CN114245665B - 一种空调 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种散热组件及空调，散热组件包括：封装盒，内部填充有可恒温相变的相变材料；脉动热管，内部形成闭合回路空腔，空腔内充注有导热介质制成的换热工质；脉动热管包括相互连通的脉动热管蒸发段和脉动热管冷凝段；脉动热管蒸发段与封装盒直接接触；脉动热管冷凝段用于与具有冷却降温功能的设备进行热交换。本发明将相变材料，脉动热管相结合，具有良好的散热能力，可以不改变空调电器盒安装位置，达到控制电器盒的温度的目的，可以将集成电路产生的热量稳定控制在某一安全范围内，防止瞬时高热流损坏电路，降低电器盒内温度，延长电器盒的使用寿命，保证空调系统安全可靠运行。

Description

一种空调
技术领域
本发明属于空调的技术领域，具体而言，涉及一种用于空调电器盒的散热组件。
背景技术
如今家用电器的使用已经是人们生活中不可或缺的一部分，随着对电器功能、舒适度等的要求不断提高，各类电器的功率要求也越来越大，而电器的高集成化芯片要求尺寸越来越小，这就突出了微型化与散热效率之间的矛盾。高功率小体积电器为实现多样化的功能，需要高密度的集成电路，电路散热问题就成为了提高芯片效率和寿命的核心问题，过高的热流量通过芯片不仅会造成芯片寿命减少，甚至可能因为瞬时高热流密度造成芯片击穿损坏等，在家庭或工业场景下都是极大的安全隐患。
目前市面上针对家用变频空调的散热技术，绝大多数都采用了肋片散热的方法，其缺点是体积较大，而且散热效率不高；另外，还有一些使用相变热沉来缓冲芯片产生的高热流密度，这是通过物体吸热相变的特性，将热能转化为物体的相变能，而不提高自身温度，这种方法的缺点是在设备长时间运行后若相变材料散热效率不高也会达到传热峰值。因此，需要一种既能稳定高效的散热，又节约体积的散热装置。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明提供的用于电器盒的散热组件，其包括：封装盒，内部填充有可恒温相变的相变材料；所述封装盒用于与电器盒接触，以使电器盒的热量传输至封装盒；
脉动热管，形成一闭合的回路，回路内充注有可在回路中循环流动的导热介质；所述回路包括脉动热管蒸发段和脉动热管冷凝段；
所述脉动热管蒸发段与所述封装盒形成热耦合关系；
所述脉动热管冷凝段与具有冷却降温功能的换热对象形成热耦合关系。
做为可选的一种实施例，所述换热对象为蒸发器冷凝水或蒸发器出风或制冷剂管道。
做为可选的一种实施例，所述脉动热管由毛细铜管弯折制成。
本发明还提供一种空调，其包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构、电器盒以及上述任一项所述的散热组件；所述散热组件的封装盒与所述电器盒以热传导关系设置在一起；所述压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器依次连接形成一闭合的主循环回路；在所述节流机构出口和所述压缩机吸气口之间连接有旁通支路，使从节流装置流出的冷媒一部分进入蒸发器，一部分进入旁通支路，各自吸热后最后汇合到一起进入压缩机；所述旁通支路设有套管换热器，所述套管换热器的外管由所述旁通支路构成，所述套管换热器的内管由所述脉动热管冷凝段构成。
做为可选的一种实施例，所述旁通支路上设有旁通阀，所述电器盒上设有温度传感器，温度传感器用于测量电器盒温度用于控制将冷媒引入套管换热器外管的冷媒量。
本发明还提供一种空调实施例，该空调具有电器盒、蒸发器风道以及上述任一项所述的散热组件；所述散热组件的脉动热管冷凝段设置在所述蒸发器风道中。
