CN104089345A - 空调及空调功率元器件冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调及空调功率元器件冷却方法。其中在空调中包括：散热器，用于为空调的功率元器件散热；设置在散热器上的散热管；其中散热管的第一端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过散热管，对散热器进行散热。通过利用处于两相区的制冷剂对散热器进行散热，可在实现冷却的同时有效避免散热器出现凝露或结霜的情况发生，从而提升了功率元器件的运行可靠性。

Description

空调及空调功率元器件冷却方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调及空调功率元器件冷却方法。

背景技术

变频空调功率元器件发热量非常大，因此需要设计较大的散热器对变频功率器件散热。但是很多情况下，由于产品结构空间的限制和散热器材料成本过高，导致无法将功率元器件的温度降低至安全可靠的范围，为了解决这一问题，在现有技术中出现了利用制冷剂冷却散热器的方案。但是经过分析发现，这种方案存在因制冷剂温度过低而导致凝露甚至结霜的情况，从而严重危害功率元器件的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种空调及空调功率元器件冷却方法。通过利用处于两相区的制冷剂对散热器进行散热，可在实现冷却的同时有效避免散热器出现凝露或结霜的情况发生，从而提升了功率元器件的运行可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种空调，包括：

散热器，用于为空调的功率元器件散热；

设置在散热器上的散热管；

其中散热管的第一端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过散热管，对散热器进行散热。

在一个实施例中，散热管的第二端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与室外机换热器中处于过冷区的制冷剂汇合。

在一个实施例中，散热管的第二端口与处于室外机换热器和节流装置之间的制冷剂管道连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与制冷剂管道中的制冷剂汇合。

在一个实施例中，空调还包括通断装置，其中：

通断装置设置在散热器和第二端口之间的散热管上，其中通断装置在室外机换热器作为冷凝器时开启，使散热管处于导通状态，通断装置在室外机换热器作为蒸发器时关闭，使散热管处于截止状态。

在一个实施例中，通断装置为单向阀，单向阀的导通方向为从第一端口至第二端口。

在一个实施例中，空调的室外机设有被密封的电器盒，功率元器件和散热器设置在电器盒内。

根据本发明的另一方面，提供一种空调功率元器件冷却方法，包括：

当室外机换热器作为冷凝器时，室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过设置在散热器上的散热管，对散热器进行散热，其中散热器为空调功率元器件散热。

在一个实施例中，当室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与室外机换热器中处于过冷区的制冷剂汇合。

在一个实施例中，当室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与制冷剂管道中的制冷剂汇合，其中制冷剂管道处于室外机换热器和节流装置之间。

在一个实施例中，当室外机换热器作为蒸发器时，阻止制冷剂通过散热管，使散热管处于截止状态。

本发明通过将设置在散热器上的散热管的第一端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过散热管，对散热器进行散热。通过利用处于两相区的制冷剂对散热器进行散热，可在实现冷却的同时有效避免散热器出现凝露或结霜的情况发生，从而提升了功率元器件的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明空调一个实施例的示意图。

图2为本发明空调另一实施例的示意图。

图3为本发明空调功率元器件冷却方法一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明空调一个实施例的示意图。如图1所示，空调包括储液罐1、压缩机2、四通阀3、室外机换热器4、节流装置5、室内机换热器6和散热器7。其中散热器7用于为空调的功率元器件散热。空调还包括设置在散热器7上的散热管8，其中散热管8的第一端口81与室外机换热器4连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，室外机换热器4中处于两相区的制冷剂通过散热管，对散热器进行散热。

在空调制冷时，室外机换热器4作为冷凝器，从制冷剂入口端向制冷剂出口端方向，一般可以分为过热区、两相区和过冷区。其中过热区制冷剂为高温高压气体；两相区制冷剂相比过热区制冷剂温度较低，压力小于过热区压力，为气液两相流动状态；过冷区气体干度为0.2至0.3，主要以液态为主，温度低于此时液态制冷剂对于应的饱和温度。在实际循环中，由于冷却及管路阻力的作用，导致过热区压力＞两相区压力＞过冷区压力。由于经过过热区到达两相区的制冷剂，从高温高压气态转变为气液两相状态，制冷剂温度要比变频器温度低很多。因此通过将第一端口81选取在两相区，可确保经过散热器的处于两相状态的制冷剂能够与变频器间具有较高的换热系数，带走变频器的热量。

