一种空调变频器用散热器及变频空调的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种空调变频器用散热器及变频空调，涉及热交换设备的技术领域，为解决现有散热器散热效率低的问题而发明。本发明提供的空调变频器用散热器，用于对空调变频器进行散热，包括基座和散热部件，所述基座由导热材料制成；所述散热部件与所述基座可传热连接，所述散热部件包括微通道扁管，所述微通道扁管包括至少两个彼此平行的直管段以及用于连接相邻两直管段的弯管段，相邻两直管段之间设有翅片，所述微通道扁管的两端分别连接有集流管，所述微通道扁管内的微通道与所述集流管连通。所述空调变频器用散热器及变频空调用以调节室内温度。
【专利说明】
一种空调变频器用散热器及变频空调
技术领域
[0001]本发明涉及热交换设备的技术领域，尤其涉及一种空调变频器用散热器及变频空调。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，空调已成为人们调节室内温度的重要手段，且变频空调的应用越来越普遍，变频空调是在定频空调中增加了变频器，由变频器来控制和调整空调中的压缩机的转速，使压缩机始终处于最佳的转速状态，从而节省空调的能耗。变频器通常安装在变频空调的室外机中，由于变频器主要是由主要功率模块组成的，随着这些主要功率模块的长时间使用会产生大量的热量，导致主要功率模块温度升高，如果热量不能及时散出，可能会导致主要功率模块性能的下降甚至烧坏，从而导致变频器的工作不稳定。因此，需要对变频器进行散热处理。
[0003]现有技术提供了一种变频空调室外机，如图1和图2所不，室外机内设有风扇01、换热器02以及可控制风扇01和换热器02转速的变频器03，与变频器03抵接有散热器04。散热器04将变频器03产生的热量吸收，并通过风扇产生的空气流动进行散热，进而实现对变频器03的散热。
[0004]变频器03的主要功率模块将自身产生的热量通过硅脂膏传递到散热器04上，散热器04再通过风扇01旋转产生的气流，将散热器04表面的热量带走，降低散热器01的表面的温度，进而降低主要功率器件的温度，降低主要功率器件的温升。
[0005]但是随着空调的发展，尤其在超低温制冷工况下，空调室外机工作在60°C环境状况下，而主要功率模块更是工作在100°C左右的环境状况下，现有散热器的散热效率已经不能满足主要功率模块的散热需求，主要功率模块长时间工作在这样的工况下容易出现热损坏。同时，主要功率模块长期工作在高温下会造成主要功率模块驱动风扇和压缩机的效率降低。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供一种空调变频器用散热器及变频空调，能够提高散热器的散热效率。
[0007]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0008]—种空调变频器用散热器，用于对空调变频器进行散热，包括基座和散热部件，所述基座由导热材料制成;所述散热部件与所述基座可传热连接，所述散热部件包括微通道扁管，所述微通道扁管包括至少两个彼此平行的直管段以及用于连接相邻两直管段的弯管段，相邻两直管段之间设有翅片，所述微通道扁管的两端分别连接有集流管，所述微通道扁管内的微通道与所述集流管连通。
[0009]本发明的实施例还提供一种变频空调，包括变频器，所述变频器包括多个功率模块，及上述空调变频器用散热器，多个所述功率模块与所述散热器的基座可传热连接。
[0010]相较于现有技术，本发明实施例提供的空调变频器用散热器及变频空调，在该空调变频器工作时，变频器发热将热量传递至基座上，由于基座与散热部件可传热连接，因而这部分热量会被传递至散热部件的微通道扁管上，微通道扁管内的微通道与集流管连通，以使集流管内的冷媒可以在微通道扁管内流动，微通道扁管表面上的热量被流动的冷媒带走，通过空调的制冷系统散热。同时，微通道扁管的相邻两直管段之间设有翅片，翅片与空气接触的一侧产生的自然对流能够将微通道扁管传递到翅片上的热量带走，使该散热器的散热效率进一步提高。相比现有技术中的散热器，本发明实施例提供的空调变频器用散热器，降低了变频器的温升10?20°C左右，确保了变频器能够在一个合理的温升范围内工作，提高了功率器件的可靠性和效率，避免了变频器在长时间高温环境下出现热损坏现象。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0012]图1为现有技术的一种变频空调室外机的结构示意图；
