CN210891939U - 室外机冷凝器、室外机及变频空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空气调节技术领域，具体涉及一种室外机冷凝器、室外机及变频空调器。本实用新型旨在解决现有空调器存在的制热效率低的问题。为此目的，本实用新型的室外机冷凝器包括换热管段、过冷管段、节流元件、过冷连接管和若干个过冷阀，过冷管段的第一端能够通过主毛细管与室内机蒸发器连接，过冷管段的第一端与第二端之间被若干个过冷阀分隔为n个过冷区间，若干个过冷区间各自通过一过冷连接管与节流元件的第一端连接，节流元件的第二端与换热管段连接，其中能够通过控制每个过冷阀的开闭调节过冷管段的有效长度。上述设置方式能够提高制热能效，抑制结霜。

Description

室外机冷凝器、室外机及变频空调器

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，具体涉及一种室外机冷凝器、室外机及变频空调器。

背景技术

传统变频空调只考核制冷能效和功率，以制冷能效作为能效等级评价标准，而对制热功率和能力没有要求，因此在变频空调开发时，研发人员一般都以最佳制冷能效为设计原则。但是随着国家新能效标准的出台和实施，变频空调的制冷、制热功率和能效都纳入考核范围，而制热能效对空调整体能效的影响很大，所以降低变频空调的制热功率，提升其制热能效成为目前行业的最为关键的任务之一。

此外，在低温制热过程中，特别是在低温高湿的环境中运行制热时，室外机的结霜速度很快，随着霜层的加厚，制热效果下降严重，因此，如何在提升制热能效的同时，进行有效除霜也是本领域面临的难题之一。

相应地，本领域需要一种新的室外机冷凝器、室外机及变频空调器来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调器存在的制热效率低的问题，本实用新型提供了一种室外机冷凝器，所述室外机冷凝器包括换热管段、过冷管段、节流元件、过冷连接管和若干个过冷阀，所述过冷管段的第一端能够通过主毛细管与室内机蒸发器连接，所述过冷管段的第一端与第二端之间被所述若干个过冷阀分隔为n个过冷区间，其中的若干个所述过冷区间各自通过一所述过冷连接管与所述节流元件的第一端连接，所述节流元件的第二端与所述换热管段连接，所述若干个过冷阀设置成能够通过控制其中每个过冷阀的开闭来调节所述过冷管段的有效长度。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述过冷管段的第二端与所述换热管段连接，所述室外机冷凝器还包括汇流连接管和若干个汇流阀，若干个所述过冷区间各自通过一所述汇流连接管与所述节流元件的第二端连接，每个所述汇流连接管上配置有一所述汇流阀。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，从所述过冷管段的第一端起的第1个至第n-1个所述过冷区间上设置有所述过冷连接管，从所述过冷管段的第一端起的第2个至第n个所述过冷区间上设置有所述汇流连接管。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述室外机冷凝器还包括若干个通断阀，若干个所述过冷连接管上各设置有一所述通断阀。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述通断阀为单向阀，从所述过冷管段的第一端起的第2个至第n-1个所述过冷连接管上设置有所述单向阀；所述通断阀为电磁阀，所有的所述过冷连接管上设置有所述电磁阀。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述室外机冷凝器还包括设置于所述换热管段上的除霜温度检测元件，所述除霜温度检测元件能够与控制器连接，以便所述控制器基于所述除霜温度检测元件采集到的温度调整所述若干个过冷阀的开闭。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述节流元件为调节阀，所述调节阀设置成当换热介质由所述室内机蒸发器向所述室外机冷凝器流动时开启设定开度，所述室外机冷凝器还包括设置于所述过冷管段上的过冷温度检测元件，所述过冷温度检测元件能够与控制器连接，以便所述控制器基于所述过冷温度检测元件采集到的温度调整所述调节阀的开度。

在上述室外机冷凝器的优选技术方案中，所述过冷管段设置于所述室外机冷凝器的迎风侧；并且/或者所述过冷管段设置于所述换热管段的下方。

本实用新型还提供了一种室外机，所述室外机包括如上述优选技术方案中任一项所述的室外机冷凝器。

本实用新型还提供了一种变频空调器，所述变频空调器包括如上述优选技术方案中所述的室外机。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，室外机冷凝器包括换热管段、过冷管段、节流元件、过冷连接管和若干个过冷阀，过冷管段的第一端能够通过主毛细管与室内机蒸发器连接，过冷管段的第一端与第二端之间被若干个过冷阀分隔为n个过冷区间，其中的若干个过冷区间各自通过一过冷连接管与节流元件的第一端连接，节流元件的第二端与换热管段连接，若干个过冷阀设置成能够通过控制其中每个过冷阀的开闭调节过冷管段的有效长度。

通过在室外机冷凝器的换热管段和过冷管段之间设置节流元件，使得空调器在制热时，能够使得室外机冷凝器的过冷管段充当室内机蒸发器的延伸和补充，变相地增加了室内机蒸发器的换热面积，加长了高压侧的过冷段，使换热介质的温度能够进一步降低，降低了高压侧的饱和压力，从而降低了压缩机的功率，大幅减少制热能耗。经发明人反复试验、观测、分析和比较，在采用上述设置方式的情况下，应用本申请热交换器的空调器的制热能效能够得到精确控制并且基本达到制冷能效水平。

通过使用若干个过冷阀将过冷管段分为n个过冷区间，并且若干个过冷区间通过过冷连接管与节流元件的第一端连接，进一步使得在制热时，能够通过调节若干个过冷阀的开闭而调节过冷管段的有效长度，从而通过过冷管段有效长度的变化来抑制结霜或对室外机冷凝器进行化霜操作，提高制热效率。

