CN102889649B - 一种空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器，包括外壳，由压缩机、蒸发器、毛细管、冷凝器、四通阀组成的制冷***，电气控制***，由蓄电池向空调器提供直流电源；所述外壳的上部设有蒸发室，外壳的下部设有冷凝室，所述蒸发器设置在蒸发室内，所述冷凝器和压缩机设置在冷凝室内；所述蒸发室内设置蒸发风机，所述冷凝室内设置冷凝风机，所述蒸发风机是贯流风机，所述冷凝风机是轴流风机。本发明的空调器是整体式空调，其结构紧凑，安装方便，比之分体式空调器具有巨大的成本优势和不易泄漏的优势。空调器由蓄电池提供电源，压缩机的运转不受起重机发动机的限制也不影响发动机起吊工作，对起重机液压***没有干扰，使起重机工作平稳。空调器的运行无需依赖特种车的动力源，大大降低了特种车空调器的使用能耗，是一款设计合理、低碳节能的空调器。

Description

一种空调器

技术领域

本发明涉及空气调节设备，更具体地说，是涉及一种在特种车、船内使用的空调器。

背景技术

汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，是属于特种汽车，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置，舒适的工作环境是高效作业的保障，因此，在汽车起重机的行驶驾驶室与起重操纵室均需配置空调器，现有的起重操纵室的空调分为两类，一类为液压动力驱动式分体空调，其缺点是空调运行时造成***压力波动，影响起重机工作平稳性。如将空调并在回转油路时，将造成带载回转时回转不平稳，同时安装及维修复杂。另一类是直流电驱动定频分体空调，该空调电力由发动机驱动的发电装置提供，该类空调的缺点是耗电量大，造成电气线路承载电流大，电气线路及中心回转接头滑环容易损坏，再则压缩机频繁启停，且启动电流大，易损坏发电装置。以上两类空调均为分体式空调，室内机和室外机用连接管路相联通以传输制冷剂，由于汽车起重机在行车和起重操作的过程中往往振动和颠簸，尤其是起重操纵室在回转作业时，易造成连接管断裂及连接处松脱等故障，导致制冷剂泄漏。

另一方面，在海运行业或游艇旅游、房车上都需要空调来完成船上房间（或房车内）空气的调节，给人们提供舒适的环境，目前上述的空调多是分体式定频空调、空调电力由发动机驱动的发电装置提供，该类空调普遍存在结构庞大复杂、启动电流大的缺点。

发明内容

本发明目的为了解决现有汽车起重机等特种车、船所使用的空调器以发动机或液压***的动力来驱动空调压缩机所带来的特种车工作不稳定、能源消耗大，以及空调器连接管道断裂及松脱的故障经常出现、难以克服的问题，提供一种电驱动的、高效环保的、整体式空调器，以克服现有技术的不足。

本发明采用的技术方案是：一种空调器，包括外壳，由压缩机、蒸发器、毛细管、冷凝器、四通阀组成的制冷***，电气控制***，由蓄电池向空调器提供直流电源；所述外壳的上部设有蒸发室，外壳的下部设有冷凝室，所述蒸发器设置在蒸发室内，所述冷凝器和压缩机设置在冷凝室内；所述蒸发室内设置蒸发风机，所述冷凝室内设置冷凝风机，所述蒸发风机是贯流风机，所述冷凝风机是外转子轴流风机；所述蓄电池连接发电机，所述发电机由汽车发动机驱动；在空调器外壳前面板的上方开有蒸发室送风口、下方开有冷凝室吸风口；在空调器外壳后板上开有冷凝室排风口，所述排风口上设有往外排风的风管；所述空调器安装在起重机的上车驾驶座位的背后，在空调器外壳前面板正前方的地板上钻若干冷凝风辅助进风孔。

