一种空调器及其控制系统和方法与流程

本发明属于空气调节技术领域，具体地说，是涉及一种新式空调器及其控制系统和方法。

背景技术：

现有柜式空调器一般在壳体的正面上部出风、侧面下部进风，或者在壳体的正面出风、后面进风；现有挂式空调器一般在壳体的正面下部出风，在壳体的顶部进风。现有空调器的出风方式一般将出风口直接朝向房间中人体所在区域，存在如下三方面缺点：

1、空调出风直接朝向房间，容易直吹人体，给人体造成不舒适的感觉。特别是某些不能受风的特殊人群，例如，妇女坐月子的情形和老年人。

2、容易导致空间温度分布不均匀，特别是制热时，房间底部的温度较低，人体舒适度较低。

3、柜式空调器在侧面留有进风口时，外观美化受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新式空调器，解决了现有空调器出风直接朝向房间中人体所在的空间，容易直吹人体的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明提供的新式空调器及其控制系统和方法采用下述技术方案予以实现：

一种空调器，所述空调器的室内机包括壳体、位于壳体内的换热器和轴流风机，所述壳体的顶部开设有上风口，所述壳体的底部开设有下风口，所述壳体内设置有风道，所述轴流风机通过风机支撑安装于所述风道内，所述风机支撑与所述风道转动连接，所述壳体内设置有用于驱动所述风机支撑转动的驱动机构，所述驱动机构驱动所述风机支撑转动至所述轴流风机与所述上风口相对的位置或者所述轴流风机与所述下风口相对的位置。

如上所述的空调器，所述换热器包括位于所述风道上方的上换热器和位于所述风道下方的下换热器。

如上所述的空调器，所述上换热器与所述下换热器连通，所述室内机包括切换阀，所述上换热器和所述下换热器通过所述切换阀与室外机连通；制冷时，所述切换阀为第一导通状态，制冷剂依次流过切换阀、上换热器、下换热器、切换阀；制热时，所述切换阀为第二导通状态，制冷剂依次流过切换阀、下换热器、上换热器、切换阀。

如上所述的空调器，所述上换热器和下换热器均倾斜设置于所述壳体内，所述上换热器的较低端设置有上接水盘，所述下换热器的较低端设置有下接水盘，所述上接水盘与所述下接水盘连通。

如上所述的空调器，所述风道内设置有用于检测所述风机支撑位置状态的检测元件。

如上所述的空调器，所述风道内设置有用于限制所述风机支撑转动到位的限位元件。

基于上述空调器的设计，本发明还提出了一种空调器的控制系统，所述系统包括：

信号接收模块，用于接收制冷控制信号或者制热控制信号并传输至控制模块；

控制模块，用于接收制冷控制信号时，控制所述风机支撑处于所述轴流风机与所述上风口相对的位置；用于接收制热控制信号时，控制所述风机支撑处于所述轴流风机与所述下风口相对的位置。

如上所述的空调器的控制系统，所述空调器室内机包括切换阀，所述上换热器和所述下换热器通过切换阀与室外机连通；所述控制模块接收制冷控制信号时，所述控制模块输出第一控制信号至所述切换阀，控制所述切换阀为第一导通状态，制冷剂依次流过切换阀、上换热器、下换热器、切换阀；所述控制模块接收制热控制信号时，所述控制模块输出第二控制信号至所述切换阀，控制所述切换阀为第二导通状态，制冷剂依次流过切换阀、下换热器、上换热器、切换阀。

如上所述的空调器控制系统，所述风道内设置有用于检测所述风机支撑位置状态的检测元件；所述检测元件检测风机支撑位置的状态信号并传输至所述控制模块，所述控制模块控制所述驱动机构的运行状态。

基于上述空调器的设计，本发明还提出了一种空调器的控制方法，所述控制方法为：

接收制冷控制信号，控制所述轴流风机与所述上风口相对，控制所述轴流风机启动，所述室内空气通过所述下风口进入所述壳体，与所述壳体内的换热器进行热交换后从所述壳体的上风口吹出至室内；

