专利名称：冷媒自然循环并用型单元式空调机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷媒自然循环并用型单元式空调机组，特别适用于移动通讯基站、高温 冷库以及其他高发热空间的冷却降温。
技术背景随着大型计算机的广泛应用及移动通讯的普及，机房专用机设备得到大量应用。由于机 房专用机是全年制冷运行的直接蒸发式空调系统，而一般空调机制冷量是按夏季最大冷负荷 确定的，即使在寒冷的冬季(外温很低时)仍需对机房内进行制冷降温，但压縮机频繁启停， 使压缩机的寿命大大縮短，同时空调机的故障还会导致室温的急剧增加，经常引起通讯设施 的故障。为解决这一问题，20世纪70年代后期，日本开发出将分离式热管和空调机集成为 一体的"冷媒自然循环与制冷循环分离型机房专用机"，如图1所示。该机房专用机包括冷媒 自然循环(即热管循环)和机械制冷循环为两个独立循环回路，当室外气温较高时，采用常 规压縮机制冷循环，当室外气温降到某一设定值时，压縮机停止运行，通过冷媒自然循环实 现室内的降温冷却。该机房专用机虽然可靠性和节能效果得到很大的改善，但由于需要两组 独立的冷凝器和蒸发器，成本昂贵、资源耗费巨大。为改善图l所示机房专用机成本高、资源耗费巨大的弊端，1985年日本大金工业株式会 社在压縮机制冷循环的基础上，在压缩机支路21的压縮机8的吸气管上增设制冷电磁阀15， 在压縮机8和制冷电磁阀15两端并联一个带有热管电磁阀14的热管支路20，在节流装置12 两端并联一个液体管电磁阀7，研制出将分离式热管循环融入压缩机制冷循环中的"冷媒自 然循环并用型机房专用机"，如图2所示(参见孙丽颖，马最良.冷剂自然循环空调机的特 性与应用.哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2004, 20(6): 729-732.)。该机在过渡季或冬 季等外界温度较低时，通过停止运行压縮机，优先运转冷媒自然循环的控制方式，可以大幅 度地降低耗电量，同时又减少了机组材料的浪费，降低了制造成本。在图2所示的"冷媒自然循环并用型机房专用机"中，仍存在以下缺陷不能保证机房专 用机的安全性、可靠性和高效运行，具体表现在(1)采用了启闭互逆的热管电磁阀14和制冷电磁阀15，虽然可以实现冷媒制冷循环和 自然循环的切换，但由于采用两只电磁阀，如果二者之一发生故障，将导致某一电磁阀不能打开或关闭不严，将导致机组故障；(2) 由于制冷循环和自然循环时所需冷媒循环量和充注量不同，自然循环运行时，液态 冷媒大部分在蒸发器13内，而制冷运行时，液态冷媒大部分在冷凝器10内。目前的结构特 点是要保证制冷循环高效运行，则由于自然循环时蒸发器13内的液态冷媒存贮量偏小，蒸 发器13面积不能得到充分利用，故自然循环的运行效率低下，可利用时间短，必然增加制冷 循环运行时间；反之，如果保证自然循环效率较高，则制冷循环时制冷机大量存入冷凝器中， 导致冷凝压力很高，运行效率低下。因此，机房专用机的全年节能效果不明显。(3) 冷媒自然循环运行时，气态冷媒进入冷凝器10的同时，仍可沿压縮机8排气管进 入压縮机8内部并存集在压縮机8的排气腔内，压縮机8启动时会出现液击或油击现象，导 致压縮机损坏。因此，迫切需要解决上述问题，以实现冷媒自然循环并用型机房专用机的安全、可靠、 高效运行。 发明内容针对现有"冷媒自然循环并用型机房专用机"存在的上述缺陷，本发明提出一种冷媒自 然循环并用型单元式空调机组，以实现安全、可靠和高效运行，并充分发挥"冷媒自然循环 并用型机房专用机"的高效节能优势。