[0013]图2为现有技术的一种变频空调室外机散热器与变频器连接的结构示意图；
[0014]图3为本发明实施例提供的空调变频器用散热器的第一种实施方式的结构示意图；
[0015]图4为本发明实施例提供的空调变频器用散热器的第一种实施方式的爆炸图；
[0016]图5为本发明实施例提供的空调变频器用散热器的第二种实施方式的爆炸图；
[0017]图6为本发明实施例提供的空调变频器用散热器的第二种实施方式的仰视图；
[0018]图7为本发明实施例提供的变频空调的变频器及散热器的连接结构示意图；
[0019]图8为本发明实施例提供的变频空调的热交换系统的系统图。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0021]基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心，，、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0022]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0023]由于变频空调的变频器工作时会产生大量热量，为避免这部分热量对变频器的主要功率模块造成热损坏，空调变频器必须采用散热器进行散热。
[0024]本发明实施例提供的一种空调变频器用散热器，用于对空调变频器进行散热，如图3和图4所示，包括基座I和散热部件2，基座I由导热材料制成;散热部件2与基座I可传热连接，散热部件2包括微通道扁管21，微通道扁管21包括至少两个彼此平行的直管段211以及用于连接相邻两直管段211的弯管段212，相邻两直管段211之间设有翅片22，微通道扁管21的两端分别连接有集流管3，微通道扁管21内的微通道与集流管3连通。
[0025]相较于现有技术，本发明实施例提供的空调变频器用散热器，在该空调变频器工作时，变频器发热将热量传递至基座I上，由于基座I与散热部件2可传热连接，因而这部分热量会被传递至散热部件2的微通道扁管21上，微通道扁管21内的微通道与集流管3连通，以使集流管3内的冷媒可以在微通道扁管21内流动，微通道扁管21表面上的热量被流动的冷媒带走，通过空调的制冷系统散热。同时，微通道扁管21的相邻两直管段211之间设有翅片22，翅片22与空气接触的一侧产生的自然对流能够将微通道扁管21传递到翅片22上的热量带走，使该散热器的散热效率进一步提高。相比现有技术中的散热器，本发明实施例提供的空调变频器用散热器，降低了变频器的温升10?20°C左右，确保了变频器能够在一个合理的温升范围内工作，提高变频器的可靠性和工作效率，避免了变频器在长时间高温环境下出现热损坏现象。
[0026]实施例1
[0027]可选地，如图3和图4所示，微通道扁管21通过位于其最外侧的直管段211的外侧表面与基座I之间通过螺栓或硅脂膏可传热连接。变频器将一部分热量传递到散热器的基座I上，由微通道扁管21内的冷媒将微通道扁管21表面的热量带走，随着冷媒流动流入到集流管3上，进而流出散热器流回到空调系统的室外机管路中，通过制冷回路将这部分热量散发出去；另一部分热量通过微通道扁管21传递到翅片22上，通过翅片22与空气的自然对流将这一部分热量带走，由此，该散热器完成一次换热过程。相比传统板翅式散热器，尤其在高温制冷等工况下，变频器的工作环境的温升范围能够降低10?20°C，提高变频器的可靠性，降低变频器的热损坏概率。
