空调变频器冷却系统及空调器的制作方法

1.本实用新型涉及空调变频器散热技术领域，具体而言，涉及一种空调变频器冷却系统及空调器。


背景技术：

2.一些空调器中设置有变频器，通过变频器可调整压缩机的转速，以提高空调器的换热效果。变频器在工作时发热量较大，需要进行冷却降温，以保证变频器可靠运行。现有技术中，对于变频器的冷却方式都是采用降温模块与变频器贴合接触的方式，此种方式无论降温模块采用风冷还是液冷，都存在导热热阻，冷却效果差，如果降温模块与变频器贴合不完全，还会导致空气热阻，而大大降低冷却效果。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种空调变频器冷却系统及空调器，以解决现有技术中的变频器冷却效果差的问题。
4.为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种空调变频器冷却系统，用于对变频器进行冷却，包括：第一冷却循环系统，第一冷却循环系统包括液冷部，液冷部的腔体内具有冷却流体，变频器浸入液冷部的冷却流体内；第二冷却循环系统，第二冷却循环系统与液冷部配合，以对液冷部进行冷却。
5.进一步地，第一冷却循环系统内的冷却流体为冷却液，第二冷却循环系统内的冷却流体为水；或，第一冷却循环系统、第二冷却循环系统内的冷却流体均为冷却液。
6.进一步地，第一冷却循环系统内的冷却流体的流动方向与第二冷却循环系统内的冷却流体的流动方向相反。
7.进一步地，第一冷却循环系统包括第一循环管路、第一泵体和冷凝器，液冷部、第一泵体和冷凝器均设置在第一循环管路上。
8.进一步地，第二冷却循环系统包括第二循环管路、第二泵体和第一换热器，第二泵体、第一换热器均设置在第二循环管路上；其中，第二循环管路与外部冷却设备连接，液冷部和第一换热器接触配合或液冷部嵌入第一换热器内，第一换热器用于对液冷部进行冷却。
9.进一步地，第二冷却循环系统还包括设置在第二循环管路上的第二换热器，第二换热器和冷凝器配合，以对冷凝器进行冷却。
10.进一步地，第二循环管路包括第一主管路、第二主管路、第一支路和第二支路，第二泵体设置在第一主管路上，第一换热器的一端和第一支路的一端并联至第一主管路的一端，第一换热器的另一端和第一支路的另一端并联至第二主管路的一端，第二换热器的一端和第二支路的一端并联至第一主管路的另一端，第二换热器的另一端和第二支路的另一端并联至第二主管路的另一端。
11.进一步地，空调变频器冷却系统还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀
门，第一阀门用于通断第一换热器，第二阀门用于通断第一支路，第三阀门用于通断第二换热器，第四阀门用于通断第二支路。
12.进一步地，第二泵体、第一泵体、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均可进行流量调节。
13.进一步地，空调变频器冷却系统具有第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，其中，在第一模式下，第二泵体关闭，第一泵体打开，第一换热器不参与循环，第二换热器不参与循环；在第二模式下，第二泵体打开，第一泵体打开，第一换热器参与循环，第二换热器不参与循环；在第三模式下，第二泵体打开，第一泵体打开，第一换热器不参与循环，第二换热器参与循环；在第四模式下，第二泵体打开，第一泵体打开，第一换热器参与循环，第二换热器参与循环。
14.进一步地，空调变频器冷却系统还包括第五阀门和第六阀门，第五阀门、第六阀门分别设置在连接第一冷却循环系统和第二冷却循环系统的不同管路上，且第五阀门、第六阀门分别位于液冷部的两侧；其中，第五阀门打开的情况下，第二冷却循环系统内的流体输入第一冷却循环系统，第六阀门打开的情况下，第一冷却循环系统内的流体输入第二冷却循环系统。
15.进一步地，空调变频器冷却系统还包括温度传感器和控制器，温度传感器用于检测变频器的温度，温度传感器、变频器、第一冷却循环系统和第二冷却循环系统均和控制器电连接。
16.本实用新型的另一方面提供了一种空调器，空调器包括压缩机、室内换热器、室外换热器和上述的空调变频器冷却系统。
