TWI500889B - Air conditioning system and control method - Google Patents

Description

空調系統及控制方法

本發明是有關於一種空調系統及控制方法，特別是指一種可於短時間內重新啟動一壓縮機的空調系統及控制方法。

由於現代人非常重視環境的舒適性，通常會在一空間中裝設一具有冷暖氣功能的空調機，使該空間中的溫度能維持於使用者感覺舒適的溫度。

參閱圖1，為現有的一種空調系統，該空調系統供冷媒在內循環且可於一冷氣循環方向(圖1中所示實線箭頭方向)及一暖氣循環方向(圖1中所示虛線箭頭方向)間切換，並包括一壓縮機10、一四通閥11、一蒸發器12、一冷凝器13，及一膨脹裝置14。

該壓縮機10用以將低壓的冷媒增加壓力，並輸出高壓的冷媒。

該四通閥11連接該壓縮機10，並於該冷氣循環方向切換為一冷氣模式，及於該暖氣循環方向切換為一暖氣模式，用以傳送進入該壓縮機10加壓前的低壓冷媒及經該壓縮機10加壓後的高壓冷媒。

該蒸發器12連接該四通閥11，用以和該空間中的空氣與該蒸發器12內的冷媒進行熱交換，進而輸出產生相變化的冷媒，於該冷氣循環方向輸出氣態化冷媒，於該暖氣循環方向輸出液態化冷媒。

該冷凝器13連接該四通閥11，用以使該空間中的空氣與該冷凝器13內的冷媒進行熱交換，進而輸出產生相變化的冷媒，於該冷氣循環方向輸出液態化冷媒，於該暖氣循環方向輸出氣態化冷媒。

其中，該蒸發器12及該冷凝器13分別是依該冷氣循環方向中之功能命名，於該暖氣循環方向中，該蒸發器12實際上進行冷凝，而該冷凝器13實際上進行蒸發。

該膨脹裝置14連接於該蒸發器12及該冷凝器13之間，用以降低冷媒壓力及調節冷媒流量並輸出。

然而，冷媒在經過該壓縮機10的增壓後，會由低壓狀態改變為高壓狀態，造成該壓縮機10與該四通閥11連接的二端存在一壓力差，當該壓縮機10停止運轉後，需要等3~5分鐘待該壓力差減小，才能再次重新起動，浪費使用者的時間。

因此，現有的膨脹裝置14會採用一膨脹閥(圖未示)及一步進馬達(圖未示)，藉由控制該步進馬達以減小該壓縮機10連接該四通閥11二端的壓力差，進而使該壓縮機10可進行重新啟動。然而，採用此種方法會造成整體成本增加，加重使用者的負擔。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種可快速重新啟動壓縮機的空調系統。

於是，本發明空調系統，適用於將一空間中的溫度穩定到使用者所需求的目標溫度，該空調系統包含一冷媒循環單元、一壓縮機、一四通閥，及一控制器。

該冷媒循環單元用以供冷媒在一第一循環方向及一相反的第二循環方向循環，並供冷媒在該冷媒循環單元內進行相變化以便於與該空間中的空氣進行熱交換。

該壓縮機，用以增加冷媒的壓力，接收並根據一壓縮機控制訊號而於一運作狀態及一關閉狀態之間切換。

該四通閥連接該壓縮機，用以傳送該冷媒，接收並根據一四通閥控制訊號而於一第一模式及一第二模式之間切換，於該四通閥切換至該第一模式時，能使冷媒於該冷媒循環單元以該第一循環方向循環，於該四通閥切換至該第二模式時，能使冷媒於該冷媒循環單元以該第二循環方向循環。

該控制器電連接該四通閥及該壓縮機，能接受一操作開關訊號的控制，並輸出該四通閥控制訊號，及該壓縮機控制訊號，並能依序於一啟動模式、一作動模式及一停止模式間切換。

當該控制器於該停止模式且該壓縮機於該關閉狀態，而該控制器受該操作開關訊號於該停止模式進入該 啟動模式使該壓縮機重新被切換至該運作狀態前，且該四通閥於該第一模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第二模式後以平衡該壓縮機連接該四通閥的二端的壓力，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之一，之後，輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之另一，以控制該四通閥再切換回該第一模式且該壓縮機於該運作狀態，此時，該控制器進入該作動模式。

