CN1204369C - 空调机除霜装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调机除霜装置及其除霜方法。除霜装置包括：温度传感器，用以检测室外热交换器的管温和室外温度；比较器，用以比较室外热交换器的所测管温和所测温度，产生并输出比较信号；以及阀门控制器，用以在除霜操作时增大LEV(线性膨胀阀)的开度值，在除霜操作终止时减小LEV的开度值。该装置和方法能够通过根据室外热交换器管温与室外温度之差确定除霜操作，并增大除霜操作时的LEV开度值，从而能提高除霜操作效率，缩短除霜操作所需时间。

Description

空调机除霜装置及方法

技术领域

本发明涉及一种空调机除霜装置及方法，具体涉及这样一种空调机除霜装置及方法，该装置和方法能够缩短加热操作时实施除霜操作所需的时间，同时还能提高除霜操作的效率。

背景技术

传统上，空调机包括：压缩机，用以将低温低压气态冷却剂变为高温高压气态冷却剂；冷凝器，用以将高温高压气态冷却剂变为中温高压液态冷却剂；膨胀装置，用以将中温高压液态冷却剂变为低温低压液态冷却剂；以及蒸发器，用以使低温低压液态冷却剂蒸发。

在热泵型空调机中，室内和室外热交换器的操作随制冷或加热模式而变化。在加热模式下，室内热交换器用作冷凝器，而室外热交换器用作蒸发器。相反，在制冷模式下，室内热交换器用作蒸发器，而室外热交换器用作冷凝器。

新近空调机能够根据制冷或加热负载，利用多个容量(capacity)不同的压缩机改变压缩机的冷却剂压缩容量，从而能提高制冷和加热操作效率。

如图1所示，具有多个压缩机的传统热泵型空调机包括：第一和第二压缩机11和12，用以将冷却剂压缩成高温高压气体冷却剂；室内热交换器14，用以在经过第一和第二压缩机11和12压缩的冷却剂与室内空气之间实施热交换，并将冷却剂冷凝成中温高压液体冷却剂；以及室内风扇14a，用以使室内空气与室内热交换器14进行换气，LEV(线性膨胀阀)15，可将通过室内热交换器14的冷却剂解压成低温低压液体冷却剂；室外热交换器16，用以在通过LEV15的冷却剂和室外空气之间实施热交换；室外风扇16a，用以使室外空气与室外热交换器16换气；收集器17，用以从通过室外热交换器16的两相冷却剂中分离出液体冷却剂，从而仅向第一和第二压缩机11和12供应气相冷却剂；止回阀11a和12a，用以防止经过第一和第二压缩机11和12压缩的冷却剂回流；以及四通阀13，用以通过切换冷却剂通过第一和第二压缩机11和12的路径，从而改变室内和室外热交换器14和16的角色。

因为加热操作时因室外温度低会使室外热交换器中形成霜，因此上述热泵型空调机要实施除霜操作来清除这些霜。

在除霜操作中，如果微型计算机(未示出)接到因热交换器中形成霜而产生的信号，微型计算机就向系统控制器18发出控制信号。系统控制器18能使四通阀13切换路径，由此暂时将空调机的加热模式转换为制冷模式，从而将经过压缩机11和12压缩的高温高压冷却剂气体转送室外热交换器16。

由于高温冷却剂通过室外热交换器16，就能除掉热交换器形成的霜。

但是，在将空调机从加热模式切换到制冷模式以便实施除霜操作时，存在这样几个问题：因为通过室外热交换器16的冷却剂量不变，因此不能缩短除霜操作所需的时间，由此会降低除霜操作效率。

发明内容

因此，鉴于上述问题作出了本发明，本发明的目的是提供一种空调机除霜装置及其除霜方法，在加热模式下实施除霜操作时，该装置和方法能够通过增大通过室外热交换器的冷却剂量来缩短实施除霜操作所需的时间，同时还能提高除霜操作效率。

