CN107883617B - 具有电子器件冷却的制冷剂液气分离器 - Google Patents

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Abstract

制冷剂液气分离器与电子器件热耦合，以将来自电子器件的热量传递出去，并且有助于蒸发液体制冷剂。液气分离器装置包括制冷部分和电子器件板，该制冷部分用于与制冷回路连接，电子器件板与该制冷部分热耦合。制冷部分包括(a)制冷剂入口、(b)制冷剂出口和(c)连接制冷剂入口和制冷剂出口的腔体，制冷剂入口用于接收来自制冷回路的制冷剂，制冷剂出口用于排放蒸气制冷剂到该制冷回路，腔体用于从蒸气制冷剂中分离出液体制冷剂。在使用时，来自电子器件板的热量被传递给制冷剂。

Description

具有电子器件冷却的制冷剂液气分离器
技术领域
本发明通常涉及空调系统，包括但不限于具有制冷剂液气分离器的交通工具空调系统，该液气分离器具有集成的控制器电子器件。
背景技术
发热和过热对于电子器件是严重的问题。通常，随着电子器件的升温，漏电流增大、热噪声增大、掺杂物可能会迁移和/或硅元件的晶体结构可能被破坏。这可能导致元件故障或者整个设备故障。另外，电子器件在较高的温度下往往需要更多的功率来运行。
这个问题在车载电子系统中，特别是在那些往往暴露在高温下的在发动机舱室内或靠近发动机舱室的电子系统中尤其严重。因此，这些电子器件的冷却特别重要。
车载系统中的另一个问题涉及空调系统。大多数车载空调系统通过使用压缩机将制冷剂在气态和液态之间转换来发挥作用。然而，由于制冷剂通常沿着闭合回路循环，液体的制冷剂可能会进入并损坏压缩机。因此，集液器(accumulator)或其它液气分离器装置时常被用来存储或积聚液体制冷剂，并防止其进入压缩机。这样，集液器有助于防止液体制冷剂进入压缩机。然而，随着时间的推移，液气分离器装置中可能会积聚过多的液体制冷剂。
发明内容
因此，需要一种具有更有效的、紧凑的且价格划算的用于冷却电子器件和/或提高空调系统的蒸发率的方法的系统和/或装置。这种系统、装置和方法可选地补充或替代传统的用于冷却电子器件和/或提高传统空调系统的蒸发率的系统、装置和方法。
(A1)一些实施方式包括制冷剂系统，该制冷剂系统包括：液气分离器装置，包括(1)制冷部分和(2)电子器件板，该制冷部分用于与制冷回路连接，该制冷部分包括：(a)制冷剂入口、(b)制冷剂出口和(c)连接制冷剂入口和制冷剂出口的腔体，制冷剂入口用于接收来自制冷回路的制冷剂，制冷剂出口用于将蒸气制冷剂排放到该制冷回路，腔体用于从蒸气制冷剂中分离出液体制冷剂，电子器件板与该制冷部分热耦合，从而在使用时，来自电子器件板的热量能够被传递给制冷剂。
(A2)在上述实施方式的一些实施方式中，该系统还包括连接在液气分离器装置的制冷剂出口的下游的压缩机，该压缩机用于压缩液气分离器装置排放的制冷剂。
(A3)在上述实施方式的一些实施方式中，该系统还包括连接在液气分离器装置的制冷剂入口的上游的蒸发器，该蒸发器用于蒸发制冷剂。
(A4)在上述实施方式的一些实施方式中，该系统还包括连接在蒸发器的上游且连接在压缩机的下游的冷凝器，该冷凝器用于冷凝经压缩机压缩后的制冷剂。
(A5)在上述实施方式的一些实施方式中，该电子器件板与制冷部分热耦合，从而在使用时，传递给制冷剂的热量能够将制冷剂的至少一部分从液体制冷剂转变为蒸气制冷剂。
(A6)在上述实施方式的一些实施方式中，该电子器件板与制冷部分热耦合，从而在使用时，从电子器件板传出的热量能够冷却电子器件板上的电子元件。
(A7)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置还包括安装在该电子器件板上的压缩机控制器电子器件。
(A8)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置还包括安装在电子器件板上的以下电子器件中的至少一个：(a)直流-直流转换器、(b)交流-交流转换器、(c)直流-交流转换器、(d)交流-直流转换器、(e)功率转换器元件和(f)变压器。
(A9)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置还包括一个或多个附加的电子器件板，一个或多个附加的电子器件板与制冷部分热耦合，从而在使用时，来自一个或多个附加的电子器件板的热量能够被传递给制冷剂。
(A10)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置还包括在腔体中的液气分离器，液气分离器与制冷剂出口连接且用于阻止液体制冷剂从制冷剂出口排放。
(A11)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器用于利用重力阻止液体制冷剂从制冷剂出口排放。
(A12)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置包括连接器，以安装在交通工具的发动机室内部。
(A13)在上述实施方式的一些实施方式中，(1)该液气分离器装置还包括一个或多个紧固件，这一个或多个紧固件用于将电子器件板固定到制冷部分；和(2)电子器件板通过这一个或多个紧固件与第一腔体热耦合。
(A14)在上述实施方式的一些实施方式中，该电子器件板通过热材料(thermalmaterial)与第一腔体热耦合。