17.应用本实用新型的技术方案，提供了一种空调变频器冷却系统，用于对变频器进行冷却，包括：第一冷却循环系统，第一冷却循环系统包括液冷部，液冷部的腔体内具有冷却流体，变频器浸入液冷部的冷却流体内；第二冷却循环系统，第二冷却循环系统与液冷部配合，以对液冷部进行冷却。采用该方案，将变频器浸入液冷部的冷却流体内，这样变频器的整个表面与冷却液直接接触，通过冷却流体带走变频器产生的热量，此种方式接触面积大，不会存在热阻，大大提高了对变频器的冷却效果和冷却效率；而且，本方案中，除了第一冷却循环系统中的液冷部直接对变频器进行冷却之外，还设置有第二冷却循环系统对液冷部进行冷却，这样可加快液冷部的散热效果，从而进一步提高对变频器的冷却效果。本方案中的第一冷却循环系统和第二冷却循环系统，可根据变频器的冷却需要开启，达到快速冷却以及节约能源的目的。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1示出了本实用新型的实施例提供的空调变频器冷却系统的结构示意图；
20.图2示出了图1中的变频器和液冷部的冷却原理示意图。
21.其中，上述附图包括以下附图标记：
22.10、变频器；
23.21、液冷部；22、第一循环管路；23、第一泵体；24、冷凝器；
24.31、第二循环管路；311、第一主管路；312、第二主管路；313、第一支路；314、第二支路；32、第二泵体；33、第一换热器；34、第二换热器；
25.41、第一阀门；42、第二阀门；43、第三阀门；44、第四阀门；45、第五阀门；46、第六阀门；
26.50、控制器。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.如图1至图2所示，本实用新型的实施例提供了一种空调变频器冷却系统，用于对变频器10进行冷却，包括：第一冷却循环系统，第一冷却循环系统包括液冷部21，液冷部21的腔体内具有冷却流体，变频器10浸入液冷部21的冷却流体内；第二冷却循环系统，第二冷却循环系统与液冷部21配合，以对液冷部21进行冷却。
29.采用该方案，将变频器10浸入液冷部21的冷却流体内，这样变频器10的整个表面与冷却流体直接接触，通过冷却流体带走变频器10产生的热量，此种方式接触面积大，不会存在热阻，大大提高了对变频器10的冷却效果和冷却效率；而且，本方案中，除了第一冷却循环系统中的液冷部21直接对变频器10进行冷却之外，还设置有第二冷却循环系统对液冷部21进行冷却，这样可加快液冷部21的散热效果，从而进一步提高对变频器10的冷却效果。本方案中的第一冷却循环系统和第二冷却循环系统，可根据变频器10的冷却需要开启，达到快速冷却以及节约能源的目的。
30.其中，第一冷却循环系统内的冷却流体为冷却液，第二冷却循环系统内的冷却流体为水，此情况下第一冷却循环系统和第二冷却循环系统为相互独立的流体系统。其中，冷却流体是不同于水的冷却介质，冷却效果更好，例如7100氟化液。
31.或者，第一冷却循环系统、第二冷却循环系统内的冷却流体均为冷却液，此情况下第一冷却循环系统和第二冷却循环系统可为相互独立的流体系统，或者为可以相互连通的流体系统。
32.为了提高系统的冷却效果，第一冷却循环系统内的冷却流体的流动方向与第二冷却循环系统内的冷却流体的流动方向相反。如此设置能够更高效地对变频器10进行冷却。
33.在本实施例中，第一冷却循环系统包括第一循环管路22、第一泵体23和冷凝器24，液冷部21、第一泵体23和冷凝器24均设置在第一循环管路22上。通过第一泵体23的运行可实现冷却流体的循环流动，冷凝器24用于对吸热后的冷却液散热降温，这样可以持续地通过液冷部21内的冷却液的流动对变频器10散热降温。本方案中的第一泵体23可根据需要开启或关闭。
34.在本实施例中，第二冷却循环系统包括第二循环管路31、第二泵体32和第一换热器33，第二泵体32、第一换热器33均设置在第二循环管路31上，以实现冷却流体的循环流
动；其中，第二循环管路31与外部冷却设备连接，液冷部21和第一换热器33接触配合或液冷部21嵌入第一换热器33内。通过第二泵体32的运行可实现冷却流体在管路以及第一换热器33中的循环流动。由于液冷部21和第一换热器33接触配合或液冷部21嵌入第一换热器33内，这样第一换热器33中的冷却流体可与液冷部21换热，从而对液冷部21中的冷却液降温。本方案中的第一换热器33可根据需要开启，如果液冷部21自身可满足对变频器10的冷却需求，则第一换热器33无需开启，开启第一换热器33后可提高对变频器10的冷却速度。通过外部冷却设备可对温度较高的冷却流体进行降温。外部冷却设备可以为散热翅片、散热盘管等结构。
35.如图1所示，第二冷却循环系统还包括设置在第二循环管路31上的第二换热器34，第二换热器34和冷凝器24配合，以对冷凝器24进行冷却。通过设置第二换热器34，加快了冷凝器24内的冷却液的冷却速度，这样冷却液降温比较快速，从而更好地对变频器10进行冷却。其中，第二换热器34可根据实际需要参与换热或不参与换热。
