CN110486996A - 利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法 - Google Patents

利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法。除霜结构包括包括：压缩机和蒸发器；蒸发器冷媒进管；集热装置，配置成与所述压缩机的壳体进行热交换；和，第一阀门装置，配置成使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器，或使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒不经过所述集热装置直接进入所述蒸发器。利用集热装置，吸收压缩机运行时产生的热量进行化霜，该过程可不需要四通阀换向，进一步也可使内机风扇停转，所以空调制热模式可以连续运行，维持室内环境温度。同时，因为冷媒吸收了压缩机产生的热量，对于提高空调的制热能力也有一定的提升。

Description

利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法
技术领域
本发明涉及制冷或制热领域，特别涉及一种利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法。
背景技术
目前当室外温度在10℃以下时，人们一般会使用空调的制热功能，此时空调外机换热器需要吸收热量，换热器的工作温度一般在0℃以下，所以室外换热器很容易出现结霜。一旦出现结霜，室外换热器的换热效率会下降，出现空调制热效果不佳的现象。现有空调都带有除霜功能。即空调系统检测到外机结霜，会控制室内机风扇停转，四通阀换向，转换为制冷状态，提高室外换热器温度进行除霜。也就是说，空调运行制热功能时，空调外机需要吸收外机热量，由内机释放。此工作过程中外机冷凝器中的冷媒温度低于环境温度，并且会出现冷媒温度低于0℃的情况。若空调外机长期在该状态下运行，室外换热器上会结霜。室外换热器结霜后，翅片与外界的接触面积变小，无法高效的吸收外界热量，从而造成制热效果差的现象。为了防止因室外换热器结霜造成的制热效果差现象，空调系统会在检测到霜层出现后，控制四通阀换向，转换为制冷状态，提高室外换热器温度，进行化霜。此时为了防止内机吹冷风，系统控制内机风扇停转。该过程运行一段时间后，霜层融化，四通阀再次换向，转换为制热模式，继续正常运行。
除霜过程中，空调无法运行制热功能，会造成室内温度一定程度的下降，造成比较差的用户体验。并且温度的下降也会使空调因检测到室内环温的变化而持续运转，造成能源消耗。即，因为空调自动除霜过程需要转换运行模式，即由制热状态转换为制冷状态，此时为了降低空调制冷状态对室内环境温度的影响，内机风扇停转，防止吹出冷风，并且除霜时间大约持续15-20分钟，此时空调无法制热，同时内机蒸发器温度较低，所以会影响室内温度的稳定，造成差的用户体验。并且温度的下降也会使空调因检测到室内环温的变化而持续运转，造成能源消耗。此外，在一些制冷场合，由于所需制冷温度比较低，蒸发器上也容易结霜。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法。
一方面，本发明提供了一种利用压缩机壳体热量的除霜结构，包括压缩机和蒸发器，其中，还包括：
蒸发器冷媒进管；
集热装置，配置成与所述压缩机的壳体进行热交换；和
第一阀门装置，配置成使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器，或使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒不经过所述集热装置直接进入所述蒸发器。
可选地，所述除霜结构还包括温度检测装置，配置成至少检测所述蒸发器顶部的温度、所述蒸发器中上部的温度和所述蒸发器中下部的温度。
可选地，所述第一阀门装置为四通换向阀，具有总进口、第一换向出口、换向进口和第二换向出口；
所述总进口连通所述蒸发器冷媒进管的出口；
所述第一换向出口受控地与所述总进口连通时，所述换向进口与所述第二换向出口连通，所述第二换向出口受控地与所述总进口连通时，所述换向进口与所述第一换向出口连通；且
所述第一换向出口连通所述集热装置的进口；
所述第二换向出口连通所述蒸发器的进口；
所述换向进口连通所述集热装置的出口。
