CN1148544C - 空调器的室外风扇控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种室外单元包括脉宽调制压缩机，室外热交换器。第一和第二室外风扇设置在室外热交换器的附近。根据从压缩机排放的制冷剂的量和外部条件来确定第一和第二室外风扇的操作模式。室外温度检测器电连接到室外控制单元的输入端，分别操作第一和第二室外风扇的第一和第二室外风扇操作单元连接到室外控制单元的输出端。室外控制单元通过确认从室外温度检测器输入的室外温度数据和压缩机的加载时间和控制第一和第二室外风扇操作单元来以一种预置操作模式操作第一和第二风扇。

Description

空调器的室外风扇控制***及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调器，特别是一种控制采用脉宽调制压缩机的空调器的室外风扇的***和方法。

技术领域

在空调器中，冷凝器，即室外侧的热交换器被安装在室外单元中，并且通过向其周围传热来起到冷凝制冷剂的作用。这种情况下，室外侧的热交换器的热交换量随风扇的转速和室外温度而变化。热交换量的变化直接影响室外单元的冷却容量。

当室外温度相对较低时，制冷剂的温度与室外空气的温度之间的差值较大，所以室外侧热交换器中的热交换量增加。因此，存在这样一种担忧：蒸发器，即室内侧热交换器中的制冷剂的蒸发温度降低，可以使使室内侧热交换器的表面冻结。这种情况下，室内单元的制冷容量降低。

另一方面，当室外温度相对较高时，制冷剂的温度和室外空气的温度之间的差值小，使室外侧热交换器中的热交换量降低。因此，室内侧热交换器中制冷剂的蒸发温度增高，并且制冷剂的热交换量降低，使室内单元的制冷容量降低。

因此，为了保持室内单元的制冷容量最佳，而与室外温度无关，必需根据室外温度的变化适当地调整室外侧热交换器的热交换量。

为此，在传统的空调器中，根据室外温度将室外风扇的转速调整到高速或低速。不仅对具有一个室外风扇的空调器，而且对具有多个室外风扇的空调器进行这种调整。也就是说，当室外温度降低时，多个室外风扇同时以低速操作，以便减少室外侧热交换器的热交换量；当室外温度高时，使多个室外风扇同时以高速旋转，以便增加室外侧热交换器的热交换量。

然而，上述控制空调器的室外风扇的传统方法存在以下问题：在使用逆变器压缩机或脉宽调制压缩机的一般情况下，当制冷剂的压缩和排放量随时间变化时，由于仅根据室外温度来调整室外风扇，室外侧热交换器的热交换量不能保持恒定。

特别是，对于脉宽调制压缩机，在压缩机工作期间，周期性地或间断地执行制冷剂的排放。也就是说，排放制冷剂期间的加载时间和不排放制冷剂期间的卸载时间是交替出现的，所以制冷剂的压缩和排放量随时间变化，因而改变流经室外侧热交换器的制冷剂的量。也就是说，当加载时间相对较短时，流经室外侧热交换器的制冷的量也相对较小。这种情况下，当室外风扇的转速恒定时，就流经室外侧热交换器的制冷剂的量而言，进行了相对过度的热交换。因此，由于室外侧热交换器中的制冷剂的过冷，造成室内单元的制冷容量增加。另一方面，当加载时间相对较长时，流经室外侧热交换器的制冷剂的量也相对较大。这种情况下，当室外风扇的转速恒定时，就流经室外侧热交换器的制冷剂的量而言，所进行的热交换相对不足。因此，由于室外侧热交换器中制冷剂的凝结压力的增加而导致室内单元的制冷容量降低。

发明内容

因此，考虑到现有技术中出现的上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种控制采用脉宽调制压缩机的空调器的室外风扇的***和方法，其中适当地调整空调器的室外热交换器中的热交换的量，从而允许空调器的室内单元具有适当的制冷容量。

为了实现上述目的，根据本发明原理的一个方面，控制空调器的室外风扇的***包括：压缩机，其中制冷剂的排放量在其工作期间是可变的；连接到所述压缩机的室外热交换器；设置在所述室外热交换器附近的室外风扇；室外温度检测器，用于检测室外温度；和控制单元，用于根据由所述室外温度检测器检测的室外温度和所述压缩机的制冷剂的排放量来控制所述室外风扇以预置操作模式之一工作，其中以脉宽调制方式控制所述压缩机，并由所述压缩机的加载时间来确定所述压缩机的制冷剂排放量。

此外，根据本发明原理的另一个方面，一种控制空调器的室外风扇的方法，所述空调器具有以脉宽调制方式控制的压缩机，所述方法包括以下步骤：检测室外温度；检测所述压缩机的加载时间；和根据所检测的室外温度和所检测的所述压缩机的加载时间以预置操作模式之一操作所述室外风扇。

