一种控制器组件及应用其的空调系统
技术领域
本申请涉及空调技术领域，尤其涉及一种有关冷媒散热的控制器组件及应用其的空调系统。
背景技术
电力电子器件在工作运行时，会消耗相应的电能，消耗的电能转化为热量，使所述器件的温度升高。一般，器件有较大电流通过，器件的发热量就较大，温升也大。电力电子器件温度的显著升高，会极大的影响器件的可靠性、寿命、性能等。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种控制器及应用器的控制系统，通过冷媒散热的方式对控制器中的待散热器件进行散热，并且能够降低控制器凝露风险。本申请实施例采用了如下技术方案：
一种控制器组件，包括控制器、散热器和腔体；所述控制器和散热器安装于所述腔体内；所述控制器包括待散热器件，所述待散热器件与所述散热器导热接触；所述散热器具有安装辅路冷媒管道并与辅路冷媒管道导热接触的通孔或槽，或者所述散热器具有供冷媒流通的冷媒通道；
所述控制器组件还包括吸湿除湿装置，所述吸湿除湿装置置于所述腔体内；所述腔体还设置有辅路冷媒管道进口和辅路冷媒管道出口。
可选的，所述吸湿除湿装置包括除湿冷媒蒸发器。
可选的，所述吸湿除湿装置包括半导体制冷装置。
可选的，所述吸湿除湿装置还包括电源模块，所述电源模块与所述吸湿除湿装置相连；或者所述吸湿除湿装置与所述控制器相连，所述控制器为所述吸湿除湿装置进行供电。
可选的，还包括露水导流装置，所述露水导流装置与所述吸湿除湿装置相连，对所述吸湿除湿装置上的露水进行导流。
可选的，所述露水导流装置包括纤维材料，所述腔体还包括一个导流孔，部分所述纤维材料与所述吸湿除湿装置表面相接触，部分所述纤维材料通过所述导流孔衍生到所述腔体外部。
可选的，还包括干燥材料，所述干燥材料置于所述腔体内、靠近吸湿除湿装置处。
一种空调系统，包括压缩机、冷凝器、主节流装置、蒸发器，还包括辅路散热回路，所述辅路散热回路包括辅路冷媒管道、辅路节流装置和上述的控制器组件；所述压缩机、冷凝器、主节流装置、蒸发器通过主路冷媒管道相串接；在所述主路冷媒管道处开有第一辅路接口和第二辅路接口，辅路冷媒管道进口端连接到所述第一辅路接口，辅路冷媒管道出口端连接到所述第二辅路接口，所述辅路冷媒管道穿过所述控制器组件的散热器上的通孔或槽，或者所述辅路冷媒管道与所述控制器组件的散热器上的冷媒通道接通；所述辅路节流装置串接在所述辅路冷媒管道中。
可选的，当所述控制器组件的吸湿除湿装置包括除湿冷媒蒸发器时，所述除湿冷媒蒸发器串接在所述辅路冷媒管道中，并置于所述散热器前侧。
可选的，还包括辅助节流装置；所述控制器组件一端与所述辅路节流装置相连，另一端与所述辅助节流装置相连；所述控制器组件、辅助节流装置和所述辅路节流装置均串接在所述辅路冷媒管道管路中。
可选的，所述第一辅路接口设置在冷凝器和所述主节流装置之间的主路冷媒管道上；所述第二辅路接口设置在所述主节流装置和所述蒸发器之间的主路冷媒管道上，或者所述第二辅路接口设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的主路冷媒管道上。
可选的，所述第一辅路接口设置在所述主节流装置和所述蒸发器之间的主路冷媒管道上；所述第二辅路接口设置在所述主节流装置和所述蒸发器之间、靠近所述蒸发器的主路冷媒管道上，或者所述第二辅路接口设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的主路冷媒管道上。