在所述冷凝室内，所述压缩机设置在冷凝器的左侧或右侧，所述冷凝风机在冷凝器的前侧或后侧，所述冷凝风机是外转子轴流风机。

所述压缩机是定频压缩机，所述电气控制***包括输入模块、功能控制板、电源控制板、软启动板及负载电路，所述软启动板包括可控硅及可控硅控制电路，所述可控硅与压缩机的电机定子电连接。

在所述蒸发室与冷凝室之间设有电气室。

所述外壳顶部设有蒸发室回风口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1．本发明的空调器采用电驱动的方式，由蓄电池向空调器供电，压缩机的运转不受起重机发动机的限制也不影响发动机起吊工作，对起重机液压***没有干扰，使起重机工作平稳，是一款设计合理、低碳节能的空调器。

2．本发明的空调器是整体式空调，结构紧凑，安装方便，比之分体式空调器具有巨大的成本优势和不易泄漏的优点。

3．本发明的空调器可以采用多种压缩机的控制方式，包括直流变频空调压缩机、交流变频空调压缩机或者是定频压缩机，变频压缩机可避免压缩机间歇启停所带来的较大电量的消耗，使其处于连续的运转状态，节能环保，工况稳定。且变频压缩机低频启动，启动电流小，对发电机输出功率要求小，有利于保护发电装置。而定频压缩机在加入软启动控制后，其启动电流由小渐增，可克服带软启动的定频压缩机启动电流大、影响电网及其它电气元件工作寿命的缺陷，同时，采用软启动控制及定频压缩机空调器兼具成本低、控制***成熟稳定的优点。

附图说明

图1是本发明的空调器结构示意图；

图2是本发明的空调器的机壳结构示意图；

图3是图1所示的空调器的背部结构示意图；

图4是本发明采用变频压缩机的空调器电控原理框图；

图5是本发明采用软启动控制的定频压缩机的空调器电控原理框图；

图6是本发明采用软启动控制的定频压缩机的空调器电路图。

附图中，各标号表示：

1蒸发室        2电气室        3冷凝室

4直流变频压缩机   5变频驱动板   6蓄电池   7电源控制板

8主控板    9输入模块    10散热风扇

11蒸发室回风口     12蒸发室出风口     13蒸发风机

31冷凝室吸风口    32冷凝室排风口   33冷凝风机    34法兰

61定频压缩机       62软启动板         63电源控制板

65蓄电池           66功能控制板       67输入模块

具体实施方式

实施例一

本发明的空调器是一体式的直流变频空调器，空调器的制冷量和制热量随工作频率的变化而变化。本发明的空调器由蓄电池提供直流工作电源，蓄电池的设计工作运行时间为5小时，工作电压DC24V，发电机功率>1000W。参见图1，特种车空调器高1031mm,宽744mm,厚230mm，壳体以隔板分为三大区间，分别是蒸发室1、电气室2、冷凝室3。在蒸发室内设置蒸发器、蒸发风机13，在电气室内放置的是主控板8、电源控制板7、变频驱动板5等电气组件。在冷凝室内设置的是压缩机、冷凝器、冷凝风机33。毛细管或其他的节流元件将冷凝器和蒸发器连接起来，在蒸发室内的蒸发器的另一端通过制冷管道与冷凝室内的压缩机连接。本发明将现有的空调室内机与室外机组合为一体，采用上蒸发、下冷凝的布局方式，由于制冷***各主要部件结构布局紧凑，蒸发器与冷凝器统一固定在空调器外壳上，可减少振动的冲击，彻底解决了目前起重机空调器制冷管道易断裂和松脱而导致制冷剂泄漏的老大难问题。

