一种空调器及其制冷控制方法与流程

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空调器及其制冷控制方法。

背景技术：

传统的T3空调器运行最高温度52℃，一般空调厂家设计时会留量2～3℃设计余，即使得空调器的最高运行环境温度55℃左右。但即使有这样的余量，产品安装到用户家里后，仍旧故障频频，维修率居高不下。尤其中东环境比较恶劣，当天气预报大气温度45℃左右时，在室外被暴晒后的空气温度往往可高达60℃以上，甚至达到67至68℃之间。而该种温度环境下，常规的T3工况空调器早就因为高温、高压、大电流而保护停机，甚至被高温烧坏了。因此对用户来说，越是高温环境需要冷量的时候，空调器却保护停机无法制冷。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种空调器及其制冷控制方法，解决现有技术中存在的高温环境下无法正常制冷的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空调器，包括：通过管路连接形成回路的压缩机、室内换热器和室外换热器，其中，所述室内换热器和室外换热器之间连接有节流装置，所述室外换热器和所述节流装置之间的管段并联有任意支旁通支路，各个所述旁通支路上沿着所述室外换热器向所述节流装置的方向依次设置有第一开关阀和制冷剂存储器。

优选地，所述压缩机通过换向装置与所述室内换热器及室外换热器连接；所述旁通支路上还设置有单向截止阀，使得所述第一开关阀、制冷剂存储器和单向截止阀沿着所述室外换热器向所述节流装置的方向依次设置，且所述单向截止阀沿着所述室外换热器向所述节流装置的方向导通。

优选地，所述压缩机为双缸变容压缩机，包括大缸和小缸；所述换向装置为四通阀，所述大缸的回气口和所述小缸的回气口分别通过一个第二开关阀连接所述四通阀的出口。

优选地，所述旁通支路的数量为两支以上，所有所述旁通支路并联和/或串联。

优选地，所述节流装置为热力膨胀阀或电子膨胀阀。

本发明还提供一种空调器，包括：通过管路连接形成回路的压缩机、室内换热器和室外换热器，其中，所述室内换热器和所述室外换热器之间连接有节流装置，所述室外换热器和所述节流装置之间的管段并联有任意支旁通支路，各个所述旁通支路上连接有可调节制冷剂存储器，所述可调节制冷剂存储器包括竖直放置的柱形壳体，以及设置在所述柱形壳体内且可沿着所述柱形壳体的轴向做往复运动的塞部件，所述塞部件与所述柱形壳体的内侧壁密封，且所述塞部件的作用面与所述柱形壳体之间形成储液室；所述柱形壳体上开设有与所述储液室连通的进液口和排液口，所述进液口连接所述室外换热器，所述排液口连接所述节流装置；所述塞部件与沿着所述塞部件运动方向设置的弹性件连接，当所述塞部件在制冷剂压力下运动以使得储液室容积及储液室中制冷剂重力改变时，所述弹性件变形以调节所述塞部件的平衡。

本发明还提供一种空调器的制冷控制方法，包括以下步骤：

S1、开启压缩机，将空调器切换到制冷运行模式，使得制冷剂从室外换热器的出口进入节流装置；

S2、测量空调器的制冷剂高压压力值P_实，并将P_实和P_设进行对比，其中，P_设等于空调器处于制冷状态下时所允许的最大制冷剂高压压力值：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则通过旁通支路对从室外换热器流向节流装置的制冷剂进行存储，直到P_实不大于P_设时空调器保持当前状态运行；如果旁通支路存储饱和之后P_实仍旧大于P_设，则进入S3；

S3、判断压缩机的类型：

如果压缩机为双缸变容压缩机，则通过切换压缩机的运行模式降低P_实，直到P_实不大于P_设；或者如果双缸变容压缩机处于小缸运行状态下时，P_实仍旧大于P_设，则将空调器切换到送风模式；