[0028]基座I和微通道扁管21之间为可传热连接，为确保基座I和微通道扁管21之间的传热效率，基座I和微通道扁管21之间可通过螺钉连接在一起。螺钉连接是一种较为简便的连接方式，且维修更换较为容易，同时，螺钉多为金属材质，导热性能良好，不会影响到该基座I和微通道扁管21之间的传热效率。
[0029]可选地，基座I和微通道扁管21之间通过硅脂膏粘接在一起。硅脂膏的粘接性强且硅具有极佳的导热性能，使得基座I和微通道扁管21之间具有良好的导热性能。
[0030]为增大散热部件2与基座I的接触面积，从而增大基座I与散热部件2之间的传热面积，位于微通道扁管21最外侧的直管段211的外侧表面的面积与基座I的一侧表面的面积相等，以使散热部件2与基座I之间的接触面积最大，基座I能够将更多的热量传递至散热部件2上，从而提高了基座I和散热部件2之间的换热效率，使变频器工作产生的热量能够快速传递至散热部件2上，提高了该散热器的散热速度，散热效率较高。
[0031]可选地，位于微通道扁管21最外侧的直管段211的外侧表面的面积略小于基座I的一侧表面的面积，此时虽然冷媒在流动过程中不能将基座I的边沿处的热量携带，但基座I的边沿处与空气直接接触，能够产生良好的空气自然对流，散热效果较佳，因而不会影响散热器的散热效率，且能在一定程度上减小散热部件2的体积，降低了生产成本并减小了一定的安装空间，有利于实现该变频空调的小型化。
[0032]可选地，位于微通道扁管21最外侧的直管段211的外侧表面的面积略大于基座I的一侧表面的面积，这使得基座I的表面完全贴附于微通道扁管21上，冷媒在流动过程中能够将基座I上的热量大量携带，且此时由于微通道扁管21最外侧的直管段211的外侧表面的面积较大，这使得在微通道中流动的冷媒的总量较多，冷媒流经与基座I相连的微通道扁管21最外侧的直管段时，能够携带的热量较多，使得该散热器的散热速度加快。
[0033]实施例2
[0034]变频器的一部分热量传递至基座I上后，需要通过基座I传递至微通道扁管201，通过微通道扁管201中的翅片202的一侧与空气的自然对流将热量带走，因此，如图5和图6所示，为使基座I上的热量能够快速传递至翅片202上，微通道扁管201通过其侧边所形成的平面与基座I之间通过螺栓或硅脂膏可传热连接，使基座I能够同时将热量传递至微通道扁管201和翅片202上，然后通过微通道扁管201内的冷媒和翅片202与空气的自然对流作用将变频器工作产生的热量散发出去，散热速度较快，相比传统板翅式散热器，尤其在高温制冷等工况下，使用本发明实施例提供的散热器可使变频器的工作环境的温升范围降低10?200C，提高变频器的可靠性，降低变频器的热损坏概率。相较于实施例1中的方案，本实施例中的散热部件虽然可以减小微通道扁管201的宽度，但是增加了微通道扁管201在整个散热器体积范围内部流程，但两个方案所能达到的实际散热效率相同。
[0035]基座I和微通道扁管201之间为可传热连接，为确保基座I和微通道扁管21之间的传热效率，基座I和微通道扁管201之间可通过螺钉连接在一起。螺钉连接是一种较为简便的连接方式，且维修更换较为容易，同时，螺钉多为金属材质，导热性能良好，不会影响到该基座I和微通道扁管201之间的传热效率。
[0036]可选地，基座I和微通道扁管201之间通过娃脂膏粘接在一起。娃脂膏的粘接性强且具有极佳的导热性能，使得基座I和微通道扁管201之间具有良好的导热性能。
[0037]具体地，如图4和图5所示，应用于最大制冷量为3500W(瓦特)的挂式空调器中的散热器的尺寸范围分别为:长度L的取值范围为120mm(毫米)?150mm，宽度B的取值范围为5 Omm?7Omm，高度H的取值范围为8mm?2 Omm。此时，在空调器制冷模式下，该散热器能够降低变频器主要功率器件温升18°C?25°C;而在空调器制热模式下，该散热器能够降低变频器主要功率器件温升I (TC?20°C。
[0038]可选地，如图4和图5所示，应用于最大制冷量为7200W的柜式空调器中的散热器的尺寸范围分别为:长度L的取值范围为150mm?180mm，宽度B的取值范围为80mm?110mm，高度H的取值范围为8_?20mm。此时，在空调器处于制冷模式时，该散热器能够降低变频器主要功率器件的温升的范围为18°C?25°C;而在空调器处于制热模式时，该散热器能够降低变频器主要功率器件的温升的范围为1 °C?20 °C。
