一種空調器運行狀態的調節方法、系統及空調器與流程
2023-12-04 22:34:26
本發明涉及空調器技術領域，更為具體來說，本發明是一種空調器運行狀態的調節方法、系統及空調器。
背景技術：
對於傳統的定頻空調器來說，由於其系統狀態不具備可調節性，因此在開發時只能針對特定工況來設計系統，即當空調器在該特定工況對應的室內室外環境溫度下運行時最優，而用戶的實際使用環境常與該特定工況存在差別，比如，夏天剛回到家時，用戶室內溫度往往在30℃以上，此時需要增大製冷量；對於變頻空調來說，變頻空調器可通過改變壓縮機轉動頻率來改變系統運行狀態，實現快速製冷功能，但是，傳統的定頻空調器不具備該能力。所以，傳統的定頻空調器在使用舒適性和功能多樣化方面具有較大欠缺。
因此，如何實現傳統定頻空調器快速製冷、如何豐富傳統定頻空調器功能，成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題和研究的重點。
技術實現要素：
為解決現有的定頻空調器存在的無法快速製冷、功能單一等問題，本發明公開了一種空調器運行狀態的調節方法、系統及空調器，從調節儲液罐容積的角度調節空調器系統內的冷媒量，提高空調器的製冷能力，並且具有不停機防結霜的功能。
為實現上述技術目的，本發明公開了一種空調器運行狀態的調節方法，該調節方法包括如下步驟，
步驟1，檢測空調器所處的環境溫度值和/或系統溫度值；
步驟2，如果所述環境溫度值在第一預設範圍外和/或所述系統溫度值在第二預設範圍外，則改變儲液罐容量；
步驟3，根據儲液罐容量的改變控制空調器系統的冷媒流量，調節空調器運行狀態。
本發明創新地提供了一種空調器運行狀態的調節方法，針對用戶對於冷量的需要，調整儲液罐的容量、進而調整空調器系統內部的流量，最終達到調節空調器運行狀態的目的。當然，本發明雖然針對定頻空調器提出的空調器運行狀態的調節方法，但是，本發明也可應用於變頻空調上，相當於提供了另一種變頻的方式，而不僅僅局限於壓縮機工作狀態的改變而產生的變頻功能。
進一步地，步驟1中，空調器工作於製冷模式時，檢測室內環境溫度值和室內換熱器管溫；步驟2中，如果室內環境溫度值大於第一閾值且室內換熱器管溫大於第二閾值，則說明所述環境溫度值在第一預設範圍外且所述系統溫度值在第二預設範圍外，則減小儲液罐容量；步驟3中，通過儲液罐的容量的減小增大空調器系統的冷媒流量，提高空調的製冷量。
本發明通過室內環境溫度和室內換熱器管溫作為提高空調系統冷媒的判斷標準，當這兩部分溫度同時大於其對應的閾值時，減小儲液罐容量、提高空調的製冷量，達到空調快速製冷的技術目的。
進一步地，步驟1中，空調器工作於制熱模式時，檢測室外換熱器管溫；步驟2中，如果室外換熱器管溫低於第三閾值，則說明所述系統溫度值在第二預設範圍外，則減小儲液罐容量；步驟3中，通過儲液罐的容量的減小增大空調器系統的冷媒流量，提高室外換熱器的溫度。
本發明通過室外換熱器管溫作為提高空調系統冷媒的判斷標準，當該部分溫度低於其對應的閾值時，減小儲液罐容量、提高室外換熱器冷媒的流量，達到不停機防結霜的技術目的。
進一步地，步驟2中，所述儲液罐為容量可調節的儲液罐，通過儲液罐內部活塞滑塊的滑動改變儲液罐容量。
本發明僅需在儲液罐上進行改進，無需對整個空調器系統進行改進，即可實現提高空調器的製冷能力、不停機防結霜的功能，因此，本發明較容易實現，便於推廣使用。
進一步地，步驟1中，利用溫度傳感器檢測空調器所處環境溫度值和/或空調器系統溫度值。
