CN113056154A - 电器设备及其散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电器设备及其散热装置；其中，散热装置靠近发热部件设置，其包括：控制器以及合成射流激励器模块；所述合成射流激励器模块包括至少一个合成射流激励器；所述控制器用于控制所述合成射流激励器中压电陶瓷的振动，以产生可控的合成射流；电器设备则包括外壳、发热部件以及靠近该发热部件设置的散热装置，用于为该发热部件散热。本发明的散热装置，体积小，重量轻。

Description

电器设备及其散热装置

技术领域

本发明涉及一种电器设备及其散热装置，属于散热技术领域。

背景技术

自从发电机问世之后，能够协助人们工作和提高人们生活质量的电器设备快速涌现，并且随着经济和科技的发展，这些电器设备的功能越来越多，从而导致其发热量也越来越大，如何为这些电器设备的发热部件(例如电路板、电动机等)进行快速有效的散热成为了制约这些电器设备工作效率和寿命的关键因素之一。

现有的电器设备一般都是采用鳍形散热器进行散热，安装时将该鳍形散热器通过导热胶固定于发热部件的散热面上。当电器设备工作时，发热部件产生的热量通过导热胶传递到鳍形散热器上，然后通过鳍形散热器上的若干平行布置的鳍片将热量辐射到环境中，从而实现对发热部件的散热，保证发热部件能够正常工作。

但是，这些鳍形散热器不仅加工复杂，体积和重量庞大。

发明内容

为了至少在一定程度上解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本发明提供了一种电器设备及其散热装置。

根据本发明的一些实施例，提供一种散热装置，靠近发热部件设置，包括：控制器以及合成射流激励器模块；所述合成射流激励器模块包括至少一个合成射流激励器；所述控制器用于控制所述合成射流激励器中压电陶瓷的振动，以产生可控的合成射流。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述控制器基于所述发热部件的发热情况改变所述合成射流的风向和/或风速，其中，所述发热情况包括所述发热部件的发热区域和/或该发热区域的温度。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述合成射流激励器为多个，多个所述合成射流激励器呈线性布置、阵列式布置、环形布置、放射状布置或者随机布置。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述控制器基于所述发热部件的发热情况控制多个所述合成射流激励器的风向和/或风速，以使多个所述合成射流激励器出口处的合成射流在矢量叠加以后能够与所述发热部件的发热情况相适配。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述合成射流激励器模块上的所有合成射流激励器的合成射流的风向和/或风速完全相同、完全不同或者部分相同。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述散热装置还包括与所述控制器通信连接的变压模块，所述变压模块用于为所述合成射流激励器供电。

在上述散热装置的可选技术方案中，每个所述合成射流激励器均单独配置有一个所述变压模块。

在上述散热装置的可选技术方案中，全部或者部分所述合成射流激励器共用一个所述变压模块。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述合成射流激励器包括：具有开口的壳体以及薄膜；所述薄膜相对的两个表面设有压电陶瓷，两个所述压电陶瓷用于可控的带动所述薄膜在所述壳体内振动，以在所述壳体的开口处产生合成射流。

在上述散热装置的可选技术方案中，所述壳体的底壁设置有安装孔，所述安装孔与所述开口相对，所述薄膜盖设于所述安装孔处；或者，所述薄膜的一端为固定端，所述薄膜的另一端为自由端，所述固定端固定在所述壳体的底壁上，所述自由端延伸至开口处。

根据本发明的一些实施例，提供一种电器设备，包括：外壳、安装于外壳内的发热部件以及上述散热装置，所述散热装置靠近所述发热部件设置，以便为所述发热部件散热。

本领域技术人员能够理解的是，本发明靠近发热部件设置的散热装置，其包括：控制器以及合成射流激励器模块；所述合成射流激励器模块包括至少一个合成射流激励器；所述控制器用于控制所述合成射流激励器中压电陶瓷的振动，以产生可控的合成射流。一方面，可以减小散热装置的体积和重量；另一方面，由于合成射流激励器对风的高速抽吸作用，可以使发热部件的热量快速的散失，从而提高散热效率。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本发明实施例提供的室外机的结构示意图；

图2为图1省略了背板后的爆炸图；

图3为图1的剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种合成射流激励器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种合成射流激励器的结构示意图；

