空調和控制該空調的方法

2023-04-26 00:57:16

專利名稱：空調和控制該空調的方法
技術領域：
本發明涉及一種空調和控制該空調的方法，更具體而言，涉及一種通 過向熱交換器供應能量來防止熱交換器的表面發生凍結的空調和控制該 空調的方法。
背景技術：
空調是利用包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置和蒸發器的製冷循環進行
製冷以及對室內進行製冷的製冷裝置。在空調的製冷循環^Mt期間，即壓
縮機操作期間，空氣中的7jC在蒸發器的表面上冷凝，因而產生壓縮水。然
後，壓縮水落到蒸發器下方。然而，如果壓縮水因蒸發器周圍的低溫空氣 而在蒸發器的表面上發生凍結，那麼空調的性能會因冷卻劑與空氣之間的 熱交換不順暢而劣^化。
為了解決這個問題，在空調操作中途會停止壓縮機的操作，從而使空 調的操作也停止。然後，可以執行預定時間量的除霜操作，從而對蒸發器 的表面進行除霜。 一旦完成對蒸發器的表面的除霜，壓縮機會恢復操作， 使得空調的操作能夠恢復。
然而，由於除霜操作只能在空調的操作停止以後執行，所以在除霜操 作期間無法執行製冷功能或加熱功能，因而降4氐了用戶的利性
發明內容
技術問題
本發明提供了一種空調，所述空調能夠防止熱交換器的表面上的7jC發
生凍結，因而能夠防止其性能因熱交換器的表面上的水發生凍結而劣化。
本發明還提供了一種空調，所述空調能夠在執行其功能的同時防止水 發生凍結，因而能夠使用戶的便利性最大化。
本發明還提供了 一種控制空調的方法，其中能夠通過消耗較少的功率 來防止熱交換器的表面上的水發生凍結。
技術方案
6根據本發明的一個方面，提供了一種空調，所述包括熱交換器，所述
熱交換器通過使冷卻劑從中流過而與空氣交換熱量；和防凍裝置，所述防 凍裝置通過向所述熱交換器供應能量來防止所述熱交換器的表面上的水 發生凍結。
防凍裝置可以包括電場生成單元，所述電場生成單元在所述熱交換器 中生成電場。
電場生成單元可以包括多個電極，所述多個電極布置在所述熱交換器 的相對側。
空調還可以包括隔離單元，所述隔離單元將所述熱交換器與所述電極 隔離。
熱交換器可以具有圓形邊緣。
電極的底部可以布置成低於所述熱交換器的底部，電極的頂部可以布 置成高於所述熱交換器的頂部。
空調還可以包括多個電極單元，所述多個電極單元沿不同方向布置。
空調還可以包括控制單元，所述控制單元順序地向所述電極單元施加 電壓。
熱交換器和電極可以具有圓形邊緣，空調還可以包括多個電極單元， 所述多個電極單元沿著所述熱交換器的外周進行布置。
空調還可以包括多個電極革，所述多個電極罩由介電材料製成，而且 相應的電極安裝在所述電極軍中。
各個電極罩可以包括電極盒和罩，所述電極盒包括一個帶有開口的表 面，因而能夠將相應的電極保持在其中，所述罩覆蓋所述電極盒的帶有開 口的表面。
電極罩可以通過注塑模製而形成，使得所述電極能夠分別插入所述電 極罩中。
空調還可以包括導線，所述導線連接電壓生成單元和所述電極，其中， 各個所述電極罩包括導線穿過其中的導線通孔。
防凍裝置還可以包括電壓生成單元，所述電壓生成單元向所述電場生 成單元施加電壓。
空調還可以包括外殼，所述外殼包括空氣通過其注入的空氣入口和通過其排出的空氣出口；和隔離壁，所述隔離壁將外殼的內部空間分成;W^
室和流路室，壓縮機布置在所述機械室中，所述熱交換器布置在所述流路 室中，其中，所述電場生成單元布置在所述流路室中。
電壓生成單元可以布置在機械室或流路室中。
空調還可以包括介電元件，所述介電元件覆蓋所述電壓生成單元。
隔離壁可以由介電材料形成。
防凍裝置還可以包括導線，所述導線連接至所述電場生成單元或所述 電壓生成單元，所述隔離壁包括導線穿過其中的導線通孔。
空調還可以包括風扇，所述風扇布置在所述流路室中，通過所述空 氣入口注入空氣，並且通過空氣出口排出空氣；和空氣引導件，所述空氣 引導件布置在所述^W室中，引導由所^扇使其循環的空氣的5iW，所 述空氣引導件由介電材料製成。
空氣引導件可以包括所述熱交換器容納於其中的容器，所述電場生成 單元可以安裝在所述空氣引導件中，從而能夠在所述容器中生成電場。
空調可以是熱泵，包括壓縮機、製冷/加熱轉換閥、室外熱交換器、膨 脹裝置和室內熱交換器，所述防凍裝置可以在所述熱泵加熱操作期間向所 述室外熱交換器供應能量。
根據本發明的另一個方面，提供了一種控制空調的方法，所述方法包 括如果熱交換器滿足一組防凍啟動條件，那麼通過向一個或多個電fe^ 加電壓以在熱交換器中生成幹擾水發生凍結的電場來執行房東操作；以及 如果所述熱交換器滿足一組防凍解除條件，那麼通過切斷電壓來取消防凍 操作。
電壓時小。''、 - ' . 、。、' ，
執行防凍操作可以包括在防凍操作啟動之後經過預定時間量就減小向 所述電極施加的電壓或頻率。
有益效果
根據本發明的空調防止在其操作期間熱交換器的表面上的水發生凍 結。所以，不必執行除霜^Mt，而且可以連續執行空調功能。
根據本發明的空調包括防凍裝置，所述防凍裝置具有電場生成單元，所述電場生成單元在所述熱交換器中生成電場；和電壓生成單元，所述電 壓生成單元向所述電場生成單元施加電壓。所以，根據本發明的空調具有 比包括帶機械振動器的防凍裝置的傳統空調更高的耐用性和更高的可靠 性。
