CN101675304A - 空调和控制该空调的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调。所述空调包括：热交换器，所述热交换器通过使冷却剂从中流过而与空气交换热量；和防冻装置，所述防冻装置通过向所述热交换器供应能量来防止所述热交换器的表面上的水发生冻结。空调在其操作期间能够防止热交换器表面上的水发生冻结，所以在空调操作期间不必执行除霜操作。另外，空调能够连续且有效地执行空调功能。

Description

空调和控制该空调的方法

技术领域

本发明涉及一种空调和控制该空调的方法，更具体而言，涉及一种通过向热交换器供应能量来防止热交换器的表面发生冻结的空调和控制该空调的方法。

背景技术

空调是利用包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器的制冷循环进行制冷以及对室内进行制冷的制冷装置。在空调的制冷循环操作期间，即压缩机操作期间，空气中的水在蒸发器的表面上冷凝，因而产生压缩水。然后，压缩水落到蒸发器下方。然而，如果压缩水因蒸发器周围的低温空气而在蒸发器的表面上发生冻结，那么空调的性能会因冷却剂与空气之间的热交换不顺畅而劣化。

为了解决这个问题，在空调操作中途会停止压缩机的操作，从而使空调的操作也停止。然后，可以执行预定时间量的除霜操作，从而对蒸发器的表面进行除霜。一旦完成对蒸发器的表面的除霜，压缩机会恢复操作，使得空调的操作能够恢复。

然而，由于除霜操作只能在空调的操作停止以后执行，所以在除霜操作期间无法执行制冷功能或加热功能，因而降低了用户的便利性。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种空调，所述空调能够防止热交换器的表面上的水发生冻结，因而能够防止其性能因热交换器的表面上的水发生冻结而劣化。

本发明还提供了一种空调，所述空调能够在执行其功能的同时防止水发生冻结，因而能够使用户的便利性最大化。

本发明还提供了一种控制空调的方法，其中能够通过消耗较少的功率来防止热交换器的表面上的水发生冻结。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种空调，所述包括热交换器，所述热交换器通过使冷却剂从中流过而与空气交换热量；和防冻装置，所述防冻装置通过向所述热交换器供应能量来防止所述热交换器的表面上的水发生冻结。

防冻装置可以包括电场生成单元，所述电场生成单元在所述热交换器中生成电场。

电场生成单元可以包括多个电极，所述多个电极布置在所述热交换器的相对侧。

空调还可以包括隔离单元，所述隔离单元将所述热交换器与所述电极隔离。

热交换器可以具有圆形边缘。

电极的底部可以布置成低于所述热交换器的底部，电极的顶部可以布置成高于所述热交换器的顶部。

空调还可以包括多个电极单元，所述多个电极单元沿不同方向布置。

空调还可以包括控制单元，所述控制单元顺序地向所述电极单元施加电压。

热交换器和电极可以具有圆形边缘，空调还可以包括多个电极单元，所述多个电极单元沿着所述热交换器的外周进行布置。

空调还可以包括多个电极罩，所述多个电极罩由介电材料制成，而且相应的电极安装在所述电极罩中。

各个电极罩可以包括电极盒和罩，所述电极盒包括一个带有开口的表面，因而能够将相应的电极保持在其中，所述罩覆盖所述电极盒的带有开口的表面。

电极罩可以通过注塑模制而形成，使得所述电极能够分别插入所述电极罩中。

空调还可以包括导线，所述导线连接电压生成单元和所述电极，其中，各个所述电极罩包括导线穿过其中的导线通孔。

防冻装置还可以包括电压生成单元，所述电压生成单元向所述电场生成单元施加电压。

空调还可以包括外壳，所述外壳包括空气通过其注入的空气入口和通过其排出的空气出口；和隔离壁，所述隔离壁将外壳的内部空间分成机械室和流路室，压缩机布置在所述机械室中，所述热交换器布置在所述流路室中，其中，所述电场生成单元布置在所述流路室中。

电压生成单元可以布置在机械室或流路室中。

空调还可以包括介电元件，所述介电元件覆盖所述电压生成单元。

隔离壁可以由介电材料形成。

防冻装置还可以包括导线，所述导线连接至所述电场生成单元或所述电压生成单元，所述隔离壁包括导线穿过其中的导线通孔。

空调还可以包括：风扇，所述风扇布置在所述流路室中，通过所述空气入口注入空气，并且通过空气出口排出空气；和空气引导件，所述空气引导件布置在所述流路室中，引导由所述风扇使其循环的空气的流路，所述空气引导件由介电材料制成。

空气引导件可以包括所述热交换器容纳于其中的容器，所述电场生成单元可以安装在所述空气引导件中，从而能够在所述容器中生成电场。

空调可以是热泵，包括压缩机、制冷/加热转换阀、室外热交换器、膨胀装置和室内热交换器，所述防冻装置可以在所述热泵加热操作期间向所述室外热交换器供应能量。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制空调的方法，所述方法包括：如果热交换器满足一组防冻启动条件，那么通过向一个或多个电极施加电压以在热交换器中生成干扰水发生冻结的电场来执行房东操作；以及如果所述热交换器满足一组防冻解除条件，那么通过切断电压来取消防冻操作。

