空调器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开一种空调器及其控制方法，本空调器包括第一压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流元件、闪蒸器、第一开关元件、第二节流元件和第三换热器组成的第一制冷剂循环回路，以及第二压缩机、第四换热器、第三节流元件和第五换热器组成的第二制冷剂循环回路；第一压缩机为喷气增焓压缩机；第二换热器和第五换热器位于同一换热装置内，且在换热装置中所述第二换热器和第五换热器进行热交换。本发明提出的空调器，第一制冷剂循环回路的第二换热器和第二制冷剂循环回路的第五换热器在换热装置中发生热交换，从而提高了第一制冷剂循环回路中制冷剂的过冷度，达到提高本空调器制冷量和能效比的目的。
【专利说明】空调器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调【技术领域】，尤其涉及一种空调器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的常见的空调制冷技术，其制热量的大小与压缩机在单位时间内压缩的制冷剂流量有关。在单位时间内，压缩机压缩制冷剂流量越多，制热量就越大；反之，制热量就越小。当空调的室外机处于低温环境时，其制热能力显著下降，原因是压缩机吸气流量明显减小，从而降低了空调的制热量。为了解决上述问题，主流的方法是在室内机上增加电加热装置，由电加热装置补偿。但是使用电加热装置的发热效率很低。
[0003]随后，随着喷气增焓压缩机的开发，低温环境下空调的制热量的问题得以解决。喷气增焓压缩机是在普通压缩机上增加一个喷射回气口，类似二次压缩，达到增加压缩机吸气流量的目的。即通过单位时间内提高压缩机压缩的制冷流量，以改善常温制热量。但是，喷气增焓压缩机的使用存在以下问题:
[0004]1、喷气增焓压缩机的使用会大幅度增加空调制冷时的功耗，会导致制冷时能效比下降。
[0005]2、喷气增焓压缩机因提高压缩机的排气温度和提升压缩机的工作电流，在空调处于高温制冷或制热模式时，会因排气温度太高或工作电流太大，而导致压缩机跳停或损坏。
[0006]3、喷气增焓压缩机会提升空调器的制冷剂循环回路中的运行压力，在高温制冷或制热时会因压力太大，而导致压缩机跳停或损坏。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的是提供一种空调器及其控制方法，旨在保证空调器在制冷状态时室外机处于低温环境时的制热量，同时提高空调器处于制冷状态时的制冷量和能效比。
[0008]为了达到上述目的，本发明提出一种空调器，包括第一压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流元件、闪蒸器、第一开关元件、第二节流元件和第三换热器组成的第一制冷剂循环回路，以及第二压缩机、第四换热器、第三节流元件和第五换热器组成的第二制冷剂循环回路，其中，
[0009]所述第一压缩机为喷气增焓压缩机；所述第二换热器和第五换热器位于同一换热装置内，且在所述换热装置中所述第二换热器和第五换热器进行热交换；
[0010]所述第一压缩机的排气口与所述四通阀的第一端连接，进气口与所述四通阀的第二端连接；所述四通阀的第三端经所述第一换热器、第二换热器与所述闪蒸器的第一接口连接；所述闪蒸器的第二接口经所述第一开关元件与所述第一压缩机的蒸汽喷射口连接，第三接口依次经所述第二节流元件和第三换热器与所述四通阀的第四端连接；所述第二压缩机的排气口依次经所述第四换热器、第三节流元件与所述第五换热器的入口连接；所述第五换热器的出口与所述压缩机的进气口连接。
[0011]优选地，所述四通阀的第一端为D管，第二端为S管，第三端为C管，第四端为E管。[0012]优选地，所述第二节流元件包括毛细管和第二开关元件，所述闪蒸器的第三接口包括第一出口和第二出口，所述第一出口经所述毛细管与所述第三换热器连接；所述第二出口经所述第二开关元件与所述第三换热器连接。
[0013]优选地，组成所述第一换热器的第一盘管与组成所述第二换热器的第二盘管贯穿于同一翅片排上。