因此，本發明之第二目的，即在提供一種可快速重新啟動該壓縮機的控制方法。

本發明控制方法運用如上述的空調系統，該空調系統包含一能供冷媒在相反的一第一循環方向與一第二循環方向之間轉換的冷媒循環單元、一壓縮機、一四通閥，及一電連接該四通閥與該壓縮機的控制器。該壓縮機於一運作狀態及一關閉狀態之間切換。該四通閥具有能分別使該冷媒循環單元在該第一循環方向與該第二循環方向的一第一模式及一第二模式。該控制器能依序於一啟動模式、一作動模式及一停止模式間切換。

該控制方法適用於該控制器於該停止模式而要切換為該啟動模式，且該四通閥於該第一模式及該第二模式其中之一的一啟始模式，該控制方法包含以下步驟：

(A)該控制器接收一操作開關訊號，由該停止模式進入該啟動模式。

(B)該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制該 四通閥進行切換，以平衡該壓縮機連接該四通閥的二端的壓力，當該四通閥的啟始模式於該第一模式時，則該四通閥切換至該第二模式，當該四通閥的啟始模式於該第二模式時，則該四通閥切換至該第一模式。

(C)該控制器先輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之一，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之另一，以控制該四通閥再切換回該啟始模式且該壓縮機於該運作狀態。

(D)該控制器進入該作動模式，且該壓縮機維持於該運作狀態。

2‧‧‧冷媒循環單元

21‧‧‧膨脹裝置

22‧‧‧蒸發器

23‧‧‧冷凝器

24‧‧‧第一端

25‧‧‧第二端

3‧‧‧壓縮機

31‧‧‧出口端

32‧‧‧入口端

4‧‧‧四通閥

5‧‧‧控制器

6‧‧‧溫度感測器

7‧‧‧儲液單元

71‧‧‧儲液容器

72‧‧‧控制閥

81~85‧‧‧步驟

83’‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明現有的一種空調系統；圖2是一方塊示意圖，說明本發明空調系統之一較佳實施例；圖3是一流程圖，說明該較佳實施例的第一種控制方法；及圖4是一流程圖，說明該較佳實施例的第二種控制方法。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明之空調系統的較佳實施例，適用於將一空間中的溫度穩定到使用者所需求的目標溫度，該空調系統包含一冷媒循環單元2、一壓縮機3、一四通閥4、一溫度感測器6、一儲液單元7，及一控制器5。

該冷媒循環單元2用以供冷媒在一第一循環方向及一相反的第二循環方向循環，並供冷媒在該冷媒循環單元2內進行相變化以便於與該空間中的空氣進行熱交換。該冷媒循環單元2包括一連接該四通閥4的蒸發器22、一連接該四通閥4的冷凝器23、一連接於該蒸發器22及該冷凝器23之間的膨脹裝置21、一第一端24，及一第二端25。

該膨脹裝置21用以調降輸入的冷媒的壓力，並在調節流量後輸出經過降壓的冷媒。在本實施例中，該膨脹裝置21是採用一毛細管。

該蒸發器22用以接收內部的冷媒並與該空間中的空氣進行熱交換，再輸出經過熱交換而產生相變化的冷媒。

該冷凝器23用以將輸入的冷媒與該空間中的空氣進行熱交換，再輸出經過熱交換而產生相變化的冷媒，該冷凝器23包括一冷凝風扇231，該冷凝風扇231受一溫度控制訊號的控制以調整風速大小。

該壓縮機3用以增加冷媒的壓力，使輸入時為低壓狀態的冷媒經過增壓後轉變為高壓狀態的冷媒並輸出，接收並根據一壓縮機3控制訊號而於一運作狀態及一關 閉狀態之間切換，且包括一出口端31及一入口端32。

該四通閥4分別連接該冷媒循環單元2之該第一端24及該第二端25、該壓縮機3之該出口端31及該入口端32，用以傳送增壓前的低壓冷媒及增壓後的高壓冷媒，接收並根據一四通閥控制訊號而於一第一模式及一第二模式之間切換，於該四通閥4切換至該第一模式時，使該冷媒循環單元2之該第一端24連通該壓縮機3之該出口端31、該冷媒循環單元2之該第二端25連通該壓縮機3之該入口端32，以使冷媒於該冷媒循環單元2以該第一循環方向循環(即依圖2中實線方向)，於該四通閥4切換至該第二模式時，使該冷媒循環單元2之該第二端25連通該壓縮機3之該出口端31、該冷媒循環單元2之該第一端24連通該壓縮機3之該入口端32，以使該冷媒於該冷媒循環單元2以該第二循環方向循環(即依圖2中虛線方向)。