(A15)在上述实施方式的一些实施方式中，该制冷部分用于承受腔体中的制冷剂施加的压力。
(A16)在上述实施方式的一些实施方式中，该液气分离器装置还包括区别于前述制冷剂出口的第二制冷剂出口，第二制冷剂出口用于从腔体中排放液体制冷剂。
(A17)在上述实施方式的一些实施方式中：(1)制冷剂入口和制冷剂出口位于该液气分离器装置的第一侧，且(2)腔体包括：(a)与制冷剂入口连接的入口子腔体、(b)与制冷剂出口连接的区别于入口子腔体的出口子腔体、以及(c)盖子，该盖子将入口子腔体和出口子腔体流体地连接，该盖子位于该液气分离器装置的第二侧，该第二侧与第一侧相对。
(A18)在上述实施方式的一些实施方式中，腔体由挤压金属(extruded metal)形成。
在另一方面，一些实施方式包括将热量传递给制冷剂的方法。该方法包括：(1)经由液气分离器装置的制冷剂入口接收制冷剂；(2)在该液气分离器装置的制冷剂腔体内将蒸气制冷剂和液体制冷剂分离；(3)运行一个或多个与该液气分离器装置热耦合的电子元件，从而这一个或多个电子元件在运行过程中产生热；(4)将这一个或多个电子元件产生的热量传递给制冷剂；以及(5)经由液气分离器装置的制冷剂出口排放基本上气态的制冷剂。在一些实例中，这一个或多个电子元件产生的热量传递给制冷剂，将制冷剂的至少一部分从液体制冷剂转变为蒸气制冷剂。在一些实例中，这一个或多个电子元件产生的热量传递给制冷剂，冷却这一个或多个电子元件。
在又一方面，一些实施方式包括一种制冷剂系统，该制冷剂系统包括：(1)用于经由液气分离器装置的制冷剂入口接收制冷剂的装置，其中，制冷剂包括液体制冷剂和蒸气制冷剂；(2)用于在该液气分离器装置的制冷剂腔体内将蒸气制冷剂和液体制冷剂分离的装置；(3)用于运行该液气分离器装置内部的一个或多个电子元件的装置；(4)用于将这一个或多个电子元件的运行产生的热量传递给制冷剂的装置；(5)用于经由液气分离器装置的制冷剂出口排放蒸气制冷剂的装置；以及(6)用于阻止液体制冷剂经由制冷剂出口排放的装置。
在又一方面，一些实施例包括一种制冷剂装置，该制冷剂装置包括：(1)制冷部分和(2)电子器件板，该制冷部分被配置为与制冷回路连接，制冷部分包括(a)制冷剂入口、(b)制冷剂出口和(c)连接制冷剂入口和制冷剂出口的腔体，制冷剂入口用于接收来自制冷回路的制冷剂，制冷剂出口用于排放蒸气制冷剂到该制冷回路，腔体用于从蒸气制冷剂中分离出液体制冷剂，电子器件板与该制冷部分热耦合，从而在使用时，来自电子器件板的热量能够被传递给制冷剂。
因此，装置和系统具有用于冷却电子器件和/或提高空调系统的蒸发率的方法，从而提高了这种系统的有效性、效率和用户满意度。这种方法可以补充或替代用于冷却电子器件和/或提高空调系统的蒸发率的传统方法。
附图说明
为了更好地理解各种描述的实施方式，应结合以下附图并参考以下具体实施方式，在所有附图中，相同的附图标记指代相应的部件。
图1是一些实施方式的空调系统的框图。
图2是一些实施方式的车辆中的空调系统的框图。
图3是一些实施方式的代表性的控制器的框图。
图4A-4G图示了一些实施方式的液气分离器装置。
图5是一些实施方式的用于冷却电子设备的方法的流程图。
在附图的几个视图中，相同的附图标记指代相应的部件。
具体实施方式
现在详细参考实施方式，实施例方式的例子显示在附图中。在以下的详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对各种描述的具体实施方式的透彻理解。但是，对于本领域普通技术人员而言，在没有这些具体细节的情况下实践各种所述的实施方式是显而易见的。在其他例子中，已知的方法、过程、部件、电路和网络没有详细描述，从而不会不必要地模糊实施方式的方向。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行多种修改和变化，这对本领域技术人员来说将是显而易见的。这里描述的具体实施例仅以示例的方式提供，并且本发明将仅由所附权利要求的条款以及这些权利要求所赋予的等同形式的全部范围进行限定。
本发明的一些实施方式在用于交通工具的空调系统的背景下，特别是在用于冷却道路(over-the-road)或非道路(off-road)交通工具的不同的舱室或空间的空调系统的背景下描述。在一些实施方式中，空调系统包括暖通空调(HVAC，Heating，Ventilation，andAir-conditioning)系统或者是HVAC系统的组成部分。可以理解的是，这里使用的交通工具一词可以指卡车(比如牵引式挂车或半挂车)，但是本发明的范围并不以此为限。本发明还适用于但不限于轿车、大篷货车、公共汽车、拖车、船、飞机等任何合适的交通工具。
在一些实施方式中，空调系统包括制冷剂储液器，该制冷剂储液器可以在蒸发器之前或者在蒸发器之后。在一些实施方式中，该系统采用位于蒸发器之后且位于压缩机之前的制冷剂储液器。在一些实施方式中，集液器被用作制冷剂储液器，该集液器储存没有相变为完全的蒸气的过剩的制冷剂(即蒸气和液体的混合物)。
在一些实施方式中，压缩机为由电动无刷直流(BLDC)电机驱动的压缩机，其采用电子控制器来电动地换向压缩机马达。在一些实施方式中，该控制器具有一些需要被冷却以正常运行的电气元件。
在一些实施方式中，该系统结合了制冷剂集液器和电子器件冷却系统。当制冷剂流入集液器时，液体和蒸气制冷剂的混合物用作散热器，将电子器件板的热量传递给制冷剂。在一些实施方式中，两个部件由热屏障(thermal barrier)分离，比如设计用于传热的铝制压力容器和用于制冷剂的压力容器。
