CN103453701B - 一种具有热管和过冷功能的冷液机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有热管和过冷功能的冷液机，包括冷液机制冷循环系统中的冷凝器，所述冷凝器的出口端依次通过干燥过滤器、储液器与电子膨胀阀连接，所述储液器为多功能储液器，其内部设有用于流通载冷剂的换热盘管，所述换热盘管的出口与载冷剂箱连通、入口通过阀门与用于输送载冷剂的泵的出口端连通；所述多功能储液器通过电磁阀与所述冷凝器的入口端连接。通过两个辅助的热管循环与过冷循环，分别实现在低温环境下不用开启压缩机或另外一套换热器对载冷剂的散热，降低能耗，并提高压缩机的制冷能效。

Description

一种具有热管和过冷功能的冷液机

技术领域

本发明涉及一种冷液机，具体涉及一种具有热管和过冷功能的冷液机。

背景技术

冷液机（或称冷水机）是一种通过蒸汽压缩或吸收式循环制冷剂流过热交换器达到对空气或设备降温的目的。随着国内电力电子、军事和航空、发电站、医学激光和诊断设备、工业激光、柜体冷却、分析仪器、核发电、半导体设备、电信领域和超级计算机等行业快速发展，带动冷液机的技术进步和发展。特别在大功率雷达发射机组、激光器、电子机柜和高功率模块等散热的快速增长，军用冷液机也应运而生。

军用冷液机与工业冷液机相比，其冷却性能要求更高。如在冬季，室外温度低于零度以下，有的甚至为-45℃，而被冷却的雷达机组因电子设备发热量大，而将被冷却物体的热量传给载冷剂的温度超出其设定上限，如30℃以上，此时传统的蒸气压缩制冷循环一般已无法实现低温制冷的要求了。为了达到制冷目的，通常做法是将载冷剂切换至另一套空气散热器。但这样无疑加大了设备的外形尺寸，并且由于空气散热器通常是以某一环境温度（如0℃）进行设计的，而当过渡季节（室外温度为0℃～15℃），载冷剂超温则冷液机不得不开启压缩机进行制冷，导致能耗大，并且与热管进行换热的相对能效差。

另一方面，工业或军用冷液机通常要求有更小的外形，更可靠、高效、安全的运行，在压缩机制冷运行时需要通过较大的过冷度来提高设备的能效，但冷凝换热往往受到空间限制，不可能有太多冗余，甚至没有。此时，面对工作环境温度的变化，过冷度的利用会不足，设备的能效也就不能充分发挥。

发明内容

本发明就是要解决上述不足，提供一种结构紧凑具有热管和过冷功能的冷液机，有效地改善机组的运行状态。

为了达到上述效果，本发明提供一种具有热管和过冷功能的冷液机，包括冷液机制冷循环系统中的冷凝器，所述冷凝器的出口端依次通过干燥过滤器、储液器与电子膨胀阀连接，所述储液器为多功能储液器，其内部设有用于流通载冷剂的换热盘管，所述换热盘管的出口与载冷剂箱连通、入口通过阀门与用于输送载冷剂的泵的出口端连通；所述多功能储液器通过电磁阀与所述冷凝器的入口端连接。

进一步，所述多功能储液器包括容器，所述容器内部设有上位接管、中位接管和下位接管，其底端分别至容器内的上部、中部和下部；所述上位接管与所述电磁阀的入口端连接，中位接管与所述干燥过滤器的出口端连接，下位接管与所述电子膨胀阀的入口端连接。

为了使冷凝器中的液态制冷剂应能在自重下顺利流至多功能储液器中，所述冷凝器的位置位于多功能储液器的上方。

在多功能储液器中被加装的载冷剂换热盘管在热管循环时，用于加热容器内的制冷剂，而获得动力的气态制冷剂顺利通过电磁阀而进入冷凝器中，所以电磁阀的位置一定位于多功能储液器的上方。同时，多功能储液器的上位接管在容器内要靠上顶部，便于热管循环时容器中气态制冷剂容易排出。

为了增加过冷量，便于换热和排放，所述换热盘管的入口位于出口的下方，为自下而上进行顺排。

为了便于观察多功能储液器内制冷剂的量，所述容器的侧壁上设有一个视液镜，所述视液镜位于容器的中上部。

为了便于观察所述容器的侧壁上也可设有两个视液镜，所述视液镜位于容器的上部与中部。分别用于观察多功能储液器内制冷剂的最高液面与最低液面。

所述阀门为电动调节阀或电磁阀。电动调节阀是用于精确调节控制载冷剂的流量，以达到精确控制制冷量；当不需要精确控制时也可采用其它电磁阀。

进一步，所述压缩机与冷凝器的中间设有单向阀。

本发明的冷液机通过对冷凝器与储液器进行改造，实现了三个制冷循环回路，每个循环回路可单独运行或结合运行。其中三个制冷循环回路为制冷循环、制冷剂的热管循环与过冷循环。

