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CN104990321A - 一种空调器及其化霜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空调器及其化霜方法，本发明的空调器包括通过管道连通的压缩机、室外换热器和室内换热器，还包括第一四通阀和第二四通阀，第一四通阀包括a1端口、b1端口、c1端口和d1端口，第二四通阀包括a2端口、b2端口、c2端口和d2端口，压缩机的出口与a1端口通过管道连通，压缩机的入口与c1端口通过管道连通，室外换热器的两端分别通过管道连通b2端口和d2端口，室内换热器的两端分别通过管道连通b1端口和c2端口，d1端口和a2端口通过管道连通。本发明通过对两个四通阀通电和断电的控制，实现制热模式和化霜模式的转换，从而加快了化霜速度，提升了化霜效果，避免了房间温度的较大波动。

Description

一种空调器及其化霜方法
技术领域
本发明涉及一种空调器及其化霜方法，具体地说，是涉及一种改善化霜效果的冷暖型空调器及化霜方法，属于空调器技术领域。
背景技术
传统的冷暖型带电辅热空调器在制热时，若外界环境温度较低，运行一段时间后室外换热器(也叫冷凝器)上会结霜，从而降低换热器的换热能力，影响空调器的正常运行。此时，空调器会进入化霜模式，化霜时冷媒按制冷方向流动，化霜结束后，空调器才能正常工作。化霜时间一般需要10分钟左右，在化霜过程中，空调器不会向室内制热，相反室内蒸发器的温度会大幅降低到-20℃以下。特别是在低温高湿的环境温度下，化霜更会频繁进行，从而造成房间温度不断波动，影响用户的舒适性。
为克服逆向化霜方式的上述缺点，现有技术中还出现了一种旁通化霜方式，也称为不间断制热化霜方式。如下述在先专利所公布的内容，专利申请号200910134993.0，专利名称为一种空调器化霜器。该方案是在压缩机排气口与四通阀之间的管路上旁通一条流路接到冷凝器出液端与节流部件之间，流路上串联一个电磁阀。控制系统判断需要化霜时打开直接旁通流路上的电磁阀，让大部分高温气态冷媒直接流向冷凝器进行化霜。当排气温度下降到一定温度时，旁通流路上的电磁阀关闭，四通阀断电，系统按制冷循环进行化霜(又称正向化霜)。该化霜方式在霜层较少的情况下可以加快系统化霜，但如果霜层较厚，则经几次循环后压缩机的排气温度下降明显，造成化霜时间延长。
在先专利所公布的内容，专利申请号200910020567.4，专利名称为一种冷暖型变频空调器及其化霜方法。该方案是针对空调器用变频压缩机的化霜结构及化霜方法，该空调器室外机在压缩机排气管处旁通一回路到冷凝器出口管与电子膨胀阀之间。逆向化霜时，一部分冷媒通过旁通回路直接流到冷凝器进行化霜，一部分冷媒经过室内加热后流到冷凝器化霜。逆向化霜过程中室内电加热和室内风机工作。逆向化霜化不干净的情况下系统转成制冷循环化霜，直到化霜完全后重新进行正常制热。该方案由于制热时一部分冷媒经过室内吸热造成室内温度波动，虽然通过开电加热器辅助加热。若是冷媒吸收的热量和电加热器辅助加热的热量接近的情况下，极易造成室内温度波动。同时冷媒分流后不利于冷凝器快速化霜，造成化霜时间延长。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述缺点和不足，提供一种结构简单、运行方便的空调器及其化霜方法，以提高空调器的化霜效率。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种空调器，包括通过管道连通的压缩机、室外换热器和室内换热器，还包括第一四通阀和第二四通阀，所述第一四通阀包括a1端口、b1端口、c1端口和d1端口，所述第二四通阀包括a2端口、b2端口、c2端口和d2端口，所述压缩机的出口与a1端口通过管道连通，所述压缩机的入口与c1端口通过管道连通，所述室外换热器的两端分别通过管道连通b2端口和d2端口，所述室内换热器的两端分别通过管道连通b1端口和c2端口，d1端口和a2端口通过管道连通；所述第一四通阀通电时，a1端口和b1端口导通，c1端口和d1端口导通；所述第一四通阀断电时，a1端口和d1端口导通，b1端口和c1端口导通；所述第二四通阀通电时，a2端口和d2端口导通，b2端口和c2端口导通；所述第二四通阀断电时，a2端口和b2端口导通，c2端口和d2端口导通。
本发明所述的空调器为冷暖型空调器，可以是挂壁式空调器或落地式空调器。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在c2端口与室内换热器之间的管道上设有节流部件，所述节流元件为毛细管或电子膨胀阀。