本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种冷媒自然循环并用型单元式空调机组，它含有压縮机8，冷凝器IO,蒸发器13，液 体连接管ll，设置在液体连接管上的液体管电磁阀7，并联在液体管电磁阀两端的节流装置 12以及气体连接管9，所述压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、液体连接管和气体连接管 构成一个冷媒循环回路；在蒸发器的气体连接管和压縮机的排气管之间并联有热管支路20， 所述蒸发器13设置在低位机组2内，冷凝器10设置在高位机组1内，其特征在于在冷凝 器10与液体管电磁阀7之间的液体连接管上设置有高压lt液器18，在冷凝器10的气体进口 管上设有三通阀16，该阀分别与冷凝器10的气体进口管、压縮机8的排气管和热管支路20 相连通；并在压縮机8的进气管上设置气液分离器17。本发明的技术特征还在于在压缩机8的排气管与三通阀16之间，以及在气液分离器 17的进气管上分别设置单向阀19。在上述技术方案中，所述压縮机8、三通阀16、气液分离器17、高压贮液器18设置在 高位机组l内，液体管电磁阀7和节流装置12设置在高位机组或低位机组内；或者是将所述 的冷凝器10和高压贮液器18设置在高位机组组1内，所述压縮机8、三通阀16、气液分离器17以及液体管电磁7和节流装置12设置在低位机组2内。本发明所述的三通阀16为电磁式、电动式或自力式的；所述节流装置12为热力膨胀阀、 电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合；当采用电子膨胀阀时，可以取消液体管电 磁阀7 。本发明的另一技术特征在于所述低位机组2可采用一台或一台以上，第a台低位机组 2a的气体连接管9a与第b台低位机组2b的气体连接管9b相连后，再与高位机组1的气体连 接管9相连；第a台低位机组2a的液体连接管lla与第b台低位机组2b的液体连接管lib 相连后，再与高位机组l的液体连接管ll相连，构成一个冷媒循环回路。本发明具有以下优点及突出性效果本发明由于采用了上述技术方案，不仅可节省材料、降低制造成本，保证机房等高发热空间的洁净，还可大幅度提高冷媒自然循环并用型单元式空调机组的安全性、可靠性，具有显著的节能效果，具体表现在① 采用了电磁式或电动式或自力式三通阀16代替现有技术中的启闭互逆的热管电磁阀 14和制冷电磁阀15，使易损部件减少，降低了机组的故障率，提高了机组的可靠性。② 在高位机组1中设置高压贮液器18，存贮自然循环与制冷循环所需冷媒充注量的差 额，使得在自然循环时所有冷媒都参与循环，而在制冷循环时只有部分冷媒参与循环，使自 然循环和制冷循环都处于高效运行，并延长了冷媒自然循环的运行时间，具有显著的节能效果；③ 在压缩机8的进气管上设置气液分离器17，并在压縮机8的排气管和气液分离器17 的进气管上分别设置单向阀19，在冷媒自然循环时，气态冷媒不能进入压縮机8内，使得压 縮机8能够安全启动，避免出现液击或油击现象，保证了压縮机的安全运行。本发明不仅可作为机房专用机使用，而且还可以作为高温冷库以及其他高发热空间的降 温设备使用，以充分利用低室外温度时空气的冷量，具有良好的节能效果。
图1为现有技术的"冷媒自然循环与制冷循环分离型机房专用机"的原理图。 图2为现有技术"冷媒自然循环并用型机房专用机"的原理图。图3为本发明公开的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"的实施例一的结构原理图。 图4为本发明公开的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"的实施例二的结构原理图。 图5为本发明公开的采用一个低位机组的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"的安 装示意图。图6为本发明公开的采用多个低位机组的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"的安装示意图。