一種空調器及其制冷控制方法與流程

本發明涉及空氣調節技術領域，尤其涉及一種空調器及其制冷控制方法。

背景技術：

傳統的T3空調器運行最高溫度52℃，一般空調廠家設計時會留量2～3℃設計余，即使得空調器的最高運行環境溫度55℃左右。但即使有這樣的余量，產品安裝到用戶家里后，仍舊故障頻頻，維修率居高不下。尤其中東環境比較惡劣，當天氣預報大氣溫度45℃左右時，在室外被暴曬后的空氣溫度往往可高達60℃以上，甚至達到67至68℃之間。而該種溫度環境下，常規的T3工況空調器早就因為高溫、高壓、大電流而保護停機，甚至被高溫燒壞了。因此對用戶來說，越是高溫環境需要冷量的時候，空調器卻保護停機無法制冷。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是：提供一種空調器及其制冷控制方法，解決現有技術中存在的高溫環境下無法正常制冷的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種空調器，包括：通過管路連接形成回路的壓縮機、室內換熱器和室外換熱器，其中，所述室內換熱器和室外換熱器之間連接有節流裝置，所述室外換熱器和所述節流裝置之間的管段并聯有任意支旁通支路，各個所述旁通支路上沿著所述室外換熱器向所述節流裝置的方向依次設置有第一開關閥和制冷劑存儲器。

優選地，所述壓縮機通過換向裝置與所述室內換熱器及室外換熱器連接；所述旁通支路上還設置有單向截止閥，使得所述第一開關閥、制冷劑存儲器和單向截止閥沿著所述室外換熱器向所述節流裝置的方向依次設置，且所述單向截止閥沿著所述室外換熱器向所述節流裝置的方向導通。

優選地，所述壓縮機為雙缸變容壓縮機，包括大缸和小缸；所述換向裝置為四通閥，所述大缸的回氣口和所述小缸的回氣口分別通過一個第二開關閥連接所述四通閥的出口。

優選地，所述旁通支路的數量為兩支以上，所有所述旁通支路并聯和/或串聯。

優選地，所述節流裝置為熱力膨脹閥或電子膨脹閥。

本發明還提供一種空調器，包括：通過管路連接形成回路的壓縮機、室內換熱器和室外換熱器，其中，所述室內換熱器和所述室外換熱器之間連接有節流裝置，所述室外換熱器和所述節流裝置之間的管段并聯有任意支旁通支路，各個所述旁通支路上連接有可調節制冷劑存儲器，所述可調節制冷劑存儲器包括豎直放置的柱形殼體，以及設置在所述柱形殼體內且可沿著所述柱形殼體的軸向做往復運動的塞部件，所述塞部件與所述柱形殼體的內側壁密封，且所述塞部件的作用面與所述柱形殼體之間形成儲液室；所述柱形殼體上開設有與所述儲液室連通的進液口和排液口，所述進液口連接所述室外換熱器，所述排液口連接所述節流裝置；所述塞部件與沿著所述塞部件運動方向設置的彈性件連接，當所述塞部件在制冷劑壓力下運動以使得儲液室容積及儲液室中制冷劑重力改變時，所述彈性件變形以調節所述塞部件的平衡。

本發明還提供一種空調器的制冷控制方法，包括以下步驟：

S1、開啟壓縮機，將空調器切換到制冷運行模式，使得制冷劑從室外換熱器的出口進入節流裝置；

S2、測量空調器的制冷劑高壓壓力值P_實，并將P_實和P_設進行對比，其中，P_設等于空調器處于制冷狀態下時所允許的最大制冷劑高壓壓力值：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則通過旁通支路對從室外換熱器流向節流裝置的制冷劑進行存儲，直到P_實不大于P_設時空調器保持當前狀態運行；如果旁通支路存儲飽和之后P_實仍舊大于P_設，則進入S3；

S3、判斷壓縮機的類型：

如果壓縮機為雙缸變容壓縮機，則通過切換壓縮機的運行模式降低P_實，直到P_實不大于P_設；或者如果雙缸變容壓縮機處于小缸運行狀態下時，P_實仍舊大于P_設，則將空調器切換到送風模式；

