CN1152214C - 有多个旁通管路的多型空调器及控制旁通制冷剂剂量方法 - Google Patents

Abstract

多型空调器及其控制方法。控制方法包括如下步骤：(1)获得运转中的室内热交换器的平均温度；(2)如果平均温度超出了第一温度范围，关闭第一和第二旁通管路；(3)如果平均温度在第一温度范围内，打开第一旁通管路和关闭第二旁通管路；(4)如果平均温度在第二预定温度范围内，关闭第一旁通管路和打开第二旁通管路；和(5)如果平均温度在第三预定温度范围内，打开第一和第二旁通管路。因此，可以将合适剂量的制冷剂提供到各室内热交换器中。

Description

有多个旁通管路的多型空调器及控制旁通制冷剂剂量方法

技术领域

本发明涉及一种多型空调器，其具有压缩机和多个与该压缩机相连的室内热交换器，更具体地说，是涉及一种具有多个旁通管路的空调器以及通过根据运行中的室内热交换器的平均温度选择性地打开/关闭多个旁通管路以控制旁通的制冷剂剂量的方法，该旁通的制冷剂将提供给多个不具有变换器型压缩机的室内热交换器。

背景技术

通常，空调器通过在周围空气和热交换介质(以下简称为制冷剂)之间的热交换冷却/加热室内空气，该热交换介质在通过封闭路径循环时经历相变。

最近，出现了一种具有一个压缩机的多型空调器，有多个室内热交换器与压缩机相连，可高效率地冷却/加热多个房间，成本相对更低。

下面参照图1简单地描述一下这种多型空调器。

如图1所示，该多型空调器包括：压缩机1、室外热交换器2、以及三个室内热交换器3a、3b和3c。室外热交换器2的排出口通过具有三个分支的制冷剂管8b与各个室内热交换器3a、3b和3c的入口相连。而且，次电磁阀4a、4b和4c及次毛细管5a、5b和5c串联连接到各个室内热交换器3a、3b和3c的入口端，以控制将提供给各个室内热交换器3a、3b和3c的流率，并分别降低制冷剂的压力。主电磁阀6和主毛细管7并联连接到室外热交换器2的排出口。此外，旁通管路10把室外热交换器2的排出口和压缩机1的入口连接起来，以旁通给压缩机1一些流经室外热交换器2的制冷剂。旁通管路10包括：旁通管11、用于打开/关闭旁通管11的旁通电磁阀12、以及用于膨胀旁通的制冷剂的毛细管13。

制冷剂在压缩机1中被压缩为高温和高压的制冷剂，在室外热交换器2中冷凝，分流进三个室内热交换器3a、3b和3c，在各个室内热交换器3a、3b和3c与各个地方的周围空气热交换，混合到一起后流回到压缩机1。

在这样一个多型空调器中，压缩机1具有一个与三个室内热交换器3a、3b和3c相应的容量。相应地，当室内热交换器3a、3b和3c部分运转时，运转中的室内热交换器就被提供了过多的制冷剂。尤其当室内热交换器3a、3b和3c中只有一个运转时，过多的制冷剂会引起运转中的室内热交换器冻结，并且液体状态的制冷剂提供给压缩机1会导致压缩机1的可靠性能下降。

为了克服上述问题，该多型空调器具有按照运转的室内热交换器的数目控制各阀门4a、4b、4c、6和12的开/关的功能。按照运转的室内热交换器的数目不同，各阀门4a、4b、4c、6和12的开/关状态不同，如下面表1所示。

                                       表1

	用于一个房间			用于两个房间			用于三个房间
									A	B	C	A+B	A+C	B+C	A+B+C
主电磁阀	开	开	开	关	关	关	关
								次电磁阀A	开	关	关	开	开	关	开
次电磁阀B	关	开	关	开	关	开	开
								次电磁阀C	关	关	开	关	开	开	开
旁通电磁阀	开	开	开	关	关	关	关
								*A，B，C：室内热交换器(3a，3b，3c)

如表1所示，当一个室内热交换器单独运转时(比如，室内热交换器3a)，主电磁阀6、旁通电磁阀12和相应的次电磁阀4a打开，而其它阀门关闭。相应地，当制冷剂从室外热交换器2提供到室内热交换器3a时，一些制冷剂通过旁通管路10传送到压缩机1中。如上所述，由于当制冷剂流经室外热交换器2时，一些制冷剂从旁通管流走，这样提供到室内热交换器3a中的制冷剂的剂量就下降了，这样由于室内热交换器3a中制冷剂过多而导致的室内热交换器3a冻结就可以防止。在这种情况下，制冷剂通过主电磁阀6而不是主毛细管7提供到室内热交换器3a中。结果就防止了制冷剂的过度膨胀。