图1至图6中各部件的名称为l一高位机组；2 —低位机组；3 —热管蒸发器；4一热管气体连接管；5 —热管冷凝器；6 一热管液体连接管；7 —液体管电磁阀；8 —压縮机；9一气体连接管；IO —冷凝器；11—液体 连接管；12—节流装置；13 —蒸发器；14一热管电磁阀；15 —制冷电磁阀；16 —三通阀；17 一气液分离器；18 —高压贮液器；19一单向阀；20 —热管支路；21—压縮机支路；22—建筑物；2a—第a台低位机组；2b —第b台低位机组；9a—第a台低位机组的气体连接管；9b— 第b台低位机组的气体连接管；lla—第a台低位机组的液体连接管；lib —第b台低位机组 的液体连接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。 实施例一图3为本发明提供的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"实施例的结构原理图。 该空调机组含有压缩机8，冷凝器IO，蒸发器13,液体连接管ll，设置在液体连接管上 的液体管电磁阀7，并联在液体管电磁阀两端节流装置12以及气体连接管9，所述压缩机、 冷凝器、蒸发器、节流装置、液体连接管和气体连接管构成一个冷媒循环回路；在蒸发器的 气体连接管和压縮机的排气管之间并联有热管支路20;在冷凝器10与液体管电磁阔7之间 的液体连接管11上设置有高压贮液器18，在冷凝器10的气体进口管上设有三通阀16，该阀 分别与冷凝器10的气体进口管、压縮机8的排气管和热管支路相连通；并在压缩机8的进气 管上设置气液分离器17。本实施例中，压縮机8、三通阀16、冷凝器10、气液分离器17、 高压贮液器18、液体管电磁阀7和节流装置12均设置在高位机组1内；蒸发器13设置在低 位机组2内。在压缩机8的排气管与三通阔16之间，以及在气液分离器17的进气管上分别 设置单向阀19。在上述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组的实施例中，所述三通阀16采用电磁式三通阀、电动式三通阀或自力式三通阀；所述节流装置12为热力膨胀阀或电子膨胀阀或毛细管，或是这些节流装置的组合节流装置。当采用电子膨胀阀时，由于电子膨胀阀具有关断功能，此时液体管电磁阀7可以取消。 实施例二图4为本发明提供的"冷媒自然循环并用型单元式空调机组"另一种实施例的结构原理 图。制冷循环和自然循环的部件与工作原理与图3所示实施例一完全相同，只是部件的设置 位置不同。即所述冷凝器10和高压贮液器18设置在高位机组1内；所述压縮机8、三通阀16、气液分离器17、蒸发器13以及液体管电磁阀7和节流装置12均设置在低位机组2内。由实施例一和实施例二给出的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，在安装时，需将高 位机组1安装在低位机组2的h部，高位机组1和低位机组2的液体管接口之间的高差需大 于0.5米，以保证自然循环时具有足够的重力势能驱动自然循环持续进行。图5示出了高位机组1和低位机组2均为一台的一种冷媒自然循环并用型单元式空调机 组的高位机组1和低位机组2的安装方式，高位机组1安装在建筑物22的外侧屋顶、阳台或 外墙上，低位机组2安装在室内合适的位置。低位机组2的气体连接管9与安装在室外的高 位机组1的气体连接管9相连；低位机组2的液体连接管11与高位机组1的液体连接管11 相连，构成一个冷媒循环回路。图6示出了由一台高位机组1和两台低位机组2构成的一种冷媒自然循环并用型单元式 空调机组的安装结构图。安装在室内的第a台低位机组2a的气体连接管9a与第b台低位机 组2b的气体连接管9b相连后，再与安装在室外的高位机组1的气体连接管9相连；第a台 低位机组2a的液体连接管lla与第b台低位机组2b的液体连接管lib相连后，再与高位机 组1的热管液体连接管11相连，构成一个冷媒循环回路。值得说明的是，在实施例一中，液体管电磁阀7和节流装置12设置在低位机组2内的技 术方案，也属于本发明的保护范围。上述实施例所述冷媒自然循环并用型单元式空调机组，相对于图1所示现有技术的"冷 媒自然循环与制冷循环分离型机房专用机"而言，具有可节省材料、降低制造成本等优点； 相对于图2所示现有技术"冷媒自然循环并用型机房专用机"而言，具有大幅度延长自然循 环的使用时间，充分利用自然冷源，同时提高制冷循环时的运行能效比，具有显著的节能效 果，而且保证了机组的安全、可靠运行。