附图说明

图1是表示根据本发明控制空调器的室外风扇的***循环的示意图；

图2a是表示处于加载状态的脉宽调制压缩机的截面图；图2b是表示处于卸载状态的脉宽调制压缩机的截面图；

图3是表示在图2a和图2b的压缩机工作期间，加载时间和卸载时间以及排放的制冷剂量之间的关系的示意图；

图4是表示根据本发明控制空调器的室外风扇的***的方框图；和

图5是表示根据本发明控制空调器的室外风扇的方法的流程图。

^*主要部件的参考标号的说明

2：压缩机；5：室内热交换器；8：室外单元；9：室内单元；26：脉宽调制阀；27：室外控制单元；28：室外通信电路单元；29：室内控制单元；30：第一室外风扇；31：第二室外风扇；33：室外温度检测器。

具体实施方式

下面参考附图详细说明本发明的实施例。

图1是表示根据本发明控制空调器实施例的室外风扇的***循环的示意图。空调器1包括：压缩机2，室外热交换器3，多个电膨胀阀4，和多个室内热交换器5，它们通过制冷剂管道相互连接，以形成闭合的制冷回路。作为制冷剂管道，将压缩机2的流出侧连接到电膨胀阀4的流入侧的制冷剂管道是一个高压管道6，用于引导从压缩机2排放的高压制冷剂的流动，而将电膨胀阀4的流出侧连接到压缩机2的流入侧的制冷剂管道是低压管道7，用于引导电膨胀阀4中膨胀的低压制冷剂的流动。室外热交换器3位于高压管道6上，而室内热交换器5位于低压管道7上。在压缩机2工作的时候，制冷剂沿实线箭头所指的方向流动。

空调器1包括室外单元8和多个室内单元9。室外单元8包括上述压缩机2和上述室外热交换器3。室外单元8还包括位于压缩机2上游的低压管道7上的储液器(accumulator)10和位于室外热交换器3下游的高压管道6上的接收器11。储液器10用于收集和蒸发未被蒸发的液状制冷剂，并且允许已经蒸发的制冷剂流入压缩机2中。如果制冷剂未在室内热交换器5内完全蒸发，进入储液器10的制冷剂则是液态制冷剂和气态制冷剂的混合体。储液器10蒸发液态制冷剂，并且只允许气态制冷剂(制冷剂气体)进入压缩机2。为此，最好在储液器10上部中设置位于储液器10内部的制冷剂管道的进口端和出口端。

同样，如果制冷剂未在室外热交换器3中完全冷凝，进入接收器11的制冷剂则是液态制冷剂和气态制冷剂的混合体。接收器被构成用来将液态制冷剂和气态制冷剂相互分离，并且只允许排放液态制冷剂。为此，位于接收器11内部的制冷剂管道的进口端和出口端被延伸到接收器11的下部。

为了旁路位于接收器11内的气态制冷剂，设置了一个排气旁路管道12，将接收器11连接到储液器10上游的低压管道7。排气旁路管道12的进口端设置在接收器11的上部，所以只有气态制冷剂进入排气旁路管道12。在排气旁路管道12上设置排气阀13，控制被旁路的气态制冷剂的流速。所以，通过排气阀13的作用，使接收器11中收集的气态制冷剂沿双虚线箭头所指的方向流动。

从接收器11延伸的高压管道6的部分被构成穿过储液器10。该结构可以利用流经高压管道6的相对较高温度的制冷剂来蒸发储液器10中收集的低温液态制冷剂。为了有效地蒸发该制冷剂，将位于储液器10中的低压管道7的部分形成U形，同时设置流经储液器10的高压管道6的部分经过低压管道7的U形部分的内部。

室外单元8还包括将压缩机2与室外热交换器3之间的高压管道6的部分连接到储液器10的热气旁路管道14；和将接收器11的下游侧连接到储液器10的上游侧的液体旁路管道15。热气阀16设置在热气旁路管道14上，以控制被旁路的热气的流速；液体阀17设置在液体旁路管道15上，以控制被旁路的液态制冷剂的流速。因此，当打开热气阀16，从压缩机2排放的热气部分按图1的虚线箭头所指的方向沿热气旁路管道14流动；当打开液体阀17，从接收器11排放的液态制冷剂部分按图1的双虚线箭头所指的方向沿液体旁路管道15流动。