当两个以上室内热交换器同时运转时，不运转的室内热交换器的次电磁阀、主电磁阀6和旁通电磁阀12关闭。尤其当两个室内热交换器(比如室内热交换器3a和3b)同时运转时，制冷剂通过室外热交换器2，并且接着分配到运转中的两个室内热交换器3a和3b中。这时，虽然提供到两个室内热交换器3a和3b的制冷剂的剂量超过了室内热交换器3a和3b的容量，该剂量并没有达到使室内热交换器3a和3b冻结的程度。相应地，当两个室内热交换器3a和3b运转时，旁通电磁阀12关闭。

然而，传统的多型空调器有一个缺点：由于通过旁通管路流过的制冷剂的剂量是恒定的，同一型号的室内热交换器的容量不能被改变。因此，当使用者想要在不同尺寸的房间中使用各室内热交换器时，这样一种传统的多型空调器不可能满足使用者的需要。

而且，在低温运转时，尤其两个室内热交换器同时运转时，室内热交换器经常出现冻结。当只有一个室内热交换器在过载情况下运转时，由于旁通的制冷剂的剂量是恒定的，提供到运转中的室内热交换器的制冷剂的剂量可能不足。这就要求一个按照运转条件，比如低温运转，过载运转等等，控制向室内热交换器提供制冷剂的剂量的控制过程，但传统的多型空调器不能满足这一要求。

为了克服上述问题，提出了一种采用变换器的多型空调器。在这样一种多型空调器中，通过一个转换器和一个变换器控制压缩机的旋转频率，从而控制制冷剂的剂量。因此，按照没有旁通管路的室内热交换器的容量和负载，就能够容易地控制提供到室内热交换器的制冷剂剂量。然而这样一种采用了变换器的多型空调器有一个缺点：由于变换器较贵，价格上的竞争力较小。

发明内容

本发明用来克服现有技术的上述问题，因此，本发明的一个目的就是提供一种多型空调器，该空调器无需使用昂贵的变换器就能够按照室内热交换器的容量和负载向室内热交换器提供适当剂量的制冷剂。

本发明的另一目的就是提供一种控制制冷剂剂量的方法，该制冷剂由一个室外热交换器旁通到一个压缩机中，以在多型空调器中向室内热交换器提供合适剂量的制冷剂。

上述目的由按照本发明的多型空调器实现，该多型空调器包括：一种多型空调器，其特征在于，它包括：一个非变换器型的压缩机；一个室外热交换器；第一连接管，用来将制冷剂从非变换器型压缩机提供给室外热交换器；第二连接管，其一端分支成多条支管，该连接管用来将制冷剂从室外热交换器中排出；多个室内热交换器，它们分别连接到第二连接管的多个支管上；第三连接管，用来从多个室内热交换器收集制冷剂并将该制冷剂送到压缩机中；多个电膨胀阀门，这些阀门分别连接到第二连接管的多个支管上；多个旁通管路，其用于将预定量的致冷剂从室外热交换器的一端旁通到压缩机中，至少两个旁通管路各自具有从室外热交换器的中间分支达到预定距离并连接到第三连接管另一端的旁通管、位于旁通管中的毛细管和旁通阀；以及控制从室外热交换器旁通向压缩机的制冷剂剂量的装置，该装置按照运转中室内热交换器的平均温度控制每个旁通管路的旁通阀。控制所旁通的制冷剂剂量的装置含有多个温度传感器，用来检测各个室内热交换器的温度并产生温度信号；以及一个微型计算机，用来接收温度信号并向多个旁通电磁阀提供控制信号。

