CN104238694A - 空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调装置，其技术能够在高效地冷却功率器件的同时，有效利用功率器件所产生的热量。空调装置（1）设置有：作为功率器件的CPU（20）及逆变器电路（21），其在驱动时伴随发热；气液分离器（4），其将气态的制冷剂和液态的制冷剂进行分离；以及自激振动导热管（3），其获取在CPU（20）及逆变器电路（21）中产生的热量，并且将获取的热量向气液分离器（4）传热。

Description

空调装置

技术领域

本发明涉及一种对功率器件进行冷却的技术。

背景技术

当前，人们提出了对驱动时发热的功率器件进行冷却的技术。例如，在专利文献1中，记载有将作为功率器件的半导体模块利用散热器进行冷却的技术。散热器为下述机构，即，在由高导热性的材料所构成的基座上安装功率器件，通过向竖直设置在该基座上的散热片吹送来自风扇的风（空气）而进行散热。另外，在非专利文献1中，记载有与散热器同时使用散热道而提高模块的冷却效率的技术。

专利文献1：日本特开2013-093364号公报

非专利文献1：《富士時報》（Vol.75 No.8 2002）

但是，由于散热器形成在功率器件的附近设置散热片的构造，所以存在下述问题，即，功率器件所产生的热量在该功率器件的附近向空气中散热，无法被有效使用。该问题在非专利文献1中也没有得到改善。

发明内容

本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于，提供一种能够在高效地冷却功率器件的同时，有效利用功率器件所产生的热量的技术。

为了解决上述课题，技术方案1的发明为一种空调装置，其具有：功率器件，其在驱动时伴随发热；气液分离器；以及自激振动导热管，其将所述功率器件的热量向所述气液分离器传热。

另外，技术方案2的发明为技术方案1的发明所涉及的空调装置，其具有多个所述功率器件，所述自激振动导热管将所述多个功率器件的热量进行集热后传热。

另外，技术方案3的发明为技术方案2的发明所涉及的空调装置，其中，所述自激振动导热管具有：管状的导热管，其配置为环状；以及固定部件，其以使所述导热管处于能够与所述功率器件之间进行导热的状态，对所述导热管进行固定，所述多个功率器件安装在所述固定部件上。

另外，技术方案4的发明为技术方案1至3中任一项的发明所涉及的空调装置，其中，所述功率器件含有逆变器电路。

发明的效果

技术方案1至4所记载的发明，通过具有：功率器件，其在驱动时伴随发热；气液分离器；以及自激振动导热管，其将功率器件的热量向气液分离器传热，从而可以将功率器件产生的热量用作为对气液分离器进行加温的热量。由此，可以在能够冷却功率器件的同时，使气液分离器的温度上升，可以改善由于制冷剂滞流而导致的空调机性能降低。

附图说明

图1是本发明所涉及的空调装置的框图。

图2是表示自激振动导热管的图。

图3是表示自激振动导热管的图。

图4是例示自激振动导热管从CPU及逆变器电路中获取热量并传递至气液分离器的情况的示意图。

标号的说明

1  空调装置

2  功率器件组

20  CPU

21 逆变器电路

3  自激振动导热管

30 导热管

31 固定部件

4  气液分离器。

具体实施方式

以下，针对本发明的优选实施方式，参照附图进行详细说明。其中，在以下的说明中，如果没有特别指出，则涉及方向或朝向的记述都是为了便于说明而与附图对应的，并不对例如实施商品、产品或权利要求保护的范围等进行限定。

＜1．实施方式＞

图1是本发明所涉及的空调装置1的框图。空调装置1具有由多个功率器件构成的功率器件组2、自激振动导热管3和气液分离器4。

本实施方式中的功率器件组2包括作为功率器件的CPU 20和逆变器电路21。其中，空调装置1具有的功率器件并不限定于CPU 20和逆变器电路21，只要是在驱动时发热的电路或原件、机构等即可，并不特别限定。

CPU 20具有下述功能，即，通过基于存储在未图示的存储装置中的程序进行动作，从而进行各种数据的运算及生成控制信号，对空调装置1的各构成部分进行控制。即，空调装置1具有作为计算机的结构及功能。省略详细说明，CPU 20由具有半导体元件的集成电路构成，在驱动时发热。

逆变器电路21含有将直流电流变换为所希望的交流电流的电路，与CPU 20相同地在驱动时发热。此外，逆变器电路21也可以含有将由工业用电源供给的电流（交流电流）变换为直流电流的电路。

气液分离器4具有将在未图示的蒸发器（热交换器）中没有完全汽化的制冷剂进行分离的功能。在气液分离器4中分离出的气态的制冷剂在压缩机中进行循环。

图2及图3是表示自激振动导热管3的图。此外，在图2及图3中，对彼此正交的X轴、Y轴及Z轴进行定义，将X轴及Y轴定义为与水平面平行的轴，并且将Z轴定义为与铅垂方向平行的轴。另外，将（－Z）方向定义为重力方向。其中，上述轴是为了便于说明而定义的轴。