本发明的空调器安装在起重机的上车驾驶座位的背后，在距离车座靠背50mm的地方,根据空调底座螺钉孔的位置在上车地板上钻取四个直径为10mm的通孔将空调器固定在地板上。空调器蒸发室1的正面设有蒸发室回风口11，空调器的顶部设有上车室内空气的蒸发室出风口12，蒸发风机13是贯流风扇。见图2，在空调器外壳背部冷凝室的区域上设有冷凝室排风口32，通过风管排出舱外，在空调器背后上车靠墙位置钻一个直径约200mm的大孔，周围对应位置钻4个直径7mm的小孔，将标配的法兰34用紧固件固定在墙上, 风管的一端连接冷凝室排风口32，另一端连接上车靠墙的法兰34，便于出风。而冷凝室吸风口31设在空调器的外壳正面，位于驾驶座的下方区域。在距离空调器前面板冷凝进风口正前方约20mm的地板上钻若干排直径为10mm的通孔，孔间距为5mm，每排18-20个通孔,该通孔为冷凝风辅助进风孔，车外空气与车内空气一起从冷凝进风口进入冷凝仓与冷凝器交换热量，足够的风量可使换热量增大，便于设备制冷（制热）能力的提升。由于上车后背靠墙与驾驶座之间的距离很小，空调器的宽度设计不能大于210mm，基于通用性的考虑，本发明的空调器设计宽度为203mm，这样的宽度设计对于目前的家用、商用、特种空调来说，是达不到的，目前，整体式移动空调的整机宽度均在400mm左右，其冷凝风机多采用离心式或贯流式，风机与风道的结构限制了冷凝室的大体结构，风机的轴向厚度极少有小于100mm的，占用的空间大，再加上冷凝换热器的厚度、甚至还要考虑加上压缩机的占用空间（如移动空调的结构）。本发明为了设计一款超薄型的空调器，在冷凝室的结构上，冷凝器与压缩机左右分布在冷凝室内，在冷凝器的前方或后方设置超薄型的冷凝风机33——外转子轴流风机，使风扇电机的轴向尺寸得到减小，从而可使冷凝室的轴向宽度减小。超薄型外转子轴流风机的结构主要包括轴流式叶轮和外转子电动机，其中叶轮的轮毂与外转子同轴固定为一体，使得风机叶轮的轴向厚度同电动机的厚度重叠，从而缩短了轴流风机的轴向厚度，也使得超薄型空调得以实现。

冷凝风机使用外转子轴流风机是基于换热风机的空间大小来设计的，由于内转子轴流风机的成本比外转子轴流风机的成本低，为了节省空调成本，作为另一种实施的方式，本发明的空调器使用内转子轴流风机作为冷凝风机。将冷凝器设置在冷凝室的里侧紧贴进风口，将内转子轴流风机正放在冷凝室排风口上，且冷凝器的翅片宽度设计考虑空调器的宽度（203 mm）和内转子轴流风机的工作空间需要。

目前的小轿车上使用的车载空调多采用直流定频的电气控制模式，利用汽车上的蓄电池作为提供直流电源，但是，定频压缩机频繁启停、启动电流大，易损坏发电机，并且容易造成电气线路承载电流大、电气线路及中心回转接头滑环容易损坏。因此，本发明采用直流变频控制模式以解决直流定频空调存在的不足。参见图3，本发明的空调器采用变频压缩机4，由蓄电池6向主控板8和DC24-DC240电源控制板7提供24V的工作电压，电源控制板7并提供15V电压供变频驱动板5工作。变频驱动板5、主控板8与电源控制板7以RS485协议通讯连接，电源控制板7通过升压电路将24V直流升压为240V，并向***的散热风扇10提供电源。空调器冷凝风机33、蒸发风电机13由主控板8驱动，输入模块9与主控板8通讯连接，主控板8读取通讯控制讯号、启停控制信号、控制模式信号、温度设定与实时采集信号、电流电压信号等等，进而生成冷凝风机33（外转子轴流风机）、蒸发风机13（贯流风机）、及压缩机变频控制信号并将数据输出。本发明采用的是直流变频压缩机，因此，变频驱动板5上包括：逆变控制模块、IPM功率模块、位置检测电路。逆变控制模块通过IPM控制电路将240V高压直流电逆变为三相交流电连接压缩机的三相输入端，位置检测电路检测直流变频压缩机的相电流反馈给驱动IC来计算求得当前压缩机转子位置来控制IPM功率模块。蓄电池作为空调器的工作能源，通过起重机的发动机的驱动而被充电，其原理与轿车上的蓄电池充电原理相同，在起重机从出发地点行车到工作地的过程中，发动机向蓄电池6充电，蓄电池容量为150AH，充满电后，若发动机停止充电，蓄电池6可保证空调工作时间在5小时左右，可满足一般作业的需要了。