如果压缩机为单缸压缩机，则直接将空调器切换到送风模式。

优选地，还包括：S4、节流装置通过判断压缩机的回气过热度自动调节开度，使得空调器始终处于最佳运行状态；

当节流装置为电子膨胀阀时，包括：

S401、测量压缩机的实际吸气温度T_s，将压缩机的实际吸气温度T_s与压缩机的设定吸气温度T₀做差值，求得压缩机的回气过热度△T＝T_s-T₀；

S402、判断△T的大小：

若△T＜-1，减小电子膨胀阀开度；

若△T＞1，增大电子膨胀阀开度；

若-1≤△T≤1，保持当前电子膨胀阀开度不变。

优选地，S2中，在旁通支路上依次串联第一开关阀、制冷剂存储器和单向截止阀，且第一开关阀位于所述制冷剂存储器靠近所述室外换热器的一侧，所述单向截止阀沿着所述室外换热器向所述节流装置的方向导通；

需要通过所述旁通支路存储制冷剂时，开启第一开关阀，使得制冷剂流入所述制冷剂存储器中。

优选地，S3中，如果压缩机为双缸变容压缩机，包括：

S301、将压缩机从双缸运行状态切换到大缸运行状态，运行稳定后判断P_实和P_设的关系：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则将压缩机从大缸运行状态切换至小缸运行状态；

S302、在小缸运行状态下，判断P_实和P_设的关系：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则将空调器切换到送风模式。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下优点：本发明的空调器，所述室外换热器和所述节流装置之间的管段并联有任意支旁通支路，各个所述旁通支路上沿着所述室外换热器向所述节流装置的方向依次设置有第一开关阀和制冷剂存储器。该空调器，当空调器中制冷剂高压压力值过高时，则通过旁通支路对空调器制冷回路中的多余制冷剂进行存储，降低制冷回路中制冷剂的压力，直到制冷剂高压压力值满足要求。因此，该空调器可以在高温甚至超高温环境下正常制冷，有效解决用户高温无法制冷的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一的空调器的结构示意图；

图2是实施例一的又一空调器的结构示意图；

图3是实施例二的空调器的结构示意图；

图4是实施例二中可调节制冷剂存储器的结构示意图；

图5是实施例三的空调器的制冷控制方法的流程示意图；

图中：1、室内换热器；2、室外换热器；3、换向装置；4、节流装置；5、旁通支路；51、第一开关阀；52、制冷剂存储器；521、柱形壳体；522、塞部件；523、储液室；524、进液口；525、排液口；526、调节室；527、弹性件；53、单向截止阀；6、第二开关阀；7、压缩机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参见图1，本实施例一的空调器，包括：通过管路连接形成回路的压缩机7、室内换热器1和室外换热器2，其中，所述室内换热器1和室外换热器2之间连接有节流装置4，所述室外换热器2和所述节流装置4之间的管段并联有任意支旁通支路5，各个所述旁通支路5上沿着所述室外换热器2向所述节流装置4的方向依次设置有第一开关阀51和制冷剂存储器52。

需要说明的是，本实施例一的空调器，其主要是为了实现高温环境下正常制冷，从而设置旁通支路5对高温环境下空调器制冷回路中的制冷剂进行调节。由此可知，本实施例一种的空调器，其只需要具备制冷功能即可。

因此，虽然图1中的空调器设置了换向装置3，但是换向装置3并非空调器必须具有的结构，也不应当构成对本申请的限制。并且换向装置3的设置，其作用在于使得空调器在具有制冷功能的基础上，通过改变制冷剂的流向使得空调器还可以制热。

进一步地，结合附图1，空调器制冷时制冷剂通过室外换热器2之后进入室外换热器2和所述节流装置4之间的管段。当制冷剂高压压力P_实不大于空调器处于制冷状态下时所允许的最大制冷剂高压压力值P_设，则第一开关阀51断开，从而断开旁通支路5。此时，制冷剂从室外换热器2流出后流入节流装置4。当制冷剂高压压力P_实大于空调器处于制冷状态下时所允许的最大制冷剂高压压力值P_设，此时至少一个第一开关阀51接通，从而接入至少一支旁通支路5，使得制冷回路中多余的制冷剂进入到制冷剂存储器52中，直到制冷剂高压压力P_实等于最大制冷剂高压压力值P_设。

其中，制冷剂高压压力P_实指的是空调器制冷状态下，室外换热器2的出口和节流装置4的入口之间的压力。显然，本实施例一只是以制冷剂高压压力P_实来判断制冷回路中制冷剂的量和压力是否符合要求。当然，也可以采用其它具有等同判意义的参考量来判断制冷回路中的制冷剂量和压力，并基于该判断控制第一开关阀51的通断。同样，下文中对制冷剂高压压力P_实的调节，其实也是为了使得制冷回路在特定条件下工作。