依照本发明的一个方面，可通过提供一种空调机除霜装置来完成上述和其它目的，所述空调机具有：压缩机；室内热交换器；室外热交换器；配置在压缩机与室内和室外热交换器之间的切换阀，用以切换冷却剂路径；配置在室内和室外热交换器之间的LEV(线性膨胀阀)；以及系统控制器，用以当室外热交换器在加热操作模式下形成霜时，控制切换阀，实施除霜操作，所述除霜装置包括：温度传感器，用以测量室外热交换器的管温和室外温度；比较器，用以将室外热交换器的所测管温与所测室外温度作比较，产生并输出比较信号；以及阀门控制器，用以在除霜操作时提高LEV的开度值，在除霜操作终止时减小LEV的开度值。

依照本发明的另一方面，提供了一种空调机除霜方法，其通过以下操作实施除霜操作：当室外热交换器在加热操作模式下形成霜时，控制在压缩机与室内和室外热交换器之间配置的切换阀，切换冷却剂路径，该方法包括以下步骤：a)根据第一开度值，打开室内与室外热交换器之间配置的LEV(线性膨胀阀)，实施加热操作；b)检测室外热交换器的管温和室外温度；以及c)当室外热交换器的管温比室外温度低预定值或者更多时，将LEV打开到大于第一开度值的第二开度值，实施除霜操作。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将使本发明的上述和其它目的、特征和其它优点变得更容易理解，其中：

图1是表示传统热泵型空调机的结构的示意图；

图2是表示依照本发明实施例的热泵型空调机除霜装置的方框图；

图3是表示热泵型空调机除霜方法的流程图；

图4是表示在热泵型空调机实施依照本发明的除霜操作时，各部件工作状态的时间示意图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。附图中用相同参考数字表示相同或类似元件，即使在不同附图中描述也是如此。

如图2所示，依照本发明的空调机包括：第一和第二压缩机11和12；室内热交换器14；室内风扇14a，用以使室内空气与室内热交换器14进行换气；室外热交换器16；室外风扇16a，用以使室外空气与室外热交换器16换气；收集器17，用以通过分离出冷却剂中的液体冷却剂，从而仅向第一和第二压缩机11和12提供气相冷却剂；止回阀11a和12a，用以防止压缩后的冷却剂回流；四通阀13，用以切换冷却剂通过第一和第二压缩机11和12的路径；以及系统控制器60，用以控制第一和第二压缩机11和12、四通阀13、室内风扇14a、室外风扇16a以及LEV(线性膨胀阀)15。

本发明采用了上述两个压缩机，但是压缩机的数量可根据用途和要求而改变。另外，压缩机的冷却剂压缩能力也可根据用途和要求而变化。

在上述空调机中，当室外热交换器在加热操作对因室外温度较低而在形成霜时，系统控制器60发出控制信号，使四通阀13将冷却剂路径切换到制冷模式。系统控制器60停止室外风扇16a的操作，实施除霜操作。依照本发明的空调机除霜装置包括：温度传感器30，用以检测室外热交换器16的管温和室外温度；比较器40，用以通过比较室外热交换器16的管温与室外温度，从而产生并输出比较信号；以及阀门控制器50，用以响应比较信号而增大或减小LEV15的开度值。

比较器40和阀门控制器50都包括在系统控制器60中，该系统控制器可控制空调机的整个操作。

温度传感器30包括：第一温度传感器31，用以检测室外热交换器16的管温；第二温度传感器32，用以检测室外温度。与第一和第二温度传感器31和32的所测温度相关的信号转送比较器40。

比较器40比较第一和第二温度传感器31和32测得的温度，产生并输出比较信号。比较信号是基于室外热交换器16的管温和室外温度之差而产生并输出的。

阀门控制器50接收自比较器40输出的比较信号。在比较信号与室外热交换器的除霜信号相对应时，阀门控制器50就增大LEV15的开度值。在比较信号与解除除霜操作的信号相对应时，阀门控制器50就会减小LEV15的开度值。

仅在第一和第二压缩机11和12中有一个在工作、且室外热交换器16的管温比室外温度低第一预定值或更多时，系统控制器60才会实施除霜操作。控制阀50增大LEV15的开度值，以便基于与加热时的LEV15开度值相比而增大了的LEV15开度值，实施除霜操作。