进一步地，通过在换热管段上设置除霜温度检测元件，使得控制器能够基于换热管段的温度及时合理地调节若干个过冷阀的开闭，从而实现对过冷管段的有效长度的调节，保证过热管段的换热效果，避免换热管路结霜，提高制热效果。

进一步地，通过在过冷管段上设置过冷温度检测元件，使得调节阀的开度能够基于过冷管段的温度进行调节，进而在制热时能够实现对调节阀的精确调节，进一步降低压缩机的功率，提高制热能效。

进一步地，将过冷管段布置于迎风侧且位于换热管段的下方，能够增加背风侧的换热管段的换热能力，进一步降低压缩机功率，抑制结霜或提高除霜效果。这是因为，通常经过一次节流之后的过冷段管内的换热介质温度仍然高于环境温度，而在进行二次节流之前，通过过冷管段与空气流换热，使得过冷管段释放的热量随着气流又被吹到了背风侧的换热管段上进行换热，而背风侧的换热管段中的换热介质已经过二次节流而达到低温低压状态，并且初段的换热管由于换热充分也更加容易结霜，这样一来，既可以降低高压侧压力而降低压缩机功率，又能保证换热管段的换热效果，实现无霜时抑制结霜，结霜时有效除霜的效果，使得整体能效得到大幅度提升。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的室外机冷凝器、室外机及变频空调器。附图中：

图1为本实用新型的第一种实施方式中变频空调器的系统示意图；

图2为本实用新型的第二种实施方式中变频空调器的系统示意图；

图3为本实用新型的第三种实施方式中变频空调器的局部示意图；

图4为本实用新型的第四种实施方式中变频空调器的局部示意图；

图5为本实用新型的空调器的控制方法的流程图；

图6为本实用新型的空调器的控制方法的逻辑图。

附图标记列表

1、变频压缩机；2、四通阀；3、室内机蒸发器；4、室内风机；5、室外机冷凝器；51、换热管段；52、过冷管段；53、节流元件；54、过冷连接管；55a、55b、55c、过冷阀；56、汇流连接管；57a、57b、57c、汇流阀；58a、58b、58c、通断阀；6、室外风机；7、主毛细管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中的室外机冷凝器是结合双排冷凝器进行描述的，但是室外机冷凝器的具体形式非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，本实用新型还可以应用于三排冷凝器或单排冷凝器等。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

首先参照图1，对本实用新型的变频空调器进行描述。其中，图1为本实用新型的第一种实施方式中变频空调器的系统示意图。

如图1所示，为解决现有空调器制热效果差的问题，本申请提供了一种变频空调器，其包括室内机、室外机和连接室内机与室外机的管路。其中，室外机包括变频压缩机1、四通阀2、室外机冷凝器5、室外风机6和主毛细管7，室内机包括室内机蒸发器3和室内风机4。其中，室外机冷凝器5包括换热管段51、过冷管段52、节流元件53、过冷连接管54和若干个过冷阀(55a、55b)，换热管段51和过冷管段52均由U型管首尾连接而成，过冷管段52的第一端(图1中的下端)通过主毛细管7与室内机蒸发器3连接，若干个过冷阀(55a、55b)设置在过冷管段52上并将过冷管段52的第一端与第二端(图1中的上端)之间分隔为n个过冷区间，其中的若干个过冷区间各自通过一过冷连接管54与节流元件53的第一端(图1中的右端)连接，节流元件53的第二端(图1中的左端)与换热管段51连接。其中，若干个过冷阀(55a、55b)设置成能够通过控制其中每个过冷阀(55a、55b)的开闭来调节过冷管段52的有效长度。节流元件53优选的为调节阀，其设置成当换热介质(如冷媒等)由室外机冷凝器5向室内机蒸发器3流动时全开，当换热介质由室内机蒸发器3向室外机冷凝器5流动时开启设定开度。

需要解释的是，本申请中，有效长度指的是过冷管段52起过冷作用的部分管段的长度，该长度可以通过控制过冷阀(55a、55b)的开闭来控制，该有效长度最长即过冷管段52的全长。设定开度指的是介于完全关闭与完全打开之间的任意开度，其具体开度的大小可以基于参数进行控制，如基于室外环境温度、过冷管段52的温度等参数进行控制等。

参照图1，以换热介质是冷媒为例，变频空调器运行于制冷模式时，调节阀全开，冷媒经变频压缩机1排气口排出后进入室外机冷凝器5并依次流过换热管段51、调节阀、过冷连接管54和过冷管段52与室外空气进行冷凝换热，换热后的冷媒经主毛细管7的节流后进入室内机蒸发器3与室内空气进行蒸发换热，换热后的冷媒从变频压缩机1的吸气口回到变频压缩机1，完成一次制冷循环。变频空调器运行于制热模式时，调节阀开启设定开度，过冷阀(55a、55b)按照设定的控制方式开闭以调节过冷管段52的有效长度，冷媒经变频压缩机1排气口排出后首先进入室内机蒸发器3与室内空气进行冷凝换热，换热后的冷媒经主毛细管7的第一次节流降温后进入过冷管段52，进入过冷管段52的冷媒温度仍然较高，此时通过过冷管段52的有效长度部分中的冷媒与室外空气进行进一步冷凝换热后，经过过冷连接管54后流入调节阀，并在调节阀的二次节流下进入换热管段51与室外空气进行蒸发换热，换热后的冷媒从变频压缩机1的吸气口回到变频压缩机1，完成一次制热循环。