通过如上述对方向进行定义，从而图2是从（＋Z）侧向（－Z）方向观察自激振动导热管3的图。另外，图3是从（－Y）侧向（＋Y）方向观察自激振动导热管3的图。

自激振动导热管3具有导热管30和固定导热管30的固定部件31。自激振动导热管3的构造可以适当地采用现有技术，所以下面简单地进行说明。

管状的导热管30由导热性优异的材料（例如铝或铜等金属）构成。导热管30的两端（未图示）以彼此连通的状态连接，导热管30形成环（Loop）。由此，管状的导热管30内部形成密闭的空间。

在导热管30内部的空间中封入有工作液（水或丁烷等）。该工作液用于在导热管30的内部传递热量。

另外，在导热管30内部的空间中设置有止回阀（未图示）。该止回阀将工作液移动的方向限制为一个方向。由此，工作液在导热管30内仅沿规定方向流动，具有使工作液的移动顺畅的效果。

另外，导热管30一边不影响内部空间的连通状态一边适当地弯折而蛇形地成型，成型为梳形形状。在导热管30的梳形形状中，相当于梳齿的部分是彼此沿与Z轴平行的方向走向的工作液的流路。本实施方式中的导热管30，相当于该梳齿的部分进一步在大致中央部分折回。并且，该折回部分处于（－Z）侧。此外，在以下的说明中，将导热管30部分中的该折回部分称为“散热部”。

固定部件31与导热管30相同地，由导热性优异的材料（例如铝或铜等金属）构成。固定部件31为厚度（Y轴方向的宽度）较薄的板状部件，以与XZ平面平行的朝向设置。

如图2及图3所示，固定部件31的（－Y）侧的表面固定设置有导热管30。作为将导热管30固定在固定部件31上的方法，例如可以使用粘接、熔融连接、利用胶带进行粘贴、利用安装部件进行固定、或者铆接等方法。当然并不限定于上述方法，只要可以良好地固定导热管30且不影响导热管30的导热性的方法即可，可以采用任意方法。此外，在以下的说明中，将导热管30部分中的固定在固定部件31上的部分（从固定部件31进行热传递的部分）称为“受热部”。

图4是例示自激振动导热管3从CPU 20及逆变器电路21中获取热量并传递至气液分离器4的情况的示意图。

在固定部件31的（＋Y）侧的表面（设置面）上固定设置有功率器件组2（CPU 20及逆变器电路21）。作为将功率器件组2固定在固定部件31上的方法，只要可以良好地固定功率器件组2且不影响功率器件组2所产生的热量向固定部件31传导的方法即可，可以采用任意方法。

如图4所示，在功率器件组2中产生的热量经由固定部件31传递至导热管30的受热部。换言之，固定部件31具有以使导热管30处于能够与功率器件组2之间进行导热的状态，对导热管30进行固定的功能。

如果热量传递至导热管30的受热部，则该受热部的热量传递至该受热部的内部存在的工作液，工作液的一部分蒸发、膨胀，该工作液在导热管30内朝向散热部流动。由此，温度上升的工作液从受热部向散热部流动，从而该工作液将热量（感热或潜热）向散热部传递。

从受热部传递至散热部的热量在散热部处进行散热，朝向配置在导热管30的散热部附近的气液分离器4传热。即，自激振动导热管3将功率器件组2的热量向气液分离器4传热。此外，散热部内的工作液伴随着散热部的散热而温度降低。

例如在冬季等时，如果气液分离器4的温度成为非常低的温度，则即使空调装置1启动后，气液分离器4内的制冷剂也成为很难蒸发的状态。在此情况下，成为在气液分离器4内滞留大量制冷剂的状态（所谓的“滞流现象”）。如果产生这种现象，则在空调装置1中成为无法进行充分的制冷剂循环的状态，空调装置1的性能降低。

在现有技术中，以将高压侧的高温气体的一部分混入气液分离器中，或者利用隔热材料覆盖气液分离器的方式进行应对。但是，在使高压侧的气体的一部分混入气液分离器的方法中，其结果仍然无法避免效率变低、空调机1的性能降低这一问题。另外，在利用隔热材料覆盖的方法中，存在效果有限的问题。

本实施方式中的空调装置1，可以将功率器件组2中产生的热量向气液分离器4传热，对气液分离器4进行加温。由此，可以有效地利用热量，可以抑制制冷剂的滞流现象。

此外，如已经说明的那样，导热管30形成为环状，且在导热管30内设置有止回阀。由此，通过导热管30的受热部内的工作液向散热部流动，从而使得通过散热而温度降低的散热部内的工作液反而向受热部流动。并且，到达受热部的低温工作液在受热部中，获取来自功率器件组2的热量，再次向散热部流动。