基于本发明上述实施例提供的空调，通过利用处于两相区的制冷剂对散热器进行散热，可在实现冷却的同时有效避免散热器出现凝露或结霜的情况发生，从而提升了功率元器件的运行可靠性。

散热管8的第二端口82可与制冷剂循环系统连通，以便使得通过散热管8的制冷剂返回到制冷剂循环系统中进行循环利用。在一个实施例中，如图1所示，散热管8的第二端口82与室外机换热器4连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，通过散热管8的制冷剂与室外机换热器4中处于过冷区的制冷剂汇合。从而，可通过散热管8中的制冷剂对散热器7冷却。

在另一实施例中，如图2所示，散热管8的第二端口82与处于室外机换热器4和节流装置5之间的制冷剂管道9连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，通过散热管8的制冷剂与制冷剂管道9中的制冷剂汇合。

相比于这两个实施例，第二端口82位于过冷区效果较好，这是由于制冷剂带走了散热器的热量能后温度会升高，第二端口82与室外机换热器的过冷区连通，温度会有一定的降低，这样制冷剂总体温度会有所降低，制冷量衰减很小。而如图2所示的实施例，第二端口82与制冷剂管道9连通，可能会对总制冷量影响稍大。

优选的，空调中还可包括通断装置10，通断装置10设置在散热器7和第二端口82之间的散热管8上。通断装置10在室外机换热器4作为冷凝器时开启，使散热管8处于导通状态。通断装置10在室外机换热器4作为蒸发器时关闭，使散热管8处于截止状态。例如，可通过触发控制的方式控制通断装置10的开启和关闭。

通过设置通断装置10，可确保在空调制冷时，室外机换热器4作为冷凝器，此时由于通断装置10开启，处于两相区的制冷剂可通过散热管8对散热器7进行冷却，并最终返回到室外机换热器4的过冷区或制冷剂管道9中。例如，在制冷运行时，两相流的温度在40℃左右，而功率元器件的发热温度在80℃以上，制冷剂带走热量，同时避免了散热器表面产生凝露水的问题。

而当空调制热时，室外机换热器4作为蒸发器。由于空调制热通常是在外界环境温度较低时进行，因此若此时还利用制冷剂对散热器7进行冷却，此时可能会导致在散热器7上形成凝露甚至结霜的情况。为了避免这一情况，通过设置通断装置10，使得当室外机换热器4作为蒸发器时，由于通断装置10关闭，制冷剂不进入散热管8，仅通过环境温差即可实现散热。

在一个实施例中，通断装置10可以为单向阀10。其中单向阀10的导通方向为从第一端口81至第二端口82。从而在室外机换热器4作为冷凝器时，散热管8在从第一端口81至第二端口82的方向上导通，室外机换热器4中处于两相区的制冷剂可由第一端口81进入散热管8。而在室外机换热器4作为蒸发器时，散热管8在从第二端口82至第一端口81的方向上截止，从而阻止制冷剂进入散热管8。

这里还需要说明的是，由于单向阀10无需触发控制，因此相对于需要触发控制的其它通断装置，可简化系统设计。

在一个实施例中，空调的室外机设有被密封的电器盒，功率元器件和散热器设置在电器盒内。

这里需要说明的是，由于诸如R32的制冷剂具有易燃易爆的特性，而空调室外机中的电器盒在工作过程中可能会出现打火现象，因此会带来安全隐患。通过采用本发明所提出的冷却方案，由于不需要像传统散热器一样需要通风散热，所以可以将功率元器件与散热器7设置在电器盒内，并将电器盒密封，从而确保在诸如R32的制冷剂中安全使用，保证了整机的可靠性。

在一个实施例中，上述空调可为变频空调，或其它类型的空调设备，功率元器件包括变频模块。

图3为本发明空调功率元器件冷却方法一个实施例的示意图。如图3所示，本实施例的方法步骤可包括：

步骤301，当空调制冷时，将室外机换热器作为冷凝器。

步骤302，室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过设置在散热器上的散热管，对散热器进行散热。

其中散热器为空调功率元器件散热。

在一个实施例中，当室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与室外机换热器中处于过冷区的制冷剂汇合。

在一个实施例中，当室外机换热器作为冷凝器时，通过散热管的制冷剂与制冷剂管道中的制冷剂汇合，其中制冷剂管道处于室外机换热器和节流装置之间。

基于本发明上述实施例提供的空调功率元器件冷却方法，通过利用处于两相区的制冷剂对散热器进行散热，可在实现冷却的同时有效避免散热器出现凝露或结霜的情况发生，从而提升了功率元器件的运行可靠性。

