CN103542467A - 空调冷凝水利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用空调冷凝水用于室外机电控***冷却的装置，包括电控盒、冷凝水补偿容器、冷却单元和水蒸发单元，空调冷凝水自蒸发器下部接水盘的出水管流至所述冷凝水补偿容器，经缓冲、补偿后，然后流入所述冷却单元，通过所述冷却单元的受热体带走电控盒中的热量，最后流至水蒸发单元，在蒸发芯体表面蒸发。本发明利用空调冷凝水的冷量，节约了能源；冷凝水自蒸发，无需排放，消除了不利影响；利用冷却单元毛细芯体的抽吸作用和水蒸发单元的蒸发作用，实现冷凝水供给的自驱动；***在散热效果、运行寿命与维护成本等诸多方面具有优势，可实现空调的节能、减排。

Description

空调冷凝水利用装置

技术领域

本发明涉及一种空调冷凝水的利用装置，尤其是利用冷凝水进行空调室外机电控***的冷却装置，属于空调节能减排领域。  

背景技术

目前的空调将冷凝水通过管道引到室外直接排放，容易在墙壁上留有水痕，甚至长出苔藓，滋生蚊虫，对环境造成不利影响。并且，冷凝水直接外排并没有被利用，造成了能源浪费。 

冷凝水温度较低，蒸发或者挥发时还可以带走热量，现有冷凝水的再利用方案（200410046327.9，空调器冷凝水的处理装置；200710137609.3，窗式空调冷凝水散热结构；200710148452.4，空调冷凝水雾化喷洒装置）集中在将其引入室外机对冷凝器进行辅助降温，以增强制冷效果。专门的冷凝水雾化器或者雾化装置增加部件或者变更原有***，从而大大增加了空调的制造和维修成本，还增大了空调的故障率；也有的利用风机的离心力或气流进行，效果不好，且可能对风机本身有一定损害。另外，影响产生冷凝水的时间和量值的因素很多，像循环风量、室内参数、新风参数、机器露点等因素有关，造成冷凝水是不定时、不定量地向外排放的（周蔚，空调冷凝水回收利用技术及实践分析，实验室科学，2011，14（5）：66-70）。所以，现有技术方案对于冷凝水应用于冷凝器增强散热的适用性较差，并不能起到有效的效果，是不经济和不实用的。重要的是，当处于不洁净环境，反而会在冷凝器翅片形成泥浆等污垢，二次污染，影响散热。 

已有专利（201010618969.7，一种空调冷凝水节能利用***）将CPL 热管作为导热元件，回收冷凝水的冷量和压缩机高温排气管的部分热量，需热管装置，增加成本，并存在热管启动等问题。 

空调室外机电控***复杂、电控元器件功率大，尤其是功率模块和变频驱动模块，发热量大，如果不能有效散热，会出现不能制冷、停机、起火等现象，但空间紧凑对冷却***的要求较高、限制较多。目前主要通过室外风机引风、增加电控盒新风道、增加散热片的方式散热，但空间有限，散热通道狭小，难以保证效果；也通过额外增加风扇或智能温度控制模块等方式来实现降温，但存在着结构设计复杂、成本高和额外耗能等缺点。现有技术方案（200820201860.1，一种空调室外机电控盒的散热装置；201020627514.7，一种空调器室外机电控盒的散热降温装置；201010258425.4，一种空调室外机中的芯片散热装置及其应用；201120344015.1，多联机空调室外机电控盒的散热装置）均是风冷散热，通过上述技术手段达到冷却目的，当风道不畅、风机停转时就不能进行有效的散热降温，尤其重要的是，即便在空气散热良好情况下，也无法将温度降低到环境空气温度以下，当环境空气温度较高（40℃-50℃），将会导致温度超限，需要新的冷却方式替代方案。 

已有专利（201310092624.6，一种空调散热循环***）采用扁管微通道铝制散热器（201210217361.2，一种扁管微通道铝制散热器），并设置制冷循环支路，实现空调室外机电源模块、变频压缩机驱动模块、变频风机驱动模块夏季散热和冬季回收热量。但需改动***制冷循环和流路，需重新设计和优化，并增加阀门等部件，管路复杂，还需专门控制，成本较高，实用性差。 

目前，未见冷凝水进行空调室外机电控***水冷散热的技术方案、工程实例和产品，本发明利用空调自身产生冷凝水，方便、灵活，能有效冷却空调电控***，节能减排。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺点，提供一种利用空调冷凝水用于室外机电控***冷却的装置。 

