CN105464948B - 一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，包括热管和散热翅片；热管布置在压缩机上壳体顶部和侧面，与壳体紧密相接；散热翅片嵌在热管上，在压缩机上壳体顶部均匀分布；所述热管一边为半圆状，另一边为扁平状，紧密贴在所述压缩机上壳体上，热管呈拱形；热管有多根，间隔设置，每一根热管中部设置在压缩机上壳体顶端，两端从顶端往下贴在压缩机上壳体圆柱盖状的周边上；散热翅片之间的距离为5mm；散热翅片下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片上钻有多个规则排列的小圆孔。本发明热管的两个相变传热循环共用一个冷凝端，两边的工质从热端吸热蒸发，在热管中间相遇交织在一起，形成强紊流对流热交换，强化了散热效果。

Description

一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置，特别是涉及一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，属于冰箱散热技术领域。

背景技术

冰箱的发明，便利了人们的生活。冰箱的发展随技术的更新日新月异，功能和性能得到不断地完善，消费者更加注重冰箱的经济性、能耗、噪音等指标。冰箱分为压缩式电冰箱、吸收式电冰箱、半导体电冰箱、化学冰箱、电磁振动式冰箱、太阳能电冰箱、绝热去磁制冷电冰箱、辐射制冷电冰箱、固体制冷电冰箱。压缩式冰箱主要由冰箱箱体、压缩机、蒸发器、冷凝器、温控器、过滤器、毛细管等几部分组成。

压缩机是冰箱的核心部件，是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。活塞在气缸中所作的往复运动，可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个工作过程。压缩机由曲轴、连杆组件、活塞、气缸、机体、转子和定子等部件组成。压缩机在压缩制冷剂时制冷剂产生大量的热量，传统压缩机中的热量需要通过冷凝剂带到冷凝器中散热。这样增加了冷凝器的热负荷，同时由于压缩机散热效率较低，增加了压缩机活塞往复运动的阻力。

冰箱压缩机的耗电量占了冰箱很大一部分能耗，压缩机的维护、保养也决定着压缩机的使用寿命。在冰箱压缩机工作过程中，产生的大量热量如未及时排出，会使冷凝剂压缩难度加大，导致压缩阻力和耗电量增加。同时热量的积聚会导致压缩机内部温度也相对过高，容易使润滑油变性，润滑系统失效。连杆和活塞易于摩擦和磨损，进而进一步增加产热和功耗。

发明内容

本发明着眼于解决传统冰箱压缩机机壳在工作过程中温度过高，且存在的各部分之间温度分布不均等问题，提供一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，达到加快壳体各部分之间导热，实现均温，同时将热量及时排除，降低压缩机温度的目的。

热管是一种高效的换热元件，它的导热能力超过任何已知的金属。且技术已成熟，被广泛应用于各行各业。它一般由吸液芯、管壳、端盖组成，将管内抽成负压，然后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，然后根据需要在中间布置绝热段。热管工作就是在加热端吸收热量使工作液体蒸发，经过绝热段，到冷却段冷凝放热，再流回蒸发段，这样往复循环。热管结构简单，技术成熟，具有很高的导热性，优良的等温性、热流密度可变性、热流方向的可逆性等优点。

散热翅片是一种比较常见的散热元件，通常是由导热性能良好的金属材料(比如铝、铜)制成，主要是通过增加需要散热的物体与流体接触的面积，达到增加对流散热能力的目的。

本发明采用如下技术方案：

一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，主要包括压缩机上壳体、压缩机下壳体、吸气连接管、排气连接管；所述压缩机上壳体呈圆柱盖状，顶端是小弧度弧面；压缩机下壳体呈圆柱盖状；压缩机上壳体和压缩机下壳体相互连接形成密闭的空间，组装成压缩机的外壳体；吸气连接管为冷凝剂流进管道，所述排气连接管为冷凝剂流出管道；其特征在于，该装置还包括热管和散热翅片；热管布置在压缩机上壳体顶部和侧面，与壳体紧密相接；散热翅片嵌在热管上，在压缩机上壳体顶部均匀分布；

所述热管一边为半圆状，另一边为扁平状，紧密贴在所述压缩机上壳体上，热管呈拱形；热管有多根，间隔设置，每一根热管中部设置在压缩机上壳体顶端，两端从顶端往下贴在压缩机上壳体圆柱盖状的周边上。

所述散热翅片由多个铝片组成，平行均匀布置在散热翅片的顶部；所述散热翅片之间的距离为5mm；散热翅片下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片上钻有多个规则排列的小圆孔。