例如，如图1和图2所示，散热管8的第一端口81与室外机换热器4连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，室外机换热器4中处于两相区的制冷剂通过散热管，对散热器进行散热。

在一个实施例中，如图1所示，散热管8的第二端口82与室外机换热器4连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，通过散热管8的制冷剂与室外机换热器4中处于过冷区的制冷剂汇合。从而，可通过散热管8中的制冷剂对散热器7冷却。

在另一实施例中，如图2所示，散热管8的第二端口82与处于室外机换热器4和节流装置5之间的制冷剂管道9连通，以便室外机换热器4作为冷凝器时，通过散热管8的制冷剂与制冷剂管道9中的制冷剂汇合。

在一个实施例中，通过在散热管8中设置通断装置10，通断装置10设置在散热器7和第二端口82之间的散热管8上。通断装置10在室外机换热器4作为冷凝器时开启，使散热管8处于导通状态。通断装置10在室外机换热器4作为蒸发器时关闭，使散热管8处于截止状态。

优选的的，通断装置10可以为单向阀10，单向阀10的导通方向为从第一端口81至第二端口82。通过设置在散热管8中的单向阀10，当室外机换热器4作为冷凝器时，单向阀10导通，室外机换热器中处于两相区的制冷剂可由第一端口81通过散热管8，以便对散热器进行散热。而当室外机换热器4作为蒸发器时，单向阀10截止，单向阀10可阻止制冷剂由第二端口82通过散热管8，使散热管8处于截止状态。从而可确保在空调制热时散热管8处于截止状态，制冷剂不会进入散热管8对散热器7进行冷却，这时可直接利用环境温差实现散热。

在一个实施例中，为了确保设备的安全，可将散热器与功率元器件设置在空调室外机中的电器盒中，并将电器盒密封。从而可使用诸如R32的制冷剂系统，防止因打火而导致的安全隐患。

通过实施本发明，可以得到以下有益效果：

(1)可散热器温度控制在功率元器件安全范围内。

(2)解决制冷循环或制热循环流程产生凝露或结霜的风险。

(3)充分利用制冷循环制冷剂两相流传热系数大的优点，大幅度减小散热器材料消耗。

(4)充分利用制冷循环室外换热器冷媒干度和压力分布特点，实现两相态冷媒的定向流动，控制散热器温度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种空调，其特征在于，包括：

散热器，用于为所述空调的功率元器件散热；

设置在所述散热器上的散热管；

其中所述散热管的第一端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，所述室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过所述散热管，对所述散热器进行散热。

2.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，

所述散热管的第二端口与室外机换热器连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，通过所述散热管的制冷剂与所述室外机换热器中处于过冷区的制冷剂汇合。

3.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，

所述散热管的第二端口与处于所述室外机换热器和节流装置之间的制冷剂管道连通，以便室外机换热器作为冷凝器时，通过所述散热管的制冷剂与所述制冷剂管道中的制冷剂汇合。

4.根据权利要求2或3所述的空调，其特征在于，还包括通断装置，其中：

所述通断装置设置在所述散热器和所述第二端口之间的所述散热管上，其中所述通断装置在室外机换热器作为冷凝器时开启，使所述散热管处于导通状态，所述通断装置在室外机换热器作为蒸发器时关闭，使所述散热管处于截止状态。

5.根据权利要求4所述的空调，其特征在于，所述通断装置为单向阀，单向阀的导通方向为从所述第一端口至所述第二端口。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的空调，其特征在于，所述空调的室外机设有被密封的电器盒，所述功率元器件和所述散热器设置在所述电器盒内。

7.一种空调功率元器件冷却方法，其特征在于，包括：

当室外机换热器作为冷凝器时，所述室外机换热器中处于两相区的制冷剂通过设置在散热器上的散热管，对所述散热器进行散热，其中散热器为空调功率元器件散热。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

当室外机换热器作为冷凝器时，通过所述散热管的制冷剂与所述室外机换热器中处于过冷区的制冷剂汇合。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

当室外机换热器作为冷凝器时，通过所述散热管的制冷剂与制冷剂管道中的制冷剂汇合，其中所述制冷剂管道处于所述室外机换热器和节流装置之间。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当室外机换热器作为蒸发器时，阻止制冷剂通过所述散热管，使所述散热管处于截止状态。