另外，在第一和第二压缩机11和12工作时，如果室外热交换器16的管温比室外温度低第二预定值或更多，就会实施除霜操作，并增大LEV15的开度值，由此就能避免因与第一和第二压缩机11和12的工作相对应的增大热负载而导致频繁的除霜操作和热效率下降。第二预定值大于第一预定值。

另外，在除霜操作终止时，LEV15就会减小除霜操作时增大的LEV15的开度值，于是LEV15的开度值可介于加热操作时的开度值与除霜操作时的开度值之间。如果在重新实施加热操作之后经过预定时间段，LEV15的开度值将减小到加热操作时的LEV15开度值。

现在参照图3描述依照本发明的空调机除霜方法。

在第一步骤S1中，空调机根据与目标过热程度相应的LEV15的第一开度值，实施加热操作。

在第二步骤S2中，第一和第二温度传感器31和32连续检测第一步骤中处于加热时的室外热交换器16的管温和室外温度。

在第三步骤S3中，将第二步骤中测得的有关室外热交换器16的管温和室外温度的信号转送比较器40。

在第四步骤S4中，比较器40根据对应于第三步骤传送信号的室外热交换器16的管温和室外温度之差产生并输出比较信号。

在第五步骤S5、S6和S7中，如果第四步骤输出的比较信号转送了阀比较器50，则阀门控制器50就响应该比较信号控制LEV15的开度值。在室外热交换器16的管温比室外温度低第一预定值或更多时，LEV15具有与第一开度值相比而增大了的第二开度值，然后实施除霜操作。

特别是，在第一和第二压缩机11和12工作时，如果室外热交换器16的管温是比室外温度低的第二预定值或更多，其中第二预定温度大于第一预定温度，就要实施除霜操作，并将LEV15的开度值增大到第二开度值。

例如，如果第一和第二压缩机11和12中仅有一台在工作，而在室外热交换器16的管温为0℃或更低、室外温度为11℃或者更低操作时将第一预定值设为“9”，则在室外热交换器16的管温比室外温度低9℃或者更多时，将LEV15的开度值增大到第二开度值，实施除霜操作。

另外，如果第一和第二压缩机11和12在工作，而在室外热交换器16的管温为6℃或更低操作时将第二预定值设为“10”，则在室外热交换器16的管温比室外温度低10℃或者更多时，使LEV15具有第二开度值，实施除霜操作。

于是，在除霜操作中LEV15具有第二开度值，由此将冷却剂的量增加到能除去霜。

在第六步骤S8和S9中，如果除霜操作进行了预定时间段，或者室外热交换器16的管温增加了第一预定值，则除霜操作终止。

在第七步骤S10中，当第六步骤中终止了除霜操作时，LEV15的开度值减到介于第一和第二开度值之间的第三开度值。

在第八步骤S11中，LEV15具有第三开度值，重新实施加热操作。

在第九步骤S12和S13中，LEV15的开度值降到第一开度值，于是实施加热。

然后将描述以下各部件即压缩机11和12，四通阀13，室内风扇14a，室外风扇16a，LEV15的工作状态，它们与具有多个压缩机的热泵型系统的除霜方法相关。参照图4，在第一部分，即在除霜操作以前，压缩机11和12、四通阀13、室外风扇14a和室外风扇16a维持启用状态，LEV15具有第一开度值，实施加热操作。

与此同时，在室外热交换器16的管温降低了第一预定值、第二预定值或者更多时，实施第二部分所示的除霜操作，以便除去所形成的霜。

在第一部分之后的第二部分中，因为压缩机11和12维持启用状态，室内风扇14a和室外风扇16a关停，四通阀13切换冷却剂路径，以便将加热周期切换为制冷周期，于是加热周期处于停止状态。

与第一开度值相比，第二部分中的LEV15具有增大了预定量的第二开度值。

最后，在第二部分中的除霜操作终止了的情况下，压缩机11和12象在第一和第二部分中那样维持启用状态，而室内风扇14a和室外风扇16a由关停状态切回启用状态。与此同时，在室内风扇14a从制冷周期切换到加热周期时，实施热启动操作。

