空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法專利目的

《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》的目的旨在提供一種空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法，以解決2012年3月之前技術中冷卻水冷卻變頻器易產生污垢，冷卻介質的溫度受外界環境影響較大，冷卻效果不穩定的問題。

空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法技術方案

《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》提供了一種空調器的冷卻系統，包括依次相連并構成回路的冷凝器、蒸發器和壓縮機，冷凝器中設置有制冷劑流路，冷卻系統還包括變頻器，變頻器中設置有冷卻流路，冷卻流路通過取液流路與冷凝器的制冷劑流路相連通，并通過回液流路與蒸發器相連通。

進一步地，上述冷卻系統還包括閃發器，閃發器設置在回液流路上，具有第一進口、液體出口和氣體出口，第一進口與變頻器相連通，液體出口和蒸發器相連通，氣體出口和壓縮機相連通。

進一步地，上述閃發器上還設置有第二進口，第二進口與冷凝器中的制冷劑流路相連通。

進一步地，在冷凝器與變頻器之間的取液流路上設置電子膨脹閥。

進一步地，上述冷卻系統還包括第一節流孔板，設置在電子膨脹閥與變頻器之間的取液流路上。

進一步地，上述冷卻系統還包括第二節流孔板和/或第三節流孔板，第二節流孔板設置在冷凝器與閃發器之間的流路上，第三節流孔板設置在閃發器與蒸發器之間的回液流路上。

根據該發明的另一方面，還提供了一種包括該發明的冷卻系統的空調器。

根據該發明的又一方面，還提供了一種該發明的冷卻系統進行冷卻的冷卻方法，

包括以下步驟：A1.使冷凝器的制冷劑流路中的部分高壓液相制冷劑進入變頻器；A2.使進入變頻器的制冷劑與變頻器進行熱交換，冷卻變頻器；A3.使與變頻器完成熱交換的制冷劑進入蒸發器，并在蒸發器中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；A4.使低壓氣相制冷劑進入壓縮機，并在壓縮機中壓縮得到高壓氣相制冷劑；以及A5.使高壓氣相制冷劑流回冷凝器，并在冷凝器中冷凝得到高壓液相制冷劑。

進一步地，上述完成熱交換的制冷劑在流回冷凝器之前還經過以下步驟處理：B1.使與變頻器完成熱交換的制冷劑進入閃發器，在閃發器中經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑；B2.使低壓液相制冷劑進入蒸發器，并在蒸發器中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；B3.使步驟B1和步驟B2得到的低壓氣相制冷劑進入壓縮機，并在壓縮機中壓縮得到高壓氣相制冷劑；以及B4.使高壓氣相制冷劑流回冷凝器。

進一步地，上述步驟B1還包括使冷凝器的制冷劑流路中的部分制冷劑直接進入閃發器，并和與變頻器完成熱交換的制冷劑在閃發器中混合，經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑。

空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法改善效果

根據《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》的冷卻系統，在空調器原制冷系統存在的前提下，將變頻器與空調器的原制冷系統相連通，結構簡單、對機組整體結構的影響??；制冷劑在冷卻系統的管道中不會產生結垢和腐蝕現象；該發明的冷卻方法采用冷凝器內的制冷劑冷卻變頻器，制冷劑的溫度可控，受外界環境影響較小，冷卻效果穩定可靠；在一個冷卻系統中同時完成對變頻器的冷卻和空調本身的制冷功能，在變頻器的正常穩定工作前提下，有效地保證了空調器的正常運行。

壓縮機是變頻空調系統的心臟，壓縮機的轉速直接影響到空調的使用效率，變頻器就是用來控制和調整壓縮機轉速的控制系統，因此保證變頻器正常工作是實現變頻空調穩定工作的前提。但是，變頻器在工作的時候會產生熱量，隨著電機轉速的提高，其產生的熱量也會不斷的增加，這就需要合理的方法來解決變頻器的冷卻問題。常見的冷卻方式有風冷和用冷卻水冷，但風冷很難滿足實際工作的需求，使用冷卻水來冷卻變頻器效果也不太理想，首先，用冷卻水來冷卻變頻器，由于水對管路有一定的腐蝕作用，從而在管路和變頻器中產生污垢，這樣會導致換熱效果下降；其次，冷卻水容易受到外界以及機組運行工況影響，致使冷卻水溫度改變，從而極大的影響變頻器的冷卻效果。

