用于控制空调器中排放空气流量的装置及其方法

摘要

一种控制空调器排放气流的装置及其方法,采用多种方法调节排放空气的流速,同时,根据空气的排放方向增加或减少空气流速,以形成旋风,使保持恒定的室温,该装置包括运行操作设备,用于输入键信号,使形成旋转送风;控制设备,用于控制风向叶片的风向和室内风扇的流速。以使排放空气形成旋转送风;风向调节设备,在控制设备控制下,改变风向叶片的风向角度来调节排放空气的风向;流速调节设备,在控制设备控制下,改变室内风扇的流速来调节排放空气的流速。

说明书

本发明涉及的是用于控制空调器中排放空气流量的装置及其方法，其中可以用许多方法调节排放空气的流速，同时，空气流速根据空气的排放方向而增加或减少，从而形成旋风，由此使房间温度保持恒定。

如图1所示，传统空调器的结构如下：在室内主体1(下面称作主体)的前下部装有一个进气格栅件5，在该进气格栅件中有多个用于抽吸室内空气的进气孔3。在主体1的前上部有排气孔7，排气孔7将已经热交换过的空气排入房间内，它是经进气孔3吸入以后冷却或加热的空气。

有一个盖件9固定安装在主体1的整个前表面上，该盖件用以保护内部构件，并使空调器的外表面具有理想的美感。在盖件9的上部有一个操作部11，它能够用以控制运行模式(自动、冷却、除湿、送风、加热和其它)、运行的起动和停止，空调器的送风方向和送风速率。

在进气格栅件5中安装有用以过滤进气空气中的诸如灰尘一类的外部物质的过滤件13。在过滤件13中装有一个长方形换热器15，该换热器利用制冷剂的蒸发潜热把过滤后的空气转化成冷空气或热空气。换热器15的下方装有一个排水盒17，它把换热期间冷凝得到的水排出。

换热器15的顶部装有一个吹风风扇19(下面称之为“室内风扇”)，它通过进气孔3抽吸室内空气，与此同时，它由室内风扇马达(未示出)带动旋转，从而经排气孔7将换热后的空气排入房间。在室内风扇19的外侧有一个管件(duct member)21，该管件罩住室内风扇19并为空气流作导向，所述的空气流在通过进气孔3吸入以后经排气孔7排出。

排气孔7具有垂直的风向叶片23，该叶片用于调节排放空气(排入房间内的空气)的垂直风向，排气孔还具有横向风向叶片25，该叶片用于调节向左和向右排放空气的风向。

如图2所示，将垂直风向叶片23可转动地安装在带孔件(holdermember)27上，带孔件27的一侧装有一个垂直风向马达29。带孔件27的另一侧装有一个与垂直风向马达29相连的、使垂直风向叶片23转动的连接件31。在连接件31中安插有若干垂直风向叶片31的支承件23a，为此，连接件31上加工有若干环形固定部31a。

如图3所示，将横向风向叶片25可转动地安装在带孔件33上，在带孔件33的一侧利用马达固定部33a安装一个垂直风向马达35。带孔件33的另一侧装有一个与横向风向马达35相连的、使横向风向叶片25转动的连接件37。横向风向叶片25的若干支承件25a安插在连接件37中，为此，连接件37上加工有若干环形固定部37a。

在上述空调器中，如果用户利用遥控器或操作部件11选择和触压运行键时，室内马达(未示出)就转动，室内风扇19也就转动，因而室内空气通过进气孔3被吸入主体1。

用过滤件13除去悬浮在空气中的诸如灰尘一类的外部物质。已由过滤件13除去了外部物质被吸入室内的空气流过换热器15，从而利用换热器15的制冷剂通过潜热与空气进行热交换。

利用管件21向上引导已被换热器15换过热的空气，使空气通过排气孔7排入到房间内。可以向上向下和向左向右地调节经排气孔7排出的空气。

对于调节垂直风向的方法来讲，当利用操作部件11触压控制垂直风向叶片(vane)23的键时，垂直风向马达29被驱动，连接件31也就连带动作，使垂直风向叶片23作垂直运动。如果断开键，则垂直风向马达29被切断，垂直风向叶片23停止运动，由此可以垂直地调节风向。