采用上述进一步方案的有益效果是节流部件具有对管道中的冷媒进行节流降压作用，空调器中常用的是管径1.0-3.5mm左右细长的毛细管或者是可自动将制冷剂的循环量控制为一定值的电子膨胀阀。
进一步，在所述室外换热器处设有室外风机，所述室外风机将风引入室外换热器；在所述室内换热器处设有室内风机，所述室内换热器的背风侧设有至少在所述空调器化霜过程中开启运行的室内电加热器，所述室内风机正转时将风先引入室内换热器再经过室内电加热器，所述室内风机反转时将风先经过室内电加热器再引入室内换热器。
采用上述进一步方案的有益效果是室外风机和室内风机的具体位置不做限定，只要实现可以引风就可以，其中室外风机是将风引入室外换热器，而室内风机需要与室内换热器和室内电加热器的位置相配合，通过正转和反转，实现不同的引风效果。
本发明还涉及一种上述空调器的化霜方法，包括以下步骤：
步骤一：空调器为制热模式时，压缩机正常运行，第一四通阀通电，第二四通阀断电，室外风机运行，室内风机正转；
步骤二：当空调器的系统判定达到化霜条件时(即当室外换热器结霜到一定程度，空调器的电控板检测到达到化霜条件时)，压缩机停机或降频，室外风机停止，第一四通阀断电，第二四通阀通电；
步骤三：在设定时间t1后，室内电加热器处于工作状态，室内风机反向转动，风速为微风状态运行；
步骤四：在设定时间t2后，压缩机启动或升频，进入化霜模式；
步骤五：当空调器的系统判定达到退出化霜条件时，退出化霜模式，压缩机停机或降频，室外风机开启，第一四通阀通电，第二四通阀断电；
步骤六：在设定时间t3后，压缩机启动或升频，室外风机运行，室内风机正向微风转动，室内电加热器继续工作；
步骤七：检测室内机盘管的温度,若达到Tx时室内风机按化霜前设定转速运行，若达到Ty时室内电加热器关闭，回到制热模式。
空调器的系统判定达到化霜条件采用现有技术中的通用方法，在空调器技术领域，空调器化霜条件很多种,但是根据空调器使用地域环境工况的不同,最合适的化霜条件各不相同,下面例举一些国内一般空调器普遍采用的几种化霜触发条件：
第一种进入条件：1、当进入制热模式或者除霜模式大概5分钟后，根据室外机盘管温度和室内温度的最大差值，来判断，判断时间为3分钟。2、当室内机盘管温度和室内温度的差值减小5度以上并且持续3分钟以上。3、保证压缩机积累工作时间超过45分钟。4、室内机盘管温度小于48度。同时满足这4种情况则开始进入化霜。
第二种条件：压缩机累计运行时间超过45分钟，并且连续运行超过20分钟，室内机盘管温度小于室内温度16度5分钟则进入化霜状态。
第三种条件：压缩机累计运转超过3小时连续运转超过20分钟，室内机盘管温度小于室内温度16度5分钟则进入化霜状态。
第四种条件：室外风机进入过载保护且室外风机停转，在室外风机下次启动连续运转时间大于10分钟，还要保证压缩机累计运行时间超过45分钟或连续转20分钟室内机盘管温度小于48度则进入化霜状态。
第五种条件：室外风机停转两小时还没有进入化霜，则强行进入化霜。
进一步，步骤一中，本发明空调器的制热模式为：冷媒从压缩机的出口排出后经过第一四通阀的a1端口和b1端口流到室内换热器，然后经过节流部件和第二四通阀的c2端口和d2端口后流到室外换热器中蒸发，经过第二四通阀的b2端口和a2端口流出，经第一四通阀的d1端口和c1端口从压缩机的入口流回压缩机。
进一步，步骤四中，本发明空调器的化霜模式为：高温高压的气态冷媒从压缩机的出口排出后经第一四通阀的a1端口和d1端口流出，经过第二四通阀的a2端口和d2端口从室外换热器下部进入化霜，然后从室外换热器上部流出，经过第二四通阀的b2端口和c2端口流经节流部件到室内换热器，在室内换热器中低温冷媒被室内电加热器加热后从压缩机的入口流回压缩机。
采用上述进一步方案的有益效果是本发明是通过对两个四通阀通电和断电的控制，实现制热模式和化霜模式的转换，不同与背景技术中设置其他的管路，本发明是在原有管路中反向进行，通过压缩机、室外风机、室内风机及室内电加热器与两个四通阀配合实现空调器模式的切换，可以通过系统的设定全自动控制，控制方便，调整迅速。
进一步，步骤五中，所述退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间tx或者室外机盘管温度≥设定温度Ts或者压缩机电流连续n秒达到或超过IDEFROST。具体的，所述退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间10mi n或者室外机盘管温度≥设定温度15℃或者压缩机电流连续1秒达到或超过I DEFROST，其中电流值IDEFROST由空调器机型决定，随机型不同而不同。