因此，為了使離心機組的工作性能更穩定，亟需尋找一種變頻器的冷卻方式來解決2012年3月之前技術中的冷卻系統復雜，易產生污垢，冷卻效果不穩定的問題。

圖1示出了根據《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》的一種實施例的冷卻系統的結構示意圖；

圖2示出了根據該發明的另一種實施例的冷卻系統的結構示意圖；

圖3示出了根據該發明的又一種實施例的冷卻系統的結構示意圖；

圖4示出了根據該發明的變頻器的冷卻流路示意圖。

《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》涉及空調系統領域，具體而言涉及空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法。

1.一種空調器的冷卻系統，包括依次相連并構成回路的冷凝器（1）、蒸發器（5）和壓縮機（6），所述冷凝器（1）中設置有制冷劑流路，其特征在于，所述冷卻系統還包括變頻器（2），所述變頻器（2）中設置有冷卻流路，所述冷卻流路通過取液流路與所述冷凝器（1）中的所述制冷劑流路相連通，并通過回液流路與所述蒸發器（5）相連通；所述冷卻系統還包括閃發器（4），所述閃發器（4）設置在所述回液流路上，具有第一進口、液體出口和氣體出口，所述第一進口與所述變頻器（2）相連通，所述液體出口和所述蒸發器（5）相連通，所述氣體出口和所述壓縮機（6）相連通；所述閃發器（4）上還設置有第二進口，所述第二進口與所述冷凝器（1）中的所述制冷劑流路相連通。

2.根據權利要求1所述的冷卻系統，其特征在于，在所述冷凝器（1）與所述變頻器（2）之間的取液流路上設置電子膨脹閥（3）。

3.根據權利要求2所述的冷卻系統，其特征在于，所述冷卻系統還包括第一節流孔板（31），設置在所述電子膨脹閥（3）與所述變頻器（2）之間的取液流路上。

4.根據權利要求1所述的冷卻系統，其特征在于，所述冷卻系統還包括第二節流孔板（32）和/或第三節流孔板（33），所述第二節流孔板（32）設置在所述冷凝器（1）與所述閃發器（4）之間的流路上，所述第三節流孔板（33）設置在所述閃發器（4）與所述蒸發器（5）之間的回液流路上。

5.一種空調器，包括冷卻系統，其特征在于，所述冷卻系統為權利要求1-4中任一項所述的冷卻系統。

6.一種利用權利要求1-4中任一項所述的冷卻系統進行冷卻的冷卻方法，其特征在于，包括以下步驟：

A1.使冷凝器（1）的制冷劑流路中的部分高壓液相制冷劑進入變頻器（2）；

A2.使進入所述變頻器（2）的制冷劑與所述變頻器（2）進行熱交換，冷卻所述變頻器（2）；

A3.使與所述變頻器（2）完成熱交換的制冷劑進入蒸發器（5），并在所述蒸發器（5）中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；

A4.使低壓氣相制冷劑進入壓縮機（6），并在所述壓縮機（6）中壓縮得到高壓氣相制冷劑；以及

A5.使高壓氣相制冷劑流回所述冷凝器（1），并在所述冷凝器（1）中冷凝得到高壓液相制冷劑；

完成熱交換的制冷劑在流回所述冷凝器（1）之前還經過以下步驟處理：

B1.使與所述變頻器（2）完成熱交換的制冷劑進入閃發器（4），在所述閃發器（4）中經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑；

B2.使所述低壓液相制冷劑進入所述蒸發器（5），并在所述蒸發器（5）中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；

B3.使所述步驟B1和步驟B2得到的低壓氣相制冷劑進入壓縮機（6），并在所述壓縮機（6）中壓縮得到高壓氣相制冷劑；

B4.使所述高壓氣相制冷劑流回所述冷凝器（1）；所述步驟B1還包括使所述冷凝器（1）的制冷劑流路中的部分制冷劑直接進入閃發器（4），并和與所述變頻器（2）完成熱交換的制冷劑在所述閃發器（4）中混合，經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑。

如圖1所示，在《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》的一種實施例中提供了一種空調器的冷卻系統，包括依次相連并構成回路的冷凝器1、蒸發器5和壓縮機6，冷凝器1中設置有制冷劑流路，該冷卻系統還包括變頻器2，變頻器2中設置有冷卻流路，冷卻流路通過取液流路與冷凝器1中的制冷劑流路相連通，并通過回液流路與蒸發器5相連通。