接收制热控制信号，控制所述轴流风机与所述下风口相对，控制所述轴流风机启动，所述室内空气通过所述上风口进入所述壳体，与所述壳体内的换热器进行热交换后从所述壳体的下风口吹出至室内。

如上所述的空调器的控制方法，所述空调器室内机包括切换阀，所述上换热器和所述下换热器通过切换阀与室外机连通；

接收制冷控制信号，控制所述切换阀为第一导通状态，制冷剂依次流过切换阀、上换热器、下换热器、切换阀；

接收制热控制信号，控制所述切换阀为第二导通状态，制冷剂依次流过切换阀、下换热器、上换热器、切换阀。

如上所述的空调器的控制方法，所述风道内设置有用于检测所述风机支撑位置状态的检测元件；所述检测元件检测风机支撑位置的状态，根据所述风机支撑位置的状态控制所述驱动机构的运行状态。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明空调器在壳体的顶部开设有上风口，在壳体的底部开设有下风口，壳体内设置有换热器、风道和轴流风机，轴流风机位于风道内，并与风道转动连接，轴流风机可转动至与上风口相对的位置或与下风口相对的位置。因而，轴流风机转动至与上风口相对的位置时，空调器可实现上风口出风，下风口进风；轴流风机转动至与下风口相对的位置时，空调器可实现上风口进风、下风口出风。本发明上风口出风或者下风口出风均不会直接朝向房间内人体所在位置，不会直吹人体，房间内的气流舒适温和，特别适合某些不能直接受风的人群。

本发明空调器控制系统和控制方法可以在空调器制冷时，控制轴流风机与上风口相对，冷气从上风口吹出，冷气先分布至房间的高处，并从房间的高处逐渐下沉，可以使房间温度自下而上逐渐降低，且人体头部温度先降低，会使人体感觉较快降温，提高制冷的舒适性。在空调器制热时，控制轴流风机与下风口相对，热风从下风口吹出，热气先分布至房间的低处，并从房间的低处逐渐上升，可以使房间温度自上而下逐渐升高，且暖从脚起，十分舒适，提高制热的舒适性。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明具体实施例空调器的主视图。

图2是本发明具体实施例空调器的俯视图或仰视图。

图3是本发明具体实施例空调器制冷状态的剖视图。

图4是本发明具体实施例空调器制热状态的剖视图。

图5是本发明具体实施例空调器的分解图。

图6是本发明具体实施例空调器接水盘部分的示意图。

图7是本发明具体实施例驱动机构与风道、风机支撑的装配示意图。

图8是本发明具体实施例空调器制冷状态的制冷剂流向示意图。

图9是本发明具体实施例空调器制热状态的制冷剂流向示意图。

图10是本发明具体实施例空调控制系统的原理框图。

图11是本发明具体实施例空调制冷控制方法的流程图。

图12是本发明具体实施例空调制冷控制方法的流程图。

其中，1、壳体；11、上风口；12、下风口；13、支撑架；

2、风道；21、轴流风机；22、风机支撑；221、转轴；23、轴承；24、步进电机；

31、上换热器；32、下换热器；

41、上接水盘；42、下接水盘；43、连接管；

5、室内四通阀；6、立柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

本实施例提出了一种新式空调器，包括壳体，壳体的顶部开设有上风口、壳体的底部开设有下风口，壳体内设置有换热器、风道和轴流风机。其中，轴流风机可转动地安装于风道内，通过轴流风机的转动可以实现轴流风机与上风口相对或者与下风口相对。轴流风机与上风口相对时，可以实现上风口出风，下风口进风。轴流风机与下风口相对时，可以实现上风口进风、下风口出风。因而，本实施例仅通过两个风口即可实现上出风或下出风的转换，并且出风口的出风不会朝向人体，出风方向符合人体感受冷暖的原理，即脚暖，人体便整体感觉暖和，头凉，人体便整体感觉凉爽，大大提高了舒适性。

