专利名称：空调机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种在室外温度较低的环境下进行制冷运行的空调机及其控制方法，尤其涉及根据室外温度与室内热交换器温度而限定压缩机能力并控制室内风扇转速的空调机及其控制方法，由此顺利进行低温制冷运行。
背景技术：
通常，空调机利用能力可变的压缩机根据负载控制其制冷能力。
依据运行空调机的传统的控制方法，当室外温度高于预定温度(约18℃)的条件下进行制冷运行时，可以发挥良好的制冷能力。而当室外温度低于预定温度的环境下持续进行制冷运行时，压缩机中可能流入液态制冷剂而导致压缩机受损，并可能使室内热交换器冻结，因而需要进行对应于上述情况的运行。下面参照图1进行说明。
图1为采用变频(inverter)压缩机的空调机进行制冷运行时，根据室内热交换器的温度控制压缩机及室内风扇的动作曲线图。如图所示，当室内热交换器的温度高于预定温度(B)时压缩机进行正常运行，此时压缩机被设定为相应于负载的运行能力(P1)而运行，室内风扇按照用户设定的速度(UL)运行。然而，当室内热交换器的温度下降为预定温度(B)以下时，压缩机以最低频率(Pmin)运行，室内风扇维持用户设定的速度。之后，当室内热交换器的温度下降为预定温度(C)以下时，为了防止室内热交换器被冻结停止压缩机运行，并将室内风扇设定为最小速度(Lmin)。然而当室内热交换器的温度上升为原温度(A)时，起动压缩机并设定相应于负载的运行能力(P1)，室内风扇以用户设定的速度(UL)运行。
但是，当室外温度较低时会使压缩机停止而不能进行制冷运行，或者压缩机进行频繁的起动、停止的间断运行。如果压缩机频繁起动、停止，则不仅不能进行真正的制冷运行，而且压缩机油不能顺利地进行循环，因而可能缩短压缩机寿命。
如此，虽然传统的空调机在低温制冷运行时通过将压缩机的运行频率限制为最低频率而稍微防止了室内热交换器被冻结的现象，但是不能真正满足希望进行制冷运行的用户要求，因此降低空调机制冷循环的可靠性。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种室外温度较低的环境下也能进行真正的制冷运行的空调机及其控制方法，由此可以提高设备对制冷循环的可靠性。
本发明的另一目的在于提供一种低温制冷运行时通过控制室内风扇速度而形成正常压缩比的空调机及其控制方法，由此可以防止压缩机受损。
为了实现上述目的依据本发明所提供的空调机，包含能力可变的可变能力压缩机；制冷运行时用于蒸发器的室内热交换器；用于监测室外温度的室外温度传感器；控制部，以用于当制冷运行中所监测的室外温度处于预定的设定区域时限定所述压缩机的下限能力，并根据负载将所述压缩机能力可变控制为所限定的下限能力以上。
并且，由所述控制部限定的所述压缩机下限能力为满足所述室内热交换器不被冻结的范围。
并且，当使用根据所述负载改变运行频率而控制其能力的变频压缩机时，所限定的压缩机下限能力为在运行频率大于所述变频压缩机的最低运行频率时形成。
并且，还包含为了所述室内热交换器的热交换而进行排风的室内风扇，并且为了在所述制冷运行期间形成正常的压缩比所述控制部根据所述室外温度可变控制所述室内风扇的速度。
并且，所述正常压缩比为2～8。
并且，当所述设定区域至少包含两个区域时，所述控制部在两个区域之中室外温度范围相对较低的区域将所述室内风扇速度设定为高。
并且，还包含室内热交换器温度传感器，以用于监测所述室内热交换器的温度，当所监测的室内热交换器温度为第一设定温度时，所述控制部将所述压缩机能力固定为所限定的下限能力而运行。
并且，当所监测的室内热交换器温度为低于所述第一设定温度的第二设定温度时，所述控制部停止运行所述压缩机。
为了实现上述目的依据本发明所提供的通过改变压缩机能力而制冷运行的空调机控制方法，包含步骤监测室外温度；判断所监测的室外温度是否在预定的区域内；当所监测的室外温度处于所述设定区域内时，限定所述压缩机下限能力；根据负载将压缩机能力改变为所限定的压缩机下限能力以上，以用于进行制冷运行。
并且，设定所述压缩机能力使所限定的所述压缩机能力满足室内热交换器不被冻结的范围。