在利用上述冷卻系統冷卻空調器的變頻器2時，包括以下步驟：A1.使冷凝器1的制冷劑流路中的高壓液相制冷劑部分進入變頻器2；A2.使進入變頻器2的制冷劑與變頻器2進行熱交換，冷卻變頻器2；A3.使與變頻器2完成熱交換的制冷劑進入蒸發器5，并在蒸發器5中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；A4.使低壓氣相制冷劑進入壓縮機6，并在壓縮機6中壓縮得到高壓氣相制冷劑；以及A5.使高壓氣相制冷劑流回冷凝器1，并在所述冷凝器1中冷凝得到高壓液相制冷劑。在上述冷卻系統冷卻空調器的變頻器2的同時，空調器的原制冷系統仍然正常工作完成對外界環境的制冷功能。

在不改變空調器的原制冷系統的前提下，該發明將變頻器2與空調器原制冷系統的冷凝器1、蒸發器5和壓縮機6相連通形成的冷卻系統，充分利用了空調器的裝置，結構簡單、對機組整體結構的影響??；與變頻器2完成熱交換的制冷劑可能為液相制冷劑、氣相制冷劑或氣液兩相制冷劑，進入蒸發器5與外界環境進行熱交換，輔助空調器的制冷效果，而且可以轉變為穩定的低壓氣相制冷劑，再進入壓縮機6和冷凝器1后不會影響機組的整體運行。采用制冷劑冷卻變頻器2，制冷劑的溫度可控，受外界環境影響較小，冷卻效果穩定可靠；制冷劑在冷卻系統的管道中不會產生結垢和腐蝕現象；在一個冷卻系統中同時完成對變頻器2的冷卻和空調本身的制冷功能，在變頻器2的正常穩定工作前提下，有效地保證了空調器的正常運行。

如圖2所示，在該發明的另一種實施例中，在圖1所示的冷卻系統的基礎上該發明的冷卻系統還包括閃發器4，閃發器4設置在回液流路上，具有第一進口、液體出口和氣體出口，第一進口與變頻器2相連通，液體出口和蒸發器5相連通，氣體出口和壓縮機6相連通。 由冷凝器1、蒸發器5和壓縮機6所構成的空調器的原制冷系統仍然存在，利用原制冷系統完成空調器對外界環境的制冷功能的同時，通過該實施例的冷卻系統，使與變頻器2完成熱交換的制冷劑在流回冷凝器1之前還可以進一步處理：B1.使與變頻器2完成熱交換的制冷劑進入閃發器4，在閃發器4中經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑；B2.使低壓液相制冷劑進入蒸發器5，并在蒸發器5中與外部環境進行進一步熱交換，得到低壓氣相制冷劑；B3.使步驟B1和步驟B2的低壓氣相制冷劑進入壓縮機6，經過壓縮得到高壓氣相制冷劑；以及B4.使高壓氣相制冷劑流回冷凝器1。在上述冷卻系統冷卻空調器的變頻器2的同時，由冷凝器1、蒸發器5和壓縮機6所構成的空調器的原制冷系統仍然正常工作，完成對外界環境的制冷功能。

閃發器4可以將制冷劑的閃發分離得到穩定的氣相制冷劑和液相制冷劑，氣相制冷劑進入壓縮機6對葉輪進行補氣，液相制冷劑進入蒸發器5，與外界環境進行熱交換，輔助完成對外界環境的制冷作用，得到的氣相制冷劑再進入壓縮機6和冷凝器1，隨著整個空調的冷卻系統循環，不會影響機組的整體運行。

如圖3所示，在該發明的又一種實施例中，在圖2所示的冷卻系統的基礎上，該發明的冷卻系統的閃發器4上還設置有第二進口，第二進口與冷凝器1中的制冷劑流路相連通。通過該實施例的冷卻系統，使冷凝器1的制冷劑流路中的部分制冷劑直接進入閃發器4，并和與變頻器2完成熱交換的制冷劑在閃發器4中混合，經過閃發得到低壓氣相制冷劑和低壓液相制冷劑。

2012年3月之前的技術中空調器通過冷凝器1、蒸發器5和壓縮機6構成的制冷系統實現制冷功能，該發明將冷凝器1的制冷劑流路與閃發器4相連，從而將空調器的原制冷系統與變頻器