根據本發明的空調的電場生成單元包括多個電極，所述多個電極布置 在所述熱交換器的相對側。所以，根據本發明的空調能夠容易地防止熱交 換器的表面上的水發生凍結。
根據本發明的空調的電場生成單元布置在流路室中。所以，根據本發 明的空調能夠防止電場生成單元生成的電場對機械室中的電子元件產生 不利影響，因而具有高的可靠性。
根據本發明的空調的電壓生成單元可以布置在流路室中。在這種情況 下，電壓生成單元生成的熱量通過穿過流路室的空氣而散掉，因而提高了 安全性。
根據本發明的空調的電壓生成單元可以布置在機械室中。在這種情況 下，可以使得電壓生成單元因電場而發生故障的概率最小化。
根據本發明的空調還包括介電元件，而且能夠使得電壓生成單元因接 觸到導線而發生故障的概率最小化。
^L據本發明的空調還包括隔離壁，所述隔離壁將外殼的內部空間分成 機喊室和流路室。所以，根據本發明的空調能夠有效地使電場生成單元與 機械室隔離，因而提高了安全性。
根據本發明的空調還包括貫穿隔離壁而形成的導線通孔，需要連接至 電場生成單元或電壓生成單元的導線能夠穿過所述導線通孔。所以，可以 有效地布置導線。
根據本發明的空調還包括風扇，所述風扇布置在流路室；和空氣引 導件，所述空氣引導件由介電材料製成並引導所iiX扇使其循環的空氣的 流動。因而可以提高安全性。
根據本發明的空調還包括容器，所述容器布置在所述空氣引導件中並 能夠將所述熱交換器保持在其中。另外，電場生成單元布置在所述空氣引 導件中並在所述容器中生成電場。所以，不必i史置附加元件來安裝所述電 場生成單元，而且可以使得空調的製造成本最小化。
根據本發明的空調還包括控制單元，所述控制單元根據相應空調的操作狀況來控制所述防凍裝置。所以，可以防止生成不必要的電場，而且使 得空調的功率消耗最小化。
根據本發明的空調可以是熱泵，包括壓縮機、製冷/加熱轉換閥、室外 熱交換器、膨脹裝置和室內熱交換器。在這種情況下，防凍裝置在所述熱
泵加熱^Mt期間向所述室外熱交換器供應能量。所以，即使室外溫度長時 間地保持低溫也可以持續地執行加熱操作。
控制根據本發明的空調的方法包括如果熱交換器滿足一組防凍啟動 條件，那麼通過在熱交換器中向一個或多個電極施加電壓來生成幹擾水發
生凍結的電場而執行防凍IMt;和如果熱交換器滿足一組防凍解除條件， 那麼通過切斷電壓來取消防凍操作。所以，可以在消耗更少功率的同時防 止水發生凍結。
控制根據本發明的空調的方法還包括在防凍裝置操作期間減少空調的 操作能力。所以，可以在防止水的溫JL良生波動的同時穩定地執行防凍操 作，可以防止空調可能發生故障。


圖l圖示了才艮據本發明的一種實施方式的空調的示意圖； 圖2圖示了圖l中所示空調的框圖； 圖3圖示了圖l中所示空調的室外單元的俯視圖； 圖4圖示了圖3中所示室外單元的主視圖5圖示了對根據本發明的一種實施方式的空調的過冷現象進行試驗 的結構；
圖6圖示了利用圖5中所示結構得到的過冷測量結果的圖7圖示了利用圖5中所示結構在不同量功率下得到的防凍溫度測量 結果的圖8圖示了圖7中所示第一至第五根能量線之間的關係的圖9圖示了將空調中不同量的水保持在防凍狀態的電壓與頻率之間關 系的圖10圖示了控制才艮據本發明的一種實施方式的空調的方法的流程圖； 圖ll圖示了^ll據;^發明的另一種實施方式的空調的分解立體圖；圖12圖示了圖11中所示的空調的局部俯視圖13圖示了根據本發明的另一種實施方式的空調的局部俯視圖；以及
圖14圖示了才艮據;^發明的另一種實施方式的空調的示意圖。
具體實施例方式
圖1圖示了才艮據本發明的一種實施方式的空調的示意圖，圖2圖示了 圖1中所示空調的框圖。
參照圖1和2，空調包括壓縮機2、室外熱交換器4、膨脹裝置6、室 內熱交換器8和防凍裝置20，所述防凍裝置20向壓縮機2、室外熱交換器 4、膨脹裝置6以及室內熱交換器8供應能量並因而能夠防止壓縮機2、室 外熱交換器4、膨脹裝置6、室內熱交換器8的表面上可能存在的水發生凍 結。
空調可以是能夠對室內製冷的空氣製冷器，也可以是不僅能對室內製 冷而且能對室內加熱的熱泵。如果空氣是空氣製冷器，那麼壓縮機2壓縮 過的冷卻劑通過經過室外熱交換器5而冷凝，冷凝的冷卻劑通過經過膨脹 裝置6而膨脹。膨脹的冷卻劑由室內熱交換器8蒸發。然後，蒸發的冷卻 劑循環回到壓縮機2中。也就是說，室外熱交換器4可以用作冷凝器，室 內熱交換器8可以用作蒸發器。
另一方面，如果空調是熱泵，而不是空氣製冷器，則空調還可包括制 冷/加熱轉換閥10，所述製冷/加熱轉換閥IO根據空調是執行製冷操作還是 執行加熱操作來轉換壓縮機2壓縮過的冷卻劑的流動通道。在製冷操作期 間，壓縮機2壓縮過的製冷劑通過順序地經過製冷/加熱轉換閥10、室外 熱交換器4、膨脹裝置6、室內熱交換閥4和製冷/加熱轉換岡10而循環回 到壓縮機2。在這種情況下，室外熱交換器4可以用作冷凝器，室內熱交 換器8可以用作蒸發器。
再一方面，在加熱操作期間，壓縮機2壓縮過的製冷劑通過順序地經 過製冷/加熱轉換閥10、室內熱交換器8、膨脹裝置6、室外熱交換閥5和 製冷/加熱轉換閥10而循環回到壓縮機2。在這種情況下，室內熱交換器8 可以用作冷凝器，室外熱交換器4可以用作蒸發器。
在空調操作期間，室外熱交換器4的表面或室內熱交換器8的表面上 會產生水。更具體而言，如果空調是空氣製冷器，則室內熱交換器8的表 面上會產生水。如果空調是熱泵且執行製冷操作，那麼在室內熱交換器8的表面上會產生水。如果空調是熱泵且執行加熱操作，那麼在室外熱交換