可选地，所述集热装置为换热管，螺旋缠绕于所述压缩机的壳体。
可选地，所述除霜结构还包括：
冷凝器，所述冷凝器的出口与所述蒸发器冷媒进管连通，且所述冷凝器与所述蒸发器冷媒进管之间设置有节流装置；
第二阀门装置，配置成使来自所述压缩机的冷媒先进入所述冷凝器的进口后经由所述蒸发器的出口返回所述压缩机，或使所述压缩机的冷媒先进入所述蒸发器的出口后经由冷凝器的进口返回所述压缩机。
可选地，所述冷凝器为空调器的室内换热器；所述蒸发器为所述空调器的室外换热器。
另一方面，本发明还提供了一种用于上述任一种除霜结构的除霜方法，其包括：
接收除霜启动信号；
控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器；
检测所述蒸发器上至少一个位置处的温度；
判断每个所述温度是否达到第一预设温度；
在每个所述温度均达到所述第一预设温度时，开始计时，以获取第一时间，且在所述第一时间大于或等于第一预设时间后，发出除霜结束信号。
可选地，所述除霜方法还包括：
在控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器时，开始计时，以获取第二时间；
在所述第二时间达到所述第二预设时间后，且至少一个所述温度未达到所述第一预设温度，使所述压缩机的冷媒进入所述蒸发器，以进行强制除霜。
可选地，在进行强制除霜时开始计时以获取第三时间，且在所述第三时间大于或等于第三预设时间后，发出除霜结束信号；且
在进行强制除霜时，关闭空调器的室内风机和室外风机。
可选地，所述蒸发器上至少一个位置处的温度包括所述蒸发器顶部的温度、所述蒸发器中上部的温度和所述蒸发器中下部的温度；在控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器时，关闭空调器的室内风机。
本发明的利用压缩机壳体热量的除霜结构及除霜方法中，利用集热装置，吸收压缩机运行时产生的热量进行化霜，该过程可不需要四通阀换向，进一步也可使内机风扇停转，所以空调制热模式可以连续运行，维持室内环境温度。同时，因为冷媒吸收了压缩机产生的热量，对于提高空调的制热能力也有一定的提升。进一步地，为保证化霜的彻底，还可以进一步设定了强制除霜模式，确保霜层完全除净。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的具有除霜结构的空调器的示意性系统图；
图2是根据本发明一个实施例的空调器的集热装置的示意性主视图；
图3是图2所示集热装置的示意性俯视图；
图4是根据本发明一个实施例的空调器的制热状态示意性图；
图5是根据本发明一个实施例的空调器的除霜状态示意性图；
图6是根据本发明一个实施例的空调器的强制除霜状态示意性图；
图7是根据本发明一个实施例的除霜方法的示意性流程图。
具体实施方式
本实施例首先提供了一种空调器，其具有利用压缩机壳体热量的除霜结构，如图1所示并参考图2至图6，图中箭头可表示冷媒的流动路径。除霜结构可包括压缩机20、蒸发器70、蒸发器冷媒进管40、集热装置50和第一阀门装置60。集热装置50配置成与压缩机20的壳体进行热交换。具体地，集热装置50可安装于压缩机20，以吸收压缩机20产生的热量。例如，集热装置50为换热管，螺旋缠绕于压缩机20的壳体。第一阀门装置60可配置成使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒经由集热装置50进入蒸发器70，或使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒不经过集热装置50直接进入蒸发器70。
当空调器、冰箱等装置在利用蒸发器70吸热进行工作时，如空调器(蒸发器70为空调器的室外换热器)制热时，空调器等装置接收到除霜启动信号后，可控制第一阀门装置60，使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒经由集热装置50进入蒸发器70，这样就可使得冷媒先吸收压缩机20产生的热量，进行化霜，所以空调制热模式可以连续运行，维持室内环境温度。同时，因为冷媒吸收了压缩机20产生的热量，对于提高空调的制热能力也有一定的提升。