[0039]翅片是用于增大换热表面积的金属片状结构，现有扁管之间多设置若干独立的片状翅片，但这若干独立的片状翅片相互之间不进行热传递，因而换热效率较低，制作及安装过程也较为复杂。为解决这一问题，如图3至图6所示，本发明实施例的散热器采用一体成型的波浪形翅片，以使翅片的表面积增大，从而增大其换热表面积，换热效率较高。相较于彼此之间不传热的若干独立的片状翅片，一体成型的波浪形翅片制作工艺简单，安装方便，换热面积大，换热效率高。
[0040]基座I为导热材料制成，例如导热金属或导热橡胶等，考虑到加工和使用的方便，基座I由铝合金材料制成。铝合金材料具有良好的导热性能，且重量轻、不易腐蚀、易加工，因此优选采用铝合金材料。
[0041]散热部件2用于将散热器上的热量传递出去，以使散热器能够快速降温，且散热部件2的微通道扁管中有冷媒流过，因而将散热部件2采用导热性能良好的铝合金材料制成，避免出现冷媒泄漏等问题。
[0042]可选地，如图5和图6所示，微通道扁管201的两端分别连接有冷媒进入管路203和冷媒流出管路204，制冷系统的冷媒从冷媒进入管路203中流入微通道扁管201的微通道中，沿微通道流动至微通道扁管201的另一端，最后经冷媒流出管路204重新流回制冷系统中，由制冷系统将冷媒流经微通道扁管201时所携带的热量散发出去。
[0043]本发明实施例还提供一种变频空调，如图7所示，包括变频器，变频器包括多个功率模块4，以及如上所述的空调变频器用散热器，多个功率模块4与散热器的基座I可传热连接。该变频空调的变频器工作时产生的热量能够被迅速散发出去，不会出现热损坏现象。
[0044]由于在本实施例的变频空调中使用的空调变频器用散热器与上述空调变频器用散热器的各实施例中提供的空调变频器用散热器相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
[0045]空调是将室内和室外的热量进行交换的设备，为实现这一功能，如图8所示，空调的热交换系统5包括依次串联成回路的压缩机51、室内机换热器52、毛细管53以及室外机换热器54，还包括散热支路55，散热支路55包括并联于毛细管53两侧的空调变频器用散热器551。
[0046]空调器制热时，冷媒在压缩机51中被加压升温，然后流入室内机换热器52中，在室内机换热器52中散热降温后流入毛细管53，经毛细管53的节流膨胀作用后流入室外机换热器54中，吸收外界热量，最终重新流入压缩机51中被加压，形成循环。
[0047]空调器制冷时，冷媒在压缩机51中被加压升温，然后流入室外机换热器54中，在室内机换热器54中散热降温后流入毛细管53，经毛细管53的节流膨胀作用后流入室内机换热器52中，吸收室内热量，最终重新流入压缩机51中被加压，形成循环。
[0048]将散热器551并联于毛细管53的两端时，冷媒在流入毛细管53前会分流，一部分流入毛细管3内，另一部分流入散热器551的微通道中，且无论此时空调处于制冷或是处于制热模式下，流入散热器551中的冷媒均为低温冷媒，这使得流入散热器551内的冷媒在流动过程中将微通道扁管上的热量携带后，与从毛细管53中流出的冷媒汇合，一同流入室内机换热器52或室外机换热器54中进行散热降温，从而将散热器551中的热量散发。
