CN102997345B - 空调控制盒的冷却系统以及配置其的空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调设备的室外装置(1)，其具有用于控制盒(5)的冷却装置(6)，所述冷却装置用于控制产生的热量，从而保证空调在不利的热天条件下正常工作。通过在控制盒(5)中设置小的热交换器(10)来实现所述冷却装置(6)，所述热交换器(10)进一步包括冷却扇(11)，其驱使冷却空气在控制盒(5)内循环，从而降温，因此，在空调运行时，冷却所述发热器件如内部包括所有电子器件的控制板(8)。

Description

空调控制盒的冷却系统以及配置其的空调

技术领域

本申请涉及空调设备，尤其涉及带有控制盒冷却系统的空调设备，上述冷却系统尤其用于冷却位于控制盒内部的散热器件。

发明背景

现有技术中空调设备已被大家公知。通常空调用作热传递装置，采用制冷剂将热量从室内转移到室外。传统的制冷剂包括氟利昂，现在更多使用环保的无氟制冷剂。所述过程包括三个主要的部件，也就是，压缩机，室外热交换器(制冷模式下称为冷凝器)，室内热交换器(制冷模式下称为蒸发器)以及扩张装置如毛细管。所述压缩机和室外交换器通常安装在室外设备中。

首先阐述基本制冷剂循环的构造和状态。所述制冷剂以冷的低压气体形式并到达压缩机。然后压缩机压缩制冷剂，提高其焓和压力。

所述制冷剂以热的高压气体形式离开压缩机流入冷凝器。所述冷凝器具有金属片来帮助制冷剂向周围的室外空气传递热量。传递热量时释放额外热量至周围空气，使制冷剂转换成液体或近似液体。

然后，该高压液体通过膨胀装置流入蒸发器。该膨胀装置降低所述液体的压力同时保持焓值不变。

当液体蒸发时，它亦从蒸发器周围的空气中吸收热量，由液相变成气相。所述蒸发器也具有金属片，有助于其与周围空气的热交换。

所述制冷剂离开蒸发器时，会变成冷的低压气体，然后返回压缩机开始新一次的循环。

通常，所述制冷剂释放热量给室外空气，并从室内空气吸收热量。所述过程进一步通过室内装置和室外装置中的热交换器对应设置的风扇来辅助实现。

通常，空调装置由控制盒控制其工作。控制盒内设置多种电器元件，尤其在控制板上(印刷电路板)。典型地，所述控制盒安装在空调的室内装置和室外装置内，其具有连接器。

众所周知，所有的电子器件，例如用于驱动压缩机的功率晶体管，在其运行时发热。典型地，散热器用于将产生的热量散到控制器的外部，从而避免发热器过热。通常认为，现有空调控制盒所用的典型散热器足够避免热带国家如马来西亚、泰国或类似国家所用控制盒过热。然而，在一些极端气候和热的地方，如中东国家或其他类似热的地方，最高温度有时可达54℃。典型的散热器则不能足以散去产生的热量，过多的热量会影响或甚至损坏空调电子器件和其运作。由于这些区域的温度太高，窗式或分体式空调亦需求相当高。

所面对的挑战就是需要提供拥有充分冷却装置的控制盒的空调来确保最适宜的操作性和可靠性来抵挡非常极端的热带气候。

除上述外，在受沙尘暴威胁的区域，控制盒需要密封，以防止沙子进入控制盒内部，因此在这种环境下，电子元件发出的热量更不能释放，进一步产生控制盒内部生成热问题的组合。

本发明在于解决空调装置的室外装置的问题。特别是提出了具有来控制生成的热的冷却装置的控制盒，以使其可以在非常极端的热气候条件运行。更好的是在空调运行时，冷却方式是由一个小的热交换装置或控制盒内的蒸发器所提供。蒸发器亦配备风扇可进一步促进盒内部空气循环，冷却控制盒内部，因而亦冷却包含电子器件的控制板。控制盒同样为密闭结构。

发明概述

本发明的目的在于提供一种可靠的空调设备，其具有用于控制盒的冷却装置。尽管所述控制盒内部具有发热部件，并通过密封来防止沙粒流入，但通过运行冷却装置，控制盒中温度不会升高过多，发热部件也会处于可靠的环境下。