如上所述，本实施方式中的空调装置1具有：在驱动时伴随发热的功率器件组2、气液分离器4、以及将功率器件组2的热量向气液分离器4传热的自激振动导热管3。由此，可以将来自功率器件组2的热量用作为对气液分离器4进行加温的热量。由此，可以在冷却功率器件组2的同时，抑制气液分离器4温度过低。即，可以抑制在空调装置1启动时等，制冷剂滞留在制冷剂回路内的特定位置这一现象。

另外，具有由多个功率器件构成的功率器件组2，自激振动导热管3将多个功率器件的热量进行集热后传热。由此，无需针对每一个功率器件设置冷却机构。

另外，自激振动导热管30具有：管状的导热管30，其配置为环状；以及固定部件31，其以使导热管30处于能够与功率器件组2之间进行导热的状态，对导热管30进行固定；多个功率器件安装在固定部件31上。通过这种构造，可以将功率器件自由地配置在固定部件31上的任意位置上。由此，设计自由度增加，通用性提高。

另外，功率器件组2能够包含如逆变器电路21这种发热量特别大的功率器件。即使在配置有上述热密度较高的功率器件的情况下，也可以通过使自激振动导热管30的管间距变窄等，调整为单位面积的集热能力更高的形状，而进行应对。

此外，在上述实施方式中省略了详细说明，该导热管30的剖面形状为圆形。由此，例如导热管30的加工容易，可以期待成本抑制效果。但是，圆管（剖面形状为圆形的管）的导热管30和板状的固定部件31之间的接触面为线状，导热效率较低。为了抑制该情况，例如也可以将圆管的导热管30沿Y轴方向进行冲压，使剖面形状成为大致扁圆形的方式略微变形。或者，也可以将导热管30和固定部件31之间填充导热性优异的材料。或者，也可以在固定部件31上设置与导热管30对应的槽。通过该方法，可以使导热管30和固定部件31之间的接触面积增加，导热效率提高。

另外，在上述实施方式中，说明了使用相同材料制造全部导热管30的例子。但是，例如在受热部和散热部位于相互分离的位置的情况下，也可以将受热部和散热部之间的部分（以下称为“隔热部”）由树脂等进行制造，从而控制成本。另外，通过利用树脂等隔热性优异的材料来制作隔热部，从而不会损失受热部获取的热量，还可以使热量通过不应分配予热量的区域。

＜2．变形例＞

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述优选实施方式实质上仅为例示，本发明并不由上述优选实施方式限定，能够进行各种变形。

例如，导热管30的环状形状并不限定于上述实施方式所示的形状。通常，现有技术所示出的散热道在构造上限定为大致平面状的配置。但是，可以根据装置内的空间或部件配置、热源的位置或形状等而自由地对导热管30进行设置。由此，通过使用导热管30，可以使空调装置1的设计自由度提高。另外，在空调装置1内可以自由选择集热对象及散热对象。另外，由于能够容易地变更导热管30的管间距，所以可以采用与热源的热密度相应的最优形状，例如，可以通过缩小间距而提高集热效率。此外，由于与散热道不同，导热管30能够根据需要而捆束，所以对空调装置1的小型化也作出贡献。

另外，导热管30的环状形状可以是将1根直管适当地弯折而制成，也可以是在制作多个局部部件后，将它们彼此连通地连接后制成。

另外，自激振动导热管30也可以构成为，在设置于气液分离器4附近的散热部处，以能够进行导热的状态安装散热器，从该散热器向气液分离器4散热。由于导热管30与散热道相比之下，与流路长度相对的表面积较大，所以具有冷却效果较高的特性。由此，即使与散热器一起使用，也与一起使用散热道的情况相比，可以减少（缩小）散热片。

另外，进行传热的对象并不限定为气液分离器4。例如，也可以构成为，通过将一部分的热量向热交换器传热，从而防止热交换器中结霜。或者，也可以与空调装置1的低温侧之间进行热交换，对制冷剂加温而使其汽化。通过形成上述结构，可以提高空调装置1中的制冷剂的动作效率。

Claims (4)

1.一种空调装置，其具有：

功率器件，其在驱动时伴随发热；

气液分离器；以及

自激振动导热管，其将所述功率器件的热量向所述气液分离器传热。

2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，

所述空调装置具有多个所述功率器件，

所述自激振动导热管将所述多个功率器件的热量进行集热后传热。

3.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，

所述自激振动导热管具有：

管状的导热管，其配置为环状；以及

固定部件，其以使所述导热管处于能够与所述功率器件之间进行导热的状态，对所述导热管进行固定，

所述多个功率器件安装在所述固定部件上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，

所述功率器件含有逆变器电路。