从上述描述可以看出，通过在室外机冷凝器5的换热管段51和过冷管段52之间设置调节阀，使得变频空调器在制冷时，通过将调节阀全开能够避免调节阀对制冷能效产生影响，实现空调的正常频率调节；在制热时，通过控制调节阀的开度变化，能够实现对过冷度的精确控制，使得室外机冷凝器5的过冷管段52充当室内机蒸发器3的延伸和补充，变相地增加了室内机蒸发器3的换热面积，加长了高压侧的过冷段，使换热介质的温度能够进一步降低，降低了高压侧的饱和压力，从而降低了压缩机的功率，大幅减少制热能耗。经发明人反复试验、观测、分析和比较，在采用上述设置方式的情况下，应用本申请热交换器的空调器的制热能效能够得到精确控制并且基本达到制冷能效水平。

进一步地，通过使用若干个过冷阀(55a、55b)将过冷管段52分为n个过冷区间，并且若干个过冷区间通过过冷连接管54与调节阀的第一端连接，进一步使得在制热时，能够通过调节若干个过冷阀(55a、55b)的开闭而调节过冷管段52的有效长度，从而通过过冷管段52有效长度的变化来抑制结霜或对室外机冷凝器5进行化霜操作，提高制热效率。

需要说明的是，虽然本实施方式中是结合节流元件53为调节阀进行说明的，但是这并非旨在于限制本申请的保护范围，在其他应用场景中，本领域技术人员可以将调节阀更换为其他节流元件53，如可以将调节阀更换为毛细管，或者为不影响制冷效果还可以在毛细管上并联一单向阀，该单向阀的设置为当空调器运行制冷模式时导通，运行制热模式时截止。

下面进一步参照图1，并结合过冷管段52上设置两个过冷阀(55a、55b)对本申请的变频空调器的第一种实施方式进行详细描述。

如图1所示，在一种较为优选的实施方式中，两个过冷阀(55a、55b)将过冷管段52分隔为三个过冷区间，三个过冷区间各自通过一过冷连接管54与调节阀的第一端连接。其中，每个过冷连接管54上还设置有一通断阀(58a、58b、58c)。通过控制过冷阀(55a、55b)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，可以控制过冷管段52的有效长度。例如，当过冷阀55a关闭，通断阀58a开启、58b和58c关闭时，过冷管段52的有效长度为靠近过冷管段52第一端(图1中的下端)的第一个过冷区间的长度；当过冷阀55a开启、55b关闭，通断阀58b开启、58a和58c关闭时，过冷管段52的有效长度为过冷管段52的第一端起的第一个过冷区间和第二个过冷区间的长度之和，以此类推。其中，过冷阀(55a、55b)和通断阀(58a、58b、58c)可以为电磁阀、电子膨胀阀等电控阀门。

通过过冷阀(55a、55b)和通断阀(55a、55b)的设置，使得在制热时，能够通过调节过冷阀(55a、55b)和通断阀的开闭来调节过冷管段52的有效长度，从而通过过冷管段52有效长度的变化来抑制结霜或对室外机冷凝器5进行化霜操作，提高制热效率。

继续参照图1，在一种较为优选的实施方式中，室外机冷凝器5为双排热交换器，过冷管段52设置于换热管段51的下方且位于室外机冷凝器5的迎风侧(即图1中的右侧)。

通过将过冷管段52布置于迎风侧且位于换热管段51的下方，能够增加背风侧的换热管段51的换热能力，进一步降低压缩机功率，抑制结霜或提高除霜效果。这是因为，通常经过一次节流之后的过冷段管内的换热介质温度仍然高于环境温度，而在进行二次节流之前，通过过冷管段52与空气流换热，使得过冷管段52释放的热量随着气流又被吹到了背风侧的换热管段51上进行换热，而背风侧的换热管段51中的换热介质已经过二次节流而达到低温低压状态，并且初段的换热管由于换热充分也更加容易结霜，这样一来，既可以降低高压侧压力而降低压缩机功率，又能保证换热管段51的换热效果，实现无霜时抑制结霜，结霜时有效除霜的效果，使得整体能效得到大幅度提升。

仍参照图1，在一种较为优选的实施方式中，室外机冷凝器5还包括除霜温度检测元件(图中未示出)，其设置于换热管段51上，优选地设置在换热管段51的初段，除霜温度检测元件能够与变频空调器的控制器连接，从而在制热运行时控制器能够基于除霜温度检测元件所采集到的换热管段51的温度控制过冷阀(55a、55b)的开闭，即调节过冷管段52的有效长度。其中，除霜温度检测元件可以为温度传感器、感温包等，其贴设于换热管段51的初段U型管外表面上，并通过引线与控制器连接。其中，控制器可以为空调器的控制器。

通过在换热管段51的初段设置除霜温度检测元件，使得控制器能够基于换热管段51的温度及时合理地调节过冷阀(55a、55b)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，从而实现对过冷管段52的有效长度的调节，保证过热管段的换热效果，抑制换热管路结霜，提高制热效果。

继续参照图1，在一种较为优选的实施方式中，室外机冷凝器5还包括过冷温度检测元件(图中未示出)，其设置于过冷管段52上，并且能够与变频空调器的控制器连接，从而在制热运行时控制器能够基于过冷温度检测元件所采集到的过冷管段52的温度控制调节阀的开度。其中，过冷温度检测元件可以为温度传感器、感温包等，其贴设于过冷管段52的U型管外表面上，并通过引线与控制器连接。其中，控制器可以为空调器的控制器或PID调节器等。