本发明另一目的在于提供一种空调设备的控制盒，即使采用空调设备的制冷剂循环，其也可很容易的安装。

本发明的这些和其他的目的可通过下面的来实现：

在空调设备的室外装置中，所述室外装置至少包括主箱，室外装置风扇，压缩机，室外装置热交换器和安装在所述主箱内的控制盒，其特征在于所述控制盒为密闭结构，具有发热器件，在运行中时时产生热量。另一特征在于安装在所述控制盒内部的冷却装置，当所述空调设备运行时利用空调设备的制冷剂。

优选地，所述冷却装置位于冷却盒的内部，利用最大的冷却空间使冷却盒中的空气冷却。更好的是所述冷却装置包括用于吸收控制盒内部热量的热交换器，和用于搅动和/或循环控制盒内空气的风扇。当所述控制盒中的空气环行时，更优选的是空气循环调节为至少沿固定在控制盒内的控制板的两侧边流动，这是因为通常控制板为板状，发热部件不仅安装在一侧，而且也安装在两侧，通常其水平置于控制盒内，安装侧的发热部件的相反侧朝向室外装置的顶盖，其受辐射热的影响。

优选地，所述控制盒包括控制盒部件，其中安装所述发热部件，控制盒盖子盖住所述控制盒部件的顶部开口，底盖盖住所述控制盒部件的底侧开口，和为方便室外装置的组装，冷却装置的热交换器通过所述底侧安装在所述控制盒的内部。此外，优选地，底盖具有凹部，用于收集所述热交换器的冷凝水，以及具有向控制盒外排放冷凝水的排出口。因此，所述底盖能同时方便地用作排水盘。

如果热交换器固定在控制盒部件和底盖之间，则可以更容易的组装所述室外装置，这是由于，在这种情况下，所述冷却装置使用部分制冷循环，所述冷却装置的热交换器通过制冷循环的连接管如铜管，固定其位置，这对简单组装十分重要。

优选地，通过冷却装置和散热器，控制盒中的热量被降低。所述散热器具有可被冷却装置和室外空气冷却的结构。优选地，所述散热器具有两个相互连接的散热板，其中第一散热板暴露在室外空气中，而第二散热板保持在控制盒的密闭结构内，从而提高放热性能并使散热器的结构简单。

优选地，所述底盖的排水口可使冷凝水流入风扇室或压缩机室。当所述排水口朝向风扇室时，更容易向空气中排放冷凝水。另外，排水口朝向压缩机室时，可减少沙子流动的影响，更有效地避免沙粒通过排水口进入控制盒中。

在此，更优选，排水口设置成使冷凝水沿分隔板排出。如果在分隔板如凹槽或贴边上沿分隔板引导冷凝水，本发明更容易将冷凝水从控制盒排出至室外装置的底板上，而不会有飞溅。

附图说明

在此仅通过实例和参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1为带有安装冷却装置的控制盒的空调设备的室外装置的示意图，以及根据本发明的优选装置配置。

图2为根据本发明的空调设备的冷却循环实施例。

图3为根据本发明优选实施例的控制盒配置的剖截面图；

图4为根据本发明实施例配置的控制盒装置截面图；

图5为根据本发明实施例配置的控制盒装置侧视图。

图6为本发明控制盒优选配置的散热器的部分截面图。

图7为本发明的控制盒装置的透视图。

图8为控制盒配置未组装状态的冷却方式的热交换器的部分透视图。

图9a和图9b分别为控制盒配置组装到位的冷却方式的热交换器的部分透视图。

图10a，10b，和10c为本发明为了排除冷却水的排水板装置的简化截面图。

具体实施方式

如前所述及参考图1和图2，典型的分体式空调装置通常包括一个室内装置(19)和一个室外装置(1)。外部装置主箱(2)内安装有风扇(3)，压缩机(4)，冷凝器(22)和控制盒(5)。所有空调装置其操作通过控制盒(5)控制。多种电子元件配置在控制盒(5)的控制板(8)上来确保空调的控制操作。大部分电子元件的操作通常会产生热。典型来说，散热器(12)用来将产生的热从产热电子元件如用于操作控制盒外部的压缩机的IGBT散去，使控制盒内发热元件不致过热，保持它们的可靠性。