使用这种结合的集液器和电子器件冷却器的附加优点是，更多的制冷剂从液体变为蒸气。这能够减少集液器中的制冷器的存储量，从而降低在压缩循环过程中液体被吸入压缩机而损坏压缩机的风险。
在一些实施方式中，空调系统包括至少一个压缩机、至少一个冷凝器、至少一个蒸发器、制冷剂管线和能源，比如电池系统。在一些实施方式中，制冷剂管线与压缩机、冷凝器和蒸发器流体地连接，形成制冷剂回路。在一些实施方式中，冷凝器包括至少一个冷凝器风扇。在一些实施方式中，蒸发器包括至少一个蒸发器风扇(有时候也被称为鼓风机)。
在一些实施方式中，空调系统包括至少一个用户接口(例如触摸屏)和至少一个传感器(例如恒温器)。在一些实施方式中，能源包括至少一个电池或者电源以及电池监控系统(有时也被称为电池管理系统)。在一些实施方式中，电池监控系统包括至少一个电流传感器。在一些实施方式中，电池监控系统包括一控制器，比如自动温度控制器。在一些实施方式中，该控制器与空调系统的其他部件(比如压缩机、冷凝器等)电连接，以控制这些部件的运行。
图1是一些实施方式的空调系统100(有时也被称为制冷系统或制冷剂系统)的框图。图1所示的制冷系统100包括压缩机102、冷凝器104和蒸发器106，制冷剂管线122将压缩机102、冷凝器104和蒸发器106流体地连接，形成用于循环制冷剂的制冷剂回路。根据一些实施方式，图1所示的制冷剂回路包括贮液干燥器装置108和液气分离器装置114。在一些实施方式中，制冷剂回路仅包括贮液干燥器装置108和液气分离器装置114中的一个。
在图1中，冷凝器104设于压缩机102的下游，并且通过制冷剂管线122-1与压缩机102流体地连接。贮液干燥器装置108设于冷凝器104的下游并且通过制冷剂管线122-2与冷凝器104流体地连接。根据一些实施方式，贮液干燥器装置108包括贮液干燥器110和第一传感器112。蒸发器106设于贮液干燥器装置108的下游并且通过制冷剂管线122-3与贮液干燥器装置108流体地连接。这里使用的“下游”一词指沿着制冷剂管线在制冷剂的流动方向上的位置。这里使用的“上游”一词指沿着制冷剂管线在与制冷剂的流动方向相反的方向上的位置。
根据一些实施方式，液气分离器装置114设于蒸发器106的下游，液气分离器装置114通过制冷剂管线122-4与蒸发器106流体地连接，并且通过制冷剂管线122-5与压缩机102流体地连接，进而形成用于循环制冷剂的制冷剂回路。在一些实施方式中，液气分离器装置114包括集液器116、电子器件119和第二传感器118。在一些实施例中，电子器件119与集液器116热耦合，这样来自电子器件119的热量被传递给集液器116中的制冷剂。在一些实施方式中，液气分离器装置114包括一个或多个连接器，以安装在交通工具的发动机室内部。
在一些实施方式中，液气分离器装置114还包括一个或多个紧固件，这一个或多个紧固件用于将电子器件固定在集液器116上。在一些实施方式中，电子器件通过这一个或多个紧固件与集液器116中的制冷剂热耦合。在一些实施例中，电子器件通过热材料(比如导热脂、导热片和/或导热胶)与集液器116中的制冷剂热耦合。在一些实施方式中，电子器件通过集液器116的壳体、一个或多个紧固件和热材料与集液器中的制冷剂热耦合。
在一些实施方式中，集液器116包括制冷剂入口、制冷剂出口和腔体，制冷剂入口用于接收来自制冷剂回路(比如从蒸发器106)的制冷剂，制冷剂出口用于将蒸气制冷剂排放到制冷剂回路(例如排放到压缩机102)。腔体与制冷剂入口和制冷剂出口连接。腔体用于将液体制冷剂从蒸气制冷剂中分离。在一些实施例中，集液器116包括在腔体内部的液气分离器，液气分离器与制冷剂出口连接，且用于阻止液体制冷剂通过制冷剂出口排放。在一些实施方式中，集液器116用于利用重力来防止液体制冷剂通过制冷剂出口排放。在一些实施方式中，集液器116用于承受由制冷剂施加的压力。在一些实施方式中，集液器116包括第二出口，该第二出口用于从集液器排放液体制冷剂(例如，向蒸发器106或储液器128)。在一些实施方式中，集液器116包括与制冷剂入口连接的入口腔、与制冷剂出口连接的出口腔和将入口腔和出口腔流体地连接的盖。在一些实施方式中，制冷剂入口和制冷剂出口位于集液器的同一侧，而盖位于集液器的相对侧。在一些实施方式中，集液器由挤压金属形成。
在一些实施方式中，电子器件119包括用于压缩机102的控制器电子器件。在一些实施方式中，电子器件119包括用于蒸发器106和/或冷凝器104的控制器电子器件。在一些实施例中，电子器件119包括以下器件中的一种或多种：直流-直流转换器、交流-交流转换器、直流-交流转换器、交流-直流转换器、电源转换元件和变压器。在一些实施方式中，电子器件119包括一个或多个与集液器116热耦合的电子器件板，从而在使用中，来自一个或多个电子器件板的热量能够传递给集液器116中的制冷剂。
在一些实施例中，第一传感器112和第二传感器118可选地是适合测量制冷剂的温度和/或压力的任何类型的传感器，包括但不限于组合的压力和温度传感器。在一些实施方式中，第一传感器112包括第一温度传感器和第一压力传感器；而第二传感器118包括第二温度传感器和第二压力传感器。在一些实施方式中，第一传感器112设置在制冷剂回路的高压侧，且可选地安装在贮液干燥器110处，比如贮液干燥器的入口、出口、内部或贮液干燥器的其他合适的位置。在一些实施方式中，第二传感器118设置在制冷剂回路的低压侧，且可选地安装在集液器116处，比如集液器116的入口、出口、内部或者其他合适的位置。第一传感器112安装在贮液干燥器110处和/或第二传感器118安装在集液器116处提供了多种好处，包括封装和安装方便、原始设备节省时间且易于泄漏测试。
