CN107327977A - 空调器电控模块的散热装置及空调器室外机 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空调器电控模块的散热装置及空调器室外机。本发明旨在解决现有技术中散热器因风道阻碍导致换热不充分的问题。为此目的，在本发明的空调器电控模块的散热装置中，电控模块设置于空调器室外机内，所述散热装置包括匹配设置于所述电控模块的散热器，所述散热装置还包括连通所述空调器室外机出风口与所述散热器的旁通风道；在空调器运行的过程中，所述空调器室外机出风口处的至少部分气流能够进入所述旁通风道，从而对散热器进行冷却。由于设置有旁通风道，本发明的技术方案能够利用室外机出风口处的气流对散热器进行冷却，大幅度提高了空调器电控模块的散热效果。

Description

空调器电控模块的散热装置及空调器室外机

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种空调器电控模块的散热装置及空调器室外机。

背景技术

随着电力电子技术的发展，单位元器件上集成的电路越来越多，相应的热流密度快速增加，为了保证元器件的正常工作效率，必须提高和改善其冷却方式，因此电子元件的微型化对其高效散热提出新的挑战。在空调技术领域，空调上电控模块的散热问题愈演愈烈，已经成为制约空调产业发展的问题。针对空调电控模块的散热问题，目前主要的解决方案如下：(1)在电控模块的热源表面连接散热装置，利用风机对其进行强制散热；(2)制冷系统增加冷媒旁通路，旁通路经过散热装置，由旁通路内温度较低的制冷剂将热量带走。

上述方法(1)中的散热装置与室外机换热器一般共用一个风机，而且散热装置往往设置在风机的进风侧，存在风速较小和散热不均匀的问题，实际应用效果较差；上述方法(1)中存在为散热装置设置单独的风机的案例，存在成本较高、结构复杂和噪音问题，在空调领域应用较少；上述方法(2)中制冷剂流经散热装置时的对流换热系数比空气高的多，可以实现较高热流密度条件下的良好散热，却以牺牲制冷系统的能效为代价，而且冷媒旁通路存在冷媒泄露、凝露等对电控元器件的困扰。

因此，本领域需要一种新的装置来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中散热器换热不充分以及换热成本高的问题，本发明提出了一种空调电控模块的散热装置，所述电控模块设置于空调器室外机内，所述散热装置包括匹配设置于所述电控模块的散热器，所述散热装置还包括连通所述空调器室外机出风口与所述散热器的旁通风道；在空调器运行的过程中，所述空调器室外机出风口处的至少部分气流能够进入所述旁通风道，从而对所述散热器进行冷却。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述散热装置还包括设置于所述空调器室外机出风口处的引风圈；所述引风圈用于将所述空调器室外机出风口处的至少部分气流引入所述旁通风道。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述引风圈上设置有旁通风道入口，所述旁通风道的进风端连接至所述旁通风道入口；所述空调器室外机出风口处的至少部分气流通过所述旁通风道入口进入所述旁通风道。

在上述散热装置的优选实施方式中，通过所述引风圈中心所在的水平面将所述引风圈分为上部分和下部分，所述旁通风道入口位于所述引风圈的上部分。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述引风圈的内缘上设置有导风板，所述导风板将所述室外机出风口分割为多个出风区域，至少一个出风区域连通所述旁通风道入口，以使该至少一个出风区域的气流通过所述旁通风道入口进入所述旁通风道。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述旁通风道沿气流在所述旁通风道内的流动方向依次包括进风风道、散热风道和出风风道；所述空调器室外机出风口处的至少部分气流沿所述进风风道进入所述散热风道，并沿所述出风风道流出；所述散热器内置于所述散热风道。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述进风风道的内径沿气流流动方向逐渐减小。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述散热风道的内径沿气流流动方向保持不变。