該溫度感測器6用以感測該空間中的溫度，並根據感測到的溫度輸出一溫度感測訊號。

該儲液單元7連接於該壓縮機3與該冷媒循環單元2的冷凝器23之間，並包括一控制閥72，及一連接該控制閥72的儲液容器71。該控制閥72接收並根據一流量控制訊號的控制以調整冷媒於該儲液容器71內的儲存與釋放。

該控制器5電連接該四通閥4、該壓縮機3、該溫度感測器6，及該儲液單元7的控制閥72，用以輸出該四通閥控制訊號、該壓縮機控制訊號、該溫度控制訊號， 及該流量控制訊號，並能依序於一啟動模式、一作動模式及一停止模式間切換。

該控制器5在接收一使用者的操作開關訊號後，會由該停止模式進入該啟動模式及由該作動模式進入該停止模式其中之一，並依序輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號，以分別控制切換該壓縮機3及該四通閥4。當原本是在該停止模式，則會在完成該啟動模式後進入該作動模式並使該壓縮機3維持於該運作狀態；當原本是在該作動模式，則會進入該停止模式並使該壓縮機3切換至該關閉狀態。

該控制器5於該作動模式時，該控制器5輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3維持於該運作狀態，並根據該溫度感測器6輸出的溫度感測訊號輸出該溫度控制訊號，且根據該壓縮機3與該冷媒循環單元2的冷凝器23之間的冷媒流量輸出該流量控制訊號，並在接收該操作開關訊號後進入該停止模式。

該控制器5於該停止模式時，該控制器5輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3切換至該關閉狀態，而在接收到該操作開關訊號後進入該啟動模式。

在本實施例中，該控制器5在接收該操作開關訊號後，由該停止模式切換為該啟動模式，於該啟動模式完成啟動而進入該作動模式並使該壓縮機重新切換至該運作狀態有兩種方法，詳細說明如下。

於第一種方法，當該控制器5於該啟動模式且 該四通閥4於該第一模式時，該控制器5輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥4至該第二模式，進而平衡該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力後，該控制器5先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態，此時，由於該壓縮機3連接該四通閥4的輸出端為低壓狀態，不但使該壓縮機3容易啟動，也能使連接該四通閥4二端的壓力迅速達到平衡，之後，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4再切換回該第一模式，此時，該控制器5進入該作動模式，且該壓縮機3可順利地運行並提高轉速；當該控制器5於該啟動模式且該四通閥4於該第二模式時，該控制器5輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥4至該第一模式，進而平衡該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力後，該控制器5先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態，此時，由於該壓縮機3連接該四通閥4的輸出端為低壓狀態，不但使該壓縮機3容易起動，也能使連接該四通閥4二端的壓力迅速達到平衡，之後，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4再切換回該第二模式，此時，該控制器5進入該作動模式，且該壓縮機3可順利地運行並提高轉速。

於第二種方法，當該控制器5於該啟動模式且該四通閥4於該第一模式時，該控制器5輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥4至該第二模式，進而平衡該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力，待該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力趨近於平衡後，該控制器5先 輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4再切換回該第一模式，再輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態，此時，該壓縮機3可被順利啟動且該控制器5進入該作動模式；當該控制器5於該啟動模式且該四通閥4於該第二模式時，該控制器5輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥4至該第一模式，進而平衡該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力，待該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力趨近於平衡後，該控制器5先輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4再切換回該第二模式，再輸出該壓縮控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態，此時，該壓縮機3可被順利啟動且該控制器5進入該作動模式。

參閱圖2與圖3，當該控制器5於該停止模式而要切換為該啟動模式，並使該壓縮機於該關閉狀態切換為該運作狀態，且該四通閥4於該第一模式及該第二模式其中之一的一啟始模式，以下說明該控制器5於該啟動模式完成啟動並進入該作動模式，且於第一種方法的控制方法之步驟：

步驟81：該控制器5接收該操作開關訊號，由該停止模式進入該啟動模式。

步驟82：該控制器5輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4進行切換，進而平衡該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力，當該四通閥4的啟始模式於該第一模式時，則該四通閥4切換至該第二模式，當該四通閥4的啟始模式於該第二模式時，則該四通閥4切換至該第一 模式。

