CN113074447A - 空调系统、空调系统的控制方法和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统、空调系统的控制方法和空调器，空调系统包括：压缩机，压缩机包括：进口、出口和补气口；节流元件，节流元件连接于室内换热器和室外换热器之间；闪蒸器，闪蒸器连接于室内换热器和室外换热器之间且与节流元件间隔开；补气阀，补气阀连接于闪蒸器和补气口之间；气液分离器，气液分离器连接于补气阀和补气口之间；储液器，储液器连接于气液分离器和补气口之间。通过在空调系统内设置闪蒸器和气液分离器，使得空调系统在寒冷的情况下运行制热模式时，可以补充压缩机的吸气量，使空调系统的制热能力达到最佳状态。并且，气液分离器可以将气态冷媒和液态冷媒分离，避免液态冷媒进入到压缩机内产生液击。

Description

空调系统、空调系统的控制方法和空调器

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，尤其是涉及一种空调系统、空调系统的控制方法和空调器。

背景技术

随着人们生活水平的提高，空调器已经成为常见的家用电器。目前，在室外环境温度较低的情况下，空调器的制热能力会随着温度的下降而降低，不能满足用户对更高制热量的要求。

相关技术中，通过为压缩机增加补气装置，为压缩机增加制冷剂循环量，从而显著提高空调器的低温制热效果。但是，冷媒量的追加会造成低温环境下液态冷媒过多，液态冷媒会随着气态冷媒进入到压缩机内，从而造成压缩机产生液击。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种空调系统，通过设置气液分离器可以将气态冷媒和液态冷媒分离，避免液态冷媒进入到压缩机内产生液击。

本发明还提出了一种空调系统的控制方法。

本发明还提出了一种空调器。

根据本发明第一方面实施例的空调系统，所述空调系统具有制热模式，所述空调系统包括：压缩机，所述压缩机包括：进口、出口和补气口；四通阀，所述四通阀分别与所述进口和所述出口相连接；室外换热器，所述室外换热器与所述四通阀相连接；室内换热器，所述室内换热器与所述四通阀相连接；节流元件，所述节流元件连接于所述室内换热器和所述室外换热器之间；闪蒸器，所述闪蒸器连接于所述室内换热器和所述室外换热器之间且与所述节流元件间隔开；补气阀，所述补气阀连接于所述闪蒸器和所述补气口之间；气液分离器，所述气液分离器连接于所述补气阀和所述补气口之间；储液器，所述储液器连接于所述气液分离器和所述补气口之间。

根据本发明实施例的空调系统，通过在空调系统内设置闪蒸器和气液分离器，使得空调系统在极端寒冷的情况下运行制热模式时，或者空调系统冷媒循环量不足时，输送气态冷媒至压缩机，从而可以补充压缩机吸气量，使空调系统的制热能力达到最佳状态。并且，气液分离器可以将气态冷媒和液态冷媒分离，避免液态冷媒进入到压缩机内产生液击。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离器为柱状结构，且在所述气液分离器内设置有多个间隔分布的气液分离孔。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离孔的孔径为α，所述α满足关系式：4mm≤α≤6mm。

根据本发明的一些实施例，所述空调系统还包括：单向阀，所述单向阀设置于所述气液分离器和所述储液器之间且允许冷媒从所述气液分离器流向所述储液器。

根据本发明的一些实施例，所述空调系统还包括：加热器，所述加热器设置于所述储液器，以用于选择性地加热所述储液器内的冷媒。

根据本发明的一些实施例，所述补气口和所述闪蒸器之间设置有第一通路和第二通路，所述补气阀、所述气液分离器和所述储液器设置于所述第一通路，所述第二通路连接于所述第一通路和所述补气口之间且与所述气液分离器和所述储液器并联设置。

根据本发明第二方面实施例的空调系统的控制方法，包括以下步骤：所述空调系统启动，打开制热模式；检测所述空调系统的运行环境，若所述空调系统满足以下任意一个条件：1)所述压缩机的运行时间t满足关系式：t＞t1；2)室外环境温度T外满足关系式：T外≤T1；3)所述压缩机的运行频率F满足关系式：F≥F1；4)所述空调系统的室内盘管T内满足关系式：T内≤T2；则所述补气阀打开。

根据本发明的一些实施例，所述控制方法还包括以下步骤：在所述补气阀打开后，检测所述空调系统的运行环境，若所述空调系统满足以下任意一个条件：1)所述空调系统的除霜模式打开；2)室外环境温度T外满足关系式：T外＞T3；3)所述压缩机运行频率F满足关系式：F≤F1；4)所述空调系统的室内盘管T内满足关系式：T内≥T2；则所述补气阀关闭。