本發明還公開了一種空調器運行狀態的調節系統，該調節系統包括控制器、溫度傳感器、供電裝置，容量可調的儲液罐；所述儲液罐串聯於空調器系統中；所述儲液罐的罐壁上設有加熱電阻，儲液罐的內壁滑動連接活塞滑塊，加熱電阻與活塞滑塊之間的空腔內填充有液態冷媒；所述溫度傳感器與控制器連接，控制器根據溫度傳感器採集的溫度值控制供電裝置是否為加熱電阻供電。
本發明創新地提出了一種可調節空調器運行狀態的調節系統，在現有的空調器系統內部的儲液罐上改進，使儲液罐變為容量可調的儲液罐，且將溫度作為控制儲液罐容量調節的控制條件，從而解決了空調器快速製冷和不停機防結霜的功能。
進一步地，所述儲液罐的內壁固定連接止動環。
通過止動環對活塞滑塊進行限位，使活塞滑塊在移動一段距離後停止，因而本發明的儲液罐具有兩個容積狀態：第一容積狀態和第二容積狀態。因此，本發明具有控制穩定、可靠等優點。
進一步地，該調節系統還包括壓縮機、四通閥、室內換熱器、室外換熱器、節流部件，壓縮機與四通閥的兩端連通，四通閥的另外兩端分別與室內換熱器一端、室外換熱器一端連接；儲液罐一端同時與室內換熱器另一端、室外換熱器另一端連接，儲液罐另一端與節流部件一端連接，節流部件另一端同時與室內換熱器另一端、室外換熱器另一端連接；室外換熱器與儲液罐之間的連接管路上串聯第一單向截止閥，室內換熱器與儲液罐之間的連接管路上串聯第三單向截止閥，節流部件與室內換熱器之間的連接管路上串聯第二單向截止閥，節流部件與室外換熱器之間的連接管路上串聯第四單向截止閥；所述第一單向截止閥的導通方向為自室外換熱器至儲液罐，所述第三單向截止閥的導通方向為自室內換熱器至儲液罐，所述第二單向截止閥的導通方向為自節流部件至室內換熱器，所述第四單向截止閥的導通方向為自節流部件與室外換熱器。
本發明可在常規的空調器系統上進行改進，以滿足製冷狀態下的快速製冷功能的實現和制熱狀態下不停機防結霜功能的實現。
進一步地，第一單向截止閥與第三單向截止閥之間並聯，第二單向截止閥與第四單向截止閥之間並聯。
通過上述連接方式，本發明的第一單向截止閥、第二單向截止閥、第三單向截止閥、第四單向截止閥個數均可採用一個。
進一步地，所述溫度傳感器包括固定於室內的溫度傳感器、固定於室內換熱器換熱管旁的溫度傳感器、固定於室外換熱器換熱管旁的溫度傳感器。
固定於上述位置的溫度傳感器能夠準確、直接地獲取當前溫度，合理地對當前空調器狀態進行合理的調節。
進一步地，所述儲液罐具有第一容積狀態和第二容積狀態；當活塞滑塊處於初始位置時，儲液罐處於第一容積狀態；當活塞滑塊滑動後被止動環限位時，儲液罐處於第二容積狀態。
進一步地，所述液態冷媒被加熱成氣態冷媒時，所述活塞滑塊滑動，所述儲液罐由第一容積狀態變為第二容積狀態。
本發明還公開了一種空調器，該空調器包括上述的空調器運行狀態的調節系統。
進一步地，該空調器為定頻空調器。當然，本發明的空調器也可以為變頻空調器。
本發明的有益效果為：本發明通過改變儲液罐容量的方式來調節製冷系統內的冷媒流量，且使得該儲液罐在空調製冷制熱兩個運行狀態時均能實現其功能，從而達到空調器具有快速製冷、不停機防結霜的功能。
本發明設計儲液罐僅有兩個容積狀態，可實現基本的快速製冷和防結霜功能，具有結構簡單、可靠性高等優點。
附圖說明
圖1為空調器運行狀態的調節方法流程示意圖。
圖2為空調器製冷狀態下調節系統工作狀態圖。
圖3為空調器制熱狀態下調節系統工作狀態圖。
圖4為處於第一容積狀態下的儲液罐的工作狀態圖。
圖5為處於第二容積狀態下的儲液罐的工作狀態圖。
圖中，