制冷循环是由冷凝器→干燥过滤器→多功能储液器→电子膨胀阀→蒸发器→压缩机→单向阀→冷凝器连接形成制冷循环系统。

在冷液机制冷循环基础上，对冷凝器进行局部变动，如便于热管循环进行必要的管路走向变动，并将多功能储液器与冷凝器的入口通过电磁阀进行连通而形成制冷剂的热管循环：即多功能储液器→电磁阀→冷凝器→干燥过滤器→多功能储液器。

同时将多功能储液器内部的加装载冷剂换热盘管与用于连接来自低温载冷剂支路的电动调节阀并与载冷剂箱连通形成过冷循环：载冷剂箱→泵→电动调节阀→多功能储液器→载冷剂箱。

在热管循环工作时，制冷循环不工作；而过冷循环可分别于与制冷循环、热管循环相结合共同作用；当热管循环与过冷循环共同工作时，可实现低温环境下载冷剂的散热。当制冷循环与过冷循环共同工作时，实现冷液机的过冷度要求。

在低温(0℃～-45℃)或在过渡季节，当室外温度在0℃～15℃时，同时开启热管循环和过冷循环，而不需要开启冷液机压缩机。使负载产生的热量通过载冷剂循环的旁路进行过冷循环，即吸收负载热量的载冷剂经电动调节阀送至多功能储液器的换热盘管中，通过其换热盘管与多功能储液器内的低温液态制冷剂进行换热，低温液态制冷剂被加热形成相对高压气态制冷剂，气态制冷剂在压力作用下通过上位接管向上通过电磁阀，再向上进入冷凝器中，在冷凝器和风机作用下，将气态制冷剂冷却成低温液态制冷剂，并经干燥过滤器干燥再经中位接管流回多功能储液器中，如此循环实现载冷剂的换热，达到低温制冷的作用，而不需要将载冷剂切换至另一套空气散热器中去换热。从而减少了冷液机的外形，减小其占地面积；同时减少能耗，达到节能降耗的目的。

在常温压缩机制冷运行时，人们通常希望得到较大的过冷度，来提高设备的能效，但冷凝器的换热往往受到空间限制，不可能有太多冗余，甚至没有。所述制冷循环和过冷循环相结合实现对过冷度的一定控制，即将多功能储液器连接于来自低温载冷剂的支路中，载冷剂分别通过多功能储液器的换热功能实现制冷剂的过冷。并且可通过电动调节阀调节支路载冷剂的流量，依据过冷要求，可适度控制，可充分发挥冷液机的制冷能效。

冷液机在高温(50℃～65℃)运行时，若载冷剂温度、压缩机回气温度等参数达到至上限时，可将电动调节阀进行关闭，抑制过负荷。

所述多功能储液器中载冷剂换热盘管的通径、长度和盘圆型式等可依据系统所需过冷量而定，其走向应至下而上顺排以便换热和排放；上位接管通径依据进冷凝器管径而定；上位接管在容器内要靠上顶部，便于热管循环时容器中气态制冷剂容易排出。视液镜位置宜在热管循环时能见液面；必要时可在中、上部各安装一个视液镜，可用于最低液面观察；储液器容器立式或卧式不限；其它同一般储液器设计。

本发明由于在通常冷液机的制冷循环基础上，进行局部变动，加入两个辅助循环实现特殊需求。当过冷循环参与制冷循环时，能实现对过冷度的一定控制；当制冷循环不工作，而热管循环与过冷循环结合时，可实现低温或温差大于10℃～20℃条件下载冷剂的散热。这对空间的要求苛刻的冷液机来说，具有良好的市场应用价值。

所以本发明相比现有技术具有以下有益效果：

1、本发明冷液机省去载冷剂散热器，实现低温或大温差下的高效换热，节省设备并降低冷液机的尺寸，节能效果明显。

2、将冷液机的多功能储液器与制冷循环的低温载冷剂的支路连接，可充分发挥机组的制冷能效。

3、在天冷时本发明不需开启压缩机进行制冷，通过多功能储液器中换热盘管的换热作用而实现对负载的制冷，从而保护了压缩机的使用性能，延长压缩机的使用寿命，并同时降低了能耗。