并且，所述制冷运行期间监测室内热交换器的温度，当所监测的室内热交换器温度为第一设定温度，则将所述压缩机能力固定为所限定的压缩机下限能力而运行。
并且，如果所监测的室内热交换器温度为低于第一设定温度的第二设定温度，则停止运行所述压缩机。
并且，所述制冷运行期间所监测的室外温度越低，则所述室内风扇速度设定为越高，以使所述压缩机形成正常压缩比。
图1为表示传统的用于防止室内热交换器被冻结的压缩机及室内风扇的动作曲线图；图2为依据本发明所提供的空调机的框图；图3为依据本发明所提供的根据室外温度与室内热交换器温度的压缩机及室内风扇的动作曲线图；图4为本发明根据室外温度而设定的区域示意图；图5为表示与依据本发明所提供的室外温度区域相对应的压缩机和室内风扇及室外风扇动作的表；图6为表示依据本发明所提供的空调机控制方法的顺序图；主要符号说明10为室外温度传感器，20为室内热交换器温度传感器，40为控制部，50为压缩机驱动部，60为室内风扇驱动部，70为室外风扇驱动部。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
依据本发明所提供的空调机如图2所示，包含用于控制全部制冷运行动作的控制部40。
室外温度传感器10位于没有图示的室外机的适当位置，以用于监测室外温度，并将所监测的室外温度提供给控制部40。
室内热交换器温度传感器20位于设置在没有图示的室内机内部并在制冷运行时用于蒸发器的室内热交换器上，以用于监测室内热交换器的温度并将所监测的室内热交换器温度提供给控制部40。
控制部40通过输入部30输入运行模式和期望温度等用户设定指令，并响应于用户设定指令分别控制压缩机驱动部50、室内风扇驱动部60及室外风扇驱动部70，以用于驱动压缩机55、室内风扇65及室外风扇75。
未说明标号80为存储部，以用于存储运行空调机所需的信息和压缩机能力、用于控制室内风扇速度及室外风扇速度的信息。
当室外温度较低的低温环境下进行制冷运行时，控制部40限定压缩机的下限能力。在此，所限定的下限能力是根据室内热交换器不发生冻结的能力范围内设定的。所限定的压缩机下限能力并非固定为一定值，而是根据空调机所采用的压缩机容量和采用不同压缩方式的压缩机种类可能互不相同，而且还可能根据室外温度而互不相同。将所限定的下限能力相关信息存储于存储部80上，并在控制运行时通过读取存储信息而使用。例如，采用变频压缩机时，所限定的下限能力普遍采用高于压缩机最低运行频率(Poff)的频率。
如图3所示，当室外温度降低时，控制部40按照用于限定压缩机能力过度降低的压缩机下限能力以上的值根据负载进行可变能力运行。并且，低温制冷运行时，控制部40为了在压缩机中形成正常的压缩比控制室内风扇的速度。在此，正常的压缩比为2～8。由于室外温度越低越需要增大室内热交换器的热交换效率才能形成正常的压缩比，因而控制部40将第三区域(Z3)的室内风扇速度设定为高于第二区域(Z2)的室内风扇速度。
依据本发明将室外温度划分为多个区域，如图4所示，基于多个基准温度线(To1-To3，To2-To4；To3＞To1＞To4＞To2)划分为第一区域(Z1)、第二区域(Z2)及第三区域(Z3)。在此，第一区域(Z1)对应于正常制冷运行的情况，第二区域(Z2)及第三区域(Z3)对应于低温制冷运行及防止室内热交换器被冻结的运行情况，将这种信息预先存储于存储部80上。
对应于第一区域至第三区域(Z1～Z3)的针对压缩机55、室内风扇65及室外风扇75的控制内容互不相同。
如图5所示，当室外温度处于第一区域(Z1)时，根据负载改变压缩机能力而进行正常运行，室内风扇按照用户设定的速度运行。在此，室内风扇的速度对应于用户通过输入部30而设定的风量(强风、中风、弱风)。并且，本实施例根据由室外温度和压缩机能力(或运行频率)而设定的函数所计算的速度适应性地控制室外风扇的速度。
然后，当室外温度处于第二区域(Z2)时，根据负载按限定的压缩机下限能力以上的值进行可变能力运行，同时室内风扇速度被设定为第一设定速度。在此，第一设定速度在最高速度标准(L3)、中间速度标准(L2)、最低速度标准(L1)之中被设定为中间速度标准(L2)，与此相关的信息预先存储于存储部80上。室外风扇的速度控制为与第一区域(Z1)的速度相同。