具体的，本实施例提出了一种空调器，空调器包括室内机和室外机，其中，室外机与现有空调器室外机类似，此处不再详细说明，本实施例主要是针对室内机的结构进行说明。

如图1-7所示，本实施例的空调器室内机包括壳体1、位于壳体1内的换热器、风道2和轴流风机21。

壳体1为筒形，壳体1的外形可以为柱形或其他艺术造型，例如花瓶形，以提高空调器的美感和装饰性能。壳体1的顶部开设有上风口11，壳体1的底部开设有下风口12。室内空气可根据轴流风机21的转向从上风口11进入壳体1，从下风口12吹出，或者，从下风口12进入壳体1，从上风口11吹出。

由于上风口11位于壳体1的顶部，因而，从上风口11出风时，气流直接吹向房间的顶部，并从房间的顶部逐渐下沉；从下风口12出风时，气流直接吹向房间的底部，并从房间的底部逐渐上升；气流不会直吹人体，且房间温度分布更加均匀，人体感觉更加舒适。

如图2所示，上风口11和下风口12处均设置有格栅（图中未标记），以起到保护作用。同时，为了对室内空气进行净化，一般在上风口11和下风口12处设置有净化模块（图中未示出）。

如图1、3、4所示，为了实现对空调器室内机的安装，并且不影响下出风口12的出风，一般在空调器的底部设置有支撑架13，以保证下出风口12与房间地面有一定的距离，保证下出风口12正常的进出风。当然，也可在壳体1上增加安装组件，将壳体1直接安装至墙壁上或者其他支撑物上均可，只需保证下出风口12与房间底面有一定的距离，上出风口11与房间顶面有一定的距离即可。

如图3、4、5所示，本实施例的换热器包括上换热器31和下换热器32两个换热器。下面对壳体1内的换热器、风道2和轴流风机21的布置方式进行说明：

本实施例的风道2位于壳体1的中部，轴流风机21安装于风道2内，上换热器31位于风道2的上方，下换热器32位于风道2的下方。

轴流风机21通过风机支撑22安装于风道2内。轴流风机21固定安装在风机支撑22上，风机支撑22与风道2转动连接。壳体1内设置有用于驱动风机支撑22转动的驱动机构，驱动机构驱动风机支撑22转动至轴流风机21与上风口11相对的位置（如图3所示）或者轴流风机21与下风口12相对的位置（如图4所示）。轴流风机21与上风口11相对，且轴流风机21运行时，室内空气从下风口12进入壳体1内，并从上风口11吹出。轴流风机22与下风口12相对，且轴流风机21运行时，室内空气从上风口11进入壳体1内，并从下风口12吹出。

如图7所示，风机支撑22上设置有转轴221，风道2内安装有轴承23，转轴221安装至轴承23上，以实现风机支撑22与风道2的转动连接。壳体1内设置有用于驱动风机支撑22转动的驱动机构，驱动机构包括步进电机24，步进电机24的动力输出轴与转轴221联动。

本实施例可以通过控制步进电机24的步数控制风机支撑22带动轴流风机21转动至与上风口11、下风口12相对的位置。

为了保证轴流风机21能够精确地到达与上风口11、下风口12相对的位置，一般将步进电机24过步设计，并且在风道2内设置有用于限制风机支撑22转动到位的限位元件（图中未示出）。限位元件可以是在风道2上相对设置的两个限位凸起，并且保证风机支撑22处于水平位置时，一个限位凸起与风机支撑22的上表面接触，另一个限位凸起与风机支撑22的下表面接触。例如，步进电机24正向转动，带动风机支撑22顺时针转动，步进电机24转动设定步数，步进电机24的设定步数稍微大于风机支撑22翻转180度的步数，因而，步进电机24能够带动风机支撑22与限位凸起接触，保证风机支撑22转动到位；步进电机24反向转动，带动风机支撑22逆时针转动，步进电机24转动设定步数，步进电机24的设定步数稍微大于风机支撑22翻转180度的步数，因而，步进电机24能够带动风机支撑22与限位凸起接触，保证风机支撑22转动到位。

当然，也可在风道2内设置有用于检测风机支撑22位置状态的检测元件，检测元件可以检测风机支撑22是否转动到位，若没转动到位，则控制步进电机继续运转，若转动到位，则控制步进电机停止运转。