在一些实施方式中，在空调系统的运行过程中，压缩机102将制冷剂压缩成压缩的制冷剂。压缩机102可选地可以为任何类型的压缩机，包括但不限于往复式压缩机或者回转式压缩机。冷凝器104将经压缩机102压缩后的制冷剂冷凝。在一些实施方式中，贮液干燥器装置108的贮液干燥器110暂时存储制冷剂和/或吸收经过冷凝器104冷凝后的制冷剂中的水分、杂物或其他不良物质。在一些实施例中，第一传感器112测量经冷凝器104冷凝后的制冷剂的温度和压力。蒸发器106使经冷凝器104冷凝后的制冷剂汽化或蒸发，为期望的使用提供冷却。在一些实施方式中，集液器116限制液体制冷剂进入压缩机102，例如通过将过剩的制冷剂暂时存储在集液器116，以防止损坏压缩机102。在一些实施例中，第二传感器118测量经蒸发器106汽化/蒸发的制冷剂的温度和压力。需要注意的是，根据空调系统的操作和性能，在贮液干燥器110处的冷凝后的制冷剂和在集液器116处的汽化/蒸发后的制冷剂的形式为液体、蒸气或液体和蒸气的混合物。
空调系统100还包括用于为系统的一个或多个部件供电的电源138，例如为冷凝器104、蒸发器106、压缩机102等供电。在一些实施方式中，电源138包括太阳能电池、蓄电池、交流发电机等。在一些实施方式中，电源138由交通工具的内燃机皮带驱动。在一些实施方式中，空调系统100包括用于管理系统的各个部件的电池管理系统123，例如电源138。在一些实施例中，电池管理系统123控制空调系统100的每个部件获取的电量。
在一些实施例中，电池管理系统123包括一个或多个控制器124以及一个或多个电流传感器140。在一些实施例中，控制器124与空调系统的一个或多个部件电连接，比如冷凝器104(例如通过连接125-2)、蒸发器106(例如通过连接125-3)和/或压缩机102(例如通过连接125-1)。在一些实施方式中，控制器124与冷凝器风机130和蒸发器风机131电连接。在一些实施方式中，控制器124用于监控和控制蒸发器106获取的电量、压缩机102获取的电量、制冷系统中的制冷剂水平和/或其他操作。例如，在图1中，控制器124通过连接125-4与贮液干燥器装置108的第一传感器112电连接，并通过连接125-5与液气分离器装置114的第二传感器118电连接。在一些实施方式中，控制器包括存储器，比如易失性存储器或非易失性存储器。在一些实施方式中，控制器包括一个或多个处理器。在一些实施方式中，控制器124或其组成部分与液气分离器装置114热耦合，使得控制器124产生的热被传递给液气分离器装置114中的制冷剂。
在一些实施方式中，制冷系统还包括电子阀126，当制冷剂充注量(refrigerantcharge level)低于预定的制冷剂充注量时，电子阀126将来自制冷剂储液器128的制冷剂注入制冷系统。在一些实施方式中，电子阀由控制器124控制。作为一个例子，图1显示了电子阀126安装在贮液干燥器110处。在一些实施方式中，选择性地操作电子阀126，以允许制冷剂从制冷剂储液器128流动到制冷剂回路。
在一些实施方式中，电池管理系统123和/或控制器124用于计算压缩机102的压缩比。如果计算出的压缩比超过给定条件下的指定压缩比，电池管理系统123确定制冷回路发生堵塞。在一些实施方式中，电池管理系统123接着检查各种因素以确定堵塞的位置。例如，异常偏低的过冷度表示堵塞在冷凝器104，而异常偏高的过冷度表示堵塞在蒸发器106。
在一些实施方式中，电池管理系统123和/或控制器124用于管理空调系统的启动和在启动过程中检测任意部件的故障。在一些实施方式中，控制器124与电流传感器140一起工作，以检测部件故障。在一些实施方式中，电流传感器140被用来测量和/或监控从电源获取的电流(例如冷凝器104、蒸发器106和/或压缩机102获取的电流)。在一些实施方式中，电池管理系统123基于电流传感器140的测量结果控制空调系统的运行。
在一些实施方式中，电池管理系统123与电子设备136和/或服务器系统(图未示)通信连接。在一些实施方式中，电子设备包括显示屏、用户接口、智能电话和/或计算机。在一些实施方式中，电子设备136位于靠近空调系统的位置。例如，空调系统安装在交通工具中，而电子设备136为交通工具仪表板上的显示器。在一些实施方式中，电子设备136位于离空调系统较远的地方。例如，空调系统安装在交通工具中，而电子设备136是不与交通工具连接的设备，比如智能手机或经销商处的计算机。电池管理系统123输出一个或多个信号给电子设备136。在一些实施方式中，信号可选地包括数据(例如特定部件获取的电流、制冷剂充注量等)、警报(例如特定部件获取的过量电流)、维护请求等。
在一些实施方式中，空调系统包括一个或多个附加的部件，比如鼓风机、计量装置、流量控制阀等。根据一些实施方式，图1显示了包括冷凝器风机130的空调系统，该冷凝器风机130与电池管理系统123电连接，且位于靠近冷凝器的位置。在一些实施方式中，冷凝器风机130包括一个或多个风扇。在一些实施方式中，冷凝器风机130是冷凝器104的一个部件。在一些实施方式中，冷凝器风机130用于将外界空气和/或来自发动机进气口的新鲜空气吹向冷凝器104。吹向冷凝器104的气流量影响在制冷剂回路高压侧的制冷剂的温度和压力，因而影响空调系统的效率。因此，在一些实施方式中，为了提高空调系统的效率，电池管理系统123至少部分地基于第一传感器112测得的温度、第一传感器112测得的压力、第二传感器118测得的温度、第二传感器118测得的压力以及电流传感器140测得的电流控制冷凝器风机130的速度。
