CN205330921U - 适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，该装置在压缩机上壳体的圆周上设有翅片配合的凹槽，在压缩机上壳体的竖直方向上设有与热管配合的凹槽；热管有两种，一种热管为柱状；柱状热管有多根；柱状热管和拱形热管的柱状部分一起均匀竖直布置在所述压缩机上壳体的圆周上；散热翅片有两种，分别为大内环散热翅片和小内环散热翅片；大内环散热翅片的空心内环直径为163mm-164mm，小内环散热翅片的空心内环直径为30mm-32mm。本实用新型热管布置在压缩机壳体上表面，热量在热管中迅速传递，并传导到散热翅片，进行自然对流散热，合理设计的翅片形状、间距和通风口，强化自然对流散热，简单高效。

Description

适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置

技术领域

本实用新型涉及冰箱散热领域，尤其是涉及一种适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置。

背景技术

冰箱是非常普遍的家用电器，对提高我们的生活品质有重要作用。冰箱的种类和形态千奇百怪，功能和种类繁多。但冰箱的主要构件和工作原理大体一致，家用冰箱产品的结构并不复杂，一般由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器这些重要部件连成回路组成。冰箱在工作过程中产生大量的热量，热量封闭在密闭的空间，难以散失出去，这对冰箱的工作性能有重要的影响。这就要求冰箱的隔热、散热性能较好。其中，冰箱最核心的部件就是压缩机，如果没有一个质量和技术都过关的压缩机，就称不上是一台好的冰箱。

在冰箱中，压缩机是其中最复杂的机械部件自然也处于最重要的地位，也是冰箱中技术含量最高的部件，一般情况下压缩机对制冷效率与噪音等因素有较大影响。相对于关注压缩机的品质，冷凝器、蒸发器以及连接管等部件的材料使用和做工也是影响冰箱质量的重要原因，但在大多数情况下压缩机故障率要远远大于这些零件所出现的故障。主要冰箱压缩机内存在运动部件，运动件存在较强烈的摩擦作用，所以冰箱压缩机需要润滑系统的协调作用才能维护正常的工作。但高温高压的冰箱压缩机的内部环境，使得压缩机中的润滑剂容易碳化，导致润滑剂变性和润滑系统失效。这种摩擦是冰箱产生噪音和磨损的一个重要原因，也是压缩机故障的一个重要原因。

压缩机主要作用是以电动机作为动力，带动压缩机的曲轴旋转，是连杆推动活塞在汽缸内做往复运动，从而推动制冷剂在系统中流动，担当着心脏动力的作用。在冰箱的各个元器件中，冰箱压缩机是冰箱的主要产热元件。压缩机内部的高温环境不仅损害润滑系统，还增加了压缩机的功耗。而传统的压缩机比较忽视压缩机的散热能力，而是寄希望冷凝剂将热量带到冷凝器中进行散热，这增加了冷凝器的热负荷。

实用新型内容

针对冰箱压缩机温度过高以及由压缩机温度过高引起的一系列问题，本实用新型旨在通过强化冰箱压缩机的主动散热功能，提供一种用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置。

热管和翅片组合的散热结构具有结构简单，加工方便，性能优异的特点。其中热管是一种高效的导热元件，导热能力超过现在已知的所有金属。热管的主要零部件为管壳、端盖(封头)、吸液芯、腰板(连接密封件)四部分。它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。

翅片通常是由导热性能良好的金属材料制成的金属薄片，主要是通过加大与流体的接触面积来增加对流散热能力。翅片的形状多种多样，加工制造简单，可以根据不同的需要设计不同的形状，外形等。必要时还可以设计透风孔，合理调配翅片的间距设计，达到最优化设计。

本实用新型基于热管和散热翅片的组合散热结构，通过合理设计热管和散热翅片的形状、合理布置热管和散热翅片的位置，达到优化散热效能的目的；本实用新型工作原理如下：

冰箱压缩机在工作的过程中，被压缩的冷凝剂释放出大量的热量。压缩机处在冰箱内部狭小密闭环境不利于散热，并且传统冰箱往往忽视压缩机自身的散热能力。本实用新型主要针对压缩机的散热问题，以及由压缩机温度过高引起的功耗增加、噪音增大等一系列冰箱性能变差的技术问题。为此提出基于热管散热翅片的组合散热结构对压缩机进行强化散热，特别适用于处在冰箱内部特殊环境的压缩机，并且可以利用冷凝水盘中冷凝水中的冷量(冰箱在工作过程中，冷藏室内水蒸气遇冷凝结成水珠，会被自动收集储存在冷凝水盘中。这种冷凝水温度一般在7℃到18℃，可用于吸收冰箱内部的热量)，配合冷凝水盘结构进行散热，强化压缩机的主动散热能力。