本发明的另一目的由用于控制多型空调器中旁通的制冷剂剂量的一种方法实现，该空调器具有一个非变换器型压缩机和从室外热交换器的中间分支达到预定距离的第一及第二旁通管路，该第一及第二旁通管路用来将不同剂量的制冷剂从室外热交换器旁通到压缩机中，其中该控制方法包括如下步骤：(1)获得运转中的室内热交换器的平均温度；(2)如果从第(1)步获得的平均温度超出了第一预定温度的范围，关闭第一和第二旁通管路；(3)如果平均温度在预定的时间内保持在第一预定温度的范围内，打开第一旁通管路和关闭第二旁通管路；(4)如果平均温度在预定的时间内保持在第二预定温度的范围内，关闭第一旁通管路和打开第二旁通管路；以及(5)如果平均温度在预定的时间内保持在第三预定温度的范围内，打开第一和第二旁通管路。

如果平均温度在第(5)步之后在第一预定温度的范围内，就进行关闭压缩机的第(6)步。在步骤(2)中第一和第二旁通管路关闭之后，确定压缩机是否停止，如果压缩机停止，就驱动压缩机。

最好，第一、第二和第三预定温度的范围分别等于5±0.5℃、3±0.5℃、和0±0.5℃。最好预定时间是5分钟±30秒。

按照上述多型空调器和控制旁通制冷剂剂量的方法，通过将运转中的室内热交换器的平均温度与第一、第二和第三预定温度值比较，系统地控制第一和第二旁通管路的开/关。因此，可以将合适剂量的制冷剂提供到各室内热交换器中，而不管运转中的室内热交换器的数目和容量或运转条件，比如过载运转，低温运转等等。

附图说明

通过参照附图详细描述最佳实施例，本发明的上述目的和优点将更为明显，其中：

图1是传统多型空调器的制冷剂循环图；

图2是按照本发明一最佳实施例的多型空调器的制冷剂循环图；

图3A和3B分别示出按照本发明另一最佳实施例的多型空调器的制冷剂循环的旁通部分；

图4是表示用于控制按照本发明最佳实施例的多型空调器中的旁通制冷剂剂量的方法的流程图；以及

图5是示出按照图4的方法第一和第二旁通电磁阀及压缩机的运转情况随室内热交换器的平均温度变化的图表。

具体实施方式

如图2所示，按照本发明实施例的多型空调器包括：一个非变换器型的压缩机21；一个室外热交换器22；三个室内热交换器23a、23b和23c；三个电膨胀阀门24a、24b和24c；三个连接管25a、25b和25c，上述连接管将上述元件21、22、23a、23b、23c、24a、24b、24c、25a、25b和25c连接在闭合管路中；一对旁通管路30a和30b；以及一个控制部分。

第一连接管25a连接非变换器型压缩机21的一端与室外热交换器22的一端，而室外热交换器22的另一端连接到第二连接管25b的一端。第二连接管25b的另一端分支成三条支管，这三条支管分别连接到室内热交换器23a、23b和23c上。而且，各个室内热交换器23a、23b和23c通过第二连接管25b的三个支管与电膨胀阀门24a、24b和24c连接。最好，电膨胀阀门24a、24b和24c连接到各室内热交换器23a、23b和23c入口的每一侧上，而室内热交换器负载传感器27a、27b和27c被连接到各室内热交换器23a、23b和23c出口的每一侧上。该室内热交换器负载传感器27a、27b和27c检测从各室内热交换器23a、23b和23c流出的制冷剂的温度。

第三连接管25c连接各室内热交换器23a、23b和23c的其它端和压缩机21的另一端。第三连接管25c分成三个支管，这些支管连接各室内热交换器23a、23b和23c的其它端。

此外，一对旁通管路30a和30b串联地连接在室外热交换器22和压缩机21之间。旁通管路30a和30b将一些制冷剂从室外热交换器22旁通到压缩机21中。该旁通管路30a和30b分别含有一对旁通管31a和31b、一对分别用来开/关旁通管31a和31b的旁通电磁阀32a和32b、以及一对毛细管33a和33b。最好旁通管路30a和30b分别旁通不同剂量的制冷剂，第一旁通管路30a流过的制冷剂大于第二旁通管路30b的剂量。

而且，旁通管路30a和30b的结构并不限于图2所示的结构，可以有如图3A和3B所示的变化。更具体来说，在如图3A所示的第一变化中，制冷剂从压缩机21分别流向室外热交换器22、毛细管33a和33b，然后到旁通电磁阀32a和32b，而在如图3B所示的第二变化中，制冷剂从压缩机21分别流向室外热交换器22、旁通管路30a和30b，然后到一个共同的毛细管33中。

