專利名稱：一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，特別適用于移動通訊基站、 高溫冷庫以及其他高發(fā)熱空間的冷卻降溫。
技術(shù)背景隨著大型計算機(jī)的廣泛應(yīng)用及移動通訊的普及，機(jī)房專用機(jī)設(shè)備得到大量應(yīng)用。由于機(jī) 房專用機(jī)是全年制冷運(yùn)行的直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)，而一般空調(diào)機(jī)制冷量是按夏季最大冷負(fù)荷 確定的，即使在寒冷的冬季(外溫很低時)仍需對機(jī)房內(nèi)進(jìn)行制冷降溫，但壓縮機(jī)頻繁啟停， 使壓縮機(jī)的壽命大大縮短，同時空調(diào)機(jī)的故障還會導(dǎo)致室溫的急劇增加，經(jīng)常引起通訊設(shè)施 的故障。為解決這一問題，20世紀(jì)70年代后期，日本開發(fā)出將分離式熱管和空調(diào)機(jī)集成為 一體的"冷媒自然循環(huán)與制冷循環(huán)分離型機(jī)房專用機(jī)"，如圖1所示。該機(jī)房專用機(jī)包括冷媒 自然循環(huán)(即熱管循環(huán))和機(jī)械制冷循環(huán)為兩個獨立循環(huán)回路，當(dāng)室外氣溫較高時，采用常 規(guī)壓縮機(jī)制冷循環(huán)，當(dāng)室外氣溫降到某一設(shè)定值時，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，通過冷媒自然循環(huán)實 現(xiàn)室內(nèi)的降溫冷卻。該機(jī)房專用機(jī)雖然可靠性和節(jié)能效果得到很大的改善，但由于需要兩組 獨立的冷凝器和蒸發(fā)器，成本昂貴、資源耗費(fèi)巨大。為改善圖1所示機(jī)房專用機(jī)成本高、資源耗費(fèi)巨大的弊端，1985年日本大金工業(yè)株式會 社在壓縮機(jī)制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上，在壓縮機(jī)支路21的J1縮機(jī)8的吸氣管上增設(shè)制冷電磁閥15， 在壓縮機(jī)8和制冷電磁閥15兩端并聯(lián)一個帶有熱管電磁閥14的熱管支路20，在節(jié)流裝置12 兩端并聯(lián)一個液體管電磁閥7,研制出將分離式熱管循環(huán)融入壓縮機(jī)制冷循環(huán)中的"冷媒自 然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"，如圖2所示(參見孫麗穎，馬最良.冷劑自然循環(huán)空調(diào)機(jī)的特 性與應(yīng)用.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004， 20(6): 729-732.)。該機(jī)在過渡季或冬 季等外界溫度較低時，通過停止運(yùn)行壓縮機(jī)，優(yōu)先運(yùn)轉(zhuǎn)冷媒自然循環(huán)的控制方式，可以大幅 度地降低耗電量，同時又減少了機(jī)組材料的浪費(fèi)，降低了制造成本。在圖2所示的"冷媒自然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"中，仍存在以下缺陷不能保證機(jī)房專 用機(jī)的安全性、可靠性和高效運(yùn)行，具體表現(xiàn)在-(1)采用了啟閉互逆的熱管電磁閥14和制冷電磁閥15，雖然可以實現(xiàn)冷媒制冷循環(huán)和 自然循環(huán)的切換，但由于采用兩只電磁閥，如果二者之一發(fā)生故障，將導(dǎo)致某一電磁閥不能打開或關(guān)閉不嚴(yán)，將導(dǎo)致機(jī)組故障；(2) 由于制冷循環(huán)和自然循環(huán)時所需冷媒循環(huán)量和充注量不同，自然循環(huán)運(yùn)行時，液態(tài) 冷媒大部分在蒸發(fā)器13內(nèi)，而制冷運(yùn)行時，液態(tài)冷媒大部分在冷凝器10內(nèi)。目前的結(jié)構(gòu)特 點是要保證制冷循環(huán)高效運(yùn)行，則由于自然循環(huán)時蒸發(fā)器13內(nèi)的液態(tài)冷媒存貯量偏小，蒸 發(fā)器13面積不能得到充分利用，故自然循環(huán)的運(yùn)行效率低下，可利用時間短，必然增加制冷 循環(huán)運(yùn)行時間；反之，如果保證自然循環(huán)效率較高，則制冷循環(huán)時制冷機(jī)大量存入冷凝器中， 導(dǎo)致冷凝壓力很高，運(yùn)行效率低下。因此，機(jī)房專用機(jī)的全年節(jié)能效果不明顯。(3) 冷媒自然循環(huán)運(yùn)行時，氣態(tài)冷媒進(jìn)入冷凝器10的同時，仍可沿壓縮機(jī)8排氣管進(jìn) 入壓縮機(jī)8內(nèi)部并存集在壓縮機(jī)8的排氣腔內(nèi)，壓縮機(jī)8啟動時會出現(xiàn)液擊或油擊現(xiàn)象，導(dǎo) 致壓縮機(jī)損壞。因此，迫切需要解決上述問題，以實現(xiàn)冷媒自然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)的安全、可靠、 高效運(yùn)行。 實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有"冷媒自然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"存在的上述缺陷，本實用新型提出一種冷 媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，以實現(xiàn)安全、可靠和高效運(yùn)行，并充分發(fā)揮"冷媒自然 循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"的高效節(jié)能優(yōu)勢。