CN1164006A - 热泵型空调器的除霜方法 - Google Patents

Abstract

一种热泵型空调器的除霜方法，包括：用于测量室内管道温度TE1与自加热操作启动时刻经过m1分钟后的室温度TR1之间的温度差值TD1的第一温度测量步骤，用于测量室内管道温度TE2与经过m2分钟后的室温度TR2之间的温度差值TD2的第二温度测量步骤，和用于把第一和第二温度测量步骤中测量的各个温度与参考值比较和检测结霜的除霜步骤。

Description

热泵型空调器的除霜方法

本发明涉及热泵型空调器的除霜方法，特别是涉及具有能够检测室外热交换器上结霜情况，和能够以加热工作模式，用设置在室内交换器中的温度传感器和室内温度传感器启动除霜操作的方法。

图1示出了传统的热泵型空调器，它包括：用于向控制电路和负载装置供电的电源电路10，用于检测室温的室温传感器20，用于检测室内热交换器温度的室内管道温度传感器30，用于接收遥控器发射的信号并将该信号转换为电信号的接收器40，和用于控制空调器的所有部件的微处理器50。

上述的空调器进一步包括：设置在室内单元内的室内风扇电机60，设置在室外单元内的室外风扇电机70，用于强制循环冷却剂的压缩机80，用于转变制冷剂循环方向和改变加热或制冷工作模式的四通阀90，和用于在微处理器控制下驱动所述负载装置的驱动电路100。

所述的空调器还包括：用于检测加热工作模式的室外热交换器的温度的室外管道温度传感器110，执行切断四通阀和把加热模式转换为冷却模式的除霜电路120以便在从加热模式的起点到预定时间结束时消除室外热交换器管道中形成的霜，和用于观察四通阀接通或切断状态的四通阀监视电路130。

在上述的空调器中，当加热工作模式被遥控器或其它输入装置选定时，四通阀90、室内风扇电机60、室外风扇电机70和压缩机80就被启动，以便执行加热操作。

当在设置空调器的加热模式上接通四通阀90时，电源就加给设置在室外单元内的除霜电路120。预定时间，例如60±10分钟，结束后，室外管道温度传感器110测量室外热交换器的管道温度。此时，如果管道温度低于-6℃，微处理器50就确定在室外热交换器中形成了霜并强制切断四通阀。然后，微处理器50通过四通阀监视器电路130辨别四通阀的切断，并接通室内风扇电机60和室外风扇电机70以便执行除霜操作。

在冷却循环开始后室外热交换器的管道温度超过12℃时，或当除霜操作的持续时间超过12分钟时，四通阀90由除霜电路120接通，使除霜操作停止。与此同时，微处理器50驱动负载装置以便重新进行加热操作。

因此，除霜时间是通过检测室外管道温度或通过检测预定时间结束来自动确定的。

然而，在上述除霜方法中，当压缩机80和室外风扇电机70在加热工作期间被关断时，室外热交换器的温度会迅速降低，于是，微处理器50就会把快速温度降低看作是结霜情况，而实际上结霜并未在室外热交换器中形成。

此外，当室外温度下降到0℃以下时，也许会出现室外热交换器的温度低于-6℃的情况。但是，尽管所述交换器的温度变为-6℃，但霜并未在所述交换器中形成。因此，在这种情况中，加热操作的效率变低。另外，根据上述方法，设置室外管道温度传感器、除霜电路和四通阀监视电路是必须的，所以制造成本很高。

为了解决上述问题，日本专利公开公报1991-260541中公开了一种用于根据室内风扇的速度变化来校准室外热交换器温度的除霜方法。然而，这种方法不考虑压缩机的连续开启时间，这样就不可能在压缩机开启或关闭时响应室外管道的快速温度变化，因而不能精确地检测结霜。另外，由于该方法只校准室外管道的温度而不考虑室温变化，因而可能会出现某些霜检测错误。

