CN106765675A - 一种变频空调器及其电子模块散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频空调器及其电子模块散热装置，散热装置包括基座、底座和散热管路，基座与电子模块和底座装配，用于将电子模块产生的热量传递至底座，散热管路安装于底座上，散热管路包括微通道平行流散热器。电子模块产生的热量通过基座传递至底座上，并进一步传递至微通道平行流散热器，微通道平行流散热器的冷媒流动可以将热量带走，达到散热的目的。本发明的散热装置可比现有技术的散热装置多降低电子模块的温升10~20℃左右，确保了电子模块能够在一个合理的温升范围内工作，提高了电子模块的可靠性和效率，避免了电子模块在长时间高温环境下出现热损坏现象。

Description

一种变频空调器及其电子模块散热装置

技术领域

本发明属于空调电子元器件技术领域，特别是涉及一种变频空调器电子模块散热装置以及采用上述散热装置的变频空调器。

背景技术

如图1、图2所示，空调室外机中包括变频器11。

如图3、4所示，变频空调器的电子模块一般包括集成在PCB电路板上的IPM模块（智能功率模块）13、IGBT模块14、二极管15和桥堆16等电子元器件，电子模块安装于电气安装盒17内。IPM模块13等元器件发热量是电路板的主要热量产生单元，也是空调室外机温度最高的部位，这些模块发热量随着空调器制冷量和功率的增加而增加，因而，电子模块的散热效率成为影响电子元器件可靠性的重要因素。

现有变频空调器的电子模块主要依靠由热传导系数较高的铝合金制成带有散热翅片的散热器12进行散热，依靠室外机内部风道的轴流风扇9旋转产生的空气气流流动，将散热器12的热量带走。由于室外机一般安装在室外平台上或者室外两层之间的夹层里，导致室外机的轴流风扇容易受到外界风向的影响，会造成风扇风量下降，进而降低室外机轴流风扇对散热器12的散热效果，导致主要功率模块温升提高，功率模块的效率降低。长时间使用造成功率器件的热损坏增加。同时，随着现有空调控制器的发展，尤其在超高温制冷工况下，室外机工作在60℃环境状况下，原有散热器的热容量已经不能满足要求，主要功率器件的温升工作100℃左右，长时间工作在这样的工况下，主要功率模块容易造成热损坏，同时主要功率器件的效率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，更容易引起功率器件的短路，甚至引发火宅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频空调器电子模块散热装置，解决了现有功率器件温升过高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种变频空调器电子模块散热装置，所述散热装置包括基座、底座和散热管路，所述基座与所述电子模块和所述底座装配，用于将所述电子模块产生的热量传递至所述底座，所述散热管路安装于所述底座上，所述散热管路包括微通道平行流散热器。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述基座与所述电子模块之间、所述基座与底座之间均设有导热硅脂。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述基座与所述电子模块的相对面上开设有凹槽。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述底座与所述基座的相对面上开设有用于容纳多余导热硅脂的凹槽。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述底座包括用于夹持微通道平行流散热器的第一底座和第二底座。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述第一底座和第二底座之间设有导热硅脂。

如上所述的变频空调器电子模块散热装置，所述散热管路包括微通道平行流散热器和与所述微通道平行流散热器导通的集流管，所述微通道平行流散热器包括扁管，所述扁管内设置有若干冷媒流通路径。

本发明还提出了一种变频空调器，所述空调器室外机包括机壳、位于机壳内的电子模块和上述的散热装置。

如上所述的变频空调器，所述空调器室外机包括节流装置，所述散热装置的散热管路并接于所述节流装置的两端。

如上所述的变频空调器，所述散热管路上串接有单向活动式节流阀。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明变频空调器电子模块散热装置包括微通道平行流散热器，电子模块产生的热量通过基座传递至底座上，并进一步传递至微通道平行流散热器，微通道平行流散热器的冷媒流动可以将热量带走，达到散热的目的。本发明的散热装置可比现有技术的散热装置多降低电子模块的温升10~20℃左右，确保了电子模块能够在一个合理的温升范围内工作，提高了电子模块的可靠性和效率，避免了电子模块在长时间高温环境下出现热损坏现象。本发明结构简单、安装方便灵活、散热效果好，能够明显改善现有电子模块温升过高问题，降低电子模块的温升问题，提高电子模块可靠性，满足电子模块散热要求。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是空调室外机的结构示意图。