器4的表面上會產生水。室外熱交換器4或室內熱交換器8的表面上的這 些水在低溫下會發生凍結，因而對空調的熱交換性能產生不利影響。因此， 有必要建立一種即使在低溫下也能夠防止室外熱交換器4或室內熱交換器 8的表面上的水發生凍結的氛圍。
防凍裝置20防止室外熱交換器4或室內熱交換器8的表面上的水發生 凍結。如果空調是空氣製冷器，那麼防凍裝置20可以布置成能夠向室內熱 交換器8供應能量，從而能夠防止室內熱交換器8的表面上的水發生凍結。 如果空調是熱泵，那麼防凍裝置20可以布置成不僅能夠向室內熱交換器8 而且能夠向室外熱交換器8供應能量，從而能夠防止室內熱交換器8或室 外熱交換器4的表面上的水發生凍結。
防凍裝置20可以利用使液體冷卻到其冰點以下而不使其變成固體的 過冷現象來防止7jC發生凍結。防凍裝置20包括;M^振動器，因而通過對室 外熱交換器4和室內熱交換器8中用作蒸發器的任一者施加M振動來防 止水發生凍結。
然而，具有機械振動器的防凍裝置20會損壞冷卻劑管與室外熱交換器 4和室內熱交換器8中用作蒸發器的任一者之間的連接，因而可能不適於 用在空調中。因此，利用過冷現象的防凍裝置20適用於空調中。
通常，當室內溫度低於零度時，更可能執行加熱操作，而非製冷操作。 因此，防凍裝置20可以供應能量，從而能夠在熱泵執行加熱操作期間防止 室外熱交換器4的表面上的水發生凍結。然而，寒帶地域的人們即使在零 度以下仍然會感到熱，因而需要製冷操作。在這種情況下，室內熱交換器 8的表面上的7jC會因這種低溫而發生凍結。因此，需要利用防凍裝置20來
防止室內熱交換器8的表面上的水發生凍結。通過這樣做，可以改善製冷 操作的性能。另外，由於室內熱交換器8由防凍裝置20冷卻，所以可以進 一步改善製冷操作的性能。
室外熱交換器4由於暴露於低溫的室外空氣而比室內熱交換器8更可 能發生凍結。所以，下文中，將進一步詳細描述防凍裝置20的^Mt,主要 集中在熱泵的加熱操作期間防止室外熱交換器4的表面上的7jC發生凍結。
防凍裝置20包括生成電場並將電場施加到室外熱交換器 的電極單 元22;和將電壓、更具體而言是指高頻交流電壓施加到電極單元22的電 壓生成單元28。電極單元22將電壓生成單元28 4^供的高頻交流電壓轉變成電場，並 將電場施加到室外熱交換器4。電極單元22可以包括由諸如銅或鉑等金屬 製成的板或導線。更具體而言，電極單元22包括布置在室外熱交換器4 的相對兩側的多個電極24和26。
為了安全起見，電極24和26分別覆蓋有電極罩25和27。電極軍25 和27將在後面進一步詳細描述。
電極單元22生成的電場由高頻交流電壓引起。電場的極性根據高頻交 流電壓的頻率而發生變化。所以，電場使具有負極性(-)的氧和具有正極 性(+ )的氫組成的水分子不斷振動和旋轉，從而能夠防止水分子結晶， 並因而能夠使水分子即使在水的冰點以下也能維持液態。
電壓生成單元28根據與預定電壓量級和預定頻率相關的設定值產生 交流電壓並將交流電壓施加到電極單元22。電壓生成單元28可以改變電 壓的量級和頻率中的至少一者，從而生成交流電壓。更具體而言，電壓生 成單元28根據控制單元30提供的設定值(比如，與預定電壓量級和預定 頻率相關的設置值)生成交流電壓並將交流電壓施加到電極單元22，使得 電極單元22能夠生成電場並將電場施加到室外熱交換器4。電壓發生器28 可以改變電壓的頻率，4吏得電壓的量級能夠在0.5-10KV的範圍內變化。 電壓發生器28可以在0.5kHzd到500kHz的高頻範圍內改變電壓的頻率。
電壓生成單元28施加具有0.5-500kHz高頻的交流電壓，因為頻率低 於0.5kHz或高於500kHz的電壓僅能夠使水分子稍微旋轉或振動，因而導 致水的相變。量級大於10KV的電壓會導致電極罩25和27的^h質擊穿。 頻率高於500kHz的交流電壓會以電波的形式傳播而不會生成電場。另夕卜， 頻率高於500kHz的交流電壓的極性變化速度會過高，使得水分子的運動 跟不上交流電壓的極性變化。所以，電壓生成單元28生成的電壓的最佳頻 率和最佳電壓會分別設定在0.5-500kHz的範圍和0.5-10KV的範圍。
如果室外熱交換器4或室內熱交換器8是包括冷卻劑管和鋁製銷的銷/ 管式熱交換器，所述冷卻劑管中有冷卻劑流過並由鋁或銅製成，所述鋁製 銷布置在所述冷卻劑管中，那麼電極單元22生成的電場會集中在鋁製銷上 並因鋁製銷的電阻而產生熱量。通常，當大約7000V的電壓作為直流(DC) 脈衝施加到無鏽材料上時，無鏽材料會發出負離子，負離子刺激水分子， 從而能夠防止水分子發生凍結。通過利用這種現象，可以通過向鋁製銷施 加高電壓，使得鋁製銷發出的負離子能夠刺激水分子來防止水發生凍結。也就是說，可以通過向鋁製銷施加高壓來保持防凍狀態。另外，可以 通過將鋁製銷接地和提供附加的有源電極來減小電擊發生的概率。
參照圖2，空調還可以包括控制單元30和負荷感測單元40。控制單元 30根據空調的操作狀態來控制防凍裝置20，具體而言是控制電壓發生器 28。