要利用冷凝水的冷量，需要合理设计热管、散热翅片组合散热结构，使其形成合适的热流场促进冷凝水吸热。热管、散热翅片工作时在中间大孔形成的热流恰好正对流向冷凝盘。热流通道内的热空气流速较快，温度较高，能够促进冷凝水盘中冷凝水的蒸发吸热和冷凝水的对流热交换。本实用新型散热翅片嵌在热管上，热管将热量传递给散热翅片进行自然对流散热。通过散热翅片上的通风孔来达到形成特定方向热流的目的。下端大内环散热翅片散热面较小，只有一圈通风孔，上端小内环散热翅片散热面较大，有规律地布置许多通风孔。一层散热翅片上的通风孔与其相邻散热翅片上的通风孔竖直方向上相互错开，靠近中间布置的通风孔布置密度大于靠近外圈布置的通风孔，且正中间有个大的通风孔贯通。该结构导致在散热翅片中间的空气流动性好，散热翅片对流散热能力强。而散热翅片其他部位竖直方向空气只能透过不正对小孔流动，空气流动性差，但空气流动紊乱，湍流强度大，能够进行充分地热交换。并且中间孔形成从上到下温度逐渐升高，以及竖直孔径向随半径增大而温度逐渐增大的温度梯度。空气温度越高，密度越小，浮升力越大。靠近压缩机的高温气体以及每层散热翅片之间的高温气体，在浮升力的作用下沿中间大孔向上形成较强的空气流动通道。

冷凝盘结构为倒“伞状”，外“伞面”较粗糙，气流可以沿外“伞面”流动充分接触换热。并且由于整个冰箱内是个完全封闭的环境，与外界的直接空气对流交换较少，热量最终都是通过壁壳散失到外界。而该空气热流能够促进整个冰箱内空气的流动，提高空气与壁壳的热对流交换，从而促进冰箱向外界的散热。该设计的散热结构热管、散热翅片本身也特别适合在冰箱内这种相对高温，内部湿度随外界环境湿度变化的恶劣环境中工作，不存在生锈、积灰等影响散热机构性能的情况存在，工作可靠，维护简单，效果显著。

本实用新型热管的布置既促进自身与散热翅片的散热，也促进热流通道的产生。压缩机外壳上布置的热管都只沿压缩机圆周均匀布置，热管与压缩机外壳紧密接触。对于散热翅片，热管是个高温热源。而热管自身分为热端和冷端，下端与压缩机壳接触位置为热端，且接触位置从下往上温度分布不均匀；上端与散热翅片接触的位置为冷端，这种热管“上冷下热”布置有利于提高热管的导热性能，提升了热管处散热翅片和翅片附近空气的温度，促进空气向内部中心孔流动，提高热流流向冷凝水盘的热流速度。而拱形热管紧紧贴着压缩机上壳体表面，两端为热端中间为冷端，有利于吸收压缩机壳体周边的热量到压缩机顶部散热，同时增加顶部温度，进一步提高热流流向冷凝水盘的热流速度。

为实现本实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，包括压缩机上壳体、压缩机下壳体；所述压缩机上壳体和压缩机下壳体都为圆柱状，压缩机上壳体设有顶盖；压缩机下壳体的底部带有底座，压缩机上壳体和压缩机下壳体紧密连接装配在一起，形成一个封闭内腔，该装置还包括热管和散热翅片；在压缩机上壳体的圆周上设有翅片配合的凹槽，在压缩机上壳体的竖直方向上设有与热管配合的凹槽；

所述热管有两种，一种热管为柱状；另一种热管为拱形，拱形热管由两侧的柱形热管与连通两侧柱形热管的中间弧形热管组成；柱状热管有多根；拱形热管至少一根，拱形热管的中间弧形部分固定在压缩机上壳体的顶盖上；柱状热管和拱形热管的柱状部分一起均匀竖直布置在所述压缩机上壳体的圆周上；热管为外径为4-8mm的铜质烧结热管，热管中介质为水；

所述散热翅片由两种形状的铝质金属薄片组成，分别为大内环散热翅片和小内环散热翅片；大内环散热翅片的空心内环直径与压缩机上壳体外径配合，直径控制为163mm-164mm之间，小内环散热翅片的空心内环直径为30mm-32mm，大内环散热翅片和小内环散热翅片的外环半径相同；其中，大内环散热翅片套在压缩机上壳体圆周上，沿竖直方向均匀布置；小内环散热翅片沿竖直方向均匀叠加在压缩机上壳体的上方；散热翅片沿竖直方向穿过热管，散热翅片都是采用热管当支柱，散热翅片之间的间距为5-15mm；