在上述散热装置的优选实施方式中，所述出风风道的内径沿气流流动方向逐渐增大。

本发明还提供了一种空调器室外机，包括电控模块，其特征在于，所述空调器室外机还包括上述技术方案中任一项所述的空调器电控模块的散热装置。

在本发明的技术方案中，通过在空调室外机的出风口设置旁通风道，并使电控模块的散热器与该旁通风道连通，从而通过空调室外机吹出的高速气流进入旁通风道将电控模块的热量带走以实现冷却。相对于现有技术，本发明的方案通过单独设计的风道实现对电控模块散热器的散热。在优选实施方式中，由于散热器内置于旁通风道内，因此，进入散热器入口的空气更加均匀，无序流的减少进一步提高了散热器的冷却效果。进一步，旁通风道入口设置在靠近引风圈的内侧，优选旁通风道入口为设置于引风圈的内缘的开口。由于靠近引风圈内缘的气流平均速度显著高于引风圈中心部分的气流速度，因此，旁通风道设置在靠近引风圈的内侧可以最大限度的提高散热器的入口风速。

附图说明

图1是本发明散热装置的整体结构示意图；

图2A是本发明散热装置的引风圈装设于空调器室外机壳体上的结构示意图(前视)；

图2B是本发明散热装置的引风圈装设于空调器室外机壳体外壁上的结构示意图(后视)；

图2C是本发明散热装置的引风圈的局部示意图。

具体实施方式

针对背景技术中提到的问题，即关于空调器中电控模块的散热问题，存在对流换热系数小、散热器因风道阻碍换热不充分等缺点。散热器表面增加低温冷媒通道虽然可以较好的散热，但是该结构复杂而且会降低制冷系统的效率。一言以蔽之，现有技术中没有对散热器进行单独的风道设计，导致散热器的实际散热效果不理想。本发明针对空调器室外机的电子元件(以下统称电控模块)的发热问题，把空调送风系统中的风道设计思想引入电控模块的散热系统设计，结合散热器的实际工作环境，提高电控模块的冷却效果。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，尽管附图中的各个构件以特定比例绘制，但是这种比例关系仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

参照图1，图1是本发明的空调器电控模块的散热装置的整体结构示意图。为了清楚起见，图中省略了空调器室外机的其他部件，只示出了设置于空调器室外机内的电控模块1和空调器室外机的出风口2。如图1所示，该散热装置包括匹配设置于电控模块1的散热器3、以及连通空调器室外机出风口2与散热器3的旁通风道4。在空调器运行的过程中，空调器室外机出风口2处的至少部分气流能够进入旁通风道4，并因此对旁通风道4的散热器3进行冷却。优选地，散热器3内置于旁通风道4。

具体而言，该旁通风道4可以采用软管形式，一端连接至空调器室外机出风口2处，使软管与空调器室外机出风口2处于连通状态，然后根据散热器3在室外机的位置设置软管在室外机的走向，使得散热器3位于软管内部。这样一来，由于空调器室外机出风口2位于风机的排气侧(即风机位于空调器室外机出风口2的内侧)，气流经过空调器室外机出风口2后必然有部分进入旁通风道4，进而经过旁通风道4被排出到外部环境。由于散热器3位于旁通风道4，气流在经过旁通风道4的过程中，能够对散热器3进行冷却，将电控模块1产生的热量带走。

由于现有的空调器室外机的散热器被放置在室外换热器下游、风机上游，空调器室外机在运行过程中，室外环温的空气先经过室外换热器完成热交换之后，再进入散热器，最后被风机吸入并排出。风机吸气侧进风质量流率和风机排气侧的出风质量流率是相同的，但是由于风机吸气侧的入口面积比风机排风侧的出口面积大得多，所以风机排气侧的出口比吸气侧的入口的空气流速大得多。典型的室外机风机吸气侧的大部分空气流速通常为0.5～2.5m/s，而风机出风口高速区的空气流速一般超过10m/s。由于对流换热系数与换热介质的流速正相关，因此，将散热器内置于旁通风道后，利用风机排气侧(即空调器室外机出风口)的高速气流对散热器进行冷却，将显著增加换热量。在风机转速一定的条件下，本发明的技术方案能够极大地改善散热器的冷却效果。

此外，与现有技术相比，由于现有的散热器通常被放置于空调器室外机的风机吸气侧，这样不仅使流入散热器的风速较小，而且由于空气的流动方向不规则，流入散热器的冷却空气分布不均匀，使得散热器的冷却效果较差。而本方案由于将散热器3内置于旁通风道4内，流经散热器3的空气的均匀程度得到更好的保证，无序流较少，从而进一步提升了散热器3的冷却效果。