根据一些实施方式，图1显示了空调系统包括蒸发器风机131，蒸发器风机131与电池管理系统123电连接且位于靠近蒸发器106的位置。在一些实施方式中，蒸发器风机131包括一个或多个风扇。在一些实施方式中，蒸发器风机131为蒸发器106的一个部件。在一些实施方式中，蒸发器风机131用于将空气吹过蒸发器106，进而冷却空气。
图1所示的空调系统还包括计量装置132，该计量装置132位于蒸发器106的下游，且用于控制进入蒸发器106的制冷剂的流量。在一些实施方式中，计量装置132包括热膨胀阀或毛细管。在一些实施方式中，空调系统还包括流量控制阀134，流量控制阀134设置在压缩机102的上游且用于选择性地限制或允许制冷剂流向压缩机102。
在一些实施方式中，电池管理系统123或其部件与集液器116热耦合，使得电池管理系统123产生的热被传递给集液器116中的制冷剂。例如，根据一些实施方式，电池管理系统123或其部件包含在电子器件119中。在一些实施方式中，用于空调系统的一个或多个控制器(比如控制器124)与集液器热耦合，使得控制器产生的热被传递给集液器116中的制冷剂。例如，根据一些实施方式，这一个或多个控制器包含在电子器件119中。
图2为显示了一些实施方式的车辆202中的空调系统200的框图。该空调系统200包括液气分离器装置114、压缩机102、具有冷凝器风扇130的冷凝器104、干燥器装置108和具有蒸发器风扇131的第一蒸发器(蒸发器106)。该空调系统200还包括具有蒸发器风扇220的第二蒸发器216、计量装置210和218(例如膨胀阀)以及截止阀212和214。在一些实施方式中，计量装置210用于控制制冷剂进入第一蒸发器106的流量，且计量装置218用于控制制冷剂进入第二蒸发器216的流量。
如图2所示，车辆202具有驾驶室舱室204和卧铺舱室206，操作者(比如驾驶员)在驾驶室舱室204操控车辆，操作者可在卧铺舱室206休息。在一些实施方式中，卧铺舱室206与驾驶室舱室204实际上是隔开的。在一些实施方式中，第一蒸发器106与驾驶室舱室204热连通，而第二蒸发器216与卧铺舱室206热连通。在一些实施方式中，空调系统200包括位于驾驶室舱室204中的一个或多个热传感器，以监控驾驶室舱室的环境温度；以及位于卧铺舱室206中的一个或多个热传感器，以监控卧铺舱室的环境温度。在一些实施方式中，空调系统200包括位于驾驶室舱室204内的恒温器，使得用户能够设置驾驶室舱室204的期望温度；以及位于卧铺舱室206内的恒温器，使得用户能够设置卧铺舱室206的期望温度。在一些实施方式中，冷凝器104、压缩机102和/或液气分离器装置114位于车辆的发动机舱室中。
如果确定驾驶室舱室204和卧铺舱室206都需要冷却，第一截止阀212和第二截止阀214被手动或自动打开，使得冷凝的制冷剂流过第一和第二蒸发器并为驾驶室舱室和卧铺舱室提供冷却。如果确定只有卧铺舱室需要冷却(例如，当车辆停泊且没有人在驾驶室舱室时)，第一和第二截止阀都关闭。在一些实施方式中，第一和第二截止阀212和214安装在第一蒸发器106的制冷剂入口和出口；关闭第一和第二截止阀可以阻止制冷剂从两侧进入第一蒸发器106，进而防止制冷剂在第一蒸发器106中聚集或积聚。结果是，冷凝的制冷剂只流过第二蒸发器216，进而增强了第二蒸发器216的冷却效果。在一些实施方式中，两个或多个截止阀(图未示)被用来截断流向到第二蒸发器216的流量。在一些实施方式中，截止阀212和214这样布置和配置，使得选择性地允许或不允许流向第一蒸发器106和第二蒸发器216。
图3显示了根据一些实施方式的代表性的控制器124的框图。在一些实施方式中，控制器124包括一个或多个处理单元(例如、CPUs、ASICs、FPGAs，微处理器等)302，一个或多个通信接口204、存储器308以及一个或多个通信总线306，一个或多个通信总线306用于将这些部件(有时被称为芯片组)相互连接。在一些实施方式中，控制器124包括一个和多个输入装置，比如一个或多个用于接收输入的按键。在一些实施方式中，控制器124包括一个或多个输出装置，比如一个或多个指示灯、声卡、扬声器、用于显示文本信息和错误代码的小显示器等。在一些实施方式中，控制器124包括位置检测装置，比如GPS(全球定位卫星)或其他地理位置接收机，以确定控制器124的位置。如图1所示，控制器124与电流传感器140和电源138连接。
通信接口304包括，例如能够使用各种定制或标准无线协议(例如，IEEE802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、蓝牙智能、ISA100.11a、无线HART，MiWi等)和/或各种定制或标准有线协议(例如以太网、HomePlug等)、或者任何合适的通信协议(包括到本申请的申请日为止还未开发的通信协议)中的任何协议进行数据通信的硬件。
存储器308包括高速随机存取存储器(比如DRAM、SRAM、DDR SRAM或其他随机存取固态存储装置)以及可选地，包括非易失性存储器(比如一个或多个磁盘存储装置、一个或多个光盘存储装置、一个或多个闪存装置或者一个或多个其他非易失性固态存储装置)。存储器308或存储器308中的非易失性存储器，包括非暂时性的计算机可读存储介质。在一些实施方式中，存储器308或存储器308的非暂时性的计算机可读存储介质存储有以下程序、模块和数据结构或者他们的子集或超集：