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，它含有壓縮機(jī)8，冷凝器IO，蒸發(fā)器13，液 體連接管ll，設(shè)置在液體連接管上的液體管電磁閥7，并聯(lián)在液體管電磁閥兩端的節(jié)流裝置 12以及氣體連接管9，所述壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、液體連接管和氣體連接管 構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路；在蒸發(fā)器的氣體連接管和壓縮機(jī)的排氣管之間并聯(lián)有熱管支路20， 所述蒸發(fā)器13設(shè)置在低位機(jī)組2內(nèi)，冷凝器10設(shè)置在高位機(jī)組1內(nèi)，其特征在于在冷凝 器10與液體管電磁閥7之間的液體連接管上設(shè)置有高壓貯液器18，在冷凝器10的氣體進(jìn)口 管上設(shè)有三通閥16，該閥分別與冷凝器10的氣體進(jìn)口管、壓縮機(jī)8的排氣管和熱管支路20 相連通；并在壓縮機(jī)8的進(jìn)氣管上設(shè)置氣液分離器17。本實用新型的技術(shù)特征還在于在壓縮機(jī)8的排氣管與三通閥16之間，以及在氣液分離 器17的進(jìn)氣管上分別設(shè)置單向閥19。在上述技術(shù)方案中，所述壓縮機(jī)8、三通閥16、氣液分離器17、高壓貯液器18設(shè)置在 高位機(jī)組l內(nèi)，液體管電磁閥7和節(jié)流裝置12設(shè)置在高位機(jī)組或低位機(jī)組內(nèi)；或者是將所述 的冷凝器10和高壓貯液器18設(shè)置在高位機(jī)組組1內(nèi)，所述壓縮機(jī)8、三通閥16、氣液分離器17以及液體管電磁7和節(jié)流裝置12設(shè)置在低位機(jī)組2內(nèi)。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(jié)流裝置12為熱力膨 脹閥、電子膨脹閥或毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合；當(dāng)采用電子膨脹閥時，可以取消液 體管電磁閥7 。本實用新型的另一技術(shù)特征在于所述低位機(jī)組2可采用一臺或一臺以上，第a臺低位 機(jī)組2a的氣體連接管9a與第b臺低位機(jī)組2b的氣體連接管9b相連后，再與高位機(jī)組1的 氣體連接管9相連；第a臺低位機(jī)組2a的液體連接管lla與第b臺低位機(jī)組2b的液體連接 管llb相連后，再與高位機(jī)組1的液體連接管11相連，構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路。本實用新型具有以下優(yōu)點及突出性效果本實用新型由于采用了上述技術(shù)方案，不僅可 節(jié)省材料、降低制造成本，保證機(jī)房等高發(fā)熱空間的潔凈，還可大幅度提高冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組的安全性、可靠性，具有顯著的節(jié)能效果，具體表現(xiàn)在① 采用了電磁式或電動式或自力式三通閥16代替現(xiàn)有技術(shù)中的啟閉互逆的熱管電磁閥 14和制冷電磁閥15，使易損部件減少，降低了機(jī)組的故障率，提高了機(jī)組的可靠性。② 在高位機(jī)組1中設(shè)置高壓貯液器18，存貯自然循環(huán)與制冷循環(huán)所需冷媒充注量的差 額，使得在自然循環(huán)時所有冷媒都參與循環(huán)，而在制冷循環(huán)時只有部分冷媒參與循環(huán)，使自 然循環(huán)和制冷循環(huán)都處于高效運(yùn)行，并延長了冷媒自然循環(huán)的運(yùn)行時間，具有顯著的節(jié)能效 果。③ 在壓縮機(jī)8的進(jìn)氣管上設(shè)置氣液分離器17，并在壓縮機(jī)8的排氣管和氣液分離器17的進(jìn)氣管上分別設(shè)置單向閥19，在冷媒自然循環(huán)時，氣態(tài)冷媒不能進(jìn)入壓縮機(jī)8內(nèi)，使得壓縮機(jī)8能夠安全啟動，避免出現(xiàn)液擊或油擊現(xiàn)象，保證了壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。本實用新型不僅可作為機(jī)房專用機(jī)使用，而且還可以作為高溫冷庫以及其他高發(fā)熱空間 的降溫設(shè)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(jié)能效果。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的"冷媒自然循環(huán)與制冷循環(huán)分離型機(jī)房專用機(jī)"的原理圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)"冷媒自然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"的原理圖。圖3為本實用新型公開的"冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組"的實施例一的結(jié)構(gòu)原 理圖。圖4為本實用新型公開的"冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組"的實施例二的結(jié)構(gòu)原 理圖。圖5為本實用新型公開的采用一個低位機(jī)組的"冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組"的安裝示意圖。