[0014]优选地，所述换热装置包括壳体以及位于所述壳体内且相互独立设置的第三盘管和第四盘管，所述第三盘管和第四盘管分别组成所述第二换热器和第五换热器，所述壳体内填充有传热介质；
[0015]或所述换热装置包括一翅片排以及贯穿于所述翅片排上的第五盘管和第六盘管，其中，所述第五盘管与翅片排组成所述第二换热器，所述第六盘管与翅片排组成所述第五换热器。
[0016]优选地，所述第一节流元件为电子膨胀阀，所述第一开关元件和第二开关元件均为电磁阀，所述第三节流元件为毛细管。
[0017]本发明进一步还提出一种基于上述的空调器的控制方法，包括以下步骤:
[0018]判断空调器是处于制热模式或制冷模式；
[0019]若空调器处于制冷模式，则控制空调器的第一压缩机和第二压缩机同时运行，且关闭空调器的第一开关元件；
[0020]若空调器处于制热模式，则控制空调器的第一压缩机运行，且关闭空调器的第二压缩机；
[0021]判断空调器的第一换热器所处在的环境温度是否大于或等于第一预设温度；
[0022]若所述第一换热器所处在的环境温度大于或等于第一预设温度，则关闭空调器的第一开关元件；
[0023]若所述第一换热器所处在的环境温度小于第一预设温度，则开启空调器的第一开关元件。
[0024]优选地，所述开启空调器的第一开关元件的步骤之后还包括:
[0025]判断所述第一换热器所处在的环境温度是否大于或等于第二预设温度；
[0026]若所述第一换热器所处在的环境温度大于或等于第二预设温度，则控制所述第一节流元件以第二预置开度开启；
[0027]若所述第一换热器所处在的环境温度小于第二预设温度，则控制所述第一节流元件以第一预置开度开启，所述第二预置开度大于所述第一预置开度；
[0028]所述关闭空调器的第一开关元件的步骤之后还包括:
[0029]控制所述第一节流元件以第三预置开度开启，所述第三预置开度大于所述第二预置开度；
[0030]优选地，所述判断空调器是否处于制热模式的步骤之后还包括:
[0031]若空调器处于制热模式，则关闭空调器的第二开关元件。
[0032]本发明提出的空调器，通过设置第二压缩机、第四换热器、第三节流元件和第五换热器组成的第二制冷剂循环回路，同时，第一制冷剂循环回路的第二换热器和第二制冷剂循环回路的第五换热器在换热装置中发生热交换，从而提高了第一制冷剂循环回路中制冷剂的过冷度，达到提高本空调器制冷量和能效比的目的。另外，在空调器处于高温制热模式或制冷模式时，将与第一压缩机的蒸汽喷射口连接的第一开关元件关闭，即关闭第一压缩机的喷气增焓功能，从而避免因使用喷气增焓功能而造成第一压缩机的排气温度过高、提升第一压缩机的工作电流和提高第一制冷剂循环回路中制冷剂压力，进而导致的第一压缩机跳停或损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明空调器的优选实施例的结构示意图；
[0034]图2为本发明空调器在运行制冷模式时制冷剂的流向示意图；
[0035]图3为本发明空调器在运行高温制热模式时制冷剂的流向示意图；
[0036]图4为本发明空调器在运行低温制热模式时制冷剂的流向示意图；
[0037]图5为本发明空调器的第一换热器和第四换热器组合结构的主视图；
[0038]图6为图5所示第一换热器和第四换热器组合结构的俯视图；
[0039]图7为本发明空调器的换热装置的结构示意图；
[0040]图8为图7所示的换热装置的右视图；
[0041]图9为本发明空调器的控制方法第一实施例的流程示意图；
[0042]图10为本发明空调器的控制方法第二实施例的流程示意图；
[0043]图11为本发明空调器的控制方法第三实施例的流程示意图。
[0044]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0046]参照图1，图1为本发明空调器的优选实施例的结构示意图。
[0047]本优选实施例中，空调器包括第一压缩机10、四通阀20、第一换热器30、第二换热器31、第一节流元件40、闪蒸器50、第一开关元件60、第二节流元件41和第三换热器70组成的第一制冷剂循环回路，以及第二压缩机11、第四换热器32、第三节流元件42和第五换热器33组成的第二制冷剂循环回路，其中，