36.具体地，第二循环管路31包括第一主管路311、第二主管路312、第一支路313和第二支路314，第二泵体32设置在第一主管路311上，第一换热器33的一端和第一支路313的一端并联至第一主管路311的一端，第一换热器33的另一端和第一支路313的另一端并联至第二主管路312的一端，第二换热器34的一端和第二支路314的一端并联至第一主管路311的另一端，第二换热器34的另一端和第二支路314的另一端并联至第二主管路312的另一端。通过上述设置，便于对第一换热器33、第二换热器34是否参与换热循环进行控制，以根据实际情况设定系统的工作方式，从而达到对变频器10快速冷却以及节约能源的目的。例如，变频器10产生热量小时，两个换热器可不参与换热，变频器10产生热量大时，通过管路通断使换热器参与换热。
37.空调变频器冷却系统还包括第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43和第四阀门44，第一阀门41用于通断第一换热器33，第二阀门42用于通断第一支路313，第三阀门43用于通断第二换热器34，第四阀门44用于通断第二支路314。通过设置多个阀门通断对应的管路或换热器，可方便地对系统的工作方式进行调整。
38.其中，第二泵体32、第一泵体23、第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43和第四阀门44均可进行流量调节。这样该系统还可通过调节流量的方式调节对变频器10的冷却效果。例如，当变频器10温度较高时，为了快速降温，可以通过调节加大第二泵体32、第一泵体23的流量，从而实现快速降温。
39.在本实施例中，空调变频器冷却系统具有第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，其中，在第一模式下，第二泵体32关闭，第一泵体23打开，第一换热器33不参与循环，第二换热器34不参与循环；在第二模式下，第二泵体32打开，第一泵体23打开，第一换热器33参与循环，第二换热器34不参与循环；在第三模式下，第二泵体32打开，第一泵体23打开，第一换热器33不参与循环，第二换热器34参与循环；在第四模式下，第二泵体32打开，第一泵体23打开，第一换热器33参与循环，第二换热器34参与循环。四种工作模式对变频器10有不同的冷却效果，具体可根据对变频器10的冷却需要进行选择。
40.其中，各个模式通过开闭相应的阀门以及泵体进行切换，例如，第四模式通过打开第一泵体23、第二泵体32，打开第一阀门41、第三阀门43，以及关闭第二阀门42、第四阀门44的方式实现。
41.空调变频器冷却系统还包括温度传感器和控制器50，温度传感器用于检测变频器10的温度，温度传感器、变频器10、第一冷却循环系统和第二冷却循环系统均和控制器50电连接。控制器50通过变频器10的温度对第一冷却循环系统和第二冷却循环系统等进行控制，通过上述设置，有利于实现空调变频器冷却系统的自动化控制。
42.进一步地，如图1所示，空调变频器冷却系统还包括第五阀门45和第六阀门46，第五阀门45、第六阀门46分别设置在连接第一冷却循环系统和第二冷却循环系统的不同管路上，且第五阀门45、第六阀门46分别位于液冷部21的两侧；其中，第五阀门45打开的情况下，第二冷却循环系统内的流体输入第一冷却循环系统，第六阀门46打开的情况下，第一冷却循环系统内的流体输入第二冷却循环系统。通过调整第五阀门45和第六阀门46的开闭，可以实现第一冷却循环系统和第二冷却循环系统的串联或并联，并且可以调整第一冷却循环系统内的冷却液的量，从而丰富了空调变频器冷却系统的功能，提高了冷却效果。
43.具体地，第五阀门45和第六阀门46的位置均位于泵体附近，方便精确控制。其中，第五阀门45用于将第二冷却循环系统内的流体输入第一冷却循环系统(也即将外围冷却液流向内部系统)，第六阀门46用于将第一冷却循环系统内的流体输入第二冷却循环系统(也即将内部系统冷却液流向外围)。
44.通过上述设置，可有效调整两冷却循环系统之间冷却液的充注量，核心高效的散热还是以冷却液流动为主，通过冷却液直接流动进行冷却比第二冷却循环系统中的冷凝器换热效果更好。有效调整两者之间的充注量具体为：在变频器10产生热量较大或温度较高时，第一冷却循环系统中的冷却液可以多一些，在第一冷却循环系统不需要太大的散热量时，就可以使第二冷却循环系统中的冷却液多一些进行散热处理。
45.本方案中的冷却液，根据冷却液散热过程中的形态不同，可为相变液冷或单相液冷。在单相浸没式液冷中，冷却液保持液体状态。变频器直接浸没在液体中，液体置于密封但易于触及的容器中，热量从变频器传递到液体中。通常使用循环泵将经过加热的冷却液流到热交换器，在热交换器中冷却并循环回到容器中。冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变。低温冷却液带走热量后，温度升高，升高的冷却液流动到其它区域后重新冷却完成循环。