图6a为本发明实施例提供的包括有两个呈线性布置合成射流激励器的合成射流激励器模块；

图6b为本发明实施例提供的包括有四个呈矩阵式布置的合成射流激励器的合成射流激励器模块；

图6c为本发明实施例提供的包括有八个呈环形布置的合成射流激励器的合成射流激励器模块；

图6d为本发明实施例提供的包括有九个呈放射状布置的合成射流激励器的合成射流激励器模块；

图6e为本发明实施例提供的包括有七个呈随机状布置的合成射流激励器的合成射流激励器模块。

附图标记：

1-室外机；10-外壳；101-底座；102-上盖；103-左侧板；104-右侧板；105-前面板；106-背板；107-出风格栅；108-支架；20-蒸发器；30-压缩机；40-隔板；50-电机支架；60-电机；70-风扇；80-电路板；90-合成射流激励器模块；901-合成射流激励器；9011-壳体；9012-薄膜；9013-压电陶瓷；9014-空腔；9015-开口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

电脑、手机、洗衣机、冰箱、空调器和新风机等电器设备，都需要配置电路板、电机或者其他工作时会产生热量的发热部件，为了保证这些发热部件能够正常工作，通常需要为这些发热部件进行散热，比如常见的通过自然风冷或者散热板的方式进行散热。但是，随着对于高集成度、高功耗以及小型化的追求变得越来越高，现有散热方式已经变得越来越捉襟见肘。有鉴于此，提出一种改进型的散热装置，该散热装置可以安装于诸如空调器、新风系统或者洗衣机、电脑之内，通过该散热装置中合成射流激励器中薄膜的高频振动，从而产生可控的合成射流，以便快速的使空气流动，继而将发热部件上产生的热量快速带走，有利的提高了散热效率，保证发热部件能够在合适的温度下工作。例如，可以根据发热部件的发热情况(包括但不限于发热区域和该发热区域的温度)来改变合成射流的风向和/或风速，从而使得合成射流与发热部件的发热情况的适配性更强，以便至少可以部分提高发热部件不同位置或者整体的散热效果。

通过合成射流激励器来对电路板等发热部件散热，不仅体积小，而且重量轻，且由于合成射流激励器对空气的抽吸作用速度很高，可以快速的将电路板等发热部件的热量带走，从而提高散热效率。

下文以对空调器的室外机中电路板进行散热为例，对本实施例的散热装置进行详细介绍，以便本领域技术人员能更好的理解散热装置的结构和特点；但是，本领域技术人员应该理解，下文中的散热装置同样可以应用于新风系统，净水器或者手机、电脑等，且该散热装置不仅能够为电路板散热，同样还可以为在工作时会发热的电机等其他部件进行散热。

图1为本实施例提供的室外机的结构示意图；图2为图1的爆炸图(省略了背板)；图3为图1的剖视图。如图1至图3所示，室外机1包括外壳10以及安装在外壳内的电器部件。

请参考图2，外壳10包括底座101、上盖102、左侧板103、右侧板104、前面板105和背板106，底座101和上盖102相对设置，左侧板103、右侧板104、前面板105和背板106设置在底座101和上盖102之间并与底座101及上盖102围合成用于安装电器部件的安装腔。在左侧板103上开设有多个水平的进风口，在前面板105上则安装有出风格栅107，在出风格栅107上设置有网状的出风口，从而进风口和出风口之间形成供空气流动的风道。在底座101的底面上安装有用于支撑在地面上的支架108。应当理解，在另一些示例中，进风口和出风口也可以设置在外壳10的任意合适位置，例如可以将进风口设置在上盖102、背板106、左侧板103和右侧板104中的一个或者多个上；同理的，出风口只需要间隔进风口设置即可，不限于设置在前面板105上。

继续参见图2，蒸发器20靠近背板106设置，并且在本实施例中，蒸发器20形成为类似L形的形状，以便其短边可以正对设置在左侧板103上的进风口。当然，在其他示例中，蒸发器20的形状可以根据实际需要设置，并不限于本实施例的L形。在蒸发器20的右侧设置压缩机30，并且压缩机30和蒸发器20之间通过隔板40隔开。

在蒸发器20的前方通过电机支架50安装有电机60，在电机60的输出轴上套装有风扇70，该风扇70正对前面板105的出风格栅107设置，以便当电机60驱动风扇70旋转时能够将室外的空气从左侧板103的进风口吸入到外壳10内，然后在蒸发器20与冷媒换热以后从出风格栅107排出室内机。