本发明还提供一种空调实施例，空调具有电器盒、蒸发器以及上述所述的散热组件，所述散热组件的脉动热管冷凝段与所述蒸发器具有热耦合关系。进一步可选的，所述脉动热管冷凝段设置在风道中，所述风道中的气流流经所述蒸发器，所述脉动热管冷凝段设置在蒸发器的下游，以与所述流经蒸发器的气流进行强制对流换热。
本发明还提供一种空调实施例，其设有电器盒以及用于对电器盒散热的上述任一项所述的散热组件，所述空调具有集水盘，所述集水盘用于收集蒸发器产生的冷凝水，所述脉动热管冷凝段与所述冷凝水形成热耦合关系。进一步可选的，脉动热管冷凝段与所述集水盘通过喷淋装置进行换热。
本发明还提供一种空调实施例，所述空调包括一喷淋装置，所述喷淋装置将集水盘收集的蒸发器冷凝水均匀喷淋在脉动热管冷凝段，通过直接冷却与蒸发冷却来强化换热。
本申请所提出的散热组件中，封装盒内填充有可恒温相变的相变材料，利用可恒温相变的特点，该材料在达到第一形态相变的峰值温度时，接受的热能转变为相变能，而温度不变。封装盒内的相变材料可以是固态和液态之间的转换；当相变材料接受来自电器盒的热量温度达到相变峰值时，相变材料开始发生相变，由固态转变为液态，此时热能转变为相变能，温度不变，因此封装盒在持续接收来自电器盒的热量后温度仍不变。脉动热管蒸发段与封装盒直接接触，使封装盒的热量传输到脉动热管蒸发段；脉动热管中利用脉动热管冷凝段与具有冷却降温功能的设备进行热交换实现一端吸热、一端放热；封装盒在热量循环传导过程中降温或保持峰值温度不变，进而使电器盒温度保持在相变材料相变的峰值温度或以下。本发明将相变材料与脉动热管相结合，具有良好的散热能力，可以不改变空调电器盒安装位置，达到控制电器盒的温度的目的，将集成电路产生的热量稳定控制在某一安全范围内，防止瞬时高热流损坏电路，降低电器盒内温度，延长电器盒的使用寿命，保证空调系统安全可靠运行。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例1的散热组件结构示意图；
图2为本发明实施例1的空调与散热组件原理示意图；
图3为本发明实施例2的散热组件结构示意图；
图4为本发明实施例2的空调与散热组件原理示意图；
图5为本发明实施例3的散热组件结构示意图；
图6为本发明实施例3的空调与散热组件原理示意图；
其中，图1至图6中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、压缩机；2、冷凝器；3、节流机构；4、蒸发器；5、旁通阀；6、散热组件；7、冷凝器风道；8、蒸发器风道；9、集水盘；10、排水管；61、电器盒；62、封装盒；63、脉动热管蒸发段；64、脉动热管冷凝段；65、套管换热器外管；66、温度传感器；67、喷淋器；68、接水盘。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例的一种散热组件及空调。
如图1-6所示，在本申请的一种为电器盒提供散热的散热组件实施例，其可广泛应用于将电器盒与不同的具有冷却降温能力的换热对象发生热耦合关系，这种换热对象无需特意设置，巧妙的利用电器盒所在环境即可实现电器盒的有效冷却，而无需额外的提供能量，从而既能对电器盒稳定高效的散热，又节约体积散热模块。
具体的结合图1-6所示示例，本申请提供的一种为电器盒提供散热的散热组件实施例，包括：
封装盒62，内部填充有可恒温相变的相变材料；所述封装盒62用于与电器盒61接触，以使电器盒61的热量传输至封装盒62；