执行防冻操作可以包括将空调的操作能力降低到比不向所述电极施加电压时小。

执行防冻操作可以包括在防冻操作启动之后经过预定时间量就减小向所述电极施加的电压或频率。

有益效果

根据本发明的空调防止在其操作期间热交换器的表面上的水发生冻结。所以，不必执行除霜操作，而且可以连续执行空调功能。

根据本发明的空调包括防冻装置，所述防冻装置具有：电场生成单元，所述电场生成单元在所述热交换器中生成电场；和电压生成单元，所述电压生成单元向所述电场生成单元施加电压。所以，根据本发明的空调具有比包括带机械振动器的防冻装置的传统空调更高的耐用性和更高的可靠性。

根据本发明的空调的电场生成单元包括多个电极，所述多个电极布置在所述热交换器的相对侧。所以，根据本发明的空调能够容易地防止热交换器的表面上的水发生冻结。

根据本发明的空调的电场生成单元布置在流路室中。所以，根据本发明的空调能够防止电场生成单元生成的电场对机械室中的电子元件产生不利影响，因而具有高的可靠性。

根据本发明的空调的电压生成单元可以布置在流路室中。在这种情况下，电压生成单元生成的热量通过穿过流路室的空气而散掉，因而提高了安全性。

根据本发明的空调的电压生成单元可以布置在机械室中。在这种情况下，可以使得电压生成单元因电场而发生故障的概率最小化。

根据本发明的空调还包括介电元件，而且能够使得电压生成单元因接触到导线而发生故障的概率最小化。

根据本发明的空调还包括隔离壁，所述隔离壁将外壳的内部空间分成机械室和流路室。所以，根据本发明的空调能够有效地使电场生成单元与机械室隔离，因而提高了安全性。

根据本发明的空调还包括贯穿隔离壁而形成的导线通孔，需要连接至电场生成单元或电压生成单元的导线能够穿过所述导线通孔。所以，可以有效地布置导线。

根据本发明的空调还包括：风扇，所述风扇布置在流路室；和空气引导件，所述空气引导件由介电材料制成并引导所述风扇使其循环的空气的流动。因而可以提高安全性。

根据本发明的空调还包括容器，所述容器布置在所述空气引导件中并能够将所述热交换器保持在其中。另外，电场生成单元布置在所述空气引导件中并在所述容器中生成电场。所以，不必设置附加元件来安装所述电场生成单元，而且可以使得空调的制造成本最小化。

根据本发明的空调还包括控制单元，所述控制单元根据相应空调的操作状况来控制所述防冻装置。所以，可以防止生成不必要的电场，而且使得空调的功率消耗最小化。

根据本发明的空调可以是热泵，包括压缩机、制冷/加热转换阀、室外热交换器、膨胀装置和室内热交换器。在这种情况下，防冻装置在所述热泵加热操作期间向所述室外热交换器供应能量。所以，即使室外温度长时间地保持低温也可以持续地执行加热操作。

控制根据本发明的空调的方法包括：如果热交换器满足一组防冻启动条件，那么通过在热交换器中向一个或多个电极施加电压来生成干扰水发生冻结的电场而执行防冻操作；和如果热交换器满足一组防冻解除条件，那么通过切断电压来取消防冻操作。所以，可以在消耗更少功率的同时防止水发生冻结。

控制根据本发明的空调的方法还包括在防冻装置操作期间减少空调的操作能力。所以，可以在防止水的温度发生波动的同时稳定地执行防冻操作，可以防止空调可能发生故障。

附图说明

图1图示了根据本发明的一种实施方式的空调的示意图；

图2图示了图1中所示空调的框图；

图3图示了图1中所示空调的室外单元的俯视图；

图4图示了图3中所示室外单元的主视图；

图5图示了对根据本发明的一种实施方式的空调的过冷现象进行试验的结构；

图6图示了利用图5中所示结构得到的过冷测量结果的图；

图7图示了利用图5中所示结构在不同量功率下得到的防冻温度测量结果的图；

图8图示了图7中所示第一至第五根能量线之间的关系的图；

图9图示了将空调中不同量的水保持在防冻状态的电压与频率之间关系的图；

图10图示了控制根据本发明的一种实施方式的空调的方法的流程图；

图11图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的分解立体图；

图12图示了图11中所示的空调的局部俯视图；

图13图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的局部俯视图；以及

图14图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的示意图。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的一种实施方式的空调的示意图，图2图示了图1中所示空调的框图。

参照图1和2，空调包括压缩机2、室外热交换器4、膨胀装置6、室内热交换器8和防冻装置20，所述防冻装置20向压缩机2、室外热交换器4、膨胀装置6以及室内热交换器8供应能量并因而能够防止压缩机2、室外热交换器4、膨胀装置6、室内热交换器8的表面上可能存在的水发生冻结。

空调可以是能够对室内制冷的空气制冷器，也可以是不仅能对室内制冷而且能对室内加热的热泵。如果空气是空气制冷器，那么压缩机2压缩过的冷却剂通过经过室外热交换器5而冷凝，冷凝的冷却剂通过经过膨胀装置6而膨胀。膨胀的冷却剂由室内热交换器8蒸发。然后，蒸发的冷却剂循环回到压缩机2中。也就是说，室外热交换器4可以用作冷凝器，室内热交换器8可以用作蒸发器。

另一方面，如果空调是热泵，而不是空气制冷器，则空调还可包括制冷/加热转换阀10，所述制冷/加热转换阀10根据空调是执行制冷操作还是执行加热操作来转换压缩机2压缩过的冷却剂的流动通道。在制冷操作期间，压缩机2压缩过的制冷剂通过顺序地经过制冷/加热转换阀10、室外热交换器4、膨胀装置6、室内热交换阀4和制冷/加热转换阀10而循环回到压缩机2。在这种情况下，室外热交换器4可以用作冷凝器，室内热交换器8可以用作蒸发器。

