空調(diào)機組的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種空調(diào)機組，該空調(diào)機組連接成制冷系統(tǒng)的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、閃發(fā)器和節(jié)流元件。閃發(fā)器與所述蒸發(fā)器或所述壓縮機之間設(shè)置有用于冷卻電子元器件的冷卻支路，該冷卻支路包括冷卻器，冷卻器與電子元器件為熱傳遞關(guān)系，使電子元器件降溫。以解決現(xiàn)有技術(shù)中空調(diào)系統(tǒng)中的電子元器件的散熱效果差，噪音大的問題，相對于風(fēng)冷和水冷，冷媒冷卻的冷卻效果好，冷卻效率高；省去風(fēng)冷系統(tǒng)，使設(shè)備體積小，噪聲降低；利用空調(diào)機組的冷媒完成制冷循環(huán)，使電子元器件可處于密閉環(huán)境，避免塵埃影響，內(nèi)部潔凈，運行壽命長。
【專利說明】空調(diào)機組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及制冷領(lǐng)域，特別涉及空調(diào)系統(tǒng)中電子元器件的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，對于變頻制冷空調(diào)機組，機組變頻器中的整流器、逆變器、IPM模塊、電抗器等功率器件在使用中會產(chǎn)生大量熱量，需要有效的冷卻方式保證功率器件工作在可靠溫度區(qū)間，目前常用的有風(fēng)冷、水冷、冷媒冷卻等方式。
[0003]風(fēng)冷技術(shù)存在下述問題:
[0004]1.風(fēng)冷散熱能力差，若冷卻負(fù)荷需求大，要求風(fēng)量大，造成風(fēng)機體積大；
[0005]2.大風(fēng)量造成風(fēng)機噪聲偏大；
[0006]3.風(fēng)冷的積塵問題對電子元器件的可靠性或安全運行產(chǎn)生影響；
[0007]4.冷卻風(fēng)機調(diào)節(jié)性差，能耗高，不節(jié)能；
[0008]5.風(fēng)機排風(fēng)導(dǎo)致機組安裝環(huán)境溫度升高，需要對機房增加相應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)。
[0009]水冷技術(shù)存在下述問題:
[0010]1、需要外接給排水系統(tǒng)；
[0011]2、水易結(jié)垢，導(dǎo)致長期使用后冷卻效果變差；
[0012]3、非純水的導(dǎo)電率高，一旦管路發(fā)生泄漏，將會造成電路短路，造成機組損壞。
[0013]對于現(xiàn)有采用制冷系統(tǒng)冷媒冷卻的技術(shù)，為從冷凝器引出高壓冷媒進行冷卻。機組運行過程中，來自冷凝器的高壓液態(tài)冷媒經(jīng)過節(jié)流后用于冷卻電子元器件，吸熱蒸發(fā)之后的冷媒回氣流入蒸發(fā)器。對于這種冷卻方式存在如下問題，從冷凝器引出的冷媒需要用節(jié)流元件節(jié)流，成本高，且冷卻所消耗的制冷劑量大，降低了機組的能效。
實用新型內(nèi)容
[0014]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種空調(diào)機組，以解決現(xiàn)有技術(shù)中空調(diào)機組中的電子元器件冷卻效果差、成本高的問題。
[0015]一種空調(diào)機組，包括制冷系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、閃發(fā)器和節(jié)流元件，電控系統(tǒng)包括若干電子元器件，空調(diào)機組還包括連接于閃發(fā)器與蒸發(fā)器或壓縮機之間的冷卻支路，冷卻支路包括冷卻器，冷卻器與電子元器件中的至少一個配置為熱傳遞關(guān)系，使該電子元器件降溫。
[0016]進一步地，包括多條冷卻支路，每條冷卻支路上至少設(shè)有一個冷卻器。
[0017]進一步地，冷卻器為多個，多個冷卻器之間串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)。
[0018]進一步地，冷卻支路還包括用于調(diào)節(jié)冷媒流量的調(diào)節(jié)閥。
[0019]進一步地,調(diào)節(jié)閥為電磁閥和/或節(jié)流閥。
[0020]進一步地，節(jié)流閥為電子膨脹閥、熱力膨脹閥、毛細(xì)管或節(jié)流孔板。
[0021]進一步地，還包括用于檢測冷卻器和/或變頻驅(qū)動單元的溫度的溫度傳感器。
[0022]進一步地，還包括用于根據(jù)溫度傳感器所檢測的溫度值控制調(diào)節(jié)閥開度的控制器。
[0023]進一步地，冷卻支路還包括截止閥。