步驟83：該控制器5先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4切換回該啟始模式。

步驟84：該控制器5進入該作動模式，且該壓縮機3維持於該運作狀態。

步驟85：該控制器5根據該溫度感測器6的溫度感測訊號輸出該溫度控制訊號，以控制該冷凝器23的冷凝風扇231調整風速大小，並根據該壓縮機3與該冷凝器23之間的冷媒流量輸出該流量控制訊號，該儲液單元7的控制閥72受該流量控制訊號的控制以調整冷媒於該儲液容器71內的儲存與釋放。

參閱圖2與圖4，當該控制器5於該停止模式而要切換為該啟動模式，並使該壓縮機於該關閉狀態切換為該運作狀態，且該四通閥4於該第一模式及該第二模式其中之一的一啟始模式，以下說明該控制器5於該啟動模式完成啟動並進入該作動模式，且於第二種方法的控制方法之步驟，相似於在圖3中的控制方法之步驟，不同之處在於步驟83’：該控制器5先輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥4切換回該啟始模式，再輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機3於該運作狀態。如此一來，亦可達到同樣的目的。

經由以上的說明，可將本發明的優點歸納如下：

一、本發明藉由該控制器5在該啟動模式時，先切換該四通閥4，使該壓縮機3連接該四通閥4的二端的壓力趨近於平衡，此動作僅需1秒鐘的時間，便能使該壓縮機3順利地被啟動並順暢地運行，因此，不需3~5分鐘長時間的等待才能使該壓縮機3再次順利啟動，達到節省時間的功效。

二、本發明由於不需要藉由額外的馬達控制，便能使該壓縮機3順利重新啟動，因此可採用成本較低的毛細管，達到節省成本的功效。

綜上所述，本發明的控制方法不僅可在短時間就能讓使用者再次重新啟動該壓縮機3，並且也能採用低成本的膨脹裝置21，不但節省時間，也節省成本，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

