CN1222662A - 空调机控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种热泵式空调机,在加热操作状态下,当冷冻剂流入口或排出口侧的温度达需要除霜的某一定值或以下时,旁通管的关闭阀打开“打开”,开始用热气旁通除霜法除霜。冷冻剂排出口侧的温度每隔特定的时间都经过检测,从而在温度变化率小于或等于某预定值时,关闭阀“关闭”,致冷循环中的四通阀切换到冷却操作状态,以便切换到可使热气反向从所述压缩机流到所述室外热交换器的逆向除霜法,从而可以将室外热交换器迅速除霜。

Description

空调机控制方法及其装置

本发明涉及热泵式空调机，具体地说，涉及一种对室外热交换器在加热过程中根据热交换器的结霜情况适当进行除霜的除霜方法。

如图5的原理图中所示，热泵式空调机的致冷循环包括压缩机1、四通阀2、室内热交换器3、膨胀阀(电子膨胀阀)5和室外热交换器4。

此外，为对室外热交换器4在加热操作过程中进行除霜，在压缩机1的冷冻剂排出口与室外热交换器4的冷冻剂流入口之间配备了一个带电磁阀6的旁通管7。电磁阀6是常闭的。

在加热操作过程中，冷冻剂从压缩机1经四通阀2、室内热交换器3、电子膨胀阀5、室外热交换器4和四通阀2循环到压缩机1，如图5中的实线箭头所示。

在上述加热操作过程中，在具有室内热交换器3的室内设备侧，控制室内鼓风机运转时将室内热交换器3热交换操作得出的暖空气吹入室内，并将室内温度与遥控器设定温度之间差值相应的工作频率代码传送给室外设备侧。

在具有室外热交换器的室外设备侧，室外热交换器4根据工作频率代码使压缩机1工作，使冷冻剂循环流动。这个操作借助遥控器将室内温度调节到预定温度。

具体地说，室内设备侧和室外设备侧分别具有微处理器组成的控制部分。室内设备侧的控制部分根据遥控器来的指令控制室内鼓风机，并将诸如室温与设定值之间差值相应的工作频率之类的数据传送给室外设备侧的控制部分。室外设备侧的控制部分根据所述数据控制压缩机和室外鼓风机。

若室外热交换器4结霜，其热交换效率下降，从而使空调机的性能变差，因而必须对室外热交换器进行除霜。

除霜法有热气旁通除霜法和逆向除霜法。通常就是用这两种方法之一除霜。

在热气旁通除霜法中，当室外热交换器4的温度下降到除霜起始值(例如-10℃，见图6)时，控制部分就判断热交换器结霜而将电磁阀打开，以便将压缩机1排出的冷冻剂(热气体)的一部分经旁通管7提供给室外热交换器4(见图5中的实线箭头)。

这样，就将室外热交换器4除霜了。室外热交换器4的温度达到除霜消除值时，电磁阀6关闭，从而恢复到正常加热操作。

热气旁通除霜法可以在致冷循环过程中使用加热操作的致冷循环路径而无需加以改变，而且可以在对室外热交换器4进行除霜的同时继续进行加热操作。

在逆向除霜法中，当室外热交换器4的温度下降到除霜起始值时，四通阀2切换，使冷冻剂反方向流动(见图5中的虚线箭头)，以便将热气馈入室外热交换器4中。在此除霜过程中，室内设备侧的室内鼓风机停转。室外热交换器4的温度达到除霜消除值时，四通阀2再次切换，使冷冻剂恢复到原来流动的方向。

这样，逆向除霜法可以在很短的时间内将室外热交换器4除霜，无需旁通管7或电磁阀6，从而不致使空调机的造价提高。

然而，这两种方法各有利弊。逆向除霜法可以在即使结霜量大的情况下在较短的时间内除霜，但有这样的缺点：加热操作的暂停促使室温在暂停期间下降。

相反，热气旁通除霜法只减少了循环到室内热交换器3的冷冻剂量，因而不会使室温显著下降。然而，这种方法的缺点是，由于室外热交换器4的温度如图6中室外热交换器4的温度曲线所示的那样上升得慢，要达到除霜消除温度就需很长的时间。