[0024]進一步地，冷卻支路還包括用于過濾閃發(fā)器輸出的冷媒的過濾器。
[0025]進一步地，電子元器件包括整流器、逆變器、變頻器、電抗器、功率模塊、處理器中的至少一個。
[0026]進一步地，空調(diào)機組為離心式冷水機組。
[0027]本實用新型的有益效果是:相對于風(fēng)冷和水冷，冷媒冷卻的冷卻效果好，冷卻效率高；省去風(fēng)冷系統(tǒng)，使設(shè)備體積小，噪聲降低；利用空調(diào)機組的冷媒完成制冷循環(huán)，使電力電子器件可處于密閉環(huán)境，避免塵埃影響，內(nèi)部潔凈，運行壽命長；相對于從冷凝器引出冷媒的冷卻方式，可以省去節(jié)流閥，降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型實施例一的空調(diào)機組結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0029]圖2為本實用新型實施例二的帶有多路冷卻支路的空調(diào)機組結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0030]蒸發(fā)器10、壓縮機20、冷凝器30、閃發(fā)器40、第一節(jié)流元件51、第二節(jié)流元件52、冷卻器60、調(diào)節(jié)閥70、第一支路調(diào)節(jié)閥70a、第二支路調(diào)節(jié)閥70b、第三支路調(diào)節(jié)閥70c
【具體實施方式】
[0031]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0032]實施例一
[0033]如圖1所示，本實施例的空調(diào)機組包括構(gòu)成制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器10、壓縮機20、冷凝器30、閃發(fā)器40和節(jié)流元件，節(jié)流元件包括連接于蒸發(fā)器10與閃發(fā)器40之間的第一節(jié)流元件51和連接于冷凝器30與閃發(fā)器40之間的第二節(jié)流元件52。壓縮機20為雙級或多級壓縮機，優(yōu)選的為離心式壓縮機，壓縮機20的次級壓縮吸氣口與閃發(fā)器40連通。優(yōu)選的，空調(diào)機組為冷水機組，進一步地，為離心式冷水機組。
[0034]空調(diào)機組的電控系統(tǒng)中包括若干電子元器件，其中部分電子元器件，特別是半導(dǎo)體功率器件和信息處理芯片在工作時發(fā)熱量較大需要冷卻，如整流器、逆變器、IPM模塊(智能功率模塊)、斬波電路、電抗器以及一些CPU。
[0035]為了冷卻需要冷卻的電子元器件，空調(diào)機組還包括冷卻支路，該冷卻支路連接于閃發(fā)器40與蒸發(fā)器10之間或閃發(fā)器40與壓縮機20之間。該冷卻支路包括冷卻器60，冷卻器60接觸或靠近變頻驅(qū)動單元形成熱傳遞關(guān)系，通過冷卻器60中流通的低溫冷媒帶走電子元器件工作時散發(fā)的熱量，為電子元器件降溫。
[0036]空調(diào)機組啟動后，利用閃發(fā)器40與蒸發(fā)器10之間的壓力差，使閃發(fā)器40輸出過冷狀態(tài)的液態(tài)制冷劑，經(jīng)連接管路進入到冷卻器60。在此處冷媒吸收變頻驅(qū)動單元的熱量蒸發(fā)，形成氣態(tài)冷媒進入到蒸發(fā)器10或壓縮機20中，再次回到空調(diào)機組的制冷循環(huán)系統(tǒng)中。
[0037]由于閃發(fā)器40中的液態(tài)冷媒已經(jīng)處于過冷狀態(tài)，可以利用該冷媒直接冷卻變頻驅(qū)動單元，冷卻支路中可以不設(shè)置節(jié)流閥，使空調(diào)機組的成本降低，由于不設(shè)置節(jié)流閥，冷媒的流通阻力小，冷卻支路中的冷媒流動速度更快，冷卻支路中冷媒循環(huán)的周期短，單位時間內(nèi)通過冷卻器60的冷媒量更大，吸熱能力更強，冷卻效率更高。但冷卻器60的冷量輸出不宜控制，會出現(xiàn)過度冷卻的現(xiàn)象。
[0038]為了加強對冷卻器60的冷量輸出的控制，使變頻驅(qū)動單元處于合適的溫度范圍內(nèi)，在該冷卻支路中還設(shè)有用于調(diào)節(jié)冷媒流量的調(diào)節(jié)閥70。調(diào)節(jié)閥70可以為電磁閥，或具有節(jié)流作用的節(jié)流閥，如電子膨脹閥、熱力膨脹閥、毛細(xì)管或節(jié)流孔板以及其中兩種或兩種以上節(jié)流器件的組合。當(dāng)調(diào)節(jié)閥70為電磁閥時，電磁閥可以設(shè)置冷卻支路的任意位置上；當(dāng)調(diào)節(jié)閥70為節(jié)流閥時，節(jié)流閥設(shè)于閃發(fā)器40與冷卻器60之間，以對閃發(fā)器輸出的液態(tài)冷媒節(jié)流。為了進一步加強對冷卻支路中冷媒的控制，也可以既設(shè)置電磁閥又設(shè)置節(jié)流閥。在冷卻支路中設(shè)置節(jié)流閥后，會進一步降低進入冷卻器60的冷媒的溫度，則可以減少冷卻變頻驅(qū)動單元所需的冷媒量。