1、壓縮機；2、四通閥；3、室內換熱器；4、第三單向截止閥；5、第二單向截止閥；6、儲液罐；7、節流部件；8、第四單向截止閥；9、室外換熱器；10、第一單向截止閥；11、止動環；12、活塞滑塊；13、液態冷媒；14、加熱電阻；15、氣態冷媒。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本發明一種空調器運行狀態的調節方法、系統及空調器進行詳細的解釋和說明。
如圖1、2、3、4、5所示，本發明公開了一種空調器運行狀態的調節方法、系統及空調器，通過改變空調器系統內的儲液罐的容量來調節製冷系統內冷媒流量，且通過特殊的接入方式使得該儲液罐在空調製冷制熱兩個運行狀態時均能實現上述功能。在實際使用過程中，通過監控環境以及系統溫度來控制儲液罐的容量，從而令使用定頻壓縮機的空調器同樣具備快速製冷以及不停機防結霜等實用功能。
實施例一：
如圖1、2、3所示，本發明公開了一種空調器運行狀態的調節方法，本實施例中，當室內環境溫度較高時，一般指室內溫度超過30攝氏度時，通過所述系統控制方法調節儲液罐容積狀態使得空調的製冷量增大，從而縮短室內溫度降低至目標溫度的時間。該調節方法具體包括如下步驟，
步驟1，檢測空調器所處環境溫度值和/或空調器系統溫度值；本實施例中，利用溫度傳感器檢測空調器所處環境溫度值和/或空調器系統溫度值，空調器工作於製冷模式時，檢測室內環境溫度值和室內換熱器3管溫。
步驟2，如果環境溫度值在第一預設範圍外和/或系統溫度值在第二預設範圍外，則改變儲液罐6容量；本發明中提到的儲液罐6為容量可調節的儲液罐6，通過儲液罐6內部活塞滑塊12的滑動改變儲液罐6容量；本步驟中，如果室內環境溫度值大於第一閾值且室內換熱器3管溫大於第二閾值，則說明環境溫度值在第一預設範圍外且系統溫度值在第二預設範圍外，則減小儲液罐6容量。
需要說明的是，本實施例「第一預設範圍」、「第二預設範圍」根據需要而進行設定，比如，「第一預設範圍」為「高於28℃」，第二預設範圍為「高於20℃」。所述的「第一閾值」、「第二閾值」也可根據需要而設定，比如，「第一閾值」為「30℃」、「第二閾值」為「20℃」。
步驟3，通過儲液罐6的容量的改變控制空調器系統的冷媒流量，調節空調器運行狀態；本步驟中，通過儲液罐6的容量的減小增大空調器系統的冷媒流量，提高空調的製冷量，從而實現通過改變儲液罐6容積狀態而實現快速製冷功能。
如圖2、3、4、5所示，本發明還公開了一種空調器運行狀態的調節系統，該調節系統包括控制器、溫度傳感器、供電裝置、容量可調的儲液罐6，儲液罐6的內壁固定連接止動環11；儲液罐6串聯於空調器系統中；儲液罐6的罐壁上設有加熱電阻14，儲液罐6的內壁滑動連接活塞滑塊12，加熱電阻14與活塞滑塊12之間的空腔內填充有液態冷媒13；溫度傳感器與控制器連接，控制器根據溫度傳感器採集的溫度值控制供電裝置是否為加熱電阻14供電。本發明中，溫度傳感器包括固定於室內的溫度傳感器、固定於室內換熱器3換熱管旁的溫度傳感器、固定於室外換熱器9換熱管旁的溫度傳感器；固定於室內的溫度傳感器用於感受室內環境溫度，固定於室內換熱器3換熱管旁的溫度傳感器用於感受室內換熱管管溫，固定於室外換熱器9換熱管旁的溫度傳感器用於感受室外換熱器9管溫。儲液罐6具有第一容積狀態和第二容積狀態；當活塞滑塊12處於初始位置時，儲液罐6處於第一容積狀態；當活塞滑塊12滑動後被止動環11限位時，儲液罐6處於第二容積狀態。液態冷媒13被加熱成氣態冷媒15時，活塞滑塊12滑動，儲液罐6由第一容積狀態變為第二容積狀態；本發明通過加熱電阻14加熱儲液罐6底部的冷媒、冷媒由液態變為氣態推動活塞滑塊12來改變儲液罐6容量或容積。本實施例中，加熱電阻14安裝於儲液罐6的底部，活塞滑塊12設於儲液罐6下部、加熱電阻上部，加熱電阻14、活塞滑塊12之間的儲液罐空間填充有液態冷媒13，需要強調的是，存放有該液態冷媒13的儲液罐空間不與空調系統連通；活塞滑塊12在豎向上滑動，從而使得儲液罐上部與空調系統連通的空間具有第一容積狀態和第二容積狀態。