本发明是为解决上述两种方法的上述问题而提出的，其目的是可以根据室外热交换器的结霜情况选择适当的除霜法，从而最大限度地减小室温的下降程度，以便可以在短时间内除霜。

按照本发明，这个目的是通过这样一种空调机达到的。空调机的致冷循环包括一个压缩机、一个四通阀、一个室内热交换器、一个膨胀阀和一个室外热交换器，通过切换四通阀使致冷循环在加热操作状态与冷却操作状态之间可逆切换，空调机有一个热气旁通路径，在压缩机冷冻剂排出口与室外热交换器冷冻剂流入口之间有一个关闭阀，其中，室外热交换器冷冻剂流入口和排出口侧都设有温度传感器，从而在加热操作状态下当冷冻剂流入口和排出口侧的温度达到需要除霜的预定值(除霜起始温度)或以下时使关闭阀打开，开始用热气旁通除霜法进行除霜，且其中，每隔一定的时间检测室外热交换器冷冻剂排出口侧的温度。从而在温度变化率小于或等于预定值时使关闭阀“关闭”，使四通阀切换到冷却操作状态侧，从而可以切换到可以使热气从压缩机至室外热交换器反向流动的逆向除霜法。

按照本发明，在用热气旁通除霜法除霜的过程中，膨胀阀最好按既定方式缩窄，以减少流过膨胀阀的冷冻剂量，而在用逆向除霜法除霜的过程中，膨胀阀最好恢复其原状态。

按照本发明，若用逆向除霜法除霜的过程中温度变化率达预定值或更高值，关闭阀可以“打开”，四通阀可以切换到加热操作状态，从而恢复到热气旁通除霜法。

致冷循环通常有一个负压传感器部分。由于在加热操作过程中这个负压传感器处在靠近室外热交换器冷冻剂排出口的位置，因而可以代替设在室外热交换器冷冻剂排出口的第二温度传感器。本发明也包括这种状态。

下面参看附图说明本发明的一个实施例并说明一下各附图。

图1是本发明空调机的控制装置的原理方框图。图2是空调机致冷循环的示意图。图3是本发明除霜装置的流程图。图4是本发明室外热交换器在除霜过程中温度变化的曲线。图5是普通空调机致冷循环的原理方框图。图6是采用热气旁通除霜法时室外热交换器的温度变化曲线。

室外热换器结霜时，本发明先是用热气旁通除霜法除霜，同时检测室外热交换器的温度变化率，根据这个变化率判断结霜情况。

就是说，若温度变化率小，本发明就判断热交换器结霜程度大(坏情况)，因而应从热气旁通除霜法切换到逆向除霜法。若温度变化率大，本发明就判断热交换器轻微结霜，因而可继续采用热气旁通除霜法，无需切换。这样，无论热气旁通除霜法或逆向除霜法都根据结霜情况选择。

因此，本发明的空调机包括室内设备控制部分10和室外设备控制部分11，如图1中所示。

图2示出了本发明空调机的致冷循环，其基本配置与图5中的致冷循环相同。就是说，本发明空调机的致冷循环有旁通管7和电磁阀6，前者将压缩机1的冷冻剂排出口和室外热交换器4的冷冻剂流入口连接在一起，后者打开和关闭旁通管7。

室内设备控制部分10和室外设备控制部分11相当于上述一般实例的室内和室外设备侧的控制部分。

就是说，室内设备控制部分10根据遥控器12来的遥控信号驱动室内鼓风机，同时检测室温将其与遥控器12设定的设定温度相比较，并根据比较结果将诸如压缩机1的操作频率代码之类的指令数据传送给室外设备控制部分11。室外设备控制部分11根据此指令数据驱动压缩机1和室外鼓风机。

室外设备侧的温度传感器13和温度传感器14分别检测室外热交换器4冷冻剂流入口侧的热交换器入口温度和室外热交换器4冷冻剂排出口侧的热交换器出口温度。

在加热操作过程中，室外设备控制部分11根据温度检测器13和14来的温度检测信号判断室外热交换器4是否已结霜，若已结霜，就打开电磁阀6，开始用热气旁通除霜法进行除霜。室外热交换器4每隔一定时间还获取热交换器出口温度Tno以计算温度变化率ΔTn，并根据温度变化率ΔTn确定继续采用热气旁通除霜法抑或切换到逆向除霜法。