通过在过冷管段52上设置过冷温度检测元件，使得调节阀的开度能够基于过冷管段52的温度进行调节，进而在制热时能够实现对调节阀的精确调节，降低压缩机的功率，提高制热能效。

继续参照图1，在一种较为优选的实施方式中，换热管段51分为多个流路，流路的截面为n型和/或N型。具体地，本实施方式中换热管段51为两个流路，两个流路的截面一个为n型，一个为N型，且流向均为由迎风侧流向背风侧。这样一来，通过将换热管段51分为多个流路，冷媒在换热过程中多路同时进行热交换，保证了换热效率和换热效果。通过两个流路的流向均设置为由迎风侧向背风侧流动，使得在冷媒流动过程中，与迎风侧的冷媒进行热交换后的空气流温度升高，进而与背风侧的冷媒进行热交换，提高了换热管段51的热交换效果,同时还能抑制结霜。

当然，本领域技术人员可以理解的是，上述设置方式并非一成不变，在不偏离本申请的原理的条件下，本领域技术人员可以对其进行调整，只要该调整满足将换热管段51分为多个流路，每个流路的截面成n型和/或N型即可。例如，流路还可以分为三个或更多，每个流路的截面均为N型或n型等。

在一种较为优选的实施方式中，调节阀在本实施方式中为电子膨胀阀，其中调节阀设置成在变频空调器运行制冷模式时全开，在运行制热模式时开启设定开度。调节阀的设置，使得变频空调器在制热过程中能够通过调节电子膨胀阀的开度的方式对系统的过冷度进行精确调节，从而降低制热功率，提升制热能效。

虽然本实施方式中调节阀采用了电子膨胀阀，但是这并非是限制性的，本领域技术人员可以及基于具体应用场景对其进行更改，如调节阀还可以采用电磁阀等电控阀门。

下面参照图2，并结合过冷管段52上设置三个过冷阀(55a、55b、55c)对本申请的变频空调器的第二种实施方式进行描述。

如图2所示，在一种更为优选的实施方式中，三个过冷阀(55a、55b、55c)将过冷管段52分隔为四个过冷区间，四个过冷区间中由下至上第一个过冷区间至第三个过冷区间各自通过一过冷连接管54与调节阀的第一端连接。其中，每个过冷连接管54上还设置有一通断阀(58a、58b、58c)，通过控制过冷阀(55a、55b、55c)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，可以控制过冷管段52的有效长度。特别地，过冷管段52的第二端还与换热管段51连接，室外机冷凝器5还包括三个汇流连接管56和三个汇流阀(57a、57b、57c)，四个过冷区间中由下至上第二个过冷区间至第四个过冷区间各自通过一汇流连接管56与调节阀的第二端连接，并且每个汇流连接管56上还设置有一汇流阀。这样一来，在制热过程中，可以通过联合控制过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)，调节过冷管段52的有效长度，并且将过冷管段52的有效长度之外的剩余管路通过汇流连接管56和汇流阀引流至换热管路参与蒸发换热。

举例而言，当过冷阀55a关闭、55b和55c开启，通断阀58a开启、58b和58c关闭，汇流阀57a开启、57b和57c关闭时，过冷管段52的有效长度为靠近过冷管段52第一端(图1中的下端)的第一个过冷区间的长度，而第二个过冷区间和第四个过冷区间则与换热管段51连接，由调节阀第二端流出的部分冷媒则经过汇流阀57a依次流过第二过冷区间至第四过冷区间流入换热管段51；当过冷阀55b关闭、55a和55c开启，通断阀58b开启、通断阀58a和58c关闭，汇流阀55b开启、55a和55c关闭时，过冷管段52的有效长度为过冷管段52的第一端起的第一个过冷区间和第二个过冷区间的长度之和，而第三个过冷区间和第四个过冷区间则与换热管段51连接，以此类推。其中，过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)同样可以为电磁阀、电子膨胀阀等电控阀门。

通过过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)的设置，使得在制热时，能够通过联合调节过冷阀、汇流阀和通断阀的开闭巧妙地调节过冷管段52的有效长度和部分换热管段51的有效长度，从而通过过冷管段52有效长度的变化来抑制结霜或对室外机冷凝器5进行化霜操作，提高制热效率，合理利用过冷管段52的剩余管路增补至换热管段51，提高换热管段51的蒸发换热效果。

当然，本领域技术人员能够理解的是，在第一和第二种实施方式中，过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)的数量和设置方式并非是限制性的，在不偏离本申请的原理的条件下，本领域技术人员可以对上述方式作出调整，以便本申请能够适用于更加具体的应用场景。

例如，虽然上述实施例一和实施例二是结合设置两个过冷阀和三个过冷阀(55a、55b、55c)进行描述的，但是显然过冷阀的数量不仅限于此，本领域技术人员可以对其数量进行合理调整，比如过冷阀还可以设置一个、四个或更多。同样地，汇流阀和通断阀的数量也可以调整，只要保证其调整符合本申请的原理即可，在此不再赘述。

再如，图3和图4分别示出了本申请的变频空调器的第三种实施方式和第四种实施方式的局部示意图。如图3所示，本领域技术人员还可以在实施例一或二的基础上，省略通断阀(58a、58b、58c)的设置，转而通过合理设置过冷连接管54的弧度来对冷媒进行有效导流，防止制冷或制热过程中冷媒倒流。如图4所示，本领域技术人员还可以在实施例一或二的基础上，将通断阀(58a、58b、58c)更换为单向阀，并且只在部分过冷管路上设置，以防止制热过程中冷媒倒流的现象出现。