也就是说，用于检测室内温度的室温传感器设置在室内热交换器中以使室内热交换器内的温度具有室温传感器中的吸入温度的效果。因此，如果室内风扇的空气量因空气量变化而减小，则会出现某些霜检测错误。

日本专利公开公报1994-272931中公开了另一种除霜方法，该方法是当室内热交换器的温度低于预定值或室内热交换器温度与房间温度间的温度差值低于30℃时选择除霜操作。然而，这种方法未考虑压缩机的连续开启时间，这样，它就不可能在压缩机启动或关闭时响应室外管道的快速温度变化，因而不能精确地检测结霜。尽管除霜操作是靠室内热交换器温度下降开始进行的，但这种方法不考虑室内风扇的旋转速度变化，即不考虑造成室内热交换器温度变化的空气量。因而会出现霜检测的某些错误。

本发明的目的是提供具有能够检测室外热交换器中结霜，并在加热模式操作中靠室内管道传感器和室温传感器启动除霜操作的除霜方法。

本发明的目的根据所提供的除霜方法的优选实施例来实现，该方法包括以下步骤：

测量室内管道温度TE1与室温度TR1之间的第一温度差值TD1，其中，所述的室内管道温度和所述的室温度TR1是在加热操作开始后经过预定时间m1分钟时测量的；

测量室内管道温度TE2与室温度TR2之间的第二温度差值TD2，其中，所述的室内管道温度TE2和室温度TR2是在加热操作开始后经过预定时间m2分钟时测量的；

用参考值与每个温度差值TD1、TD2比较，以便确定霜是否在室外热交换器中形成，如果在所述热交换器中形成了霜则执行除霜操作。

本发明的特征之一是在压缩机开启后经过预定时间时在第一和第二温度测量步骤测量室内管道温度和室温度；如果室内风扇的空气量在第一温度测量步骤后变化，则第一测量室内管道温度TE1根据空气量即刻变化后的室内管道温度与空气量变化后经过预定时间的室内管道温度之间的温度差值来校准。如果室内风扇的空气量在第二温度测量步骤后变化，则温度TE1、TE2根据空气量即刻变化后的室内管道温度与气流变化后经过预定时间的室内管道温度之间的温度差值来校准。

本发明的特征之二是当第二测量室内管道温度TE2超过预定值和大于第一测量室内管道温度TE1时执行加热操作，除霜时间基于在第一温度测量步骤测量的温度差值TD1与第二温度测量步骤测量的温度差值TD2之间的温度差值。而且，除霜操作在第一测量室内管道温度TE1与第二测量室内管道温度TE2之间的温度差值TX变得大于预定值时开始。

图1是传统的空调器的控制电路的方框图；

图2是本发明的空调器优选控制电路的方框图；

图3a至图3c是用于说明本发明除霜方法的流程图；

图3a是用于说明为了检测结霜的温度测量方法的流程图；

图3b是用于说明检测结霜和确定除霜时间的方法的流程图；

图3c和图3d是用于说明根据检测温度期间空气量变化来校准测量温度的方法的流程图；

图4是室内管道和房间中温度变化的曲线图；

图5图6是经过预定时间后随空气量的变化室内管道和房间内温度变化的曲线图。

下面参照附图详细说明实施例。

图2示出了根据本发明的空调器各部分间电连接关系的方框图。在图2中省去了传统的空调器的室外管道温度传感器110，除霜电路120和四通阀监视电路130，但各部分的功能与传统的功能相同。

下面将参照图3说明霜检测方法和其控制。如果加热操作开始，则加热操作时间由微处理器50计时并在正常状态下连续加热；室内管道温度和室温度将逐渐上升，如图4所示。此后，如果形成了霜，则所述管道温度将逐渐降低。

在本发明中，微处理器通过使用室内管道温度传感器和室温度传感器决定霜是否被形成。如图3a所示，步骤S1是确定除霜操作是否在加热操作期间被执行。如果除霜操作正在进行或者加热操作开始后预定时间m1分钟未结束，则流程转换到步骤S2。