4、由于多功能储液器的内部设有上位接管、中位接管和下位接管，其底部设有用于流通载冷剂的换热盘管，从而实现对载冷剂的降温与对负载的降温。

5、本发明结构紧凑，增加和变动的零、组器件少，实现或改造容易。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明结构原理示意图；

图2是本发明中多功能储液器的结构示意图；

图中：1-蒸发器，2-压缩机，3-冷凝器，4-干燥过滤器，5-多功能储液器，6-电子膨胀阀，7-电磁阀，8-电动调节阀，9-载冷剂箱，10-泵，11-单向阀，5-1-上位接管，5-2-中位接管，5-3-下位接管，5-4-视液镜，5-5-换热盘管，5-6-入口，5-7-出口，5-8-容器。

图1中箭头表示制冷剂与载冷剂的循环路线。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种具有热管和过冷功能的冷液机，包括冷液机制冷循环系统中的冷凝器3，所述冷凝器3的出口端依次通过干燥过滤器4、多功能储液器5与电子膨胀阀6、蒸发器1、压缩机2、单向阀11连接，多功能储液器5的内部设有用于流通载冷剂的换热盘管5-5，换热盘管的出口5-7与载冷剂箱9连通、入口5-6通过电动调节阀8、泵10与载冷剂箱9连通；多功能储液器5通过电磁阀7与冷凝器3的入口端连接。

进一步，所述多功能储液器5包括容器5-8，容器5-8内部设有上位接管5-1、中位接管5-2和下位接管5-3，其底端分别至容器5-8内的上部、中部和下部；所述上位接管5-1与电磁阀7的入口端连接，中位接管5-2与干燥过滤器4的出口端连接，下位接管5-3与电子膨胀阀6的入口端连接。换热盘管5-5为自下而上进行顺排，其入口5-6位于出口5-7的下方；容器5-8的侧壁上部设有一个视液镜5-4。

为了使冷凝器中的液态制冷剂应能在自重下顺利流至多功能储液器中，所述冷凝器3的位置位于多功能储液器5的上方。电磁阀7的位置位于多功能储液器5的上方。

本发明的冷液机通过对冷凝器与储液器进行改造，实现制冷循环与两种辅助循环，即热管循环、过冷循环。其中：制冷循环是由冷凝器3→干燥过滤器4→多功能储液器5→电子膨胀阀6→蒸发器1→压缩机2→单向阀11→冷凝器3连接形成；热管循环是由多功能储液器5→电磁阀7→冷凝器3→干燥过滤器4→多功能储液器5；过冷循环：载冷剂箱9→泵体10→电动调节阀8→多功能储液器5→载冷剂箱9。

当热管循环与过冷循环共同工作时，可实现低温环境下或温差大于10℃～20℃条件下载冷剂的散热；当制冷循环与过冷循环共同工作时，实现冷液机的过冷度的一定控制。当高温运行时，若载冷剂温度、压缩机回气温度等参数至上限时，可将电动调节阀关闭，抑制过负荷。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有热管和过冷功能的冷液机，包括冷液机制冷循环系统中的冷凝器，所述冷凝器的出口端依次通过干燥过滤器、储液器与电子膨胀阀连接，其特征在于：所述储液器为多功能储液器，其内部设有用于流通载冷剂的换热盘管，所述换热盘管的出口与载冷剂箱连通、入口通过阀门与用于输送载冷剂的泵的出口端连通；所述多功能储液器通过电磁阀与所述冷凝器的入口端连接。

2.根据权利要求1所述的具有热管和过冷功能的冷液机，其特征在于：所述多功能储液器包括容器，所述容器内部设有上位接管、中位接管和下位接管，其底端分别至容器内的上部、中部和下部；所述上位接管与所述电磁阀的入口端连接，中位接管与所述干燥过滤器的出口端连接，下位接管与所述电子膨胀阀的入口端连接。

3.根据权利要求1所述的具有热管和过冷功能的冷液机，其特征在于：所述冷凝器、电磁阀的位置均位于多功能储液器的上方。

4.根据权利要求1所述的具有热管和过冷功能的冷液机，其特征在于：所述换热盘管的入口位于出口的下方。

5.根据权利要求2所述的具有热管和过冷功能的冷液机，其特征在于：所述容器的侧壁上设有一个视液镜，所述视液镜位于容器的中上部。

6.根据权利要求1所述的具有热管和过冷功能的冷液机，其特征在于：所述阀门为电动调节阀或电磁阀。