专利名称：空气调节器和其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空气调节器和一种用于控制该空气调节器的方法，更具体地，涉及一种具有用于同时执行制冷和制热操作的多个室内单元的多系统控制调节器，以及一种用于控制该多系统空气调节器的方法。
背景技术：
通常，配置用于同时执行制冷和制热操作的多系统空气调节器，以便将多个室内单元并行地与至少一个室外单元相连。室外单元和室内单元通过通信线和电源线电连接，且分别包括用于控制冷却剂的流动和量的多个冷却管和阀门。
同时制冷和制热操作表示多个室内单元中的每一个选择性地执行制冷或制热操作。为了实现同时制冷和制热操作，多个室内单元中的每一个根据用户的请求或室内环境，选择性地执行制冷或制热操作。这里，使用制冷电子阀门和制热电子阀门来选择制冷和制热操作之一。即，当打开制冷电子阀门时，室内单元执行制冷操作，而当打开制热电子阀门时，室内单元执行制热操作。
如上所述，为了执行制冷或制热操作，室内单元中的每一个需要来自室外单元的必要制冷或制热能力。当室内单元需要的制冷能力(capacity)的总和高于室内单元需要的制热能力的总和时，室外单元执行主制冷操作，当室内单元需要的制热能力的总和高于室内单元需要的制冷能力的总和时，室外单元执行主制热操作。当室外单元从主制冷操作转换到主制热操作或相反时，利用四向阀门转换从压缩机中排出的冷却剂的流动方向。
通常，在充当蒸发器的室内热交换器中的冷却剂在制冷操作下处于其中液体冷却剂和气体冷却剂混合的低压饱和状态。当冷却剂刚刚通过室内电子膨胀阀门之后，冷却剂包含90％或更多的液体冷却剂。当液体冷却剂通过室内热交换器(蒸发器)时，通过从室内空气中吸收热量来汽化液体冷却剂，由此将其转换为气体冷却剂。优选地，完全气化了处于室内热交换器(蒸发器)的出口和压缩机的入口处的冷却剂，由此使其被压缩机有效地压缩。
然而，当室内负载快速变化时，通过室内热交换器(蒸发器)的冷却剂可能会包含少量的液体冷却剂。流入到压缩机中的上述液体冷却剂损坏了压缩机。
因此，当通过室内热交换器(蒸发器)的冷却剂流入压缩机时，将通过将冷却剂的温度增大近似5℃来去除液体冷却剂称作“超制热(super heating)”。即，当室内热交换器(蒸发器)中的饱和温度是7℃时，从压缩机流出的超制热的冷却剂的温度必须是近似12℃。上述温度差，即，5℃，是超制热温度。为了获得空气调节器的最优制冷效率，必须将超制热温度保持在设计值。
当提供到室内热交换器(蒸发器)的冷却剂的量不足时，由于饱和状态的冷却剂不能填充室内热交换器(蒸发器)且超制热了室内热交换器(蒸发器)中的冷却剂，室内热交换器(蒸发器)的后部填充了超制热的冷却剂。填充了超制热冷却剂的室内热交换器部分不能用作蒸发器，因此降低了空气调节器的制冷能力。
此外，当实际的超制热温度高于设计值时，例如设计值是5℃，而实际的超制热温度是10℃，由于气体冷却剂的体积大于当实际的超制热温度是5℃时气体冷却剂的体积，由压缩机循环的冷却剂的量相对减小，由此进一步恶化了空气调节器的制冷能力。此外，由于压缩机在更高的温度下操作，降低了压缩机的电动机的效率。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种空气调节器和一种用于控制其的方法，其中根据室内电子膨胀阀门的打开程度和室内热交换器(蒸发器)的超制热温度来控制提供到室内热交换器(蒸发器)的冷却剂的量，由此提高了空气调节器的制冷效率。
根据一方面，本发明提供了一种用于控制空气调节器的方法，包括操作压缩机，以压缩冷却剂；将室外热交换器冷凝的压缩冷却剂通过室外膨胀阀门提供给室内单元；以及根据室内单元的室内膨胀阀门的打开程度、执行制冷操作和室内单元的超制热温度来控制室外膨胀阀门的打开程度，以控制提供到室内单元的冷却剂的量。
根据另一方面，本发明提供了一种空气调节器，包括压缩机，用于压缩冷却剂；室外热交换器，用于冷凝压缩的冷却剂；室外膨胀阀门，用于将冷凝的冷却剂提供给室内单元；以及控制单元，用于当室内单元执行制冷操作时，根据室内单元的室内膨胀阀门的打开程度和室内单元的超制热温度来控制室外膨胀阀门的打开程度，以控制提供到室内单元的冷却剂的量。
根据以下与附图相结合的实施例的说明，本发明的这些和/或其它方面和优点变得显而易见且易于理解，其中图1是示出了根据本发明实施例的空气调节器的冷却循环的示意图；图2是用于控制图1所示的空气调节器的系统的方框图；以及图3A和3B是示出了根据本发明实施例的用于控制空气调节器的方法的流程图。
具体实施例方式
现在详细参考本发明的实施例，附图示出了其中一个实例，贯穿全文，相同的参考号表示相同的组件。以下将参考附图，说明实施例以解释本发明。
现在，参考图1、2、3A和3B，详细说明本发明的优选实施例。首先，图1是示出了根据本发明实施例的空气调节器的冷却循环的示意图。如图1所示，根据本发明实施例的空气调节器包括室外单元120，第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d，以及模式改变单元(MCU)160。