如果壓縮機為單缸壓縮機，則直接將空調器切換到送風模式。

優選地，還包括：S4、節流裝置通過判斷壓縮機的回氣過熱度自動調節開度，使得空調器始終處于最佳運行狀態；

當節流裝置為電子膨脹閥時，包括：

S401、測量壓縮機的實際吸氣溫度T_s，將壓縮機的實際吸氣溫度T_s與壓縮機的設定吸氣溫度T₀做差值，求得壓縮機的回氣過熱度△T＝T_s-T₀；

S402、判斷△T的大小：

若△T＜-1，減小電子膨脹閥開度；

若△T＞1，增大電子膨脹閥開度；

若-1≤△T≤1，保持當前電子膨脹閥開度不變。

優選地，S2中，在旁通支路上依次串聯第一開關閥、制冷劑存儲器和單向截止閥，且第一開關閥位于所述制冷劑存儲器靠近所述室外換熱器的一側，所述單向截止閥沿著所述室外換熱器向所述節流裝置的方向導通；

需要通過所述旁通支路存儲制冷劑時，開啟第一開關閥，使得制冷劑流入所述制冷劑存儲器中。

優選地，S3中，如果壓縮機為雙缸變容壓縮機，包括：

S301、將壓縮機從雙缸運行狀態切換到大缸運行狀態，運行穩定后判斷P_實和P_設的關系：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則將壓縮機從大缸運行狀態切換至小缸運行狀態；

S302、在小缸運行狀態下，判斷P_實和P_設的關系：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則將空調器切換到送風模式。

(三)有益效果

本發明的技術方案具有以下優點：本發明的空調器，所述室外換熱器和所述節流裝置之間的管段并聯有任意支旁通支路，各個所述旁通支路上沿著所述室外換熱器向所述節流裝置的方向依次設置有第一開關閥和制冷劑存儲器。該空調器，當空調器中制冷劑高壓壓力值過高時，則通過旁通支路對空調器制冷回路中的多余制冷劑進行存儲，降低制冷回路中制冷劑的壓力，直到制冷劑高壓壓力值滿足要求。因此，該空調器可以在高溫甚至超高溫環境下正常制冷，有效解決用戶高溫無法制冷的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是實施例一的空調器的結構示意圖；

圖2是實施例一的又一空調器的結構示意圖；

圖3是實施例二的空調器的結構示意圖；

圖4是實施例二中可調節制冷劑存儲器的結構示意圖；

圖5是實施例三的空調器的制冷控制方法的流程示意圖；

圖中：1、室內換熱器；2、室外換熱器；3、換向裝置；4、節流裝置；5、旁通支路；51、第一開關閥；52、制冷劑存儲器；521、柱形殼體；522、塞部件；523、儲液室；524、進液口；525、排液口；526、調節室；527、彈性件；53、單向截止閥；6、第二開關閥；7、壓縮機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于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”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；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。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例一

請參見圖1，本實施例一的空調器，包括：通過管路連接形成回路的壓縮機7、室內換熱器1和室外換熱器2，其中，所述室內換熱器1和室外換熱器2之間連接有節流裝置4，所述室外換熱器2和所述節流裝置4之間的管段并聯有任意支旁通支路5，各個所述旁通支路5上沿著所述室外換熱器2向所述節流裝置4的方向依次設置有第一開關閥51和制冷劑存儲器52。

需要說明的是，本實施例一的空調器，其主要是為了實現高溫環境下正常制冷，從而設置旁通支路5對高溫環境下空調器制冷回路中的制冷劑進行調節。由此可知，本實施例一種的空調器，其只需要具備制冷功能即可。

因此，雖然圖1中的空調器設置了換向裝置3，但是換向裝置3并非空調器必須具有的結構，也不應當構成對本申請的限制。并且換向裝置3的設置，其作用在于使得空調器在具有制冷功能的基礎上，通過改變制冷劑的流向使得空調器還可以制熱。

進一步地，結合附圖1，空調器制冷時制冷劑通過室外換熱器2之后進入室外換熱器2和所述節流裝置4之間的管段。當制冷劑高壓壓力P_實不大于空調器處于制冷狀態下時所允許的最大制冷劑高壓壓力值P_設，則第一開關閥51斷開，從而斷開旁通支路5。此時，制冷劑從室外換熱器2流出后流入節流裝置4。當制冷劑高壓壓力P_實大于空調器處于制冷狀態下時所允許的最大制冷劑高壓壓力值P_設，此時至少一個第一開關閥51接通，從而接入至少一支旁通支路5，使得制冷回路中多余的制冷劑進入到制冷劑存儲器52中，直到制冷劑高壓壓力P_實等于最大制冷劑高壓壓力值P_設。

其中，制冷劑高壓壓力P_實指的是空調器制冷狀態下，室外換熱器2的出口和節流裝置4的入口之間的壓力。顯然，本實施例一只是以制冷劑高壓壓力P_實來判斷制冷回路中制冷劑的量和壓力是否符合要求。當然，也可以采用其它具有等同判意義的參考量來判斷制冷回路中的制冷劑量和壓力，并基于該判斷控制第一開關閥51的通斷。同樣，下文中對制冷劑高壓壓力P_實的調節，其實也是為了使得制冷回路在特定條件下工作。

