CN1151500A - 空调器的风向控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可根据制冷或供暖模式可变地控制风向叶片的上下移动速度，使室内温度分布保持恒定的空调器风向控制装置及其方法。该装置包括：吸入室内空气的吸入口，对室内空气进行热交换的热交换机，将空气排出的排出口，及对空气方向进行调整的风向叶片，另外还包括运行操作装置，根据输入的制冷、供暖模式输出驱动脉冲控制风向叶片移动速度的控制装置，及输入驱动脉冲、驱动电机以移动风向叶片的电机驱动装置。

Description

空调器的风向控制装置及其方法

本发明涉及一种能根据制冷、供暖模式可变控制调整排出空气方向的风向叶片，保持所定室内温度的空调器风向控制装置及其方法。

通常，这种空调器有使室内的冷气变暖气，从而供给室内的供暖装置，以及使室内的热气变冷气，从而供给室内的制冷装置。

此外，现在也有兼有上述制冷功能与供暖功能的制冷、供暖装置，还有能净化被污染的室内空气的、具有净化功能的空调器。

图1所示的是上述各种空调器中，具有制冷、供暖功能的制冷、供暖装置(通常称为空调器)的室内机。

上述的制冷、供暖装置理所当然包括图中未显示出的室外机。

如图1所示，标号1为空调器的室内主体(下称主体)，在上述主体1的前面的上部形成有吸入室内空气的吸入口3，在上述主体1的前面的下部形成有后面将要说明的将经热交换机进行了热交换的空气(冷风或暖风)排出到室内的排出口5。

还有，在上述排出口5的右侧具有开始或停止空调器的运行模式(自动、制冷、除湿、送风、供暖)，调整通过上述排出口5排出的空气的风量与风向的键输入部26，在上述排出口5上设有上下调整通过上述排出口5排出到室内的空气方向的风向调整叶片7(下称风向叶片)。

上述风向叶片7，固定于图中未显示出的步进电机的轴上，该电机根据控制部输出的驱动信号，即具有所定频率的脉冲信号而转动，叶片由上述步进电机的转动驱动而上下移动。

图2为图1的室内机设置于壁面状态的侧截面图，对与图1同样的部分标有同样的标号，省去重复的说明，如图2所示，在主体1内，在上述吸入口3的后侧装有一字形的热交换机9，以对通过上述吸气口3吸入的室内空气，用制冷剂的蒸发潜热进行热交换，变成冷风或暖风，在上述热交换机9的后侧下部设有通过上述吸入口3吸入室内空气的同时，将经热交换机9进行了热交换的空气通过排出口5排出到室内的室内风扇11。

此外，在主体1内还设有导引通过上述吸入口3吸入并排出到上述排出口5的气流的导管部件13。

对于按照上述说明构成的空调器，使用者只要操作遥控器或键输入部26，选择所需的运行模式后，将运行键置于ON，随着室内风扇11的驱动，室内空气开始通过吸入口3吸入主体1内。

吸入上述主体1内的室内空气，通过热交换机9，与在热交换机9内流动的制冷剂的蒸发潜热进行热交换，成为冷风或暖风，在导管部件13的导引下通过排出口5排出到室内。

这时，控制部依所定的脉冲宽度发生脉冲信号，步进电机开始按所定的速度转动，随着上述步进电机的转动驱动，设置于步进电机轴上的风向叶片7向上方或下方移动。

这样，当控制部计数脉冲信号的个数，判断风向叶片7目前所在位置，终止其向上方或下方移动后，通过向步进电机输出的脉冲信号顺序的变更改变风向叶片的移动方向，风向叶片反复上下摆动，调整通过排出口5向室内排出的空气的方向。

但是，具有这样的结构的上述已有的空调器，因为不管是制冷模式还是供暖模式，风向叶片的上下移动速度是一定的，所以如图3所示，在A、B、C的位置上风向叶片的停留时间是一样的，通过排出口5排出的空气如图3的斜线部分所示，存在空气只排向室内的上部或下部的一部分，不能使全室内的温度保持一致的问题。

本发明是为了解决上述的种种问题而完成的，其目的是提供一种可根据制冷或供暖模式可变地控制风向叶片的上下移动速度，使室内温度分布保持一定的空调器风向控制装置及其方法。