脉动热管，形成一闭合的回路，回路内充注有可在回路中循环流动的导热介质；所述回路包括脉动热管蒸发段63和脉动热管冷凝段64；具体的脉动热管，可由毛细铜管弯折制成；脉动热管蒸发段63与封装盒62形成热耦合关系；脉动热管冷凝段64与电器盒61所在设备具有冷却降温能力的换热对象形成热耦合关系，由此，脉动热管可由导热介质在蒸发端吸收热量，再将热量载到冷凝端放热给具有冷却降温能力的换热对象上，具体的换热对象可以是气体、液体、固定，比如蒸发器冷凝水或蒸发器出风或冷媒管道。
进一步的，相变材料封装盒62内填充相变材料，相变材料包括但不限于石蜡、泡沫铜、膨胀石墨等适用于不同的相变温度的材料，将液态的相变材料通过填料口充注到封装盒内，材料降温到室温后即可以凝固成型盖上盖板，然后用焊料把填料口封堵，保证相变材料相变为液态后不会流出；然后在管口加装阀门，将整个脉动热管回路内的空气通过真空机抽走，在抽完真空以后，通过此管口充注一定量的换热工质，如氟化烃类、甲醇、乙醇、丙酮等，也可采用混合工质，工质选用需要根据发热功率选定，充液率为40％～55％。然后将整个组件安装在电器盒61上，其底面与集成电路板的高功耗组件直接接触。优选的，脉动热管为毛细铜管弯成，通过烧焊的方法连接成一个闭合回路。
如此，机组运行时，电路板各元件在高温工况下迅速升温，当达到相变材料的相变温度时，相变材料发生相变，热能转化为相变能，温度不变；当电路功耗持续升高，温度也持续升高时，相变材料需要释放热能回到固态，此时脉动热管内的工质已达到沸点，在管内发生沸腾，产生气泡，通过压差将工质推到外界冷凝段，气泡在冷凝段冷凝收缩并破裂，压力下降，从而在管内形成气塞和液塞，间隔随机分布的震荡状态，电器盒内的热能即不断与外界发生热交换，将集成电路的温度始终控制在一定的安全范围内，延长其使用寿命。
综上可见，本发明实施例利用相变材料吸热到相变温度点后热能转化为相变能，而温度不变的特点，控制热流密度处于安全范围内，再使用脉动热管与相变材料相结合，加强相变材料与外界环境的换热，实现热流从发热元件到外界的持续换热，延长发热元件的使用寿命。可优选的，将本申请的散热模块做成一个独立组件，如此可不改变电器盒的安装位置，直接加装在电器盒上即可达到增强散热的目的。
相变材料、脉动热管及与所在设备具有冷却降温能力的换热对象相结合进行换热强化，解决了在使用相变材料作为热沉，当传热量超过传热峰值，相变材料无法继续为电器盒散热的问题，同时也解决了脉动热管冷凝段自然对流散热效果差的问题。
当我们将上述实施例提出的散热组件用在空调场合与空调的电器盒结合时，可以很好的解决目前市场上家用变频空调的肋片散热体积大，而且散热效率不高、散热不稳定、散热效果不好的问题。
下面我们提出几种将相变材料、脉动热管以及空调内部结构热耦合在一起的散热模块，其具有良好的散热能力，可以不改变空调电器盒的安装位置，通过加装外置散热模块，达到控制电器盒内温度，使其不会过高的目的。通过这一方法可以将集成电路产生的热量稳定控制在某一安全范围内，防止瞬时高热流损坏电路，降低电器盒内温度，延长电器盒的使用寿命，保证空调系统安全可靠运行。
实施例1
如图1-2所示，本实施例将空调冷媒管路与上述的散热组件发生热偶合关系，具体的如图1-2所示：
本实施例空调，散热组件6的封装盒62与电器盒61以热传导关系设置在一起；为将封装盒62吸收的电器盒61的热量带走，本申请利用了空调的制冷系统，其包括由压缩机1、冷凝器2、节流机构3及蒸发器4依次连接形成的闭合的主循环回路；也包括在节流机构出口和压缩机1吸气口之间连接的一旁通支路，为实现散热组件6的冷却，本实施例利用旁通支路的冷量对散热组件进行冷却，具体优选的，旁通支路上设有套管换热器，套管换热器的外管与旁通支路连通，套管换热器的内管与脉动热管冷凝段连通。具体的，旁通支路上设有旁通阀，电器盒61上设有温度传感器66，温度传感器66用于测量电器盒61温度用于控制将冷媒引入套管换热器外管的冷媒量。
具体工作过程如下：