对于横向调节送风方向的方法来讲，当利用操作部件11触压控制横向风向叶片(vane)25的键时，横向风向马达35被驱动，连接件37也就连带动作，使横向风向叶片25作横向运动。如果断开键，则横向风向马达35被切断，横向风向叶片25停止运动，由此可以横向地调节风向。

但是在上述结构的传统空调器中，当用户操作了键以后，必须立即确认垂直风向叶片23和横向风向叶片25的位置，而且应当测定所要求的风向。所以操作相当麻烦，调节范围很窄，因而不能控制房间内的所有气体流动。

此外，为了保持整个房间内的温度分布，每隔一段时间要改变垂直风向叶片23和横向风向叶片25的位置，以形成宽范围的送风。但在该方法中，必须经常调节风向，这样就会有排放空气不能到达的地方。因而也就不能获得满意的温度分布。

本发明旨在克服已有技术存在的上述缺陷。

所以本发明的目的在于提供一种用于控制空调器的排放气流的装置和方法，其中风向叶片沿多个角度运动，以产生旋转曲线，以使从内向外和从外向内地调节风向，根据风向成比例地增加或减少空气流速，以形成旋转送风，从而可以使室内温度保持恒定。

为了完成本发明的上述目的，本发明的用于控制空调器的排放气流的装置包括：一个抽吸室内空气的进气口；一个用于在通过所述进气口吸入室内空气后使室内空气进行换热的换热器；一个用于排放换过热的空气的排气口；多个用于对经排气口排出的排放空气的风向进行调节的风向叶片；以及一个用于调节排放空气流速的室内风扇，该装置还包括：一个用以输入键信号使排放空气形成旋转送风的运行操作设备；一个根据键信号控制风向叶片的风向和室内风扇的流速，使排放空气形成旋转送风的控制设备；一个根据控制设备的控制，通过改变风向叶片(vane)的风向角度用于调节排放空气的风向的风向调节设备；以及一个在控制设备的控制下，通过改变室内风扇流速来调节排放空气流速的流速调节设备。

另一方面，本发明的控制空调器排放气流的方法包括如下步骤：判断是否通过运行操作设备选择了旋转送风(运行判断步骤)；如果在运行判断步骤判断出已选定了旋转送风，则对风向叶片的风向和室内风扇的流速进行控制，使排放空气形成旋转送风(控制步骤)；通过使风向叶片(vane)运动到控制步骤的送风角度进行风向调节(风向调节步骤)；根据风向叶片的风向，通过改变室内风扇的流速来调节排放空气的流速(流速调节步骤)；以及根据风向调节步骤的风向和流速调节步骤的流速将热交换过的空气排到房间内(空调运行步骤)。

通过结合附图对本发明优选实施例进行的详细描述，将会更清楚地了解本发明的上述目的和其它优点，其中：

图1是传统空调器室内单元的分解透视图；

图2是传统空调器垂直风向叶片的分解透视图；

图3是传统空调器横向风向叶片的分解透视图；

图4是本发明空调器的结构方框图；

图5是本发明空调器中控制空气排放运行的流程图；

图6A和6B是表示在本发明的空调器中形成旋转送风运行的步骤流程图；

图7是说明在本发明中形成旋转送风以后的风向和流速的图表；

图8是根据本发明在形成旋转送风期间风向叶片的位置运动情况；

图9是根据本发明在风向叶片的不同位置的调节流速的情况；

图10是在本发明空调器中形成旋转送风的情况。

本发明空调器的机械结构与图1至图3的传统空调器的相同，所以相同的构件和部分都用相同的名称和标号表示。因此将省略重复部分的描述。

如图4所示，电源设备100接收交流电源的市用交流电压，并将该交流电压转变成适用于空调器的直流电压。运行操作设备102有若干功能键，这些功能键可以控制运行模式(自动，冷却，除湿，送风，加热和其他)、运行的起动和停止、排放空气的风向和流速以及设定温度Ts。运行操作设备102调节排放空气的风向，以形成从里到外和从外到里的旋转曲线形状。运行操作设备102的旋转送风键可以成比例地增加或减少排放空气的流速，以形成旋转送风。

