专利名称：用于除霜停止反馈的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及热泵领域，具体而言，涉及固定速度的不需要导管的分体热泵单元。
背景技术：
热泵系统采用制冷剂在循环回路的较热的一侧与该循环回路的较凉的一侧之间传递热能。在所述回路的较热一侧压缩制冷剂，此处压缩机将提高制冷剂的温度。在所述回路的较凉一侧制冷剂蒸发，此处允许制冷剂膨胀，从而导致温度下降。由于制冷剂分别与室内和室外介质之间温度的差异，热能在所述回路的一侧被加入制冷剂，而在另一侧从制冷剂中释放出来，从而将室外介质作为热能源或散热剂。在空气-水热泵的情况下，室外空气被用作热能源，而水被用作散热剂。
该过程可以反向，从而热泵既可以用来加热，也可以用来制冷。住宅的加热和制冷单元是双向的，因为采用适当的阀或控制装置可以选择制冷剂通过室内和室外热交换器的方向，从而使得室内热交换器位于制冷剂循环回路热的一侧用于加热，和在凉的一侧用于制冷。有一个循环风扇使室内空气拂过室内热交换器的表面，并通过导管进入室内空间。返回导管从室内空间吸收空气，并将该空气带回室内热交换器。另一个风扇同样使环境空气拂过室外热交换器，向户外空气释放热量，或者从中吸收可以吸收的热量。
这些类型的热泵只有当制冷剂与相应的热交换器表面的空气之间存在足够的温度差，从而能够维持热能交换时才能工作。就加热而言，如果空气与制冷剂之间的温度差使得可以获得的热能大于操作压缩机和相应的风扇所需的电能，那么该热泵系统才是有效的。就制冷而言，即使在热天，空气与制冷剂之间的温度差通常也是足够的。
在某些工作条件下，在热泵的线圈上会形成霜。形成霜的速度与周围环境的温度和湿度比有很大关系。线圈结霜会导致线圈效率降低，同时影响单元的总体性能(热容量和性能系数(COP))。必须经常对线圈进行除霜，以提高单元的效率。在大部分情况下，除霜是通过制冷剂循环反向来实现的。线圈除霜所占的时间降低了单元的总体效率，因为单元中提供期望热量的热的制冷剂在线圈除霜期间实际是被冷却了。
在室外单元上没有电子控制装置板的固定速度的无导管分体热泵单元中，消除运行期间在室外热交换器上积累的霜的除霜操作要求室外单元的反馈来停止除霜操作。
参考
图1，在除霜停止检测反馈的现有技术中，需要一个低电压传感器10用于室外热交换器的温度检测。这就需要两条低压安装线14、16来将传感器10连接到室内电子控制器12。
参考图2，当采用高压温控开关18检测室外热交换器的温度时，需要附加的高压安装线20用于到室内电子控制器12的反馈。
参考图3，采用无室外传感器除霜算法的系统在室内电子控制器12上包括电流变换器22，用来测量通过压缩机24的电流，从而检测除霜停止点。当热泵单元太大，使得不能在室内电子控制器12上使用功率继电器时，使用磁接触器26来打开和关闭压缩机24。因此，在室内电子控制器12上需要辅助的高压安装线28使得压缩机电流流过电流变换器回路。
发明概述简单而言，热泵系统包括室内单元、室外单元、以及包括在该室外单元中的压缩机、室外风扇、和换向阀。在室外单元上加一个温控开关，其一端连接到一个压缩机或磁接触器的高压线，另一端连接到一个室外风扇或换向阀的高压线。当该温控开关的另一端连接到室外风扇时，室内单元内的一个信号采集电路连接到室外风扇的高压线，而当温控开关的另一端连接到换向阀时，室内单元内的该信号采集电路连接到换向阀的高压线。当除霜操作应当停止时，该温控开关向电子控制板发送一个信号。
根据本发明一个实施例，一个热泵系统包括室内单元和室外单元，以及包括在该室外单元中的压缩机、室外风扇、和换向阀；在室外单元中的一个温控开关；该温控开关的第一端连接到压缩机和磁接触器之一的高压线，该温控开关的第二端连接到室外风扇和换向阀之一的高压线；当该温控开关的第二端连接到室外风扇时，室内单元内的一个信号采集电路连接到室外风扇的高压线，而当温控开关的第二端连接到换向阀时，室内单元内的该信号采集电路连接到换向阀的高压线。
根据本发明的一个实施例，用于在具有一个室内单元和一个室外单元的热泵系统中停止除霜操作的方法包括以下步骤在室外单元中，把一个温控开关的第一端连接到压缩机和磁接触器之一的高压线，把该温控开关的第二端连接到室外风扇和换向阀之一的高压线；在室内单元中，当温控开关的第二端连接到室外风扇时，把一个信号采集电路连接到室外风扇的高压线，而当温控开关的第二端连接到换向阀时，把该信号采集电路连接到换向阀的高压线；以及当一旦达到一个预定温度，温控开关被激活时，停止除霜操作。
附图简述图1示出一种装备有根据现有技术的除霜停止检测反馈的系统；图2示出一种装备有根据现有技术的除霜停止检测反馈的系统；图3示出一种装备有根据现有技术的除霜停止检测反馈的系统；图4示出一种装备有根据本发明一个实施例的除霜停止反馈的系统；图5示出一种装备有根据本发明一个实施例的除霜停止反馈的系统；图6示出用于图4和5所示实施例的除霜停止的方法。
