CN112460824A - 一种空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空调机组，包括制冷系统和变频器，制冷系统包括压缩机、冷凝器、主蒸发器、闪发器和节流单元，压缩机的入口端与主蒸发器相连，出口端与所述冷凝器相连，所述节流单元包括第一节流元件、第二节流元件和第三节流元件，所述第一节流元件位于所述冷凝器与闪发器之间，所述第二节流元件位于所述压缩机与闪发器之间，所述第三节流元件位于所述闪发器与主蒸发器之间，其特征在于，所述变频器上设有变频器冷却单元，所述变频器冷却单元的入口端与所述冷凝器相连，所述变频器冷却单元的出口端经第一切换开关与所述闪发器相连，并经第二切换开关与所述主蒸发器相连。本发明的空调机组具有结构简单、防凝露以及适用不同工况等优点。

Description

一种空调机组
技术领域
本发明主要涉及电力电子热管理技术领域，特指一种空调机组。
背景技术
制冷及热泵机组变频化具有更强的工况调节能力，是提高机组能调的有效措施。中央空调变频化已成为行业趋势。机组变频器采用冷媒冷却具有高效、简洁、清洁、经济性强、维护方便等优势。但是变频器的热管理也更加复杂，需要性能更好的热管理系统。
制冷及热泵机组变频器内部的热管理负荷通常分为两部分，一部分是功率器件的热量，另一部分是其他部件的热量。功率器件热量比重较大，通常通过冷板直接传递给冷媒带走，其他部件则由空气带走，而空气可以采用风冷蒸发器(风冷模组)带走。其中冷板常采用具有无级调节能力的膨胀阀控制，而风冷蒸发器常采用具有间断调节能力的电磁阀进行控制。在实际运行过程中，在机组运行的不同阶段，功率模块工作阶段不同，散热量也会不同；如在机组启动的过程中，功率相对较大，但是供应冷媒冷却系统的压差却很小，给启动过程造成一定的超温风险，而目前并无相应的控制调节措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、适用性强的空调机组。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种空调机组，包括制冷系统和变频器，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、主蒸发器、闪发器和节流单元，所述压缩机的入口端与所述主蒸发器相连，出口端与所述冷凝器相连，所述节流单元包括第一节流元件、第二节流元件和第三节流元件，所述第一节流元件位于所述冷凝器与闪发器之间，所述第二节流元件位于所述压缩机与闪发器之间，所述第三节流元件位于所述闪发器与主蒸发器之间，所述变频器上设有变频器冷却单元，所述变频器冷却单元的入口端与所述冷凝器相连，所述变频器冷却单元的出口端经第一切换开关与所述闪发器相连，并经第二切换开关与所述主蒸发器相连。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述第一切换开关与第二切换开关互锁。
所述变频器冷却单元包括用于冷却变频器功率模块的冷却回路，所述冷却回路包括多个相互并联的冷却支路，各冷却支路中设有冷却器，各所述冷却支路的出口端汇流后经所述第一开关模块与所述第一切换开关或第二切换开关相连。
所述变频器冷却单元的入口端设有第二开关模块，所述变频器冷却单元经所述第二开关模块与所述冷凝器相连。
所述变频器冷却单元包括用于冷却变频器功率模块的冷却回路，所述冷却回路包括多个相互并联的冷却支路，各冷却支路中均设有冷却器和第一开关模块，各所述第一开关模块位于对应所述冷却器出口端的冷却支路上。
各所述冷却器入口端的冷却支路上均设置有第二开关模块。
所述第一开关模块为电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板。
所述变频器冷却单元还包括用于冷却变频器内部空气的风冷蒸发回路，所述风冷蒸发回路与所述冷却回路并联；所述风冷蒸发回路的入口端与所述冷凝器相连，出口端与所述主蒸发器相连。
所述风冷蒸发回路包括风冷蒸发器，所述风冷蒸发器的入口端设置有开关元件和设置于风冷蒸发器处的用于检测变频器内部空气温度的温度检测件；所述开关元件与所述温度检测件相连，用于根据所述温度检测件检测到的温度值进行开关动作或/和开度调节以维持变频器内空气温度在恒定范围内。