控制设备104接收电源设备100的直流电压后使空调器器初始化。该控制设备104有一个微机，微机根据运行操作设备102的运行选择信号和运行起动/停止信号控制空调器的全部运行。随着旋转送风键的接通，控制设备104判断风向叶片23和25的当前运动角度，使风向叶片23和25从里向外和从外向里运动，从而调节排放空气的风向，就象产生的旋转曲线形状。同时，控制设备104按照风向成比例地增加或减少排放空气的流速，使排放空气形成旋转送风。将风向和已根据风向叶片23、25的风向调节过的流速如图7所示储存在ROM表中。

室内温度检测设备106检测经进气孔3吸入的空气室内温度Tr，然后将室内温度控制到由用户通过运行操作设备102设定的温度Ts，从而可以让空调器运行。根据用户的设定温度Ts和室内温度检测设备106测得的温度Tr，压缩机驱动设备108在控制设备104的控制下驱动压缩机109。

当旋转送风键接通时，风向调节设备110调节排气孔7的排气风向，由此形成旋转送风，风向调节设备110包括：一个用于驱动垂直风向马达29的垂直风向调节器112，使垂直风向叶片23根据控制设备104提供的运动顺序进行运动；以及一个用于驱动横向风向马达35的横向风向调节器114，使横向风向叶片25根据控制设备104提供的运动顺序进行运动。

随着旋转送风键的接通，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的控制信号，以增加或减少排气孔7的流速，由此形成旋转送风。所以风扇马达驱动设备116在接收了控制信号后即对室内风扇马达117的转速进行控制，从而驱动室内风扇19。显示设备118根据运行操作设备102的键信号接收控制设备104输出的控制信号，显示选择的运行模式(自动，冷却，除湿，送风，加热等)、运行状态、设定温度Ts和室内温度Tr。

现在描述上述结构的本发明装置的运行和效果。

图5是本发明空调器的控制排放空气运行的流程图。在图5中的S表示步骤。

首先，当给空调器供电时，电源设备100接收来自交流电源的市用交流电压，并将交流电压转变成适用于空调器的直流电压。将转变成的直流电压供给各驱动电路和控制设备104。

所以在步骤S1中，控制设备104接收电源设备100输出的直流电压，使空调器初始化。

然后用户操作运行操作设备102，输入运行模式(自动，冷却，除湿，通风，加热等)和设定温度Ts。当触压了运行键时，则从运行操作设备102向控制设备104输出运行选择信号和运行起动信号(下面称作运行信号)。

然后在步骤S2中，控制设备104判断运行键是否接通。如果运行键没有接通(“否”的情况)，空调器仍为准备运行状态，直至运行键接通，并重复步骤2以后的步骤。

另一方面，如果在步骤S2中已接通运行键(“是”的情况)，系统进入步骤S3。在步骤S3中，控制设备104判断运行操作设备102的旋转送风键是否接通。如果旋转送风键接通(“是的情况)，则同时调节风向和流速。为了形成旋转送风，系统进入步骤S4。所以控制设备104使垂直风向叶片23和横向风向叶片25运动到起点(oruginal)(垂直和横向)。垂直风向叶片23和横向风向叶片25的运动角度被改变，出现了象旋转曲线的形状，流速随风向增加或减少，由此形成旋转送风。这将参照图6A和6B详细进行描述。

图6A和6B是流程图，用于说明本发明空调器中形成旋转送风的运行情况。

首先在步骤S41中，控制设备104输出用于驱动垂直风向调节器112和横向风向调节器114的控制信号，以驱动垂直风向马达29和横向风向马达35，从而可以觉察到垂直风向叶片23和横向风向叶片25当前的风向。

垂直风向调节器112从控制设备104中接收控制信号用于驱动垂直风向马达29，使垂直风向叶片23运动到最低位置(lowest level)。横向风向调节器114接收从控制设备104输出的控制信号用于驱动横向风向马达35，使横向风向叶片运动到最左或最右边的位置。

然后在步骤S42中，控制设备104将垂直风向叶片23和横向风向叶片25的当前送风角度设置到“0”或一个基准点。控制设备104将位置控制信号(图7中的“0”点)输出给垂直风向调节器112和横向风向调节器114，使垂直风向叶片23和横向风向叶片25象形成旋转曲线一样从内侧运动到外侧。