當壓縮機7通過換向裝置3與所述室內換熱器1及室外換熱器2連接時，也即圖1中所述的空調器的結構，通過上述描述可知，該種情況下，空調器可以用于制熱。為了避免制熱時，制冷劑進入到旁通支路5并存儲起來，從而使得制熱回路中的制冷劑不充分，此時在旁通支路5上還設置有單向截止閥53。其中，第一開關閥51、制冷劑存儲器52和單向截止閥53沿著所述室外換熱器2向所述節流裝置4的方向依次設置，且所述單向截止閥53沿著所述室外換熱器2向所述節流裝置4的方向導通。通過設置上述單向截止閥53，從而使得從節流裝置4流向制冷劑存儲器52之間的管路斷開，從而使得制熱時旁通支路5處于斷開狀態，避免影響制熱效果。

進一步地，本實施例一中，壓縮機7優選為雙缸變容壓縮機7，從而通過控制壓縮機7的運行模式也可以對制冷回路中的制冷劑量進行輔助控制。其中，優選壓縮機7包括大缸和小缸，使得壓縮機7包括大缸運行模式，小缸運行模式和雙缸運行模式。當通過旁通支路5就可以使得制冷回路中的制冷劑高壓壓力滿足設定要求時，則壓縮機7在雙缸運行模式下運行。當通過旁通支路5無法滿足制冷劑回路中制冷劑高壓壓力調節要求時，此時可以使得壓縮機7運行在大缸運行模式甚至小缸運行模式，從而使得進入制冷回路中的制冷劑量減少。

在空調器設置有換向裝置3基礎上，優選換向裝置3為四通閥。此時，可以將大缸的回氣口和所述小缸的回氣口分別通過一個第二開關閥6連接所述四通閥的出口。從而通過控制第二開關閥6的通斷，控制壓縮機7的運行模式。

需要說明的是，上述“所述室外換熱器2和所述節流裝置4之間的管段并聯有任意支旁通支路5”指代的是管段與旁通支路5之間的連接方式為并聯，但是當旁通支路5的數量為多支時，旁通支路5之間既可以串聯也可以并聯。

例如，從圖1中可知，旁通支路5的數量為兩支，且兩支旁通支路5之間并聯，從而可以實現對制冷回路的雙級調節。當一支旁通支路5足以使得制冷劑回路達到平衡時，則無需再導通另一支旁通支路5。否則，可以依次開啟兩支旁通支路5。當然，需要說明的是，附圖1不構成對本申請的限制，其中旁通支路5的數量也可以是一支或者是三支以上。

再例如，圖2中，多只旁通支路5之間串聯，且旁通支路5分別通過并聯的方式與室外換熱器2和節流裝置4之間的管段連接。或者，旁通支路5為三支以上時，旁通支路5之間即可以串聯又可以并聯，此處不再給出視圖。

值得一提的是，本實施例一的節流裝置4，其形式不受限制，例如電子膨脹閥或者熱力膨脹閥均包括在本申請的保護范圍之內。并且，本實施例一的制冷劑存儲器52，其可以選擇任意形狀的容器，只要具有存儲能力即可。

實施例二

本實施例二的空調器，請參見圖3，和實施例一不同之處在于其旁通支路5具體結構，其不設置有第一開關閥51和單向截止閥53，且制冷劑存儲器52采用可調節制冷劑存儲器52的形式。其它結構由于和實施例一相同，因此此處不做贅述。

請進一步參見圖4，所述可調節制冷劑存儲器52包括豎直放置的柱形殼體521，以及設置在所述柱形殼體521內且可沿著所述柱形殼體521的軸向做往復運動的塞部件522，所述塞部件522與所述柱形殼體521的內側壁密封，且所述塞部件522的作用面與所述柱形殼體521之間形成儲液室523；所述柱形殼體521上開設有與所述儲液室523連通的進液口524和進排液口525，所述進液口524連接所述室外換熱器2，所述進排液口525連接所述節流裝置4；所述塞部件522與沿著所述塞部件522運動方向設置的彈性件527連接，當所述塞部件522在制冷劑壓力下運動以使得儲液室523容積及儲液室523中制冷劑重力改變時，所述彈性件527變形以調節所述塞部件522的平衡。