然后，当室外温度处于第三区域(Z3)时，根据负载按照所限定的压缩机下限能力以上的值进行可变能力运行，同时室内风扇速度被设定为大于第一设定速度的第二设定速度。在此，第二设定速度被设定为最高速度标准(L3)。室外风扇的速度控制为与第一区域(Z1)的速度相同。
低温制冷运行时，如果室外热交换器的温度进一步降低，则控制部40为了防止室内热交换器被冻结而停止压缩机。
以下参照附图3、图5及图6详细说明依据本发明所提供的空调机的工作过程。
如果向空调机接通电源，则空调机进行初始化运行。完成初始化运行之后，控制部40判断通过输入部30而输入的用户指令所设定的运行模式是否为制冷运行(101)。
如果设定为制冷运行，则控制部40通过室外温度传感器10监测室外温度(103)，并判断所监测的室外温度是否处于预定的第一区域(Z1)内(105)，判断结果若处于第一区域(Z1)内，则根据负载改变压缩机能力(P1，P2)，同时进行正常制冷运行(107)。此时，室内风扇的速度设定为用户的设定速度(UL，109)。用户设定速度(UL)为最高速度标准(L3)、中间速度标准(L2)、最低速度标准(L1)之中的任意一个标准速度，本实施例中用户设定速度被设定为最低速度标准(L1)。
步骤105的判断结果，如果所监测的室外温度不处于预定的第一区域(Z1)内，则判断是否处于第二区域(Z2，111)内，判断结果若处于第二区域(Z2)内，则根据负载按照所限定的压缩机下限能力以上的值进行压缩机可变能力运行(P2，P3，113)。此时，室内风扇的速度被设定为比用户设定速度(UL)高一个标准(1LP)的中间速度标准(L2，115)。
步骤111的判断结果，如果所监测的室外温度不处于预定的第二区域(Z2)内，则判断是否处于第三区域(Z3，117)内，判断结果若处于第三区域(Z3)内，则根据负载按照所限定的压缩机下限能力以上的值进行压缩机可变能力运行(P4，P5，119)。此时，室内风扇的速度被设定为比用户设定速度(UL)高两个标准(2LP)的最高速度标准(L3，121)。
步骤117的判断结果，如果所监测的室外温度不处于预定的第三区域(Z3)内，则返回到步骤103。
完成步骤109、115、121时，相应地控制各室外风扇的速度(122)。
进行制冷运行期间，控制部40通过室内热交换器的温度传感器20监测室内热交换器的温度(Te，133)。
控制部40判断所监测的室内热交换器的温度(Te)是否高于第一设定温度(B，135)，判断结果若室内热交换器的温度(Te)高于第一设定温度(B)，则控制部40根据负载改变压缩机能力(P1，P2)并进行正常制冷运行(137)。
步骤135的判断结果，如果所监测的室内热交换器温度(Te)不高于第一设定温度(B)，则控制部40判断所监测的室内热交换器温度(Te)是否低于第一设定温度(B)高于比所述第一设定温度(B)低的第二设定温度(C，141)。判断结果，如果室内热交换器的温度(Te)低于第一设定温度(B)高于第二设定温度(C)，则将压缩机固定为限定的下限能力(Px)值而运行(143)。在此，压缩机的下限能力(Px)只有在压缩机运行频率高于最低频率(Poff)时才发生。
步骤141的判断结果，如果所监测的室内热交换器温度(Te)低于第一设定温度(B)并不高于第二设定温度(C)时，控制部40判断所监测的室内热交换器温度(Te)是否低于第二设定温度(C，145)。判断结果，如果室内热交换器的温度(Te)低于第二设定温度(C)，则为了防止室内热交换器被冻结而停止压缩机运行(147)。停止压缩机时，控制部40判断室内热交换器的温度(Te)是否高于比所述第一设定温度(B)高的原温度(A，149)。判断结果，如果室内热交换器的温度(Te)不高于原温度(A)，则继续维持压缩机的停止状态。
进行步骤137及步骤143或步骤147的判断结果，如果室内热交换器温度(Te)超过原温度(A)，则控制部40判断运行是否停止(150)。判断结果，如果没有停止运行，则返回到步骤103。
如果步骤150的判断结果为停止运行，则控制部40关闭压缩机、室内风扇及室外风扇(151)。