所述第一切换开关和第二切换开关为电磁阀或角阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的空调器，通过第一切开关和第二切换开关实现变频器冷却单元出口分别与闪发器和主蒸发器相连，在不同的工况下采用不同的控制策略，如在变频器启动过程中直接将变频器冷却单元的出口直接与主蒸发器相连，保障启动过程中变频器内部结构的冷却效果(如不超温)，拓展变频器工作温区，使得对极限工况有更强的适应性。
本发明的空调器，通过第一开关模块对冷媒流量进行控制，从而使得变频器各功率模块运行在合理温度范围内；整个变频器冷却单元仅使用一个第一开关模块，在保证正常温度调节功能的基础上，减少了成本，同时也提高了系统的可靠性，特别适用于各冷却支路热损耗较为均匀的情况；在此基础上，第一开关模块位于冷却回路的下游，相对于之前配置在冷却回路上游的方式，冷却支路中的冷却器的温度处于更高的范围，大大减少、甚至完全消除变频器内部凝露的可能性。
本发明的空调器，在每个冷却支路上均配置有第一开关模块，能够对各个冷却支路进行独立调节，提高冷却器的均温性，实现差异性调节，适用于各冷却支路损耗存在一定差异性的情况(如功率器件散热量不同)。
本发明的空调器，通过第二开关模块与第一开关模块之间的相互配合控制，可以实现空调器全温区下的任意温度控制，使得变频器在特殊机组及工况下不超温、不凝露，提高可靠性和工况适用性，特别适用于大功率等级及冷凝器温度较高的机组。
附图说明
图1为本发明在实施例一中的方框结构图之一。
图2为本发明在实施例一中的方框结构图之二。
图3为本发明在实施例二中的方框结构图之一。
图4为本发明在实施例二中的方框结构图之二。
图中标号表示：1、压缩机；2、冷凝器；3、主蒸发器；4、变频器冷却单元；41、冷却回路；411、冷却支路；412、冷却器；42、风冷蒸发回路；421、开关元件；422、毛细管； 423、风冷蒸发器；424、风机；43、第一开关模块；44、第二开关模块；5、节流单元；501、第一节流元件；502、第二节流元件；503、第三节流元件；6、闪发器；7、第一切换开关；8、第二切换开关。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：
如图1所示，本实施例的空调机组，包括制冷系统和变频器，制冷系统包括压缩机1、冷凝器2、主蒸发器3、闪发器6和节流单元5，压缩机1的入口端与主蒸发器3相连，出口端与冷凝器2相连，节流单元5包括第一节流元件501、第二节流元件502和第三节流元件 503，第一节流元件501位于冷凝器2与闪发器6之间，第二节流元件502位于压缩机1与闪发器6之间，第三节流元件503位于闪发器6与主蒸发器3之间，变频器上设有变频器冷却单元4，变频器冷却单元4的入口端与冷凝器2相连，变频器冷却单元4的出口端经第一切换开关7与闪发器6相连，并经第二切换开关8与主蒸发器3相连，其中第一切换开关7与第二切换开关8电气或机械互锁，保证工作时仅有一个切换开关开通。上述第一切换开关7 和第二切换开关8对应有以下两种工作模式：
第一种工作模式：第二切换开关8开启而第一切换开关7关闭；压缩机1中压缩得到高压气相冷媒，输送至冷凝器2内冷凝得到高压液相冷媒，部分进入至变频器冷却单元4进行热交换，冷却变频器；与变频器完成热交换的冷媒进入主蒸发器3，并在主蒸发器3中与外部环境进行进一步热交换，完成对外界的制冷功能，得到低压气相冷媒，再进入压缩机1以压缩得到高压气相冷媒，完成一次循环。
第二种工作模式：第一切换开关7开启而第二切换开关8关闭；压缩机1中压缩得到高压气相冷媒，输送至冷凝器2内冷凝得到高压液相冷媒，部分进入至变频器冷却单元4进行热交换，冷却变频器；变频器中完成热交换的冷媒和直接从冷凝器2经第一节流元件501流出的冷媒混合形成气液两相冷媒，闪发后得到低压气相冷媒进入压缩机1，对压缩机1的叶轮补气，闪发后得到低压液相冷媒进入主蒸发器3完成原制冷系统的冷却功能，对空调器的原制冷系统不产生影响，而且，利用制冷剂冷却变频器的冷却效果稳定，保证了本发明的冷却系统和空调器的正常运行，实现了变频器内部结构冷却和对外界环境冷却同时进行的效果。