为了达到上述目的，本发明的空调器风向控制装置除包括：具有吸入室内空气的吸入口，对通过上述吸入口吸入的室内空气进行热交换的热交换机，将经上述热交换机进行了热交换的空气排出的排出口，以及对通过该排出口排出的空气方向进行调整的风向叶片外，其特征是该装置还具有：输入制冷、供暖模式以驱动上述风向叶片的运行操作装置，根据该运行操作装置输入的制冷、供暖模式输出驱动脉冲可变地控制上述风向叶片移动速度的控制装置，以及接受控制装置输出的驱动脉冲、驱动电机以移动上述风向叶片的电机驱动装置。

本发明的空调器风向控制方法的特征是包括以下步骤：为防止风向叶片的位置变动，驱动步进电机，使上述风向叶片开放的初始定位步骤；判别是否通过运行操作装置选择了制冷、供暖运行的运行判别步骤；根据上述运行判别步骤判别出来的运行模式，输出步进电机驱动脉冲，移动风向叶片以使排出空气分布于全室内的叶片移动步骤；在上述风向叶片移动时计数输出到上述步进电机的脉冲数量，判别上述风向叶片移动位置的位置判别步骤；以及使根据上述位置判别步骤判别出来的上述风向叶片的移动位置而改变施加于步进电机的脉冲周期，使上述风向叶片的移动速度可变的速度变更步骤S。

下面参照附图对本发明的一个实施例进行详细说明。

图1显示现有的空调器的室内机的立体图；

图2为图1的室内机设置于壁面状态的侧截面图；

图3为已有的空调器的室内空气分布图；

图4为本发明的一实施例的空调器的风向控制装置的控制框图；

图5为本发明的制冷模式时的风向叶片移动速度图；

图6为本发明的供暖模式时的风向叶片移动速度图；

图7A，7B显示本发明的空调器的风向叶片控制动作顺序的流程图；

图8为本发明的制冷模式时的空调器的室内空气分布图；

图9为本发明的供暖模式时的空调器的室内空气分布图。

如图4所示，电源装置20将图中未显示的交流电源端供给的商用交流电压变为上述空调器工作所需的所定直流电压并输出，运行操作装置25由装在上述主体1的控制面板上的输入开始或停止用户所需的空调器运行模式(自动、制冷、除湿、送风、供暖)、设定温度Ts、排出空气的设定风量以及设定风向所需的多个功能键组成的键入部26，以及图中未显示出的接收因操作遥控器而发出的红外信号的遥控器信号接收部27所构成。

控制装置30是一台微机，在其上施加上述电源装置20输出的直流电压，使上述空调器初始化，通过用上述运行操作装置25输入的运行选择信号与运行开始、运行停止信号控制上述空调器的全部动作，该控制装置30输出为可变地控制上述风向叶片7的上下移动所需的驱动脉冲。

室内温度检测装置35检测按照使用者用上述运行操作装置25设定的温度Ts控制室内温度进行上述空调器的制冷、供暖运行时通过上述吸入口3吸入的室内空气的温度Tr，压缩机驱动装置40接收上述控制装置30根据使用者用上述运行操作装置25设定的温度Ts与上述室内温度检测装置35所检测的室内温度Tr的差而输出的控制信号，驱动控制压缩机41。

步进电机驱动装置50根据使用者用上述运行操作装置25设定的风向调整通过上述排出口5排出的空气风向，同时根据制冷或供暖模式接收上述控制装置30输出的脉冲信号，驱动步进电机51，可变地控制上述风向叶片7的上下移动速度，风扇电机驱动装置60接收上述控制装置30根据使用者用上述运行操作装置25设定的风量从而向室内输送经上述热交换机9进行了热交换的空气(冷风或暖风)的输出控制信号，控制室内风扇电机61的转速，驱动室内风扇11。

显示装置70接收上述控制装置30根据上述运行操作装置25输入的键输入信号而输出的控制信号，显示出运行选择模式(自动、制冷、除湿、送风、供暖等)和设定温度Ts与室内温度Tr，从而显示出空调器的运行状态。

下面对具有上述结构的空调器的风向控制装置及其方法的作用、效果进行说明。

首先，参照图5和图6对制冷或供暖模式时风向叶片上下移动速度的类型进行说明。

图5是制冷模式下的风向叶片7的移动速度图，在风向叶片7处于动作原点的初始点(0点)位置的状态下，控制装置30向步进电机驱动装置50输出长周期的驱动脉冲，驱动步进电机51，从而使风向叶片7的速度自初始点起向上方向(0p方向)线性地减速移动。