本发明的技术方案是一种空调冷凝水的利用装置，包括电控盒、冷凝水补偿容器、冷却单元和水蒸发单元，所述电控盒安装在空调室外机内，内置电控***所需的功率模块、驱动模块和控制模块等电控元器件，所述冷凝水补偿容器用于储存、缓冲和补偿蒸发器所生成的冷凝水，所述冷却单元包括进水口、出水口、受热体、毛细芯体和金属壳体，所述受热体和所述金属壳体形成封闭容器，内部充满所述毛细芯体，所述受热体的外壁与所述电控盒的外壁紧密接触，并导热良好，所述水蒸发单元包括进水口、布水结构、蒸发芯体和支撑结构，冷凝水经所述进水口通过所述布水结构均匀输送至所述蒸发芯体的各部分，所述蒸发芯体表面裸露在室外机冷却风扇形成的空气流动场或布置得到的与环境通风的流道中，所述支撑结构对所述蒸发芯体进行固定和支撑，空调冷凝水出水管、所述冷凝水补偿容器、所述冷却单元和所述水蒸发单元依次连通，空调冷凝水自蒸发器下部接水盘的出水管流至所述冷凝水补偿容器，经缓冲、补偿后，获得稳定流量，然后流入所述冷却单元，通过所述冷却单元的受热体带走电控盒中的热量，同时冷凝水的温度升高，最后流至水蒸发单元，在蒸发芯体表面蒸发，所述冷却单元内毛细芯体的抽吸作用和所述水蒸发单元的蒸发作用实现了冷凝水流动的自驱动。 

所述冷凝水补偿容器可以集成在所述冷却单元中。 

所述受热体是导热良好的铜或铝等金属及其合金制成，所述受热体的外壁具有与所述电控盒外壁相适配的轮廓形状和面积，优选为平板状，所述受热体的内侧可以布置有肋槽，以加强换热。 

所述毛细芯体是丝网、多孔体和微槽道等具有较大的毛细力，较小液体流动阻力类型的金属材料体或金属结构，优选是金属丝网。 

所述蒸发芯体是具有扩展表面积的多孔、可润湿的无纺布、吸水棉等软性吸水材料体或者波纹状、螺旋状、蜂窝状刚性材料组成的叠层结构。 

本发明还提供一种空调机，蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机和管路等零部件以及电路元器件，均可采用现有技术，其室外机还包括本发明所述的空调冷凝水的利用装置，用于冷却室外机电控***。 

本发明的有益效果是，利用空调冷凝水的冷量用以冷却室外机电控***，节约了能源；空调冷凝水自蒸发，无需排放，消除了对环境、卫生造成的不利影响；利用空调冷凝水实现室外机电控***的水冷散热方式，冷却能力远远优于空冷方式；水冷散热方式采用外置冷却单元克服内置水冷易泄露，空间不允许，装配、维护不易等缺点，并通过金属受热体均温实现均匀冷却，不易结露，符合电气安全要求；全金属结构的冷却单元在空调冷凝水不足或缺少状态下作为空冷散热器也可满足空调室外机电控***的散热要求；空调冷凝水对室外机电控***有效冷却，提高了其控制、驱动能力和效率，延长了使用寿命；空调冷凝水冷却电控***的同时被加热，温度升高，增强并保证了冷凝水在水蒸发单元的蒸发能力和蒸发量；利用冷却单元毛细芯体的抽吸作用和水蒸发单元的蒸发作用，实现冷凝水供给的自驱动；空调冷凝水的蒸发同时增强了室外机其他部位的冷却；空调冷凝水没有或很少含杂质特别是导致散热不良且附着力极强的水垢物质，无须维护，在散热效果、运行寿命与维护成本等诸多方面具有优势；与现有空调室外机比较，无需改动原有结构和钣金，仅需将原空冷散热器（块）更换为冷却单元部分，制造成本低；空调冷凝水是制冷环境越热、时间越长、产生的越多，反之越少，这一规律性特点正好适应了本发明将其用于电控***冷却的需求量。  