对于上述第一切换开关7和第二切换开关8的切换控制，采取如下控制策略：在工作压差足够时(如达到一定的预设值时)，开启第一切换开关7，关闭第二切换开关8(第一种工作模式)；在工作压差不够时(如低于预设值时)，开启第二切换开关8，关闭第一切换开关7(第二种工作模式)。具体应用时，在变频器启动过程中，由于功率需求大，相应的散热量也大，因此可以采用第一种工作模式，保障启动过程中变频器内部结构的冷却效果，拓展变频器工作温区，使得对极限工况有更强的适应性。
本实施例中，变频器冷却单元4包括用于冷却变频器功率模块的冷却回路41和用于冷却变频器内部空气的风冷蒸发回路42，冷却回路41与风冷蒸发回路42并联；冷却回路41包括多个相互并联的冷却支路411，各冷却支路411中设有冷却器412，各冷却支路411的出口端汇流后经第一开关模块43与第一切换开关7或第二切换开关8相连。各功率模块安装于冷却器412上形成热传递，通过流过冷却器412的低温冷媒将各功率模块工作时产生的热量带走，达到降温的目的；在此基础上，变频器内部的其它部件产生的热量则由空气带走(如通过变频器上的散热风机424进行空气的循环)，而空气则通过风冷媒蒸发回路进行冷却，其中风冷蒸发回路42包括风冷蒸发器423和风机424，通过将风机424将空气吹至风冷蒸发器 423内与低温冷媒进行热交换，形成低温空气对各部件进行冷却降温。
具体地，风冷蒸发回路42包括沿冷媒输送方向依次布置的开关元件421(如电磁阀)、毛细管422和风冷蒸发器423，风冷蒸发器423的一侧设置有风机424，风机424将空气吹至风冷蒸发器423内与低温冷媒进行热交换，形成低温空气对变频器内各部件进行冷却降温。另外，在风冷蒸发器423附近设有温度检测件(如温度传感器)，用于检测变频器内部空气的温度，进而对变频器内的温度进行调节：一个是风机424可以根据检测到的温度值进行启停以及变速调节，二个是电磁阀可以根据检测到的温度值进行开关以及开度调节，以维持变频器内空气温度在恒定范围内。
另外，通过第一开关模块43的配置，对冷媒的流量进行调节，使变频器内各部件处于合适的温度范围内。整个变频器冷却单元4仅使用一个第一开关模块43，在保证正常温度调节功能的基础上，减少了成本，同时也提高了系统的可靠性，特别适用于各冷却支路411热损耗较为均匀的情况；在此基础上，第一开关模块43位于冷却回路41的下游，相对于之前配置在冷却回路41上游的方式，冷却支路411中的冷却器412的温度处于更高的范围，大大减少、甚至完全消除变频器内部凝露的可能性。
进一步地，第一开关模块43为电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板中的一种或者多种组合；另外，第一开关模块43并联有手动开关(如手动球阀)，能够在第一开关模块43出现故障时，手动打开手动球阀以保证系统能够继续工作，保证系统的可靠性，同时也便于故障开关模块的检修。
如图2所示，本实施例中，变频器冷却单元4的入口端设有第二开关模块44，变频器冷却单元4经第二开关模块44与冷凝器2相连；第二开关模块44为电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板中的一种或者多种组合；通过第一开关模块43与第二开关模块44之间的相互配合控制，可以实现空调器的全温区下的任意温度控制，使得变频器在特殊机组及工况下不超温、不凝露，提高可靠性和工况适用性，特别适用于大功率等级及冷凝器2 温度较高的机组。
本实施例中，冷却器412为内部设有冷媒介质通道的金属冷板，各功率模块直接与冷板相接触，当然，也可以现场情况选择合适的冷却器412类型。在进行安装时，可以在进变频器的位置加装角阀或电磁阀以便于管路连接；在出变频器的位置，可以加装截止阀以便于管路连接。
实施例二：
如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于第一开关模块43和第二开关模块44的设置位置不同，在本实施例中的各个冷却支路411中均设置有第一开关模块43或/和第二开关模块44，具体地，各冷却支路411中均设有冷却器412和第一开关模块43，各第一开关模块 43位于对应冷却器412出口端的冷却支路411上。在每个冷却支路411上均配置有第一开关模块43，能够对各个冷却支路411进行独立调节，提高冷却器412的均温性，实现差异性调节，适用于各冷却支路411损耗存在一定差异性的情况(如功率器件散热量不同)；在此基础上，第一开关模块43位于冷却器412的下游，相对于之前配置在冷却器412上游的方式，冷却支路411中的冷却器412的温度处于更高的范围，大大减少、甚至完全消除变频器内部凝露的可能性。