在本发明的一些实施例中，第一阀门装置60为四通换向阀，具有总进口、第一换向出口、换向进口和第二换向出口；总进口连通蒸发器冷媒进管40的出口。第一换向出口受控地与总进口连通时，换向进口与第二换向出口连通，第二换向出口受控地与总进口连通时，换向进口与第一换向出口连通；且第一换向出口连通集热装置50的进口；第二换向出口连通蒸发器70的进口；换向进口连通集热装置50的出口。
除霜结构还包括冷凝器30和第二阀门装置80。冷凝器30为空调器的室内换热器；蒸发器70为空调器的室外换热器。冷凝器30的出口与蒸发器冷媒进管40连通，且冷凝器30与蒸发器冷媒进管40之间设置有节流装置。第二阀门装置80配置成使来自压缩机20的冷媒先进入冷凝器30的进口后经由蒸发器70的出口返回压缩机20，或使压缩机20的冷媒先进入蒸发器70的出口后经由冷凝器30的进口返回压缩机20。优选地，第二阀门装置80为四通阀。设置第二阀门装置80，可使流出压缩机20的高温冷媒先进入蒸发器70，对蒸发器70进行强制化霜，除霜效率高，且除霜更为彻底。在一些替代性实施例中，也可采用其他化霜效果比较高的化霜防止进行化霜，例如使用旁通管路对室内换热器进行短路，使流出压缩机20的高温冷媒直接进入蒸发器70的入口处。
在该实施例中，可先利用压缩机20的热量进行化霜，然后再利用第二阀门装置80换向进行强制化霜，不仅可充分利用压缩机20产生的热量，且可使强制化霜时间更短，对室内制热的影响更小。
在本发明的一些实施例中，除霜结构还可包括温度检测装置，配置成至少检测蒸发器70顶部的温度、蒸发器70中上部的温度和蒸发器70中下部的温度。温度检测装置可包括三个温度传感器90。温度检测装置可检测蒸发器70上多个位置处的温度，尤其是蒸发器70的顶部、中部上端、中部下端等位置处的温度，可根据温度判断蒸发器70上的结霜程度和/或化霜程度，进而可进一步确定结束化霜的时机，控制更方便，更精确。
图7是根据本发明一个实施例的除霜方法的示意性流程图，如图7所示，本发明实施例还提供了一种用于上述任一实施例的除霜结构的除霜方法，即利用压缩机20壳体热量的除霜方法。下面以空调器冬季进行制热为例进行介绍。
如图1和图4所示，当空调器进行正常制热工作时，流出压缩机20的冷媒依次流经第二阀门装置80、室内换热器(即冷凝器30)、节流装置、蒸发器冷媒进管40、第一阀门装置60、蒸发器70和第二阀门装置80，最后返回压缩机20。当空调器需要化霜时，如图5所示，本发明实施例中的除霜结构的除霜方法可包括：
接收除霜启动信号。
控制第一阀门装置60，使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒经由集热装置50进入蒸发器70。第二阀门装置80不换向，空调器可持续制热。在集热装置50的运行下，冷媒将热量运输至蒸发器70，提高蒸发器70的温度，进行化霜。
检测蒸发器70上至少一个位置处的温度。优选地，蒸发器70上至少一个位置处的温度包括蒸发器70顶部的温度T1、蒸发器70中上部的温度T2和蒸发器70中下部的温度T3。
判断每个温度是否达到第一预设温度。第一预设温度可为0℃至0.5℃等。
在每个温度均达到第一预设温度时，开始计时，以获取第一时间t1，且在第一时间t1大于或等于第一预设时间Th后，发出除霜结束信号。除霜结束时，控制第一阀门装置60，可使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒不经由集热装置50，直接进入蒸发器70，即集热装置50结束工作。第一预设时间Th可为化霜所需最小时间，可由开发试验测得。
该实施例中，利用集热装置50吸收压缩机20运行时产生的热量进行化霜，该过程可不需要四通阀换向，进一步也可使内机风扇停转，所以空调制热模式可以连续运行，维持室内环境温度。同时，因为冷媒吸收了压缩机20产生的热量，对于提高空调的制热能力也有一定的提升。
为了进一步提高空调器的除霜效果和效率，如图6所示，上述除霜方法还可包括：
在控制第一阀门装置60，使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒经由集热装置50进入蒸发器70时，开始计时，以获取第二时间t2。在第二时间t2达到第二预设时间TH后，且至少一个温度未达到第一预设温度，使压缩机20的冷媒进入蒸发器70，以进行强制除霜。当然，在第二时间t2达到第二预设时间TH前，若所有的温度均达到第一预设温度，可在第一预设时间Th后，发出除霜结束信号。设定了强制除霜模式，确保霜层完全除净。第二预设时间TH可为集热装置50运行最大时间，超过该时间，系统进入强制化霜模式。