圖6為本實用新型公開的采用多個低位機(jī)組的"冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)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(jī)組；2 —低位機(jī)組；3 —熱管蒸發(fā)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(jī)；9一氣體連接管；IO —冷凝器；ll一液體 連接管；12—節(jié)流裝置；13 —蒸發(fā)器；14一熱管電磁閥；15 —制冷電磁閥；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(jī)支路；22 —建筑 物；2a—第a臺低位機(jī)組；2b —第b臺低位機(jī)組；9a—第a臺低位機(jī)組的氣體連接管；9b — 第b臺低位機(jī)組的氣體連接管；lla—第a臺低位機(jī)組的液體連接管；lib —第b臺低位機(jī)組的液體連接管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)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(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組"實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。 該空調(diào)機(jī)組含有壓縮機(jī)8，冷凝器IO，蒸發(fā)器13，液體連接管ll，設(shè)置在液體連接管上 的液體管電磁閥7，并聯(lián)在液體管電磁閥兩端節(jié)流裝置12以及氣體連接管9，所述壓縮機(jī)、 冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、液體連接管和氣體連接管構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路在蒸發(fā)器的 氣體連接管和壓縮機(jī)的排氣管之間并聯(lián)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(shè)置有高壓貯液器18，在冷凝器10的氣體進(jìn)口管上設(shè)有三通閥16，該閥 分別與冷凝器10的氣體進(jìn)口管、壓縮機(jī)8的排氣管和熱管支路相連通；并在壓縮機(jī)8的進(jìn)氣 管上設(shè)置氣液分離器17。本實施例中，壓縮機(jī)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(jié)流裝置12均設(shè)置在高位機(jī)組1內(nèi)；蒸發(fā)器13設(shè)置在低 位機(jī)組2內(nèi)。在壓縮機(jī)8的排氣管與三通閥16之間，以及在氣液分離器17的進(jìn)氣管上分別 設(shè)置單向閥19。在上述的冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組的實施例中，所述三通閥16采用電磁式三 通閥、電動式三通閥或自力式三通閥；所述節(jié)流裝置12為熱力膨脹閥或電子膨脹閥或毛細(xì)管， 或是這些節(jié)流裝置的組合節(jié)流裝置。當(dāng)采用電子膨脹閥時，由于電子膨脹閥具有關(guān)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(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組"另一種實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。制冷循環(huán)和自然循環(huán)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(shè)置位置不同。即所述冷凝器IO和高壓C液器18設(shè)置在高位機(jī)組1內(nèi)；所述壓縮機(jī)8、三 通閥16、氣液分離器17、蒸發(fā)器13以及液體管電磁閥7和節(jié)流裝置12均設(shè)置在低位機(jī)組2 內(nèi)。由實施例一和實施例二給出的冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，在安裝時，需將高 位機(jī)組1安裝在低位機(jī)組2的上部，高位機(jī)組1和低位機(jī)組2的液體管接口之間的高差需大 于0.5米，以保證自然循環(huán)時具有足夠的重力勢能驅(qū)動自然循環(huán)持續(xù)進(jìn)行。圖5示出了高位機(jī)組1和低位機(jī)組2均為一臺的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī) 組的高位機(jī)組1和低位機(jī)組2的安裝方式，高位機(jī)組1安裝在建筑物22的外側(cè)屋頂、陽臺或 外墻上，低位機(jī)組2安裝在室內(nèi)合適的位置。低位機(jī)組2的氣體連接管9與安裝在室外的高 位機(jī)組1的氣體連接管9相連；低位機(jī)組2的液體連接管11與高位機(jī)組1的液體連接管11 相連，構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路。圖6示出了由一臺高位機(jī)組1和兩臺低位機(jī)組2構(gòu)成的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式 空調(diào)機(jī)組的安裝結(jié)構(gòu)圖。安裝在室內(nèi)的第a臺低位機(jī)組2a的氣體連接管9a與第b臺低位機(jī) 組2b的氣體連接管9b相連后，再與安裝在室外的高位機(jī)組1的氣體連接管9相連；第a臺 低位機(jī)組2a的液體連接管lla與第b臺低位機(jī)組2b的液體連接管lib相連后，再與高位機(jī) 組l的熱管液體連接管ll相連，構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路。