控制部分控制旁通管路30a和30b的旁通电磁阀32a和32b，并包括三个温度传感器28a、28b和28c，用来检测各个室内热交换器23a、23b和23c的温度；以及一个微型计算机29，用来根据温度传感器28a、28b和28c所检测的各室内热交换器23a、23b和23c的温度输入信号，并向相应的旁通阀32a和32b提供控制信号。

按照本发明一个最佳实施例的多型空调器的运转如下：

首先，制冷剂通过室外热交换器22从压缩机21中排出，室外热交换器通过制冷剂与周围的空气进行热交换。与周围空气进行热交换的制冷剂流经第二流连接管25b的三个支管，被三个电膨胀阀门24a、24b和24c减压。这里，电膨胀阀门24a、24b和24c按照驱动信号开/关，该驱动信号来自各室内热交换器23a、23b和23c的室内单元。电膨胀阀门24a、24b和24c的打开程度按照室内热交换器负载传感器27a、27b和27c所检测的温度受到控制，热交换器负载传感器27a、27b和27c连接到各室内热交换器23a、23b和23c的出口每一侧上。换句话说，按照各室内热交换器23a、23b和23c的负载情况，电膨胀阀门24a、24b和24c的打开程度被反馈，从而受到控制。这里，由于电膨胀阀门24a、24b和24c邻接到各室内热交换器23a、23b和23c上，按照各个室内热交换器23a、23b和23c的负载情况精确进行反馈控制。

制冷剂流经电膨胀阀门24a、24b和24c，然后在各室内热交换器23a、23b和23c与周围空气进行热交换，用来冷却各房间的室内空气。然后，制冷剂流回压缩机21。

在这样的情况下，控制部分检测运转中的各室内热交换器的温度，并向旁通管路30a和30b的旁通电磁阀32a和32b发出开/关的信号。因此，流经旁通管路30a和30b的制冷剂的剂量受到控制。

参照图4和5对上文进行更详细的描述。

首先，通过连接到各室内热交换器23a、23b和23c的相应温度传感器28a、28b和28c检测的温度得到室内热交换器的平均温度(此后称为“T_a”)(步骤S1)。这里，通过检测室内热交换器23a、23b和23c的驱动信号，或通过检测电膨胀阀门24a、24b和24c的开或关的状态，决定是否室内热交换器正在运转，电膨胀阀门的开或关由室内热交换器23a、23b和23c的驱动信号决定。如果一个室内热交换器被确定为正在运转，则该运转中的室内热交换器的温度被认为是T_a。

接着，判断是否T_a超出了第一预定温度的范围(此后称为“T₁”)(步骤S2)。如果T_a超过了T₁，室内热交换器就定为处于正常运转，这样，微型计算机29就向旁通电磁阀32a和32b传送“关”信号(步骤S3)。相应地，旁通管路30a和30b关闭，这样制冷剂就不从室外热交换器22旁通到压缩机21中。接着，决定压缩机21是否处于停的状态(步骤S4)。如果确定压缩机21不在运转，就施加驱动信号，这样压缩机21被驱动(步骤S5)。

如果T_a没有超过T₁，就确定T_a是否在预定的时间内保持在T₁的范围内(步骤S6)。如果T_a在预定时间内保持在T₁的范围内(如图5中线①所示)，微型计算机29向第一旁通电磁阀32a施加开信号，向第二旁通电磁阀32b施加关信号(步骤S7)。由于第二旁通管路30b关闭时第一旁通管路30a打开，一些制冷剂就从室外热交换器22流经第一旁通管路30a。

接着确定是否T_a在预定的时间内保持在第二预定温度范围(此后称为“T₂”)的范围内(步骤S8)。如果T_a如图5中的线②所示，持续下降并在预定时间内保持在T₂的范围内，微型计算机29向第一旁通电磁阀32a施加关信号，向第二旁通电磁阀32b施加开信号(步骤S9)。由于第二旁通管路30b打开时第一旁通管路30a关闭，一些制冷剂就从室外热交换器22流经第二旁通管路30b旁通到压缩机21中。这里，所旁通的制冷剂的剂量大于步骤S7中的旁通的制冷剂的剂量。