通过检测元件检测风机支撑22是否转动到位，因而，无需设置步进电机24的转动步数。例如，本实施例在风机支撑2处于水平位置时与风道2相对的一个侧面上设置有磁铁（图中未示出），风道2内与风机支撑22处于水平位置时与磁铁相对的位置处设置有第一磁控开关，风道2内与第一磁控开关相对的位置设置有第二磁控开关，通过磁铁与磁控开关的感应控制步进电机24的运行状态。例如，风机支撑22处于轴流风机21与上风口11相对的位置时，磁铁与第一磁控开关感应，第一磁控开关输出风机支撑22转动到位信号，控制步进电机24停止运转；风机支撑22需要翻转时，控制步进电机24转动，当磁铁与第二磁控开关感应时，第二磁控开关输出风机支撑22转动到位信号，控制步进电机24停止运转。

如图6所示，本实施例的上换热器31和下换热器32均倾斜设置于壳体1内，上换热器31的较低端设置有上接水盘41，下换热器32的较低端设置有下接水盘42，上接水盘41与下接水盘42通过连接管43连通。上接水盘41承接的冷凝水可以通过连接管43流动至下接水盘42内，因而，只需考虑下接水盘42的排水设计即可。可在壳体1的下部开设通孔，以将空调器的排水管、连机线、制冷管路等引出。

如图5、8、9所示，本实施例的上换热器31的与下换热器32通过制冷管路连通，上换热器31和下换热器32通过切换阀与室外机连通。本实施例的切换阀为室内四通阀5，当然，室内四通阀5的功能也可通过多个电磁阀实现。例如，上换热器31的进液口与下换热器32的出液口通过制冷管相接，上换热器31的出液口与室内四通阀5的一个阀口相接，下换热器32的进液口与室内四通阀5的一个阀口相接。

如图8所示，制冷时，室内四通阀5为第一导通状态，制冷剂流向为：压缩机、室外四通阀、节流装置、室外换热器、室外四通阀、室内四通阀5、上换热器31、下换热器32、室内四通阀5、压缩机。

空调器制冷时，控制压缩机启动，室内四通阀5为第一导通状态，制冷剂流向按照压缩机、室外四通阀、节流装置、室外换热器、室外四通阀、室内四通阀5、上换热器31、下换热器32、室内四通阀5、压缩机的方式循环。同时，控制轴流风机21处于与上风口11相对的位置，启动轴流风机21。在轴流风机21的作用下，室内空气从下风口12进入壳体1内，并在壳体1内先与下换热器32进行热交换，再与上换热器31进行热交换后形成温度较低的气流从上风口11吹出至室内。因冷空气重于热空气而下降，保证房间的温度自下而上逐渐降低，满足人体最舒适感觉。

如图9所示，制热时，室内四通阀5为第二导通状态，制冷剂流向为：压缩机、室外四通阀、室内四通阀5、下换热器32、上换热器31、室内四通阀5、室外换热器、节流装置、室外四通阀、压缩机。

空调器制热时，控制压缩机启动，室内四通阀5为第二导通状态，制冷剂流向按照压缩机、室外四通阀、室内四通阀5、下换热器32、上换热器31、室内四通阀5、室外换热器、节流装置、室外四通阀、压缩机的方式循环。同时，控制轴流风机21处于与下风口12相对的位置，启动轴流风机21。在轴流风机21的作用下，室内空气从上风口11进入壳体1内，并在壳体1内先与上换热器31进行热交换，再与下换热器32进行热交换后形成温度较高的气流从下风口12吹出至室内。因热空气轻于冷空气而上升，保证房间的温度自下而上逐渐降低，满足人体最舒适感觉。

本实施例的室内四通阀5可以保证室内空气与冷媒处于逆向换热状态，提高换热效率，本实施例的逆向换热效率比正向换热效率提高27%左右。本实施例的换热器与风道的布置方式，可以保证进出风更加均匀并且降低噪音。

当然，本发明壳体内换热器的数量并不限定在两个，并且换热器、风道和轴流风机的布置方式也不限定在上述方式。例如，换热器的数量可以仅设置一个，此时，风道和轴流风机可以位于换热器的上方或者下方；或者，换热器的数量设置有两个或多个，风道和轴流风机可以位于换热器的上方或者下方或者换热器之间。