电路板80固定在底座101上，在电路板80的右侧且靠近电路板80的位置设置有合成射流激励器模块90，该合成射流激励器模块90中包括至少一个合成射流激励器901。在本实施例中，电路板80还作为控制该合成射流激励器模块90工作的控制器，通过该电路板80可以控制合成射流激励器模块90的工作状态，以便为该电路板80降温。具体而言，电路板80控制合成射流激励器模块90的工作状态，从而使该合成射流激励器模块90中的一个或者多个合成射流激励器901高速的吹吸电路板80的表面，以便为电路板80快速降温。当然，在另一些示例中，也可以将用于控制合成射流激励器模块90工作的控制器单独于该电路板80设置，也即是说，单独为该合成射流激励器模块90配置一个控制器而非与室外机1的主控电路板80集成在一起。

容易理解，虽然图2中将合成射流激励器模块90设置在电路板80的右侧，但在其他一些示例中，也可以在电路板80的左侧、右侧、前侧、后侧、上方和下方的任意一个或者多个位置设置一个或者多个合成射流激励器模块90。

图4示出了一种合成射流激励器的结构，如图4所示，该合成射流激励器901包括壳体9011，该壳体9011包括相对设置的顶壁和底壁以及位于顶壁和底壁之间的侧壁。顶壁、底壁和侧壁围合成一个空腔9014，在顶壁上开设有供空气进出的开口9015，在底壁上设置有安装孔，也即，安装孔与开口9015相对设置。在安装孔处盖设有薄膜9012，在薄膜9012的上表面和下表面则设置有压电陶瓷9013，例如，在上下两个表面上贴设片状的压电陶瓷9013。当压电陶瓷9013受到交流电的激励时，薄膜9012发生振动，从而改变空腔9014的体积，以便开口9015外的空气能够被高速吸入空腔9014，然后再被高速排出空腔9014。当合层射流激励器开口9015外的空气被高速吸入或者排出空腔9014时，挨着该散热装置的电路板80表面的空气也就随之快速流动，从而将电路板80散发的热量带走。

图5示出了另一种合成射流激励器的结构，如图5所示，该合成射流激励器901同样包括壳体9011，该壳体9011包括相对设置的顶壁和底壁以及位于顶壁和底壁之间的侧壁。顶壁、底壁和侧壁围合成一个空腔9014，在顶壁上开设有供空气进出的开口9015，薄膜9012的一端作为固定端固定在底壁上，薄膜9012的另一端则作为自由端并延伸至开口9015处，从而薄膜9012将空腔9014分隔成了左右两个腔室。该薄膜9012的左侧面和右侧面贴设有片状的压电陶瓷9013，当压电陶瓷9013受到交流电的激励时，薄膜9012发生振动，左腔室和右腔室的容积同时发生变化，且一个的容积增大时，另一个的容积随之减小，使得一个腔室在吸气的时候，另一个腔室则在排气，这样就可以使得合成射流激励器901能够连续的排气，提高散热效率。

此外，在工作时，控制器还可以通过控制压电陶瓷9013诸如振动频率和振动幅度以及振动周期在内的一个或者多个振动参数来调整从合成射流激励器901的出口处吹出的合成射流的风向和/或风速。基于此，当电路板80不同区域的发热量不同时，可以通过调整风向和/或风速对具有不同发热量的区域进行针对性的散热，以便提高散热效率。

举例而言，以图2所示的合成射流激励器模块90和电路板80的相对位置并且合成射流激励器901的开口9015正对电路板80的中心线为例对可选的控制方式进行说明。

当电路板80的左侧区域发热量高于右侧区域时，可以通过控制器调整合成射流激励器901中压电陶瓷9013的振动参数，从而使得从合成射流激励器901的出口吹出的风更偏向于左侧区域，以便提高电路板80左侧区域的换热量；当然，也可以通过调整合成射流激励器901中压电陶瓷9013的振动参数使得开口9015处的风速增大来提高电路板80整体的换热量，从而降低电路板80的温度。

在其他一些示例中，也可以同时通过改变合成射流激励器901的风向和风速来提高电路板80不同区域的散热效率。例如，合成射流激励器901吹出的风呈左右摇摆和/或上下摇摆的方式，在风向变化的同时，基于电路板80不同区域发热量的不同，在合成射流激励器901的风吹向该位置的时候改变风速，从而提高该位置的散热效率。