負荷感測單元40確定室外熱交換器4的表面上是否有水以及室外熱交 換器4的表面上的水的量。控制單元30根據負荷感測單元40執行感測的 結果來控制防凍裝置20。負荷感測單元40可以包括溫度感測單元，所述 溫度感測單元感測連接至室外熱交換器4的管的溫度、室外熱交換器4的 溫度或者空調安裝處的室外溫度。可替代地，負荷感測單元40可以包括對 防凍裝置20操作期間室外熱交換器4生成的電場引起的電流或電壓進行檢 測的電流檢測單元或電壓檢測單元。
如果負荷感測單元40包括溫度感測單元，那麼負荷感測單元40可以 包括感測室外熱交換器4的溫度的室外熱交換器溫度傳感器42、感測室外 熱交換器4的入口處的管的溫度的入口溫度傳感器44、感測室外熱交換器 4的出口處的管的溫度的出口溫度傳感器46和感測空調外部溫度的室外溫 度傳感器48中的至少一者。控制單元30可以基於室外熱交換器溫度傳感 器42、入口溫度傳感器44、出口溫度傳感器46和室外溫度傳感器48中的 至少一者執行的感測結果來確定室外熱交換器4的表面上是否有水或室外 熱交換器4的表面上的水的量。然後，控制單元30可以確定是否驅動電壓 生成單元28以及確定用於電壓生成單元28的頻率和電壓量級。
如果負荷感測單元40包括電流檢測單元或電壓檢測單元，那麼電流檢 測單元或電壓檢測單元的電阻可以根據室外熱交換器4的表面上是否有水 或室外熱交換器4的表面上的水的量而改變。所以，控制單元30可以基於 電流檢測單元或電壓檢測單元的電阻來確定室外熱交換器4的表面上是否 有水或室外熱交換器4的表面上的水的量。然後，控制單元30會確定是否 驅動電壓生成單元28以及確定用於電壓生成單元28的頻率和電壓量級。
控制單元30可以不僅利用負荷感測單元40而且考慮空調是否執行加 熱操作來控制防凍裝置20。下文中將進一步詳細描述控制單元30對防凍 裝置20的控制。
如果空調滿足一組防凍啟動條件，那麼控制單元30會驅動防凍裝置 20。另一方面，如果空調滿足一組防凍解除條件，那麼控制單元30會結束
14防凍裝置20的操作。
防凍啟動4Hf是室外熱交換器4的表面上產生有水而且該水可能發生 凍結的條件。防凍啟動條件可以包括以下條件中的至少一者空調是否執 行熱交換；空調的壓縮機2已經受到連續驅動所持續的時間量；水負荷條 件；以及啟動防凍操作以後經過的時間。
比如，如果空調執行加熱IMt，壓縮機2已經受到多於預定時間量的 連續驅動，室外熱交換器4的溫度小於參照溫度，自啟動防凍操作開始還 沒有經過預定時間量，那麼防凍裝置20受到驅動。另一方面，如果空調執 行操作而不是加熱操作，壓縮機2已經受到連續驅動，但時間少於預定時 間量，室外熱交換器4的溫度高於參照溫度，自啟動防凍操作開始已經經 過預定時間量，那麼防凍裝置20不會受到驅動。
防凍解除a是由於室外熱交換器4的表面上沒有產生水或者由於室 外熱交換器4的表面上可能存在的水不太可能發生凍結而無需防凍^Mt的 條件。防凍解除條件包括以下條件中的至少一者空調是否執行加熱操作 和水負荷M。
比如，如果防凍裝置20操作期間停止空調所執行的加熱操作，或者如 果室外熱交換器4的溫度高於參考溫度，那麼會降止防凍裝置20的操作。
另外，如果空調執行加熱^Mt,壓縮機2已經受到多於預定時間量的 連續驅動，室外熱交換器4的溫度低於參照溫度，那麼不管啟動防凍操作 以後經過多少時間，防凍裝置20都會受到驅動。另一方面，如果空調執行 操作而不是加熱操作，壓縮機2已經受到連續驅動，但時間少於預定時間 量，室外熱交換器4的溫度高於參照溫度，那麼防凍裝置2不會受到驅動。 如果防凍裝置20操作期間停止空調所執行的加熱操作,或者如果室外熱交 換器4的溫度高於參考溫度，那麼會停止防凍裝置20的操作。
參照圖1，附圖標記3表示布置於壓縮機2與吸入管2a之間、冷卻液 儲存在其中的儲液器；附圖標記5表示室外鼓風機5，所述室外^LX機5 包括將空氣^室外熱交換器4的室外風扇5a和使室外風扇5a旋轉的電 動機5b;並且附圖標記9表示室內鼓風機5，所述室內鼓風機包括將空氣 ^室內熱交換器9的室外風扇9a和使室外風扇9a旋轉的電動機9b。參 照圖2，附圖標記50表示安裝在圖1的室內單元I中並能夠使用戶選#^各 種操作模式和防凍操作的遙控裝置的控制面板或輸入單元。
圖1和2的實施方式不僅可以應用到室內單元和室外單元R在一個機殼中的一體式空調，而且可以應用到室內單元和室外單元分開的分體式
空調。催二沒圖1和2的實施方式的空調是分體式空調，而且防凍裝置20 布置在圖l所示空調的室外單元O中。
圖3圖示了室外單元O的俯視圖，圖4圖示了圖3中所示室外單元O 的正視圖。
參照圖3和4，室外單元O包括外殼54，所述外殼54具有空氣 通過其注入和排出外殼54的空氣入口 51和空氣出口 52;和隔離壁60， 所述隔離壁60將外殼54的內部空間分成機械室56和流路室58。壓縮 機2布置在機械室56中，室外熱交換器4布置在流路室58中。
儲液器3和膨脹裝置6連同壓縮機2 —起布置在室外單元O的機械 室56中。
外殼54包括具有支腿的基座54A;機殼54B，所述機殼54B布 置在基座54A上而且具有布置在所述機殼54B的至少一個表面上的空 氣入口 51;前革54C，所述前革54C布置在機殼54B前方並且具有空 氣出口 52;以及覆蓋機殼54B頂部的頂革54D。
外殼54可以整個由介電材料製成。可替代地，外殼54的僅靠近電 極24和26的部分由介電材料製成。