进一步地，在进行强制除霜时开始计时以获取第三时间t3，且在第三时间t3大于或等于第三预设时间Tqh后，发出除霜结束信号。第三预设时间Tqh可为强制化霜所需最小时间，可由开发试验测得。在进行强制除霜时，关闭空调器的室内风机和室外风机，控制第一阀门装置60，使来自蒸发器70的冷媒不经由集热装置50，直接进入蒸发器冷媒进管40。在控制第一阀门装置60，使来自蒸发器冷媒进管40的冷媒经由集热装置50进入蒸发器70时，也可关闭空调器的室内风机，可进一步提高除霜效率，也可减少对室内温度的影响。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种利用压缩机壳体热量的除霜结构，包括压缩机和蒸发器，其特征在于，还包括：
蒸发器冷媒进管；
集热装置，配置成与所述压缩机的壳体进行热交换；和
第一阀门装置，配置成使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器，或使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒不经过所述集热装置直接进入所述蒸发器。
2.根据权利要求1所述的除霜结构，其特征在于，还包括：
温度检测装置，配置成至少检测所述蒸发器顶部的温度、所述蒸发器中上部的温度和所述蒸发器中下部的温度。
3.根据权利要求1所述的除霜结构，其特征在于，
所述第一阀门装置为四通换向阀，具有总进口、第一换向出口、换向进口和第二换向出口；所述总进口连通所述蒸发器冷媒进管的出口；
所述第一换向出口受控地与所述总进口连通时，所述换向进口与所述第二换向出口连通，所述第二换向出口受控地与所述总进口连通时，所述换向进口与所述第一换向出口连通；且
所述第一换向出口连通所述集热装置的进口；
所述第二换向出口连通所述蒸发器的进口；
所述换向进口连通所述集热装置的出口。
4.根据权利要求1所述的除霜结构，其特征在于，
所述集热装置为换热管，螺旋缠绕于所述压缩机的壳体。
5.根据权利要求1所述的除霜结构，其特征在于，还包括：
冷凝器，所述冷凝器的出口与所述蒸发器冷媒进管连通，且所述冷凝器与所述蒸发器冷媒进管之间设置有节流装置；
第二阀门装置，配置成使来自所述压缩机的冷媒先进入所述冷凝器的进口后经由所述蒸发器的出口返回所述压缩机，或使所述压缩机的冷媒先进入所述蒸发器的出口后经由冷凝器的进口返回所述压缩机。
6.根据权利要求5所述的除霜结构，其特征在于，所述冷凝器为空调器的室内换热器；所述蒸发器为所述空调器的室外换热器。
7.一种用于权利要求1-6中任一项所述的除霜结构的除霜方法，其特征在于，包括：
接收除霜启动信号；
控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器；
检测所述蒸发器上至少一个位置处的温度；
判断每个所述温度是否达到第一预设温度；
在每个所述温度均达到所述第一预设温度时，开始计时，以获取第一时间，且在所述第一时间大于或等于第一预设时间后，发出除霜结束信号。
8.根据权利要求7所述的除霜方法，其特征在于，还包括：
在控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器时，开始计时，以获取第二时间；
在所述第二时间达到所述第二预设时间后，且至少一个所述温度未达到所述第一预设温度，使来自所述压缩机的冷媒进入所述蒸发器，以进行强制除霜。
9.根据权利要求8所述的除霜方法，其特征在于，
在进行强制除霜时开始计时以获取第三时间，且在所述第三时间大于或等于第三预设时间后，发出除霜结束信号；且
在进行强制除霜时，关闭空调器的室内风机/关闭空调器的室内风机和室外风机，控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器的冷媒不经由所述集热装置，直接进入所述蒸发器冷媒进管。
10.根据权利要求7所述的除霜方法，其特征在于，
所述蒸发器上至少一个位置处的温度包括所述蒸发器顶部的温度、所述蒸发器中上部的温度和所述蒸发器中下部的温度；
在控制所述第一阀门装置，使来自所述蒸发器冷媒进管的冷媒经由所述集热装置进入所述蒸发器时，关闭空调器的室内风机。
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