一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組的製作方法

2023-06-22 17:53:16

專利名稱：一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，特別適用於移動通訊基站、 高溫冷庫以及其他高發熱空間的冷卻降溫。
技術背景隨著大型計算機的廣泛應用及移動通訊的普及，機房專用機設備得到大量應用。由於機 房專用機是全年製冷運行的直接蒸髮式空調系統，而一般空調機製冷量是按夏季最大冷負荷 確定的，即使在寒冷的冬季(外溫很低時)仍需對機房內進行製冷降溫，但壓縮機頻繁啟停， 使壓縮機的壽命大大縮短，同時空調機的故障還會導致室溫的急劇增加，經常引起通訊設施 的故障。為解決這一問題，20世紀70年代後期，日本開發出將分離式熱管和空調機集成為 一體的"冷媒自然循環與製冷循環分離型機房專用機"，如圖1所示。該機房專用機包括冷媒 自然循環(即熱管循環)和機械製冷循環為兩個獨立循環迴路，當室外氣溫較高時，採用常 規壓縮機製冷循環，當室外氣溫降到某一設定值時，壓縮機停止運行，通過冷媒自然循環實 現室內的降溫冷卻。該機房專用機雖然可靠性和節能效果得到很大的改善，但由於需要兩組 獨立的冷凝器和蒸發器，成本昂貴、資源耗費巨大。為改善圖1所示機房專用機成本高、資源耗費巨大的弊端，1985年日本大金工業株式會 社在壓縮機製冷循環的基礎上，在壓縮機支路21的J1縮機8的吸氣管上增設製冷電磁閥15， 在壓縮機8和製冷電磁閥15兩端並聯一個帶有熱管電磁閥14的熱管支路20，在節流裝置12 兩端並聯一個液體管電磁閥7,研製出將分離式熱管循環融入壓縮機製冷循環中的"冷媒自 然循環並用型機房專用機"，如圖2所示(參見孫麗穎，馬最良.冷劑自然循環空調機的特 性與應用.哈爾濱商業大學學報(自然科學版)，2004， 20(6): 729-732.)。該機在過渡季或冬 季等外界溫度較低時，通過停止運行壓縮機，優先運轉冷媒自然循環的控制方式，可以大幅 度地降低耗電量，同時又減少了機組材料的浪費，降低了製造成本。在圖2所示的"冷媒自然循環並用型機房專用機"中，仍存在以下缺陷不能保證機房專 用機的安全性、可靠性和高效運行，具體表現在-(1)採用了啟閉互逆的熱管電磁閥14和製冷電磁閥15，雖然可以實現冷媒製冷循環和 自然循環的切換，但由於採用兩隻電磁閥，如果二者之一發生故障，將導致某一電磁閥不能打開或關閉不嚴，將導致機組故障；(2) 由於製冷循環和自然循環時所需冷媒循環量和充注量不同，自然循環運行時，液態 冷媒大部分在蒸發器13內，而製冷運行時，液態冷媒大部分在冷凝器10內。目前的結構特 點是要保證製冷循環高效運行，則由於自然循環時蒸發器13內的液態冷媒存貯量偏小，蒸 發器13面積不能得到充分利用，故自然循環的運行效率低下，可利用時間短，必然增加製冷 循環運行時間；反之，如果保證自然循環效率較高，則製冷循環時制冷機大量存入冷凝器中， 導致冷凝壓力很高，運行效率低下。因此，機房專用機的全年節能效果不明顯。(3) 冷媒自然循環運行時，氣態冷媒進入冷凝器10的同時，仍可沿壓縮機8排氣管進 入壓縮機8內部並存集在壓縮機8的排氣腔內，壓縮機8啟動時會出現液擊或油擊現象，導 致壓縮機損壞。因此，迫切需要解決上述問題，以實現冷媒自然循環並用型機房專用機的安全、可靠、 高效運行。 實用新型內容針對現有"冷媒自然循環並用型機房專用機"存在的上述缺陷，本實用新型提出一種冷 媒自然循環並用型單元式空調機組，以實現安全、可靠和高效運行，並充分發揮"冷媒自然 循環並用型機房專用機"的高效節能優勢。