操作逻辑310，包括用于处理各种系统服务和执行硬件相关任务的进程；
通信模块312，用于通过一个或多个通信接口304与其他网络设备连接和通信，该其他网络设备与一个或多个网络连接(比如，有线或无线连接)；
状态模块314，用于确定系统(例如图1中的空调系统100)的操作状态，和/或用于设定/调节系统的操作状态；
冷却模块316，用于管理系统的冷却操作(例如，温度设定、风扇速度、电源设置等)；
错误模块318，用于确定一个或多个错误状况是否出现和/或将这一个或多个错误状况传递给系统的用户和/或启动对应于这一个或多个错误状况的补救措施；以及
数据库320，包括但不限于：
传感器信息322，用于存储和管理由系统的一个或多个传感器(例如，图1中的电流传感器140、传感器108和/或传感器112)接收、检测和/或传输的数据；
部件设置324，用于存储和管理系统的一个或多个部件(例如冷凝器104、压缩机102和蒸发器106)的操作设置；以及
定时信息326，用于存储和管理与系统的操作和/或测试有关的时间信息。
上述每个元件(例如存储在控制器124的存储器308中的模块)对应于用于执行这里描述的功能的一组指令。上述模块或程序(即指令集)不需要被实现为分离的软件程序、进程、或模块，因此这些模块的各种子集可以在各种实施方式中组合或者以其他方式重排。在一些实施方式中，存储器308可选地存储有上述模块和上述数据结构的子集。此外，存储器308可选地存储有前面未曾描述的附加的模块和数据结构。例如，存储器308可选地存储有用于管理系统的热操作的加热模块(图未示)。
图4A-4G显示了一些实施方式的液气分离器装置114的各种视图。图4A显示了具有制冷剂入口402、制冷剂出口404、壳体407和盖子405的液气分离器装置114。在一些实施方式中，壳体407和/或盖子405由金属制成，例如铝或钢。图4B显示了不带盖子405且装有电子器件119(例如压缩机控制器电子器件)的液气分离器装置114。在一些实施方式中，电子器件119包括多个电连接器和/或多个晶体管，比如场效应管(FETs)。在一些实施方式中，电子器件119安装在电路板上。在一些实施方式中，在电子器件119安装到液气分离器装置114中之后，盖子405被固定在液气分离器装置114上。图4C显示了具有电子器件119、制冷剂出口404和制冷剂入口402且不带盖子405的液气分离器装置114的另一视图。在一些实施方式中，液气分离器装置114被配置为垂直安装，而底部没有制冷剂入口402和制冷剂出口404。
图4D显示了制冷剂通过液气分离器装置114的流动。制冷剂从制冷剂入口402进入该装置。然后制冷剂流过冷却腔414。在冷却腔中414中，热量从电子器件119传递给制冷剂。在一些情况下，被传递的热将冷却腔414中的至少一部分液体制冷剂转换为蒸气制冷剂。然后制冷剂流进盖子415并进入积液腔408。积液腔408中的液气分离器410将液体制冷剂从蒸气制冷剂中分离出来。然后蒸气制冷剂通过制冷剂出口404离开该装置。图4E显示了制冷剂通过液气分离器装置114的流动的另一视图。图4E还显示了安装在该装置内的电子器件119。图4D还显示了一些实施方式的双密封连接417。在一些实施方式中，制冷剂入口402和/或制冷剂出口404包括一个或多个：制冷剂管、一个或多个垫圈和用于连接制冷剂软管的连接点419。
图4F显示了不带壳体407而带紧固件416的液气分离器装置114。在一些实施方式中，紧固件416用于将电子器件119(例如带有电子器件119的电子器件板)固定到液气分离器装置114上。在一些实施方式中，紧固件用于将电子器件119产生的热量传递给冷却腔414中的制冷剂。在一些实施方式中，紧固件416包括螺钉、螺栓、锚等。
图4G显示了液气分离器装置114的截面图。图4G显示了通过紧固件416安装到该装置上的带有电子器件119的电子器件板406。图4G还显示了应用在电子器件板406和液气分离器装置114的冷却腔414之间的热材料412。图4G还显示了带有液气分离器410的积液腔408。
图5显示了一些实施方式的用于冷却电子器件的方法500的流程图。在一些实施方式中，该方法500由空调系统100或其一个或多个部件执行，比如液气分离器装置114(见图1)。在一些实施方式中，方法500由与空调系统100连接的设备执行。在一些实施方式中，这里所描述的方法500的操作是整体可更换的，方法500的各个操作由前述装置、系统、或者装置和/或系统的结合中的任意一种执行。在一些实施方式中，方法500由存储在非暂时性计算机可读存储介质中并由空调系统的一个或多个处理器(比如图1中的控制器124)执行的指令控制。为了方便起见，下面将方法500描述为由设备执行，例如由图1中的液气分离器装置114执行。
装置经由制冷剂入口(例如图4A中的制冷剂入口402)接收(502)制冷剂。在一些实施方式中，制冷剂经由连接在制冷剂入口上的制冷剂软管接收。在一些实施方式中，制冷剂从连接到该装置的蒸发器接收，比如图1中的蒸发器106。在一些实施方式中，接收到的制冷剂包括液体和蒸气制冷剂的混合物。在一些实施方式中，制冷剂包括氨、二氧化硫、氢氟烃(例如R-134a)、氢氟烯烃(例如1234yf)和/或烃(比如丙烷)。