在本发明空调器的化霜方法中，各具体优选的数值范围为：t1为3-8秒，t2为10-40秒，t3为10-40秒，Tx为30-35℃，Ty为52-56℃；其中上述数值的最优值为：t1为5秒，t2为15秒，t3为15秒，Tx为32℃，Ty为54℃。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过增加第二四通阀，化霜时开启，高温冷媒从结霜严重的室外换热器下部流入，上部流出，有利于化霜。同时化霜时室内风机反转，开启室内电加热器，化霜过程中的低温冷媒被室内电加热器加热后流回压缩机，压缩机排气温度升高，从而加快了化霜速度，提升了化霜效果，避免了房间温度的较大波动。
附图说明
图1为本发明空调器化霜的一个实施例的系统结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、压缩机，2、第一四通阀，3、第二四通阀，4、室外换热器，5、室外风机，6、节流部件，7、室内风机，8、室内换热器，9、室内电加热器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明涉及一种空调器，包括通过管道连通的压缩机1、室外换热器4和室内换热器8，还包括第一四通阀2和第二四通阀3，所述第一四通阀2包括a1端口、b1端口、c1端口和d1端口，所述第二四通阀3包括a2端口、b2端口、c2端口和d2端口，所述压缩机1的出口与a1端口通过管道连通，所述压缩机1的入口与c1端口通过管道连通，所述室外换热器4的两端分别通过管道连通b2端口和d2端口，所述室内换热器8的两端分别通过管道连通b1端口和c2端口，d1端口和a2端口通过管道连通；所述第一四通阀2通电时，a1端口和b1端口导通，c1端口和d1端口导通；所述第一四通阀2断电时，a1端口和d1端口导通，b1端口和c1端口导通；所述第二四通阀3通电时，a2端口和d2端口导通，b2端口和c2端口导通；所述第二四通阀3断电时，a2端口和b2端口导通，c2端口和d2端口导通。
本发明所述的空调器为冷暖型空调器，可以是挂壁式空调器或落地式空调器。
优选的，在c2端口与室内换热器8之间的管道上设有节流部件6，所述节流部件6为毛细管或电子膨胀阀。节流部件6具有对管道中的冷媒进行节流降压作用，空调器中常用的是管径1.0-3.5mm左右细长的毛细管或者是可自动将制冷剂的循环量控制为一定值的电子膨胀阀。
优选的，在所述室外换热器4处设有室外风机5，所述室外风机5将风引入室外换热器4；在所述室内换热器8处设有室内风机7，所述室内换热器8的背风侧设有至少在所述空调器化霜过程中开启运行的室内电加热器9，所述室内风机7正转时将风先引入室内换热器8再经过室内电加热器9，所述室内风机7反转时将风先经过室内电加热器9再引入室内换热器8。
室外风机5和室内风机7的具体位置不做限定，只要实现可以引风就可以，其中室外风机5是将风引入室外换热器4，而室内风机7需要与室内换热器8和室内电加热器9的位置相配合，通过正转和反转，实现不同的引风效果。
本发明还涉及一种上述空调器的化霜方法，包括以下步骤：
步骤一：空调器为制热模式时，压缩机1正常运行，第一四通阀2通电，第二四通阀3断电，室外风机5运行，室内风机7正转；
步骤二：当空调器的系统判定达到化霜条件时(即当室外换热器结霜到一定程度，空调器的电控板检测到达到化霜条件时)，压缩机1停机或降频，室外风机5停止，第一四通阀2断电，第二四通阀3通电；
步骤三：在设定时间t1后，室内电加热器9处于工作状态，室内风机7反向转动，风速为微风状态运行；
步骤四：在设定时间t2后，压缩机1启动或升频，进入化霜模式；
步骤五：当空调器的系统判定达到退出化霜条件时，退出化霜模式，压缩机1停机或降频，室外风机5开启，第一四通阀2通电，第二四通阀3断电；
步骤六：在设定时间t3后，压缩机1启动或升频，室外风机5运行，室内风机7正向微风转动，室内电加热器9继续工作；
步骤七：检测室内机盘管的温度,若达到Tx时室内风机7按化霜前设定转速运行，若达到Ty时室内电加热器9关闭，回到制热模式。
空调器的系统判定达到化霜条件采用现有技术中的通用方法，在空调器技术领域，空调器化霜条件很多种,但是根据空调器使用地域环境工况的不同,最合适的化霜条件各不相同,下面例举一些国内一般空调器普遍采用的几种化霜触发条件：