本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，它含有壓縮機8，冷凝器IO，蒸發器13，液 體連接管ll，設置在液體連接管上的液體管電磁閥7，並聯在液體管電磁閥兩端的節流裝置 12以及氣體連接管9，所述壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置、液體連接管和氣體連接管 構成一個冷媒循環迴路；在蒸發器的氣體連接管和壓縮機的排氣管之間並聯有熱管支路20， 所述蒸發器13設置在低位機組2內，冷凝器10設置在高位機組1內，其特徵在於在冷凝 器10與液體管電磁閥7之間的液體連接管上設置有高壓貯液器18，在冷凝器10的氣體進口 管上設有三通閥16，該閥分別與冷凝器10的氣體進口管、壓縮機8的排氣管和熱管支路20 相連通；並在壓縮機8的進氣管上設置氣液分離器17。本實用新型的技術特徵還在於在壓縮機8的排氣管與三通閥16之間，以及在氣液分離 器17的進氣管上分別設置單向閥19。在上述技術方案中，所述壓縮機8、三通閥16、氣液分離器17、高壓貯液器18設置在 高位機組l內，液體管電磁閥7和節流裝置12設置在高位機組或低位機組內；或者是將所述 的冷凝器10和高壓貯液器18設置在高位機組組1內，所述壓縮機8、三通閥16、氣液分離器17以及液體管電磁7和節流裝置12設置在低位機組2內。本實用新型所述的三通閥16為電磁式、電動式或自力式的；所述節流裝置12為熱力膨 脹閥、電子膨脹閥或毛細管，或是這些節流裝置的組合；當採用電子膨脹閥時，可以取消液 體管電磁閥7 。本實用新型的另一技術特徵在於所述低位機組2可採用一臺或一臺以上，第a臺低位 機組2a的氣體連接管9a與第b臺低位機組2b的氣體連接管9b相連後，再與高位機組1的 氣體連接管9相連；第a臺低位機組2a的液體連接管lla與第b臺低位機組2b的液體連接 管llb相連後，再與高位機組1的液體連接管11相連，構成一個冷媒循環迴路。本實用新型具有以下優點及突出性效果本實用新型由於採用了上述技術方案，不僅可 節省材料、降低製造成本，保證機房等高發熱空間的潔淨，還可大幅度提高冷媒自然循環並用型單元式空調機組的安全性、可靠性，具有顯著的節能效果，具體表現在① 採用了電磁式或電動式或自力式三通閥16代替現有技術中的啟閉互逆的熱管電磁閥 14和製冷電磁閥15，使易損部件減少，降低了機組的故障率，提高了機組的可靠性。② 在高位機組1中設置高壓貯液器18，存貯自然循環與製冷循環所需冷媒充注量的差 額，使得在自然循環時所有冷媒都參與循環，而在製冷循環時只有部分冷媒參與循環，使自 然循環和製冷循環都處於高效運行，並延長了冷媒自然循環的運行時間，具有顯著的節能效 果。③ 在壓縮機8的進氣管上設置氣液分離器17，並在壓縮機8的排氣管和氣液分離器17的進氣管上分別設置單向閥19，在冷媒自然循環時，氣態冷媒不能進入壓縮機8內，使得壓縮機8能夠安全啟動，避免出現液擊或油擊現象，保證了壓縮機的安全運行。本實用新型不僅可作為機房專用機使用，而且還可以作為高溫冷庫以及其他高發熱空間 的降溫設備使用，以充分利用低室外溫度時空氣的冷量，具有良好的節能效果。

圖1為現有技術的"冷媒自然循環與製冷循環分離型機房專用機"的原理圖。 圖2為現有技術"冷媒自然循環並用型機房專用機"的原理圖。圖3為本實用新型公開的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組"的實施例一的結構原 理圖。圖4為本實用新型公開的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組"的實施例二的結構原 理圖。圖5為本實用新型公開的採用一個低位機組的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組"的安裝示意圖。圖6為本實用新型公開的採用多個低位機組的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組" 的安裝示意圖。圖1至圖6中各部件的名稱為l一高位機組；2 —低位機組；3 —熱管蒸發器；4一熱管氣體連接管；5 —熱管冷凝器；6 一熱管液體連接管；7 —液體管電磁閥；8 —壓縮機；9一氣體連接管；IO —冷凝器；ll一液體 連接管；12—節流裝置；13 —蒸發器；14一熱管電磁閥；15 —製冷電磁閥；16 —三通閥；17 一氣液分離器；18 —高壓貯液器；19一單向閥；20—熱管支路；21 —壓縮機支路；22 —建築 物；2a—第a臺低位機組；2b —第b臺低位機組；9a—第a臺低位機組的氣體連接管；9b — 第b臺低位機組的氣體連接管；lla—第a臺低位機組的液體連接管；lib —第b臺低位機組的液體連接管。