需要說明的是，可調節制冷劑存儲器52的塞部件522的初始位置靠近柱形殼體521的頂部，此時儲液室523的容積十分小，從而儲液室523可以看成接入空調器中的制冷劑管段；甚至，塞部件522的初始位置可以頂住柱形殼體521的頂部，從而此時可調節制冷劑存儲器52可以看作一個斷路，從而整個旁通支路5可以看作一個斷路。同樣，當空調器制熱時，由于從節流裝置4流出的制冷劑的壓力值已經非常低，從而其不可能移動塞部件522，從而此時旁通支路5根據塞部件522的初始位置的設計可以看作是流通管路或者是斷路。也即，本實施例二中的旁通支路5，其對空調器的制熱不會有影響。

只有當空調器位于制冷模式下，制冷劑高壓壓力過高時，此時可調節制冷劑存儲器52的塞部件522上、下兩側產生壓縮壓差，塞部件522在制冷劑壓力下朝下運動使得儲液室523容積增大，從而制冷回路中的一部分制冷劑存儲在儲液室523中，空調器管路中制冷劑的壓力降低，直到制冷劑高壓壓力值滿足要求，此時塞部件522達到平衡。尤其當空調器放在高溫或者超高溫環境下進行制冷時，從室外換熱器2出來的制冷劑具有很高的壓力，此時通過可調節制冷劑存儲器52存儲制冷劑釋放壓力，可以有效解決用戶高溫無法制冷的問題。并且，在儲液室523存儲有制冷劑的基礎上，如果制冷劑高壓壓力過低，那么儲液室523可以向空調器管路中釋放部分制冷劑。

請參見圖4，本實施例二中，柱形殼體521包括頂板和底板，從而塞部件522將所述柱形殼體521的內腔分隔形成調節室526和所述儲液室523，且所述儲液室523位于所述調節室526的上方。其中，優選但是不必須將調節室526抽成真空狀態，從而避免塞部件522運動過程中，調節室526中的氣壓發生變化。或者，也可以使得調節室526和大氣連通，從而保證調節室526中的氣壓穩定。

在上述基礎上，優選彈性件527位于所述調節室526中。其中，彈性件527的底端固定在所述調節室526的底板上，頂端支撐所述塞部件522。從而，當制冷劑高壓壓力過大時，則塞部件522朝下運動并壓縮彈性件527，直到制冷劑高壓壓力滿足設定要求，此時塞部件522達到平衡。當然，彈性件527滿足特定要求的情況下，也可以將其設置在儲液室523中，只是該種情況下不僅不利于彈性件527的保護，而且儲液室523的容積的調節范圍也會受到影響。

從附圖中可以本實施例二中選擇彈簧作為彈性件527。當塞部件522平衡時，忽略氣壓的話，其受力關系為：mg+V*ρg+F＝k*s，其中，mg指的是塞部件522的重力，為恒定值；V指的儲液室523中除去用于流通制冷劑的部分后，用于存儲制冷劑的部分對應的容積；ρ指的是制冷劑的密度；F指的是流動的制冷劑對塞部件522產生的壓力；k*s為胡克定律求得的彈簧的彈力，其中k為彈簧的彈性系數，s為彈簧的變形量。

對上述公式變形，得到V*ρg＝k*s-mg-F，由于mg為定值，且當塞部件522平衡時，流動的制冷劑的高壓壓力都達到設定值，從而F也是定值，因此V*ρg＝k*s’。其中，V＝A*s’，A為柱形殼體521的橫截面積。因此，在柱形殼體521確定的情況下，為了保證可調節制冷劑存儲器52可以對空調器管路中制冷劑高壓壓力進行調節，可以求到彈簧的k。

當然，本實施例二的彈性件527還可以為彈簧以外的其它形式。

并且，本實施例二的塞部件522的具體形式不受附圖限制，其既可以采用附圖2中分隔板的形式，還可以采用柱塞或者活塞等形式。其中，分隔板的形式結構簡單制造成本低，但是密封性可能會差一點；而柱塞和活塞的形式，其密封性雖然好，但是制造成本會更高。

此外，柱形殼體521，其橫截面可以呈圓形、方形、三角形等任意形狀。

實施例三

根據上述實施例的空調器，本實施例三提供一種空調器的制冷控制方法，包括以下步驟：

S1、開啟壓縮機7，將空調器切換到制冷運行模式，使得制冷劑從室外換熱器2的出口進入節流裝置4；

S2、測量空調器的制冷劑高壓壓力值P_實，并將P_實和P_設進行對比，其中，P_設等于空調器處于制冷狀態下時所允許的最大制冷劑高壓壓力值：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則通過旁通支路5對從室外換熱器2流向節流裝置4的制冷劑進行存儲，直到P_實不大于P_設時空調器保持當前狀態運行；如果旁通支路5存儲飽和之后P_實仍舊大于P_設，則進入S3；