当然，上述各个可以替换的实施方式之间、以及可以替换的实施方式和优选的实施方式之间还可以交叉配合使用，从而组合出新的实施方式以适用于更加具体的应用场景。例如，将第三种实施方式和第四种实施方式进行组合，在合理设置过冷连接管54的弧度的基础上，在部分过冷连接管54上增加单向阀。

下面结合图2对本实用新型的变频空调器的工作过程作简要说明。

如图2所示，在变频空调器运行制冷模式时，调节阀全开，所有过冷阀(55a、55b、55c)全开、所有汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)全关，冷媒经变频压缩机1排气口排出后进入室外机冷凝器5并同时流过换热管段51的n型流路和N型流路与室外空气进行冷凝换热后在调节阀后汇合为一条流路，然后冷媒经主毛细管7的节流后进入室内机蒸发器3与室内空气进行蒸发换热，换热后的冷媒从变频压缩机1的吸气口回到变频压缩机1，完成一次制冷循环。

变频空调器在运行制热模式时，调节阀开启设定开度，过冷阀55a关闭、55b和55c开启，通断阀58a开启、58b和58c关闭，汇流阀57a开启、57b和57c关闭，冷媒经变频压缩机1排气口排出后首先进入室内机蒸发器3与室内空气进行冷凝换热，换热后的冷媒经过主毛细管7进行第一次节流降温，之后进入室外机冷凝器5的过冷管段52的第一个过冷区间，进入第一个过冷区间的冷媒温度仍然较高，此时通过冷媒与室外空气进行进一步冷凝换热后，在调节阀的二次节流下部分冷媒经过调节阀后的I型换热管段51和汇流连接管56后进入过冷管段52的第二至第四个过冷区间，然后进入换热管段51的N型流路与室外空气进行蒸发换热，另一部分冷媒则经过调节阀后的I型换热管段51进入换热管段51的n型流路与室外空气进行蒸发换热。换热后的冷媒汇合为一条流路后从变频压缩机1的吸气口回到变频压缩机1，完成一次制热循环。其中，在换热过程中，与过冷管段52和迎风侧的换热管段51热交换后的空气流温度升高，再与背风侧的I型换热管段51进行热交换，抑制结霜。如果在制热过程中通过结霜温度检测元件的温度采集判断出I型换热管段51出现结霜，那么则合理控制过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，改变过冷管段52的有效长度和部分换热管段51的有效长度，通过增加过冷管段52的有效长度快速除霜。

当然，本领域技术人员也可以对上述控制过程进行更改。例如，在制冷运行时，也可以通过令过冷阀55a关闭、55b和55c开启，通断阀58a开启、58b和58c关闭，汇流阀57a开启、57b和57c关闭，来实现冷媒在调节阀前汇合成一路并进一步经过过部分冷管段进行过冷的目的。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

实施例2

下面参照图2和图5，对本申请的空调器的制热控制方法进行介绍。其中，图5为本实用新型的空调器的控制方法的流程图。

如图2和图5所示，与上述变频空调器对应的，本申请还提供了一种变频空调器的控制方法，变频空调器的具体结构在实施例1中已经进行介绍，在此不再赘述。控制方法包括：

S100、制热运行时，获取室外环境温度；例如，在空调器制热运行时，通过设置于室外机上的温度传感器获取室外环境温度。

S200、比较室外环境温度与温度阈值的大小；例如，温度阈值是能够反映室外机是否容易结霜的温度，如温度阈值为5℃，在获取到室外环境温度后，将室外环境温度与5℃进行比较。当然，上述温度阈值只是举例说明，本领域技术人员可以基于具体应用场景对其进行调整，例如基于试验或经验值对其进行调整，只要该温度值能够作为反映室外机是否容易结霜的临界值即可。

S300、当室外环境温度小于温度阈值时，获取换热管段51的温度；例如，仍以温度阈值为5℃进行举例，当室外环境温度小于5℃时，证明此时室外机容易结霜，此时需要获取换热管段51的温度进行进一步分析，判断换热管段51是否已经结霜。

S400、基于换热管段51的温度，选择性地调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，以调整过冷管段52的有效长度；例如，在换热管段51的温度持续低于某一温度值时，证明换热管段51已经结霜，此时需要调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，以调整过冷管段52的有效长度，也即调整过冷管段52中起过冷作用的过冷区间的个数，以便提高室外机冷凝器5的除霜能力，对室外机冷凝器5进行及时除霜。其中，调整过冷管段52的有效长度的方法在实施例1中已经进行介绍，在此不再赘述。

通过在室外环境温度小于温度阈值时，根据换热管段51的温度选择性地调整过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，从而调整过冷管段52的有效长度，本申请的控制方法能够有效提高空调器的制热效果，提高空调器的制热能效，抑制结霜和有效除霜。具体而言，通常在室外环境温度小于温度阈值时，尤其是低温高湿的室外环境中，空调器在制热运行过程中室外机冷凝器5极易结霜，结霜后将严重影响空调器的制热效率，降低制热能效。本申请在换热管段51与过冷管段52之间设置节流元件53，并且使用若干个过冷阀(55a、55b、55c)将过冷管段52分为多个过冷区间，这样一来，通过节流元件53的二次节流，使得室外过冷管段52在制热过程中能够作为室内蒸发器的补充进行冷凝热交换，从而冷凝热交换后的热空气流能够与换热管段51再次进行热交换，既能抑制换热管段51的结霜，又能在换热管段51结霜时及时除霜。在此基础上再通过控制不同过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，便能够控制过冷管段52中起过冷作用的过冷区间的个数，实现对过冷管段52的有效长度的调节，进而控制结霜程度和除霜效果。