再一方面，在加热操作期间，压缩机2压缩过的制冷剂通过顺序地经过制冷/加热转换阀10、室内热交换器8、膨胀装置6、室外热交换阀5和制冷/加热转换阀10而循环回到压缩机2。在这种情况下，室内热交换器8可以用作冷凝器，室外热交换器4可以用作蒸发器。

在空调操作期间，室外热交换器4的表面或室内热交换器8的表面上会产生水。更具体而言，如果空调是空气制冷器，则室内热交换器8的表面上会产生水。如果空调是热泵且执行制冷操作，那么在室内热交换器8的表面上会产生水。如果空调是热泵且执行加热操作，那么在室外热交换器4的表面上会产生水。室外热交换器4或室内热交换器8的表面上的这些水在低温下会发生冻结，因而对空调的热交换性能产生不利影响。因此，有必要建立一种即使在低温下也能够防止室外热交换器4或室内热交换器8的表面上的水发生冻结的氛围。

防冻装置20防止室外热交换器4或室内热交换器8的表面上的水发生冻结。如果空调是空气制冷器，那么防冻装置20可以布置成能够向室内热交换器8供应能量，从而能够防止室内热交换器8的表面上的水发生冻结。如果空调是热泵，那么防冻装置20可以布置成不仅能够向室内热交换器8而且能够向室外热交换器8供应能量，从而能够防止室内热交换器8或室外热交换器4的表面上的水发生冻结。

防冻装置20可以利用使液体冷却到其冰点以下而不使其变成固体的过冷现象来防止水发生冻结。防冻装置20包括机械振动器，因而通过对室外热交换器4和室内热交换器8中用作蒸发器的任一者施加机械振动来防止水发生冻结。

然而，具有机械振动器的防冻装置20会损坏冷却剂管与室外热交换器4和室内热交换器8中用作蒸发器的任一者之间的连接，因而可能不适于用在空调中。因此，利用过冷现象的防冻装置20适用于空调中。

通常，当室内温度低于零度时，更可能执行加热操作，而非制冷操作。因此，防冻装置20可以供应能量，从而能够在热泵执行加热操作期间防止室外热交换器4的表面上的水发生冻结。然而，寒带地域的人们即使在零度以下仍然会感到热，因而需要制冷操作。在这种情况下，室内热交换器8的表面上的水会因这种低温而发生冻结。因此，需要利用防冻装置20来防止室内热交换器8的表面上的水发生冻结。通过这样做，可以改善制冷操作的性能。另外，由于室内热交换器8由防冻装置20冷却，所以可以进一步改善制冷操作的性能。

室外热交换器4由于暴露于低温的室外空气而比室内热交换器8更可能发生冻结。所以，下文中，将进一步详细描述防冻装置20的操作，主要集中在热泵的加热操作期间防止室外热交换器4的表面上的水发生冻结。

防冻装置20包括：生成电场并将电场施加到室外热交换器4的电极单元22；和将电压、更具体而言是指高频交流电压施加到电极单元22的电压生成单元28。

电极单元22将电压生成单元28提供的高频交流电压转变成电场，并将电场施加到室外热交换器4。电极单元22可以包括由诸如铜或铂等金属制成的板或导线。更具体而言，电极单元22包括布置在室外热交换器4的相对两侧的多个电极24和26。

为了安全起见，电极24和26分别覆盖有电极罩25和27。电极罩25和27将在后面进一步详细描述。

电极单元22生成的电场由高频交流电压引起。电场的极性根据高频交流电压的频率而发生变化。所以，电场使具有负极性(-)的氧和具有正极性(+)的氢组成的水分子不断振动和旋转，从而能够防止水分子结晶，并因而能够使水分子即使在水的冰点以下也能维持液态。

电压生成单元28根据与预定电压量级和预定频率相关的设定值产生交流电压并将交流电压施加到电极单元22。电压生成单元28可以改变电压的量级和频率中的至少一者，从而生成交流电压。更具体而言，电压生成单元28根据控制单元30提供的设定值(比如，与预定电压量级和预定频率相关的设置值)生成交流电压并将交流电压施加到电极单元22，使得电极单元22能够生成电场并将电场施加到室外热交换器4。电压发生器28可以改变电压的频率，使得电压的量级能够在0.5-10KV的范围内变化。电压发生器28可以在0.5kHzd到500kHz的高频范围内改变电压的频率。

电压生成单元28施加具有0.5-500kHz高频的交流电压，因为频率低于0.5kHz或高于500kHz的电压仅能够使水分子稍微旋转或振动，因而导致水的相变。量级大于10KV的电压会导致电极罩25和27的介质击穿。频率高于500kHz的交流电压会以电波的形式传播而不会生成电场。另外，频率高于500kHz的交流电压的极性变化速度会过高，使得水分子的运动跟不上交流电压的极性变化。所以，电压生成单元28生成的电压的最佳频率和最佳电压会分别设定在0.5-500kHz的范围和0.5-10KV的范围。

如果室外热交换器4或室内热交换器8是包括冷却剂管和铝制销的销/管式热交换器，所述冷却剂管中有冷却剂流过并由铝或铜制成，所述铝制销布置在所述冷却剂管中，那么电极单元22生成的电场会集中在铝制销上并因铝制销的电阻而产生热量。通常，当大约7000V的电压作为直流(DC)脉冲施加到无锈材料上时，无锈材料会发出负离子，负离子刺激水分子，从而能够防止水分子发生冻结。通过利用这种现象，可以通过向铝制销施加高电压，使得铝制销发出的负离子能够刺激水分子来防止水发生冻结。

