CN104315739B - 具有双冷凝双散热的冷液机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双冷凝双散热的冷液机，是在常规冷液机（具有压缩机制冷和强制风冷双模式）基础上，增设一种特殊循环分支来实现特殊循环，形成双冷凝双散热结构，实现冷凝放热和强制风冷功能，特殊循环是由三种循环共同作用，即压缩机制冷循环+冷却液制冷循环+冷却液散热循环，在这种状态下工作，可实现供液温度由压缩机制冷和强制风冷双重控制调节，可避免环境温度低、控温范围宽时仅靠强制风冷模式仍无法满足控温要求的风险，或仅靠压缩机制冷模式可能出现的冷凝不匹配或回液不足等问题，从而增强机组的环境适应能力。

Description

具有双冷凝双散热的冷液机

技术领域

本发明涉及冷液机领域，具体是一种具有双冷凝双散热的冷液机。

背景技术

冷液机的主要目的是为被冷却对象提供一定温度、流量和压力要求的循环载冷剂，即冷却液。随着近年来一些大功率雷达、激光、机柜、医疗和印刷设备快速发展，对冷液机的要求也越来越多。如，人们越来越关注产品在节能、高效、可靠性和环境适应性等方面的表现。特别对重要用途的冷液机，包括军事装备配套的冷液机，面对野外恶劣的环境气候变化，如何提高产品的品质，需要有更多的应对措施。

为满足－40℃～50℃的大跨度工作环境，冷液机通常会采用压缩机制冷和强制风冷的双模式设计，在夏季通过压缩机制冷模式向负载提供冷却，在冬季通过强制风冷模式向负载提供冷却，而在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃）为保证供液温度，往往先开启强制风冷模式，当强制风冷模式达不到要求时，再切换到压缩机制冷模式。例如，环境温度从－15℃变化到10℃，供液温度要求15℃，回液温度为20℃，开始运行强制风冷模式，由于散热能力受到产品结构等限制，环境温度到5℃不再满足供液要求，而不得不切换到压缩机制冷模式。此时，会存在两方面不足：①回液温度仍高于环境温度10℃～15℃，未能充分利用强制风冷模式体现节能；②压缩机制冷循环相对环境温度5℃时，带来冷凝温度过低，反而会造成一些运转方面的负面影响。以上这种情况，在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃）常见。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的不足，提供一种结构紧凑的具有双冷凝双散热的冷液机，能有效地改善产品在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃）的运行状态。

为了达到上述效果，本发明在常规冷液机基础上，增设一种特殊循环分支来实现特殊循环，具体技术方案如下：

一种具有双冷凝双散热的冷液机，包括有压缩机、水箱、泵体、第一组冷凝散热机构和第二组冷凝散热机构，其特征在于：所述的第一组冷凝散热机构包括有第一风机、第一冷凝器和第一散热器，所述的第二组冷凝散热机构包括有第二风机、第二冷凝器和第二散热器，从所述压缩机的出口引出管道并连接第一单向阀后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第一冷凝器和第一电磁阀，另一个支路上连接第二冷凝器，二个支路的末端相并联再依次连接储液器、干燥过滤器、膨胀阀和板式换热器后接入所述压缩机的进口，形成压缩机制冷循环系统；从所述水箱的出水口引出管道并依次连接所述泵体、电动三通阀、调节阀、板式换热器、分液器、负载和集液器后接入所述水箱的进水口，形成冷却液制冷循环系统；从水箱的出水口引出管道并依次连接所述泵体和电动三通阀后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第二单向阀和第一散热器，另一个支路上依次连接第二散热器和第三单向阀，二个支路的末端相并联再依次连接第四单向阀、分液器、负载和集液器后接入所述水箱的进水口，形成冷却液散热循环系统；还包括有第二电磁阀，所述第一散热器入口端并行接入所述第二电磁阀的出口端和第所述二单向阀的出口端，所述第二电磁阀的入口端旁联在所述电动三通阀的入口端，所述第二单向阀的入口端与所述电动三通阀的一个出口端相连。

所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第一冷凝器的出口端与所述第一电磁阀的入口端相连接，所述第二散热器的出口端与所述第三单向阀的入口端相连接，所述第三单向阀的出口端与第一散热器的出口端汇合后，再经所述第四单向阀通往所述的分液器。

所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第一电磁阀处于常开状态，可为气路电磁阀，可安装在所述第一冷凝器的入口端。

所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第二电磁阀处于常闭状态，可为有调节功能的电动调节阀。

第一、二组冷凝散热机构为并联形式，形成双冷凝双散热结构，实现各自的冷凝放热和强制风冷功能；每组冷凝散热组合又由各自的冷凝器、散热器和风机等组成，并根据所设计的总冷凝放热和总散热量要求将原整体冷凝器和散热器从结构上各拆分成两部分，通常采用均分且相同的结构设计，但不排除非对称设计；散热器相对冷凝器应先被风机气流经过。

