CN104640421A - 空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调机组，该空调机组连接成制冷系统的压缩机、冷凝器、蒸发器、闪发器和节流元件。闪发器与所述蒸发器或所述压缩机之间设置有用于冷却电子元器件的冷却支路，该冷却支路包括冷却器，冷却器与电子元器件为热传递关系，使电子元器件降温。以解决现有技术中空调系统中的电子元器件的散热效果差，噪音大的问题，相对于风冷和水冷，冷媒冷却的冷却效果好，冷却效率高；省去风冷系统，使设备体积小，噪声降低；利用空调机组的冷媒完成制冷循环，使电子元器件可处于密闭环境，避免尘埃影响，内部洁净，运行寿命长。

Description

空调机组

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别涉及空调系统中电子元器件的冷却。

背景技术

当前，对于变频制冷空调机组，机组变频器中的整流器、逆变器、IPM模块、电抗器等功率器件在使用中会产生大量热量，需要有效的冷却方式保证功率器件工作在可靠温度区间，目前常用的有风冷、水冷、冷媒冷却等方式。

风冷技术存在下述问题：

1.风冷散热能力差，若冷却负荷需求大，要求风量大，造成风机体积大；

2.大风量造成风机噪声偏大；

3.风冷的积尘问题对电子元器件的可靠性或安全运行产生影响；

4.冷却风机调节性差，能耗高，不节能；

5.风机排风导致机组安装环境温度升高，需要对机房增加相应空调系统。

水冷技术存在下述问题：

1、需要外接给排水系统；

2、水易结垢，导致长期使用后冷却效果变差；

3、非纯水的导电率高，一旦管路发生泄漏，将会造成电路短路，造成机组损坏。

对于现有采用制冷系统冷媒冷却的技术，为从冷凝器引出高压冷媒进行冷却。机组运行过程中，来自冷凝器的高压液态冷媒经过节流后用于冷却电子元器件，吸热蒸发之后的冷媒回气流入蒸发器。对于这种冷却方式存在如下问题，从冷凝器引出的冷媒需要用节流元件节流，成本高，且冷却所消耗的制冷剂量大，降低了机组的能效。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种空调机组，以解决现有技术中空调机组中的电子元器件冷却效果差、成本高的问题。

一种空调机组，包括制冷系统和电控系统，制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、闪发器和节流元件，电控系统包括若干电子元器件，空调机组还包括连接于闪发器与蒸发器或压缩机之间的冷却支路，冷却支路包括冷却器，冷却器与电子元器件中的至少一个配置为热传递关系，使该电子元器件降温。

进一步地，包括多条冷却支路，每条冷却支路上至少设有一个冷却器。

进一步地，冷却器为多个，多个冷却器之间串联、并联或者混联。

进一步地，冷却支路还包括用于调节冷媒流量的调节阀。

进一步地，调节阀为电磁阀和/或节流阀。

进一步地，节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板。

进一步地，还包括用于检测冷却器和/或变频驱动单元的温度的温度传感器。

进一步地，还包括用于根据温度传感器所检测的温度值控制调节阀开度的控制器。

进一步地，所述电子元器件包括整流器、逆变器、变频器、电抗器、功率模块、处理器中的至少一个。

进一步地，冷却支路还包括截止阀。

进一步地，冷却支路还包括用于过滤闪发器输出的冷媒的过滤器。

进一步地，空调机组为离心式冷水机组。

本发明的有益效果是：相对于风冷和水冷，冷媒冷却的冷却效果好，冷却效率高；省去风冷系统，使设备体积小，噪声降低；利用空调机组的冷媒完成制冷循环，使电子元器件可处于密闭环境，避免尘埃影响，内部洁净，运行寿命长；相对于从冷凝器引出冷媒的冷却方式，可以省去节流阀，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例一的空调机组结构框架示意图；

图2为本发明实施例二的带有多路冷却支路的空调机组结构框架示意图；

蒸发器10、压缩机20、冷凝器30、闪发器40、第一节流元件51、第二节流元件52、冷却器60、调节阀70、第一支路调节阀70a、第二支路调节阀70b、第三支路调节阀70c

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本实施例的空调机组包括构成制冷系统的蒸发器10、压缩机20、冷凝器30、闪发器40和节流元件，节流元件包括连接于蒸发器10与闪发器40之间的第一节流元件51和连接于冷凝器30与闪发器40之间的第二节流元件52。压缩机20为双级或多级压缩机，优选的为离心式压缩机，压缩机20的次级压缩吸气口与闪发器40连通。优选的，空调机组为冷水机组，进一步地，为离心式冷水机组。