这时，上述控制装置30计算出风向叶片7向上方向移动时输出的脉冲数，判别风向叶片7的移动位置，到达上升终点(p点)时，输出逆时针方向的短周期脉冲，驱动步进电机51，从而使风向叶片7的速度自上升终点起向下方向(PQ方向)线性地加速移动。

这时，控制装置30计算出风向叶片7向下方向移动时输出的脉冲数，判别风向叶片7的移动位置，到达下降终点(Q点)时，再次输出顺时针的长周期驱动脉冲，反复进行使风向叶片7向上方向的移动速度减速的动作，使风向叶片上下摆动。

图6是供暖模式下的风向叶片7的移动速度图，在风向叶片7处于动作原点的初始点(0点)位置的状态下，控制装置30向步进电机驱动装置50输出顺时针方向的短周期的驱动脉冲，驱动步进电机51，从而使风向叶片7的速度自初始点起向上方向(OP方向)线性地加速移动。

这时，控制装置30计算出风向叶片7向下方向移动时输出的脉冲数，判别风向叶片7的移动位置，到达下降终点(Q点)时，再次输出顺时针的短周期驱动脉冲，反复进行使风向叶片7向上方向的移动速度加速的动作，使风向叶片上下摆动。

图7A、7B是显示本发明的空调器的风向叶片控制顺序的流程框图，图7A、7B中的S表示步骤。

首先，对空调器通上电源后，电源装置20将图中未显示出的交流电源端供给的商用交流电压变为上述空调器驱动所需的所定直流电压，分别输出到驱动电路和控制装置30。

这样，在步骤S1，上述电源装置20输出的直流电压被输入到控制装置30，使空调器初始化。

这时，使用者操作遥控器或操作控制面板上所设的键输入部26，输入所需的运行条件(制冷、供暖、除湿、送风等)与设定温度Ts、设定风量以及设定风向等后，按下运行键，操作命令与运行开始信号(下称运行信号)便从上述输入部26与遥控器信号接收部27输入到控制装置30。

这样，在步骤S2，控制装置30判别运行信号是否已从上述运行操作装置25输入，在运行信号没有输入(否时)的情况下，空调器的运行状态保持在重复进行步骤S2以下的动作。

在上述步骤S2的判别结果为运行信号已经输入(是时)的情况下，便进入步骤S3，控制装置30向步电机驱动装置50输出驱动步进电机51所需的控制信号，使风向叶片7向动作原点的开始状态移动。

这样，上述步进电机驱动装置50输入了控制装置30输出的驱动脉冲，驱动步进电机51，装在步进电机51的轴上的风向叶片7开始作下方向的移动。

这时，在步骤S4，控制装置30计算上述步进电机51的驱动时间是否已经过了所定的时间(排出口完全开放所需的时间)判定排出口的开放情况。

如上所述，步骤S4的判别结果为排出口5未开放(否时)，则回到步骤S3，重复进行步骤S3以下的动作，直至经过所定的时间，如排出口已经开放(是时)，则判断出风向叶片的完全开放状态，将该状态作为以后的动作原点使用。

这是因为在电源接入时，风向叶片可能因为外部的任意操作而变更了位置，所以很难正确地控制位置，因此要进行风向叶片完全开放的初始化步骤。

接下来，在步骤S5，控制装置30判别从上述键输入部26与遥控器信号接收部27输入的运行模式是否为制冷模式，如为制冷模式时(是时)，则进入步骤S6，风扇电机驱动装置60接收上述控制装置30根据上述运行操作装置25输入的所定风量输出的控制信号，控制室内风扇电机61的转数，驱动室内风扇11。

上述室内风扇11被驱动后，室内空气开始通过吸入口3吸入主体1内，被吸入主体1内的室内空气通过热交换机9中流动的制冷剂进行热交换，成为冷气，通过排出口5不断地排向室内，对室内制冷。