本申请实施例公开了一种控制器组件，包括控制器、散热器和腔体；控制器和散热器安装于腔体内；腔体设置有辅路冷媒管道进口和辅路冷媒管道出口；控制器包括待散热器件，待散热器件与散热器导热接触；散热器具有安装辅路冷媒管道并与辅路冷媒管道导热接触的通孔或槽，或者散热器具有具有供冷媒流通的冷媒通道；通过引入辅路冷媒管道或者冷媒与散热器导热接触，可以有效降低散热器的温度；而散热器又与待散热器件导热接触，因此也能对待散热器件进行降温。同时，控制器组件还设置吸湿除湿装置，吸湿除湿装置置于腔体内，通过吸湿除湿装置可以降低凝露风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例公开的一种控制器组件示意图；
图2为本申请另一实施例公开的一种控制器组件示意图；
图3为本申请另一实施例公开的一种控制器组件示意图；
图4为本申请一实施例公开一种空调系统；
图5为本申请另一实施例公开的一种空调系统。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
各电子器件在工作运行时，会消耗相应的电能，消耗的电能转化为热量，使所述器件的温度升高。当器件有较大电流通过时，器件发热量就较大，温升也大。而电力电子器件温度的显著升高，会极大的影响器件的可靠性、寿命、性能。如同一个IGBT在30℃时的安全运行电流值约为100℃时的2倍；电容在一定的温度范围内，温度下降10℃，寿命增加2倍；漆包线的寿命温度关系与电容类似；电感器件在高温时，性能参数会受到很大影响。控制和降低电力电子器件的工作温度是一项必不可少的工作，特别是针对大电流运行的电力电子器件，有效的散热降温能使器件和各器件组成的产品的寿命、可靠性得到提高，同时在器件选型上可以降低规格，从而降低产品的成本。
在空调控制器中，功率较大的电子器件如逆变器、IGBT等，因工作电流大，发热量也大，将这类发热量较大的器件统称为待散热器件，对于待散热器件需采取有效的散热降温手段才能使器件可靠运行。
常规的散热降温手段有水冷、风冷。水冷需要有水泵、水管、水源，水体散热系统等，会比较复杂，还要防止器件温度过低时的凝露。风冷要有相应风量的风机，且散热效果受环境温度的影响，在夏季高温季节或周围环境温度较高时，散热效果受到很大影响。
基于此，本申请实施例提供了一种控制器组件，可以实现冷媒散热，即利用冷媒给控制器中的待散热器件进行散热，如图1所示，该控制器组件包括控制器12、散热器13和腔体11；控制器12和散热器13安装于腔体11内；控制器12包括待散热器件121，待散热器件121与散热器13导热接触；散热器13具有安装辅路冷媒管道并与辅路冷媒管道导热接触的通孔或者槽131，或者散热器13上直接开有供冷媒流通的冷媒通道131，供冷媒流通的冷媒通道可以为微通道；控制器组件还包括吸湿除湿装置14，吸湿除湿装置14置于腔体11内；腔体11还设置有辅路冷媒管道进口111和辅路冷媒管道出口112。
本实施例中，控制器12为一切能实现对空调进行控制的控制器，包括电路板、电子器件等，电子器件又包括功率器件、电容、电感、电阻、芯片等等，这些器件中，发热量大，需要散热的称为待散热器件；而附图中待散热器件121包括这些发热量大、需要散热的器件中的部分或者所有。导热接触可以是直接热接触，也可以在需要导热接触的物体表面涂覆导热硅胶等导热材料，进行热接触。可选的，控制器在使用时，通过腔体的辅路冷媒管道进口111引入辅路冷媒管道后，辅路冷媒管道与散热器13上流通冷媒的冷媒通道131接通，冷媒通过冷媒通道131流动，而散热器13又与控制器12上的待散热器件121导热接触，因此可以通过冷媒对控制器进行散热，使控制器满足温升要求。可选的，控制器在使用时，通过腔体的辅路冷媒管道进口111 引入辅路冷媒管道后，冷媒管道安装于散热器13的通孔或槽131中、与散热器13导热接触，而散热器13又与控制器12上的待散热器件121导热接触，因此可以通过冷媒对控制器进行散热，使控制器满足温升要求。进一步的，本实施例提供的控制器组件，还包括吸湿除湿装置14，从而使所述腔体内空气的露点温度控制在设定值之下。