[0049]如图8所示，散热支路55还包括连接于室内机换热器52和空调变频器用散热器551之间的单向活动式节流阀552。空调制热时，单向活动式节流阀552的阀芯在冷媒的压力作用下滑动，使该单向活动式节流阀552的进液口与出液口通过内部的节流通道连通，并通过调节该单向活动式节流阀552的阀芯的位置来调节其进液口的开度，从而控制进入散热器551中的冷媒的流量，由于变频器安装在空调的室外机中，而空调处于制热模式时，室外机的工作环境温度较低，因而变频器的工作环境温度较低，变频器工作时产生的热量能够被及时散发出去，因而流入散热器551中的冷媒的流量无需太多即可确保变频器的工作稳定性。而当空调制冷时，室外机的工作环境温度较高，这使得流入散热器551中的冷媒的流量必须增大才能确保变频器工作的稳定性，因而此时需要调节单向活动式节流阀552的阀芯，使该单向活动式节流阀552的进液口与出液口完全连通，此时冷媒在流入该单向活动式节流阀552时不会受到阻力，而流向毛细管53的冷媒会由于毛细管53的节流膨胀作用受到阻力，因而在冷媒在从室外机换热器54中流出后分流时，流入散热支路55中的冷媒的量会增加，这使得流入散热支路55中的冷媒在流动过程中更多地能够带走散热器551上的热量，从而使散热器551的散热效率较高，使变频器工作时产生的热量被迅速散发出去，变频器在使用过程中不会出现热损坏现象。
[0050]变频器的功率模块4在工作状态时是通电的，因此，为了实现可传热连接的同时必须保证绝缘，因此，多个功率模块4与散热器的基座I通过硅脂膏可传热连接。硅脂膏具有极佳的导热性能和优良的绝缘性，且使用寿命长。
[0051 ]变频器在工作时，多个功率模块4用以分别实现不同的功能，如图7所示，多个功率模块4包括IPM(智能功率模块)41、IGBT (绝缘栅双极型晶体管)42、二极管43和桥堆44。这几个功率模块是变频器工作时产生热量较多的模块，因而这几个功率模块必须与基座I可传热连接，以使这几个功率模块工作时产生的热量能够被迅速扩散出去，避免出现热损坏的情况。
[0052]关于本发明实施例的变频空调的其他构成等已为本领域的技术人员所熟知，在此不再详细说明。
[0053]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种空调变频器用散热器，用于对空调变频器进行散热，其特征在于，包括: 基座，所述基座由导热材料制成； 散热部件，所述散热部件与所述基座可传热连接，所述散热部件包括微通道扁管，所述微通道扁管包括至少两个彼此平行的直管段以及用于连接相邻两直管段的弯管段，相邻两直管段之间设有翅片，所述微通道扁管的两端分别连接有集流管，所述微通道扁管内的微通道与所述集流管连通。2.根据权利要求1所述的空调变频器用散热器，其特征在于，所述微通道扁管通过位于其最外侧的直管段的外侧表面与所述基座可传热连接。3.根据权利要求2所述的空调变频器用散热器，其特征在于，位于所述微通道扁管最外侧的直管段的外侧表面的面积与所述基座的一侧表面的面积相等。4.根据权利要求1所述的空调变频器用散热器，其特征在于，所述微通道扁管通过其侧边所形成的平面与所述基座之间通过螺栓或硅脂膏可传热连接。5.根据权利要求1?4中任一项所述的空调变频器用散热器，其特征在于，所述翅片为一体成型的波浪形翅片。6.根据权利要求1?4中任一项所述的空调变频器用散热器，其特征在于，所述基座由招合金材料制成。7.根据权利要求1?4中任一项所述的空调变频器用散热器，其特征在于，所述散热部件由铝合金材料制成。8.一种变频空调，包括变频器，所述变频器包括多个功率模块，其特征在于，还包括权利要求I?7中任一项所述的空调变频器用散热器，多个所述功率模块与所述散热器的基座可传热连接。9.根据权利要求8所述的变频空调，其特征在于，还包括热交换系统，所述热交换系统包括依次串联成回路的压缩机、室内机换热器、毛细管以及室外机换热器，所述毛细管两侧并联有散热支路，所述散热支路包括所述空调变频器用散热器。10.根据权利要求9所述的变频空调，其特征在于，所述散热支路还包括连接于所述室内机换热器与所述空调变频器用散热器之间的单向活动式节流阀。11.根据权利要求8所述的变频空调，其特征在于，多个所述功率模块与所述散热器的基座通过娃脂膏连接。12.根据权利要求8所述的变频空调，其特征在于，多个所述功率模块包括IPM、IGBT、二极管和桥堆。
【文档编号】F24F1/24GK106016507SQ201610495531
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】赵希枫, 李小宁
【申请人】海信（山东）空调有限公司