图2是空调室外机的内部结构示意图。

图3是现有技术中变频器安装盒的结构示意图。

图4是现有技术中电子模块和散热器的组装图。

图5是本发明具体实施例散热装置的结构示意图。

图6是本发明具体实施例散热装置基座与底座的分解图。

图7是本发明具体实施例具有散热装置的分解图。

图8是本发明具体实施例散热装置的剖视图。

图9是图8局部A的放大图。

图10是本发明具体实施例空调制冷系统流路图。

图11是本发明另一种具体实施例散热装置的结构示意图。

图12是本发明另一种具体实施例散热装置底座和散热管路的分解图。

图中附图标记为：

1、出风口网罩；2、上盖板； 3、侧面板；4、前面板；5、下盖板；6、压缩机；7、管路；8、换热器；9、室外机风扇；10、电机支架；11、变频器；12、散热器；13、IPM模块；14、IGBT模块；15、二极管；16、桥堆；17、电器安装盒；21、基座；211、第一凹槽；212、第二凹槽；22、集流管；23、底座；231、第一底座；232、第二底座；24、扁管；241、冷媒流通路径；251、第三凹槽；252、第四凹槽；51、压缩机；52、室内机换热器；53、毛细管；54、室外机换热器；55、散热支路；551、改为微通道平行流散热器；552、单向活动式节流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

本实施例提出了一种变频空调器。

如图1所示，为空调室外机的结构示意图。空调器室外机机壳包括前面板4、后面板（图中未示出）、侧面板3、上盖板2和下盖板5，前面板4的出风口上设置有出风口网罩1。

如图2所示，为空调室外机的内部结构示意图。室外机即可内部包括压缩机6、管路7、换热器8、室外机风扇9和电机支架10、变频器11等。变频器11包括电子模块，电子模块包括IPM模块13、IGBT模块14、二极管15和桥堆16等，集成在PCB电路板上。

如图5-7所示，本实施例的电子模块散热装置，散热装置包括基座21、底座23和散热管路，基座21与电子模块和底座23装配，用于将电子模块产生的热量传递至底座23，散热管路安装于底座23上，散热管路包括微通道平行流散热器和集流管22。在空调器工作时，变频器主要功率器件将热量传递至基座21上，由于基座21与底座23可传热连接，因而这部分热量会被传递至底座23的微通道平行流散热器上，微通道平行流散热器与集流管22连通，以使集流管22内的冷媒可以在微通道平行流散热器的冷媒流通路径241内流动，微通道平行流散热器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。本实施例由于采用了微通道平行流散热器，能够比普通散热装置多降低变频器的温升10~20℃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。

具体的，如图5所示，散热装置包括基座21、底座23和散热管路。

基座21与电子模块和底座23装配，用于将电子模块产生热量传递至底座23。

在基座21和电子模块之间有一层导热硅脂，导热硅脂用于消除基座21和电子模块之间的间隙，能够增加热量传递效率。

如图5、6、7所示，基座21与电子模块的相对面上开设有凹槽。本实施例中，基座21与电子模块的相对面上开设有第一凹槽211和第二凹槽212。优选第一凹槽211和第二凹槽212平行设置。设置第一凹槽211和第二凹槽212一方面可以将电子模块和基座21之间多余的导热硅脂导入到凹槽中，以免局部多余的导热硅脂造成基座21和电子模块之间贴合不够紧密；另一方面提高主要电子模块的电子器件管脚与基座21之间的距离，来保证电子模块与基座21金属件的间隙，防止电子模块接地现象的发生，以免造成烧毁电子模块。

在基座21和底座23之间也设有一层导热硅脂，导热硅脂用于消除基座21和底座23之间的间隙，能够增加热量传递效率。

可选地，基座21和底座23之间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，不会影响到散热装置的传热效率。

如图6、7所示，底座23与基座20的相对面上开设有用于容纳多余导热硅脂的凹槽。本实施例中，底座23与基座20的相对面上开设有第三凹槽251和第四凹槽252。优选第三凹槽251和第四凹槽252平行设置。第三凹槽251和第四凹槽252用于将底座23与基座20之间多余的导热硅脂进行容纳收集，以免局部多余的导热硅脂造成基座21和底座23之间贴合不够紧密。

如图7所示，底座23包括第一底座231和第二底座232，微通道平行流散热器被夹持在第一底座231和第二底座232之间。

如图7、8、9所示，散热管路包括微通道平行流散热器和与微通道平行流散热器连通的集流管22，微通道平行流散热器包括扁管24，扁管24内设置有若干冷媒流通路径241，冷媒流通路径241为小孔结构。扁管24被夹持在第一底座231和第二底座232之间。