如图4所示，本实施例中，各冷却器412入口端的冷却支路411上均设有第二开关模块 44；第二开关模块44为电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板中的一种或者多种组合；通过第一开关模块43与第二开关模块44之间的相互配合控制，可以实现空调器的全温区下的任意温度控制，使得变频器在特殊机组及工况下不超温、不凝露，提高可靠性和工况适用性，特别适用于大功率等级及冷凝器2温度较高的机组。其它未述内容与实施例一相同，在此不再赘述。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种空调机组，包括制冷系统和变频器，所述制冷系统包括压缩机(1)、冷凝器(2)、主蒸发器(3)、闪发器(6)和节流单元(5)，所述压缩机(1)的入口端与所述主蒸发器(3)相连，出口端与所述冷凝器(2)相连，所述节流单元(5)包括第一节流元件(501)、第二节流元件(502)和第三节流元件(503)，所述第一节流元件(501)位于所述冷凝器(2)与闪发器(6)之间，所述第二节流元件(502)位于所述压缩机(1)与闪发器(6)之间，所述第三节流元件(503)位于所述闪发器(6)与主蒸发器(3)之间，其特征在于，所述变频器上设有变频器冷却单元(4)，所述变频器冷却单元(4)的入口端与所述冷凝器(2)相连，所述变频器冷却单元(4)的出口端经第一切换开关(7)与所述闪发器(6)相连，并经第二切换开关(8)与所述主蒸发器(3)相连。
2.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述第一切换开关(7)与第二切换开关(8)互锁。
3.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述变频器冷却单元(4)包括用于冷却变频器功率模块的冷却回路(41)，所述冷却回路(41)包括多个相互并联的冷却支路(411)，各冷却支路(411)中设有冷却器(412)，各所述冷却支路(411)的出口端汇流后经所述第一开关模块(43)与所述第一切换开关(7)或第二切换开关(8)相连。
4.根据权利要求3所述的空调机组，其特征在于，所述变频器冷却单元(4)的入口端设有第二开关模块(44)，所述变频器冷却单元(4)经所述第二开关模块(44)与所述冷凝器(2)相连。
5.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述变频器冷却单元(4)包括用于冷却变频器功率模块的冷却回路(41)，所述冷却回路(41)包括多个相互并联的冷却支路(411)，各冷却支路(411)中均设有冷却器(412)和第一开关模块(43)，各所述第一开关模块(43)位于对应所述冷却器(412)出口端的冷却支路(411)上。
6.根据权利要求5所述的空调机组，其特征在于，各所述冷却器(412)入口端的冷却支路(411)上均设置有第二开关模块(44)。
7.根据权利要求3或5所述的空调机组，其特征在于，所述第一开关模块(43)为电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流孔板。
8.根据权利要求3至6中任意一项所述的空调机组，其特征在于，所述变频器冷却单元(4)还包括用于冷却变频器内部空气的风冷蒸发回路(42)，所述风冷蒸发回路(42)与所述冷却回路(41)并联；所述风冷蒸发回路(42)的入口端与所述冷凝器(2)相连，出口端与所述主蒸发器(3)相连。
9.根据权利要求8所述的空调机组，其特征在于，所述风冷蒸发回路(42)包括风冷蒸发器(423)，所述风冷蒸发器(423)的入口端设置有开关元件(421)和设置于风冷蒸发器(423)处的用于检测变频器内部空气温度的温度检测件；所述开关元件(421)与所述温度检测件相连，用于根据所述温度检测件检测到的温度值进行开关动作或/和开度调节以维持变频器内空气温度在恒定范围内。
10.根据权利要求1至6中任意一项所述的空调机组，其特征在于，所述第一切换开关(7)和第二切换开关(8)为电磁阀或角阀。
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