为增加冷凝散热组合的可靠性，应使风机气流先经过散热器，再过冷凝器，这样在低温环境条件下，冷液机由强制风冷模式切换至压缩机制冷模式时，对应的冷凝器已得到较好的整体预热，便于压缩机的启动。每组中的冷凝器和散热器均为翅片式换热器，在结构形式上可以做成两个相对独立的部件，也可以做成一体共用一组翅片，仅在管路上分离；设计的迎风面宜保持相同，确保风路通畅，风阻均匀。

本发明的特殊循环是由三种循环共同作用，即压缩机制冷循环+冷却液制冷循环+冷却液散热循环，在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃）用这种状态工作时，第一组冷凝散热机构处于强制风冷，第二组冷凝散热机构处于冷凝放热，从而实现供液温度由压缩机制冷和强制风冷双重控制调节。

压缩机制冷循环一般由压缩机→冷凝器→储液器→干燥过滤器→膨胀阀→板式换热器→压缩机，组成一个循环系统。可不限于此，如板式换热器可以换成套管式换热器、增加气液分离器等。

冷却液制冷循环一般由水箱→泵体→电动三通阀→调节阀→板式换热器→分液器→负载→集液器→水箱，组成一个循环系统。可不限此，如增加过滤器、流量计等。

冷却液散热循环一般由水箱→泵体→电动三通阀→散热器→分液器→负载→集液器→水箱，组成一个循环系统。它是通过电动三通阀将冷却液切换至散热器，其余同冷却液制冷循环。

常规冷液机具有压缩机制冷和强制风冷模式，即夏季通过压缩机制冷循环+冷却液制冷循环的方式向负载提供冷却；冬季通过冷却液散热循环向负载提供强制风冷冷却；模式间的切换通过电动三通阀。

在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃），开启这种特殊循环。压缩机制冷由于环境温度较低，不需要高温时的双冷凝器，即通过第一电磁阀（制冷剂侧）切断第一组冷凝散热机构中的第一冷凝器，而用第二组冷凝散热机构中的第二冷凝器，使压缩机低温运行更可靠。本发明不排除因需要压缩机可以部分卸载，或采用变频技术，或采用风机调速等情况，使系统更完善。同时，冷却液制冷循环正常工作（电动三通阀处于冷却液制冷循环状态），而将旁联的第二电磁阀（冷却液侧）开启，并在第二单向阀的配合下，使冷却液只能流经第一组冷凝散热机构中的第一散热器，使部分负载热量直接强制风冷，以减少功耗，提高整体能效。

本发明由于在常规冷液机基础上，增设一种特殊循环分支，将冷凝散热拆分成两部分，且增加了第一电磁阀（制冷剂侧）、第二电磁阀（冷却液侧）和第一、二、三、四单向阀，从而实现一种新的设计方式，特别适合在过渡季节（如环境温度－15℃～25℃）使用，而这一温度段在国内全年占比可望超过50%，意味着这种方式经常会启用。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。

本发明的有益效果：

1、本发明冷液机在过渡季节运行，能更充分发挥强制风冷作用，使整机得到更高的节能效果。

2、本发明在压缩机低温运行制冷时，冷凝放热更为合理，系统运行更安全，可充分发挥机组的制冷能效。

3、本发明通过冷凝器和散热器的合理布局，满足低温环境条件下，冷液机由强制风冷模式切换至压缩机制冷模式时，冷凝器已得到较好的整体预热。反之，模式切换又不受到影响。

4、本发明采用双冷凝、双散热组成二组冷凝散热组合，既保留了原有的压缩机制冷、强制风冷模式，又增加了一种新的工作模式。

5、本发明控制简单、方便、可靠，易于实现模块设计。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

参见图1，一种具有双冷凝双散热的冷液机，包括有压缩机1、水箱11、泵体12、第一组冷凝散热机构3和第二组冷凝散热机构5，第一组冷凝散热机构3包括有第一风机3.1、第一冷凝器3.2和第一散热器3.3，第二组冷凝散热机构5包括有第二风机5.1、第二冷凝器5.2和第二散热器5.3，从压缩机1的出口引出管道并连接第一单向阀2后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第一冷凝器3.2和第一电磁阀4，另一个支路上连接第二冷凝器5.2，二个支路的末端相并联再依次连接储液器6、干燥过滤器7、膨胀阀8和板式换热器9后接入压缩机1的进口，形成压缩机制冷循环系统；从水箱11的出水口引出管道并依次连接泵体12、电动三通阀13、调节阀17、板式换热器9、分液器19、负载10和集液器20后接入水箱11的进水口，形成冷却液制冷循环系统；从水箱11的出水口引出管道并依次连接泵体12和电动三通阀13后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第二单向阀15和第一散热器3.3，另一个支路上依次连接第二散热器5.3和第三单向阀16，二个支路的末端相并联再依次连接第四单向阀18、分液器19、负载10和集液器20后接入水箱11的进水口，形成冷却液散热循环系统；还包括有第二电磁阀14，第一散热器3.3入口端并行接入第二电磁阀14的出口端和第二单向阀15的出口端，第二电磁阀14的入口端旁联在电动三通阀13的入口端，第二单向阀15的入口端与电动三通阀13的一个出口端相连。