第一种进入条件：1、当进入制热模式或者除霜模式大概5分钟后，根据室外机盘管温度和室内温度的最大差值，来判断，判断时间为3分钟。2、当室内机盘管温度和室内温度的差值减小5度以上并且持续3分钟以上。3、保证压缩机1积累工作时间超过45分钟。4、室内机盘管温度小于48度。同时满足这4种情况则开始进入化霜。
第二种条件：压缩机1累计运行时间超过45分钟，并且连续运行超过20分钟，室内机盘管温度小于室内温度16度5分钟则进入化霜状态。
第三种条件：压缩机1累计运转超过3小时连续运转超过20分钟，室内机盘管温度小于室内温度16度5分钟则进入化霜状态。
第四种条件：室外风机5进入过载保护且室外风机5停转，在室外风机5下次启动连续运转时间大于10分钟，还要保证压缩机1累计运行时间超过45分钟或连续转20分钟室内机盘管温度小于48度则进入化霜状态。
第五种条件：室外风机5停转两小时还没有进入化霜，则强行进入化霜。
本发明空调器的制热模式为：冷媒从压缩机1的出口排出后经过第一四通阀2的a1端口和b1端口流到室内换热器8，然后经过节流部件6和第二四通阀3的c2端口和d2端口后流到室外换热器4中蒸发，经过第二四通阀3的b2端口和a2端口流出，经第一四通阀2的d1端口和c1端口从压缩机1的入口流回压缩机1。
本发明空调器的化霜模式为：高温高压的气态冷媒从压缩机1的出口排出后经第一四通阀2的a1端口和d1端口流出，经过第二四通阀3的a2端口和d2端口从室外换热器4下部进入化霜，然后从室外换热器4上部流出，经过第二四通阀3的b2端口和c2端口流经节流部件6到室内换热器8，在室内换热器8中低温冷媒被室内电加热器9加热后，经第一四通阀2的b1端口和c1端口从压缩机1的入口流回压缩机1。
本发明是通过对两个四通阀(第一四通阀2、第二四通阀3)通电和断电的控制，实现制热模式和化霜模式的转换，本发明是在原有管路中反向进行，通过压缩机1、室外风机5、室内风机7及室内电加热器9与两个四通阀(第一四通阀2、第二四通阀3)配合实现空调器模式的切换，可以通过系统的设定全自动控制，控制方便，调整迅速。
本发明退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间tx或者室外机盘管温度≥设定温度Ts或者压缩机1电流连续n秒达到或超过I DEFROST。优选的，所述退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间10mi n或者室外机盘管温度≥设定温度15℃或者压缩机1电流连续10秒达到或超过IDEFROST，其中电流值IDEFROST由空调器机型决定。
在本发明空调器的化霜方法中，各具体优选的数值范围为：t1为3-8秒，t2为10-40秒，t3为10-40秒，Tx为30-35℃，Ty为52-56℃；其中上述数值的最优值为：t1为5秒，t2为15秒，t3为15秒，Tx为32℃，Ty为54℃。
与现有技术相比，本发明通过增加第二四通阀3，化霜时开启，高温冷媒从结霜严重的室外换热器4下部流入，上部流出，有利于化霜。同时化霜时室内风机7反转，开启室内电加热器9，化霜过程中的低温冷媒被室内电加热器9加热后流回压缩机1，压缩机1排气温度升高，从而加快了化霜速度，提升了化霜效果，避免了房间温度的较大波动
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。此外，本发明中涉及的a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2端口也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“导通”等术语应做广义理解，例如，可以是贯通，也可以是通过管道连接，或成一体；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种空调器，包括通过管道连通的压缩机（1）、室外换热器（4）和室内换热器（8），其特征在于，还包括第一四通阀（2）和第二四通阀（3），所述第一四通阀（2）包括a1端口、b1端口、c1端口和d1端口，所述第二四通阀（3）包括a2端口、b2端口、c2端口和d2端口，所述压缩机（1）的出口与a1端口通过管道连通，所述压缩机（1）的入口与c1端口通过管道连通，所述室外换热器（4）的两端分别通过管道连通b2端口和d2端口，所述室内换热器（8）的两端分别通过管道连通b1端口和c2端口，d1端口和a2端口通过管道连通；