46.单相液冷要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与设备的元器件兼容性比较好，不需要频繁补充冷却液，还可以更轻松地卸载或更换服务器组件，提高了系统的可维护性，但相对于相变液冷其散热效率要低一些。
47.相变液冷是以相变冷却液作为传热介质，在热量传递过程中，冷却液吸收和放出热量，发生相态转变，通常伴随着少量过冷或过热的情况，但主要依靠物质的相变潜热传递热量。
48.在浸没式液体相变冷却系统中，变频器完全浸没在冷却液中；在工作状态下，变频器会产生热量，引起冷却液升温。当冷却液的温度升高到系统压力所对应的沸点时，冷却液发生相变，从液态变化为气态，通过汽化热吸收热量，实现热量的转移，这种通过冷却液状态变化吸收热量的冷却技术就是浸没式相变液冷技术。
49.浸没式液冷在设计过程中采用专用冷却液作为浸没冷却的介质(如氟化液)，专用冷却液具有高绝缘、低黏度、不可燃的特性，而且在操作范围内能够保证化学惰性和稳定性。
50.可选地，在本方案中，冷却液可以为绝缘性浸没冷却介质，如fc-72。本方案中还可以在液冷部21中设置散热器，散热器也浸入到冷却液中，并且散热器与变频器10连接，这样可增大散热面积。
51.可选地，在本方案中，在液冷部21的腔体底部设置有固定板，变频器10可拆装地安装在固定板上，这样便于对变频器10的固定和拆装。固定板的底部可设置多个支腿对固定板进行支撑。固定板上具有多个孔洞供冷却液通过。
52.可选地，在本方案中，液冷部21内设置有液位检测器，通过液位检测器检测液冷部21内冷却液的液位，若液位过低，则手动或自动及时补入冷却液，以保证变频器10全部浸没在冷却液中。
53.本实用新型的另一实施例还提供了一种空调器，空调器包括压缩机、室内换热器、室外换热器和上述的空调变频器冷却系统。通过压缩机、室内换热器和室外换热器的配合，实现对室内环境的制冷或制热。本方案中的空调变频器冷却系统具有对变频器10冷却快速、节约能源的特点。
54.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种空调变频器冷却系统，用于对变频器(10)进行冷却，其特征在于，包括：第一冷却循环系统，所述第一冷却循环系统包括液冷部(21)，所述液冷部(21)的腔体内具有冷却流体，所述变频器(10)浸入所述液冷部(21)的冷却流体内；第二冷却循环系统，所述第二冷却循环系统与所述液冷部(21)配合，以对所述液冷部(21)进行冷却。2.根据权利要求1所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第一冷却循环系统内的冷却流体为冷却液，所述第二冷却循环系统内的冷却流体为水；或，所述第一冷却循环系统、所述第二冷却循环系统内的冷却流体均为冷却液。3.根据权利要求1所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第一冷却循环系统内的冷却流体的流动方向与所述第二冷却循环系统内的冷却流体的流动方向相反。4.根据权利要求1所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第一冷却循环系统包括第一循环管路(22)、第一泵体(23)和冷凝器(24)，所述液冷部(21)、所述第一泵体(23)和所述冷凝器(24)均设置在所述第一循环管路(22)上。5.根据权利要求4所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第二冷却循环系统包括第二循环管路(31)、第二泵体(32)和第一换热器(33)，所述第二泵体(32)、所述第一换热器(33)均设置在所述第二循环管路(31)上；其中，所述第二循环管路(31)与外部冷却设备连接，所述液冷部(21)和所述第一换热器(33)接触配合或所述液冷部(21)嵌入所述第一换热器(33)内，所述第一换热器(33)用于对所述液冷部(21)进行冷却。6.根据权利要求5所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第二冷却循环系统还包括设置在所述第二循环管路(31)上的第二换热器(34)，所述第二换热器(34)和所述冷凝器(24)配合，以对所述冷凝器(24)进行冷却。7.