在本实施例中，控制器可以通过控制输入给两个压电陶瓷9013的交流电参数，包括但不限于幅值、相位以及频率等，来改变压电陶瓷9013的振动参数，以便在合成射流激励器901的腔体的出口处产生不同风向和风速的合成射流，这样就可以调整散热装置对于发热部件的散热效率。

例如，在某些示例中，控制器能够基于电路板80的温度自动控制输入给两个压电陶瓷9013的交流电参数，故而可以适配于发热部件的工作来得到与之相适配的散热效率，从而使得散热效率得到有效提高。具体配置时，可以通过外置或者内置的传感器采集电路板80各区域的温度；然后控制器根据不同区域的温度计算出将电路板80各区域的温度降低预定温度(例如1度)所需要的冷却风风量；然后根据冷却风风量计算得到合成射流的风向和风速；再根据该合成射流的风向和风速计算出薄膜9012的振动参数(包括但不限于振动幅度、相位及频率等)；接着再根据薄膜9012的振动参数计算出需要输入给两个压电陶瓷9013的交流电的参数(包括但不限于交流电的幅度、相位和频率等)；最后，控制器根据计算得到的交流电的参数实时改变输入给两个压电陶瓷9013的交流电的参数。

容易理解，为了控制输入给压电陶瓷9013的电压参数，散热装置可以包括变压模块，该变压模块的输入端与市电电连接，其输出端与两个压电陶瓷9013电连接，其信号端与控制器通信连接，从而该变压模块可以根据控制器传输来的控制指令将市电的参数改变成控制器计算得到的交流电的参数并输出给两个压电陶瓷9013，继而改变薄膜9012的振动参数，进而在壳体9011的开口9015处获得所需风向和风速的合成射流，以便保证合成射流的散热效率与发热部件的发热量相适配。

此外，还需要说明的是，在另外一些示例中，本领域技术人员还可以通过控制器采用其他合适的方式来控制合成射流激励器901的振动参数来提高对发热部件的散热效率。

例如，虽然上文中介绍的是控制器通过控制合成射流激励器模块90中的一个合成射流激励器901来提高对发热部件的散热效率，但本领域技术人员应当理解，当合成射流激励器模块90中有多个合成射流激励器901时，控制器还可以通过控制多个合成射流激励器901的启停顺序、启停时间以及一个或者多个合成射流激励器901的风速和/或风向来获得叠加的矢量风，以提高合成射流激励器模块90对于发热部件的散热效率。换句话说，控制器可以基于电路板80的发热情况控制多个合成射流激励器901的风向和/或风速，以使多个合成射流激励器901出口处的合成射流在矢量叠加以后能够与电路板80的发热情况相适配。

具体而言，合成射流激励器模块90中的多个合成射流激励器901可以是线性布置的，也可以是阵列式布置的、环形布置的、放射状布置的，或者还可以是是随机布置的。例如，图6a示出的合成射流激励器模块90包括两个呈线性布置合成射流激励器901；图6b示出的合成射流激励器模块90包括四个呈矩阵式布置的合成射流激励器901；图6c示出的合成射流激励器模块90包括八个呈环形布置的合成射流激励器901；图6d示出的合成射流激励器模块90包括九个呈放射状布置的合成射流激励器901；图6e示出的合成射流激励器模块90包括了七个呈随机状布置的合成射流激励器901。

应当理解，在本实施例中，无论合成射流激励器模块90有多少个合成射流激励器901，可以为每个合成射流激励器901均配置单独的变压模块，以便单独控制输入每个合成射流激励器901的交流电参数；或者，也可以让这些合成射流激励器901共用一个变压模块，从而使得每个合成射流激励器901都输入具有相同参数的交流电，当然，在一些示例中，在所有的合成射流激励器901共用一个变压模块的时候为每个合成射流激励器901配置单独的电子开关，从而也可以达到单独改变一个或者一些合成射流激励器901输入的交流电的目的。

下面以图6b示出的主要由四个呈矩阵式布置的合成射流激励器901所组成的合成射流激励器模块90为例，简要讲述可选的控制策略，假设这四个合成射流激励器901均单独配置有变压模块且该散热装置为电路板80散热。当然，当图6b中的四个合成射流本领域技术人员应该理解，通过下述不同的控制策略，合成射流激励器模块90可以产生不同风向和/或风速的合成风，从而可以匹配电路板80各个功耗时的不同发热量，以提高散热效率。