所述第一四通阀（2）通电时，a1端口和b1端口导通，c1端口和d1端口导通；所述第一四通阀（2）断电时，a1端口和d1端口导通，b1端口和c1端口导通；所述第二四通阀（3）通电时，a2端口和d2端口导通，b2端口和c2端口导通；所述第二四通阀（3）断电时，a2端口和b2端口导通，c2端口和d2端口导通。
2.根据权利要求1所述一种空调器，其特征在于，在c2端口与室内换热器（8）之间的管道上设有节流部件（6），所述节流部件（6）为毛细管或电子膨胀阀。
3.根据权利要求2所述一种空调器，其特征在于，在所述室外换热器（4）处设有室外风机（5），所述室外风机（5）将风引入室外换热器（4）;在所述室内换热器（8）处设有室内风机（7），所述室内换热器（8）的背风侧设有至少在所述空调器化霜过程中开启运行的室内电加热器（9），所述室内风机（7）正转时将风先引入室内换热器（8）再经过室内电加热器（9），所述室内风机（7）反转时将风先经过室内电加热器（9）再引入室内换热器（8）。
4.一种如权利要求3所述空调器的化霜方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：空调器为制热模式时，压缩机（1）正常运行，第一四通阀（2）通电，第二四通阀（3）断电，室外风机（5）运行，室内风机（7）正转；
步骤二：当空调器的系统判定达到化霜条件时，压缩机（1）停机或降频，室外风机（5）停止，第一四通阀（2）断电，第二四通阀（3）通电；
步骤三：在设定时间t1后，室内电加热器（9）处于工作状态，室内风机（7）反向转动，风速为微风状态运行；
步骤四：在设定时间t2后，压缩机（1）启动或升频，进入化霜模式；
步骤五：当空调器的系统判定达到退出化霜条件时，退出化霜模式，压缩机（1）停机或降频，室外风机（5）开启，第一四通阀（2）通电，第二四通阀（3）断电；
步骤六：在设定时间t3后，压缩机（1）启动或升频，室外风机（5）运行，室内风机（7）正向微风转动，室内电加热器（9）继续工作；
步骤七：检测室内机盘管的温度,若达到Tx时室内风机（7）按化霜前设定转速运行，若达到Ty时室内电加热器（9）关闭，回到制热模式。
5.根据权利要求4所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，步骤一中，所述制热模式为：冷媒从压缩机（1）的出口排出后经过第一四通阀（2）的a1端口和b1端口流到室内换热器（8），然后经过节流部件（6）和第二四通阀（3）的c2端口和d2端口后流到室外换热器（4）中蒸发，经过第二四通阀（3）的b2端口和a2端口流出，经第一四通阀（2）的d1端口和c1端口从压缩机（1）的入口流回压缩机（1）。
6.根据权利要求4所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，步骤四中，所述化霜模式为：高温高压的气态冷媒从压缩机（1）的出口排出后经第一四通阀（2）的a1端口和d1端口流出，经过第二四通阀（3）的a2端口和d2端口从室外换热器（4）下部进入化霜，然后从室外换热器（4）上部流出，经过第二四通阀（3）的b2端口和c2端口流经节流部件（6）到室内换热器（8），在室内换热器（8）中低温冷媒被室内电加热器（9）加热后，经第一四通阀（2）的b1端口和c1端口从压缩机（1）的入口流回压缩机（1）。
7.根据权利要求4所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，步骤五中，所述退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间tx或者室外机盘管温度≥设定温度Ts或者压缩机（1）电流连续n秒达到或超过IDEFROST。
8.根据权利要求7所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，所述退出化霜条件为化霜累计时间达到设定时间10min或者室外机盘管温度≥设定温度15℃或者压缩机（1）电流连续10秒达到或超过IDEFROST，其中电流值IDEFROST由空调器机型决定。
9.根据权利要求4至8任一项所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，t1为3-8秒，t2为10-40秒，t3为10-40秒，Tx为30-35℃，Ty为52-56℃。
10.根据权利要求9所述一种空调器的化霜方法，其特征在于，t1为5秒，t2为15秒，t3为15秒，Tx为32℃，Ty为54℃。
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