也就是说，可以通过向铝制销施加高压来保持防冻状态。另外，可以通过将铝制销接地和提供附加的有源电极来减小电击发生的概率。

参照图2，空调还可以包括控制单元30和负荷感测单元40。控制单元30根据空调的操作状态来控制防冻装置20，具体而言是控制电压发生器28。

负荷感测单元40确定室外热交换器4的表面上是否有水以及室外热交换器4的表面上的水的量。控制单元30根据负荷感测单元40执行感测的结果来控制防冻装置20。负荷感测单元40可以包括温度感测单元，所述温度感测单元感测连接至室外热交换器4的管的温度、室外热交换器4的温度或者空调安装处的室外温度。可替代地，负荷感测单元40可以包括对防冻装置20操作期间室外热交换器4生成的电场引起的电流或电压进行检测的电流检测单元或电压检测单元。

如果负荷感测单元40包括温度感测单元，那么负荷感测单元40可以包括感测室外热交换器4的温度的室外热交换器温度传感器42、感测室外热交换器4的入口处的管的温度的入口温度传感器44、感测室外热交换器4的出口处的管的温度的出口温度传感器46和感测空调外部温度的室外温度传感器48中的至少一者。控制单元30可以基于室外热交换器温度传感器42、入口温度传感器44、出口温度传感器46和室外温度传感器48中的至少一者执行的感测结果来确定室外热交换器4的表面上是否有水或室外热交换器4的表面上的水的量。然后，控制单元30可以确定是否驱动电压生成单元28以及确定用于电压生成单元28的频率和电压量级。

如果负荷感测单元40包括电流检测单元或电压检测单元，那么电流检测单元或电压检测单元的电阻可以根据室外热交换器4的表面上是否有水或室外热交换器4的表面上的水的量而改变。所以，控制单元30可以基于电流检测单元或电压检测单元的电阻来确定室外热交换器4的表面上是否有水或室外热交换器4的表面上的水的量。然后，控制单元30会确定是否驱动电压生成单元28以及确定用于电压生成单元28的频率和电压量级。

控制单元30可以不仅利用负荷感测单元40而且考虑空调是否执行加热操作来控制防冻装置20。下文中将进一步详细描述控制单元30对防冻装置20的控制。

如果空调满足一组防冻启动条件，那么控制单元30会驱动防冻装置20。另一方面，如果空调满足一组防冻解除条件，那么控制单元30会结束防冻装置20的操作。

防冻启动条件是室外热交换器4的表面上产生有水而且该水可能发生冻结的条件。防冻启动条件可以包括以下条件中的至少一者：空调是否执行热交换；空调的压缩机2已经受到连续驱动所持续的时间量；水负荷条件；以及启动防冻操作以后经过的时间。

比如，如果空调执行加热操作，压缩机2已经受到多于预定时间量的连续驱动，室外热交换器4的温度小于参照温度，自启动防冻操作开始还没有经过预定时间量，那么防冻装置20受到驱动。另一方面，如果空调执行操作而不是加热操作，压缩机2已经受到连续驱动，但时间少于预定时间量，室外热交换器4的温度高于参照温度，自启动防冻操作开始已经经过预定时间量，那么防冻装置20不会受到驱动。

防冻解除条件是由于室外热交换器4的表面上没有产生水或者由于室外热交换器4的表面上可能存在的水不太可能发生冻结而无需防冻操作的条件。防冻解除条件包括以下条件中的至少一者：空调是否执行加热操作和水负荷条件。

比如，如果防冻装置20操作期间停止空调所执行的加热操作，或者如果室外热交换器4的温度高于参考温度，那么会停止防冻装置20的操作。

另外，如果空调执行加热操作，压缩机2已经受到多于预定时间量的连续驱动，室外热交换器4的温度低于参照温度，那么不管启动防冻操作以后经过多少时间，防冻装置20都会受到驱动。另一方面，如果空调执行操作而不是加热操作，压缩机2已经受到连续驱动，但时间少于预定时间量，室外热交换器4的温度高于参照温度，那么防冻装置2不会受到驱动。如果防冻装置20操作期间停止空调所执行的加热操作，或者如果室外热交换器4的温度高于参考温度，那么会停止防冻装置20的操作。

参照图1，附图标记3表示布置于压缩机2与吸入管2a之间、冷却液储存在其中的储液器；附图标记5表示室外鼓风机5，所述室外鼓风机5包括将空气吹入室外热交换器4的室外风扇5a和使室外风扇5a旋转的电动机5b；并且附图标记9表示室内鼓风机5，所述室内鼓风机包括将空气吹入室内热交换器9的室外风扇9a和使室外风扇9a旋转的电动机9b。参照图2，附图标记50表示安装在图1的室内单元I中并能够使用户选择各种操作模式和防冻操作的遥控装置的控制面板或输入单元。

图1和2的实施方式不仅可以应用到室内单元和室外单元整合在一个机壳中的一体式空调，而且可以应用到室内单元和室外单元分开的分体式空调。假设图1和2的实施方式的空调是分体式空调，而且防冻装置20布置在图1所示空调的室外单元O中。

图3图示了室外单元O的俯视图，图4图示了图3中所示室外单元O的正视图。

参照图3和4，室外单元O包括：外壳54，所述外壳54具有空气通过其注入和排出外壳54的空气入口51和空气出口52；和隔离壁60，所述隔离壁60将外壳54的内部空间分成机械室56和流路室58。压缩机2布置在机械室56中，室外热交换器4布置在流路室58中。