进一步的，如图2所示，吸湿除湿装置14包括除湿冷媒蒸发器141，所述除湿冷媒蒸发器141置于散热器13前端，工作时冷媒先通过除湿冷媒蒸发器141后，再通过散热器13。在控制器启动阶段，控制辅路节流装置调节辅路流量，使除湿冷媒蒸发器141内有足够的液态冷媒，而与散热器13接触的辅路冷媒管道中只有少量冷媒。随着时间延续，除湿冷媒蒸发器141将腔体内的露点温度逐步降低，此时再控制辅路冷媒管道中的冷媒量随着待散热器件所需制冷量变化而变化。
进一步的，在另一个实施例中，如图3所示，吸湿除湿装置14包括半导体制冷装置142。半导体制冷装置主要包括半导体制冷片。在一个实施例中，吸湿除湿装置14还包括电源模块，所述电源模块与半导体制冷装置相连，用于为半导体制冷装置供电；或者半导体制冷装置142与所述控制器12相连，控制器12为半导体制冷装置进行供电。本实施例中，在控制器运行前，先运行半导体制冷装置，待腔体内的露点温度下降到一定程度后，再开启控制器；对于由控制器为半导体制冷装置供电的实施例中，先开启控制器的供电功能，待腔体内的露点温度下降到一定程度后，再开启控制器对空调的控制功能，从而降低控制器或散热器凝露风险。本实施例中，可以将半导体制冷片的发热侧暴露在腔体外，也可以让半导体制冷片的发热侧与辅路冷媒管道相接触，冷媒管道中的冷媒在蒸发时，将热量带走。半导体制冷片的制冷侧与翅片状金属片相紧密粘合，产生的冷凝水附着在翅片状金属片上，从而降低控制器凝露风险。
进一步的，在上述实施例中，控制器组件还包括露水导流装置15，露水导流装置与吸湿除湿装置14相连，对吸湿除湿装置14上的露水进行导流，防止露水流入散热器或者控制器附近。进一步的，露水导流装置可以包括纤维材料，比如，棉布或者纱线，进一步的，腔体11还可以包括一个导流孔，部分所述纤维材料与所述吸湿除湿装置14表面相接触，部分所述纤维材料通过所述导流孔衍生到所述腔体外部，从而将吸湿除湿装置15上的露水引到腔体外。
在另一个实施例中，可以在腔体内放置干燥材料，即干燥材料置于腔体 11内、靠近吸湿除湿装置14处，比如半导体制冷片的制冷侧，从而利用干燥材料低温吸湿的特性，吸收和锁住水分，降低控制器或散热器凝露风险。
另外，举例说明，在类似空调等热泵系统中，在蒸发器侧，蒸发器的温度很低，一般可以低于10℃，如将少部分冷媒蒸发时产生的冷量用于所述器件的散热降温，能将所述器件降温到较低温度。但将冷媒蒸发时产生的冷量用于控制器器件的散热降温有一个明显局限：即所述器件的温度必须高于环境空气的露点温度，否则在器件上会产生凝露，导致发生短路风险，使产品不能正常工作。为了确保控制器器件不产生凝露，极端工况下需保证器件的温度在45℃-50℃之间，而且如果要使与器件有接触的散热器也没有凝露，因器件温度高于散热器温度，则器件的温度要在55℃以上，这样就使冷媒蒸发降温的效果受到了一定的限制。同时这种降温方法只能对与散热器有接触的器件进行降温，对未与散热器有接触的器件没有降温效果。万一控制不当，冷媒蒸发时的制冷量过大，器件仍有凝露的风险。
基于此，在上述控制器组件的基础上，本申请实施例还提供了一种空调系统，如图4/5所示，包括压缩机4、冷凝器5、主节流装置6、蒸发器7，还包括辅路节流装置3和上述实施例提供的控制器组件1；压缩机4、冷凝器5、主节流装置6、蒸发器7通过主路冷媒管道9相串接组成制冷主路；其中气液分离器8可以是压缩机自带的，也可以替换为储液罐，由压缩机4(气液分离器8)、冷凝器5、主节流装置6、蒸发器7组成的制冷主路为常用的制冷系统，用于对待制冷场所进行制冷。