下面再参看图3的流程图和图4的室外热交换器温度曲线说明除霜法的选择过程。

首先，遥控器12选择加热操作，一旦室温设定好之后，室内设备控制部分10就给室外设备控制部分11传送调节室温所需要的信号(例如操作频率代码之类的指令数据)。

根据这个信号，室外设备控制部分11将四通阀2切换到加热侧，并驱动压缩机1达预定的压缩比，同时将电子膨胀阀5调定到预定的开度，从而启动加热操作的致冷循环。

加热操作以这种方式开始进行时，室外设备控制部分11在步骤ST1监控温度传感器13,14来的温度检测信号，从而判断热交换器入口温度Tni是否低于或等于除霜起始温度(在本实施例中为例如-10℃)。判断是否低于或等于除霜起始温度值的对象也可以不是热交换器入口Tni而是热交换器出口温度Tno。

若室外热交换器4的温度下降，热交换器入口温度Tni达-10℃或以下(见图3)，室外设备控制部分11就判断室外热交换器4结霜，因而转入步骤ST2，开始热气旁通除霜。就是说，控制部分11打开原来一直关闭着的电磁阀6，将压缩机1排出的冷冻剂(热气)的一部分经旁通管7馈回室外热交换器4，以加热室外热交换器4。

接着，步骤ST3检测热交换器出口温度Tno，并将其临时存储起来。步骤ST4等待预定的时间(在此实施例中为1分钟)，步骤ST5再检测出热交换器的出口温度Tno，这时为Tno+1，以便从Tno和Tno+1计算出温度变化率ΔTn。

步骤ST6判断温度变化率ΔTn高于或等于预定值(在本实施例中为2℃)。

如图4中所示，开始热气旁通除霜之后，压缩机1来的冷冻剂即刻使热交换器的温度大幅度提高到一定值，这个高的温度变化率ΔTn促使步骤ST6转入步骤ST7，继续进行热气旁通除霜。

接着，步骤ST8判断热交换器入口温度Tni(或热交换器出口温度Tno)是否高于抑或等于除霜消除温度值(在此实施例中为+10℃)，若否，则返回步骤ST3。这个例行程序反复进行下去，直到热交换器入口温度Tni达到除霜取消温度为止。

这样，若每分钟测定出的室外热交换器4的温度变化率ΔTn高，即2℃或以上，程序就判断适宜继续进行热气旁通除霜，而当热交换器入口温度Tni达10℃时，就转入步骤ST9，关闭电磁阀6以取消热气旁通除霜。

相反，若室外热交换器4结霜严重，而这时正进行热气旁通除霜，则温度变化率ΔTn一旦热交换器温度上升到一定值就下降。若温度变化率ΔTn下降到2℃以下，除霜就如一般实例(见图6)中所述的那样，需要的时间长。

这样，按照本发明，若室外热交换器4的温度变化率在开始热气旁通除之后等于或小于2℃，程序就从步骤ST6转入步骤ST10，将热气旁通除霜法切换到逆向除霜法(见图4)。

就是说，电磁阀6关闭，四通阀2切换到冷却操作侧，使冷冻剂反向流动(见图2的虚线箭头)。这个操作使冷冻剂(热气)可以全量提供给室外热交换器4，将其快速加热。

在接下去的步骤ST11中，程序判断室外热交换器4的温度是否已达除霜取消温度值(-10℃)，若未达，则转入步骤ST9取消逆向除霜。就是说，四通阀2切换到原加热操作侧，进入正常的加热操作状态。

这个操作可以使热交换器即使严重结霜也可在短时间内除霜。此外，由于热气旁通除霜将热交换器的温度提高到一定值，因而逆向除霜需要的时间不长，从而避免室温下降，即防止室内环境变坏。

在用热气旁通除霜法除霜的过程中，最好减小电子膨胀阀5的开度从而减少从室内热交换器3流到室外热交换器4的冷冻剂量，以便相对增加流经旁通管7的冷冻剂量。

这一作用可以使室外热交换器4用热气旁通除霜法有效地除霜，同时减少接着进行的逆向除霜法的除霜时间。程序切换到逆向除霜法时，原先一直处于收缩状态的电子膨胀阀5恢复到原来的状态。