的冷卻系統結合在一起構成該發明的冷卻系統，使得與變頻器2中完成熱交換的制冷劑和直接從冷凝器1流出的制冷劑混合形成氣液兩相制冷劑，閃發后得到低壓氣相制冷劑進入壓縮機6，對壓縮機6的葉輪補氣，閃發后得到低壓液相制冷劑進入蒸發器5完成原制冷系統的冷卻功能，對空調器的原制冷系統不產生影響，而且，利用制冷劑冷卻變頻器2的冷卻效果穩定，保證了該發明的冷卻系統和空調器的正常運行，實現了空調器內部結構冷卻和對外界環境冷卻同時進行的效果。

該發明的冷卻系統中的變頻器2內設置的冷卻流路，采用2012年3月之前技術的設計即可實現，優選地，該發明的變頻器2冷卻流路由彎折形成的冷卻管21形成，如圖4所示。該冷卻管可以延長制冷劑在變頻器2中的流動時間，延長變頻器2與制冷劑的熱交換時間，優化變頻器2的冷卻效果。

該發明上述實施例中，如圖1-3所示，在冷凝器1與變頻器2之間的取液流路上設置電子膨脹閥3。電子膨脹閥3的設置，可以用來根據變頻器2的溫度調節進入變頻器2的制冷劑的流量，從而有效避免了變頻器2內部凝露的出現。

而且，如圖3所示，該發明的冷卻系統還可以根據實際需要設置節流孔板，節流孔板可選地包括第一節流孔板31、第二節流孔板32和第三節流孔板33。第一節流孔板31設置在電子膨脹閥3與變頻器2之間的取液流路上；第二節流孔板32設置在冷凝器1與閃發器4之間的流路上；第三節流孔板33設置在閃發器4與蒸發器5之間的回液流路上，上述節流孔板可以擇一使用也可以選擇其中的任意兩個或三個節流孔板配合使用。利用節流孔板對制冷劑進行有效的節流，使制冷劑在冷卻系統中保持穩定的壓強，滿足變頻器2、閃發器4和蒸發器5對進入其中的制冷劑的要求，保證空調器的正常工作。

2019年5月16日，《空調器、空調器的冷卻系統及冷卻方法》獲得安徽省第六屆專利獎金獎。

榮譽表彰

2021年11月，《空調器、空調器運行策略的調整方法及裝置》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。

圖1為《一種空調器頻率的控制方法及裝置》實施例提供的一種空調器頻率控制的方法流程圖；

圖2為《一種空調器頻率的控制方法及裝置》實施例提供的一種空調器頻率控制的裝置功能模塊圖。

一種空調器頻率的控制方法及裝置專利目的

《一種空調器頻率的控制方法及裝置》實施例提供了一種空調器頻率的控制方法，以達到能夠快速調整室內溫度的目的。

一種空調器頻率的控制方法及裝置技術方案

《一種空調器頻率的控制方法及裝置》包括：根據空調器的工作模式，確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值，N為大于等于2的整數；根據所述N個溫度差值，建立所述空調器頻率的變化函數，所述變化函數中包括比例系數、積分系數以及微分系數；根據所述空調器的內環溫度以及外環溫度，確定所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值；根據所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值，確定所述空調器頻率的變化值。

在一個實施方式中，根據空調器的工作模式，確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值具體包括：當空調器的工作模式為制冷模式時，按照下述公式確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值：ΔT[i]＝T[i]-T_set

當空調器的工作模式為制熱模式時，按照下述公式確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值：ΔT[i]＝T_set-T[i]

其中，ΔT[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的溫度差值，T[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的內環溫度，T_set代表所述空調器設定的溫度。

在一個實施方式中，按照下述公式根據所述N個溫度差值，建立所述空調器頻率的變化函數：

其中，ΔF[i]代表第i個采樣時刻所述空調器頻率的變化函數，T_o代表采樣周期，K_P代表所述比例系數，K_I代表所述積分系數，K_D代表所述微分系數。

在一個實施方式中，所述根據所述空調器的內環溫度以及外環溫度，確定所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值具體包括：預先劃分內環溫度的分隔區間以及外環溫度的分隔區間；確定所述空調器的內環溫度所處的第一分隔區間以及所述空調器的外環溫度所處的第二分隔區間；將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的比例系數數值確定為所述變化函數中比例系數的數值；將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的積分系數數值確定為所述變化函數中積分系數的數值；將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的微分系數數值確定為所述變化函數中微分系數的數值。