此后，执行步骤S2、S3以确保加热操作开始后经过m1分钟和压缩机连续启动k1分钟的工作。如果加热操作开始后未进行m1分钟或压缩机启动后未经过k1分钟，则室内管道温度不稳定，以致室内管道温度不能在预定时间内测量。压缩机启动时间代表压缩机的连续启动时间。所以，如果压缩机开始启动，压缩机启动时间就进行累积直至压缩机停机。如果压缩机的启动时间停止，所述的启动时间就清零。

此后，如果压缩机连续启动大于k1分钟，所述管道温度就开始稳定，那么经过m1分钟后的室内管道温度TR1和室温度TE1就被测量。在步骤S4，所述温度TE1、TR1间的温度差值就计算出来，其结果被存入存储器。即，如果所述压缩机的启动时间未到达加热操作开始后的k1分钟，流程就转到步骤S3。如果所述启动时间达到k1分钟，温度TE1、TE4的测量就在步骤S4完成。

步骤S5、S6确定加热操作开始后是否经过了m2分钟和压缩机是否连续启动k1分钟以上。第一温度测量进行之后，如果冷却剂循环由于压缩机的停机而停止，则管道温度开始不稳定，这样温度测量就不能进行。

如果步骤S5、S6的回答为是(yes)，则在步骤S7确定室内风扇的空气量是否发生了变化。此时，如果所述风扇的空气量发生变化，则流程跳到图3d所示的步骤，这是因为温度变化也许发生在室内管道温度。如果所述风扇空气量未变化，则测量加热操作启始经过m2分钟后的室内管道温度TE2和室温度TR2。此时，如果所述压缩机的连续启动时间未达到所述压缩机开启动时间后的k1分钟，则逻辑返回到步骤S5。当所述的启动时间达到k1分钟时，在步骤S8进行温度TE2、TR2的测量。在步骤S8内还计算温度TE2、TR2之间的温度差值TD2，并将其结果存在存储器上。

此后，每个在第一和第二温度测量步骤中测量的温度值TE1、TE2、TR1、TR2，温度差值TD1、TD2与参考值进行比较，以便确定霜是否在室外热交换器中形成，并确定除霜时间。

下面参照图3b说明根据测量的温度值的霜检测方法和霜形成时的除霜时间的确定方法。

在步骤S9中，如果经过m2分钟后的室内管道温度TE2高于经过m1分钟后的室内管道温度TE1，则确定霜未在室外热交换器中形成。在步骤S10中，如果经过m2分钟后的温度TR2高于一定温度T1℃，则下可能在所述热交换器中结霜。这样，流程就跳到执行正常加热操作的步骤S18。

另一方面，如果从加热操作的启动时间经过m2分钟后的室内管道温度低于一定的温度T1℃，则除霜时间根据Td值改变。这里，Td值由下列公式定义。

           Td-(TE1-TR1)-(TE2-TR2)即，Td值通过比较温度差值TD1和TD2来计算，并且Td值是用于确定除霜时间的系数。

在步骤S11中，如果Td值高于一定的温度T2℃，则除霜时间被设置为P1分钟。如果Td值低于一定温度T2℃，则在步骤S12检查TD值是否高于一定温度T3℃。如果TD值高于T3℃，则除霜时间设置为P2分钟。

如果温度差值Td未变成步骤S11、S12中那样的预定值，尤其是处在窗户在加热操作期间打开和寒冷的空气流入房间的情况，室内管道温度及室温几乎以相同的递减率开始下降。此时，经过m1分钟后的温度差值几乎与经过m2分钟后的温度差值相同。因此，室内管道温度开始下降，霜在室外热交换器中形成完全成为可能。这样，除霜操作不得不靠使用正好处于室内管道温度TE1、TE2间的温度差值TX执行。这里，温度差值TX由下列公式确定。