按照此实施例，热气旁通除霜法在步骤ST6切换到逆向除霜法之后，逆向除霜法就继续进行下去直到温度达除霜取消温度值为止。然而，当室外热交换器4的温度用逆向除霜法上升到一定值且温度变化率ΔTn达预定值或更高值时程序可以再切换到热气旁通除霜法。为作到这一点，可以取消步骤ST11，使程序从步骤ST10转入步骤ST8。

就是说，若逆向除霜法提高了除霜的速度从而将室外热交换器4的温度提高到一定值，则即使程序接下去切换到热气旁通除霜法也具有充分的除霜能力。

逆向除霜法切换到热气旁通除霜法缩短了室内设备必须停开的时间，从而进一步防止室温下降。

此外，普通的空调机都有负压传感器部分15供其它控制用，且在加热操作过程中，这个负压传感器部分15处在靠近室外热交换器4冷冻剂排出口的位置。因此，这个负压传感器部分15可以代替室外热交换器4冷冻剂排出口的温度传感器14。这种配置可以取消其中一个温度传感器，因而在经济上是可取的。

上面已就具体实施例详细说明本发明，但在理解上述内容时，本技术领域的行家们不难想象出本发明的其它更改、修改和等效方案。因此，本发明的范围应由所附权利要求书及其等效文件确定。

Claims (5)

1．一种控制空调机的方法，所述空调机的致冷循环包括一个压缩机、一个四通阀、一个室内热交换器、一个膨胀阀和一个室外热交换器，通过切换所述四通阀将所述致冷循环在加热和冷却操作状态之间可逆地切换，所述空调机有一个热气旁通路径，在压缩机冷冻剂排出口与室外热交换器冷冻剂流入口之间有一个关闭阀，其特征在于：

所述空调机具有一些温度传感器检测所述室外热交换器冷冻剂流入口和排出口侧的温度，从而在所述加热操作状态下当冷冻剂流入口或排出口侧的温度达到需要除霜的预定值或以下时，关闭阀“打开”，开始用热气旁通除霜法除霜，且每隔特定时间检测所述室外热交换器冷冻剂排出口侧的温度，从而若温度变化率小于或等于预定值，所述关闭阀就“关闭”，所述四通阀切换到冷却操作状态侧，以便切换到使热气可以逆向从所述压缩机流到所述室外热交换器的逆向除霜法。

2．如权利要求1所述的控制空调机的方法，其特征在于，所述膨胀阀在用所述热气旁通除霜法除霜的过程中按预定方式缩窄，以减少通过膨胀阀的冷冻剂量，而在用所述逆向除霜法除霜的过程中恢复到原来的状态。

3．如权利要求1或2所述的控制空调机的方法，其特征在于，若用所述逆向除霜法除霜的过程中所述温度变化率达预定值或高于预定值，所述关闭阀就“打开”，所述四通阀切换到所述加热操作状态，从而恢复到所述热气旁通除霜法。

4．一种空调机，其致冷循环包括一个压缩机、一个四通阀、一个室内热交换器、一个膨胀阀和一个室外热交换器，所述压缩机的冷冻剂排出口与所述室外热交换器的冷冻剂流入口之间有一个热气旁通管，所述热气旁通管由一个关闭阀打开和关闭，所述致冷循环可通过切换所述四通阀在加热和冷却操作之间可逆地切换，其特征在于：

空调机有第一温度传感器、第二温度传感器和控制装置，第一温度传感器设在所述室外热交换器的冷冻剂流入口侧，第二温度传感器设在所述室外热交换器的冷冻剂排出口侧，控制装置供根据各温度传感器来的温度信号控制除霜状态，在所述加热操作状态下，当所述冷冻剂流入口侧的温度达需要除霜的预定值或以下时，所述控制装置“打开”所述关闭阀，开始用热气旁通除霜法除霜，且所述控制装置每隔特定的时间检测所述室外热交换器冷冻剂排出口侧的温度，而当温度变化率小于或等于某预定值时“关闭”所述关闭阀，同时将所述四通阀切换到所述冷却操作状态，以便切换到可使热气反向从所述压缩机流到所述室外热交换器的逆向除霜法。

5．如权利要求4所述的空调机，其特征在于，所述致冷循环还有一个负压传感器部分，所述控制装置用来自所述负压传感器部分的温度信号代替来自所述第二温度传感器的温度信号控制所述除霜状态。

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