室外單元O可以安裝成使得室外熱交換器4能夠變為在空氣入口 51附近。可以僅僅是室外單元O的與室外熱交換器4相鄰的機殼54B 由介電材料製成。可替代地，機殼54B和頂軍54D可以由介電材料制 成，而需要高剛性的基座54A和距離電極單元22較遠的前罩54C可以 由高剛性材料製成。
室外鼓風機5布置在室外單元O中。室外鼓風機5的室外風扇5A 布置在流路室58中且位於空氣入口 51與空氣出口 52之間，使得空氣 能夠通過空氣入口 51注入室外單元O，並通過空氣出口 52排出室外單 元O。
隔離壁60可以由介電材料製成。
室外單元O還包括控制盒62,在所述控制盒62中安裝有控制單 元30的各種自動電子元件，諸如用於控制壓縮機2的自動電子元件等。控制盒62可以布置在機械室56或流路室58中。
控制單元30的全部或部分自動電子元件可以安裝在控制盒62中。
包括有電極24和26的電極單元22布置在流路室56中。
電極24和26可以布置成不會阻塞來自室外單元O外部的空氣的 流動通道，因而不會妨礙空氣的流動。電極24和26可以分別布置在室 外熱交換器4的左側和右側。可替代地，電極24和26可以分別布置在 室外熱交流器4的上方和下方。在這種情況下，電極24和26可以彼此 豎向對齊，或者可以相對於室外熱交換器4呈對角布置。
電極革25和27可以是電極殼體並分別覆蓋電極24和26。電極 罩25和27可以由諸如塑料等介電材料製成。
電極罩25和27可以分別包括電極盒25A和27A，而且分別包括 罩25B和27B。各個電極盒25A和27A的一個帶開口的表面，因而能 夠保持電極24或26。罩25B和27B分別覆蓋電極盒25A和27B的帶 開口的表面。可替代地，電極革25和27可以通過注塑模製而形成為殼 體，使得電極24和26能夠分別插入電極罩25和27。
電極罩25和27設置成與電極24和26 —樣多。電極罩25和27 可以分別覆蓋電極24和26。
在電極24的下端24a和上端24b以及電極26的下端26a和上端 26b處不會均勻地生成電場。為了向室外熱交換器4提供比較均勻的電 場，從而穩定地保持防凍狀態，室外熱交換器4可以距離電極24的下 端24a和上端24b以及電極26的下端26a和上端26b中的每一個都遠一些。
也就是說，電極24和26的高度H1小於室外熱交換器4的高度 H2。電極24和26的下端24a和26a布置成低於室外熱交換器4的底部， 電極24和26的上端24b和26b布置成高於室外熱交換器4的頂部。
參照圖3和4，空調還可包括隔離單元，所述隔離單元使室外熱 交換器4與電極24和26的下端24a和26a隔離。
隔離單元包括支撐部54E。支撐部54E支撐室外熱交換器4，使
17得室外熱交換器4能夠布置成高於電極24和26的下端24a和26a。
支撐部54E可以形成在基座54A的頂面上。可替代地，參照圖4， 基座54A的一部分可以突出超過基座54A的頂面；因而可以分別形成 支撐部54E。
施加到室外熱交換器4的電場的強度從室外熱交換器4的一部分 到另一部分會有所變化，而不是均勻地越過整個室外熱交換器4，所以， 室外熱交換器4的邊角處的溫度會與室外熱交換器4的其餘部分的溫度 有相當大的差異。在這種情況下，防凍狀態會變得不穩定，在水分子中 會形成凝結核，使得水會因為無法保持過冷而發生凍結。所以，參照圖 4，室外熱交換器4可以具有倒圓的邊角。結果，室外熱交換器4可以 距離電極24和26遠一些，可以將均勻的電場施加到室外熱交換器4， 防凍狀態會得到進一 步穩定。
電壓生成單元28可以布置在機械室56中，或者可以連同電極單 元22 —起布置在流路室56中。
如果電壓生成單元28布置在機械室56中，那麼電壓生成單元28 因電場而發生故障的概率會最小化，而且電壓生成單元28由於相鄰於 控制盒62而能夠容易進行控制和維修。另一方面，如果電壓生成單元 28布置在流路室58中，那麼電壓生成單元28產生的熱量會由於經過流 路室58的空氣而散掉，因而，電壓生成單元28的穩定性可以得到改善。
電壓生成單元28通過導線29A和29B連接至電極單元22，並通 過導線29C連接至控制盒62。所以，如果電壓生成單元28布置在機械 室56中，那麼導線29A和29B會穿過隔離壁60或者繞過隔離壁60。 另一方面，如果電壓生成單元28布置在流路室56中，那麼導線29C會 穿過隔離壁60或繞過隔離壁60。
當導線29A和29B接觸到基座54A表面上可能存在的水時，導線 29A和29B的穩定性會受到危害。所以，導線29A和29B可以布置在 室外單元O的上部。更具體而言，導線29A和29B可以分別連接至電 極24和26的上端24a和26a。
連接器可以分別安裝在電極罩25和27上並暴露於電極罩25和 27。連接器可以將電極24和26分別電連接至導線29A和29B。可替代地，導線通孔25C和27C可以分別貫穿電極軍25和27而形成，使得 導線29A和29B能夠分別通過導線通孔25C和27C連接至電極24和 26。
如果連接器布置在各個電極罩25和27外部，那麼導線29A和29B 可以容易地連接至連接器或者與連接器分離，但是水滲透進入連接器的 概率變大。所以，導線29A和29B可以分別穿過電極罩25和27連接 至電極24和26。
導線29A到29C中至少一者經由其穿過隔離壁60的導線貫穿槽 或導線通孔61可以形成在隔離壁60上。
參照圖3和4，附圖標記80表示介電元件，為了電壓生成單元28 的安全起見，所述介電元件覆蓋電壓生成單元28。