[0048]第一压缩机10为喷气增焓压缩机；第二换热器31和第五换热器33位于同一换热装置内，且在换热装置中第二换热器31和第五换热器33进行热交换；
[0049]第一压缩机10的排气口 IOa与四通阀20的第一端连接，进气口 IOb与四通阀20的第二端连接；四通阀20的第三端经第一换热器30、第二换热器31与闪蒸器50的第一接口连接；闪蒸器50的第二接口经第一开关元件60与第一压缩机10的蒸汽喷射口连接，第三接口依次经第二节流元件41和第三换热器70与四通阀20的第四端连接；第二压缩机11的排气口依次经第四换热器32、第三节流元件42与第五换热器33的入口连接；第五换热器33的出口与压缩机的进气口 IOb连接。
[0050]具体地，本实施例中，四通阀20的第一端为D管，第二端为S管，第三端为C管，第四端为E管。
[0051]当空调器运行制冷模式时，此时第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路同时工作。即需同时打开第一压缩机10和第二压缩机11。另外，因空调器处于制冷模式时，喷气增焓压缩机工作会影响到空调器的制冷量，此时，需关闭第一开关元件60，此时，第一压缩机10相当于普通压缩机。制冷剂的循环过程如下:
[0052]参照图2，在第二制冷剂循环回路中，从第二压缩机11的排气口排出的高温高压气态制冷剂经第四换热器32的冷凝作用转化为中温液态的制冷剂，经第三节流元件42的节流作用后，再到第五换热器33中蒸发为低温低压气态的制冷剂后，经第二压缩机11的进气口进入到第二压缩机11内。[0053]在第一制冷剂循环回路中，从第一压缩机10的排气口 IOa排出的高温高压气态制冷剂，经第一换热器30的冷凝作用，冷凝为中温液态的制冷剂，在第二换热器31进一步冷凝。此时，因第二制冷剂循环回路中的制冷剂在第五换热器33气化过程吸热，第二换热器31和第五换热器33在换热装置中换热，故第二制冷剂循环回路的工作会促进第一制冷剂循环回路中的制冷剂的冷凝，提高了第一制冷剂循环回路中制冷剂的过冷度。随后，从第二换热器31流出的制冷剂经第一节流元件40的节流作用，再通过闪蒸器50进入到第三换热器70 (因第一开关元件60关闭，故闪蒸器50中制冷剂不会进入到第一压缩机10的蒸汽喷射口中)，经第三换热器70的蒸发作用转化为低温低压气态制冷剂后，最后经第一压缩机10的进气口 IOb流入到第一压缩机10内。
[0054]另外，需要说明的是，当空调器运行制冷模式时，第一节流元件40为主要节流元件，采用PI控制以调节制冷剂流量，因PI控制是现有技术中一种成熟的控制方法，在此不作重复介绍。空调器处于除湿模式时制冷剂流向与制冷模式时相同，在此不再赘述。
[0055]本实施例中，第一制冷剂循环回路为主制冷循环回路，第二制冷剂循环回路为辅助制冷循环回路。
[0056]另外，在第一压缩机10和第二压缩机11的选型上，当第二压缩机11的功率过大，则第二制冷剂循环回路所提高的制冷会被第二压缩机11所消耗，从而降低整个空调器的能耗；当第二压缩机11的功率过小，则第二制冷剂循环回路对第一制冷剂循环回路的过冷作用不明显，空调器的整个制冷量和能耗提高不大。经验证，当第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路的制冷能力满足下表一时，整个空调器的制冷量和能耗提高可达到最优的效果。
[0057]表一
[0058]
【权利要求】
1.一种空调器，其特征在于，包括第一压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第一节流元件、闪蒸器、第一开关元件、第二节流元件和第三换热器组成的第一制冷剂循环回路，以及第二压缩机、第四换热器、第三节流元件和第五换热器组成的第二制冷剂循环回路，其中， 所述第一压缩机为喷气增焓压缩机；所述第二换热器和第五换热器位于同一换热装置内，且在所述换热装置中所述第二换热器和第五换热器进行热交换； 所述第一压缩机的排气口与所述四通阀的第一端连接，进气口与所述四通阀的第二端连接；所述四通阀的第三端经所述第一换热器、第二换热器与所述闪蒸器的第一接口连接；所述闪蒸器的第二接口经所述第一开关元件与所述第一压缩机的蒸汽喷射口连接，第三接口依次经所述第二节流元件和第三换热器与所述四通阀的第四端连接；所述第二压缩机的排气口依次经所述第四换热器、第三节流元件与所述第五换热器的入口连接；所述第五换热器的出口与所述压缩机的进气口连接。