该装置在液气分离器装置的制冷剂腔体中将蒸气制冷剂从液体制冷剂分离(504)出。在一些实施方式中，该装置利用液气分离器410将蒸气制冷剂从液体制冷剂分离出来。在一些实施方式中，该装置利用重力将蒸气制冷剂从液体制冷剂分离出来。
该装置运行(506)一个或多个与制冷剂腔体热耦合的电子元件(比如电子器件119)。在一些实施方式中，电子元件包括用于压缩机(比如压缩机102)、蒸发器(比如蒸发器106)和/或冷凝器(比如冷凝器104)的控制器电子器件。在一些实施方式中，电子元件包括电能产生器件和/或转换电子器件，比如电池管理系统123的电子器件。在运行过程中，这一个或多个电子元件产生(508)热量。
该装置将由一个或多个电子元件产生的热量传递(510)给制冷剂。在一些实施方式中，热通过一个或多个紧固件(比如紧固件416)和/或一个或多种热材料(比如热材料412)传递。在一些情况下，将由一个或多个电子元件产生的热传递给制冷剂，可将至少一部分制冷剂从液体制冷剂转化(512)为蒸气制冷剂。在一些情况下，将由一个或多个电子元件产生的热传递给制冷剂，可冷却(514)这一个或多个电子元件。
该装置经由制冷剂出口(例如制冷剂出口404)排放基本上气态的制冷剂(516)。在一些实施方式中，该装置将基本上气态的制冷剂排放到压缩机(比如压缩机102)。在一些实施方式中，该装置通过液体出口排放基本上液态的制冷剂。在一些实施方式中，该装置将基本上液态的制冷剂排放到蒸发器(比如蒸发器106)或者制冷剂储液器(比如储液器128)。
尽管各种附图中的一些以特定顺序示出了多个逻辑步骤，但是不是顺序相关的步骤可以被重新排序，并且其他步骤可以被组合或分解。虽然具体提及了一些重新排序或其他分组，但是其他方式对于本领域普通技术人员将是显而易见的，因此本文呈现的排序和分组不是备选方案的详尽列举。此外，应当认识到，这些步骤可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实现。
应当理解的是，虽然“第一”、“第二”等在本文中可以用来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离表格中所描述的实施方式的范围的情况下，第一状况可以被称为第二状况，且类似地，第二状况可以被称为第一状况。第一状况和第二状况都是状况，但是他们是不同的状况。
本文所使用的术语仅仅是为了描述特定实施方式，并不是为了限制权利要求。如在实施方式和所附权利要求的描述中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。还应当理解的是，如本文所使用的术语“和/或”是指并且包括一个或多个相关所列项目的任何和所有可能的组合。还应当理解的是，当术语“包含”、和/或“包括”在本说明书中使用时，指定所述特征，整体，步骤，操作，元件和/或部件存在，但不排除一个或多个其它特征，整体，步骤，操作，元件，部件和/或其组合的存在或添加。
本文所使用的术语“如果”根据上下文可选地被解释为是指“当”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测”或“根据确定”。相似的，“如果确定”或“如果检测到[所述状态或事件]”根据上下文可选地被解释为是指“一旦确定”或者“响应于确定”或“一旦检测到[所述状态或事件]”或“响应于检测到[所述状态或事件]”或“根据检测到[所述状态或事件]的确定”。
出于解释的目的参照特定实施例进行了前面的描述。然而，上面的说明性讨论并不旨在穷举或将权利要求的范围限制为所公开的精确形式。考虑到上述教导，可能进行许多修改和变化。选择这些实施方式是为了最好地解释权利要求及其实际应用所基于的原理，从而使得本领域的其他技术人员能够最佳地使用具有适合于所构想的特定用途的各种修改的实施方式。

Claims (19)

1.一种制冷剂系统，其特征在于，包括：
液气分离器装置，所述液气分离器装置包括制冷部分，所述制冷部分用于与制冷回路连接，所述制冷部分包括：制冷剂入口、制冷剂出口和连接所述制冷剂入口和所述制冷剂出口的腔体，所述制冷剂入口位于所述液气分离器装置的第一侧且用于接收来自所述制冷回路的制冷剂，所述制冷剂出口位于所述液气分离器装置的第一侧且用于排放蒸气制冷剂到所述制冷回路，所述腔体用于从蒸气制冷剂中分离出液体制冷剂，其中，所述腔体包括入口子腔体、出口子腔体和盖子子腔体，所述入口子腔体与所述制冷剂入口连接，所述出口子腔体与所述制冷剂出口连接，所述出口子腔体通过第一壁与所述入口子腔体分离，所述盖子子腔体位于所述液气分离器装置的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对，且所述盖子子腔体将所述入口子腔体和所述出口子腔体流体地连接；及
电子器件板，安装在所述制冷部分的第二壁上，这样，所述电子器件板跨越所述入口子腔体的至少一部分和所述出口子腔体的至少一部分，并与所述入口子腔体的至少一部分和所述出口子腔体的至少一部分热耦合，从而在使用时，来自所述电子器件板的热量能够被传递给所述制冷剂。
2.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，还包括连接在所述液气分离器装置的所述制冷剂出口的下游的压缩机，所述压缩机用于压缩所述液气分离器装置排放的制冷剂。
3.如权利要求2所述的制冷剂系统，其特征在于，还包括连接在所述液气分离器装置的所述制冷剂入口的上游的蒸发器，所述蒸发器用于蒸发制冷剂。