圖5圖示了測試根據本發明的一種實施方式的空調的過冷現象的 結構，圖6圖示了利用圖5中所示結構得到的試驗結果的圖。
參照圖5，用於將水容納在其中的空間101形成在外殼100中。 0.1升的蒸餾水容納在空間101中。多個電極24和26安裝在外殼100 內而且布置在空間IOI的相對側。電極24和26的長度大於空間101中 的水的高度。電極24和26的寬度是20mm。外殼100由諸如丙烯酸材 料等介電材料形成。利用電壓生成單元28將0.91KV(6.76mA， 20kHz) 的交流電壓施加到電極24和26，而且對外殼IOO進行冷卻，使得空間 101的溫度能夠到達大約-7攝氏度。
圖7圖示了利用圖5中所示結構在不同量的功率下得到的防凍溫 度測量結果的圖。圖7的測量結果是通過將外殼100的空間101的溫度 保持在-6攝氏度，設定將由電壓生成單元28施加的多個量的功率並且 施加所述多個量的功率而得到。參照圖7的參照線0，當沒有施加功率 時，防凍狀態得以維持直到空間101的溫度達到-5攝氏度。於是，在防 凍狀態開始後不到三個小時凍結狀態開始。
參照圖7的第一能量線I (1.38W),由於向水施加大量能量，所 以水的溫度幾乎不變地保持在零攝氏度，因而即使水在其冰點(l個大 氣壓的壓力下的零攝氏度溫度)開始凍結也不會發生過冷現象。參照圖7的笫二能量線n (0.98W)，過冷現象引起的防凍狀態得 以維持，防凍溫度保持在-3攝氏度到-3.5攝氏度的範圍內。
參照圖7的第三能量線III (0.91W),過冷現象引起的防凍狀態 得以維持，防凍溫度保持在-4攝氏度到-5攝氏度的範圍內。
參照圖7的笫四能量線IV(0.62W)，過冷現象引起的防凍狀態得 以維持，防凍溫度保持在-5.5攝氏度到-5.8攝氏度的範圍內。
參照第五能量線V (0.36W),沒有達到過冷狀態，所以7jC發生凍 結，即水發生相變。
圖8圖示了圖7中所示第一到第五能量線之間關係的圖。參照圖 8，向水施加的能量的量與水的防凍溫度成正比。向水施加的能量越多， 防凍溫度變得越高。另一方面，向水施加的能量越少，防凍溫度變得越 低。然而，如果施加的能量太少，那麼水分子的運動將不足以活躍到實 現過冷狀態，所以，水會發生凍結，如同圖7的第五能量線的情況。
圖9圖示了將空調中不同量的水保持在防凍狀態的最佳電壓與最 佳頻帶之間關係的圖。參照圖9，保持防凍狀態的最佳電壓和最佳頻帶 必須根據水量的增加一一比如0.1升到2升、2升到5升或者5升到10 升——而適當地進行確定，如果最佳頻帶和最佳電壓分別設定為 0.5-500kHz的範圍和0.5-10KV的範圍，那麼不管水量如何變化，水的 防凍狀態都會有效地得以保持。假如那樣，通常，不管室外熱交換器4 的尺寸如何，都會產生少於0.1升的蒸餾水，最佳頻帶和最佳電壓可以 分別i殳定為0.5-40kHz的範圍和0.5-1KV的範圍。
下文中進一步詳細描述圖1和2的實施方式的空調的操作。
圖10圖示了控制根據本發明的一種實施方式的空調的方法的流 程圖。參照圖IO，在空調的製冷操作期間，控制單元30驅動壓縮機2， 控制製冷/加熱轉換閥10以製冷模式操作，而且驅動室內鼓風機9的電 動機9B和室外鼓風機5的電動機5B (Sl)。
在空調製冷操作期間，冷卻劑順序經過室外熱交換器4、膨脹裝 置6、室內熱交換器8和壓縮機2，室內熱交換器8除去空調所安裝的 室中空氣的熱量，室外熱交換器4將該熱量釋放到室外。另一方面，在空調的加熱操作期間，控制單元30驅動壓縮機2， 控制製冷/加熱轉換閥IO以加熱模式操作，而且驅動室內鼓風機9的電 動機9B和室外鼓風機5的電動機5B。
在空調加熱操作期間，冷卻劑順序經過壓縮機2、室內熱交換器8、 膨脹裝置6、室外熱交換器4和壓縮機2，室外熱交換器4除去來自室 外的空氣的熱量，並且室外熱交換器4將該熱量釋放到室內(Sl)。
在空調加熱操作期間，在室外熱交換器4的表面上產生冷凝水， 如果空調滿足一組防凍啟動條件，則控制單元30驅動防凍裝置20 (S2 和S3 )。
比如，如果空調當前執行的是加熱操作，壓縮機2已經受到多於 預定時間量(比如，多於十分鐘)的連續驅動，而且室外熱交換器4的 溫度低於參照溫度(比如，溫度比水的水點高2攝氏度)，那麼控制單 元30會驅動防凍裝置20。
更具體而言，控制單元30控制電壓生產單元28以向電極24和 26施加具有預定量級並屬於預定頻帶的電壓。於是，在電極單元22的 電極24與26之間產生電場。
電場使室外熱交換器4的表面上的水分子連續振動和旋轉，從而 使水分子甚至在達到水的水點之前就能夠變成過冷狀態。因此，由於電 場，能夠防止室外熱交換器4的表面上的水發生凍結。
換句話說，空調能夠執行加熱操作，同時防止室外熱交換器4的 表面上的水發生凍結。所以，在空調進行加熱操作期間無需執行除霜操 作。
在防凍裝置20操作期間，控制單元30降低空調的操作能力，尤 其是降低壓縮機2和膨脹裝置6的操作能力，從而能夠防止發生劇烈的 溫度變化，而且能夠穩定地執行防凍操作。
當防凍裝置20的操作開始以後經過預定時間量(比如，三分鐘) 時，控制單元30控制電壓生成單元28以降低施加到電極單元22的電 極24和26上的電壓頻率，並因而降低空調的功率消耗(S4和S5)。
預定時間量是使防凍狀態穩定所用的時間而且能夠通過試驗來確定。