根据本发明的一些实施例，t1满足关系式：6min≤t1≤10min；T1满足关系式：-6℃≤T1≤-4℃；F1满足关系式：40HZ≤F1≤50HZ；T2满足关系式：35℃≤T2≤45℃；T3满足关系式：0℃≤T3≤5℃。

根据本发明第三方面实施例的空调器，包括上述实施例的空调系统。

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是本发明的空调系统处于制热模式时冷媒的流向图；

图2是根据本发明实施例的气液分离器的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的空调系统的控制方法的流程图。

附图标记：

100、空调系统；

11、压缩机；111、进口；112、出口；113、补气口；12、四通阀；13、室外换热器；14、室内换热器；15、节流元件；16、闪蒸器；17、补气阀；18、气液分离器；181、气液分离孔；19、储液器；20、单向阀；21、加热器；22、第一通路；23、第二通路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的空调系统100，本发明还提出了一种上述空调系统100的控制方法，以及本发明还提出了一种具有上述空调系统100的空调器。

如图1所示，空调系统100包括：压缩机11、室外换热器13、室内换热器14、节流元件15、补气阀17、闪蒸器16、气液分离器18和储液器19。其中，压缩机11包括：进口111、出口112和补气口113，冷媒从进口111流入，并且从出口112流出。空调系统100还具有制冷模式，冷媒在制冷模式下的流向和在制热模式下的流向不同。

参照图1所示，四通阀12分别与进口111和出口112相连接，室外换热器13与四通阀12相连接，同样，室内换热器14也与四通阀12相连接。也就是说，四通阀12具有四个阀口，四个阀口分别与室外换热器13、室内换热器14、进口111和出口112连接，以便在制冷模式和制热模式之间切换。

进一步地，室外换热器13用于与室外空气进行换热，室内换热器14用于与室内空气进行换热，冷媒在压缩机11、室内换热器14和室外换热器13之间形成对应于制冷模式和制热模式的循环路径。也就是说，在制热过程中，室外换热器13和室内换热器14将分别作为冷媒循环回路的蒸发器和冷凝器，即室外换热器13起到蒸发作用，室内换热器14起到冷凝作用。

如图1所示，节流元件15连接于室内换热器14和室外换热器13之间，节流元件15主要用来控制冷媒的循环流量，使冷媒在蒸发器内保持一定蒸发压力，发挥最大制冷量。进一步地，节流元件15可以为电子膨胀阀，电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于电子膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节冷媒流量的目的，并且电子膨胀阀的调节反应快。当然，节流元件15还可以为毛细管。

如图1所示，闪蒸器16连接于室内换热器14和室外换热器13之间，并且闪蒸器16与节流元件15间隔开，补气阀17连接于闪蒸器16和补气口113之间，气液分离器18连接于补气阀17和补气口113之间，储液器19连接于气液分离器18和补气口113之间。其中，高压的液态冷媒进入到闪蒸器16后，闪蒸器16的压力小于液态冷媒的压力，由于压力的突然降低，这些液态冷媒一部分变成气态冷媒，另一部分液态冷媒任保持不变。一部分气态冷媒通过节流元件15和室外换热器13后，由进口111进入到压缩机11内。

当室内机与室外机使用长连管时，空调系统100需要的冷媒量会较多，这时需要追加适量的冷媒，又或者在低温环境下，压缩机11冷媒循环量不足，制热能力差时，同样需要补充冷媒，此时打开补气阀17，使得剩余的液态冷媒和气态冷媒通过补气阀17进入到气液分离器18，气液分离器18可以将液态冷媒和气态冷媒分离，气态冷媒通过管路进入到压缩机11内，实现对压缩机11的补气增焓，液态冷媒流入储液器19内，实现对液态冷媒的储存。

由此，通过在空调系统100内设置闪蒸器16和气液分离器18，使得空调系统100在极端寒冷的情况下运行制热模式时，或者空调系统100冷媒循环量不足时，输送气态冷媒至压缩机11，从而可以补充压缩机11吸气量，使空调系统100的制热能力达到最佳状态。并且，气液分离器18可以将气态冷媒和液态冷媒分离，避免液态冷媒进入到压缩机11内产生液击。

参照图2所示，气液分离器18可以为柱状结构，并且在气液分离器18内设置有多个间隔分布的气液分离孔181。因为，在闪蒸器16和储液器19之间设置的连接管为柱状，并且，气液分离器18的外径大于或者等于连接管的内径，即同为柱状结构的气液分离器18可以卡接在连接管内，从而可以实现气液分离器18的固定。此外，在气液分离器18上设置有气液分离孔181，气液分离孔181可以实现气态冷媒和液态冷媒的分离，即液态可以通过气液分离孔181流至储液器19，而气态冷媒不能通过。进一步地，气液分离孔181可以为多个，多个气液分离孔181间隔分布在气液分离器18内，如此设置可以增加气液分离器18的分离效率。