室外单元120包括四向阀门124，用于确定从压缩机122排出的冷却剂的流动方向。即，四向阀门124改变主制冷模式中的冷却剂的通道方向，以使从压缩机122排出的处于高温、高压状态的冷却剂流向主制冷电子阀门186a和室外热交换器126，并改变主加热模式中的冷却剂的通道方向，以便将冷却剂通过回流防止阀门188和MCU 160提供给从第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d。室外热交换器126在通过室外风扇102流入到室外单元120的室外空气和冷却剂之间进行热交换。室外单元还包括用于膨胀冷却剂的室外电子膨胀阀门128、用于将处于液体状态的冷却剂与处于气体状态的冷却剂相分离的液体接收器130和累积器132。由高压气管134和低压气管136来实现第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d与室外单元120之间的冷却剂流动。
以下，将说明室外单元120的管子的状态和阀门的位置。低压气管136通过累积器132与压缩机122的入口侧相连，而高压液体管138通过液体接收器130与室外电子膨胀阀门128相连。在制冷模式中，与室外电子膨胀阀门128并行连接的旁通阀门182a和回流防止阀门182b打开，并且从室外热交换器126排出的处于液态的部分冷却剂通过旁通阀门182a和回流防止阀门182b，绕过了室外电子膨胀阀门128。另一方面，在加热模式中，旁通阀门182a和回流防止阀门182b关闭，冷却剂通过室外电子膨胀阀门128，由此被膨胀。
从高压气管134分支出的高压分支管184连接在四向阀门124和室外热交换器126的入口之间。在高压分支管184中安装了充当开关阀门的主制冷电子阀门186a和用于防止冷却剂回流的回流防止阀门182b。在四向阀门124和高压液体管138之间安装了用于防止冷却剂回流的回流防止阀门188。
第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d与室外单元120并行连接，且分别包括第一到第四室内热交换器142a、142b、142c和142d，第一到第四室内电子膨胀阀门144a、144b、144c和144d，以及第一到第四温度传感器对174a-174a’、174b-174b’、174c-174c’和174d-174d’。第一到第四温度传感器对174a-174a’、174b-174b’、174c-174c’和174d-174d’用于检测第一到第四室内热交换器142a、142b、142c和142d的入口和出口之间的温度差，由此检查第一到第四室内热交换器142a、142b、142c和142d的超制热温度。
MCU 160转换第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d的制冷和制热操作。将第一到第四加热电子阀门162a、162b、162c和162d分别安装在从MCU 160中的高压气管134分支出的第一到第四高压分支气管166a、166b、166c和166d中。此外，将第一到第四制冷电子阀门164a、164b、164c和164d分别安装在从低压气管136分支出的第一到第四低压分支气管168a、168b、168c和168d中。第一加热电子阀门162a和第一制冷电子阀门164a与连接了第一室内热交换器142a的第一冷却管170a相连，且第二到第四加热电子阀门162b、162c和162d和第二到第四制冷电子阀门164b、164c和164d顺序地与第二到第四制冷电子阀门170b、170c和170d相连。
图1示出了根据本发明实施例的主制冷模式中空气调节器的冷却循环。在主制冷模式中，整个室内单元需要的制冷能力的总和大于整个室内单元需要的制热能力的总和。在主制冷模式中，室外热交换器126冷凝从压缩机122排出的大部分冷却剂并将其提供到MCU 160，并通过高压气管134直接将剩余的冷却剂提供给MCU 160。在图1中，由粗实线表示的部分是冷却剂的高压部分，而由虚线表示的部分是冷却剂的低压部分。
由于MCU 160中的第一和第二制冷电子阀门164a和164b打开，第一和第二室内单元140a和140b执行制冷操作。由于第三制热电子阀门162c和第三制冷电子阀门164c关闭，第三室内单元140c不执行例如制热或制冷操作的任何操作。此外，由于第四制热电子阀门162d打开，第四室内单元140d执行制热操作。