值得說明的是，在實施例一中，液體管電磁閥7和節(jié)流裝置12設(shè)置在低位機(jī)組2內(nèi)的技 術(shù)方案，也屬于本實用新型的保護(hù)范圍。上述實施例所述冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，相對于圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的"冷 媒自然循環(huán)與制冷循環(huán)分離型機(jī)房專用機(jī)"而言，具有可節(jié)省材料、降低制造成本等優(yōu)點 相對于圖2所示現(xiàn)有技術(shù)"冷媒自然循環(huán)并用型機(jī)房專用機(jī)"而言，具有大幅度延長自然循 環(huán)的使用時間，充分利用自然冷源，同時提高制冷循環(huán)時的運(yùn)行能效比，具有顯著的節(jié)能效 果，而且保證了機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行。
權(quán)利要求1、一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，它含有壓縮機(jī)(8)，冷凝器(10)，蒸發(fā)器(13)，液體連接管(11)，設(shè)置在液體連接管上的液體管電磁閥(7)，并聯(lián)在液體管電磁閥兩端節(jié)流裝置(12)以及氣體連接管(9)，所述壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、液體連接管和氣體連接管構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路；在蒸發(fā)器的氣體連接管和壓縮機(jī)的排氣管之間并聯(lián)有熱管支路(20)，所述蒸發(fā)器(13)設(shè)置在低位機(jī)組(2)內(nèi)，冷凝器(10)設(shè)置在高位機(jī)組(1)內(nèi)，其特征在于在冷凝器(10)與液體管電磁閥(7)之間的液體連接管上設(shè)置有高壓貯液器(18)，在冷凝器(10)的氣體進(jìn)口管上設(shè)有三通閥(16)，該閥分別與冷凝器(10)的氣體進(jìn)口管、壓縮機(jī)(8)的排氣管和熱管支路相連通；并在壓縮機(jī)(8)的進(jìn)氣管上設(shè)置氣液分離器(17)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，其特征在于在壓 縮機(jī)(8)的排氣管與三通閥(16)之間，以及在氣液分離器(17)的進(jìn)氣管上分別設(shè)置單向 閥(19)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，其特征在于-所述壓縮機(jī)(8)、三通閥(16)、氣液分離器(17)、高壓貯液器(18)設(shè)置在高位機(jī)組(1) 內(nèi)，液體管電磁閥(7)和節(jié)流裝置(12)設(shè)置在高位機(jī)組或低位機(jī)組內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，其特征在于 所述的高壓貯液器(18)設(shè)置在高位機(jī)組(1)內(nèi)；所述壓縮機(jī)(8)、三通闊(16)、氣液分 離器(17)以及液體管電磁閥(7)和節(jié)流裝置(12)設(shè)置在低位機(jī)組(2)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，其特征在于所述三通 閥(16)為電磁式、電動式或自力式的；所述節(jié)流裝置(12)為熱力膨脹閥、電子膨脹閥或 毛細(xì)管，或是這些節(jié)流裝置的組合；當(dāng)采用電子膨脹閥時，取消液體管電磁閥(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，其特征在于所述 低位機(jī)組(2)的數(shù)量為一臺或一臺以上，第a臺低位機(jī)組(2a)的氣體連接管(9a)與第b 臺低位機(jī)組(2b)的氣體連接管(9b)相連后，再與高位機(jī)組(1)的氣體連接管(9)相連； 第a臺低位機(jī)組(2a)的液體連接管(lla)與第b臺低位機(jī)組(2b)的液體連接管(lib) 相連后，再與高位機(jī)組(1)的液體連接管(11)相連，構(gòu)成一個冷媒循環(huán)回路。
專利摘要一種冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機(jī)組，含有壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、氣體連接管、液體連接管以及液體管電磁閥，其技術(shù)特點是在冷凝器與液體管電磁閥之間的液體連接管上設(shè)置有高壓貯液器，在冷凝器的氣體進(jìn)口管上設(shè)有三通閥，并在壓縮機(jī)的進(jìn)氣管上設(shè)置氣液分離器。本實用新型減少了易損部件，降低了機(jī)組的故障率；在系統(tǒng)中設(shè)置高壓貯液器、氣液分離器以及單向閥，具有顯著的節(jié)能效果，而且可避免出現(xiàn)液擊或油擊現(xiàn)象，保證壓縮機(jī)的安全可靠運(yùn)行。本實用新型既可作為機(jī)房專用機(jī)使用，又可作為高溫冷庫以及其他高發(fā)熱空間的降溫設(shè)備使用，具有高效節(jié)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(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)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