优选地，所述压缩机下壳体下端设有底座，底座上设有多个固定螺栓孔。

优选地，所述压缩机下壳体和压缩机上壳体采用焊接进行连接。

优选地，所述吸气连接管和排气连接管呈细长弯曲圆管状，固定在压缩机下壳体侧面中间的相邻位置。

优选地，所述热管为外径6mm的铜质烧结热管，热管中介质为水。

优选地，所述热管包含5根铜质热管，都为直径6mm的水介质烧结型热管；两边的4根热管分别是关于中间热管所在中线形状和布置方式的对称。

优选地，所述热管两端的两根热管末段从圆周方向环绕压缩机上壳体侧面。

优选地，所述压缩机上壳体表面设有凹槽，热管设置在凹槽中；热管拱形的曲率与压缩机上壳体的凹槽的曲率一致，凹槽的直径也为12mm。

优选地，所述散热翅片由20个铝片组成。

优选地，所述散热翅片与热管的连接和热管与压缩机上壳体的连接都是采用焊接连接。

本发明强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置工作原理如下：

本发明针对处在冰箱内部特殊环境的压缩机，须适应于冰箱内部封闭、狭小、高温，甚至潮湿的环境。冰箱压缩机的散热主要是通过将压缩机内部产热传导到压缩机壳体，再通过散热机构使热量通过冰箱壁壳快速散失到外界空气，达到降低压缩机内部温度，减少压缩机的功耗的目的及解决由压缩机温度过高引起的润滑剂碳化失效等问题。

首先要求散热机构具高效的散热效率才能适应冰箱内部封闭环境。本发明对热管、散热翅片组合散热结构进行了设计。热管布置在压缩机上壳体表面，由于压缩机上壳体表面温度的不均匀性，压缩机侧面的温度高于压缩机顶部，且压缩机侧面温度随高度增加而降低；本发明热管不同于传统热管只有一个热端和一个冷端，而是具有两个热端和一个冷端。整根拱形热管紧紧贴在压缩机上，两端在侧面，中间段紧贴顶部，导致热管两端温度高于中间温度，从而形成两端为热端中间为冷端的新型热管设计。

本发明能够更好地发挥热管、散热翅片组合散热结构的散热效力。在传统热管、散热翅片的散热结构中，往往热管与散热翅片之间的热阻是热量传递的最大障碍。本发明能够在热管内形成两个“蒸发──流动──冷凝”的工质循环，并且两个相变传热循环共用一个冷凝端。两边的工质从热端吸热蒸发，在热管中间相遇交织在一起，形成强紊流对流热交换，促进工质的冷凝和热管的铜壁的吸热，大大促进了热管、散热翅片组合散热结构在流固热交换界面的传热。而且本发明无需考虑工质回流问题，由于热管两端竖直布置，在重力的作用下工质很容易回流到热管热端。

在传统热管和散热翅片组合结构主要是通过增加散热面积，即增加散热翅片数量，来达到增大散热速率的目的。但增加散热翅片的数量往往增加金属耗材和换热结构的重量，而且过窄的散热翅片间距增加了加工难度，还可能增大空气的流动阻力，不利于增加热管和散热翅片组合结构的散热能力。并且对于处在冰箱内部的压缩机，需要将热量透过冰箱壁壳传导到外界。而往往冰箱内缺少与外界空气交换的封闭空间的散热的最大阻碍，就是散失到冰箱内空气的热量无法及时透过壁壳散失到外界环境。

本发明将散热翅片上端设计成圆弧，散热翅片中间高25mm，而散热翅片之间的间距为5mm，对散热翅片的间距和高度进行了合理设计。散热翅片过矮，会使散热面积较小，热流空气与散热翅片不能充分接触；散热翅片过高，在散热翅片的顶部空气热流速度变慢，容易在顶部形成“拥堵区”。散热翅片间距过大，安装的散热翅片数量有限，散热面积不足；散热翅片间距过小，流动阻力增大，空气无法进行充分的对流。本发明利用“烟囱效应”进行强化散热，主要涉及散热翅片的间距和散热翅片的高度的设计。热量传导到散热翅片上，散热翅片的表面温度沿翅片的表面由下到上逐渐降低。这样下端空气温度高于上端的空气温度，并且由于热空气的密度低于冷空气的密度，在重力的作用下，热空气沿着散热翅片快速向上流动，可以有效增强对流散热能力。同时散热翅片上设计有透风孔，散热翅片两端流速不一致，散热翅片一侧的空气会通过通风孔对另一侧产生抽吸力，增加空气的扰动，破坏阻碍对流传热的空气热边界层，强化流体与散热翅片的传热。并且这样形成空气流动对整个冰箱的空气流动都有利。不仅可以促进冰箱壁壳附近空气扰动强化自然对流散热，而且强化冰箱内部封闭空间的空流动。往往冰箱内的冷凝水盘因盛有冷凝水而使周边的空气温度较低，而冷凝器与外壳直接接触，具有较好的向外界散热的能力，有利于加快冰箱压缩机周边高温空气向冷凝器和冷凝水盘流动，促进冰箱内部各处之间的换热。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明着重在于解决压缩机壳体散热问题，在热管内形成两个“蒸发──流动──冷凝”的工质循环，并且两个相变传热循环共用一个冷凝端，两边的工质从热端吸热蒸发，在热管中间相遇交织在一起，形成强紊流对流热交换，促进工质的冷凝和热管的铜壁的吸热，大大促进了热管、散热翅片组合散热结构在流固热交换界面的传热。