储液器3和膨胀装置6连同压缩机2一起布置在室外单元O的机械室56中。

外壳54包括：具有支腿的基座54A；机壳54B，所述机壳54B布置在基座54A上而且具有布置在所述机壳54B的至少一个表面上的空气入口51；前罩54C，所述前罩54C布置在机壳54B前方并且具有空气出口52；以及覆盖机壳54B顶部的顶罩54D。

外壳54可以整个由介电材料制成。可替代地，外壳54的仅靠近电极24和26的部分由介电材料制成。

室外单元O可以安装成使得室外热交换器4能够变为在空气入口51附近。可以仅仅是室外单元O的与室外热交换器4相邻的机壳54B由介电材料制成。可替代地，机壳54B和顶罩54D可以由介电材料制成，而需要高刚性的基座54A和距离电极单元22较远的前罩54C可以由高刚性材料制成。

室外鼓风机5布置在室外单元O中。室外鼓风机5的室外风扇5A布置在流路室58中且位于空气入口51与空气出口52之间，使得空气能够通过空气入口51注入室外单元O，并通过空气出口52排出室外单元O。

隔离壁60可以由介电材料制成。

室外单元O还包括控制盒62，在所述控制盒62中安装有控制单元30的各种自动电子元件，诸如用于控制压缩机2的自动电子元件等。控制盒62可以布置在机械室56或流路室58中。

控制单元30的全部或部分自动电子元件可以安装在控制盒62中。

包括有电极24和26的电极单元22布置在流路室56中。

电极24和26可以布置成不会阻塞来自室外单元O外部的空气的流动通道，因而不会妨碍空气的流动。电极24和26可以分别布置在室外热交换器4的左侧和右侧。可替代地，电极24和26可以分别布置在室外热交流器4的上方和下方。在这种情况下，电极24和26可以彼此竖向对齐，或者可以相对于室外热交换器4呈对角布置。

电极罩25和27可以是电极壳体并分别覆盖电极24和26。电极罩25和27可以由诸如塑料等介电材料制成。

电极罩25和27可以分别包括电极盒25A和27A，而且分别包括罩25B和27B。各个电极盒25A和27A的一个带开口的表面，因而能够保持电极24或26。罩25B和27B分别覆盖电极盒25A和27B的带开口的表面。可替代地，电极罩25和27可以通过注塑模制而形成为壳体，使得电极24和26能够分别插入电极罩25和27。

电极罩25和27设置成与电极24和26一样多。电极罩25和27可以分别覆盖电极24和26。

在电极24的下端24a和上端24b以及电极26的下端26a和上端26b处不会均匀地生成电场。为了向室外热交换器4提供比较均匀的电场，从而稳定地保持防冻状态，室外热交换器4可以距离电极24的下端24a和上端24b以及电极26的下端26a和上端26b中的每一个都远一些。

也就是说，电极24和26的高度H1小于室外热交换器4的高度H2。电极24和26的下端24a和26a布置成低于室外热交换器4的底部，电极24和26的上端24b和26b布置成高于室外热交换器4的顶部。

参照图3和4，空调还可包括隔离单元，所述隔离单元使室外热交换器4与电极24和26的下端24a和26a隔离。

隔离单元包括支撑部54E。支撑部54E支撑室外热交换器4，使得室外热交换器4能够布置成高于电极24和26的下端24a和26a。

支撑部54E可以形成在基座54A的顶面上。可替代地，参照图4，基座54A的一部分可以突出超过基座54A的顶面，因而可以分别形成支撑部54E。

施加到室外热交换器4的电场的强度从室外热交换器4的一部分到另一部分会有所变化，而不是均匀地越过整个室外热交换器4，所以，室外热交换器4的边角处的温度会与室外热交换器4的其余部分的温度有相当大的差异。在这种情况下，防冻状态会变得不稳定，在水分子中会形成凝结核，使得水会因为无法保持过冷而发生冻结。所以，参照图4，室外热交换器4可以具有倒圆的边角。结果，室外热交换器4可以距离电极24和26远一些，可以将均匀的电场施加到室外热交换器4，防冻状态会得到进一步稳定。

电压生成单元28可以布置在机械室56中，或者可以连同电极单元22一起布置在流路室56中。

如果电压生成单元28布置在机械室56中，那么电压生成单元28因电场而发生故障的概率会最小化，而且电压生成单元28由于相邻于控制盒62而能够容易进行控制和维修。另一方面，如果电压生成单元28布置在流路室58中，那么电压生成单元28产生的热量会由于经过流路室58的空气而散掉，因而，电压生成单元28的稳定性可以得到改善。

电压生成单元28通过导线29A和29B连接至电极单元22，并通过导线29C连接至控制盒62。所以，如果电压生成单元28布置在机械室56中，那么导线29A和29B会穿过隔离壁60或者绕过隔离壁60。另一方面，如果电压生成单元28布置在流路室56中，那么导线29C会穿过隔离壁60或绕过隔离壁60。

当导线29A和29B接触到基座54A表面上可能存在的水时，导线29A和29B的稳定性会受到危害。所以，导线29A和29B可以布置在室外单元O的上部。更具体而言，导线29A和29B可以分别连接至电极24和26的上端24a和26a。