              TX＝TE1-TE2即，TX值指经过m1分钟后的室内管道温度与经过m2分钟后的室内管道温度之间的温度差值。在步骤S13中，如果TX值高于一定温度T4℃，则除霜时间设置为P3分钟。在步骤S14中，如果TX值不高于T4℃和不低于T5℃，则除霜时间被设置为P4分钟。在步骤S11至S14中，如果除霜条件不充分，除霜时间像步骤S15中那样就清零，随后除霜操作结束。

当除霜时间如上所述设置时，四通阀、室内风扇和室外风扇关闭以执行制冷循环(步骤S17)并且除霜码被建立以指示除霜操作，但压缩机在制冷循环期间保持其启动状态。如果除霜操作完成，四通阀、室内风扇和室外风扇接通以执行正常加热操作，并且除霜码重置以指示加热操作(步骤S18)。

另一方面，在步骤S5中如果加热操作启动时刻后未经过m2分钟，则流程跳到图3C所示的逻辑。在步骤A1中，将确定管道温度是否根据经过m1分钟后的室内风扇的空气量变化而变化。也就是说，步骤A1确定在压缩机启动时刻经过K1分钟后是否存在室内风扇的空气量变化。如果空气量未变化则流程跳到步骤S6。如果空气量改变，则在那一时刻测量室内管道温度TE3(步骤A2)和检查空气量变化后是否经过了K2分钟(步骤A3)。如果经过了k2分钟，则测量室内管道温度TE4(步骤A4)。随后，空气量变化后的即刻温度TE3和经过k3分钟后测量的温度TE4在步骤A5中相互比较并通过使用该比较结果校准在第一温度测量步骤中测量的室内管道温度。

换句话说，当空气量发生变化时，室内管道温度和室温度像图5所示的那样变化。如果空气量变化并且经过k2分钟后的室内管道温度TE4高于空气量变化后的即刻室内管道温度TE3，则温度值TE3、TE4之间的差值α与第一测量温度TE1相加以便根据空气变化量校准室内管道中的温度变化(步骤A6)。如果所述的温度TE4低于所述的温度TE3，则从第一测量温度TE1中减去温度值TE3、TE4间的差值α以便校准所述的温度TE1(步骤A7)。空气量一旦发生连续变化，所述的温度TE1就将被再次校准。

另一方面，在步骤S7中，应该检查从加热操作启始时刻经过m2分钟后是否存在空气量变化导致的室内管道中的温度变化。如果回答为是，那么流程跳到图3d所示的逻辑。即，如果发生空气量变化，则测量那一时刻的室内管道温度TE5(步骤B1)。此后，在步骤B2中检查空气量变化后是否经过了k2分钟。如果空气量变化后经过了k2分钟，则在步骤B3中测量经过k2分钟后的室内管道温度TE6。随后，所述的空气量变化后的即刻温度TE5与经过k2分钟后的所述温度TE6相互进行比较，并通过使用该比较结果校准在第二温度测量步骤中测量的室内管道温度。

换句话说，当空气量变化时，室内管道温度和室温度如图6所示的那样变化。如果空气量变化并且所述温度TE6高于所述温度TE5，则所述温度TE5、TE6间的差值β加到第二测量温度TE2以便根据空气量变化校准室内管道中的温度变化(步骤B5)。以及温度差值β加到第一测量温度TE1以便校准室内管道中的温度变化。

如果，空气量变化并且所述温度TE6低于所述温度TE5，则从第二测量温度TE2中减去温度差值β以便校准所述温度TE2。和从第一测量温度TE1减去温度差值β以便校准所述温度TE1。一旦空气量连续变化，所述温度TE1、TE2就应被再次校准。如果对室内管道温度TE1、TE2的校准像上所述的那样被完成，则温度差值TD1、TD2必须再次重新计算。

根据上述方法，温度差值TD1、TD2间的温度差值就被得到。得到该温度差值后，进行图3b中所示的逻辑步骤。这样，如果该温度差值高于一定值，则执行除霜操作。如果该温度差值低于一定值，则执行正常加热操作。