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明空调冷凝水用于电控***冷却的原理示意图。 

图2是本发明实施例1的结构布置示意图。 

图3是本发明实施例1的冷却单元结构示意图。 

图4是本发明实施例1的水蒸发单元结构示意图。 

图5是本发明实施例2的结构布置示意图。 

图6是本发明实施例2的冷却单元结构示意图。 

图7是本发明实施例2的水蒸发单元结构示意图。 

1电控盒，2冷凝水补偿容器，3冷却单元，4水蒸发单元，5蒸发器，6膨胀阀，7冷凝器，8压缩机，9冷却风扇，10室外机壳体，11 进风口，12空气流动通道，13竖直隔板，101功率模块，102驱动模块，103控制模块，301冷凝水进口，302冷凝水出口，303受热体， 304毛细芯体，305金属壳体，306肋槽，307 水补偿腔体，401进水口，402布水结构，403蒸发芯体，404支撑结构。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详述，籍由以下结合实施例来说明本发明之内容，而非限制本发明之范围。 

本发明的一种空调冷凝水的利用装置的***原理如图1所示，空调机包括蒸发器5，膨胀阀6、冷凝器7和压缩机8，实现蒸汽压缩式制冷，均可采用现有技术。还包括电控盒1，冷凝水补偿容器2，冷却单元3，水蒸发单元4，电控盒1和冷却风扇9置于室外机壳体10内，空调工作在制冷模式，冷凝水自蒸发器5接水盘的出水管流至冷凝水补偿容器2，经缓冲、补偿后，获得稳定流量，然后流入冷却单元3，冷却单元3与电控盒1传热良好，冷凝水带走电控盒1中功率模块101、驱动模块102和控制模块103等电控元器件生成的热量，同时温度升高，最后流至水蒸发单元4，其蒸发芯体403表面裸露在冷却风扇9形成的空气流动场或布置得到的与环境通风的流道12中，水在蒸发芯体403表面蒸发，冷却单元3内毛细芯体304的抽吸作用和水蒸发单元4蒸发芯体403上水的蒸发作用实现冷凝水流动的自驱动。当冷凝水不足或缺乏时，全金属结构的冷却单元3可作为空气散热器进行冷却，正常工作下，冷凝水不足或缺乏时环境温度较低，能够满足空调电控***的冷却要求。 

实施例1： 

应用本发明的空调室外机的结构布置参见图2，空调室外机包括电控盒1、冷却风扇9和带有进风口11的壳体10，电控盒1内置功率模块101、驱动模块102和控制模块103等电控元器件，在电控盒1的下侧设置有空气流动通道12，空气在冷却风扇9的驱动下依次流经进风口11、空气流动通道12的进口和出口，均可采用现有技术。空调室外机还包括冷凝水补偿容器2、冷却单元3和水蒸发单元4以及连通管路，冷凝水补偿容器2布置在电控盒1外侧的壳体10内，并用保温棉进行保温处理，冷却单元3放置在电控盒1的上部，并且冷却单元3的受热体303的下表面紧贴在电控盒1的上表面，并涂抹导热树脂或导热硅胶以导热良好，水蒸发单元4布置在空气流动通道12的内壁面，其蒸发芯体403裸露在空气流动通道12的流动空气中，冷凝水经冷凝水补偿容器2流过冷却单元3后流至水蒸发单元4并蒸发，同时会增强电控盒1的冷却。

冷却单元3的结构如图3所示，包括冷凝水进口301和冷凝水出口302，受热体303、毛细芯体304和金属壳体305，其中受热体303布置在冷却单元3的底部，其外表面为平板状，内侧有肋槽306以增强换热，受热体303和所述金属壳体305均由铝合金制成，并围成封闭容器，内部装满铜丝网（50-300目）制成的毛细芯体304。 

如图4所示水蒸发单元4的结构，可采用现有技术，其中布水结构402是具有良好吸水特性的纤维骨架，均匀分布在蒸发芯体403的各部分，蒸发芯体403是多孔的、可润湿的无纺布、吸水棉等软性材质制成，具有远大于名义表面积的空气接触表面积，粘结在空气流动通道12的内壁面使用。 