这时，在步骤S7，控制装置30向步进电机驱动装置50输出使风向叶片7在制冷模式下的向上方移动速度可变的顺时针方向长周期驱动脉冲。

这样，上述步进电机驱动装置50接受控制装置30输出的顺时针方向的长周期脉冲，步进电机51的移动速度如图5所示，线性减速，风向叶片7开始慢速移动。

由于风向叶片7慢慢地向上方向移动，通过排出口5排出的冷气大量地分布于室内的上层部，分布于该上层部的冷气不断地循环至下层部，进行空气调节。

这样，在步骤S8，控制装置30计算出输出的顺时针方向长周期脉冲个数，判别风向叶片7是否到达上升的终止位置。

这是因为风向叶片7到达上升终止位置时的脉冲个数在控制装置30中已预先设定，所以控制装置30能以内装的计数器计算出输出的驱动脉冲个数，判别风向叶片7是否到达上升的终止位置。

如上述步骤S8的判别结果为风向叶片7没有到达上升终止位置(否时)，则回到步骤S7，控制装置30继续向步进电机驱动装置50输出顺时针方向长周期脉冲，重复步骤S7以下的动作，直至风向叶片7到达上升终止位置。

如上述步骤S8的判别结果为风向叶片7到达了上升终止位置(是时)，则进行步骤S9，控制装置30向步进电机驱动装置50输出使风向叶片7在制冷模式下的向下方移动速度可变的逆时针方向短周期驱动脉冲。

这样，上述步进电机驱动装置50接受控制装置30输出的逆时针方向的短周期脉冲，步进电机51的移动速度如图5所示，线性加速，风向叶片7开始快速移动。

由于风向叶片7快速地向下方向移动，通过排出口5排出的冷气少量地分布于室内的下层部，防止了冷气过度地分布于下层部。

这时，在步骤S10，控制装置30计算出输出的逆时针方向短周期脉冲个数，判别风向叶片7是否到达下降的终止位置。

这是因为风向叶片7到达下降终止位置时的脉冲个数在控制装置30中已预先设定，所以控制装置30能计算出输出的驱动脉冲个数，判别风向叶片7是否到达下降的终止位置。

如上述步骤S10的判别结果为风向叶片7没有到达下降终止位置(否时)，则回到步骤S9，控制装置30继续向步进电机驱动装置50输出逆时针方向短周期脉冲，重复步骤S9以下的动作，直至风向叶片7到达下降终止位置。

如上述步骤S8的判别结果为风向叶片7到达了下降终止位置(是时)则进入步骤S11，控制装置30判别是否已从上述键输入部26或遥控器信号接收部27输入运行停止信号，没有输入运行停止信号(否时)的话，则回到步骤S5，根据制冷或供暖模式，使风向叶片7的上下移动速度可变，往复摆动，重复步骤S5以下的动作。

这样，根据制冷模式，风向叶片7的上下移动速度可变，如图8的斜线部分所示，从排出口5排出的冷气均匀地分布于室内，使全室的温度保持均一。

如上所述步骤S11的判别结果为已经输入运行停止信号(是时)，则进入步骤S12，控制装置30向步进电机驱动装置50输出驱动步进电机51用的控制信号使风向叶片7在关闭状态下移动。

这样，上述步进电机驱动装置50接受了控制装置30输出的驱动脉冲，驱动步进电机51，装在步进电机51的轴上的风向叶片7开始作上方向的移动。

这时，在步骤S13，控制装置30计算上述步进电机51的驱动时间是否已经过了所定的时间(排出口完全关闭所需的时间)，判别排出口是否已经关闭。

如上述步骤S13的判别结果为排出口5未关闭(否时)，则回到步骤S12，重复进行步骤S12以下的动作，直至经过所定的时间，如排气口已经关闭(是时)，则控制装置30切断向步进电机驱动装置50输出的驱动脉冲信号，停止风向叶片7的往复摆动，结束工作。

如上述步骤S5的判别结果不是制冷模式(否时)，则进行步骤S20，风扇电机驱动装置60根据该运行操作装置25输入的设定风量，接收上述控制装置30输出的控制信号，控制室内风扇电机61的转数，驱动室内风扇11。

上述室内风扇11被驱动后，室内空气开始通过吸入口3吸入主体1内，被吸入主体1内的室内空气通过与在热交换机9中流动的热制冷剂进行热交换，成为暖气，通过排出口5不断地排向室内，向室内供暖。