在一個實施方式中，所述根據所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值，確定所述空調器頻率的變化值具體包括：確定待計算的采樣時刻的個數；根據所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值，按照下述公式確定所述空調器頻率的變化值：

其中，ΔF[i]代表第i個采樣時刻所述空調器頻率的變化值，K_P[m,n]代表所述比例系數的數值，K_I[m,n]代表所述積分系數的數值，K_D[m,n]代表所述微分系數的數值，T_o代表采樣周期，ΔT[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的溫度差值，M代表確定的所述待計算的采樣時刻的個數，M為大于或者等于1的整數。

《一種空調器頻率的控制方法及裝置》實施例還提供了一種空調器頻率的控制裝置，以達到能夠快速調整室內溫度的目的，該裝置包括：

溫度差值確定單元，用于根據空調器的工作模式，確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值，N為大于等于2的整數；頻率變化函數建立單元，用于根據所述N個溫度差值，建立所述空調器頻率的變化函數，所述變化函數中包括比例系數、積分系數以及微分系數；系數數值確定單元，用于根據所述空調器的內環溫度以及外環溫度，確定所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值；頻率變化值確定單元，用于根據所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值，確定所述空調器頻率的變化值。

在一個實施方式中，所述溫度差值確定單元具體包括：第一確定模塊，用于當空調器的工作模式為制冷模式時，按照下述公式確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值：ΔT[i]＝T[i]-T_set

第二確定模塊，用于當空調器的工作模式為制熱模式時，按照下述公式確定N個采樣時刻所述空調器分別對應的N個溫度差值：ΔT[i]＝T_set-T[i]

其中，ΔT[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的溫度差值，T[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的內環溫度，T_set代表所述空調器設定的溫度。

在一個實施方式中，所述頻率變化函數建立單元具體包括：公式建立模塊，用于按照下述公式根據所述N個溫度差值，建立所述空調器頻率的變化函數：

其中，ΔF[i]代表第i個采樣時刻所述空調器頻率的變化函數，T_o代表采樣周期，K_P代表所述比例系數，K_I代表所述積分系數，K_D代表所述微分系數。

在一個實施方式中，所述系數數值確定單元具體包括：分隔區間劃分模塊，用于預先劃分內環溫度的分隔區間以及外環溫度的分隔區間；分隔區間確定模塊，用于確定所述空調器的內環溫度所處的第一分隔區間以及所述空調器的外環溫度所處的第二分隔區間；比例系數數值確定模塊，用于將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的比例系數數值確定為所述變化函數中比例系數的數值；積分系數數值確定模塊，用于將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的積分系數數值確定為所述變化函數中積分系數的數值；微分系數數值確定模塊，用于將與所述第一分隔區間和所述第二分隔區間同時對應的微分系數數值確定為所述變化函數中微分系數的數值。

在一個實施方式中，所述頻率變化值確定單元具體包括：采樣時刻個數確定模塊，用于確定待計算的采樣時刻的個數；計算模塊，用于根據所述比例系數、積分系數以及微分系數的數值，按照下述公式確定所述空調器頻率的變化值：

其中，ΔF[i]代表第i個采樣時刻所述空調器頻率的變化值，K_P[m,n]代表所述比例系數的數值，K_I[m,n]代表所述積分系數的數值，K_D[m,n]代表所述微分系數的數值，T_o代表采樣周期，ΔT[i]代表第i個采樣時刻所述空調器對應的溫度差值，M代表確定的所述待計算的采樣時刻的個數，M為大于或者等于1的整數。

一種空調器頻率的控制方法及裝置改善效果

《一種空調器頻率的控制方法及裝置》通過將模糊算術與PID控制方法相結合，利用PID控制方法構建出空調器頻率變化的函數，進而通過模糊算術獲取空調器頻率變化的函數中的比例系數、積分系數以及微分系數的數值，從而能夠確定出空調器頻率的變化值。該發明提供的一種空調器頻率的控制方法及裝置，不僅比2015年之前的技術中的模糊算術運算方法快，而且適用范圍更廣，溫度控制的精度也較高。