进一步地，如图2所示，气液分离孔181的孔径为α，α满足关系式：4mm≤α≤6mm。一定的情况下，气液分离孔181的孔径越大时，气液分离的效果越好，但当孔径太大时，气态冷媒很容易通过气液分离孔181，气液分离孔181就不能起到很好的气液分离效果；当孔径太小时，气液分离孔181里面就会形成液膜，液态冷媒不容易通过，影响气液分离的效果。如此，将气液分离孔181的孔径α设置在4-6mm之间时，既可以很好的实现气液分离，而且气液分离的效率也高。

此外，如图1所示，空调系统100还包括：单向阀20，单向阀20设置于气液分离器18和储液器19之间，并且允许冷媒从气液分离器18流向储液器19。如此设置，通过使用单向阀20，使得进入储液器19内的液态冷媒不会出现倒灌的现象，即避免液态冷媒通过气液分离器18流入至压缩机11中，即可以有效防止压缩机11发生液击。此外，通过设置单向阀20也可以避免液态冷媒堵在气液分离孔181的一侧，从而可以避免影响气液分离器18的气液分离效果。

如图1所示，空调系统100还包括：加热器21，加热器21设置于储液器19，以用于选择性地加热储液器19内的冷媒。即，通过设置加热器21，使得加热器21可以对储液器19内的液态冷媒进行加热，从而使得液态冷媒受热变成气态冷媒，并将气态冷媒输送至压缩机11的补气口113，如此同样可以对压缩机11补充气态冷媒，即可以进一步地补充低温环境下压缩机11的吸气量，使空调系统100的制热能力达到最佳状态。其中，储液器19可以为储液罐，加热器21可以为电加热丝，电加热丝绕设在储液罐的外周，当然，加热器21也可以设置在储液罐内部，如此都可以实现加热器21对储液器19的加热。

如图1所示，补气口113和闪蒸器16之间设置有第一通路22和第二通路23，补气阀17、气液分离器18和储液器19设置于第一通路22，第二通路23连接于第一通路22和补气口113之间，并且第二通路23与气液分离器18和储液器19并联设置。也就是说，在第一通路22上，可以实现液态冷媒和气态冷媒的分离，并且加热器21对储液器19内的液态冷媒进行加热，使得液态冷媒变为气态冷媒，气态冷媒通过第一通路22进入到压缩机11。在第二通路23上，气态冷媒可以直接通过补气口113进入到压缩机11，如此可以进一步地实现对压缩机11的补气增焓。此外，第一通路22和第二通路23之间相互并联，避免第一通路22和第二通路23内的气态冷媒之间发生窜通，以及避免液态冷媒流入到第二通路23内。

如图3所示，根据本发明第二方面实施例的空调系统100的控制方法，包括以下步骤：空调系统100启动，打开制热模式；检测空调系统100的运行环境，若空调系统100满足以下任意一个条件，则补气阀17打开。也就是说，通过对空调系统100的监测来控制补气阀17的开启，即满足条件时，补气阀17打开，气态冷媒和液态冷媒通过补气阀17进入到气液分离器18，并在气液分离器18的作用下，气态冷媒和液态冷媒分离，气态冷媒通过第一通路22流入压缩机11，液态冷媒流入到储存器，并在加热器21的加热下，液态冷媒变为气态冷媒，气态冷媒通过第二通路23流入压缩机11，从而可以实现对压缩机11补充冷媒。

具体地，空调系统100需要满足的条件为：

1)压缩机11的运行时间t满足关系式：t＞t1，也就是说，当压缩机11的运行时间较短时，此时压缩机11处于预热状态，空调系统100的循环流路对冷媒的需求较低，从而不需要对压缩机11进行补充冷媒。其中，t1满足关系式：6min≤t1≤10min，具体地，t1＝8min。

2)室外环境温度T外满足关系式：T外≤T1，也就是说，当室外环境温度低于T1时，补气阀17打开。因为室外环境温度低时，代表压缩机11的制热能力差，即空调系统100冷媒循环量不足，因此需要打开补气阀17，对压缩机11进行补充冷媒。其中，T1满足关系式：-6℃≤T1≤-4℃，具体地，T1＝-5℃。

3)压缩机11的运行频率F满足关系式：F≥F1，即压缩机11的运行频率高于F1时，补气阀17打开。因为当压缩机11的运行频率高时，证明压缩机11处于满效率工作，即空调制热能力衰减，如此需要通过补充压缩机11的吸气量，使制热能力达到最佳状态。其中，F1满足关系式：40HZ≤F1≤50HZ，具体地，F1＝45HZ。