81~85‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種空調系統，適用於將一空間中的溫度穩定到使用者所需求的目標溫度，該空調系統包含：一冷媒循環單元，用以供冷媒在一第一循環方向及一相反的第二循環方向循環，並供冷媒在該冷媒循環單元內進行相變化以便於與該空間中的空氣進行熱交換，且包括一第一端及一第二端；一壓縮機，用以增加冷媒的壓力，接收並根據一壓縮機控制訊號而於一運作狀態及一關閉狀態之間切換，且包括一出口端及一入口端；一四通閥，分別連接該冷媒循環單元之該第一端及該第二端、該壓縮機之該出口端及該入口端，用以傳送該冷媒，接收並根據一四通閥控制訊號而於一第一模式及一第二模式之間切換，於該四通閥切換至該第一模式時，使該冷媒循環單元之該第一端連通該壓縮機之該出口端、該冷媒循環單元之該第二端連通該壓縮機之該入口端，以使冷媒於該冷媒循環單元以該第一循環方向循環，於該四通閥切換至該第二模式時，使該冷媒循環單元之該第二端連通該壓縮機之該出口端、該冷媒循環單元之該第一端連通該壓縮機之該入口端，以使冷媒於該冷媒循環單元以該第二循環方向循環；及一控制器，電連接該四通閥及該壓縮機，能接受一操作開關訊號的控制，並輸出該四通閥控制訊號，及該壓縮機控制訊號，且能依序於一啟動模式、一作動模式 及一停止模式間切換；當該控制器於該停止模式且該壓縮機於該關閉狀態，而該控制器受該操作開關訊號於該停止模式進入該啟動模式使該壓縮機重新被切換至該運作狀態前，且該四通閥於該第一模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第二模式後以平衡該壓縮機連接該四通閥的二端的壓力，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之一，之後，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之另一，以控制該四通閥再切換回該第一模式且該壓縮機於該運作狀態，此時，該控制器進入該作動模式。
2. 如請求項1所述的空調系統，其中，當該控制器於該停止模式且該壓縮機於該關閉狀態，而該控制器受該操作開關訊號於該停止模式進入該啟動模式使該壓縮機重新被切換至該運作狀態前，且該四通閥於該第二模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第一模式後以平衡該壓縮機連接該四通閥的二端的壓力，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之一，之後，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之另一，以控制該四通閥再切換回該第二模式且該壓縮機於該運作狀態，此時，該控制器進入該作動模式。
3. 如請求項2所述的空調系統，其中，當該控制器於該啟動模式，且該四通閥於該第一模式時，該控制器輸出該 四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第二模式後，該控制器先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥再切換回該第一模式，此時，該控制器進入該作動模式；當該控制器於該啟動模式，且該四通閥於該第二模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第一模式後，該控制器先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥再切換回該第二模式，此時，該控制器進入該作動模式。
4. 如請求項2所述的空調系統，其中，當該控制器於該啟動模式，且該四通閥於該第一模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第二模式後，該控制器先輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥再切換回該第一模式，再輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態，此時，該控制器進入該作動模式；當該控制器於該啟動模式，且該四通閥於該第二模式時，該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制切換該四通閥至該第一模式後，該控制器先輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥再切換回該第二模式，再輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態，此時，該控制器進入該作動模式。
5. 如請求項1所述的空調系統，其中，該冷媒循環單元包括一連接該四通閥的蒸發器、一連接該四通閥的冷凝器 ，及一連接於該蒸發器及該冷凝器之間的膨脹裝置，該蒸發器用以接收內部的冷媒並與該空間中的空氣進行熱交換並輸出產生相變化的冷媒，該冷凝器用以將輸入的冷媒與該空間中的空氣進行熱交換並輸出產生相變化的冷媒，該膨脹裝置用以調降輸入的冷媒的壓力並輸出經過降壓的冷媒，且該膨脹裝置為一毛細管。
6. 一種空調系統的控制方法，運用如請求項1所述的空調系統，該空調系統包含一能供冷媒在相反的一第一循環方向與一第二循環方向之間轉換的冷媒循環單元、一壓縮機、一四通閥，及一電連接該四通閥與該壓縮機的控制器，該壓縮機於一運作狀態及一關閉狀態之間切換，該四通閥具有能分別使該冷媒循環單元在該第一循環方向與該第二循環方向的一第一模式及一第二模式，該控制器能依序於一啟動模式、一作動模式及一停止模式間切換，該空調系統的控制方法適用於該控制器於該停止模式而要切換為該啟動模式，並使該壓縮機於該關閉狀態切換為該運作狀態，且該四通閥於該第一模式及該第二模式其中之一的一啟始模式，該空調系統的控制方法包含以下步驟：(A)該控制器接收該操作開關訊號，由該停止模式進入該啟動模式；(B)該控制器輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥進行切換，以平衡該壓縮機連接該四通閥的二端的壓力，當該四通閥的啟始模式於該第一模式時，則該四通 閥切換至該第二模式，當該四通閥的啟始模式於該第二模式時，則該四通閥切換至該第一模式；(C)該控制器先輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之一，再輸出該四通閥控制訊號及該壓縮機控制訊號其中之另一，以控制該四通閥再切換回該啟始模式且該壓縮機於該運作狀態；及(D)該控制器進入該作動模式，且該壓縮機維持於該運作狀態。
7. 如請求項6所述的空調系統的控制方法，其中，該步驟(C)中，該控制器先輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態，再輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥切換回該啟始模式。
8. 如請求項6所述的空調系統的控制方法，其中，該步驟(C)中，該控制器先輸出該四通閥控制訊號以控制該四通閥切換回該啟始模式，再輸出該壓縮機控制訊號以控制該壓縮機於該運作狀態。
9. 如請求項6所述的空調系統的控制方法，該空調系統還包含一溫度感測器，且該冷媒循環單元包括一具有一冷凝風扇的冷凝器，該溫度感測器及該冷凝風扇分別電連接該控制器，且該溫度感測器輸出一溫度感測訊號至該控制器，該空調系統的控制方法還包含以下步驟：(E)該控制器根據該溫度感測器的溫度感測訊號輸出一溫度控制訊號，以控制該冷凝風扇調整風速大小。
10. 如請求項9所述的空調系統的控制方法，該空調系統還 包含一連接於該壓縮機與該冷凝器之間的儲液單元，該儲液單元包括一電連接該控制器的控制閥及一連接該控制閥的儲液容器，該控制器根據該壓縮機與該冷凝器之間的冷媒流量輸出一流量控制訊號，其中，在該步驟(E)中還包括：該控制閥受該流量控制訊號的控制以調整冷媒於該儲液容器內的儲存與釋放。