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。 實施例一圖3為本實用新型提供的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組"實施例的結構原理圖。 該空調機組含有壓縮機8，冷凝器IO，蒸發器13，液體連接管ll，設置在液體連接管上 的液體管電磁閥7，並聯在液體管電磁閥兩端節流裝置12以及氣體連接管9，所述壓縮機、 冷凝器、蒸發器、節流裝置、液體連接管和氣體連接管構成一個冷媒循環迴路在蒸發器的 氣體連接管和壓縮機的排氣管之間並聯有熱管支路20;在冷凝器10與液體管電磁閥7之間 的液體連接管11上設置有高壓貯液器18，在冷凝器10的氣體進口管上設有三通閥16，該閥 分別與冷凝器10的氣體進口管、壓縮機8的排氣管和熱管支路相連通；並在壓縮機8的進氣 管上設置氣液分離器17。本實施例中，壓縮機8、三通閥16、冷凝器10、氣液分離器17、 高壓貯液器18、液體管電磁閥7和節流裝置12均設置在高位機組1內；蒸發器13設置在低 位機組2內。在壓縮機8的排氣管與三通閥16之間，以及在氣液分離器17的進氣管上分別 設置單向閥19。在上述的冷媒自然循環並用型單元式空調機組的實施例中，所述三通閥16採用電磁式三 通閥、電動式三通閥或自力式三通閥；所述節流裝置12為熱力膨脹閥或電子膨脹閥或毛細管， 或是這些節流裝置的組合節流裝置。當採用電子膨脹閥時，由於電子膨脹閥具有關斷功能， 此時液體管電磁閥7可以取消。 實施例二圖4為本實用新型提供的"冷媒自然循環並用型單元式空調機組"另一種實施例的結構原理圖。製冷循環和自然循環的部件與工作原理與圖3所示實施例一完全相同，只是部件的 設置位置不同。即所述冷凝器IO和高壓C液器18設置在高位機組1內；所述壓縮機8、三 通閥16、氣液分離器17、蒸發器13以及液體管電磁閥7和節流裝置12均設置在低位機組2 內。由實施例一和實施例二給出的冷媒自然循環並用型單元式空調機組，在安裝時，需將高 位機組1安裝在低位機組2的上部，高位機組1和低位機組2的液體管接口之間的高差需大 於0.5米，以保證自然循環時具有足夠的重力勢能驅動自然循環持續進行。圖5示出了高位機組1和低位機組2均為一臺的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機 組的高位機組1和低位機組2的安裝方式，高位機組1安裝在建築物22的外側屋頂、陽臺或 外牆上，低位機組2安裝在室內合適的位置。低位機組2的氣體連接管9與安裝在室外的高 位機組1的氣體連接管9相連；低位機組2的液體連接管11與高位機組1的液體連接管11 相連，構成一個冷媒循環迴路。圖6示出了由一臺高位機組1和兩臺低位機組2構成的一種冷媒自然循環並用型單元式 空調機組的安裝結構圖。安裝在室內的第a臺低位機組2a的氣體連接管9a與第b臺低位機 組2b的氣體連接管9b相連後，再與安裝在室外的高位機組1的氣體連接管9相連；第a臺 低位機組2a的液體連接管lla與第b臺低位機組2b的液體連接管lib相連後，再與高位機 組l的熱管液體連接管ll相連，構成一個冷媒循環迴路。值得說明的是，在實施例一中，液體管電磁閥7和節流裝置12設置在低位機組2內的技 術方案，也屬於本實用新型的保護範圍。上述實施例所述冷媒自然循環並用型單元式空調機組，相對於圖1所示現有技術的"冷 媒自然循環與製冷循環分離型機房專用機"而言，具有可節省材料、降低製造成本等優點 相對於圖2所示現有技術"冷媒自然循環並用型機房專用機"而言，具有大幅度延長自然循 環的使用時間，充分利用自然冷源，同時提高製冷循環時的運行能效比，具有顯著的節能效 果，而且保證了機組的安全、可靠運行。