实施例2： 

应用本发明的空调室外机的结构布置如图5所示，空调室外机包括电控盒1、冷却风扇9、壳体10和竖直隔板13，电控盒1内置功率模块101、驱动模块102和控制模块103等电控元器件，壳体10内设有竖直隔板13，用来分隔冷凝器7、冷却风扇9和压缩机8、阀体6及管路部分，均可采用现有技术。空调室外机还包括冷凝水补偿容器2、冷却单元3和水蒸发单元4以及连通管路，在电控盒1的下部布置冷却单元3，并且冷却单元3的受热体313的上表面紧贴在电控盒1的下表面，并涂抹导热树脂或导热硅胶以导热良好，冷却单元3在底部竖直隔板13的压缩机8侧的外表面覆有保温棉以防止压缩机8等的热量侵入冷却单元3，竖直隔板13的顶沿与冷却单元3底面接触密封，水蒸发单元4的蒸发芯体403平铺布置在竖直隔板13的冷却风扇9一侧表面，蒸发芯体403表面裸露在冷却风扇9形成的空气流动场中。

冷却单元3的结构如图6所示，包括冷凝水进口301和冷凝水出口302，受热体303、毛细芯体304、金属壳体305和水补偿腔体307，其中受热体303布置在冷却单元3的顶部，其外表面为平板状，内侧有肋槽306以增强换热，受热体303和所述金属壳体305均由铝合金制成，并围成封闭容器，内部装满铜丝网（50-300目）制成的毛细芯体304，水补偿腔体307替代原有冷凝水补偿容器1，实现储存、缓冲和补偿空调冷凝水的功效，结构更加紧凑。 

图7为应用于实施例2的水蒸发单元4结构，可采用现有技术，布水结构402为喷水管，置于蒸发芯体403上侧，均匀喷洒冷凝水至蒸发芯体403，蒸发芯体403为波纹状、螺旋状、蜂窝状的刚性金属片组成的叠层结构，具有远大于名义表面积的空气接触表面积，外部框体作为支撑结构404将蒸发芯体403固定在竖直隔板13的侧面，水在金属片表面形成一层簿簿的、流动的水膜，并蒸发。 

本发明中关于方位的描述均是相对于附图中各部件的位置而言，仅用来表明各部位或同一部件不同区域相对的位置关系，并不代表实际使用时的绝对位置。 

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。  

Claims (6)

1.一种空调冷凝水的利用装置，包括电控盒（1）、冷凝水补偿容器（2）、冷却单元（3）和水蒸发单元（4），其特征在于，所述电控盒（1）安装在空调室外机内，内置电控***所需的功率模块（101）、驱动模块（102）和控制模块（103）等电控元器件，所述冷凝水补偿容器（2）用于储存、缓冲和补偿蒸发器（5）所生成的冷凝水，所述冷却单元（3）包括进水口（301）、出水口（302）、受热体（303）、毛细芯体（304）和金属壳体（305），所述受热体（303）和所述金属壳体（305）形成封闭容器，内部充满所述毛细芯体（304），所述受热体（303）的外壁与所述电控盒（1）的外壁紧密接触，并导热良好，所述水蒸发单元（4）包括进水口（401）、布水结构（402）、蒸发芯体（403）和支撑结构（404），冷凝水经所述进水口（401）通过所述布水结构（402）均匀输送至所述蒸发芯体（403）的各部分，所述蒸发芯体（403）表面裸露在室外机冷却风扇（9）形成的空气流动场或布置得到的与环境通风的流道（12）中，所述支撑结构（404）对所述蒸发芯体（403）进行固定和支撑，空调冷凝水出水管、所述冷凝水补偿容器（2）、所述冷却单元（3）和所述水蒸发单元（4）依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种空调冷凝水的利用装置，其特征在于，所述冷凝水补偿容器（2）可以集成在所述冷却单元（3）中。

3.根据权利要求1所述的一种空调冷凝水的利用装置，其特征在于，所述受热体（303）是铜或铝等金属及其合金制成，所述受热体（303）的外壁具有与所述电控盒（1）外壁相适配的轮廓形状和面积，优选为平板状，所述受热体（303）的内侧可以布置有肋槽（306）。

4. 根据权利要求1所述的一种空调冷凝水的利用装置，其特征在于，所述毛细芯体（304）是丝网、多孔体和微槽道等具有较大的毛细力，较小液体流动阻力类型的金属材料体或金属结构，优选是金属丝网。

5.根据权利要求1所述的一种空调冷凝水的利用装置，其特征在于，所述蒸发芯体（403）是具有扩展表面积的多孔、可润湿的无纺布、吸水棉等软性吸水材料体或者波纹状、螺旋状、蜂窝状刚性材料组成的叠层结构。

6.一种空调机，其特征在于，其室外机安装有权利要求1-5所述的空调冷凝水的利用装置。

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