更為具體來說，如圖2、3所示，本發明中，該調節系統還包括壓縮機1、四通閥2、室內換熱器3、室外換熱器9、節流部件7，壓縮機1與四通閥2的兩端連通，四通閥2的另外兩端分別與室內換熱器3一端、室外換熱器9一端連接；儲液罐6一端同時與室內換熱器3另一端、室外換熱器9另一端連接，儲液罐6另一端與節流部件7一端連接，本發明中的儲液罐6始終處於節流部件7的上遊，節流部件7另一端同時與室內換熱器3另一端、室外換熱器9另一端連接；室外換熱器9與儲液罐6之間的連接管路上串聯第一單向截止閥10，室內換熱器3與儲液罐6之間的連接管路上串聯第三單向截止閥4，節流部件7與室內換熱器3之間的連接管路上串聯第二單向截止閥5，節流部件7與室外換熱器9之間的連接管路上串聯第四單向截止閥8；第一單向截止閥10的導通方向為自室外換熱器9至儲液罐6，第三單向截止閥4的導通方向為自室內換熱器3至儲液罐6，第二單向截止閥5的導通方向為自節流部件7至室內換熱器3，第四單向截止閥8的導通方向為自節流部件7與室外換熱器9。第一單向截止閥10與第三單向截止閥4之間並聯，第二單向截止閥5與第四單向截止閥8之間並聯；上述各部件之間通過連接管路連接。
如圖2所示，製冷運行時，四通閥2內的壓縮機1排氣口與室外側換熱器相連接，說明此時空調系統處於製冷狀態，冷媒由壓縮機1壓縮成高溫高壓氣體後流入室外側換熱器進行冷凝換熱，高溫高壓氣體變為常溫高壓氣體，常溫高壓液態冷媒由室外側換熱器流出；常溫高壓液態冷媒由室外換熱器9流出至流向第一單向截止閥10和第四單向截止閥8，由於單向截止閥具有單向導通特性，冷媒由第一單向截止閥10流出至儲液罐6和第三單向截止閥4，同時將第四單向截止閥8壓緊關閉，然後將第三單向截止閥4壓緊關閉，冷媒由儲液罐6流向節流部件7，冷媒由節流部件7流出後流向第二單向截止閥5和第四單向截止閥8，由於第四單向截止閥8另一側為高壓側，因此第四單向截止閥8已被壓緊關閉，冷媒只能由第二單向截止閥5流向室內換熱器3入口和第三單向截止閥4，由於第三單向截止閥4另一側為高壓側，因此也被壓緊關閉，冷媒只能進入室內換熱器3。
在上述製冷運行過程中，通過固定於室內的溫度傳感器和固定於室內換熱器3換熱管旁的溫度傳感器分別檢測室內環境溫度和室內換熱器3管溫，當兩者溫度達到預設條件時，控制活塞滑塊12向上運動，減少儲液罐6內的冷媒量、增大空調器系統內的冷媒量，以達到快速製冷的目的。製冷狀態下，室內換熱器3作為蒸發器，室外換熱器9作為冷凝器，本實施例中，固定於室內換熱器3換熱管旁的溫度傳感器設於蒸發器管路流程的中後段。
本發明可按照如下方式工作：該實施例實現快速製冷功能場景：空調開啟，若空調處於製冷模式，且自動快速製冷設置為開啟狀態時，則系統自動每隔5分鐘利用固定於室內的溫度傳感器溫度檢測T1、利用固定於室內換熱器3換熱管旁的溫度傳感器檢測溫度T2，當T1>30℃且T2>20℃時，則判斷為室內溫度高，需要開啟快速製冷，相應電控裝置輸出電流至輸液管底部的加熱電阻14，加熱電阻14加熱儲液罐6底部空間內的冷媒，冷媒由常溫下的液態升華為氣態，壓力增大，當壓力大於儲液罐6內的高壓側壓力時，活塞將被推動向上運動直至被止動環11頂住，所述止動環11焊接固定於儲液罐6中部一定位置，用於控制儲液罐6第二容積狀態的容積。此時，儲液罐6容積變小，其中儲存的冷媒量減少，系統內的冷媒流量增大，從而增加了蒸發器內蒸發換熱的冷媒質量，加大了空調製冷量。當檢測溫度T1<27℃且T2<20℃時,系統判斷無需快速製冷，電控裝置停止加熱電阻14的電流輸出，儲液罐6底部的冷媒逐漸冷卻至環境溫度，重新冷凝為液態，活塞又將被罐內壓力推回至儲液罐6底部，儲液罐6回到第一容積狀態，空調進入正常製冷模式。本實施例中的電控裝置包括控制器和供電裝置。