2)本发明无需考虑工质回流问题，由于热管两端竖直布置，在重力的作用下工质很容易回流到热管热端。

3)本发明散热翅片由多个铝片组成，平行均匀布置在压缩机上壳体的顶部，充分利用了冰箱内压缩机上壳体的顶部为相对低温点；散热翅片之间的距离为5mm；散热翅片下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片上钻有多个规则排列的小圆孔，有利用形成烟囱效应。

4)散热翅片和热管组合的散热结构方案简单，加工制作成本低廉，无外加能耗。热管具有极强的导热能力，价格相对低廉。

5)本发明能在不破坏传统压缩机内部结构的情况下，使内部压缩冷凝剂产生的热量快速通过壳体散失到空气中，散热效果显著，性能可靠，维护方便，减少热量通过制冷剂传导到冷凝器，降低冷凝器的热负荷，减少冰箱的能耗。

附图说明

图1是本发明设计方案的整体示意图。

图2是本发明设计方案压缩机上壳体整体装配的结构示意图。

图3是本发明设计方案单片散热翅片和热管装配的结构示意图。

图4是本发明设计方案散热翅片排列结构示意图。

图5是本发明设计方案单片散热翅片的结构示意图。

图中示出：1为散热翅片、2为压缩机上壳体、3为排气连接管，4为吸气连接管、5为固定螺栓孔、6为热管、7为压缩机下壳体、8为工艺管

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，主要包括压缩机上壳体2、压缩机下壳体7、吸气连接管4、排气连接管3、热管6和散热翅片1；所述压缩机上壳体2呈圆柱盖状，顶端是小弧度弧面；压缩机下壳体7也呈圆柱盖状，下端设计有底座，底座上有4个固定螺栓孔5；压缩机上壳体2和压缩机下壳体7相互连接形成密闭的空间，组装成压缩机的外壳体，保护压缩机的内部构件。所述吸气连接管4为冷凝剂流进管道，所述排气连接管3为冷凝剂流出管道，两者都呈细长弯曲圆管状，固定在压缩机下壳体7侧面中间的相邻位置。热管6布置在压缩机上壳体2顶部和侧面，与壳体紧密相接；散热翅片1嵌在热管6上，与散热翅片1走势垂直，在压缩机上壳体2顶部均匀分布。

所述热管6包含5根铜质热管，都为直径6mm的水介质烧结型热管。其中两边的4根热管分别是关于中间热管所在中线形状和布置方式的对称。所述热管6都是一边半圆一边为扁平状，通过锡焊固定，紧密贴在所述压缩机上壳体2上，减少所述热管6和压缩机上壳体2之间的接触热阻。所述热管6两端的两根热管末段再环抱侧面加强对侧面的热性能的改善，以减少布置热管6所需要的数量。

如图2所示，为了增加热管6与散热翅片1的接触面积，压缩机上壳体2表面设有凹槽，用于与热管6的配合。热管6呈拱形，所述五根热管6拱形的曲率与压缩机上壳体2的凹槽的曲率一致，凹槽的直径也为12mm，两者的配合采用过渡配合的方式。

如图2所示，所述散热翅片1由20个铝片组成，平行均匀布置在散热翅片1的顶部。所述散热翅片1下端是与热管6连接，是采用锡焊固定。所述散热翅片1之间的距离为5mm，散热翅片1之间的间距的合理设计有利于加强散热翅片1的自流对流散热能力。

如图4所示，散热翅片1下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片1上钻有许多规则排列的小圆孔。