如图2所示，从压缩机1排气口排出的高温高压气态冷媒进入冷凝器2 中换热成为过冷液体，在经过节流机构3降温降压变为低温低压饱和态冷媒，节流机构3出口的冷媒分为主路与旁通路两路，其中绝大部分冷媒流经主路，通过蒸发器4吸热变为气态后进入压缩机，少部分冷媒进入旁通路，流经旁通阀5再进入散热模块6吸热后进入压缩机压缩。其中散热模块6与旁通冷媒通过套管换热器进行换热，具体热交换形式如图2。
图1中，脉动热管蒸发段63吸收封装盒62种相变材料的热量，在热驱动的作用下，通过震荡流动将热量传递到冷凝段64。脉动热管冷凝段64为套管换热器的内管部分，通过与套管换热器外管65中的冷媒进行换热来达到提高热管换热效率的目的。套管换热器外管内冷媒为节流机构3出口冷媒的旁通部分。利用空调冷媒与脉动热管冷凝段64换热，可以提高脉动热管换热效率，从而提高整个电器盒的散热能力。
进一步的，本发明在电器盒61上安装的温度传感器66以及用于控制将冷媒引入套管换热器外管的旁通阀5。当温度传感器感受温度达到第一预设温度时，则开启旁通阀，否则旁通阀处于常闭状态，冷媒未产生分流，因此不会过多消耗整机的冷量，可以更好地实现散热器的散热，更少地影响整机性能。
实施例2
在本实施例中，与上述实施例主要不同的是利用蒸发器系统蒸发器产生的冷量实现散热组件的散热作用。
如图3-4所示，本空调实施例的空调制冷系统也包括由压缩机1、冷凝器2、节流机构3及蒸发器4依次连接形成的闭合的循环回路。本实施例散热组件的脉动热管冷凝段64是与蒸发器形成热耦合关系，作为具体的一种实施方式，本实施例将脉动热管冷凝段64设置在风道中，而该风道中的气流流经有蒸发器4，使其能够利用流经蒸发器的气流的冷量对散热组件6进行冷却，优选的可将脉动热管冷凝段64设置在具有蒸发器的风道8中并将其设置蒸发器的下游，以便于与风道中流经蒸发器的气流进行强制对流换热。为加强换热，设有风机为气流提供流动动力，通过风道内的强迫对流换热来强化脉动热管冷凝段64的换热能力，从而提高整个电器盒61的散热效率。
优选的，脉动热管冷凝段还可以设置为管翅式，以加强散热能力。
实施例3
如图5-6，本实施例提供另外一种脉动热管冷凝段64与电器盒61所在设备形成热耦合关系的实施例，本申请利用空调具有的集水盘9，该集水盘9 用于收集蒸发器4产生的冷凝水，将脉动热管冷凝段64设计为与集水盘9 的冷凝水形成热耦合关系。具体的，将集水盘9中的冷凝水通过喷淋装置 67均匀喷洒在脉动热管冷凝段64上，蒸发器冷凝水温度较低，可通过直接冷却换热来降低脉动热管冷凝段64的温度，此外均匀喷洒在冷凝段64 上的冷凝水液膜也可通过蒸发冷却作用进一步强化脉动热管的换热。使用接水盘68收集脉动热管冷凝段64参与换热后的冷凝水，通过冷凝水出口排入空调排水管10内。此种方式可以利用冷凝水实现散热组件的冷却以及电器盒61的散热，同样非常节能和高效。
本申请提出的散热组件6将电器盒61与空调热耦合在一起，将相变材料与脉动热管相结合，不但具有良好的散热能力，还可以在不改变空调电器盒61安装位置的情况下，控制电器盒61的温度，使其不会升高，将集成电路产生的热量稳定控制在某一安全范围内，并且解决了散热系统冷凝端自然对流散热效果差的问题，防止瞬时高热流损坏电路，降低电器盒61 内温度，延长电器盒61的使用寿命，保证空调系统安全可靠运行。
本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空调，其特征在于，所述空调包括压缩机(1)、蒸发器(4)、冷凝器(2)、节流机构(3)、电器盒(61)以及用于对电器盒散热的散热组件(6)；
所述散热组件(6)包括：