当压缩机7通过换向装置3与所述室内换热器1及室外换热器2连接时，也即图1中所述的空调器的结构，通过上述描述可知，该种情况下，空调器可以用于制热。为了避免制热时，制冷剂进入到旁通支路5并存储起来，从而使得制热回路中的制冷剂不充分，此时在旁通支路5上还设置有单向截止阀53。其中，第一开关阀51、制冷剂存储器52和单向截止阀53沿着所述室外换热器2向所述节流装置4的方向依次设置，且所述单向截止阀53沿着所述室外换热器2向所述节流装置4的方向导通。通过设置上述单向截止阀53，从而使得从节流装置4流向制冷剂存储器52之间的管路断开，从而使得制热时旁通支路5处于断开状态，避免影响制热效果。

进一步地，本实施例一中，压缩机7优选为双缸变容压缩机7，从而通过控制压缩机7的运行模式也可以对制冷回路中的制冷剂量进行辅助控制。其中，优选压缩机7包括大缸和小缸，使得压缩机7包括大缸运行模式，小缸运行模式和双缸运行模式。当通过旁通支路5就可以使得制冷回路中的制冷剂高压压力满足设定要求时，则压缩机7在双缸运行模式下运行。当通过旁通支路5无法满足制冷剂回路中制冷剂高压压力调节要求时，此时可以使得压缩机7运行在大缸运行模式甚至小缸运行模式，从而使得进入制冷回路中的制冷剂量减少。

在空调器设置有换向装置3基础上，优选换向装置3为四通阀。此时，可以将大缸的回气口和所述小缸的回气口分别通过一个第二开关阀6连接所述四通阀的出口。从而通过控制第二开关阀6的通断，控制压缩机7的运行模式。

需要说明的是，上述“所述室外换热器2和所述节流装置4之间的管段并联有任意支旁通支路5”指代的是管段与旁通支路5之间的连接方式为并联，但是当旁通支路5的数量为多支时，旁通支路5之间既可以串联也可以并联。

例如，从图1中可知，旁通支路5的数量为两支，且两支旁通支路5之间并联，从而可以实现对制冷回路的双级调节。当一支旁通支路5足以使得制冷剂回路达到平衡时，则无需再导通另一支旁通支路5。否则，可以依次开启两支旁通支路5。当然，需要说明的是，附图1不构成对本申请的限制，其中旁通支路5的数量也可以是一支或者是三支以上。

再例如，图2中，多只旁通支路5之间串联，且旁通支路5分别通过并联的方式与室外换热器2和节流装置4之间的管段连接。或者，旁通支路5为三支以上时，旁通支路5之间即可以串联又可以并联，此处不再给出视图。

值得一提的是，本实施例一的节流装置4，其形式不受限制，例如电子膨胀阀或者热力膨胀阀均包括在本申请的保护范围之内。并且，本实施例一的制冷剂存储器52，其可以选择任意形状的容器，只要具有存储能力即可。

实施例二

本实施例二的空调器，请参见图3，和实施例一不同之处在于其旁通支路5具体结构，其不设置有第一开关阀51和单向截止阀53，且制冷剂存储器52采用可调节制冷剂存储器52的形式。其它结构由于和实施例一相同，因此此处不做赘述。

请进一步参见图4，所述可调节制冷剂存储器52包括竖直放置的柱形壳体521，以及设置在所述柱形壳体521内且可沿着所述柱形壳体521的轴向做往复运动的塞部件522，所述塞部件522与所述柱形壳体521的内侧壁密封，且所述塞部件522的作用面与所述柱形壳体521之间形成储液室523；所述柱形壳体521上开设有与所述储液室523连通的进液口524和进排液口525，所述进液口524连接所述室外换热器2，所述进排液口525连接所述节流装置4；所述塞部件522与沿着所述塞部件522运动方向设置的弹性件527连接，当所述塞部件522在制冷剂压力下运动以使得储液室523容积及储液室523中制冷剂重力改变时，所述弹性件527变形以调节所述塞部件522的平衡。