综上所述，本发明即使在室外温度较低的环境下也可以有效地进行实质性制冷运行，而且有利于防止室内热交换器被冻结，从而可以确保设备对制冷循环的可靠性。此外，本发明当室外温度较低的环境下进行制冷运行时，通过控制室内风扇的速度来防止因液态制冷剂流入而引起的压缩机受损的现象。
权利要求
1.一种空调机，其特征在于包含能力可变的可变能力压缩机；制冷运行时用于蒸发器的室内热交换器；用于监测室外温度的室外温度传感器；及控制部，以用于当制冷运行中所监测的室外温度处于预定的设定区域时限定所述压缩机的下限能力，并根据负载将所述压缩机能力可变控制为所限定的下限能力以上。
2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于由所述控制部限定的所述压缩机下限能力为满足所述室内热交换器不被冻结的范围。
3.根据权利要求2所述的空调机，其特征在于当使用根据所述负载改变运行频率而控制其能力的变频压缩机时，所限定的压缩机下限能力为在运行频率大于所述变频压缩机的最低运行频率时形成。
4.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于还包含为了所述室内热交换器的热交换而进行排风的室内风扇，并且为了在所述制冷运行期间形成正常的压缩比所述控制部根据所述室外温度可变控制所述室内风扇的速度。
5.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于所述正常压缩比为2～8。
6.根据权利要求4所述的空调机，其特征在于当所述设定区域至少包含两个区域时，所述控制部在两个区域之中室外温度范围相对较低的区域将所述室内风扇速度设定为高。
7.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于还包含室内热交换器温度传感器，以用于监测所述室内热交换器的温度，当所监测的室内热交换器温度为第一设定温度时，所述控制部将所述压缩机能力固定为所限定的下限能力而运行。
8.根据权利要求7所述的空调机，其特征在于当所监测的室内热交换器温度为低于所述第一设定温度的第二设定温度时，所述控制部停止运行所述压缩机。
9.通过改变压缩机能力而制冷运行的一种空调机控制方法，其特征在于包含步骤监测室外温度；判断所监测的室外温度是否在预定的区域内；当所监测的室外温度处于所述设定区域内时，限定所述压缩机下限能力；根据负载将压缩机能力改变为所限定的压缩机下限能力以上而进行制冷运行。
10.根据权利要求9所述的空调机控制方法，其特征在于设定所述压缩机能力，以使所限定的所述压缩机能力满足室内热交换器不被冻结的范围。
11.根据权利要求9所述的空调机控制方法，其特征在于所述制冷运行期间监测室内热交换器的温度，当所监测的室内热交换器温度为第一设定温度时，将所述压缩机能力固定为所限定的压缩机下限能力而运行。
12.根据权利要求11所述的空调机控制方法，其特征在于如果所监测的室内热交换器温度为低于第一设定温度的第二设定温度，则停止运行所述压缩机。
13.根据权利要求9所述的空调机控制方法，其特征在于所述制冷运行期间所监测的室外温度越低，则所述室内风扇速度设定为越高，以使所述压缩机形成正常压缩比。
全文摘要
本发明公开一种室外温度较低的低温环境下进行制冷运行的空调机及其控制方法。本发明所提供的空调机包含能力可变的可变能力压缩机；制冷运行时用于蒸发器的室内热交换器；用于监测室外温度的室外温度传感器；控制部，以用于当制冷运行中所监测的室外温度处于预定的设定区域时限定所述压缩机的下限能力，并根据负载将所述压缩机能力可变控制为所限定的下限能力以上。因此，本发明不仅在室外温度较低的环境下可进行实质性制冷运行，而且还有利于防止室内热交换器被冻结，因而可以确保对设备制冷循环的可靠性。并且，本发明在低温制冷运行时通过控制室内风扇的速度，由此防止因液态制冷剂流入而引起的压缩机受损现象。
文档编号F25B1/00GK1991264SQ20061006673
公开日2007年7月4日 申请日期2006年4月7日 优先权日2005年12月29日
发明者金政伍 申请人:三星电子株式会社