封装盒(62)，内部填充有可恒温相变的相变材料；所述封装盒(62)用于与电器盒(61)接触，以使电器盒(61)的热量传输至封装盒(62)；
脉动热管，形成一闭合的回路，回路内充注有可在回路中循环流动的导热介质；所述回路包括脉动热管蒸发段(63)和脉动热管冷凝段(64)；
所述脉动热管蒸发段(63)与所述封装盒(62)形成热耦合关系；
所述脉动热管冷凝段(64)与电器盒所在设备具有冷却降温能力的换热对象形成热耦合关系；
所述散热组件(6)的封装盒(62)与所述电器盒(61)以热传导关系设置在一起；
所述压缩机(1)、冷凝器(2)、节流机构(3)、蒸发器(4)依次连接形成一闭合的主循环回路；在所述节流机构出口和所述压缩机(1)吸气口之间连接有旁通支路，使从节流装置流出的冷媒一部分进入蒸发器，一部分进入旁通支路，各自吸热后最后汇合到一起进入压缩机；
所述旁通支路设有套管换热器，所述套管换热器的外管由所述旁通支路构成，所述套管换热器的内管由所述脉动热管冷凝段构成；
所述具有冷却降温能力的换热对象为蒸发器冷凝水或蒸发器出风或冷媒管道，所述套管换热器的外管流动的是蒸发器冷凝水或蒸发器出风或冷媒。
2.如权利要求1所述的空调，其特征在于，所述脉动热管由毛细铜管弯折制成。
3.如权利要求1所述的空调，其特征在于，所述旁通支路上设有旁通阀(5)，所述电器盒(61)上设有温度传感器(66)，温度传感器(66)用于测量电器盒(61)温度用于控制将冷媒引入套管换热器外管的冷媒量。
4.一种空调，其特征在于，所述空调具有电器盒、蒸发器以及散热组件(6)；所述散热组件的脉动热管冷凝段与所述蒸发器具有热耦合关系；
所述散热组件(6)包括：
封装盒(62)，内部填充有可恒温相变的相变材料；所述封装盒(62)用于与电器盒(61)接触，以使电器盒(61)的热量传输至封装盒(62)；
脉动热管，形成一闭合的回路，回路内充注有可在回路中循环流动的导热介质；所述回路包括脉动热管蒸发段(63)和脉动热管冷凝段(64)；
所述脉动热管蒸发段(63)与所述封装盒(62)形成热耦合关系；
所述脉动热管冷凝段(64)与电器盒所在设备具有冷却降温能力的换热对象形成热耦合关系；
所述散热组件(6)的封装盒(62)与所述电器盒(61)以热传导关系设置在一起；
所述脉动热管冷凝段设置在风道中，所述风道中的气流流经所述蒸发器，所述脉动热管冷凝段设置在蒸发器的下游，以与所述流经蒸发器的气流进行强制对流换热。
5.一种空调，其特征在于，其设有电器盒以及用于对电器盒散热的散热组件(6)；所述散热组件的脉动热管冷凝段与蒸发器具有热耦合关系；
所述散热组件(6)包括：
封装盒(62)，内部填充有可恒温相变的相变材料；所述封装盒(62)用于与电器盒(61)接触，以使电器盒(61)的热量传输至封装盒(62)；
脉动热管，形成一闭合的回路，回路内充注有可在回路中循环流动的导热介质；所述回路包括脉动热管蒸发段(63)和脉动热管冷凝段(64)；
所述脉动热管蒸发段(63)与所述封装盒(62)形成热耦合关系；
所述脉动热管冷凝段(64)与电器盒所在设备具有冷却降温能力的换热对象形成热耦合关系；
所述散热组件(6)的封装盒(62)与所述电器盒(61)以热传导关系设置在一起；
所述空调具有集水盘，所述集水盘用于收集蒸发器产生的冷凝水，所述脉动热管冷凝段与所述冷凝水形成热耦合关系。
6.如权利要求5所述的一种空调，其特征在于，所述脉动热管冷凝段与集水盘收集的冷凝水通过喷淋装置进行换热。
7.如权利要求6所述的一种空调，其特征在于，所述空调包括一喷淋装置，所述喷淋装置将集水盘收集的蒸发器冷凝水均匀喷淋在脉动热管冷凝段，通过直接冷却与蒸发冷却来强化换热。
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