需要说明的是，可调节制冷剂存储器52的塞部件522的初始位置靠近柱形壳体521的顶部，此时储液室523的容积十分小，从而储液室523可以看成接入空调器中的制冷剂管段；甚至，塞部件522的初始位置可以顶住柱形壳体521的顶部，从而此时可调节制冷剂存储器52可以看作一个断路，从而整个旁通支路5可以看作一个断路。同样，当空调器制热时，由于从节流装置4流出的制冷剂的压力值已经非常低，从而其不可能移动塞部件522，从而此时旁通支路5根据塞部件522的初始位置的设计可以看作是流通管路或者是断路。也即，本实施例二中的旁通支路5，其对空调器的制热不会有影响。

只有当空调器位于制冷模式下，制冷剂高压压力过高时，此时可调节制冷剂存储器52的塞部件522上、下两侧产生压缩压差，塞部件522在制冷剂压力下朝下运动使得储液室523容积增大，从而制冷回路中的一部分制冷剂存储在储液室523中，空调器管路中制冷剂的压力降低，直到制冷剂高压压力值满足要求，此时塞部件522达到平衡。尤其当空调器放在高温或者超高温环境下进行制冷时，从室外换热器2出来的制冷剂具有很高的压力，此时通过可调节制冷剂存储器52存储制冷剂释放压力，可以有效解决用户高温无法制冷的问题。并且，在储液室523存储有制冷剂的基础上，如果制冷剂高压压力过低，那么储液室523可以向空调器管路中释放部分制冷剂。

请参见图4，本实施例二中，柱形壳体521包括顶板和底板，从而塞部件522将所述柱形壳体521的内腔分隔形成调节室526和所述储液室523，且所述储液室523位于所述调节室526的上方。其中，优选但是不必须将调节室526抽成真空状态，从而避免塞部件522运动过程中，调节室526中的气压发生变化。或者，也可以使得调节室526和大气连通，从而保证调节室526中的气压稳定。

在上述基础上，优选弹性件527位于所述调节室526中。其中，弹性件527的底端固定在所述调节室526的底板上，顶端支撑所述塞部件522。从而，当制冷剂高压压力过大时，则塞部件522朝下运动并压缩弹性件527，直到制冷剂高压压力满足设定要求，此时塞部件522达到平衡。当然，弹性件527满足特定要求的情况下，也可以将其设置在储液室523中，只是该种情况下不仅不利于弹性件527的保护，而且储液室523的容积的调节范围也会受到影响。

从附图中可以本实施例二中选择弹簧作为弹性件527。当塞部件522平衡时，忽略气压的话，其受力关系为：mg+V*ρg+F＝k*s，其中，mg指的是塞部件522的重力，为恒定值；V指的储液室523中除去用于流通制冷剂的部分后，用于存储制冷剂的部分对应的容积；ρ指的是制冷剂的密度；F指的是流动的制冷剂对塞部件522产生的压力；k*s为胡克定律求得的弹簧的弹力，其中k为弹簧的弹性系数，s为弹簧的变形量。

对上述公式变形，得到V*ρg＝k*s-mg-F，由于mg为定值，且当塞部件522平衡时，流动的制冷剂的高压压力都达到设定值，从而F也是定值，因此V*ρg＝k*s’。其中，V＝A*s’，A为柱形壳体521的横截面积。因此，在柱形壳体521确定的情况下，为了保证可调节制冷剂存储器52可以对空调器管路中制冷剂高压压力进行调节，可以求到弹簧的k。

当然，本实施例二的弹性件527还可以为弹簧以外的其它形式。

并且，本实施例二的塞部件522的具体形式不受附图限制，其既可以采用附图2中分隔板的形式，还可以采用柱塞或者活塞等形式。其中，分隔板的形式结构简单制造成本低，但是密封性可能会差一点；而柱塞和活塞的形式，其密封性虽然好，但是制造成本会更高。

此外，柱形壳体521，其横截面可以呈圆形、方形、三角形等任意形状。

实施例三

根据上述实施例的空调器，本实施例三提供一种空调器的制冷控制方法，包括以下步骤：

S1、开启压缩机7，将空调器切换到制冷运行模式，使得制冷剂从室外换热器2的出口进入节流装置4；

S2、测量空调器的制冷剂高压压力值P_实，并将P_实和P_设进行对比，其中，P_设等于空调器处于制冷状态下时所允许的最大制冷剂高压压力值：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则通过旁通支路5对从室外换热器2流向节流装置4的制冷剂进行存储，直到P_实不大于P_设时空调器保持当前状态运行；如果旁通支路5存储饱和之后P_实仍旧大于P_设，则进入S3；