[0039]優(yōu)選的，在節(jié)流閥之前的取液管路上還設(shè)有過濾器，保持節(jié)流閥運行的安全性。
[0040]優(yōu)選的，在冷卻支路的入口端和/或出口端設(shè)有截止閥，便于緊急情況下控制冷卻支路的開通或關(guān)斷，以及便于冷卻支路中配件的更換和維護。
[0041]空調(diào)機組還包括用于檢測電子元器件溫度或冷卻器溫度的溫度傳感器，該溫度傳感器貼于電子元器件或冷卻器表面，或者嵌入電子元器件或冷卻器中?？照{(diào)機組的控制器根據(jù)檢測到溫度來調(diào)節(jié)電磁閥和/或節(jié)流閥的開度，以使電子元器件處于合適的溫度范圍內(nèi)。除避免溫度過高外，還要防止溫度過低，溫度過低會使電子元器件及其支撐構(gòu)件如電路板或外殼體的應(yīng)力承受能力下降，受沖擊、振動易故障或損壞，而且低溫還會使元器件表面形成凝露，凝露的出現(xiàn)會給電子信息、電氣系統(tǒng)帶來安全隱患。
[0042]冷卻器60為內(nèi)部嵌有制冷劑流道的金屬冷板，金屬冷板與電力電子器件相接觸，也可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況、電子元器件的形狀、冷卻需求等因素，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s器類型，例如對于不能接觸換熱或?qū)鋮s要求不高的器件，可選用翅片管式換熱器、板翅式換熱器等作為冷卻器。
[0043]優(yōu)選地，電子兀器件與冷卻器60設(shè)置在一個封閉的殼體內(nèi)，殼體的內(nèi)表面和/或外表面設(shè)有保溫材料，以減少冷卻器60與外界空氣的熱量傳遞，減少冷量損失，提高冷媒的利用率和冷卻效率，由于處于封閉環(huán)境中，還可以防止灰塵積累對散熱的影響，不與外界空氣接觸還能夠防止溫度過低使變頻驅(qū)動單元與冷卻器60表面出現(xiàn)凝露。
[0044]電子元器件包括整流器、逆變器、變頻器、電抗器、功率模塊、處理器中的至少一個。
[0045]根據(jù)實施例一的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中變頻驅(qū)動單元冷卻的技術(shù)問題，安全可靠，且提高冷卻效率高，降低空調(diào)機組的成本。
[0046]實施例二
[0047]若需要冷卻的電力電子器件的數(shù)量較多，或受安裝空間、機組結(jié)構(gòu)的限制，無法通過一個冷卻器完成冷卻的，則在閃發(fā)器40與蒸發(fā)器10或壓縮機20之間設(shè)置多條并聯(lián)的冷卻支路，每條冷卻支路上設(shè)有至少一個冷卻器，并按需要設(shè)置調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥為電磁閥和/或節(jié)流閥。本實施例與實施例一的區(qū)別在于，包括多條冷卻支路。
[0048]如圖2所示，為本實施例帶有多條冷卻支路的空調(diào)機組示意圖。從閃發(fā)器40輸出的液態(tài)冷媒經(jīng)過分流裝置分流后，進入三路冷卻支路(三條冷卻支路也可以分別直接與閃發(fā)器40連接)，每條支路上均設(shè)有調(diào)節(jié)閥70和冷卻器60。本實施例以冷卻空調(diào)變頻器為例，該變頻器包括整流器、逆變器和電抗器，分別與每條支路上的冷卻器60配置成熱傳遞關(guān)系，通過冷卻器60為這些元器件降溫。進一步地，在液態(tài)冷媒分流之前或經(jīng)吸熱匯流后的管路上也可以設(shè)置一個總調(diào)節(jié)閥，若設(shè)置在液態(tài)冷媒分流之前，則該總調(diào)節(jié)閥為電磁閥和/或節(jié)流閥，若設(shè)置冷媒匯流之后，則則該總調(diào)節(jié)閥為電磁閥。
[0049]由于其中的整流器和逆變器的散熱要求較高，則在兩條支路上的第一支路調(diào)節(jié)閥70a和第二支路調(diào)節(jié)閥70b為可調(diào)節(jié)式調(diào)節(jié)閥，如電子膨脹閥、可調(diào)式孔板或電磁閥，根據(jù)整流器和逆變器的實際溫度調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)閥的開度，以獲得合適的冷媒流量。位于另一條支路上的第三支路調(diào)節(jié)閥70c則可采用固定式調(diào)節(jié)閥，如固定孔板或毛細(xì)管，根據(jù)系統(tǒng)性能匹配最佳的節(jié)流元件參數(shù)。其中用于冷卻整流器和逆變器的冷卻器為帶有冷媒流通管路的金屬冷板結(jié)構(gòu)，整流器和逆變器與金屬冷板相接觸，冷卻電抗器的冷卻器為金屬管結(jié)構(gòu)，纏繞在電抗器上。這種散熱方式相對風(fēng)冷散熱的冷卻效果更好，冷卻速度快、冷卻效率高，可以極大減小變流器的體積及元件的選型要求。