垂直风向调节器112和横向风向调节器114接收到控制设备104的控制信号后就驱动垂直风向马达29和横向风向马达35。如图8所示，垂直风向叶片23和横向风向叶片25运动到角度范围的中心点(0点)。

然后在步骤S43中，控制设备104判断垂直风向叶片23和横向风向叶片25的转动方向是顺时针方向还是逆时针方向。控制设备104向风扇马达驱动设备116输出流速控制信号，将流速(当风向叶片23和25处于可调角度范围的中心位置时)调节到储存在ROM表中的数据范围。

因此，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的流速控制信号，根据图7所示的风向(0点)驱动室内风扇马达117至第一范围(stage)的流速。

此后在步骤S44中，根据风向(0点)计算调节风向和流速的调节时间，判断是否超过预先储存在控制设备中的(a)秒时间(在0点所需的时间)。

在步骤S44中，如果发现未超过(a)秒时间(若“否”)，系统就返回步骤S42，调节与风向位置“0”相应的风向和流速，再重复自步骤S42开始的运行。另外，如果已超过(a)秒时间(若“是”)，系统进入步骤S45。在步骤S45中，控制设备104向垂直风向调节器112和横向风向调节器114输出位置控制信号(图7中的“1”点)，使垂直风向叶片23和横向风向叶片25可以从里向外运动。

因此，垂直风向调节器112从控制器104中接收控制信号驱动垂直风向马达29。如图8所示，垂直风向叶片23运动到角A。横向风向调节设备114从控制器104中接收控制信号驱动横向风向马达35。所以如图8所示，横向风向叶片25运行到角a。

然后在步骤S46中，控制设备104向风扇马达驱动设备116输出流速控制信号，从而可以把风向叶片23和25在送风位置“1”位置时的流速调节到储存在ROM表中的数据范围。

因此，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的流速控制信号，将室内风扇马达117的转速增加到对应于送风位置(“1”点)的第二范围(stage)。然后在步骤S47中，判断相应送风位置(“1”点)相应调节风向叶片23和25的送风角度的时间和调节室内风扇马达117的流速的时间是否超过已经设定在控制设备104中的(b)秒钟时间(送风位置“1”所需的时间)。

在步骤S47中，如果发现没有超过(b)秒钟(若“否”)，系统返回到步骤S45，调节对应于送风位置“1”的风向和流速，并重复步骤S45以及以后步骤的运行。另外，如果(b)秒钟已过(若“是”)，系统进入步骤S48。在步骤S48中，控制设备104向垂直风向调节器112和向横向风向调节器114输出位置控制信号(图7中的“2”点)，使垂直风向叶片23和横向风向叶片25从内向外运动。

因此，垂直风向调节器112接收控制设备104输出的控制信号，驱动垂直风向马达29。所以如图8所示，垂直风向叶片23运动到角O。横向风向调节器114接收控制设备104输出的控制信号，驱动横向风向马达35。因此如图8所示，横向风向叶片25运动到角C。

然后在步骤S49中，控制设备104向风扇马达驱动设备116输出流速控制信号，则可以把在送风位置“2”处的风向叶片23和25的流速调节到储存在ROM表中的数据范围。

因而，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的流速控制信号，使室内风扇马达117的转速增加到对应于图7送风位置(“2”点)的第三范围(stage)。然后在步骤S50中，判断相应送风位置(“2”点)调节风向叶片23和25的风向角度所用的调节时间和调节室内风扇马达117的流速所用的调节时间是否超过已设置在控制设备104中的(c)秒时间(送风位置“2”所需的时间)。

在步骤S50中，如果发现(c)秒钟没有超过(若“否”)，系统返回步骤S48，调节对应于送风位置“2”的风向和流速，并重复步骤S48以及以后步骤的运行。另外，如果(c)秒钟已超过(若“是”)，系统进入步骤S51，在步骤51控制设备104向垂直风向调节器112和横向风向调节器114输出位置控制信号(图7中的“3”、“4”、“5”、……“42”点)，使垂直风向叶片23和横向风向叶片25从内向外运动。