需要说明的是，尽管上述实施方式是以室外环境温度小于温度阈值时就判定换热管段51出现结霜，但是这并非是判断结霜与否的唯一条件，本领域技术人员能够理解的是，还可以加入其它判断条件来共同判断过冷管段52是否结霜。比如，在温度判断的基础上加上湿度判断，当温度和湿度均小于一定阈值时，判定为过冷管段52出现结霜。

下面对本申请的控制方法进行详细介绍。

在一种较佳的实施方式中，在步骤S400之前，空调器的控制方法还包括：调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，以使过冷管段52的有效长度最短。具体地，可以在进入制热模式时控制过冷管段52的有效长度最短，也可以在判断出室外环境温度小于温度阈值时或其他任何先于采集换热管段51温度的时机控制过冷管段52的有效长度最短。举例而言，参照图2所示的实施方式来说，控制过冷管段52的有效长度最短即控制过冷管段52中能够起过冷作用的过冷区间的个数最小，也就是通过控制过冷阀55a关闭、55b和55c开启，汇流阀57a开启、57b和57c关闭，通断阀58a开启、58b和58c关闭，此时过冷管段52的有效长度即为从过冷管段52的第一端(图2所示的下端)起的第一个过冷区间的长度。

在一种较佳的实施方式中，步骤S400可以进一步包括：每隔设定时间段，获取并记录设定时间段内换热管段51的温度；基于温度和设定时间段，计算换热管段51在设定时间段内的温度变化率；比较温度变化率与设定阈值的大小；在温度变化率大于设定阈值且持续预设时间时，调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭，以增加过冷管段52的有效长度，直到过冷管段52的有效长度增加至最长；在调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭的同时、之前或之后，调整若干个汇流阀(57a、57b、57c)的开闭，以使有效长度之外的部分与换热管段51连通；以及在调整若干个过冷阀(55a、55b、55c)的开闭的同时、之前或之后，调整若干个通断阀(58a、58b、58c)的开闭，以截断有效长度之外的部分与有效长度之间的连通。

具体地，设定时间段可以为2min-5min之间的任意值，也可以为其他值。在设定时间段内获取并记录换热管段51的温度后，可以基于如下公式(1)来计算换热管段51在设定时间段内的温度变化率：

公式(1)中，K为换热管段51在设定时间段内的温度变化率；T_n为设定时间段内第n个采样点的温度，T_n-1为设定时间段内第n-1个采样点的温度，t为第n个采样点与第n-1个采样点之间的间隔时间。

当计算出温度变化率小于等于某一设定阈值且持续预设时间时，如设定阈值为-1，预设时间为1min，当K≤-1且持续1min时，证明此时换热管段51正在快速结霜而导致盘管温度持续下降。并且，当前的过冷管段52的有效长度所带来热气流的不足以对换热管段51进行除霜，需要提高除霜能力。此时，通过调整过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，能够增加过冷管段52的有效长度，提高过冷管段52的换热长度，从而提高除霜能力，同时将有效长度之外的部分与换热管段51连通。举例而言，仍以图2所示的空调器为例，在过冷管段52的有效长度为最短的情况下，通过控制过冷阀55b关闭、55a和55c开启，汇流阀57b开启、57a和57c关闭，通断阀58b开启、58a和58c关闭，从而将过冷管段52的有效长度提升为从过冷管段52的第一端起的第一个过冷区间和第二个过冷区间的长度之和，而将第三个至第四个过冷区间与换热管段51连接，并截断第三个至第四个过冷区间与第一个至第二个过冷区间之间的连通。以此类推，直至过冷管段52的有效长度增加至最大。反之，当计算出的温度变化率K＞-1或者K≤-1的时间未持续1min时，证明此时换热管段51并未结霜或结霜并不严重，其换热效果良好，因此无需对过冷阀(55a、55b、55c)进行调整，只需控制过冷阀(55a、55b、55c)保持当前状态即可。

通过每隔设定时间段基于温度的变化率调节过冷管段52的有效长度，本申请的控制方法还能够基于当前换热管段51的结霜情况相应地调整除霜能力，提高除霜效果，避免除霜能力与结霜程度不匹配的情况出现，保证制热效率。通过在调整过冷阀(55a、55b、55c)开闭的同时、之前或之后，调整汇流阀(57a、57b、57c)的开闭，以使有效长度之外的部分与换热管段51连通，本申请的控制方法还能够合理利用有效长度之外的部分作为换热管段51的补充，提高蒸发换热效果。通过在调整过冷阀(55a、55b、55c)开闭的同时、之前或之后，调整通断阀(58a、58b、58c)的开闭，以截断有效长度之外的部分与有效长度之间的连通，本申请的控制方法还能够提高过冷管段52中的冷媒的利用率，保证换热效率。