与之前已知的控制盒工艺不同，本发明的控制盒有利地提供一个冷却装置(6)，其利用空调装置的制冷剂以及散热器进一步冷却控制盒(5)内部、以及冷却置于控制盒内部并且当空调装置使用时在控制盒内可使用的控制板和其他发热电子元件。

由于在极热条件下，如中东国家，现有空调控制盒安装的典型的散热器不能充分降低和避免控制盒内产生过多的热，因此需要附加的冷却装置。尽管这些有利的特征通常用于极端天气的国家，其他非极端天气的国家如热带的马来西亚，泰国或类似的地区仍需要利用这些有利的特征，从而更好地防止由于器件运行和天气的不利影响或导致空调电子器件和运行的破坏产生的热量。

图2所示为本发明包含的制冷循环的原理。通常制冷循环包括压缩机(4)，室外热交换器(22)，膨胀装置(28)如毛细管，以及室内热交换器(20)，它们连接在一起使得制冷剂循环。对于热交换器(20，22)，安装风扇(21，3)来辅助其与空气之间热传递。所述冷却装置(6)包括设置在串联的膨胀装置(28)和蒸发器(这里在制冷模式下为室内热交换器(20))之间的热交换器(10)和用于通过热交换器(10)加速控制盒(5)内的空气循环的风扇(11)。当空调运行时采用空调的制冷循环冷却它。图中，热交换器(10)处的二相(液/气)制冷剂从控制盒(5)中的发热部件吸收热量，从而降低控制盒的内部温度。

如图所示，所述冷却装置(6)有利地采用空调本身的常规制冷循环来冷却控制盒、控制板和控制盒内的电子器件的冷却装置，并通过冷却风扇(11)进一步冷却。这里，冷却装置(6)的热交换器(10)设置在膨胀装置和蒸发器之间，也可设置在蒸发器和室外装置的压缩机之间从而给热交换器(10)提供冷却能力。

图3所示为控制盒(5)部件的常规结构和配置的剖面图以及图4所述为本发明给出的控制盒更详细的结构。如图所示，控制盒(5)包括控制盒部件(17)，用于盖住控制盒部件(17)的顶开口的控制盒盖(7)，和盖住控制盒部件(17)的底开口的底盖(9)。控制盒部件(17)通常包括用于安装发热部件(18)的控制板(8)，如IGBT等。散热器(12)用于一些产生大量热量的发热器件，如IGBT。所述冷却装置置于控制盒(5)内，用于循环空气。图中热交换器(10)和风扇(11)位于控制盒部件(17)内，但其亦可置于底盖(9)或顶盖(7)中，从而在控制盒(5)中冷却空气。在本实施例中，发热器件安装在控制板上，但在其它实施例中，发热器件也可设置在控制盒内而非控制板上。

仍然参考图4，所述热交换器与空调的制冷循环物理流动连接，控制盒冷却装置的热交换器(10)在控制盒中作为蒸发器运行。所述蒸发器能够通过制冷循环排除热量来降低电子器件产生的热量。

图5所示为本发明实施例配置的控制盒部件的侧截面图，图6所示为控制盒的部分详细截面图，其中给出了本发明特定结构的散热器。进一步可通过散热器(12)减少产生的热量。优选地，所述散热器(12)具有两个相互连接的散热板(13，14)，其中第一散热板(13)暴露在室外空气中，而第二散热板(14)保持在控制盒的密闭结构内，从而暴露在控制盒(5)部件中的循环冷空气中。效果上来看，暴露的散热器(13)可通过室外空气冷却，而暴露在内部的散热器(14)则通过控制盒内的循环冷空气冷却。

为实现控制盒(5)内平稳的冷却空气循环，在散热器(12)旁边具有空气通道(27)。如图5所示，发热器件(18)位于控制板(8)和散热器(12)之间，同时亦形成了一种空气通道的狭区。但是，截面区不够大，不能使控制盒中的冷却空气流畅循环。因此，风扇吹出的空气主要吹向第二散热板(14)，也可吹过第二散热板(14)侧边或附近的空气通道(27)。