连接器可以分别安装在电极罩25和27上并暴露于电极罩25和27。连接器可以将电极24和26分别电连接至导线29A和29B。可替代地，导线通孔25C和27C可以分别贯穿电极罩25和27而形成，使得导线29A和29B能够分别通过导线通孔25C和27C连接至电极24和26。

如果连接器布置在各个电极罩25和27外部，那么导线29A和29B可以容易地连接至连接器或者与连接器分离，但是水渗透进入连接器的概率变大。所以，导线29A和29B可以分别穿过电极罩25和27连接至电极24和26。

导线29A到29C中至少一者经由其穿过隔离壁60的导线贯穿槽或导线通孔61可以形成在隔离壁60上。

参照图3和4，附图标记80表示介电元件，为了电压生成单元28的安全起见，所述介电元件覆盖电压生成单元28。

图5图示了测试根据本发明的一种实施方式的空调的过冷现象的结构，图6图示了利用图5中所示结构得到的试验结果的图。

参照图5，用于将水容纳在其中的空间101形成在外壳100中。0.1升的蒸馏水容纳在空间101中。多个电极24和26安装在外壳100内而且布置在空间101的相对侧。电极24和26的长度大于空间101中的水的高度。电极24和26的宽度是20mm。外壳100由诸如丙烯酸材料等介电材料形成。利用电压生成单元28将0.91KV(6.76mA，20kHz)的交流电压施加到电极24和26，而且对外壳100进行冷却，使得空间101的温度能够到达大约-7摄氏度。

图7图示了利用图5中所示结构在不同量的功率下得到的防冻温度测量结果的图。图7的测量结果是通过将外壳100的空间101的温度保持在-6摄氏度，设定将由电压生成单元28施加的多个量的功率并且施加所述多个量的功率而得到。参照图7的参照线O，当没有施加功率时，防冻状态得以维持直到空间101的温度达到-5摄氏度。于是，在防冻状态开始后不到三个小时冻结状态开始。

参照图7的第一能量线I(1.38W)，由于向水施加大量能量，所以水的温度几乎不变地保持在零摄氏度，因而即使水在其冰点(1个大气压的压力下的零摄氏度温度)开始冻结也不会发生过冷现象。

参照图7的第二能量线II(0.98W)，过冷现象引起的防冻状态得以维持，防冻温度保持在-3摄氏度到-3.5摄氏度的范围内。

参照图7的第三能量线III(0.91W)，过冷现象引起的防冻状态得以维持，防冻温度保持在-4摄氏度到-5摄氏度的范围内。

参照图7的第四能量线IV(0.62W)，过冷现象引起的防冻状态得以维持，防冻温度保持在-5.5摄氏度到-5.8摄氏度的范围内。

参照第五能量线V(0.36W)，没有达到过冷状态，所以水发生冻结，即水发生相变。

图8图示了图7中所示第一到第五能量线之间关系的图。参照图8，向水施加的能量的量与水的防冻温度成正比。向水施加的能量越多，防冻温度变得越高。另一方面，向水施加的能量越少，防冻温度变得越低。然而，如果施加的能量太少，那么水分子的运动将不足以活跃到实现过冷状态，所以，水会发生冻结，如同图7的第五能量线的情况。

图9图示了将空调中不同量的水保持在防冻状态的最佳电压与最佳频带之间关系的图。参照图9，保持防冻状态的最佳电压和最佳频带必须根据水量的增加——比如0.1升到2升、2升到5升或者5升到10升——而适当地进行确定，如果最佳频带和最佳电压分别设定为0.5-500kHz的范围和0.5-10KV的范围，那么不管水量如何变化，水的防冻状态都会有效地得以保持。假如那样，通常，不管室外热交换器4的尺寸如何，都会产生少于0.1升的蒸馏水，最佳频带和最佳电压可以分别设定为0.5-40kHz的范围和0.5-1KV的范围。

下文中进一步详细描述图1和2的实施方式的空调的操作。

图10图示了控制根据本发明的一种实施方式的空调的方法的流程图。参照图10，在空调的制冷操作期间，控制单元30驱动压缩机2，控制制冷/加热转换阀10以制冷模式操作，而且驱动室内鼓风机9的电动机9B和室外鼓风机5的电动机5B(S1)。

在空调制冷操作期间，冷却剂顺序经过室外热交换器4、膨胀装置6、室内热交换器8和压缩机2，室内热交换器8除去空调所安装的室中空气的热量，室外热交换器4将该热量释放到室外。

另一方面，在空调的加热操作期间，控制单元30驱动压缩机2，控制制冷/加热转换阀10以加热模式操作，而且驱动室内鼓风机9的电动机9B和室外鼓风机5的电动机5B。

在空调加热操作期间，冷却剂顺序经过压缩机2、室内热交换器8、膨胀装置6、室外热交换器4和压缩机2，室外热交换器4除去来自室外的空气的热量，并且室外热交换器4将该热量释放到室内(S1)。

在空调加热操作期间，在室外热交换器4的表面上产生冷凝水，如果空调满足一组防冻启动条件，则控制单元30驱动防冻装置20(S2和S3)。

比如，如果空调当前执行的是加热操作，压缩机2已经受到多于预定时间量(比如，多于十分钟)的连续驱动，而且室外热交换器4的温度低于参照温度(比如，温度比水的冰点高2摄氏度)，那么控制单元30会驱动防冻装置20。

更具体而言，控制单元30控制电压生产单元28以向电极24和26施加具有预定量级并属于预定频带的电压。于是，在电极单元22的电极24与26之间产生电场。

电场使室外热交换器4的表面上的水分子连续振动和旋转，从而使水分子甚至在达到水的冰点之前就能够变成过冷状态。因此，由于电场，能够防止室外热交换器4的表面上的水发生冻结。