4)空调系统100的室内盘管T内满足关系式：T内≤T2，也就是说，当室内盘管温度小于T2时，补气阀17打开。即室内环境温度较低时，需要对压缩机11进行补充冷媒，使空调系统100的制热能力达到最佳状态。其中，T2满足关系式：35℃≤T2≤45℃，具体地，T2＝40℃。

如图3所示，控制方法还包括以下步骤：在补气阀17打开后，检测空调系统100的运行环境，若空调系统100满足以下任意一个条件时，则补气阀17关闭。也就是说，当空调系统100在补气阀17打开的状态下运行一段时间后，通过空调系统100的自检来判断是否需要关闭补气阀17，即判断空调系统100内的循环管路的冷媒是否充足。

具体地，空调系统100需要满足的条件为：

1)空调系统100的除霜模式打开，因为空调系统100的除霜模式打开代表室内温度到达预设值，此时不需要压缩机11的持续工作，即不需要打开补气阀17对压缩机11进行补充冷媒。

2)室外环境温度T外满足关系式：T外＞T3，也就是说，当室外环境温度高于T1时，补气阀17关闭。因为室外环境温度高时，冷媒在进入到压缩机11的进口111时温度也高，此时压缩机11的负担小，不需要额外补充冷媒来增加压缩机11的工作效率。其中，T3满足关系式：0℃≤T3≤5℃，具体地，T3＝1℃。

3)压缩机11运行频率F满足关系式：F≤F1，即压缩机11的运行频率小于F1时，补气阀17关闭。因为当压缩机11的运行频率低时，证明压缩机11的负担小，即空调制热能力保持稳定，此时不需要额外补充冷媒来增加压缩机11的工作效率。其中，F1满足关系式：40HZ≤F1≤50HZ，具体地，F1＝45HZ。

4)空调系统100的室内盘管T内满足关系式：T内≥T2，也就是说，当室内盘管的温度大于T2时，补气阀17关闭。即室内环境温度较高时，此时压缩机11不需要持续工作，从而不需要额外补充冷媒来增加压缩机11的工作效率。其中，T2满足关系式：35℃≤T2≤45℃，具体地，T2＝40℃。

根据本发明第三方面实施例的空调器，包括上述实施例的空调系统100。

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。

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。

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)

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统具有制热模式，所述空调系统包括：

压缩机，所述压缩机包括：进口、出口和补气口；

四通阀，所述四通阀分别与所述进口和所述出口相连接；

室外换热器，所述室外换热器与所述四通阀相连接；

室内换热器，所述室内换热器与所述四通阀相连接；

节流元件，所述节流元件连接于所述室内换热器和所述室外换热器之间；

闪蒸器，所述闪蒸器连接于所述室内换热器和所述室外换热器之间且与所述节流元件间隔开；

补气阀，所述补气阀连接于所述闪蒸器和所述补气口之间；

气液分离器，所述气液分离器连接于所述补气阀和所述补气口之间；

储液器，所述储液器连接于所述气液分离器和所述补气口之间。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述气液分离器为柱状结构，且在所述气液分离器内设置有多个间隔分布的气液分离孔。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述气液分离孔的孔径为α，所述α满足关系式：4mm≤α≤6mm。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：单向阀，所述单向阀设置于所述气液分离器和所述储液器之间且允许冷媒从所述气液分离器流向所述储液器。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：加热器，所述加热器设置于所述储液器，以用于选择性地加热所述储液器内的冷媒。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述补气口和所述闪蒸器之间设置有第一通路和第二通路，所述补气阀、所述气液分离器和所述储液器设置于所述第一通路，所述第二通路连接于所述第一通路和所述补气口之间且与所述气液分离器和所述储液器并联设置。

7.一种权利要求1-6中任一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述空调系统启动，打开制热模式；

检测所述空调系统的运行环境，若所述空调系统满足以下任意一个条件：

1)所述压缩机的运行时间t满足关系式：t＞t1；

2)室外环境温度T外满足关系式：T外≤T1；

3)所述压缩机的运行频率F满足关系式：F≥F1；

4)所述空调系统的室内盘管T内满足关系式：T内≤T2；

则所述补气阀打开。

8.根据权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述补气阀打开后，检测所述空调系统的运行环境，若所述空调系统满足以下任意一个条件：

1)所述空调系统的除霜模式打开；

2)室外环境温度T外满足关系式：T外＞T3；

3)所述压缩机运行频率F满足关系式：F≤F1；

4)所述空调系统的室内盘管T内满足关系式：T内≥T2；

则所述补气阀关闭。

9.根据权利要求8所述的空调系统的控制方法，其特征在于，

t1满足关系式：6min≤t1≤10min；

T1满足关系式：-6℃≤T1≤-4℃；

F1满足关系式：40HZ≤F1≤50HZ；

T2满足关系式：35℃≤T2≤45℃；

T3满足关系式：0℃≤T3≤5℃。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的空调系统。

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