当然，以上实施方式是结合图2所示的空调器进行介绍的，本领域技术人员可以理解的是，当空调器的设置方式为其他形式时，可以对上述实施方式进行相应地调整，适当增加或删减某些步骤，以便本申请的控制方法能够具有更好的适用性。例如，当空调器为如图1所示的设置方式时，可以省略调整汇流阀的开闭的步骤；当空调器为如图3或图4所示出的设置方式时，又可以省略调整通断阀(58a、58b、58c)开闭的步骤；当空调器仅设置过冷阀(55a、55b、55c)的时候，又可以同时省略调整汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)开闭的步骤等。

再者，除采用温度变化率与设定阈值进行比较的方法外，还可以采用其他方式得出过热管段是否结霜的结论，这些方法均未偏离本申请的原理，因此理应落入本申请的保护范围。例如，还可以采用对温度变化率K向下取整运算并判断其结果是否小于设定阈值、即判断Int(K)是否小于设定阈值(如是否小于0)的方式来判断换热管段51是否结霜，或者通过对设定时间段内的温度变化量进行积分、通过计算积分结果与设定值的大小来判断换热管段51是否结霜等。

在一种较佳的实施方式中，当节流元件53为可控制开度的调节阀时，如电磁阀或电子膨胀阀等，空调器的控制方法还包括：制热运行时，确定调节阀的运行开度；调整调节阀的开度至运行开度。具体地，获取室外环境温度和压缩机的工作频率；基于室外环境温度，计算过冷管段52的理论温度；基于室外环境温度、工作频率和理论温度，计算调节阀的运行开度；调整调节阀的开度至运行开度。需要说明的是，上述步骤可以在调整过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)开闭之后进行，也可以在其他步骤之前或之后运行，其运行时机的改变并未偏离本申请的保护范围。

举例而言，可以通过设置于室外机上的温度传感器获取室外环境温度，通过在变频空调器运行时基于运行参数获取压缩机的工作频率，然后采用下列公式(2)来计算过冷管段52的理论温度：

T_c＝k×T_ao+p (2)

公式(2)中，T_c为过冷管段52的理论温度；T_ao为室外环境温度；k、p为常数，该常数可以基于实验数据拟合得出，例如，针对不同室外环境温度对空调器进行多次实验。在实验中，基于不同室外环境温度，通过调整过冷管段52的温度，使得该条件下的换热效果最佳，并记录下换热效果最佳时的过冷管段52的温度，作为该条件下的理论温度。在多次试验后，运用线性拟合的方法计算出常数k、p的值，从而得到室外环境温度与过冷管段52的理论温度之间的拟合公式。

本领域技术人员可以理解的是，过冷管段52的理论温度决定了过冷管段52的换热效果和除霜效果，间接决定了制热的能效，而过冷管段52的换热效果与室外环境温度有直接关系，当室外环境温度与过冷管段52之间的温差达到一定范围时，空调系统的过冷度也达到较佳的状态，而通过基于室外环境温度计算过冷管段52的理论温度，本申请的控制方法能够将过冷管段52的理论温度与室外环境温度相关联，在保证室外换热器的最佳的过冷度和过冷效果的基础上，降低压缩机的功率，提升制热功效。

当然，理论温度的确定不仅限于上述公式(2)所示的方法，在不偏离本申请原理的条件下，任何通过室外环境温度确定过冷管段52的理论温度的方式均可以对公式(2)进行替换。例如，还可以通过室外环境温度与过冷管段52的理论温度之间的对应关系来确定理论温度的具体数值。

在一种较为优选的实施方式中，以调节阀为电子膨胀阀为例，可以采用以下拟合公式(3)来计算电子膨胀阀的运行开度：

B＝a×f+b×T_ao+c×Int(T_c-T_ao) (3)

公式(3)中，B为电子膨胀阀的运行开度；f为压缩机的工作频率；T_c为过冷管段52的理论温度；T_ao为室外环境温度；Int(T_c-T_ao)为对过冷管段52的理论温度与室外环境温度之间的差值进行取整运算；a、b、c为常数，该常数可以基于实验数据拟合得出。例如，针对不同室外环境温度、压缩机频率和过冷管段52的理论温度对空调器的制热能效进行多次实验。在实验中，调整电子膨胀阀的开度使得空调器的制热能效最小，并记录下当前制热能效对应的电子膨胀阀开度参数，作为该条件下的电子膨胀阀运行开度。在多次试验后，计算出常数a、b、c的值，从而得到电子膨胀阀与室外环境温度、压缩机频率和过冷管段52的理论温度之间的拟合公式。

通过基于压缩机的工作频率、过冷管段52的理论温度和室外环境温度共同确定电子膨胀阀的运行开度，本申请的控制方法能够基于多种变化量共同确定电子膨胀阀的运行开度，提高运行开度的计算准确性，使电子膨胀阀时刻工作在合适的开度，降低空调器的制热能耗。

当然，电子膨胀阀的运行开度的确定还可以基于其与上述各参数之间的其他关系进行，如上述三个参数与运行开度之间的固定对应关系等。

在一种较为优选的实施方式中，在“调节电子膨胀阀的开度至运行开度”之后，制热控制方法还包括：获取过冷管段52的实际温度；基于理论温度与实际温度的差值，对电子膨胀阀的开度进行PID调节。

通过在调整电子膨胀阀的开度至运行开度之后，基于过冷管段52的理论温度与实际温度的差值对电子膨胀阀的开度进行PID控制，本申请的控制方法还能够对电子膨胀阀的开度进行动态、快速及精确地调节，防止电子膨胀阀出现过调或者超调的问题。