换句话说，空调能够执行加热操作，同时防止室外热交换器4的表面上的水发生冻结。所以，在空调进行加热操作期间无需执行除霜操作。

在防冻装置20操作期间，控制单元30降低空调的操作能力，尤其是降低压缩机2和膨胀装置6的操作能力，从而能够防止发生剧烈的温度变化，而且能够稳定地执行防冻操作。

当防冻装置20的操作开始以后经过预定时间量(比如，三分钟)时，控制单元30控制电压生成单元28以降低施加到电极单元22的电极24和26上的电压频率，并因而降低空调的功率消耗(S4和S5)。

预定时间量是使防冻状态稳定所用的时间而且能够通过试验来确定。

一旦防冻状态稳定，水分子中的运动变得规律并因而较少受到施加到电极24和26上的电压频率降低的影响。因此，防冻状态能够得到不变地维持。

如果空调满足一组防冻解除条件，那么控制单元30停止防冻装置20的操作(S6和S7)。

比如，如果在防冻装置20操作期间停止空调的加热操作，或者如果室外热交换器4的温度高于参照温度(比如，高于水的冰点2摄氏度的温度)，那么控制单元30会停止防冻装置20的操作。

换句话说，控制单元30切断向电极单元22的电极24和26施加的电压，使得在室外热交换器4中不能再产生电场。

图11图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的分解立体图，图12图示了图11所示空调的俯视图。

参照图11和12，空调包括空气引导件90，空气引导件90形成室外单元O中的室外风扇鼓吹的空气的流路，而且由介电材料制成。保持室外热交换器4的容器单元92布置在空气引导件90中，在容器单元92中生成电场的电极单元22也布置在空气引导件90中。

空气引导件90可以包括左部93、上部94和右部95，所以该空气引导件90环绕室外热交换器4的左部、右部和上部。可替代地，空气引导件90可以不仅包括左部93、上部94和右部95，而且包括下部以及由空气引导件90的左部93、上部94、右部95和下部限定的空间，该空间将室外热交换器4保持在其中，并因而环绕室外热交换器4的左部、右部、上部和下部。

电极单元22的多个电极24和26可以布置在空气引导件90的内部两侧，多个电极罩25和27也可以布置在空气引导件90的内部两侧，这些电极罩可以形成为盒子并因而可以分别环绕电极24和26。可替代地，电极单元22的电极24和26可以布置在空气引导件90的外部两侧，电极罩25和27也可以布置在空气引导件90的外部两侧，这些电极罩可以形成为盒子并因而分别环绕电极24和26。

也就是说，空气引导件90可以防护室外热交换器4，提供空气流路，而且用作安装电极22和24的元件。

除了空气引导件90以及电极罩25和27之外，图11的实施方式的空调与图1和2的实施方式的空调在结构上相同，因而省略对图11的实施方式的空调结构的详细描述。

图13图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的局部俯视图。参照图13，空调包括：外壳54’，所述外壳54’具有空气通过其注入该外壳54’的多个表面；室外热交换器4’，所述室外热交换器4’与注入该室外热交换器4’的空气交换热量；以及多个电极单元22和22’，所述电极单元22和22’布置在室外单元O中。

外壳54’包括布置在该外壳54’的一个表面上的空气入口51A和布置在该外壳54’的另一个表面上的空气入口51B。室外热交换器4’包括：第一热交换部4A，所述第一热交换部4A面向空气入口51A并与通过空气入口51A注入其中的空气交换热量；和第二热交换部4B，所述第二热交换部4B面向空气入口51B并与通过空气入口51B注入其中的空气交换热量。

为了方便起见，假设室外热交换器4’包括：后方热交换部4A，所述后侧热交换部4A沿着横向延伸并与从室外单元O的后部注入其中的空气交换热量；和横侧热交换部4B，所述横侧热交换部4B沿着纵向延伸并与从室外单元O的横侧横向注入其中的空气交换热量。

根据室外热交换器4’的结构——即后侧热交换部4A和横侧热交换部4B的布置——来确定电极单元22和22’的位置。更具体而言，电极单元22的一对电极24和26布置在后侧热交换部4A的两侧，电极24和26分别由介电元件25和27环绕。同样，电极单元22’的一对电极24’和26’布置在横侧热交换部4B的两侧，电极24’和26’分别由介电元件25’和27’环绕。

电极单元22和22’可以连接至一个电压生成单元。可替代地，电极单元22和22’可以连接至不同的电压生成单元，这些电压生成单元都连接至控制单元30。

控制单元30可以控制电极单元22和22’以相互生成电场。

控制单元30可以控制电压生成单元28，从而顺序地向电极24和26以及电极24’和26’施加电压，或者从而在同一时间生成电场。可以设定不施加电压的间歇时期。比如，可以首先打开电极24和26。可以在电极24和26打开预定时间量之后关闭电极24和26。然后，可以立即打开电极24’和26’或者可以在电极24和26关闭预定时间量之后打开电极24’和26’。可以在电极24’和26’打开预定时间量之后关闭电极24’和26’。以此方式，可以保持水分子的运动，因而与电极单元22和22’同时生成电场时的情况相比，减少空调的功率消耗。

