发热部件冷却结构、空调及控制方法与流程

1.本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种发热部件冷却结构、空调及控制方法。


背景技术：

2.随着变频空调技术的发展，目前市场上的大型冷水机组也逐渐的由变频代替定频。常见的变频冷水机组通常配备有变频压缩机、壳管换热器、变频器、翅片换热器、电控箱等部件。作为变频压缩机的驱动设备，变频器中通常由逆变板、整流板等电子元器件构成，在设备运行过程中，会产生非常大的热量，若不对其进行散热降温处理，会对变频器产生危害。
3.常见的变频器冷却方式可以分为两种：一是通过在箱体结构上设置有风扇，对板内元器件进行强制对流散热；此种方法相对简单，但是散热效果较差。第二种是结合空调的循环，在变频器电气元件板后设置有盘管或小型翅片换热器，使用低温冷媒对变频器电气元件进行冷却，此种方法散热效果明显，但是容易因为过冷而产生凝露，影响电气元件的正常运作，因此常见的冷却方案是从冷凝器后引出一根旁通管，将冷凝后的液态冷媒输送到变频器发热模块区域进行冷却，但是在变频机组运行过程中，随着机组压缩机的加载、卸载以及系统中电子膨胀阀的调节，旁通至变频器中的冷媒量无法保持恒定，一旦出现压缩机快速卸载而电子膨胀阀开度较大时，变频器的冷却效果会因为旁通冷媒量的减少而急剧衰减，从而导致变频器超温保护停机。
4.针对上诉问题，本发明专利在基于冷媒冷却的基础上，提出一种有效防止变频器因冷媒系统的不稳定调节导致超温保护的冷却技术及温度控制方法。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述现有技术中变频器因冷媒系统的不稳定调节导致超温保护的技术问题，提出一种发热部件冷却结构、空调及控制方法。
6.本发明采用的技术方案是：
7.本发明提出了一种发热部件冷却结构，包括：
8.散热件，设有冷媒入口和冷媒出口，用于所述发热部件的降温；
9.引射支路，一端连接压缩机的排气侧，另一端连接所述冷媒入口，所述引射支路上设有引射电磁阀和引射器；
10.降温冷媒支路，一端连接蒸发器出口侧，另一端连接在所述引射器上。
11.本发明还包括：
12.散热支路，一端连接冷凝器出口侧，另一端分支成第二支路和第三支路两条管道且都连接所述冷媒入口，所述第二支路上设有冷却电磁阀，所述第三支路上设有冷却节流阀，且所述引射支路连接在所述第二支路上。
13.进一步的，所述散热件的冷媒出口连接在所述蒸发器的入口侧。
14.优选地，所述散热件为翅片换热器。
15.本发明还提出一种空调，包括上述的发热部件冷却结构。
16.进一步的，空调包括：通过管道循环连通的所述压缩机、冷凝器、系统节流阀和所述蒸发器。
17.进一步的，所述发热部件为空调的变频器。
18.本发明还提出一种空调的控制方法，使用上述的空调，包括步骤：
19.检测发热部件的温度；
20.当所述发热部件的温度高于第四阈值，开启冷却电磁阀，冷却节流阀开启至最大开度，并开启所述引射电磁阀，直至所述发热部件的温度低于第三阈值时，关闭所述引射电磁阀。
21.进一步的，当所述发热部件的温度高于第二阈值，控制所述冷却节流阀开启至最大开度，并打开所述冷却电磁阀。
22.当所述冷却节流阀开启至最大开度，且所述冷却电磁阀打开时，所述发热部件的温度降低至低于第一阈值时，关闭所述冷却电磁阀，并降低所述冷却节流阀开度。
23.与现有技术比较，本发明通过设置引射支路以及降温冷媒支路，可以在温度过高时打开引射电磁阀，使压缩机排气侧的高温高压的排气会高速通过引射器，自动通过降温冷媒支路从蒸发器中吸取低温低压的冷媒，在引射器的射流口汇合，最后进入到散热件内，提高冷却效果，避免发热部件在压缩机快速卸载的情况下容易出现超温保护停机的状况。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。
25.图1为本发明实施例中的结构简图；
26.图2为本发明实施例中的流程图。