冷却空气在排出开口之前，最好与控制板(8)及其上面安装的电子器件接触一段时间，从而有效冷却它们。

图7为本发明控制盒的另一透视图。底盖(9)包含相配的排水口(16)配置在控制盒装置较低的部分。优选地，所有的元件为部分结构相互重叠，这种部分结构相互重叠有利于减少组装外部装置所需要的部分的数量。进一步，肋和钩结合的装置用于将各部件固定在一起。这种肋和钩组合使空调装置组装以及拆解过程简单方便。除了把所需部件减至最少，这种装置也提供了细小、轻便、简单的结构。

图8为控制盒装配的另一透视图，包括冷却装置(6)的热交换器(10)。热交换器(10)含相配的管道以便与如图2所示的空调装置冷却循环物质流相连。底盖(9)的底部包含凹面部分用于放置在热交换器(10)下面的排水板，在空调装置运行时可以接收热交换器产生的冷凝水。热交换器(10)置于底盖(9)上并且为控制盒装置(17)的一部分。

图9a和图9b为控制盒装置另一个部分透视图，显示控制盒装置内冷却装置的热交换器(10)的位置。如果需要，排水口(16)允许控制盒装置的冷凝水排至风扇室(23)。如图9b所示，沿着分隔板(15)设置凹槽(或贴边，25)，使冷凝水能够直接沿着分隔板(15)排出而不飞溅。

图10a、10b和10c也给出了本发明的冷凝水排出装置的简化截面图。所述底盖(9)位于隔音板/分隔板(15)的顶部，通过合适的管道从控制盒和主箱排出所有冷凝收集的水。热交换器(10)的冷凝水能够从控制盒(5)排到风扇室(23)，如图10a所示，或者排到压缩机室(24)，如图10b。同样优选地，冷凝水沿分隔板(15)表面排出，如图10c所示。

采用本发明的优选实施例，有利于减少空调设备运行时产生的热量，使得所述设备能够用于任何天气条件尤其用于极端天气国家。尽管展示了本发明的优选实施例，但这个发明仍可进行多种其他变化、改进和变形。因此可以理解的是，本发明不限于图中给出的说明发明的详细内容，对本领域技术人员而言，类似的改进是显而易见的。

Claims (11)

1.空调设备的室外装置(1)，所述室外装置至少包括主箱(2)，和安装在所述主箱(2)内的室外装置风扇(3)、压缩机(4)、室外装置热交换器(22)和控制盒(5)，其特征在于所述控制盒(5)为密闭结构，且具有在运行时产生热量的发热器件；还包括冷却装置(6)，其安装在所述控制盒(5)内部，并当所述空调设备运行时利用空调设备的制冷剂。

2.如权利要求1所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述冷却装置(6)包括与空调制冷循环物理流通连接的热交换器(10)，和与所述热交换器(10)一起使用的风扇(11)。

3.如权利要求2所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，进一步包括带有所述发热器件的控制板(8)，空气沿所述控制板(8)的两侧流通。

4.如权利要求2所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，散热器(12)和所述发热器件安装在控制盒(5)内，安装所述风扇(11)来将冷却空气吹向所述散热器(12)。

5.如权利要求2所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述控制盒(5)包括控制盒部件，其中安装所述发热部件，控制盒盖子(7)盖住所述控制盒部件的顶部开口，底盖(9)盖住所述控制盒部件(17)的底侧开口，所述热交换器(10)通过所述底侧开口安装在所述控制盒的内部。

6.如权利要求5所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述底盖具有凹部，用于收集来自所述热交换器(10)的冷凝水，并具有排放冷凝水至所述控制盒(5)外部的排水口(16)。

7.如权利要求4所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述散热器(12)具有两个相互连接的散热板(13，14)，其中第一散热板(13)暴露在室外空气中，而第二散热板(14)保持在控制盒的密闭结构内。

8.如权利要求6所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述排水口(16)设置成允许冷凝水排入风扇室(23)。

9.如权利要求6所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述排水口(16)设置成允许冷凝水排入压缩机室(24)。

10.如权利要求8所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述排水口(16)设置成使冷凝水沿分隔板(15)排出。

11.如权利要求9所述空调设备的室外装置(1)中，其特征在于，所述排水口(16)设置成使冷凝水沿分隔板(15)排出。