图2是用于控制图1所示的空气调节器的系统的方框图。如图2所示，除了图1所示的组件以外，根据本发明实施例的空气调节器的室外单元120还包括用于控制室外单元120的组件的室外单元微计算机202。第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d还分别包括用于控制第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d的组件的第一到第四室内单元微计算机206a、206b、206c和206d。MCU 160还包括MCU微计算机204，用于控制第一到第四制冷电子阀门164a、164b、164c和164d和第一到第四制热电子阀门162a、162b、162c和162d。
图3A和3B是示出了根据本发明实施例的用于控制空气调节器的方法的流程图。如图3A和3B所示，初始化空气调节器的整个系统(302)，并将第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制冷能力的总和与第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制热能力的总和相比较(304)。当第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制热能力的总和高于第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制冷能力的总和时，空气调节器操作于主制热模式(306)。另一方面，当第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制冷能力的总和高于第一到第四室内单元140a、140b、140c和140d所需的制热能力的总和时，空气调节器操作于主制冷模式(308)。
在主制冷模式中，根据制热操作的比率来控制室外电子膨胀阀门128的打开程度(310)。在主制冷模式中，用于制冷的冷却剂通过室外热交换器(即，冷凝器)126和室外电子膨胀阀门128流向执行制冷操作所需的第一和第二室内单元140a和140b，而用于制热的冷却剂通过主制冷电子阀门186a和高压气管134，流向执行制热操作所需的第四室内单元140d。参考图1，由于需要两个室内单元，即第一和第二室内单元140a和140b来执行制冷操作，而需要一个室内单元，即第四室内单元140d来执行制热操作，增大了室外电子膨胀阀门128的打开程度，以便将更大量的冷却剂提供到第一和第二室内单元140a和140b。查找表中表示了制热操作的比率和室外电子膨胀阀门128的打开程度之间的关系。如下所述，说明了查找表的一个实例。这里，制热操作的比率越低，则室外电子膨胀阀门128的打开程度越高。
只要根据主制冷模式中制热操作的比率来控制室外电子膨胀阀门128的打开程度(310)，则检测第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度以及执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度(312)。当第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度超过85％且执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度超过目标超制热温度(例如，表示最优制冷效率的超制热温度)时，室外电子膨胀阀门128在每预定时间(例如，20秒))打开1％(314)。每一个平均超制热温度是周期性检测到的对应室内单元的入口和出口之间的温度差的平均值。在第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度相对较高且第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度超过目标超制热温度的情况下，非常快速地汽化通过第一和第二室内热交换器142a和142b的冷却剂，由此使得难以实现充分的制冷操作且难以向执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b提供足够量的冷却剂。因此，在这种情况下，逐渐地增大室外电子膨胀阀门128的打开程度，以便将更大量的冷凝冷却剂提供给第一和第二室内单元140a和140b。在相反情况下，在根据制热操作的当前比率来控制室外电子膨胀阀门128的打开程度的条件下，空气调节器连续操作于主制冷模式中(316)。