四通阀13切换在第二部分中的冷却剂路径，以便将周期切换到加热周期。由此加热周期处于启用状态。

与此同时，LEV15具有介于第一开度值和第二开度值之间的第三开度值。

于是，依照本发明的空调机除霜法能够通过改变LEV的开度值，从而缩短实施除霜操作所需的时间，于是就能根据室外热交换器的管温与室外温度之差实施有效的除霜操作。

为说明目的已经公开了本发明的优选实施例和附图，但本发明并不限于这些优选实施例和附图。在实施除霜操作时，如果需要可以改变室外热交换器管温与室外温度之间的差值，并能投入各种应用，以便在各种条件下实施除霜操作。

由以上描述可以显而易见，本发明提供了一种空调机除霜装置及方法，该装置和方法能够通过根据室外热交换器管温与室外温度之差确定除霜操作，并增大除霜操作时的LEV开度值，从而能提高除霜操作效率，缩短实施除霜操作所需的时间。

Claims (10)

1.一种空调机除霜装置，所述空调机包括：压缩机；室内热交换器；室外热交换器；配置在压缩机与室内和室外热交换器之间的切换阀，用以切换冷却剂路径；配置在室内和室外热交换器之间的LEV；以及系统控制器，用以在室外热交换器于加热操作中形成霜时，控制切换阀，并实施除霜操作，所述除霜装置包括：

温度传感器，用以测量室外热交换器的管温和室外温度；

比较器，用以将所测的室外热交换器管温与所测室外温度作比较，产生并输出比较信号；以及

阀门控制器，用以在除霜操作时增大LEV的开度值，在除霜操作终止时减少LEV的开度值。

2.根据权利要求1所述的除霜装置，其中温度传感器包括：

第一温度传感器，用以检测室外热交换器的管温；

第二温度传感器，用以检测室外温度。

3.根据权利要求1所述的除霜装置，其中，在室外热交换器的管温比室外温度低预定值时，阀门控制器增大LEV的开度值，以便实施除霜操作。

4.根据权利要求3所述的除霜装置，其中在除霜操作终止时，阀门控制器将LEV的开度值缩小到介于加热操作时的开度值与除霜操作时的开度值之间的范围内。

5.根据权利要求1所述的除霜装置，其中阀门控制器仅在空调机的部分压缩机在工作、且室外热交换器管温与室外温度之差大于第一预定值时，通过增大开度值实施除霜操作，并在所有压缩机在工作、且室外热交换器管温与室外温度之差为大于第一预定值的第二预定值情况下，增大开度值。

6.一种空调机除霜方法，其通过以下操作实施除霜操作：控制在压缩机与室内和室外热交换器之间配置的阀，在室外热交换器于加热操作时形成霜的情况下，切换冷却剂路径，该方法包括以下步骤：

a)根据第一开度值和正实施的加热操作，打开在室内与室外热交换器之间配置的LEV；

b)检测室外热交换器的管温和室外温度；以及

c)在室外热交换器的管温比室外温度低预定值时，将LEV打开到大于第一开度值的第二开度值，实施除霜操作。

7.根据权利要求6所述的除霜方法，其还包括以下步骤：

d)在步骤c)之后，当室外热交换器的管温与室外温度之差为预定值，或者在经过预定时间段之后，停止除霜操作，将LEV的开度值减为小于第二开度值的值，实施预定时间段的加热操作。

8.根据权利要求7所述的除霜方法，其进一步包括以下步骤：

e)在步骤d)之后，加热操作时将LEV的开度值减到第一开度值，实施加热操作。

9.根据权利要求7所述的除霜方法，其中在步骤d)中减小了的开度值是介于步骤a)中所含的第一开度值与步骤c)中所含的第二开度值之间的开度值。

10.根据权利要求6所述的除霜方法，其中当空调机内包括的压缩机在工作时，作为实施除霜操作的室外热交换器的管温与室外温度之差的预定值大于部分压缩机停止时的预定值。

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