大内环散热翅片上布置有一圈通风小孔；小内环散热翅片上均匀布置多圈通风小孔，一层散热翅片上的通风孔与其相邻散热翅片上的通风孔竖直方向上相互错开，靠近中间布置的通风孔布置密度大于靠近外圈布置的通风孔，小内环散热翅片中间的空心为通风孔贯通；正对着冰箱的冷凝盘。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的柱状热管为6根，拱形热管为一根。

优选地，所述的热管都是通过锡焊固定在压缩机上壳体圆周上。

优选地，所述的大内环散热翅片为10片；所述的小内环散热翅片为3片。

优选地，所述的散热翅片之间的间距为10mm。

优选地，所述的热管的外径为6±0.3mm；热管的内径为5±0.3mm。

优选地，所述的散热翅片与热管采用锡焊固定。

优选地，所述的压缩机下壳体的底座设有6个螺栓孔。

优选地，所述的通风小孔的直径为4.5-5.5mm。

优选地，压缩机上壳体竖直方向表面的凹槽的形状和曲率与热管的形状和曲率一致。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型主要是提出基于热管和散热翅片的组合散热结构设计方案，目的是旨在通过解决压缩机过热和温度分布不均的问题，达到解决传统压缩机出现的长期温度过高引起的润滑剂碳化、润滑系统失效的问题，以及及时将压缩机内热量散出，降低压缩机功耗的目的。

2)热管和散热翅片结构简单，可行性高，效益显著。热管布置在压缩机壳体上表面，压缩机内部产生的热量先通过压缩机壳体传导到热管上，由于热管的强导热性，热量在热管中迅速传递，并传导到散热翅片，进行自然对流散热，合理设计的翅片形状、间距和通风口，强化自然对流散热，简单高效。

3)本设计方案目的在于打破传统压缩机不重视压缩机散热的观点，设计压缩机自身的主动散热装置，该方案具有加工安装方便、使用维护相对简单、效率高、成本低廉、效果显著和适应性强等优点。

附图说明

图1为适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热装置的结构示意图。

图2为图1中上壳体整体装配的结构示意图。

图3为图1中的热管的分布示意图。

图4为图1中热管和散热翅片组装的半剖示意图。

图5为图4中大内环散热翅片的结构示意图。

图6为图4中小内环散热翅片的结构示意图。

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

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2所示，一种适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，主要包括压缩机上壳体2、压缩机下壳体7、热管6和散热翅片1；压缩机上壳体和压缩机下壳体都为圆柱状，压缩机上壳体设有顶盖，压缩机下壳体7的底部带有底座和侧面带有凸起，底座有6个螺栓孔5，用于固定，凸起一边开口，用于外接安装，压缩机上壳体2和压缩机下壳体7紧密连接装配在一起，形成一个封闭内腔。在压缩机上壳体2的圆周上设有翅片配合的凹槽，在压缩机上壳体的竖直方向上设有与热管配合的凹槽；

如图3所示，所述热管有两种，一种热管为柱状；另一种热管为拱形，拱形热管由两侧的柱形热管与连通两侧柱形热管的中间弧形热管组成；柱状热管有多根；拱形热管至少一根，拱形热管的中间弧形部分固定在压缩机上壳体的顶盖上；柱状热管和拱形热管的柱状部分一起均匀竖直布置在所述压缩机上壳体的圆周上；热管为外径为4-8mm的铜质烧结热管，热管中介质为水；优选热管6为7根热管，都为直径6mm的水介质烧结型热管，其中6根热管6一面呈扁平状，均匀竖直布置在所述压缩机上壳体2的圆周上；另外一根管6呈拱形。7根热管6都是通过锡焊固定，紧密嵌在所述压缩机上壳体2上，减少热管6和上壳体2之间的热阻。热管的外径优选为6mm。

如图4所示，散热翅片1由两种形状的铝质金属薄片组成，分别为大内环散热翅片和小内环散热翅片；大内环散热翅片的空心内环半径较大，其内环直径需与压缩机上壳体外径配合，直径须控制在为163mm-164mm，小内环散热翅片的空心内环半径较小，直径为30mm-32mm，大内环散热翅片和小内环散热翅片的外环半径相同；其中，大内环散热翅片套在压缩机上壳体2圆周，金属面积较小，沿竖直方向均匀布置；小内环散热翅片沿竖直方向均匀叠加在压缩机上壳体2的上方；优选总共有10片内大内环散热翅片，3片小内环散热翅片。散热翅片1沿竖直方向穿过热管6，散热翅片1都是采用热管6当柱子支撑，仍然是采用锡焊固定。散热翅片1之间的间距为5-15mm，优选为10mm。