4.如权利要求3所述的制冷剂系统，其特征在于，还包括连接在所述蒸发器的上游且连接在所述压缩机的下游的冷凝器，所述冷凝器用于冷凝经所述压缩机压缩后的制冷剂。
5.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述电子器件板与所述制冷部分热耦合，从而在使用时，传递给制冷剂的热量将所述入口子腔体中至少一部分所述制冷剂以及所述出口子腔体中至少一部分所述制冷剂从液体制冷剂转换为蒸气制冷剂。
6.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述电子器件板与所述制冷部分热耦合，从而在使用时，从电子器件板传出的热量冷却所述电子器件板上的电子元件。
7.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括安装在所述电子器件板上的压缩机控制器电子器件。
8.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括安装在电子器件板上以下电子器件中的至少一个：直流-直流转换器、交流-直流转换器、直流-交流转换器、交流-直流转换器、功率转换器元件、功率晶体管和变压器。
9.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括一个或多个附加的电子器件板，所述一个或多个附加的电子器件板与所述制冷部分热耦合，从而在使用时，来自所述一个或多个附加的电子器件板的热量能够传递给制冷剂。
10.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括在所述出口子腔体中的液气分离器组件，所述液气分离器组件与所述制冷剂出口连接，且用于阻止所述液体制冷剂从所述制冷剂出口排放。
11.如权利要求10所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器组件用于利用重力阻止所述液体制冷剂从所述制冷剂出口排放。
12.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括一个或多个连接器，以安装在交通工具的发动机室内部。
13.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括一个或多个导热紧固件，所述一个或多个导热紧固件用于将所述电子器件板固定到所述制冷部分，其中，所述电子器件板通过所述一个或多个导热紧固件与腔体热耦合。
14.如权利要求13所述的制冷剂系统，其特征在于，所述电子器件板通过热材料与所述腔体热耦合。
15.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述制冷部分用于承受所述腔体中的所述制冷剂施加的压力。
16.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述液气分离器装置还包括区别于所述制冷剂出口的第二制冷剂出口，所述第二制冷剂出口用于从所述腔体中排放液体制冷剂。
17.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述腔体由以下一种或多种形成：挤压金属、压铸金属和机加工外壳。
18.一种将热量传递至制冷剂的方法，其特征在于，包括：
经由液气分离器装置的制冷剂入口接收制冷剂；
在所述液气分离器装置的制冷剂腔体内将蒸气制冷剂和液体制冷剂分离，所述腔体包括入口子腔体、出口子腔体和盖子子腔体，所述入口子腔体与所述制冷剂入口连接，所述出口子腔体与所述制冷剂出口连接，所述出口子腔体通过第一壁与所述入口子腔体分离，所述盖子子腔体位于所述液气分离器装置的第二侧，所述第二侧与所述液气分离器装置的第一侧相对，且所述盖子子腔体将所述入口子腔体和所述出口子腔体流体地连接；
运行与所述液气分离器装置热耦合的一个或多个电子元件，从而所述一个或多个电子元件在运行过程中产生热量；
将所述一个或多个电子元件产生的热量传递给制冷剂；以及
经由所述液气分离器装置的制冷剂出口排放基本上气态的制冷剂；
其中，所述一个或多个电子元件产生的热量传递给所述制冷剂，能够将所述制冷剂的至少一部分从液体制冷剂转化为蒸气制冷剂；
将所述一个或多个电子元件产生的热量传递给所述制冷剂，能够冷却所述一个或多个电子元件。
19.一种制冷剂系统，其特征在于，包括：
用于经由液气分离器装置的制冷剂入口接收制冷剂的装置，其中，所述制冷剂包括液体制冷剂和蒸气制冷剂；
用于在所述液气分离器装置的制冷剂腔体内将所述蒸气制冷剂和所述液体制冷剂分离的装置，所述腔体包括入口子腔体、出口子腔体和盖子子腔体，所述入口子腔体与所述制冷剂入口连接，所述出口子腔体与所述制冷剂出口连接，所述出口子腔体通过第一壁与所述入口子腔体分离，所述盖子子腔体位于所述液气分离器装置的第二侧，所述第二侧与所述液气分离器装置的第一侧相对，且所述盖子子腔体将所述入口子腔体和所述出口子腔体流体地连接；
用于运行所述液气分离器装置内部的一个或多个电子元件的装置；
用于将所述一个或多个电子元件运行产生的热量传递给所述制冷剂的装置；
用于经由所述液气分离器装置的制冷剂出口排放蒸气制冷剂的装置；以及
用于阻止所述液体制冷剂从所述制冷剂出口排放的装置。
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