根据上述的本发明，可以获得下述的优点、效果。下面将详细说明根据本发明的效果。

在传统的空调器中，如果压缩机自四通阀接通经过60分钟后被关闭，室外热交换器中的温度就迅速下降，微处理器会将该快速温度下降看作是结霜状况，以致不经结霜的精确检测就执行除霜操作。然而在本发明中，由于所有温度自压缩机启动时刻经过k1分钟后进行测量，因而结霜检测是精确地。所以提高了加热操作的效率。

当室外温度为0℃以下并且绝对湿度非常低时，霜不会在室外热交换器中形成。但是在传统的空调器中，尽管在室外热交换器中未形成霜，但会根据环境温度来执行除霜操作。因而加热操作的效率降低。然而在本发明中，如果室外热交换器中的温度因室外热交换器中结霜而下降，结霜可以通过使用该温度下降被精确地检测。因此，除霜操作只有在霜在室外热交换器中形成时才执行，所以提高了加热操作的效率。

在本发明中，不需要为空调器提供除霜电路、室外管道温度传感器和四通阀监视电路，因此降低了制造成本。

在传统的空调器中，当压缩机接通或关闭时，去响应室内管道中的快速温度变化是非常困难的。然而，在本发明中，室内管道中的快速温度变化通过测量自压缩机启动时刻经过预定时间后的室内管道温度来认定，所以可以精确地检测结霜。

另外，在传统的空调器中，室内管道温度仅基于室内风扇的空气变化量来校准，而不考虑因空气量变化而导致的房间温度变化。然而，在本发明中，基于空气量变化校准室内管道温度后，还基于室内管道温度与房间温度间的温度差值计算空气量变化后的即刻房间温度。因而，可以精确地检测结霜。

Claims (8)

1、一种热泵型空调器的除霜方法，包括以下步骤：

测量室内管道温度TE1与室温度TR1之间的第一温度差值TD1，其中所述的室内管道温度TE1和所述的室温度TR1是在加热操作启始后经过预定时间m1分钟时测量的；

测量室内管道温度TE2与室温度TR2之间的第二温度差值TD2，其中，所述的室内管道温度TE2和所述的室温度TR2是在加热操作启始后经过预定时间m2分钟时测量的；

把各温度差值TD1、TD2与参考值比较以便确定是否在室外热交换器中形成了霜，如果霜在所述热交换器中形成则执行除霜操作。

2、根据权利要求1所述的除霜方法，其中，当压缩机启动后经过预定时间时所述温度TE1、TR1、TE2、TR2在第一和第二温度测量步骤中测量。

3、根据权利要求1所述的除霜方法，当室内风扇的空气量在第一温度测量步骤之后变化时，第一测量室内管道温度TE1和温度差值TD1根据空气量变化后即刻的室内管道温度与空气量变化后经过预定时间的室内温度之间温度差值来校准。

4、根据权利要求1所述的除霜方法，当室内风扇的空气量在第二温度测量步骤后变化时，第一和第二测量室内管道温度TE1、TE2和温度差值TD1、TD2根据空气量变化后即刻的室内管道温度与空气量变化后经过预定时间的室内温度之间温度差值来校准。

5、根据权利要求1所述的除霜方法，其中，当第二测量室内管道温度TE2超过预定值并高于第一测量室内管道温度TE1时执行加热操作。

6、根据权利要求1所述的除霜方法，其中，除霜时间由第一温度测量步骤测量的温度差值TD1与第二温度测量步骤测量的温度差值TD2之间的温度差值来确定。

7、根据权利要求1所述的除霜方法，其中，当所述的温度TE1与所述的温度TE2之间的温度差值TX变得大于预定值时检测结霜。

8、根据权利要求1所述的除霜方法，其中，除霜时间根据所述温度TE1与所述温度TE2之间的所述差值TX来确定。

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