本实施例在壳体1内设置有4个立柱6，将风道2、上换热器31、下换热器32、上接水盘41、下接水盘42均安装于立柱6上，可以方便安装，降低成本。

基于上述空调器的设计，如图10所示，本实施例还提出了一种空调器的控制系统，控制系统包括信号接收模块和控制模块。

信号接收模块，用于接收开机信号、制冷控制信号、制热控制信号、风速控制信号和温度设定信号。其中，开机信号、制冷控制信号、制热控制信号、风速控制信号和温度设定信号可以由遥控器、控制面板或者控制终端等发出。

控制模块，用于接收制冷控制信号时，控制风机支撑处于轴流风机与上风口相对的位置。控制模块通过驱动机构控制风机支撑和轴流风机的位置，若轴流风机之前即与上风口相对，则驱动机构无需动作；若轴流风机之前与下风口相对，则控制模块通过驱动机构驱动风机支撑转动至轴流风机与上风口相对的位置。轴流风机的位置状态可以根据关机前为制冷模式或制热模式进行查询，若关机前为制冷模式，则轴流风机与上风口相对，若关机前为制热模式，则轴流风机与下风口相对。控制模块输出第三控制信号至驱动机构的步进电机，步进电机驱动风机支撑转动至轴流风机与上风口相对的位置；控制模块还控制压缩机启动、室外四通阀切换至制冷导通状态；同时，控制模块根据风速控制信号控制轴流风机的转速，控制模块根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。

控制模块，用于接收制热控制信号时，控制风机支撑处于轴流风机与下风口相对的位置。控制模块通过驱动机构控制风机支撑和轴流风机的位置，若轴流风机之前即与下风口相对，则驱动机构无需动作；若轴流风机之前与上风口相对，则控制模块通过驱动机构驱动风机支撑转动至轴流风机与下风口相对的位置。轴流风机的位置状态可以根据关机前为制冷模式或制热模式进行查询，若关机前为制冷模式，则轴流风机与上风口相对，若关机前为制热模式，则轴流风机与下风口相对。控制模块输出第四控制信号至驱动机构的步进电机，步进电机驱动风机支撑转动至轴流风机与下风口相对的位置；控制模块还控制压缩机启动、室外四通阀切换至制热导通状态；同时，控制模块根据风速控制信号控制轴流风机的转速，控制模块根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。

在空调器室内机设置有室内四通阀5的情况下，控制模块还用于控制室内四通阀5的导通状态。

控制模块接收制冷控制信号时，控制模块输出第一控制信号至室内四通阀5，控制室内四通阀5为第一导通状态，制冷剂依次流过室内四通阀5、上换热器、下换热器、室内四通阀5；控制模块接收制热控制信号时，控制模块输出第二控制信号至室内四通阀5，控制室内四通阀5为第二导通状态，制冷剂依次流过切换阀、下换热器、上换热器、切换阀。

空调器制冷时，控制模块控制压缩机启动，室外四通阀为制冷导通状态，室内四通阀5为第一导通状态，制冷剂流向按照压缩机、室外四通阀、节流装置、室外换热器、室外四通阀、室内四通阀5、上换热器31、下换热器32、室内四通阀5、压缩机的方式循环。同时，控制模块控制轴流风机21处于与上风口11相对的位置，启动轴流风机21。控制模块根据风速控制信号控制轴流风机的转速，根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。在轴流风机21的作用下，室内空气从下风口12进入壳体1内，并在壳体1内先与下换热器32进行热交换，再与上换热器31进行热交换后形成温度较低的气流从上风口11吹出至室内。

空调器制热时，控制模块控制压缩机启动，室外四通阀为制热导通状态，室内四通阀5为第二导通状态，制冷剂流向按照压缩机、室外四通阀、室内四通阀5、下换热器32、上换热器31、室内四通阀5、室外换热器、节流装置、室外四通阀、压缩机的方式循环。同时，控制模块控制轴流风机21处于与下风口12相对的位置，启动轴流风机21。控制模块根据风速控制信号控制轴流风机的转速，根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。在轴流风机21的作用下，室内空气从上风口11进入壳体1内，并在壳体1内先与上换热器31进行热交换，再与下换热器32进行热交换后形成温度较高的气流从下风口12吹出至室内。