本实施例提供的一种空调系统，在上述制冷系统的基础上进一步改进，并联一路制冷辅路，用于对空调控制器进行散热降温处理，具体地，在主路冷媒管道9处开有第一辅路接口和第二辅路接口，辅路冷媒管道2进口端连接到第一辅路接口，辅路冷媒管道2出口端连接到第二辅路接口，辅路冷媒管道2穿过所述控制器组件的散热器13的通孔或槽，或者辅路冷媒管道2与冷媒通道接通，冷媒可以经过辅路冷媒管道流入冷媒通道、而后又流进另一端辅路冷媒管道，即，辅路冷媒管道2接到散热器13 的供冷媒流通的冷媒通道内，冷媒在散热器的冷媒通道流动，随后又流入到另一段辅路冷媒管道内；辅路节流装置3串接在所述辅路冷媒管道中。其中，辅路节流装置3可以是电子膨胀阀或毛细管等节流装置，通过辅路节流装置3 可以控制流入辅路冷媒管道的冷媒量，从而控制辅路制冷能力，进一步控制其对控制器的散热能力，使控制器器件处于适宜工作温度，保证控制器安全可靠运行。
在上述实施例中，当所述控制器组件1的吸湿除湿装置14包括除湿冷媒蒸发器141时，如图5所示，除湿冷媒蒸发器141串接在所述辅路冷媒管道中，并置于所述散热器13前侧，即辅路冷媒管道中的冷媒先流经除湿冷媒蒸发器141，再流经散热器。
进一步的，如图5所示，上述实施例提供的空调系统的辅路散热回路还包括辅助节流装置10；控制器组件1一端与辅路节流装置3相连，另一端与辅助节流装置10相连；控制器组件1、辅助节流装置10和辅路节流装置3均串接在所述辅路冷媒管道管路中。通过辅助节流装置10和辅路节流装置3的双重控制可以进一步提高辅路制冷的可控性，既能保证对控制器器件进行有效散热，又能降低凝露风险。辅助节流装置10可以是电子膨胀阀或毛细管等节流装置。
在上述实施例中，将发热的电子器件安装在一腔体内，再用吸湿除湿装置将腔体内的空气的水分除去，使腔体内空气的露点温度保持在一个较低的数值。
因为所述的腔体体积一般比较小，只要除去微量的水分即可使腔体内空气保持较低的露点温度。如腔体为0.5*0.5*0.4米，体积为0.1立方米，在45℃， 80％相对湿度时，空气中的水分约52.39*0.1＝5.239克，除去4.3克水分后，露点温度约为12℃。而腔体可以设置为半密封状态，使外界空气与所述器件隔离，外界水分不会再进入腔体内，腔体内始终保持12℃左右的露点温度，20℃以上的器件上不会有凝露，可以安全运行。2、一般冷媒相变吸热降温方法，在环境空气的温度湿度均较高时，散热器上会源源不断的产生冷凝水，冷媒蒸发产生的冷量有部分消耗于空气中水分的冷凝。
本发明方案可以将所述散热器也安置在所述腔体内，当除去腔体内的一定量的水分后，散热器不会再产生新的冷凝水，冷媒蒸发产生的冷量均用于各器件的降温。
因此与一般冷媒相变吸热降温方法，本发明可以减少器件降温所需的冷量和能耗。
本发明方案相比其它的冷媒相变降温方案，可以使器件的稳定运行温度降低25℃以上，可以更充分发挥器件在低温时的性能，基本不受环境温度湿度的影响。如果把所述散热器也放置在所述腔体内，也避免了散热器冷凝水的处理问题。另外，将所有器件安装在腔体中，可以使器件避免环境空气中的灰尘和有害成分的影响；无需利用风机散热，消除了风机运行时带来的噪音。
在上述实施例中，第一辅路接口可以设置在冷凝器5和主节流装置6之间的主路冷媒管道上；第二辅路接口可以设置在所述主节流装置6和所述蒸发器7之间的主路冷媒管道上，即辅路制冷支路与主节流装置6并联。第二辅路接口可以设置在蒸发器7和压缩机4之间的主路冷媒管道上，即辅路制冷支路与主节流装置6和蒸发器7并联，具体如图4或5所示。
在另一个实施例中，第一辅路接口也可以设置在主节流装置6和蒸发器7 之间的主路冷媒管道上；第二辅路接口设置在主节流装置6和所述蒸发器7 之间、靠近所述蒸发器7的主路冷媒管道上，即，在主节流装置6和蒸发器7 之间的主路冷媒管道上并联辅路制冷支路。第二辅路接口也可以设置在蒸发器7和所述压缩机4之间的主路冷媒管道上，即，辅路制冷支路与蒸发器7 并联。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