[0050]其中整流器與逆變器也可以通過一條冷卻支路冷卻，即整流器與逆變器布置在同一塊冷卻器上或者在一條支路上設(shè)置串聯(lián)的兩個冷卻器，兩個冷卻器分別為整流器和逆變器冷卻。這樣可以減少對一路調(diào)節(jié)閥的控制，簡化控制并且節(jié)省元器件、降低成本。
[0051]根據(jù)本實用新型提供的冷卻系統(tǒng)可以很好的解決電力電子器件的冷卻問題，且冷媒的冷卻能力強于風(fēng)冷和水冷；還能夠按照冷卻需求，調(diào)節(jié)各支路冷媒的流量；冷媒為絕緣體，不會有短路或者漏電隱患，安全性高，利用空調(diào)機組的冷媒完成制冷循環(huán)，使電力電子器件可處于密閉環(huán)境，避免塵埃影響，內(nèi)部潔凈，運行壽命長。
[0052]由于用于冷卻用的冷媒取自閃發(fā)器，已處于過冷狀態(tài)，可以取消節(jié)流閥，降低成本，由于取消節(jié)流閥，則冷卻支路中冷媒流速更快為，冷卻能力更強。為了提高冷卻的控制精度也可以設(shè)置調(diào)節(jié)閥，但相對于現(xiàn)有技術(shù)，由于冷媒溫度更低，冷卻所需要的冷媒量可以減少，減少機組的冷媒灌注量，減小節(jié)流閥的尺寸，也能夠降低成本。
[0053]綜上，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，能夠保證對電子元器件的充分冷卻，可以降低空調(diào)機組的成本，提聞冷卻能力和冷卻效率，提聞機組的能效。
[0054]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種空調(diào)機組，包括制冷系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、閃發(fā)器和節(jié)流元件，所述電控系統(tǒng)包括若干電子元器件，其特征在于: 還包括連接于所述閃發(fā)器與所述蒸發(fā)器或所述壓縮機之間的冷卻支路，所述冷卻支路包括冷卻器，所述冷卻器與所述電子元器件中的至少一個配置為熱傳遞關(guān)系，使該電子元器件降溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機組，其特征在于，包括多條所述冷卻支路，每條所述冷卻支路上至少設(shè)有一個冷卻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述冷卻器為多個，所述多個冷卻器之間串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述冷卻支路還包括用于調(diào)節(jié)冷媒流量的調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥為電磁閥和/或節(jié)流閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述節(jié)流閥為電子膨脹閥、熱力膨脹閥、毛細(xì)管或節(jié)流孔板。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)機組，其特征在于，還包括用于檢測所述冷卻器和/或所述變頻驅(qū)動單元的溫度的溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空調(diào)機組，其特征在于，還包括用于根據(jù)所述溫度傳感器所檢測的溫度值控制所述調(diào)節(jié)閥開度的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述冷卻支路還包括截止閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述冷卻支路還包括用于過濾所述閃發(fā)器輸出的冷媒的過濾器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述電子元器件包括整流器、逆變器、變頻器、電抗器、功率模塊、處理器中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的空調(diào)機組，其特征在于，所述空調(diào)機組為離心式冷水機組。
【文檔編號】H05K7/20GK203633038SQ201320751409
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】李宏波, 劉華, 張治平, 周宇 申請人:珠海格力電器股份有限公司