27.1、压缩机；2、冷凝器；3、系统节流阀；4、蒸发器；5、冷却节流阀；6、变频器；7、冷却电磁阀；8、引射电磁阀；9、引射器；11、引射支路；12、冷媒冷却支路；13、散热支路；14、第二支路；15、第三支路。
具体实施方式
28.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
30.常见的变频器冷却方式可以分为两种：一是通过在箱体结构上设置有风扇，对板内元器件进行强制对流散热；此种方法相对简单，但是散热效果较差。第二种是结合空调的循环，在变频器电气元件板后设置有盘管或小型翅片换热器，使用低温冷媒对变频器电气元件进行冷却，此种方法散热效果明显，但是容易因为过冷而产生凝露，影响电气元件的正常运作，因此常见的冷却方案是从冷凝器后引出一根旁通管，将冷凝后的液态冷媒输送到
变频器发热模块区域进行冷却，但是在变频机组运行过程中，随着机组压缩机的加载、卸载以及系统中电子膨胀阀的调节，旁通至变频器中的冷媒量无法保持恒定，一旦出现压缩机快速卸载而电子膨胀阀开度较大时，变频器的冷却效果会因为旁通冷媒量的减少而急剧衰减，从而导致变频器超温保护停机。针对上诉问题，本发明在基于冷媒冷却的基础上，提出一种有效防止变频器因冷媒系统的不稳定调节导致超温保护的冷却技术及温度控制方法。
31.如图1所示，本发明提出了一种发热部件的冷却结构，具体应用在空调上，包括：散热件、引射支路11和降温冷媒支路，散热件直接与发热部件贴合，使发热部件的热量可以直接传导至散热件上；同时散热件设有冷媒入口和冷媒出口，可以流通冷媒，通过冷媒换热来带走散热件上的热量，从而对发热部件进行降温。引射支路11的一端连接空调压缩机1的排气侧(需要说明的是，排气侧、出口侧、入口侧都是指的管道接口)，另一端连接散热件的冷媒入口，同时引射支路11上设有引射器9和引射电磁阀8，引射电磁阀8用于开关引射支路11。降温冷媒支路的一端连接在空调的蒸发器4的出口侧，具体是可以连接在蒸发器4的底部，降温冷媒支路的另一端连接在引射器9的被引射端上。打开引射电磁阀8时，压缩机1排气侧的高温高压的排气会高速通过引射器9，自动通过降温冷媒支路从蒸发器4中吸取低温低压的冷媒，在引射器9的射流口汇合，最后进入到散热件内，提高冷却效果，避免发热部件在压缩机快速卸载的情况下容易出现超温保护停机的状况。
32.具体的，本发明的发热部件冷却机构还包括散热支路13，散热支路13的一端连接空调冷凝器2出口侧，另一端分支成第二支路14和第三支路15两条管道，第二支路14和第三支路15都连接冷媒入口，其中第二支路14上设有冷却电磁阀7，第三支路15上设有冷却节流阀5，上述的引射支路11的另一端可以直接连接在第二支路14上与散热件的冷媒入口连通，节省管路的布设。
33.具体的，散热件的冷媒出口通过管道直接连接空调蒸发器4的入口侧，具体可以根据空调的类型进行调整。
34.在优选的实施例中，散热件为翅片换热器，或者是盘管形式的换热器等，具体类型不限，只要是能够流通冷媒且对发热部件进行降温的散热件都在本发明的保护范围之内。
35.本发明还提出了一种空调，包括上述的发热部件冷却结构。
36.空调具体可以是变频空调，例如变频冷水机组。发热部件为变频器6，散热件用于变频器6的降温。空调主要包括：通过管道循环连通的压缩机1、冷凝器2、系统节流阀3和蒸发器4，空调还包括其他需要的部件，例如电器盒等等，不是本发明的重点，不具体赘述。
37.优选地，上述的节流阀都为电子膨胀阀。
38.空调具体的冷媒流向说明如下：
39.压缩机1压缩后的高温高压冷媒气体经过冷凝器2冷凝后变为常温高压的冷媒液体进入液管，然后分别进入主路与辅路中。主路中冷媒经过系统节流阀3节流后进入蒸发器4中换热，最终回到压缩机1中完成主路循环。辅路即为散热支路13，液态冷媒经过冷却节流阀5节流后，变为低温的两相状态，然后进入变频器6中的翅片换热器(即散热件)中，与变频器6换热后，回到主路侧节流后即到达蒸发器4的入口侧，完成冷媒循环。上述为机组正常运行时通过冷媒进行变频器6冷却的详解。
40.如图2所示，本发明还提出了一种上述空调的控制方法，具体包括步骤：
