的对应一相含量不足，并回到步骤S1。

根据本发明实施例的空调器的控制策略，使得空调器的智能化水平高，可以自动进行再生过程，使得用户在使用时，相变储热换热器的相变介质12成分满足使用需求，且还能根据温度及人员情况自动关机，节能环保。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种空调器，其特征在于，包括：压缩机、换向单元、第一换热器、相变储热换热器、节流装置和箱体，所述压缩机、第一换热器、换向单元、相变储热换热器、节流装置均布置在箱体内，所述压缩机、所述换向单元、所述相变储热换热器、所述节流装置、所述第一换热器相连形成制冷剂循环回路；

所述相变储热换热器包括：封装容器、距离传感器、相变介质和内置换热器，所述封装容器内填充有所述相变介质，所述内置换热器设在封装容器内以与相变介质换热，所述距离传感器设于封装容器的顶壁，所述距离传感器朝向相变介质，所述距离传感器用于检测相变介质的顶面的高度。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述距离传感器为红外测距传感器或者超声测距传感器。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述封装容器包括：壳体和上盖，所述壳体的上端敞开，所述内置换热器安装于壳体内，所述内置换热器被相变介质包覆，所述上盖封闭壳体，所述距离传感器安装于上盖的下表面。

4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述距离传感器通过螺纹紧固件与上盖连接。

5.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述距离传感器为多个，且多个距离传感器相互间隔开分布于上盖。

6.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述上盖为矩形，多个距离传感器中的四个分布于上盖的四角，另一个距离传感器安装于上盖的中部。

7.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括多个温度传感器，多个温度传感器间隔开分布于箱体外用于检测环境温度，多个温度传感器中的至少一个安装于空调器的出风口处，其他温度传感器分布在箱体的四周。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括人体传感器，所述人体传感器安装于箱体外，所述人体传感器用来检测周围有没有人。

9.根据权利要求8所述的空调器，其特征在于，所述人体传感器水平安装于箱体的外，所述空调器包括控制模块和风机，所述距离传感器、温度传感器、人体传感器、压缩机、风机均与控制模块电连接。

10.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括控制模块、报警器和显示器，所述控制模块与距离传感器相连以检测相变介质的含量，所述报警器与控制模块相连以在相变介质的一相含量达到预定值时发出警报，所述显示器与控制模块相连以显示相变介质的至少一相含量。

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