室外单元8还包括设置在室外热交换器3附近的第一和第二室外风扇30和31。第一和第二室外风扇30和31并排安置，并且允许外部空气经过室外热交换器3，因而可以在室外热交换器3中发生热交换。根据从压缩机2排放的制冷剂的量和下面将进行详细说明的外部条件来确定第一和第二室外风扇30和31的操作模式。此外，室外单元8还包括用于测量室外温度的室外温度检测器33。

多个室内单元9并行排列。每个室内单元9包括电膨胀阀4和室内热交换器5。因此，多个室内单元9连接到一个室外单元8。各室内单元的容量和形状可以相同，也可以互不相同。

如图2a和图2b所示，采用以脉宽调制方式控制的变容压缩机作为压缩机2。压缩机2包括设有入口18和出口19的壳体20；设置在壳体内的电动机21；由电动机21的旋转力旋转的旋转涡管(scroll)22；和与旋转涡管22一起确定一个压缩室23的固定涡管24。旁路管道25被附加在壳体20上，以便在固定涡管24之上的一个部位连接到入口18，呈电磁阀形式的PWM阀(脉宽调制阀)26安装在旁路管道25上。在图2a中，PWM阀26为OFF，因而关闭旁路管道25。在该状态下，压缩机2排放制冷剂。该状态被称作“加载状态”；在此状态下，压缩机2按100％的容量工作。在图2b中，PWM阀为ON，并打开旁路管道25。在该状态下，压缩机2不排放制冷剂。该状态被称作“卸载状态”，在该状态下，压缩机以0％容量工作。向压缩机2供电时，与加载和卸载状态无关，并且电动机21以恒定速度旋转。不向压缩机2供电时，电动机21不旋转，压缩机2也不工作。

如图3所示，压缩机2在其操作期间周期性地经历加载状态和卸载状态。加载时间和卸载时间根据所需的制冷容量而变化。在加载时间期间，因为压缩机2排放制冷剂，室内热交换器5的温度降低；而在卸载时间期间，因为压缩机2不排放制冷剂，室内热交换器5的温度增加。在图3中，阴影部分指示被排放的制冷剂量。控制加载时间和卸载时间的信号被称为工作控制信号。在本发明的一个实施例中，压缩机2的容量以这样一种方式改变：根据所需的压缩机2的总制冷容量改变加载时间和卸载时间，同时保持每个循环周期为常数，例如20秒。

图4是表示根据本发明控制空调器的室外风扇的***的方框图。如图4所示，室外单元8包括连接到压缩机2和PWM阀26并控制压缩机2和PWM阀26的室外控制单元27。室外控制单元27连接到室外通信电路单元28以发送和接收数据。此外，室外温度检测器33连接到室外控制单元27的输入端，分别操作第一和第二室外风扇30和31的第一和第二室外风扇操作单元34和35连接到室外控制单元27的输出端。室外控制单元27通过确认从室外温度检测器33输入的室外温度数据和压缩机2的加载时间，以及通过控制第一和第二室外风扇操作单元34和35，以预置的操作模式操作第一和第二风扇30和31。

每个室内单元9包括连接到室内控制单元29和室外单元8的室内通信电路单元32，以发送和接收数据。室外通信电路单元28和室内通信电路单元32可以被构造成以有线或无线方式发送和接收数据。温度检测单元30和温度设置单元31连接到室内控制单元29的输入端，电膨胀阀4连接到室内控制单元29的输出端。温度检测单元30是检测要用空调的房间的温度的温度传感器。室内控制单元29接收来自温度检测单元30和温度设置单元31的信号，并且根据室温与设置温度之间的温差计算室内单元9所需的制冷容量。根据由上述方式计算的所需制冷容量来确定压缩机2的加载时间。

第一和第二室外风扇30和31各具有三种操作模式：停止模式，低速模式和高速模式。下表中示出了由两个室外风扇30和31的组合确定的示范性操作模式。

[表1]

模式	第一室外风扇	第二室外风扇
			5	高速	高速
4	低速	高速
			3	低速	低速
2	停止	高速
			1	停止	低速
0	停止	停止

也就是说，通过组合两个室外风扇确定的操作模式的数量是六种。尽管在该实施例中使用了两个风扇，也可以仅使用一个风扇。在这种情况中，风扇的操作模式可以是停止、低速和高速三种模式。本领域熟练技术人员将会理解和明白，任何数量的风扇和任何数量的操作模式都是可能的。

在一个实施例中，根据室外温度和压缩机2的加载时间来预定操作模式。表2示出了当7.5马力的压缩机的工作循环控制周期是20秒时，根据室外温度和加载时间预定的示范性操作模式。

		室外温度
								7℃或者更低	8至12℃	13至17℃	18至22℃	23至27℃	28℃或更高
		加载g时间	10秒钟或更长	0	2	3	4							5	5
5至9秒钟	0							1	2	3	4	5
			4秒钟或更短	0	0	1	2						3	5