接着，确定是否T_a在预定的时间内保持在第三预定温度范围(此后称为“T₃”)之内(步骤S10)。如果T_a如图5中的线③所示，在预定时间内保持在T₃的范围内，微型计算机29向第一旁通电磁阀32a和32b施加开信号(步骤S11)。一旦接到开信号，旁通电磁阀32a和32b就打开，这样制冷剂就从室外热交换器22流经一对旁通管路30a和30b旁通到压缩机21中。结果，所旁通的制冷剂的剂量变成最大。这里，T₃最好等于0摄氏度(0℃)，这是室内热交换器的冻结温度。作为参考，T₁和T₂分别等于5±0.5℃和3±0.5℃。最好预定时间大约是五(5)分钟(±30秒)。

如果T_a不升高温度超出T₁，同时旁通管路30a和30b打开，即进行步骤S11的结果(步骤S12)，微型计算机29向压缩机21施加停信号(步骤S13)。相应地，压缩机21停止，这样就不会由于室内热交换器冻结使液态制冷剂流入压缩机21。

当上述步骤完成时，步骤S1重新启动。由于进行步骤S7、S9、S11或S13的结果(如图5中线④所示)，T_a超过T₁时，由于进行步骤S2的结果旁通管路30a和30b关闭。如果压缩机21因步骤S13而处于停的状态，压缩机21被重新驱动(步骤S5)。

如上所述，按照本发明，通过将运转中的室内热交换器的T_a与T₁、T₂和T₃比较，旁通管路30a和30b的开/关被控制。因此，无需昂贵的变换器型压缩机，可以将合适剂量的制冷剂提供到各室内热交换器中，而与运转中的室内热交换器的数目和容量或运转条件无关，比如过载运转，低温运转等等。而且，由于室内热交换器的容量可以在合理的范围内变动而不超出压缩机的总容量，按照本发明的多型空调器能够满足使用者的多种需要。

虽然本发明参照最佳实施例特别描述，本领域技术人员将会理解到，不偏离本发明权利要求所限定的精神和范围，能够做出多种形式和细节上的改变。

Claims (5)

1.一种多型空调器，其包括：

一个非变换器型的压缩机；

一个室外热交换器；

第一连接管，用来将制冷剂从非变换器型压缩机提供给室外热交换器；

第二连接管，其一端分支成多条支管，该连接管用来将制冷剂从室外热交换器中排出；

多个室内热交换器，它们分别连接到第二连接管的多个支管上；

第三连接管，用来从多个室内热交换器收集制冷剂并将该制冷剂送到压缩机中；

多个电膨胀阀门，这些阀门分别连接到第二连接管的多个支管上；

多个旁通管路，其用于将预定量的致冷剂从室外热交换器的一端旁通到压缩机中，至少两个旁通管路各自具有从室外热交换器的中间分支达到预定距离并连接到第三连接管另一端的旁通管、位于旁通管中的毛细管和旁通阀；以及

控制从室外热交换器旁通向压缩机的制冷剂剂量的装置，该装置按照运转中室内热交换器的平均温度控制每个旁通管路的旁通阀。

2.按照权利要求1所述的空调器，其特征在于控制所旁通的制冷剂剂量的装置包括：

多个温度传感器，用来检测各个室内热交换器的温度并产生温度信号；以及

一个微型计算机，用来接收温度信号并向多个旁通阀提供控制信号。

3.按照权利要求1所述的空调器，其特征在于多个旁通管路分别具有不同的容量。

4.一种控制多型空调器中旁通的制冷剂剂量的方法，该空调器具有一个非变换器型压缩机和从室外热交换器的中间分支达到预定距离的第一及第二旁通管路，该第一及第二旁通管路用来将不同剂量的制冷剂从室外热交换器旁通到压缩机中，其特征在于该控制方法包括如下步骤：

(1)获得运转中的室内热交换器的平均温度；

(2)如果从步骤(1)获得的平均温度超出了第一预定温度的范围，则关闭第一和第二旁通管路；

(3)如果平均温度在预定的时间内保持在第一预定温度的范围内，打开第一旁通管路和关闭第二旁通管路；

(4)如果平均温度在预定的时间内保持在第二预定温度的范围内，关闭第一旁通管路和打开第二旁通管路；以及

(5)如果平均温度在预定的时间内保持在第三预定温度的范围内，打开第一和第二旁通管路。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于还包括步骤：

(6)如果平均温度在进行步骤(5)之后在第一预定温度的范围内，就停止压缩机；

(7)在步骤(2)中第一和第二旁通管路关闭之后，确定压缩机是否停止，如果压缩机停止，就驱动压缩机。

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