根据权利要求6所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第二循环管路(31)包括第一主管路(311)、第二主管路(312)、第一支路(313)和第二支路(314)，所述第二泵体(32)设置在所述第一主管路(311)上，所述第一换热器(33)的一端和所述第一支路(313)的一端并联至所述第一主管路(311)的一端，所述第一换热器(33)的另一端和所述第一支路(313)的另一端并联至所述第二主管路(312)的一端，所述第二换热器(34)的一端和所述第二支路(314)的一端并联至所述第一主管路(311)的另一端，所述第二换热器(34)的另一端和所述第二支路(314)的另一端并联至所述第二主管路(312)的另一端。8.根据权利要求7所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述空调变频器冷却系统还包括第一阀门(41)、第二阀门(42)、第三阀门(43)和第四阀门(44)，所述第一阀门(41)用于通断所述第一换热器(33)，所述第二阀门(42)用于通断所述第一支路(313)，所述第三阀门(43)用于通断所述第二换热器(34)，所述第四阀门(44)用于通断所述第二支路(314)。9.根据权利要求8所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述第二泵体(32)、所述第一泵体(23)、所述第一阀门(41)、所述第二阀门(42)、所述第三阀门(43)和所述第四阀门(44)均可进行流量调节。10.根据权利要求6所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述空调变频器冷却系统具有第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，其中，在所述第一模式下，所述第二泵体(32)关闭，所述第一泵体(23)打开，所述第一换热器(33)不参与循环，所述第二换热器(34)不参与循环；
在所述第二模式下，所述第二泵体(32)打开，所述第一泵体(23)打开，所述第一换热器(33)参与循环，所述第二换热器(34)不参与循环；在所述第三模式下，所述第二泵体(32)打开，所述第一泵体(23)打开，所述第一换热器(33)不参与循环，所述第二换热器(34)参与循环；在所述第四模式下，所述第二泵体(32)打开，所述第一泵体(23)打开，所述第一换热器(33)参与循环，所述第二换热器(34)参与循环。11.根据权利要求1所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述空调变频器冷却系统还包括第五阀门(45)和第六阀门(46)，所述第五阀门(45)、所述第六阀门(46)分别设置在连接所述第一冷却循环系统和所述第二冷却循环系统的不同管路上，且所述第五阀门(45)、所述第六阀门(46)分别位于所述液冷部(21)的两侧；其中，所述第五阀门(45)打开的情况下，所述第二冷却循环系统内的流体输入所述第一冷却循环系统，所述第六阀门(46)打开的情况下，所述第一冷却循环系统内的流体输入所述第二冷却循环系统。12.根据权利要求1所述的空调变频器冷却系统，其特征在于，所述空调变频器冷却系统还包括温度传感器和控制器(50)，所述温度传感器用于检测所述变频器(10)的温度，所述温度传感器、所述变频器(10)、所述第一冷却循环系统和所述第二冷却循环系统均和所述控制器(50)电连接。13.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括压缩机、室内换热器、室外换热器和权利要求1至12中任一项所述的空调变频器冷却系统。

技术总结
本实用新型提供了一种空调变频器冷却系统及空调器，用于对变频器进行冷却，包括：第一冷却循环系统，第一冷却循环系统包括液冷部，液冷部的腔体内具有冷却流体，变频器浸入液冷部的冷却流体内；第二冷却循环系统，第二冷却循环系统与液冷部配合。采用该方案，将变频器浸入液冷部的冷却流体内，这样变频器的整个表面与冷却流体直接接触，通过冷却流体带走变频器产生的热量，此种方式接触面积大，不会存在热阻，大大提高了对变频器的冷却效果和冷却效率；而且，除了第一冷却循环系统中的液冷部直接对变频器进行冷却之外，还设置有第二冷却循环系统对液冷部进行冷却，这样可加快液冷部的散热效果，从而进一步提高对变频器的冷却效果。果。果。


技术研发人员：吴昊 史俊茹
受保护的技术使用者：盾安环境技术有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/7/17