权利要求
1、冷媒自然循环并用型单元式空调机组，它含有压缩机(8)，冷凝器(10)，蒸发器(13)，液体连接管(11)，设置在液体连接管上的液体管电磁阀(7)，并联在液体管电磁阀两端节流装置(12)以及气体连接管(9)，所述压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、液体连接管和气体连接管构成一个冷媒循环回路；在蒸发器的气体连接管和压缩机的排气管之间并联有热管支路(20)，所述蒸发器(13)设置在低位机组(2)内，冷凝器(10)设置在高位机组(1)内，其特征在于在冷凝器(10)与液体管电磁阀(7)之间的液体连接管上设置有高压贮液器(18)，在冷凝器(10)的气体进口管上设有三通阀(16)，该阀分别与冷凝器(10)的气体进口管、压缩机(8)的排气管和热管支路相连通；并在压缩机(8)的进气管上设置气液分离器(17)。
2、 根据权利要求l所述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，其特征在于在压縮机 (8)的排气管与三通阀(16)之间，以及在气液分离器(17)的进气管上分别设置单向阀(19)。
3、 根据权利要求1或2所述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，其特征在于所述 压縮机(8)、三通阀(16)、气液分离器(17)、高压贮液器(18)设置在高位机组(1)内， 液体管电磁阀(7)和节流装置(12)设置在高位机组或低位机组内。
4、 根据权利要求1或2所述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，其特征在于所述 的高压贮液器(18)设置在高位机组(1)内；所述压縮机(8)、三通阀(16)、气液分离器(17)以及液体管电磁阀(7)和节流装置(12)设置在低位机组(2)内。
5、 根据权利要求l所述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，其特征在于所述三通 阀(16)为电磁式、电动式或自力式的；所述节流装置(12)为热力膨胀阀、电子膨胀阀或 毛细管，或是这些节流装置的组合；当采用电子膨胀阀时，取消液体管电磁阀(7)。
6、 根据权利要求l所述的冷媒自然循环并用型单元式空调机组，其特征在于所述低位 机组(2)的数量为一台或一台以上，第a台低位机组(2a)的气体连接管(9a)与第b台低 位机组(2b)的气体连接管(9b)相连后，再与高位机组(1)的气体连接管(9)相连；第 a台低位机组(2a)的液体连接管(lla)与第b台低位机组(2b)的液体连接管(lib)相连 后，再与高位机组(1)的液体连接管(11)相连，构成一个冷媒循环回路。
全文摘要
冷媒自然循环并用型单元式空调机组，含有压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、气体连接管、液体连接管以及液体管电磁阀，其技术特点是在冷凝器与液体管电磁阀之间的液体连接管上设置有高压贮液器，在冷凝器的气体进口管上设有三通阀，并在压缩机的进气管上设置气液分离器。本发明减少了易损部件，降低了机组的故障率；在系统中设置高压贮液器、气液分离器以及单向阀，具有显著的节能效果，而且可避免出现液击或油击现象，保证压缩机的安全可靠运行。本发明既可作为机房专用机使用，又可作为高温冷库以及其他高发热空间的降温设备使用，具有高效节能、清洁、安全和可靠的特点。
文档编号F25B1/00GK101245955SQ20081010206
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者王文太, 王鹏飞, 兴 邢 申请人:时代嘉华(中国)科技有限公司