2.如权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述四通阀的第一端为D管，第二端为S管，第三端为C管，第四端为E管。
3.如权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述第二节流元件包括毛细管和第二开关元件，所述闪蒸器的第三接口包括第一出口和第二出口，所述第一出口经所述毛细管与所述第三换热器连接；所述第二出口经所述第二开关元件与所述第三换热器连接。
4.如权利要求1所述的空调器，其特征在于，组成所述第一换热器的第一盘管与组成所述第二换热器的第二盘管贯穿于同一翅片排上。
5.如权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述换热装置包括壳体以及位于所述壳体内且相互独立设置的第三盘管和第四盘管，所述第三盘管和第四盘管分别组成所述第二换热器和第五换热器，所述壳体内填充有传热介质； 或所述换热装置包括一翅片排以及贯穿于所述翅片排上的第五盘管和第六盘管，其中，所述第五盘管与翅片排组成所述第二换热器，所述第六盘管与翅片排组成所述第五换热器。
6.如权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述第一节流元件为电子膨胀阀，所述第一开关元件和第二开关元件均为电磁阀，所述第三节流元件为毛细管。
7.如权利要求6所述的空调器，其特征在于，还包括用于测量第一换热器所处在的环境温度的温度传感器，以及均与所述温度传感器、第一节流元件、第一开关元件、第二开关元件以及第二压缩机连接的控制器，所述控制器用于根据所述温度传感器测得的环境温度值控制所述第一节流元件开度，以及用于控制所述第二压缩机、第一开关元件和第二开关元件的开启/关闭。
8.一种基于如权利要求1至7中任意一项所述的空调器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 判断空调器是处于制热模式或制冷模式； 若空调器处于制冷模式，则控制空调器的第一压缩机和第二压缩机同时运行，且关闭空调器的第一开关元件； 若空调器 处于制热模式，则控制空调器的第一压缩机运行，且关闭空调器的第二压缩机；判断空调器的第一换热器所处在的环境温度是否大于或等于第一预设温度； 若所述第一换热器所处在的环境温度大于或等于第一预设温度，则关闭空调器的第一开关元件； 若所述第一换热器所处在的环境温度小于第一预设温度，则开启空调器的第一开关元件。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述开启空调器的第一开关元件还包括: 判断所述第一换热器所处在的环境温度是否大于或等于第二预设温度； 若所述第一换热器所处在的环境温度大于或等于第二预设温度，则控制所述第一节流元件以第二预置开度开启； 若所述第一换热器所处在的环境温度小于第二预设温度，则控制所述第一节流元件以第一预置开度开启，所述第二预置开度大于所述第一预置开度； 所述关闭空调器的第一开关元件的步骤之后还包括: 控制所述第一节流元件以第三预置开度开启，所述第三预置开度大于所述第二预置开度。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述判断空调器是否处于制热模式的步骤之后还包括: 若空调器处于制热模式，则关闭空调器的第二开关元件。
【文档编号】F25B49/02GK103604237SQ201310574140
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】招伟, 叶岳印, 石滋基 申请人:Tcl空调器(中山)有限公司