如表2所示，随着室外温度变得较高和压缩机2的加载时间变得较长(当压缩机2的加载时间较长时，制冷剂的排放量变得较大)，预置操作模式以允许第一和第二风扇30和31的转速变得较高。

参考图5，说明控制空调器的室外风扇的方法。首先，当压缩机2启动时，室外控制单元27接收室外温度和压缩机2的加载时间(S101)，室外温度检测器33检测室外温度，并且当压缩机工作时，室外控制单元27具有关于压缩机2的加载时间的信息。此后，根据室外温度和压缩机的加载时间选择一种操作模式(S102)。该操作模式可以从多种操作模式，例如，从表1和表2所示的六种模式中选择。

接下来，在所选择的操作模式执行之前，确定第一和第二室外风扇30和31是否停止(S103)。在一个优选实施例中，当第一和第二室外风扇30和31停止时，风扇30和31以高速操作，而与所选择的操作模式无关(S104)。也就是说，当第一和第二室外风扇30和31都停止时，按模式5操作风扇30和31。这将增大室外风扇操作电动机的启动功率。这种操作持续2至5秒钟(优选3秒钟)。

如果确定室外风扇30和31在步骤S103未停止工作，或者在步骤S104当室外风扇30和31的操作时间超过三秒钟之后，室外风扇30和31以在步骤S102(S105)选择的操作模式操作。例如，如果室外温度低于7℃，则选择模式0，而与压缩机2的加载时间无关。在模式0中，第一和第二风扇都停止工作。在此状态下，如果室外温度是15℃并且压缩机2的加载时间是12秒，则根据表2选择模式3作为操作模式。然而，第一和第二室外风扇30和31不直接以模式3操作，而是以模式5操作3秒钟之后才按照所选择的模式3操作。结果，第一和第二风扇30和31的操作模式都从高速模式改变为低速模式。

工业实用性

如上所述，本发明提供了一种控制空调器的室外风扇的***和方法，其中根据脉宽调制压缩机的加载时间和室外温度来控制室外风扇，因而可以适当地调整空调器的室外热交换器中的热交换量，因此允许空调器的室内单元具有合适的制冷容量。

Claims (10)

1.一种控制空调器的一个或多个室外风扇的***，包括：

压缩机，其中制冷剂的排放量在其操作期间是可变的；

连接到所述压缩机的室外热交换器；

一个或多个设置在所述室外热交换器附近的室外风扇；

室外温度检测器，用于检测室外温度；和

控制单元，配置用来根据所述被检测的室外温度和所述压缩机的制冷剂的所述排放量控制所述一个或多个室外风扇按预置的操作模式之一进行操作，

其中以脉宽调制方式控制所述压缩机，并由所述压缩机的加载时间来确定所述压缩机的制冷剂排放量。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于随着所述室外温度变得较高以及所述压缩机的加载时间变得较长，在所述预置操作模式中被选中的一种模式允许所述室外风扇的转速变得更高。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于所述一个或多个室外风扇为一个室外风扇，并且所述预置模式包括停止模式、低速模式和高速模式。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于所述一个或多个室外风扇为两个室外风扇，每个室外风扇具有停止、低速和高速操作模式，所述两个室外风扇的所述预置操作模式包括停止-停止、停止-低速、停止-高速、低速-低速、低速-高速和高速-高速操作模式。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于所述压缩机和所述室外热交换器构成室外单元，所述空调器还包括一个或多个室内单元，每个室内单元具有电膨胀阀和室内热交换器。

6.一种控制空调器的一个或多个室外风扇的方法，所述空调具有一个以脉宽调制方式控制的压缩机，所述方法包括以下步骤：

检测室外温度；

检测所述压缩机的加载时间；和

根据所述检测的室外温度和所述压缩机的所述检测的加载时间以预置操作模式中的一种操作所述一个或多个室外风扇。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于随着所述室外温度变得较高以及所述压缩机的加载时间变得较长，在所述预置操作模式中被选中的一种模式允许所述室外风扇的转速变得较高。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述一个或多个室外风扇的操作模式包括停止模式、低速模式和高速模式，并且当所述一个或多个室外风扇从停止模式变换到另一种操作模式时，以高速模式操作预定时间之后，才按在所述预置模式中所述所选择的一种模式操作所述一个或多个室外风扇。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述预定时间是二至五秒钟。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述一个或多个室外风扇包括两个室外风扇，每个室外风扇具有停止、低速和高速操作模式，所述两个室外风扇的所述操作模式包括停止-停止、停止-低速、停止-高速、低速-低速、低速-高速和高速-高速六种操作模式。

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