在变频器电子模块的主要功率器件产生热量时，首先将主要功率器件（IPM模块13、IGBT模块14、二极管15和桥堆16）自身发出的热量通过导热硅脂传递到基座21上，在基座21和主要功率器件之间的导热硅脂可以消除基座21和主要功率器件之间间隙，增加热量传递效率。热量传递到基座21上后，再将热量通过导热硅脂传递到底座23上，在基座21和底座23之间的导热硅脂能够减少底座25和基座21之间的间隙，将更多热量传递到底座23上。同时，传递到底座23上的热量，通过第一底座231和第二底座232将热量传递给了扁管24，在扁管24和第一底座231、第二底座232之间涂抹有导热硅脂，能够起到降低间隙和加速热量的传递作用。随着热量传递到扁管24上，在扁管24内部设置有若干微小的冷媒流通路径241，冷媒流通路径241内部有冷媒的流动，冷媒是通过压缩机管路7通过集流管22进入到扁管24内部冷内流通路径241内，随着低温冷媒的流动带走了扁管24表面的热量，从另外一侧流出，进而将带有热量的冷媒从另一侧集流管22流出，随着管路最终流入到压缩机中，完成一次热量的交换过程。

空调器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10所示，空调的热交换系统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。

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。

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。

空调的热交换系统还包括散热支路55，散热支路55包括并联于毛细管53两侧的微通道平行流散热器551。将微通道平行流散热器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，另一部分流入微通道平行流散热器551中，且无论此时空调处于制冷或是处于制热模式下，流入微通道平行流散热器551中的冷媒均为低温冷媒，这使得流入微通道平行流散热器551内的冷媒在流动过程中将热量携带后，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，从而将微通道平行流散热器551中的热量散发。

散热支路55还包括连接于室内机换热器52和微通道平行流散热器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，从而控制进入微通道平行流散热器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，因而流入微通道平行流散热器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，这使得流入微通道平行流散热器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微通道平行流散热器551上的热量，从而使微通道平行流散热器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。

为了匹配不同空调器室外机制冷能力，可以根据室外机制冷能力调节散热装置的大小。

如图5~7所示的散热装置应用于最大制冷量为2600~3500W（瓦特）的空调器中，散热装置的尺寸范围分别为：长度L的取值范围为120mm（毫米）~150mm，宽度B的取值范围为50mm~70mm，高度H的取值范围为8mm~20mm。此时，在空调器制冷模式下，该散热装置能够降低变频器主要功率器件温升18℃~25℃；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10℃~20℃。

如图11~12所示的散热装置应用于最大制冷量为7200W的空调器中的散热器的尺寸范围分别为该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8mm~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℃~25℃；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10℃~20℃。

本实施例的散热装置在室外机变频器内部，能够有效地降低变频器主要功率器件的温升，具有提升空调器变频器的可靠性、提高空调器效率的优点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述散热装置包括基座、底座和散热管路，所述基座与所述电子模块和所述底座装配，用于将所述电子模块产生的热量传递至所述底座，所述散热管路安装于所述底座上，所述散热管路包括微通道平行流散热器。

2.根据权利要求1所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述基座与所述电子模块之间、所述基座与底座之间均设有导热硅脂。

3.根据权利要求2所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述基座与所述电子模块的相对面上开设有凹槽。

4.根据权利要求2所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述底座与所述基座的相对面上开设有用于容纳多余导热硅脂的凹槽。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述底座包括用于夹持微通道平行流散热器的第一底座和第二底座。

6.根据权利要求5所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述第一底座和第二底座之间设有导热硅脂。

7.根据权利要求5所述的变频空调器电子模块散热装置，其特征在于，所述散热管路包括微通道平行流散热器和与所述微通道平行流散热器导通的集流管，所述微通道平行流散热器包括扁管，所述扁管内设置有若干冷媒流通路径。

8.一种变频空调器，其特征在于，所述空调器室外机包括机壳、位于机壳内的电子模块和权利要求1-7任意一项所述的散热装置。

9.根据权利要求8所述的变频空调器，其特征在于，所述空调器室外机包括节流装置，所述散热装置的散热管路并接于所述节流装置的两端。

10.根据权利要求9所述的变频空调器，其特征在于，所述散热管路上串接有单向活动式节流阀。