因此，垂直风向调节器112接收控制设备104输出的控制信号，驱动垂直风向马达29。所以如图8所示，垂直风向叶片23相继运动到与各送风位置(“3”、“4”、“5”、……“42”点)对应的相关角度A＇，C＇，B＇，……0。横向风向调节器114接收控制设备104输出的控制信号，驱动横向风向马达35。因此如图8所示，横向风向叶片25相继运动到与各送风位置(“3”、“4”、“5”、……“42”点)对应的相关角度b，o，a＇，……q。

然后在步骤S52中，控制设备104向风扇马达驱动设备116输出流速控制信号，从而可以把在送风位置(“3”、“4”、“5”、……“42”点)的风向叶片23和25的流速调节到储存在ROM表中的数据范围。

因此，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的流速控制信号，使室内风扇马达117的转速提高到与图8所示的送风位置(“3”、“4”、“5”、……“42”点)对应的第四、第五、第六、……第四十三范围。然后在步骤S53中，判断用于调节与各送风位置(“3”、“4”、“5”、……“42”点)对应的风向叶片23和25的风向角度的调节时间和调节室内风扇马达117流速的调节时间是否超过已设置在控制设备104中的预置时间(在送风位置“3”、“4”、“5”、……“42”点所需的时间)。

在步骤S53中，如果发现没有超过相关时间(若“否”)，系统返回步骤S51，调节与送风位置“3”、“4”、“5”、……“42”相应的风向和流速，重复步骤S51和以后步骤的运行。所以如图8所示，垂直风向叶片23和横向风向叶片25的送风角度改变，就好象它们产生了从里向外的旋转曲线。此外，如图9所示，与各风向角度对应的室内风扇马达117的流速如图10所示成比例地增大，由此形成旋转送风。

另一方面，如果超过了相关时间(若“是”)，系统进入步骤S54。在该步骤S54中，判断送风位置是否变成最终位置“42”。如果没有变成最终位置(若“否”)，系统返回步骤S51，重复步骤S51和以后步骤的运行。如果变成了最终位置，系统进入步骤S55。在该步骤S55中，控制设备104向垂直风向调节器112和横向风向调节器114输出位置控制信号(图7中的“42”、“41”、“40”、……“0”点)，使垂直风向叶片23和横向风向叶片25从内向外运动。

因而，垂直风向调节器112接收控制设备104输出的控制信号，以驱动垂直风向马达29。所以如图8所示，垂直风向叶片相继运动到与送风位置(“42”、“41”、“40”、……“0”点)对应的相关角度0，0，0，……0。横向风向调节器114接收控制设备104输出的控制信号用以驱动横向风向马达35。所以如图8所示，横向风向叶片25相继运动到与送风位置(“42”、“41”、“40”、……“0”点)对应的相关角度(q，o，0，……0)。

然后在步骤S56中，控制设备104向风扇马达驱动设备116输出流速控制信号，从而可以将在送风位置(“42”、“41”、“40”、……“0”点)处的风向叶片23和25的流速调节到储存在ROM表中的数据范围。

因此，风扇马达驱动设备116接收控制设备104输出的流速控制信号，将室内扇扇马达117的转速减少到与图7所示的送风位置(“ 42”、“41”、“40”、……“0”点)对应的第43，第42，第40，……第1流速范围。然后在步骤S57中，判断用于调节与各送风位置(“42”、“41”、“40”、……“0”点)对应的风向叶片23和25的风向角度的调节时间和调节室内风扇马达117流速的调节时间是否超过已设置在控制设备104中的预置时间(在送风位置“42”、“41”、“40”、……“0”所需的时间)。

在步骤S57中，如果发现没有超过预置时间(若“否”)，系统返回步骤S55，调节与送风位置“42”、“41”、“40”、……“0”对应的风向和流速，并重复步骤S55和以后步骤的运行。所以如图8所示，垂直风向叶片23和横向风向叶片25的送风角度改变，就好象它们产生了从里向外的旋转曲线。此外，如图9所示，与各风向角度对应的室内风扇马达117的流速如图10所示成比例地减小，由此形成旋转送风。