如图5所示，图中为所述散热翅片1中的单个散热翅片。所述散热翅片1上布置了许多孔，这样的设计有利于强化自然对流散热，并可以减少金属材质和设备重量。

如图3所示，散热翅片1与热管6的连接和热管6与压缩机上壳体2的连接都是采用焊接的方式。

所述压缩机下壳体7，排气连接管3，吸气连接管4，工艺管8和固定螺栓孔5与传统压缩机差别不大，有利于保持与传统压缩机的兼容性，制造工艺也无需改变。

一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置的加工制造方法，包括如下步骤：

步骤1：压缩机上壳体2和压缩机下壳体7，采用严格的生产工艺，用304不锈钢一次冲压铸造成型。冲压设备将材料挤压成所需形状，再对部分地区进行氩弧焊，接着对外壳做镀镍处理，最后在相应的位置钻孔。外壳需要达到具有耐高温、耐腐蚀及耐高压等能力。

步骤2：热管6和散热翅片1的安装。若环境温度较湿润，则需要对热管6进行化学镀镍，并进行盐雾检验，以避免热管6被腐蚀。对于散热翅片1与热管6的安装，则先用夹具将散热翅片1固定于热管6上，再通过紧配、压铆或锡焊工艺进行固定，其缝隙采用锡膏填补。

步骤3：散热机构和压缩机外壳的安装。注意要将散热机构与压缩机外壳紧贴。因此，加工制造时一定要控制好热管6弯曲的加工精度，热管6必须与压缩机外壳凹槽的形状相吻合。热管6与压缩机外壳之间先用锡焊连接固定，其缝隙再采用锡膏填补。

本发明着重在于解决压缩机壳体散热问题，在热管内形成两个“蒸发──流动──冷凝”的工质循环，并且两个相变传热循环共用一个冷凝端，两边的工质从热端吸热蒸发，在热管中间相遇交织在一起，形成强紊流对流热交换，促进工质的冷凝和热管的铜壁的吸热，大大促进了热管、散热翅片组合散热结构在流固热交换界面的传热。

本发明无需考虑工质回流问题，由于热管两端竖直布置，在重力的作用下工质很容易回流到热管热端。

本发明散热翅片由多个铝片组成，平行均匀布置在压缩机上壳体的顶部，充分利用了冰箱内压缩机上壳体的顶部为相对低温点；散热翅片之间的距离为5mm；散热翅片下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片上钻有多个规则排列的小圆孔，有利用形成烟囱效应。

本发明装置具有良好的散热效果，维护简单，成本低廉，对冰箱的能效等级的提高有非常好的作用。

上述实施例仅仅是为清清楚地说明本发明，而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。这里无需要也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本设计的精神和原则之内的所作的任何修改、等同替换和改进等，均应含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，主要包括压缩机上壳体、压缩机下壳体、吸气连接管、排气连接管；所述压缩机上壳体呈圆柱盖状，顶端是小弧度弧面；压缩机下壳体呈圆柱盖状；压缩机上壳体和压缩机下壳体相互连接形成密闭的空间，组装成压缩机的外壳体；吸气连接管为冷凝剂流进管道，所述排气连接管为冷凝剂流出管道；其特征在于，该装置还包括热管和散热翅片；热管布置在压缩机上壳体顶部和侧面，与壳体紧密相接；散热翅片嵌在热管上，在压缩机上壳体顶部均匀分布；

所述热管一边为半圆状，另一边为扁平状，紧密贴在所述压缩机上壳体上，热管呈拱形；热管有多根，间隔设置，每一根热管中部设置在压缩机上壳体顶端，两端从顶端往下贴在压缩机上壳体圆柱盖状的周边上；

所述散热翅片由多个铝片组成，所述散热翅片之间的距离为5mm；散热翅片下端为弧形，上端为直线型，尖角处倒有圆角，在散热翅片上钻有多个规则排列的小圆孔。

2.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述压缩机下壳体下端设有底座，底座上设有多个固定螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述压缩机下壳体和压缩机上壳体采用焊接进行连接。

4.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述吸气连接管和排气连接管呈细长弯曲圆管状，固定在压缩机下壳体侧面中间的相邻位置。

5.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述热管为外径6mm的铜质烧结热管，热管中介质为水。

6.根据权利要求1或5所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述热管包含5根铜质热管，都为直径6mm的水介质烧结型热管；两边的4根热管分别是关于中间热管所在中线形状和布置方式的对称。

7.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述热管两端的两根热管末段从圆周方向环绕压缩机上壳体侧面。

8.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述压缩机上壳体表面设有凹槽，热管设置在凹槽中；热管拱形的曲率与压缩机上壳体的凹槽的曲率一致，凹槽的直径也为12mm。

9.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述散热翅片由20个铝片组成。

10.根据权利要求1所述的强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置，其特征在于，所述散热翅片与热管的连接和热管与压缩机上壳体的连接都是采用焊接连接。