温度传感器实时检测电路板80的温度并将该温度发送给控制器，控制器根据该温度计算得到每一个合成射流激励器901的交流电参数并生成控制指令，该控制指令被发送到四个合成射流激励器901各自的变压模块，通过变压模块生成特定的交流电输出给各自的合成射流激励器901，从而在四个合成射流激励器901的开口9015处产生合成射流，这四个合成射流叠加以后的矢量气流成为拂过电路板80的冷却风，从而为电路板80散热。具体在控制时，这四个合成射流激励器901的风向和/或风速可以完全相同，也可以完全不同或者是部分相同。

当电路板80的功耗改变时，其发热量也相应的改变，温度传感器检测到的实时温度也相应的会发生改变，电路板80当前的温度信息被传送给控制器，控制器就可以根据温度传感器检测到的该当前温度信息计算得到当前适配电路板80功耗的最佳冷却风的参数，然后计算得到四个合成射流激励器901各自的交流电参数并生成相应的控制指令发送给每个合成射流激励器901对应的变压模块，从而通过各自的变压模块将特定的交流电输入到相应的合成射流激励器901，以便在每个合成射流激励器901的开口9015处产生特定的合成射流，并在叠加后形成与电路板80功耗相适配的最佳冷却风。

可以理解，为了使四个合成射流激励器901的定向射流在叠加以后形成与电路板80功耗相适配的最佳冷却风，这四个合成射流激励器901输入的交流电的参数可以是完全相同的，也可以是部分相同的，也可以是一部分相同，一部分不同。当然，以上描述的是四个合成射流激励器901全部工作的示例，但是，在某些示例中，这四个合成射流激励器901也可以一部分工作，另一部分工作。例如，可以让横向、纵向或者对角线上的两个合成射流激励器901工作，另外两个则不工作；又如，可以让三个合成射流激励器901工作，而让另一个合成射流激励器901不工作；再如，可以按照周期性顺序依次让一个或者多个合成射流激励器901工作。

此外，为了便于安装合成射流激励器模块90，该散热装置还可以包括固定架，从而该合成射流激励器模块90可以通过固定架固定在电路板80的附近。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种散热装置，靠近发热部件设置，其特征在于，包括：控制器以及合成射流激励器模块；

所述合成射流激励器模块包括至少一个合成射流激励器；

所述控制器用于控制所述合成射流激励器中压电陶瓷的振动，以产生可控的合成射流。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述控制器基于所述发热部件的发热情况改变所述合成射流的风向和/或风速，其中，所述发热情况包括所述发热部件的发热区域和/或该发热区域的温度。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述合成射流激励器为多个，多个所述合成射流激励器呈线性布置、阵列式布置、环形布置、放射状布置或者随机布置。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述控制器基于所述发热部件的发热情况控制多个所述合成射流激励器的风向和/或风速，以使多个所述合成射流激励器出口处的合成射流在矢量叠加以后能够与所述发热部件的发热情况相适配。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述合成射流激励器模块上的所有合成射流激励器的合成射流的风向和/或风速完全相同、完全不同或者部分相同。

6.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括与所述控制器通信连接的变压模块，所述变压模块用于为所述合成射流激励器供电。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，每个所述合成射流激励器均单独配置有一个所述变压模块；和/或，

全部或者部分所述合成射流激励器共用一个所述变压模块。

8.根据权利要求1-7任一项所述的散热装置，其特征在于，所述合成射流激励器包括：具有开口的壳体以及薄膜；所述薄膜相对的两个表面设有压电陶瓷，两个所述压电陶瓷用于可控的带动所述薄膜在所述壳体内振动，以在所述壳体的开口处产生合成射流。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，

所述壳体的底壁设置有安装孔，所述安装孔与所述开口相对，所述薄膜盖设于所述安装孔处；或者，

所述薄膜的一端为固定端，所述薄膜的另一端为自由端，所述固定端固定在所述壳体的底壁上，所述自由端延伸至开口处。

10.一种电器设备，其特征在于，包括：外壳、安装于外壳内的发热部件以及权利要求1-9任一项所述的散热装置，所述散热装置靠近所述发热部件设置，以便为所述发热部件散热。

Images