S3、判斷壓縮機7的類型：

如果壓縮機7為雙缸變容壓縮機7，則通過切換壓縮機7的運行模式降低P_實，直到P_實不大于P_設；或者如果雙缸變容壓縮機7處于小缸運行狀態下時，P_實仍舊大于P_設，則將空調器切換到送風模式；

如果壓縮機7為單缸壓縮機7，則直接將空調器切換到送風模式。

當旁通支路5為多個時，將旁通支路5逐一接入到制冷回路中，直到制冷回路中制冷劑量滿足要求，或者直到所有旁通支路5都已經存儲飽和。其中，旁通支路5存儲飽和指的是制冷劑存儲器52的壓力和室外換熱器2出口壓力也即制冷劑高壓壓力平衡的狀態，此時制冷劑不再存儲在制冷劑存儲器52中，而是沿著旁通支路5流向節流裝置4。

其中，旁通支路5顯然既可以采用實施例一的結構形式，還可以采用實施例二的結構形式。

當采用實施例一的旁通支路5時，其需要設置傳感器測量制冷劑高壓壓力P_實，從而對P_實和P_設的大小關系進行判定，并根據判定結果控制第一開關閥51的通斷。只有在P_實＞P_設的情況下，開啟第一開關閥51以接通旁通支路5。顯然，該種情況下的制冷控制方法，其雖然旁通支路5中制冷劑存儲器52結構簡單，但是需要設置傳感器和控制單元。

當采用實施例二的旁通支路5時，由于旁通支路5的可調節制冷劑存儲器52，其可以根據P_實控制自身通斷進而控制旁通支路5的通斷，因此不需要設置傳感器和控制單元。但是，該種情況下，可調節制冷劑存儲器52的結構相對復雜。

通過上述描述可知，旁通支路5對制冷回路中的制冷劑量起主要調節作用。當所有旁通支路5不足使得制冷劑高壓壓力滿足要求時，則可以通過切換壓縮機7的運行模式進行輔助調節。

具體地，如果S3中壓縮機7為雙缸變容壓縮機7，則S3還包括：

S301、將壓縮機7從雙缸運行狀態切換到大缸運行狀態，運行穩定后判斷P_實和P_設的關系：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則將壓縮機7從大缸運行狀態切換至小缸運行狀態；

S302、在小缸運行狀態下，判斷P_實和P_設的關系：

如果P_實≤P_設，則空調器保持當前狀態運行；

如果P_實＞P_設，則將空調器切換到送風模式。

在上述基礎上，本實施例三的方法還包括S4、節流裝置4通過判斷壓縮機7的回氣過熱度自動調節開度，使得空調器始終處于最佳運行狀態。

顯然，節流裝置4的開度調節是伴隨空調器整個運行過程的，其雖然是S4，但是并不意味著時間上和S1-S3存在先后關系。

并且，當節流裝置4為電子膨脹閥時，包括：

S401、測量壓縮機7的實際吸氣溫度T_s，將壓縮機7的實際吸氣溫度T_s與壓縮機7的設定吸氣溫度T₀做差值，求得壓縮機7的回氣過熱度△T＝T_s-T₀；

S402、判斷△T的大小：

若△T＜-1，明制冷系統冷媒流量太大，蒸發溫度較低，電子膨脹閥開度調小一級；

若△T＞1，說明制冷系統冷媒流量偏小，蒸發溫度較高，電子膨脹閥開度調大一級；

若-1≤△T≤1，說明當前制冷系統運行狀態較好，保持當前電子膨脹閥開度不變。

其中，可以設定一個執行周期t，從而每隔時間t判斷一次回氣過熱度ΔT的大小，并根據每次的判斷調節電子膨脹閥開度。

當然，如果節流裝置4為熱力膨脹閥，其也可以通過對壓縮機7的回氣過熱度的判斷調節自身開度。

當旁通支路5的數量為兩支，壓縮機7為雙缸變容壓縮機7時，空調器的制冷控制方法過程請參見圖5。此外，圖5中雖然沒有體現出來，但是節流裝置4的開度調節過程貫穿整個制冷過程。例如，圖5中每次判斷P_實和P_設的關系之前，都可以通過判斷壓縮機7的回氣過熱度△T來調節節流裝置4的開度。當然，也可以在每次判斷P實和P設的關系之后，通過判斷壓縮機7的回氣過熱度△T來調節節流裝置4的開度。

以上實施方式僅用于說明本發明，而非對本發明的限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。