一旦防凍狀態穩定，水分子中的運動變得規律並因而較少受到施
加到電極24和26上的電壓頻率降低的影響。因此，防凍狀態能夠得到 不變地維持。
如果空調滿足一組防凍解除條件，那麼控制單元30停止防凍裝置 20的操作(S6和S7 )。
比如，如果在防凍裝置20操作期間停止空調的加熱操作，或者如 果室外熱交換器4的溫度高於參照溫度(比如，高於水的冰點2攝氏度 的溫度)，那麼控制單元30會停止防凍裝置20的操作。
換句話說，控制單元30切斷向電極單元22的電極24和26施加 的電壓，使得在室外熱交換器4中不能再產生電場。
圖11圖示了根據本發明的另一種實施方式的空調的分解立體圖， 圖12圖示了圖11所示空調的俯視圖。
參照圖11和12,空調包括空氣引導件90,空氣引導件90形成室 外單元O中的室外風扇鼓吹的空氣的流路，而且由介電材料製成。保持 室外熱交換器4的容器單元92布置在空氣引導件90中，在容器單元92 中生成電場的電極單元22也布置在空氣引導件卯中。
空氣引導件卯可以包括左部93、上部94和右部95，所以該空氣 引導件90環繞室外熱交換器4的左部、右部和上部。可替代地，空氣 引導件卯可以不僅包括左部93、上部94和右部95，而且包括下部以 及由空氣引導件90的左部93、上部94、右部95和下部限定的空間， 該空間將室外熱交換器4保持在其中，並因而環繞室外熱交換器4的左 部、右部、上部和下部。
電極單元22的多個電極24和26可以布置在空氣引導件卯的內 部兩側，多個電極罩25和27也可以布置在空氣引導件90的內部兩側， 這些電極軍可以形成為盒子並因而可以分別環繞電極24和26。可替代 地，電極單元22的電極24和26可以布置在空氣引導件90的外部兩側， 電極罩25和27也可以布置在空氣引導件卯的外部兩側，這些電極罩 可以形成為盒子並因而分別環繞電極24和26。
22也就是說，空氣引導件90可以防護室外熱交換器4，提供空氣流路，而且用作安裝電極22和24的元件。
除了空氣引導件90以及電極罩25和27之外，圖11的實施方式的空調與圖1和2的實施方式的空調在結構上相同，因而省略對圖11的實施方式的空調結構的詳細描述。
圖13圖示了根據本發明的另一種實施方式的空調的局部俯視圖。參照圖13，空調包括外殼54，，所述外殼54'具有空氣通過其注入該外殼54'的多個表面；室外熱交換器4',所述室外熱交換器4，與注入該室外熱交換器4，的空氣交換熱量；以及多個電極單元22和22'，所述電極單元22和22'布置在室外單元O中。
外殼54，包括布置在該外殼54，的一個表面上的空氣入口 51A和布置在該外殼54'的另一個表面上的空氣入口 51B。室外熱交換器4，包括第一熱交換部4A，所述第一熱交換部4A面向空氣入口 51A並與通過空氣入口 51A注入其中的空氣交換熱量；和第二熱交換部4B，所述第二熱交換部4B面向空氣入口 51B並與通過空氣入口 51B注入其中的空氣交換熱量。
為了方便起見，假設室外熱交換器4'包括後方熱交換部4A，所述後側熱交換部4A沿著橫向延伸並與從室外單元O的後部注入其中的空氣交換熱量；和橫側熱交換部4B，所述橫側熱交換部4B沿著縱向延伸並與從室外單元O的橫側橫向注入其中的空氣交換熱量。
根據室外熱交換器4'的結構一一即後側熱交換部4A和橫側熱交換部4B的布置——來確定電極單元22和22，的位置。更具體而言，電極單元22的一對電極24和26布置在後側熱交換部4A的兩側，電極24和26分別由介電元件25和27環繞。同樣，電極單元22，的一對電極24，和26'布置在橫側熱交換部4B的兩側，電極24，和26'分別由介電元件25'和27，環繞。
電極單元22和22，可以連接至一個電壓生成單元。可替代地，電極單元22和22'可以連接至不同的電壓生成單元，這些電壓生成單元都連接至控制單元30。
控制單元30可以控制電極單元22和22，以相互生成電場。控制單元30可以控制電壓生成單元28，從而順序地向電極24和 26以及電極24'和26，施加電壓，或者從而在同一時間生成電場。可 以i殳定不施加電壓的間歇時期。比如，可以首先打開電極24和26。可 以在電極24和26打開預定時間量之後關閉電極24和26。然後，可以 立即打開電極24'和26，或者可以在電極24和26關閉預定時間量之 後打開電極24'和26'。可以在電極24'和26，打開預定時間量之後 關閉電極24'和26'。以此方式，可以保持水分子的運動，因而與電極 單元22和22，同時生成電場時的情況相比，減少空調的功率消耗。
圖14圖示了才艮據本發明的另一種實施方式的空調的示意圖。參照 圖14，空調包括形成為具有圓形邊緣的圓筒的室外熱交換器4"和環繞 室外熱交換器4"外周的多個電極單元22、 22，和22"。電極單元22、 22，和22"分別包括第一對電極24和26、第二對電極24，和26，、以 及第三對電極24"和26"，這些電極都是彎曲的。為方便起見，假設僅 設置三對電極。
第一對電極24和26、第二對電極24，和26，以及第三對電極24" 和26"都與室外熱交換器4"的外周相距預定距離。
電壓生成單元28順序地向第一對電極24和26、第二對電極24， 和26，以及第三對電極24"和26"施加預定時間量的電壓，使得室外 熱交換器4"中生成的電場的方向能夠改變。因此，室外熱交換器4" 的表面上的水分子的運動得以激活，即使在低溫下也能使防凍狀態穩 定。