另一方面，如果在步骤S57中超过了相关时间(若“是”)，系统进入步骤S58。在步骤S58中，判断送风位置是否变成最初位置“0”。如果没有变成最初位置(若“否”)，系统返回步骤S55，重复步骤S55和以后步骤的运行。如果变成了最初位置(若“是”)，系统进入步骤S42。在步骤S42中，重复步骤S42和以后步骤的运行，由此使室内温度保持恒定。

如上所述，调节风向叶片23和25，使送风角度和流速产生旋转送风，由此对房间进行冷却或加热。为此，如图5的步骤S5中所示，室内温度检测设备106检测通过进气口3吸入主体1的室内空气的温度Tr，以向控制设备104输出检测结果。然后将室内温度检测设备106检测的室内温度Tr与用户设定的温度Ts进行比较，可以判断它是否满足压缩机109的驱动条件。

压缩机的驱动条件指的是：在房间进行冷却运行时，室内温度检测设备106所测到的室内温度Tr比设定温度Ts高。同时，在房间进行加热运行时，检测的温度Tr比设定温度Ts低。在本发明中，通过用房间冷却运行和房间加热运行的实施例对此进行描述。

在步骤S5中，如果发现不满足压缩机109的驱动条件(若“否”)，系统返回步骤S4，以形成旋转送风，并重复步骤S4及以后步骤的运行。如果满足压缩机109的驱动条件(若“是”)，系统进入步骤S6。在步骤S6中，控制设备104确定压缩机109的工作频率，然后把控制信号输送给压缩机驱动设备108，以驱动压缩机109。

因此，压缩机驱动设备108根据控制设备104确定的工作频率驱动压缩机109。

在压缩机109运转的情况下，然后在步骤S7中驱动室内风扇19，室内空气经进气口3吸入到主体1中。象悬浮在吸入空气中的灰尘一类的外部物质在通过过滤件13时被除去，已经除去外部物质的被吸入的室内空气通过热交换器15，与流过换热器15的制冷剂进行换热。

由管件(duct member)21引导换过热的空气向上运动，使空气经排气口7排放到房间内。由于垂直和横向风向叶片23和25的运动，并由于相继调节冷空气的流速，所以排放空气均匀地散布在房间内。这样也就完成了空气调节，保持舒适的环境。

在如上所述的空调器进行正常运行期间，在步骤S8时，控制设备104判断运行键是否断开。如果运行键没有断开(若“否”)，系统返回步骤S7，继续正常运行。

在步骤S8中，如果发现运行键已经断开(若“是”)，系统进入步骤S9。在步骤S9中，控制设备104向压缩机驱动设备108和风扇马达驱动设备116输出控制信号，使压缩机109和室内风扇马达117停止转动。

因此，压缩机驱动设备108在控制设备104的控制下停止压缩机109的运转。风扇马达驱动设备116在控制设备104的控制下停止室内风扇马达117的运转，使室内风扇19停转。

然后在步骤S10中，垂直和横向风向调节器112和114在控制设备104的控制下切断垂直和横向风向马达29和35，使垂直和横向风向叶片23和25停止运动。在步骤S11中，控制设备104使空调器置于准备运行状态，直至再次接通运行键，同时重复步骤S2及以后各步骤的运行。

同时在步骤S3中，如果没有接通旋转送风键(若“否”)，系统进入步骤S12。在步骤S12中，控制设备104向垂直和横向风向调节器112和114输出控制信号，驱动垂直和横向风向马达29和35，从而可以调节垂直和横向风向叶片23和25的送风角度。

因此，垂直和横向风向调节器112和114接收控制设备104输出的控制信号，驱动垂直和横向风向马达29和35。所以就可以根据用户的设定调节垂直和横向风向叶片23和25的送风角度。在步骤S13中，控制设备104向风扇马达驱动设备116输出控制信号，以驱动室内风扇马达117。

所以，风扇马达驱动设备116根据已经由运行操作设备102输入的流速接收控制设备104的控制信号。因而控制室内风扇马达117的转速，驱动室内风扇19。然后系统返回步骤S5，重复步骤S5及以后各步骤的运行。

根据上述的本发明，将风向叶片23和25的角度调节成不同的角度，可以将风向调节成好象产生从里到外和从外到里的旋转曲线。根据这些送风角度，流速成比例地增加或减少，从而可以形成旋转送风，将室温维持在恒定值上。