S3、判断压缩机7的类型：

如果压缩机7为双缸变容压缩机7，则通过切换压缩机7的运行模式降低P_实，直到P_实不大于P_设；或者如果双缸变容压缩机7处于小缸运行状态下时，P_实仍旧大于P_设，则将空调器切换到送风模式；

如果压缩机7为单缸压缩机7，则直接将空调器切换到送风模式。

当旁通支路5为多个时，将旁通支路5逐一接入到制冷回路中，直到制冷回路中制冷剂量满足要求，或者直到所有旁通支路5都已经存储饱和。其中，旁通支路5存储饱和指的是制冷剂存储器52的压力和室外换热器2出口压力也即制冷剂高压压力平衡的状态，此时制冷剂不再存储在制冷剂存储器52中，而是沿着旁通支路5流向节流装置4。

其中，旁通支路5显然既可以采用实施例一的结构形式，还可以采用实施例二的结构形式。

当采用实施例一的旁通支路5时，其需要设置传感器测量制冷剂高压压力P_实，从而对P_实和P_设的大小关系进行判定，并根据判定结果控制第一开关阀51的通断。只有在P_实＞P_设的情况下，开启第一开关阀51以接通旁通支路5。显然，该种情况下的制冷控制方法，其虽然旁通支路5中制冷剂存储器52结构简单，但是需要设置传感器和控制单元。

当采用实施例二的旁通支路5时，由于旁通支路5的可调节制冷剂存储器52，其可以根据P_实控制自身通断进而控制旁通支路5的通断，因此不需要设置传感器和控制单元。但是，该种情况下，可调节制冷剂存储器52的结构相对复杂。

通过上述描述可知，旁通支路5对制冷回路中的制冷剂量起主要调节作用。当所有旁通支路5不足使得制冷剂高压压力满足要求时，则可以通过切换压缩机7的运行模式进行辅助调节。

具体地，如果S3中压缩机7为双缸变容压缩机7，则S3还包括：

S301、将压缩机7从双缸运行状态切换到大缸运行状态，运行稳定后判断P_实和P_设的关系：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则将压缩机7从大缸运行状态切换至小缸运行状态；

S302、在小缸运行状态下，判断P_实和P_设的关系：

如果P_实≤P_设，则空调器保持当前状态运行；

如果P_实＞P_设，则将空调器切换到送风模式。

在上述基础上，本实施例三的方法还包括S4、节流装置4通过判断压缩机7的回气过热度自动调节开度，使得空调器始终处于最佳运行状态。

显然，节流装置4的开度调节是伴随空调器整个运行过程的，其虽然是S4，但是并不意味着时间上和S1-S3存在先后关系。

并且，当节流装置4为电子膨胀阀时，包括：

S401、测量压缩机7的实际吸气温度T_s，将压缩机7的实际吸气温度T_s与压缩机7的设定吸气温度T₀做差值，求得压缩机7的回气过热度△T＝T_s-T₀；

S402、判断△T的大小：

若△T＜-1，明制冷系统冷媒流量太大，蒸发温度较低，电子膨胀阀开度调小一级；

若△T＞1，说明制冷系统冷媒流量偏小，蒸发温度较高，电子膨胀阀开度调大一级；

若-1≤△T≤1，说明当前制冷系统运行状态较好，保持当前电子膨胀阀开度不变。

其中，可以设定一个执行周期t，从而每隔时间t判断一次回气过热度ΔT的大小，并根据每次的判断调节电子膨胀阀开度。

当然，如果节流装置4为热力膨胀阀，其也可以通过对压缩机7的回气过热度的判断调节自身开度。

当旁通支路5的数量为两支，压缩机7为双缸变容压缩机7时，空调器的制冷控制方法过程请参见图5。此外，图5中虽然没有体现出来，但是节流装置4的开度调节过程贯穿整个制冷过程。例如，图5中每次判断P_实和P_设的关系之前，都可以通过判断压缩机7的回气过热度△T来调节节流装置4的开度。当然，也可以在每次判断P实和P设的关系之后，通过判断压缩机7的回气过热度△T来调节节流装置4的开度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。