儘管已經參照本發明的示例性實施方式對本發明進行了具體圖示 和描述，但是本領域普通技術人員應當理解，在不背離如以下權利要求 限定的本發明的精神和範圍的情況下可以在形式和細節上進行各種改 變。
工業實用性
根據本發明，防凍裝置向熱交換器供應能量，而且能夠在空調操 作期間防止熱交換器表面上的水發生凍結。因此，在空調操作期間不必 執行除霜操作。本發明可以應用於能夠連續執行空調功能的空調。
權利要求
1.一種空調，包括熱交換器，所述熱交換器通過使冷卻劑從中流過而與空氣交換熱量；和防凍裝置，所述防凍裝置通過向所述熱交換器供應能量來防止所述熱交換器的表面上的水發生凍結。
2. 根據權利要求l所述的空調，其中，所述防凍裝置包括電場生 成單元，所述電場生成單元在所述熱交換器中生成電場。
3. 根據權利要求2所述的空調，其中，所述電場生成單元包括多 個電極，所述多個電極布置在所述熱交換器的相對側。
4. 根據權利要求3所述的空調，進一步包括 隔離單元，所述隔離單元將所述熱交換器與所述電極隔離。
5. 根據權利要求3所述的空調，其中，所述熱交換器具有圓形邊緣。
6. 根據權利要求3所述的空調，其中，所述電極的底部布置成低 於所述熱交換器的底部，並且所述電極的頂部布置成高於所述熱交換器 的頂部。
7. 根據權利要求3所述的空調，進一步包括多個電極單元，所述 多個電極單元沿不同方向布置。
8. 根據權利要求7所述的空調，進一步包括控制單元，所述控制 單元順序地向所述電極單元施加電壓。
9.根據權利要求3所述的空調，其中，所述熱交換器和所述電極 具有圓形邊緣，所述空調進一步包括多個電極單元，所述多個電極單元 沿著所述熱交換器的外周進行布置。
10.根據權利要求3所述的空調，進一步包括多個電極罩，所述多 個電極革由介電材料製成，而且相應的電極安裝在所述電極罩中。
11.根據權利要求10所述的空調，其中，各個所述電極罩包括電極 盒和罩，所述電極盒包括一個帶有開口的表面，因而能夠將相應的電極 保持在其中，所述罩覆蓋所述電極盒的帶有開口的表面。
12.根據權利要求10所述的空調，其中，所述電極罩通過注塑模製 而形成，使得所述電極能夠分別插入所述電極罩中。
13.根據權利要求10所述的空調，進一步包括導線，所述導線連接 電壓生成單元和所述電極，其中，各個所述電極罩包括所述導線穿過其中的導線通孔。
14. 根據權利要求2所述的空調，其中，所述防凍裝置還包括電壓 生成單元，所述電壓生成單元向所述電場生成單元施加電壓。
15. 根據權利要求14所述的空調，進一步包括外殼，所述外殼包括空氣通過其注入的空氣入口和通過其排出的空 氣出口；和隔離壁，所述隔離壁將所述外殼的內部空間分成機械室和流路室， 所述機械室中布置有壓縮機，所述流路室中布置有所述熱交換器，其中，所述電場生成單元布置在所述流路室中。
16. 根據權利要求15所述的空調，其中，所述電壓生成單元布置在所述機械室或所述流路室中。
17.根據權利要求15所述的空調，進一步包括介電元件，所述介電 元件覆蓋所述電壓生成單元。
18.根據權利要求15所述的空調，其中，所述隔離壁由介電材料形成。
19.根據權利要求15所述的空調，其中，所述防凍裝置進一步包括 導線，所述導線連接至所述電場生成單元或所述電壓生成單元，所述隔 離壁包括所述導線穿過其中的導線通孔。
20.根據權利要求15所述的空調，進一步包括風扇，所述風扇布置在所述流路室中，所述風扇通過所述空氣入口 注入空氣並且通過所述空氣出口排出空氣；和空氣引導件，所述空氣引導件布置在所述流路室中，引導由所述風 扇使其循環的空氣的流路，所述空氣引導件由介電材料製成。
21.根據權利要求20所述的空調，其中，所述空氣引導件包括所述 熱交換器容納於其中的容器，所述電場生成單元安裝在所述空氣引導件 中，從而能夠在所述容器中生成電場。
22.根據權利要求l所述的空調，其中，所述空調是熱泵，包括壓 縮機、製冷/加熱轉換閥、室外熱交換器、膨脹裝置和室內熱交換器， 所述防凍裝置在所述熱泵的加熱操作期間向所述室外熱交換器供應能 量。
23. —種控制空調的方法，所述方法包括如果熱交換器滿足一組防凍啟動條件，那麼通過向一個或多個電極施加電壓以在所述熱交換器中生成幹擾水發生凍結的電場來執行防凍操作；和如果所述熱交換器滿足一組防凍解除條件，那麼通過切斷電壓來取 消防凍操作。
24. 根據權利要求23所述的方法，其中，執行所述防凍操作包括將 所述空調的操作能力降低到比不向所述電極施加電壓時小。
25. 根據權利要求23所述的方法，其中，執行所述防凍操作包括在 所述防凍操作啟動之後經過預定時間量就減小向所述電極施加的電壓 或頻率。
全文摘要
本發明提供了一種空調。所述空調包括熱交換器，所述熱交換器通過使冷卻劑從中流過而與空氣交換熱量；和防凍裝置，所述防凍裝置通過向所述熱交換器供應能量來防止所述熱交換器的表面上的水發生凍結。空調在其操作期間能夠防止熱交換器表面上的水發生凍結，所以在空調操作期間不必執行除霜操作。另外，空調能夠連續且有效地執行空調功能。
文檔編號F24F11/02GK101675304SQ200780053019
公開日2010年3月17日 申請日期2007年10月22日 優先權日2007年6月14日
發明者沈智燮, 金原奭 申請人:Lg電子株式會社