本发明的空调器采用直流变频技术，通过调节压缩机的转速来调整制冷的能力，能够保持车内温度平稳，使人体感觉舒适，而且变频机在低频运行，能效非常高，达到高效节能的效果。

实施例二

本发明的整体式空调器，其压缩机可采用交流变频空调压缩机，压缩机处于连续的运转状态，通过调节压缩机的转速来调整制冷的能力，可避免了压缩机间歇启停所带来的电量消耗。采用交流变频控制时，压缩机控制电气电路包括主驱动IC、IPM功率模块及周边控制电路。主驱动IC设置在空调器的电气室内，其主要的功能是完成各种运算，产生SPWM波形，实现压缩机V/F曲线的控制并提供各种保护等。IPM功率模块及其周边控制电路用以完成高压直流电到交流电的逆变过程，以此控制交流变频压缩机的运行。

实施例三

本发明的整体式空调器，其压缩机可采用定频空调压缩机， 同时加入软启动控制。参见图5，空调的电气控制***由功能控制板66、电源控制板63、软启动板62以及与上述各控制板电连接的输入模块67、蒸发风机、冷凝风机、定频压缩机61等负载单元。功能控制板66与电源控制板63通讯连接，蓄电池65向电源控制板提供24V电源，电源控制板通过逆变升压电路将24V直流电转换为220V交流电，输出至定频压缩机61上。参见图6，软启动板是采用可控硅N2作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间控制电机启动的。使用软启动板启动压缩机时，可控硅的导通角逐渐增大，输出电压逐渐增加，压缩机电机逐渐加速，直到可控硅全导通，电机工作在额定电压。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动自动用继电器K1导通取代已完成任务的可控硅，为压缩机正常运转提供额定电压。

Claims (5)

1.一种空调器，包括外壳，由压缩机、蒸发器、毛细管、冷凝器、四通阀组成的制冷***，电气控制***，其特征在于：由蓄电池向空调器提供直流电源；所述外壳的上部设有蒸发室，外壳的下部设有冷凝室，所述蒸发器设置在蒸发室内，所述冷凝器和压缩机设置在冷凝室内；所述蒸发室内设置蒸发风机，所述冷凝室内设置冷凝风机，所述蒸发风机是贯流风机，所述冷凝风机是外转子轴流风机；所述蓄电池连接发电机，所述发电机由汽车发动机驱动；在空调器外壳前面板的上方开有蒸发室送风口、下方开有冷凝室吸风口；在空调器外壳后板上开有冷凝室排风口，所述排风口上设有往外排风的风管；所述空调器安装在起重机的上车驾驶座位的背后，在空调器外壳前面板正前方的地板上钻若干冷凝风辅助进风孔。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于：在所述冷凝室内，所述压缩机设置在冷凝器的左侧或右侧，所述冷凝风机在冷凝器的前侧或后侧，所述冷凝风机是外转子轴流风机。

3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于：所述压缩机是定频压缩机，所述电气控制***包括输入模块、功能控制板、电源控制板、软启动板及负载电路，所述软启动板包括可控硅及可控硅控制电路，所述可控硅与压缩机的电机定子电连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的空调器，其特征在于：在所述蒸发室与冷凝室之间设有电气室。

5.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于：所述外壳顶部设有蒸发室回风口。