优选实施例详述参考图4，热泵系统30包括室外单元32和室内单元34。除霜操作的启动是由以常规输入为基础的温度差计算公式决定的。一旦正常的除霜周期开始，反向阀36的状态就变为OFF，室外风扇38停止工作，而压缩机40工作。然后，室外线圈温度升高，使得在该室外线圈上积累的霜融化并掉落。但是，当霜被完全融化后，室外线圈的温度会太热，引起压缩机40的过载保护(OLP)动作，将压缩机电源切断。一旦OLP动作，需要几十分钟压缩机40才会再次启动。本发明通过采用一个温控开关防止了压缩机40的OLP动作。当该温控开关指示室外线圈的温度达到预定温度，最好是15-40摄氏度时，发信号给室内电子控制器42，以切断压缩机40的电源。
继电器K1控制压缩机40，继电器K2控制室外风扇38，而继电器K3控制反向阀36。变压器54是降压变压器，用于获得室内电子控制器42所用的低压电源。
高压温控开关44和电阻46在室外单元32中串联在压缩机40和室外风扇38的高压线之间，或者是如连接49所示，串联在压缩机40和反向阀36的高压线之间。温控开关44检测室外热交换器上的温度。然后，信号采集电路48通过室外风扇38的高压线接收来自温控开关44的信号，或者信号采集电路48’通过反向阀36的高压线接收来自温控开关44的信号。信号采集电路48最好包括电阻50，将光耦52连接到室外风扇38的高压线。从光耦52获得一个输入信号，该输入信号输入室内电子控制器42。光耦52将该信号从高压变为低压信号。当温控开关44用连接49连接时，用信号采集电路48’代替信号采集电路48，该信号采集电路48’与信号采集电路48相同。因此，信号采集电路48’连接到反向阀36的高压线，而不是室外风扇38的高压线。
这样，室内单元34和室外单元32之间原来已有的用于压缩机40和室外风扇38(或反向阀36)的线路连接的导线被用来完成反馈回路，而信号采集电路48将信号从高压变为低压，供电子控制器42使用。因此，不需要用于该反馈的另外的安装线。
电阻46和50最好是额定负载5W的30K电阻。因为电阻46的阻值达几十千欧，所以，即使通过该电阻46向压缩机40和室外风扇38提供电源，它们也不能工作。
参考图5，示出热泵系统30’，该系统与图3所示现有技术系统类似。当温控开关44连接在磁接触器56的高压线与室外风扇38的高压线之间时，采用信号采集电路48。当温控开关44连接在磁接触器56的高压线与反向阀36的高压线之间时，采用信号采集电路48’。
参考图6，利用上述设备完成除霜操作的方法如下。除霜操作从步骤60开始。在除霜操作过程中，室外风扇38在步骤62通过继电器K2被关闭，而反向阀36是在步骤64被关闭，即反向阀36处于冷却位置，这一步通常是通过关闭继电器K3而完成的。如步骤66所示，只有压缩机40在工作，即K1闭合。当压缩机40运行时，温控开关44根据室外热交换器的温度变化而启动。如果在步骤68没有从温控开关44接收到输入信号，在步骤66压缩机保持工作。当从温控开关44接收到输入信号时，即温控开关44启动，则如上所述，该启动作为所述输入信号被传递到室内电子控制器42。室内电子控制器42根据该反馈信号在步骤70停止除霜操作。
尽管以上参考一个具体的优选实施例和附图对本发明进行了描述，但是本领域中的普通技术人员应当理解，本发明不限于该优选实施例，可以对其进行各种改动而不会超出所附权利要求定义的本发明的范围。
权利要求
1.包括一个室内单元和一个室外单元的一种热泵系统，包括所述室外单元中的压缩机、室外风扇、和反向阀；所述室外单元中的温控开关；所述温控开关的第一端连接到压缩机和磁接触器之一的高压线，而所述温控开关的第二端连接到室外风扇和反向阀之一的高压线；以及在所述室内单元中的信号采集电路，当所述温控开关的第二端连接到所述室外风扇时，该信号采集电路连接到所述室外风扇的高压线，而当所述温控开关的第二端连接到所述反向阀时，该信号采集电路连接到所述反向阀的高压线。
2.根据权利要求1的系统，还包括停止装置，用于停止所述室外单元的除霜操作，其中一旦达到一个预定温度，所述温控开关就启动，给所述停止装置发信号，使其结束所述除霜操作。
3.用于在具有一个室内单元和一个室外单元的热泵系统中停止除霜操作的方法，包括以下步骤在所述室外单元中，把一个温控开关的第一端连接到压缩机和磁接触器之一的高压线之间，把所述温控开关的第二端连接到室外风扇和换向阀之一的高压线；在所述室内单元中，当所述温控开关的第二端连接到所述室外风扇时，把一个信号采集电路连接到所述室外风扇的高压线，而当所述温控开关的第二端连接到所述换向阀时，把该信号采集电路连接到所述换向阀的高压线；以及一旦达到一个预定温度，温控开关被激活时，停止所述除霜操作。
全文摘要
热泵系统包括室内单元、室外单元、以及包括在该带室外单元中的压缩机、室外风扇、和换向阀。在室外单元上加一个温控开关,其一端连接到一个压缩机或磁接触器的高压线,另一端连接到一个室外风扇或换向阀的高压线。当该温控开关的另一端连接到室外风扇时,室内单元内的一个信号采集电路连接到室外风扇的高压线,而当温控开关的另一端连接到换向阀时,室内单元内的该信号采集电路连接到换向阀的高压线。当除霜操作应当停止时,该温控开关向电子控制板发送一个信号。
文档编号F25B47/02GK1423100SQ0215438
公开日2003年6月11日 申请日期2002年12月4日 优先权日2001年12月5日
发明者D·J·尹 申请人:开利公司