图14图示了根据本发明的另一种实施方式的空调的示意图。参照图14，空调包括形成为具有圆形边缘的圆筒的室外热交换器4”和环绕室外热交换器4”外周的多个电极单元22、22’和22”。电极单元22、22’和22”分别包括第一对电极24和26、第二对电极24’和26’、以及第三对电极24”和26”，这些电极都是弯曲的。为方便起见，假设仅设置三对电极。

第一对电极24和26、第二对电极24’和26’以及第三对电极24”和26”都与室外热交换器4”的外周相距预定距离。

电压生成单元28顺序地向第一对电极24和26、第二对电极24’和26’以及第三对电极24”和26”施加预定时间量的电压，使得室外热交换器4”中生成的电场的方向能够改变。因此，室外热交换器4”的表面上的水分子的运动得以激活，即使在低温下也能使防冻状态稳定。

尽管已经参照本发明的示例性实施方式对本发明进行了具体图示和描述，但是本领域普通技术人员应当理解，在不背离如以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行各种改变。

工业实用性

根据本发明，防冻装置向热交换器供应能量，而且能够在空调操作期间防止热交换器表面上的水发生冻结。因此，在空调操作期间不必执行除霜操作。本发明可以应用于能够连续执行空调功能的空调。

Claims (25)

1.一种空调，包括：

热交换器，所述热交换器通过使冷却剂从中流过而与空气交换热量；和

防冻装置，所述防冻装置通过向所述热交换器供应能量来防止所述热交换器的表面上的水发生冻结。

2.根据权利要求1所述的空调，其中，所述防冻装置包括电场生成单元，所述电场生成单元在所述热交换器中生成电场。

3.根据权利要求2所述的空调，其中，所述电场生成单元包括多个电极，所述多个电极布置在所述热交换器的相对侧。

4.根据权利要求3所述的空调，进一步包括：

隔离单元，所述隔离单元将所述热交换器与所述电极隔离。

5.根据权利要求3所述的空调，其中，所述热交换器具有圆形边缘。

6.根据权利要求3所述的空调，其中，所述电极的底部布置成低于所述热交换器的底部，并且所述电极的顶部布置成高于所述热交换器的顶部。

7.根据权利要求3所述的空调，进一步包括多个电极单元，所述多个电极单元沿不同方向布置。

8.根据权利要求7所述的空调，进一步包括控制单元，所述控制单元顺序地向所述电极单元施加电压。

9.根据权利要求3所述的空调，其中，所述热交换器和所述电极具有圆形边缘，所述空调进一步包括多个电极单元，所述多个电极单元沿着所述热交换器的外周进行布置。

10.根据权利要求3所述的空调，进一步包括多个电极罩，所述多个电极罩由介电材料制成，而且相应的电极安装在所述电极罩中。

11.根据权利要求10所述的空调，其中，各个所述电极罩包括电极盒和罩，所述电极盒包括一个带有开口的表面，因而能够将相应的电极保持在其中，所述罩覆盖所述电极盒的带有开口的表面。

12.根据权利要求10所述的空调，其中，所述电极罩通过注塑模制而形成，使得所述电极能够分别插入所述电极罩中。

13.根据权利要求10所述的空调，进一步包括导线，所述导线连接电压生成单元和所述电极，其中，各个所述电极罩包括所述导线穿过其中的导线通孔。

14.根据权利要求2所述的空调，其中，所述防冻装置还包括电压生成单元，所述电压生成单元向所述电场生成单元施加电压。

15.根据权利要求14所述的空调，进一步包括：

外壳，所述外壳包括空气通过其注入的空气入口和通过其排出的空气出口；和

隔离壁，所述隔离壁将所述外壳的内部空间分成机械室和流路室，所述机械室中布置有压缩机，所述流路室中布置有所述热交换器，

其中，所述电场生成单元布置在所述流路室中。

16.根据权利要求15所述的空调，其中，所述电压生成单元布置在所述机械室或所述流路室中。

17.根据权利要求15所述的空调，进一步包括介电元件，所述介电元件覆盖所述电压生成单元。

18.根据权利要求15所述的空调，其中，所述隔离壁由介电材料形成。

19.根据权利要求15所述的空调，其中，所述防冻装置进一步包括导线，所述导线连接至所述电场生成单元或所述电压生成单元，所述隔离壁包括所述导线穿过其中的导线通孔。

20.根据权利要求15所述的空调，进一步包括：

风扇，所述风扇布置在所述流路室中，所述风扇通过所述空气入口注入空气并且通过所述空气出口排出空气；和

空气引导件，所述空气引导件布置在所述流路室中，引导由所述风扇使其循环的空气的流路，所述空气引导件由介电材料制成。

21.根据权利要求20所述的空调，其中，所述空气引导件包括所述热交换器容纳于其中的容器，所述电场生成单元安装在所述空气引导件中，从而能够在所述容器中生成电场。

22.根据权利要求1所述的空调，其中，所述空调是热泵，包括压缩机、制冷/加热转换阀、室外热交换器、膨胀装置和室内热交换器，所述防冻装置在所述热泵的加热操作期间向所述室外热交换器供应能量。

23.一种控制空调的方法，所述方法包括：

如果热交换器满足一组防冻启动条件，那么通过向一个或多个电极施加电压以在所述热交换器中生成干扰水发生冻结的电场来执行防冻操作；和

如果所述热交换器满足一组防冻解除条件，那么通过切断电压来取消防冻操作。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，执行所述防冻操作包括将所述空调的操作能力降低到比不向所述电极施加电压时小。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，执行所述防冻操作包括在所述防冻操作启动之后经过预定时间量就减小向所述电极施加的电压或频率。

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