本發明還公開了一種空調器，該空調器包括上述的空調器運行狀態的調節系統，特別地，本發明涉及的空調器可為定頻空調器，使定頻空調器具有類似於變頻空調器的變頻功能。
實施例二：
本實施例與實施例一要求保護的技術方案基本相同，其區別在於：本實施例中的空調器工作於制熱模式下，本發明涉及的空調器既可以為實施例一中涉及的製冷空調器，也可以為實施例一、實施例二結合的冷暖空調器，因此，本發明涉及的空調器在製冷運行狀態和制熱運行狀態下均可實現調節功能。
本實施例中，當室外環境溫度較低時，如當室外換熱器9管溫低於2℃時，通過系統控制方法調節儲液罐6容積狀態使得空調的蒸發溫度升高，從而在不轉換系統制熱製冷模式的前提下防止空調結霜。對於空調器運行狀態的調節方法，步驟1中，空調器工作於制熱模式時，利用溫度傳感器檢測室外換熱器9管溫；步驟2中，如果室外換熱器9管溫低於第三閾值，則說明系統溫度值在第二預設範圍外，則減小儲液罐6容量；步驟3中，通過儲液罐6的容量的減小增大空調器系統的冷媒流量，提高室外換熱器9的溫度，從而實現通過儲液罐6容積狀態的改變實現空調器不停機防結霜功能。
如圖3所示，制熱運行時，液態冷媒13由室內換熱器3流出至流向第二單向截止閥5和第三單向截止閥4，由於單向截止閥的單向導通特性，冷媒由第三單向截止閥4流出至儲液罐6和第一單向截止閥10，同時將第二單向截止閥5壓緊關閉，然後將第一單向截止閥10壓緊關閉，冷媒從儲液罐6流出至節流部件7，冷媒由節流部件7流出後流向第二單向截止閥5和第四單向截止閥8，由於第二單向截止閥5另一側為高壓側，因此第二單向截止閥5已被壓緊關閉，冷媒只能由第四單向截止閥8流向室外換熱器9入口和第一單向截止閥10，由於第一單向截止閥10另一側為高壓側，因此也被壓緊關閉，冷媒只能進入室外換熱器9。
本發明可按照如下方式工作：空調開啟後處於制熱模式，則系統自動每隔5分鐘利用固定於室外換熱器9換熱管旁的溫度傳感器檢測溫度T3，當T36℃時,系統判斷無結霜趨勢，電控裝置停止加熱電阻14的電流輸出，儲液罐6底部的冷媒逐漸冷卻至環境溫度，重新冷凝為液態，活塞又將被罐內壓力推回至儲液罐6底部，儲液罐6回到第一容積狀態，空調進入正常制熱模式。本實施例中的電控裝置包括控制器和供電裝置。
綜上，本發明在四個單向截止閥的接入連接管路後，製冷系統在製冷運行和制熱運行時冷媒都將由高壓側換熱器出口流出至儲液罐6，經過節流部件7後流入低壓側的換熱器，從而保證儲液罐6內儲存的冷媒為液體狀態；此時減小儲液罐6的的容積時，儲液罐6內的冷媒質量減少，系統內冷媒流量增加；如果增大儲液罐6的容積，則儲液罐6內的冷媒質量增多，系統內冷媒流量減少。
需要說明的是，本實施例中的空調器工作於制熱模式下，「第二預設範圍」與實施例一中製冷模式下的範圍有所不同，是由於制熱模式下檢測的系統溫度值為室外換熱器9管溫、而非實施例一中的室內換熱器3的管溫。比如，本實施例中第二預設範圍為「低於2℃」，「第二閾值」為「2℃」。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。