下面结合图2和图6，对本申请的空调器的控制方法的控制过程进行简要介绍。其中，图6为本实用新型的空调器的控制方法的逻辑图。

如图2和图6所示，在一种可能的实施过程中，空调器制热运行→首先获取室外环境温度T_ao，判断T_ao＜5℃是否成立：

若T_ao＜5℃不成立，则调节过冷管段52的有效长度至最短(如果已经是最短状态，则无需调节)，并保持该状态持续运行→运行过程中获取室外环境温度T_ao和压缩机的运行频率f→基于公式(2)计算过冷管段52的理论温度T_c→基于公式(3)，计算电子膨胀阀的运行开度B→控制电子膨胀阀打开至开度B，从而空调器以较佳的制热能效和除霜效率运行→空调器运行2min后，检测过冷管的实际温度T_c1→计算理论温度T_c与实际温度T_c1之间的差值△T，并基于该差值△T对电子膨胀阀的开度进行PID精确调节，保证空调器的制热能效，防止电子膨胀阀出现过调或者超调。

若T_ao＜5℃成立，则首先调节过冷管段52的有效长度至最短，并在2min的设定时间段内持续检测换热管段51的温度并计算该2min内的温度变化率K→如果K≤-1且持续1min，则控制过冷阀(55a、55b、55c)、汇流阀(57a、57b、57c)和通断阀(58a、58b、58c)的开闭，以增加过冷管段52的有效长度→增加过冷管段52的有效长度后，获取室外环境温度T_ao和压缩机的运行频率f→基于公式(2)计算过冷管段52的理论温度T_c→基于公式(3)，计算电子膨胀阀的运行开度B→控制电子膨胀阀打开至开度B，从而空调器以较佳的制热能效和除霜效率运行→空调器运行2min后，检测过冷管的实际温度T_c1→计算理论温度T_c与实际温度T_c1之间的差值△T，并基于该差值△T对电子膨胀阀的开度进行PID精确调节，保证空调器的制热能效，防止电子膨胀阀出现过调或者超调→调节结束后，返回重复采集换热管段51温度、基于温度变化率K调节过冷管有效长度以及调节电子膨胀阀开度B的步骤，直至过冷管段52的有效长度增加至最大。

本领域技术人员可以理解，上述变频空调器还包括一些其他公知结构，例如处理器、控制器、存储器等，其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等。为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在附图中示出。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的服务器、客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，PC程序和PC程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在PC可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

需要说明的是，尽管上文详细描述了本实用新型方法的详细步骤，但是，在不偏离本实用新型的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对上述步骤进行组合、拆分及调换顺序，如此修改后的技术方案并没有改变本实用新型的基本构思，因此也落入本实用新型的保护范围之内。

最后需要说明的是，虽然本实施方式是结合变频空调器进行描述的，但是这并非旨在于限制本申请的保护范围，本领域技术人员还可以将本申请应用于其他类型的空调器，只要该空调器具有室外机冷凝器即可。例如，本申请还可以应用于定频空调器等。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室外机冷凝器，其特征在于，所述室外机冷凝器包括换热管段、过冷管段、节流元件、过冷连接管和若干个过冷阀，所述过冷管段的第一端能够通过主毛细管与室内机蒸发器连接，所述过冷管段的第一端与第二端之间被所述若干个过冷阀分隔为n个过冷区间，其中的若干个所述过冷区间各自通过一所述过冷连接管与所述节流元件的第一端连接，所述节流元件的第二端与所述换热管段连接，所述若干个过冷阀设置成能够通过控制其中每个过冷阀的开闭来调节所述过冷管段的有效长度。

2.根据权利要求1所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述过冷管段的第二端与所述换热管段连接，所述室外机冷凝器还包括汇流连接管和若干个汇流阀，若干个所述过冷区间各自通过一所述汇流连接管与所述节流元件的第二端连接，每个所述汇流连接管上配置有一所述汇流阀。

3.根据权利要求2所述的室外机冷凝器，其特征在于，从所述过冷管段的第一端起的第1个至第n-1个所述过冷区间上设置有所述过冷连接管，从所述过冷管段的第一端起的第2个至第n个所述过冷区间上设置有所述汇流连接管。

4.根据权利要求1所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述室外机冷凝器还包括若干个通断阀，若干个所述过冷连接管上各设置有一所述通断阀。

5.根据权利要求4所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述通断阀为单向阀，从所述过冷管段的第一端起的第2个至第n-1个所述过冷连接管上设置有所述单向阀；或者

所述通断阀为电磁阀，所有的所述过冷连接管上设置有所述电磁阀。

6.根据权利要求1所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述室外机冷凝器还包括设置于所述换热管段上的除霜温度检测元件，所述除霜温度检测元件能够与控制器连接，以便所述控制器基于所述除霜温度检测元件采集到的温度调整所述若干个过冷阀的开闭。

7.根据权利要求1所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述节流元件为调节阀，所述调节阀设置成当换热介质由所述室内机蒸发器向所述室外机冷凝器流动时开启设定开度，

所述室外机冷凝器还包括设置于所述过冷管段上的过冷温度检测元件，所述过冷温度检测元件能够与控制器连接，以便所述控制器基于所述过冷温度检测元件采集到的温度调整所述调节阀的开度。

8.根据权利要求1所述的室外机冷凝器，其特征在于，所述过冷管段设置于所述室外机冷凝器的迎风侧；并且/或者

所述过冷管段设置于所述换热管段的下方。

9.一种室外机，其特征在于，所述室外机包括如权利要求1至8中任一项所述的室外机冷凝器。

10.一种变频空调器，其特征在于，所述变频空调器包括如权利要求9中所述的室外机。

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