需要说明的是，图1仅仅是示意性地示出了旁通风道4连通空调器室外机出风口2和散热器3的结构，对本领域技术人员来说，该旁通风道4可以根据空调器室外机的具体尺寸、结构进行合理的设计，以适应空调器室外机的结构。

作为本发明优选的实施方式，本发明的散热装置还包括设置于空调器室外机出风口2处的引风圈，引风圈用于将空调器室外机出风口2处的至少部分气流引入旁通风道4。具体地，参照图2A、2B、2C，图2A是本发明散热装置的引风圈装设于空调器室外机壳体上的结构示意图(前视)；图2B是本发明散热装置的引风圈装设于空调器室外机壳体外壁上的结构示意图(后视)；图2C是本发明散热装置的引风圈的局部示意图。

如图2A、2B、2C所示，室外机壳体外壁上设置有空调器室外机出风口2，引风圈5设置于空调器室外机出风口2处，在引风圈的作用下，风机排风侧的部分气流被引入旁通风道4，从而对内置于旁通风道4内的散热器进行冷却。优选地，引风圈5上还设置有旁通风道入口51，旁通风道4的进风端40连接至所述旁通风道入口51处。在本实施例中，旁通风道入口51为设置于引风圈5上的开口，进风端40穿过旁通风道入口51，固定于引风圈5上。从图2C可以清晰地看到进风端40穿过旁通风道入口51并固定于引风圈5上的情形。需要说明的是，图2A、2B、2C中仅示出了旁通风道4的进风端40，省略了整个旁通风道4，旁通风道4可以以进分端40为起始段，具体布置方式可以根据散热器3在空调器室外机的位置进行延伸即可。空调器室外机出风口处的至少部分气流(风机驱动的部分压力和速度较高的空气)能够沿着引风圈5的弧形段从旁通风道入口51进入旁通风道4，从而对内置于旁通风道4内的散热器进行冷却。

本领域技术人员能理解的是，以轴流风机为例，由于空气被吸入轴流风机后，被加速的情况是不均匀，相对旋转轴心的半径越大离心加速度越大，所以风机排风侧，靠近引风圈5的气流平均速度显著高于引风圈5中心部分的气流速度。因此，旁通风道入口51设置于引风圈5上，使得进入旁通风道4的气流速度更大，从而最大限度地提高流入散热器3的风速。

优选地，通常情况下，电控模块1和散热器3设置于空调器室外机内部靠上的位置，因而将旁通风道入口51设置于引风圈5的上部分，从而缩短旁通风道入口51到散热器3之间的距离，进一步提高流入散热器3的风速。其中，引风圈5的上部分可以理解为：在引风圈5设置于空调器室外机出风口处的情形下，通过引风圈5中心所在的水平面将引风圈5分为上部分和下部分，旁通风道入口51位于引风圈51的上部分。

进一步，引风圈5的内缘设置有导风板(附图未示出)，导风板将室外机出风口2分割为多个出风区域，至少一个出风区域连通旁通风道入口51，以使该至少一个出风区域的气流通过旁通风道入口51进入旁通风道4。虽然附图中没有示出导风板，但是本领域技术人员能够理解的是，导风板可以均匀地分布于引风圈5的内缘，根据旁通风道入口51的内径、以及被分割出的出风区域的内径，至少使旁通风道入口51的内径大于等于出风区域的内径，以保证至少部分气流在导风板作用下通过旁通风道入口51进入到旁通风道4。本领域技术人员还可以根据实际的空调器室外机的尺寸，合理设计旁通风道入口51的大小，已实现对散热器3的最佳散热效果。

本领域技术人员能够理解的是，以轴流风机为例，由于轴流风机排气侧的高速气流分布在靠近引风圈5内缘的部分，设置在引风圈5内缘的导风板同样可以改善高速出风部分的涡流特性，从而实现降低空调器室外机的气动噪音。