空调机组的电控系统中包括若干电子元器件，其中部分电子元器件，特别是半导体功率器件和信息处理芯片在工作时发热量较大需要冷却，如整流器、逆变器、IPM模块（智能功率模块）、斩波电路、电抗器以及一些CPU。

为了冷却需要冷却的电子元器件，空调机组还包括冷却支路，该冷却支路连接于闪发器40与蒸发器10之间或闪发器40与压缩机20之间。该冷却支路包括冷却器60，冷却器60接触或靠近变频驱动单元形成热传递关系，通过冷却器60中流通的低温冷媒带走电子元器件工作时散发的热量，为电子元器件降温。

空调机组启动后，利用闪发器40与蒸发器10之间的压力差，使闪发器40输出过冷状态的液态制冷剂，经连接管路进入到冷却器60。在此处冷媒吸收变频驱动单元的热量蒸发，形成气态冷媒进入到蒸发器10或压缩机20中，再次回到空调机组的制冷循环系统中。

由于闪发器40中的液态冷媒已经处于过冷状态，可以利用该冷媒直接冷却变频驱动单元，冷却支路中可以不设置节流阀，使空调机组的成本降低，由于不设置节流阀，冷媒的流通阻力小，冷却支路中的冷媒流动速度更快，冷却支路中冷媒循环的周期短，单位时间内通过冷却器60的冷媒量更大，吸热能力更强，冷却效率更高。但冷却器60的冷量输出不宜控制，会出现过度冷却的现象。

为了加强对冷却器60的冷量输出的控制，使变频驱动单元处于合适的温度范围内，在该冷却支路中还设有用于调节冷媒流量的调节阀70。调节阀70可以为电磁阀，或具有节流作用的节流阀，如电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板以及其中两种或两种以上节流器件的组合。当调节阀70为电磁阀时，电磁阀可以设置冷却支路的任意位置上；当调节阀70为节流阀时，节流阀设于闪发器40与冷却器60之间，以对闪发器输出的液态冷媒节流。为了进一步加强对冷却支路中冷媒的控制，也可以既设置电磁阀又设置节流阀。在冷却支路中设置节流阀后，会进一步降低进入冷却器60的冷媒的温度，则可以减少冷却变频驱动单元所需的冷媒量。

优选的，在节流阀之前的取液管路上还设有过滤器，保持节流阀运行的安全性。

优选的，在冷却支路的入口端和/或出口端设有截止阀，便于紧急情况下控制冷却支路的开通或关断，以及便于冷却支路中配件的更换和维护。

空调机组还包括用于检测电子元器件温度或冷却器温度的温度传感器，该温度传感器贴于电子元器件或冷却器表面，或者嵌入电子元器件或冷却器中。空调机组的控制器根据检测到温度来调节电磁阀和/或节流阀的开度，以使电子元器件处于合适的温度范围内。除避免温度过高外，还要防止温度过低，温度过低会使电子元器件及其支撑构件如电路板或外壳体的应力承受能力下降，受冲击、振动易故障或损坏，而且低温还会使元器件表面形成凝露，凝露的出现会给电子信息、电气系统带来安全隐患。

冷却器60为内部嵌有制冷剂流道的金属冷板，金属冷板与电子元器件相接触，也可以根据现场环境情况、电子元器件的形状、冷却需求等因素，选择适当的冷却器类型，例如对于不能接触换热或对冷却要求不高的器件，可选用翅片管式换热器、板翅式换热器等作为冷却器。

优选地，电子元器件与冷却器60设置在一个封闭的壳体内，壳体的内表面和/或外表面设有保温材料，以减少冷却器60与外界空气的热量传递，减少冷量损失，提高冷媒的利用率和冷却效率，由于处于封闭环境中，还可以防止灰尘积累对散热的影响，不与外界空气接触还能够防止温度过低使变频驱动单元与冷却器60表面出现凝露。

电子元器件包括整流器、逆变器、变频器、电抗器、功率模块、处理器中的至少一个。

根据实施例一的技术方案，解决了现有技术中变频驱动单元冷却的技术问题，安全可靠，且提高冷却效率高，降低空调机组的成本。

实施例二

若需要冷却的电子元器件的数量较多，或受安装空间、机组结构的限制，无法通过一个冷却器完成冷却的，则在闪发器40与蒸发器10或压缩机20之间设置多条并联的冷却支路，每条冷却支路上设有至少一个冷却器，并按需要设置调节阀，调节阀为电磁阀和/或节流阀。本实施例与实施例一的区别在于，包括多条冷却支路。