41.实时检测检测发热部件的温度，具体为变频器的温度；
42.预设四个依次增大的温度阈值，分别是第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值，阈值可以是一个温度范围或者一个温度值；
43.先判断发热部件的温度是否高于第二阈值，若是，则控制冷却节流阀开启至最大开度，并打开冷却电磁阀，若否，则按照空调原有的控制逻辑控制冷却节流阀的开度即可；
44.冷却节流阀开启至最大开度，并打开冷却电磁阀的状态下，当发热部件的温度进一步上升高于第四阈值时，保持开启冷却电磁阀，且冷却节流阀保持开启至最大开度的状态，并开启引射电磁阀，直至发热部件的温度低于第三阈值时，关闭引射电磁阀。
45.冷却节流阀开启至最大开度，并打开冷却电磁阀的状态下，当发热部件的温度下降低于第一阈值时，则关闭冷却电磁阀，并按照空调原有的控制逻辑控制冷却节流阀的开度。
46.以下为上述方法的具体说明，其中发热部件在下面具体描述为变频器的发热模块，系统节流阀描述为系统电子膨胀阀，冷却节流阀描述为冷却电子膨胀阀，具体如下：
47.当因为外部因素导致进入变频器冷却管路中冷媒量不足(如压缩机卸载、系统电子膨胀阀开度过大时等)，变频器中的发热模块会因为冷却效果大幅衰减使得检测温度升高，当变频器发热模块温度升高至第二阈值th2时，冷却电子膨胀阀立即开启至最大开度，同时冷却电磁阀同时打开，减小旁通侧压降，增大旁通管路中冷媒流量，增强换热效果。当模块温度降低到第一阈值th1时，冷却电磁阀关闭，之后按照冷却电子膨胀阀常规调节即可。
48.注：以r134a冷媒系统为例，th2建议取值65～70℃之间，理由：变频器冷却用冷媒不足的原因只有两个：1.主路系统中冷媒量降低(通常为压缩机快速卸载造成)；2、旁通的冷媒量占比降低(通常为系统电子膨胀阀开度过大造成)，无论是哪个原因，系统中的冷凝温度均会降低，正常r134a冷媒系统冷凝温度在48～55℃之间，因此出现上述情况时，系统中冷媒冷凝温度应低于55℃，建议进入变频器冷却的冷媒与变频器发热模块保持10～15℃换热温差以保证换热效果。
49.注：以r134a冷媒系统为例，th1建议取值55～60℃之间，当变频器发热模块温度不高于60℃时，不建议开启冷却电磁阀，因为此时冷凝温度一般较高，即便开启冷却电磁阀增大旁通冷媒流量，但是由于换热温差较小，冷却效果会打折扣，且旁通的流量过大，会影响到节流后的冷媒状态，减小系统的制冷量。
50.当变频器发热模块温度升高至第四阈值th4时，引射电磁阀打开，利用高温高压的排气，通过引射器的高速气流从蒸发器中吸取低温低压的冷媒，最终和排气在引射器射流口汇合，进入到变频器冷媒冷却支路中，补偿变频器冷却效果。当模块温度低于第三阈值th3时，关闭引射电磁阀。
51.注：以r134a冷媒系统为例，th4建议取值75～80℃之间，理由：通常变频器设置保护温度在85℃以上，th4取值需要比变频器超温保护值低5～10℃。
52.注：以r134a冷媒系统为例，th3建议取值70～75℃之间，当变频器温度未接近保护值，不建议开启引射补偿冷却控制，引射补偿冷却是通过将部分排气以及蒸发器中冷媒补充到变频器冷却回路中，从而使得变频器得到冷却效果的补偿，但是可能会引起蒸发温度降低导致系统的制冷量及能效受到影响，因此只有到了在系统运行可靠性和能力能效之间进行取舍时才开启引射补偿冷却，以减小变频器冷却对整机系统运行的影响。
53.需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
54.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技术的范围。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，所述技术、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。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。