在主制冷模式期间(316)，检测第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度以及执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度(318)。当第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度不大于25％且执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度不大于目标超制热温度时，室外电子膨胀阀门128在每预定时间(例如，20秒))关闭1％(320)。在第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度相对较低且第一和第二室内单元140a和140b的平均超制热温度不大于目标超制热温度的情况下，所提供的过多量的冷却剂使得难以实现充分的制冷操作。因此，在这种情况下，逐渐地减小室外电子膨胀阀门128的打开程度，以便减少提供给第一和第二室内单元140a和140b的冷却剂的量。在相反情况下，在根据制热操作的当前比率来控制室外电子膨胀阀门128的打开程度的条件下，空气调节器连续操作于主制冷模式中(322)。
在主制冷模式期间(322)，检测执行制冷操作的第一和第二室内单元140a和140b的第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度(324)。当第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b的打开程度是100％时，即，第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b完全打开，室外电子膨胀阀门128在每预定时间(例如，20秒))打开1％(326)。由于在第一和第二室内电子膨胀阀门144a和144b完全打开的条件下提供到第一和第二室内单元140a和140b的冷却剂的量足够多，逐渐地增大室外电子膨胀阀门128的打开程度，以便增加提供给第一和第二室内单元140a和140b的冷却剂的量。在相反情况下，在根据制热操作的当前比率来控制室外电子膨胀阀门128的打开程度的条件下，空气调节器连续操作于主制冷模式中(322)。
如以上说明清楚所见，本发明提供了一种空气调节器和一种用于控制其的方法，其中根据室内电子膨胀阀门的打开程度和室内热交换器(蒸发器)的超制热温度来控制提供到室内热交换器(蒸发器)的冷却剂的量，由此提高了空气调节器的制冷效率。
尽管已经示出并说明本发明的实施例，本领域的技术人员能够理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的前提下，可以对本实施例进行修改。
权利要求
1.一种用于控制空气调节器的方法，包括操作压缩机，以压缩冷却剂；将由室外热交换器冷凝的已压缩冷却剂通过室外膨胀阀门提供给室内单元；以及根据室内单元的室内膨胀阀门的打开程度、执行制冷操作和室内单元的超制热温度来控制室外膨胀阀门的打开程度，从而控制提供到室内单元的冷却剂的量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当室内单元的室内膨胀阀门的打开程度超过第一预定打开程度且室内单元的超制热温度超过预定超制热温度时，增大室外膨胀阀门的打开程度，以增加提供到室内单元的冷却剂的量；以及在制冷操作期间，当室内单元的室内膨胀阀门的打开程度不大于第二预定打开程度且室内单元的超制热温度不大于预定超制热温度时，减小室外膨胀阀门的打开程度，以减少提供到室内单元的冷却剂的量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于第一预定打开程度高于第二预定打开程度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于预定超制热温度是使得室内单元具有最优制冷效率的超制热温度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于逐渐地增大或减小室外膨胀阀门的打开程度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在预定的时间间隔处，将室外膨胀阀门的打开程度增大或减小预定的值。
7.一种空气调节器，包括压缩机，用于压缩冷却剂；室外热交换器，用于冷凝压缩的冷却剂；室外膨胀阀门，用于将冷凝的冷却剂提供给室内单元；以及控制单元，用于当室内单元执行制冷操作时，根据室内单元的室内膨胀阀门的打开程度和室内单元的超制热温度来控制室外膨胀阀门的打开程度，以控制提供到室内单元的冷却剂的量。
全文摘要
一种空气调节器和一种用于控制其的方法，其中根据室内电子膨胀阀门的打开程度和室内热交换器(蒸发器)的超制热温度来控制提供到室内热交换器(蒸发器)的冷却剂的量，由此提高了空气调节器的制冷效率。该方法包括操作压缩机，以压缩冷却剂；将室外热交换器冷凝的压缩冷却剂通过室外膨胀阀门提供给室内单元；以及根据室内单元的室内膨胀阀门的打开程度、执行制冷操作和室内单元的超制热温度来控制室外膨胀阀门的打开程度，以控制提供到室内单元的冷却剂的量。
文档编号F25B49/02GK1763451SQ20051005451
公开日2006年4月26日 申请日期2005年3月8日 优先权日2004年10月18日
发明者金宇显, 郑圭夏, 朴文洙, 宋明燮 申请人:三星电子株式会社