本发明中，第一冷凝器3.2的出口端与第一电磁阀4的入口端相连接，第二散热器5.3的出口端与第三单向阀16的入口端相连接，第三单向阀16的出口端与第一散热器3.3的出口端汇合后，再经第四单向阀18通往分液器19。

第一电磁阀4处于常开状态，可为气路电磁阀，可安装在第一冷凝器3.2的入口端。

第二电磁阀14处于常闭状态，可为有调节功能的电动调节阀，可以满足更多控温方式。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明的特殊循环是由三种循环共同作用，即压缩机制冷循环+冷却液制冷循环+冷却液散热循环。

压缩机制冷循环一般由压缩机1→第一单向阀2→冷凝器3.2→第一电磁阀4+冷凝器5.2→储液器6→干燥过滤器7→膨胀阀8→板式换热器9→压缩机1，形成一个循环系统（可不限与此）。

冷却液制冷循环一般由水箱11→泵体12→电动三通阀13→调节阀17→板式换热器9→分液器19→负载10→集液器20→水箱11，形成一个循环系统（可不限与此）。

冷却液散热循环是由水箱11→泵体12→电动三通阀13→第二单向阀15→散热器3.3+散热器5.3→第三单向阀16→第四单向阀18→分液器19→负载10→集液器20→水箱11，形成一个循环系统（可不限与此）。

在特殊循环状态下：电动三通阀13工作位置处于冷却液制冷循环状态；第二电磁阀14开启，部分冷却液流入第一散热器3.3，并在第二、三单向阀15、16作用下，冷却液无法流入第二散热器5.3；同时第一电磁阀4关闭，切断第一冷凝器3.2，使压缩机1产生的高压热气在第二冷凝器5.2中冷凝放热。这样保证压缩制冷和强制风冷模式同时并存，实现这种特殊模式。

第一组冷凝散热机构3和第二组冷凝散热机构5采用并联形式，能各自完成冷凝散热和强制风冷功能；第一组冷凝散热机构3由第一风机3.1、第一冷凝器3.2和第一散热器3.3等组成，第二组冷凝散热机构5由第二风机5.1、第二冷凝器5.2和第二散热器5.3等组成；第一冷凝器3.2和第二冷凝器5.2合起来能满足总冷凝放热要求，第一散热器3.3和第二散热器5.3合起来能满足总强制散热要求；通常二组采用均分且相同的结构设计，但不排除非对称设计；第一风机3.1和第二风机5.1通常采用同一型号，以便于模块化设计，其数量以所需风量而定；从气流方向上看，应使气流先流过第一散热器3.3或第二散热器5.3，再流经冷第一凝器3.2或第二冷凝器5.2，这样在低温环境条件下，冷液机由强制风冷模式切换至压缩机制冷模式时，对应的冷凝器已得到较好的整体预热，便于压缩机的启动；同在一个组里的冷凝器和散热器均为翅片式换热器，在结构形式上可以做成两个相对独立的部件，也可以做成一体共用一组翅片，仅在管路上分离；设计的迎风面宜保持相同，确保风路通畅，风阻均匀。

以上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 (4)

1.一种具有双冷凝双散热的冷液机，包括有压缩机、水箱、泵体、第一组冷凝散热机构和第二组冷凝散热机构，其特征在于：所述的第一组冷凝散热机构包括有第一风机、第一冷凝器和第一散热器，所述的第二组冷凝散热机构包括有第二风机、第二冷凝器和第二散热器，从所述压缩机的出口引出管道并连接第一单向阀后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第一冷凝器和第一电磁阀，另一个支路上连接第二冷凝器，二个支路的末端相并联再依次连接储液器、干燥过滤器、膨胀阀和板式换热器后接入所述压缩机的进口，形成压缩机制冷循环系统；从所述水箱的出水口引出管道并依次连接所述泵体、电动三通阀、调节阀、板式换热器、分液器、负载和集液器后接入所述水箱的进水口，形成冷却液制冷循环系统；从水箱的出水口引出管道并依次连接所述泵体和电动三通阀后分成二个支路，其中一个支路上依次连接第二单向阀和第一散热器，另一个支路上依次连接第二散热器和第三单向阀，二个支路的末端相并联再依次连接第四单向阀、分液器、负载和集液器后接入所述水箱的进水口，形成冷却液散热循环系统；还包括有第二电磁阀，所述第一散热器入口端并行接入所述第二电磁阀的出口端和所述第二单向阀的出口端，所述第二电磁阀的入口端旁联在所述电动三通阀的入口端，所述第二单向阀的入口端与所述电动三通阀的一个出口端相连。

2.根据权利要求1所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第一冷凝器的出口端与所述第一电磁阀的入口端相连接，所述第二散热器的出口端与所述第三单向阀的入口端相连接，所述第三单向阀的出口端与第一散热器的出口端汇合后，再经所述第四单向阀通往所述的分液器。

3.根据权利要求1所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第一电磁阀处于常开状态，为气路电磁阀，安装在所述第一冷凝器的入口端。

4.根据权利要求1所述的具有双冷凝双散热的冷液机，其特征在于：所述第二电磁阀处于常闭状态，为有调节功能的电动调节阀。