这时，在步骤S21，控制装置30向步进电机驱动装置50输出使风向叶片7在供暖模式下的向上方移动速度加速的顺时针方向短周期驱动脉冲。

这样，上述步进电机驱动装置50接受控制装置30输出的顺时针方向的短周期脉冲，步进电机51的移动速度如图6所示，线性加速，风向叶片7开始快速向上方向移动。

由于风向叶片7快速地向上方向移动，通过排出口5排出的暖气少量地分布于室内的上层部，防止了上层部暖气分布过多。

这样，在步骤S22，控制装置30计算出输出的顺时针方向短周期脉冲个数，判别风向叶片7是否为上升的终止位置，如风向叶片7没有到达上升终止位置(否时)，则回到步骤S21，重复步骤S21以下的动作。

如上述步骤S22的判别结果为风向叶片7到达了上升终止位置(是时)，则进入步骤S23，控制装置30向步进电机驱动装置50输出使风向叶片7在供暖模式下的向下方移动速度可变的逆时针方向长周期驱动脉冲。

这样，上述步进电机驱动装置50接受控制装置30输出的逆时针方向的长周期脉冲，步进电机51的移动速度如图6所示，线性减速，风向叶片7开始向下方向慢速移动。

由于风向叶片7慢慢地向下方移动，通过排出口5排出的暖气大量地分布于室内的下层部，分布于该下层部的暖气向室内的上层部循环，对空气进行调节，使室内变暖。

这时，在步骤S24，控制装置30计算出输出的逆时针方向长周期脉冲个数，判别风向叶片7是否到达下降的终止位置，如风向叶片7没有到达上升终止位置(否时)，则回到步骤S23，重复步骤S23以下的动作。

如上述步骤S24的判别结果为风向叶片7到达了上升终止位置(是时)，则进入步骤S11，重复步骤S11以下的动作。

这样，根据供暖模式，风向叶片7的上下移动速度可变，如图9的斜线部分所示，从排出口5排出的暖气均匀地分布于室内，使全室的温度保持均一。

如上所述，本发明的空调器方向控制装置及其方法具有的优异效果是风向叶片的上下移动速度可以根据制冷或供暖模式进行可变控制，可使室内温度分布保持一定。

Claims (7)

1、一种空调器的风向控制装置，具有吸入室内空气的吸入口，对通过上述吸入口吸入的室内空气进行热交换的热交换机，将由上述热交换机进行了热交换的空气排出的排出口，以及对通过该排出口排出的空气方向进行调整的风向叶片，其特征是该装置还包括：输入制冷、供暖模式以驱动上述风向叶片的运行操作装置，根据该运行操作装置输入的制冷、供暖模式输出驱动脉冲可变地控制上述风向叶片移动速度的控制装置，以及输入该控制装置输出的驱动脉冲、驱动电机以移动上述风向叶片的电机驱动装置。

2、根据权利要求1所述的空调器风向控制装置，其特征是上述控制装置根据制冷、供暖模式，可变地控制上述风向叶片的上下移动速度。

3、根据权利要求1所述的空调器风向控制装置，其特征是上述控制装置计数输出驱动脉冲的个数，从而判断上述风向叶片的移动位置。

4、根据权利要求1所述的空调器风向控制装置，其特征是上述电机为根据上述控制装置输出的驱动脉冲而转动的步进电机。

5、一种空调器的风向控制方法，其特征是包括以下步骤：为防止风向叶片的位置变动，驱动步进电机，使上述风向叶片开放的初始定位步骤；判别是否通过运行操作装置选择了制冷、供暖运行的运行判别步骤；根据上述运行判别步骤判别出来的运行模式，输出步进电机驱动脉冲，移动风向叶片以使排出空气分布于全室内的叶片移动步骤；在上述风向叶片移动时计数输出到上述步进电机的脉冲个数，判别上述风向叶片移动位置的位置判别步骤；以及使根据上述位置判别步骤判别出来的上述风向叶片的移动位置而改变施加于步进电机的脉冲周期，使上述风向叶片的移动速度可变的速度可变步骤。

6、根据权利要求5所述的空调器风向控制方法，其特征是上述速度可变步骤为：在上述风向叶片向上方移动时使其移动速度减速，向下方移动时使其加速，以使制冷模式时排出的空气分布于室内的上层部。

7、根据权利要求5所述的空调器风向控制方法，其特征是上述速度可变步骤为：在上述风向叶片向上方移动时使其移动速度加速，向下方移动时使其减速，以使供暖模式时排出的空气分布于室内的下层部。

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