作为本发明一种可能的实施方式，返回参照图1，如图1所示，旁通风道4沿气流在旁通风道4内的流动方向依次包括：进风风道41、散热风道42和出风风道43；空调器室外机出风口2处的至少部分气流能够沿进风风道41进入散热风道42，并沿出风风道43流出；散热器3内置于散热风道42。优选地，进风风道41的内径沿气流流动方向逐渐减小，散热风道42的内径沿气流流动方向保持不变，出风风道43的内径沿气流流动方向逐渐增大。

本领域技术人员能够理解的是，将进风风道41设置为渐缩式结构(内径沿气流流动方向逐渐减小)，可以调节进入散热风道42的空气流速，也即调节进入设置于散热风道42内的散热器3的空气流速，由于散热风道42的内径不变，可以使气流均匀地对散热器3进行冷却。出风风道43设置为渐扩式结构(内径沿气流流动方向逐渐增大)可以调节旁通风道4出口的空气流速。换言之，前述旁通风道4的结构能够调节旁通风道4进口和出口的气流，以保证对散热器3进行冷却的气流为高速气流。

虽然上述给出了一种旁通风道4的具体结构，但是在实际应用场景，本领域技术人员可以自行设置旁通风道4的具体结构，旁通风道4的结构并不局限于上述提到的分段结构(进风风道41、散热风道42、出风风道)，根据不同空调器室外机的内部结构，合理设计旁通风道4的结构，使散热器获得最佳的散热效果即可。

另一方面，本发明还提供了一种空调器室外机，其包括室外机壳体、设置于室外机壳体内的室外换热器、风扇、压缩机和电控模块。本发明的空调器室外机还包括空调器电控模块的散热装置。该散热装置为上述的空调器电控模块的散热装置，具体请参见上文，在此不再对该散热装置赘述。

需要说明的是，上述空调器室外机的具体结构可以有多种形式，本发明并不对此进行限制，本发明的空调器室外机与现有技术的区别在于，采用上文中的散热装置对电控模块进行散热。换言之，无论空调器室外机的结构只要满足：能够加装本发明的散热装置，即利用旁通风道和散热器对电控模块进行散热即可。

优选地，本发明的空调器室外机特别适合设置有隔板的空调室外机。具体地，隔板将室外机壳体分割为第一区域和第二区域，其中，室外换热器、风扇位于第一区域；压缩机、电控模块位于第二区域。这种结构更适合安装本发明的散热装置。本发明的空调器室外机优选采用轴流风扇。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调器电控模块的散热装置，所述电控模块设置于空调器室外机内，所述散热装置包括匹配设置于所述电控模块的散热器，

其特征在于，所述散热装置还包括连通所述空调器室外机出风口与所述散热器的旁通风道；

在空调器运行的过程中，所述空调器室外机出风口处的至少部分气流能够进入所述旁通风道，从而对所述散热器进行冷却。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括设置于所述空调器室外机出风口处的引风圈；

所述引风圈用于将所述空调器室外机出风口处的至少部分气流引入所述旁通风道。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述引风圈上设置有旁通风道入口，所述旁通风道的进风端连接至所述旁通风道入口；

所述空调器室外机出风口处的至少部分气流通过所述旁通风道入口进入所述旁通风道。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，通过所述引风圈中心所在的水平面将所述引风圈分为上部分和下部分，所述旁通风道入口位于所述引风圈的上部分。

5.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述引风圈的内缘上设置有导风板，所述导风板将所述室外机出风口分割为多个出风区域，至少一个出风区域连通所述旁通风道入口，以使该至少一个出风区域的气流通过所述旁通风道入口进入所述旁通风道。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述旁通风道沿气流在所述旁通风道内的流动方向依次包括进风风道、散热风道和出风风道；

所述空调器室外机出风口处的至少部分气流沿所述进风风道进入所述散热风道，并沿所述出风风道流出；所述散热器内置于所述散热风道。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述进风风道的内径沿气流流动方向逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述散热风道的内径沿气流流动方向保持不变。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，所述出风风道的内径沿气流流动方向逐渐增大。

10.一种空调器室外机，包括电控模块，其特征在于，所述空调器室外机还包括权利要求1至9中任一项所述的空调器电控模块的散热装置。