權利要求1、一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，它含有壓縮機(8)，冷凝器(10)，蒸發器(13)，液體連接管(11)，設置在液體連接管上的液體管電磁閥(7)，並聯在液體管電磁閥兩端節流裝置(12)以及氣體連接管(9)，所述壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置、液體連接管和氣體連接管構成一個冷媒循環迴路；在蒸發器的氣體連接管和壓縮機的排氣管之間並聯有熱管支路(20)，所述蒸發器(13)設置在低位機組(2)內，冷凝器(10)設置在高位機組(1)內，其特徵在於在冷凝器(10)與液體管電磁閥(7)之間的液體連接管上設置有高壓貯液器(18)，在冷凝器(10)的氣體進口管上設有三通閥(16)，該閥分別與冷凝器(10)的氣體進口管、壓縮機(8)的排氣管和熱管支路相連通；並在壓縮機(8)的進氣管上設置氣液分離器(17)。
2、 根據權利要求l所述的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，其特徵在於在壓 縮機(8)的排氣管與三通閥(16)之間，以及在氣液分離器(17)的進氣管上分別設置單向 閥(19)。
3、 根據權利要求1或2所述的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，其特徵在於-所述壓縮機(8)、三通閥(16)、氣液分離器(17)、高壓貯液器(18)設置在高位機組(1) 內，液體管電磁閥(7)和節流裝置(12)設置在高位機組或低位機組內。
4、 根據權利要求l或2所述的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，其特徵在於 所述的高壓貯液器(18)設置在高位機組(1)內；所述壓縮機(8)、三通闊(16)、氣液分 離器(17)以及液體管電磁閥(7)和節流裝置(12)設置在低位機組(2)內。
5、 根據權利要求l所述的冷媒自然循環並用型單元式空調機組，其特徵在於所述三通 閥(16)為電磁式、電動式或自力式的；所述節流裝置(12)為熱力膨脹閥、電子膨脹閥或 毛細管，或是這些節流裝置的組合；當採用電子膨脹閥時，取消液體管電磁閥(7)。
6、 根據權利要求l所述的一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，其特徵在於所述 低位機組(2)的數量為一臺或一臺以上，第a臺低位機組(2a)的氣體連接管(9a)與第b 臺低位機組(2b)的氣體連接管(9b)相連後，再與高位機組(1)的氣體連接管(9)相連； 第a臺低位機組(2a)的液體連接管(lla)與第b臺低位機組(2b)的液體連接管(lib) 相連後，再與高位機組(1)的液體連接管(11)相連，構成一個冷媒循環迴路。
專利摘要一種冷媒自然循環並用型單元式空調機組，含有壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器、氣體連接管、液體連接管以及液體管電磁閥，其技術特點是在冷凝器與液體管電磁閥之間的液體連接管上設置有高壓貯液器，在冷凝器的氣體進口管上設有三通閥，並在壓縮機的進氣管上設置氣液分離器。本實用新型減少了易損部件，降低了機組的故障率；在系統中設置高壓貯液器、氣液分離器以及單向閥，具有顯著的節能效果，而且可避免出現液擊或油擊現象，保證壓縮機的安全可靠運行。本實用新型既可作為機房專用機使用，又可作為高溫冷庫以及其他高發熱空間的降溫設備使用，具有高效節能、清潔、安全和可靠的特點。
文檔編號F25B1/00GK201173633SQ20082007943
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月17日 優先權日2008年3月17日
發明者王文太, 王鵬飛, 興 邢 申請人:時代嘉華(中國)科技有限公司