在风道2内设置有检测元件时，控制模块接收检测元件的检测信号，以判断轴流风机21的位置状态。一方面，控制模块根据检测信号判断轴流风机21是否转动到位，以便控制步进电机的运行状态；例如，控制模块步进电机运转，从而控制轴流风机21翻转时，若第一磁控开关感应到磁铁时，说明风机支撑22处于轴流风机21与上风口11相对的位置，若第二磁控开关感应到磁铁时，说明风机支撑22处于轴流风机21与下风口12相对的位置，在轴流风机21到达需求的位置时，控制模块控制步进电机停止运转。另一方面，在控制模块接收到制冷或制热控制信号时，还可以判断轴流风机21的位置状态，以判断是否需要控制轴流风机21翻转。例如，第一磁控开关感应到磁铁时，风机支撑22处于轴流风机21与上风口11相对的位置，若此时接收到制冷控制信号，则无需控制轴流风机21翻转，若此时接收到制热控制信号，则需要控制轴流风机21翻转；第二磁控开关感应到磁铁时，风机支撑22处于轴流风机21与下风口12相对的位置，若此时接收到制冷控制信号，则需要控制轴流风机21翻转，若此时接收到制热控制信号，则无需控制轴流风机21翻转。

当然，轴流风机的位置状态可以根据关机前为制冷模式或制热模式进行查询，若关机前为制冷模式，则轴流风机与上风口相对，若关机前为制热模式，则轴流风机与下风口相对。

基于上述空调器的设计，本实施例还提出了一种空调器的控制方法，控制方法为：

如图11所示，空调器接收制冷控制信号时包括如下控制步骤：

S1、接收制冷控制信号。

S2、控制轴流风机与上风口相对。

同时，控制压缩机启动、室外四通阀为制冷导通状态、室内四通阀为第一导通状态。

在该步骤中，若轴流风机之前即与上风口相对，则驱动机构无需动作；若轴流风机之前与下风口相对，则需要通过驱动机构驱动风机支撑转动至轴流风机与上风口相对的位置。轴流风机的位置状态可以根据关机前为制冷模式或制热模式进行查询，若关机前为制冷模式，则轴流风机与上风口相对，若关机前为制热模式，则轴流风机与下风口相对。当在风道2内设置有检测元件时，控制模块接收检测元件的检测信号，以判断轴流风机21的位置状态。

S3、轴流风机启动，室内空气通过所述下风口进入壳体，与壳体内的换热器进行热交换后从壳体的上风口吹出至室内。

S4、空调器根据风速控制信号控制轴流风机的转速，根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。其中，风速控制信号和温度设定信号可以为新接收的信号，也可以是上次关机时的记忆信号。

如图12所示，空调器接收制热控制信号时包括如下控制步骤：

S1、接收制热控制信号。

S2、通过驱动机构驱动风机支撑转动至轴流风机与下风口相对的位置。

同时，控制压缩机启动，室外四通阀为制热导通状态、室内四通阀为第二导通状态。

在该步骤中，若轴流风机之前即与下风口相对，则驱动机构无需动作；若轴流风机之前与上风口相对，则需要通过驱动机构驱动风机支撑转动至轴流风机与下风口相对的位置。轴流风机的位置状态可以根据关机前为制冷模式或制热模式进行查询，若关机前为制冷模式，则轴流风机与上风口相对，若关机前为制热模式，则轴流风机与下风口相对。当在风道2内设置有检测元件时，控制模块接收检测元件的检测信号，以判断轴流风机21的位置状态。

S3、轴流风机启动，室内空气通过上风口进入壳体，与壳体内的换热器进行热交换后从所述壳体的下风口吹出至室内。

S4、空调器根据风速控制信号控制轴流风机的转速，根据温度设定信号控制压缩机的运行频率。其中，风速控制信号和温度设定信号可以为新接收的信号，也可以是上次关机时的记忆信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。