如图2所示，为本实施例带有多条冷却支路的空调机组示意图。从闪发器40输出的液态冷媒经过分流装置分流后，进入三路冷却支路（三条冷却支路也可以分别直接与闪发器40连接），每条支路上均设有调节阀70和冷却器60。本实施例以冷却空调变频器为例，该变频器包括整流器、逆变器和电抗器，分别与每条支路上的冷却器60配置成热传递关系，通过冷却器60为这些元器件降温。进一步地，在液态冷媒分流之前或经吸热汇流后的管路上也可以设置一个总调节阀，若设置在液态冷媒分流之前，则该总调节阀为电磁阀和/或节流阀，若设置冷媒汇流之后，则则该总调节阀为电磁阀。

由于其中的整流器和逆变器的散热要求较高，则在两条支路上的第一支路调节阀70a和第二支路调节阀70b为可调节式调节阀，如电子膨胀阀、可调式孔板或电磁阀，根据整流器和逆变器的实际温度调节该调节阀的开度，以获得合适的冷媒流量。位于另一条支路上的第三支路调节阀70c则可采用固定式调节阀，如固定孔板或毛细管，根据系统性能匹配最佳的节流元件参数。其中用于冷却整流器和逆变器的冷却器为带有冷媒流通管路的金属冷板结构，整流器和逆变器与金属冷板相接触，冷却电抗器的冷却器为金属管结构，缠绕在电抗器上。这种散热方式相对风冷散热的冷却效果更好，冷却速度快、冷却效率高，可以极大减小变流器的体积及元件的选型要求。

其中整流器与逆变器也可以通过一条冷却支路冷却，即整流器与逆变器布置在同一块冷却器上或者在一条支路上设置串联的两个冷却器，两个冷却器分别为整流器和逆变器冷却。这样可以减少对一路调节阀的控制，简化控制并且节省元器件、降低成本。

根据本发明提供的冷却系统可以很好的解决电子元器件的冷却问题，且冷媒的冷却能力强于风冷和水冷；还能够按照冷却需求，调节各支路冷媒的流量；冷媒为绝缘体，不会有短路或者漏电隐患，安全性高，利用空调机组的冷媒完成制冷循环，使电子元器件可处于密闭环境，避免尘埃影响，内部洁净，运行寿命长。

由于用于冷却用的冷媒取自闪发器，已处于过冷状态，可以取消节流阀，降低成本，由于取消节流阀，则冷却支路中冷媒流速更快为，冷却能力更强。为了提高冷却的控制精度也可以设置调节阀，但相对于现有技术，由于冷媒温度更低，冷却所需要的冷媒量可以减少，减少机组的冷媒灌注量，减小节流阀的尺寸，也能够降低成本。

综上，根据本发明的技术方案，能够保证对电子元器件的充分冷却，可以降低空调机组的成本，提高冷却能力和冷却效率，提高机组的能效。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种空调机组，包括制冷系统和电控系统，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、闪发器和节流元件，所述电控系统包括若干电子元器件，其特征在于：

还包括连接于所述闪发器与所述蒸发器或所述压缩机之间的冷却支路，所述冷却支路包括冷却器，所述冷却器与所述电子元器件中的至少一个配置为热传递关系，使该电子元器件降温。

2.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，包括多条所述冷却支路，每条所述冷却支路上至少设有一个冷却器。

3.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述冷却器为多个，所述多个冷却器之间串联、并联或者混联。

4.根据权利要求1至3任一项所述的空调机组，其特征在于，所述冷却支路还包括用于调节冷媒流量的调节阀。

5.根据权利要求4所述的空调机组，其特征在于，所述调节阀为电磁阀和/或节流阀。

6.根据权利要求5所述的空调机组，其特征在于，所述节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板。

7.根据权利要求4所述的空调机组，其特征在于，还包括用于检测所述冷却器和/或所述变频驱动单元的温度的温度传感器。

8.根据权利要求7所述的空调机组，其特征在于，还包括用于根据所述温度传感器所检测的温度值控制所述调节阀开度的控制器。

9.根据权利要求1至3任一项所述的空调机组，其特征在于，所述冷却支路还包括截止阀。

10.根据权利要求1至3任一项所述的空调机组，其特征在于，所述冷却支路还包括用于过滤所述闪发器输出的冷媒的过滤器。

11.根据权利要求1至3任一项所述的空调机组，其特征在于，所述电子元器件包括整流器、逆变器、变频器、电抗器、功率模块、处理器中的至少一个。

12.根据权利要求1至3任一项所述的空调机组，其特征在于，所述空调机组为离心式冷水机组。