如图5和6所示，大内环散热翅片上布置有一圈通风小孔，通风小孔的直径范围为4.5-5.5mm。小内环散热翅片上均匀布置多圈通风小孔，一层散热翅片上的通风孔与其相邻散热翅片上的通风孔竖直方向上相互错开，靠近中间布置的通风孔布置密度大于靠近外圈布置的通风孔，小内环散热翅片中间的空心为通风贯通孔；正对着冰箱的冷凝盘，该设计有利于加强自流散热，并可以减少金属材质和设备重量。

压缩机上壳体2与压缩机下壳体7紧密相连，构成保护压缩机内部结构的外壳。这里压缩机上壳体2和压缩机下壳体7与传统压缩机的外壳设计并无太大区别，只是在压缩机上壳体2上设计有与热管6配合的凹槽，压缩机上壳体2表面的凹槽的形状和曲率与热管6的形状和曲率一致，用于热管6的安装。

吸气连接管4为冷凝剂流进管道，排气连接管3为冷凝剂流出管道，管道都为带折弯的硬质金属管道。吸气连接管4和排气连接管3安装在压缩机下壳体7，吸气连接管4用于吸收冷凝剂，排气连接管3用于排放冷凝剂，安装在压缩机下壳体7有利于冷凝剂带走压缩机下壳体7的热量。

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与传统压缩机无任何差别，有利于保持与传统压缩机的兼容性，制造工艺也无需太大改变。

一种应用于强化冰箱压缩机壳体散热性能的装置的加工制造过程如下：

步骤1：压缩机上壳体2和压缩机下壳体7，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必须与外壳2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，其缝隙采用锡膏填补。

本实用新型压缩机的热管和散热翅片组合结构经过合理、创新地布置和设计，并结合冰箱的结构特点进行设计，散热效果比传统热管和散热翅片组合结构设计要更加有效。本实用新型散热结构特别适合应用于处在特殊冰箱环境的压缩机的散热，和原有的结构和功能有很好的兼容性和实用性。冰箱内部空间狭小，预留空间有限，而该散热结构并不占用太大的空间，形状尺寸依照原压缩机的形状尺寸而设计，与原冷凝水盘结构相互促进，散热效果十分显著。

取两个同样的压缩机外壳进行实验，一个不进行改造，一个进行本实用新型技术方案的改造。然后再将两个压缩机外壳内侧接入由芯板及绕在其上的镍铬带组成的曲面加热器，通过稳压电源供电，使压缩机内圈在同样的热流密度下被加热，并且将两个压缩机外壳放到同一环境同时进行试验。用激光mach-zehnder干涉仪分别测定在相互对应位置的平均温度，并有热电偶、PF-15型多路数字电压表及LY-4打印机等仪器。从而可以采集到并计算出局部对流参数，平均对流换热系数、局部nusselt数等。从这两个实验得到的数据(数据误差小于百分之五)对比，本实用新型装置的压缩机具有更强的散热能力，相比传统压缩机的散热能力，大概可以提高百分之八到百分之十三的散热能力，本实用新型散热效果显著。

本实用新型装置是一个高效的散热装置。压缩机的外壳属于高温区，即热源，冰箱壁壳属于低温段。热管与散热翅片的组合散热结构具有良好的导热、传热性能，同时散热翅片与空气的对流换热能力较强，将热量散失到冰箱内部空气中，同时热管与散热翅片的组合散热结构促进冰箱内空气流动，并能充分利用冷凝水盘中的冷量，促进冰箱壁壳吸热并散失到外界，这样就形成了一个高效的散热装置。本实用新型具有加工安装方便、使用维护简单、效率高、成本低廉、散热效果显著、稳定性和适应性好等优点。

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，均应含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，包括压缩机上壳体、压缩机下壳体；所述压缩机上壳体和压缩机下壳体都为圆柱状，压缩机上壳体设有顶盖；压缩机下壳体的底部带有底座，压缩机上壳体和压缩机下壳体紧密连接装配在一起，形成一个封闭内腔；其特征在于，该装置还包括热管和散热翅片；在压缩机上壳体的圆周上设有翅片配合的凹槽，在压缩机上壳体的竖直方向上设有与热管配合的凹槽；

所述热管有两种，一种热管为柱状；另一种热管为拱形，拱形热管由两侧的柱形热管与连通两侧柱形热管的中间弧形热管组成；柱状热管有多根；拱形热管至少一根，拱形热管的中间弧形部分固定在压缩机上壳体的顶盖上；柱状热管和拱形热管的柱状部分一起均匀竖直布置在所述压缩机上壳体的圆周上；热管为外径为4-8mm的铜质烧结热管，热管中介质为水；

所述散热翅片由两种形状的铝质金属薄片组成，分别为大内环散热翅片和小内环散热翅片；大内环散热翅片的空心内环直径与压缩机上壳体外径配合，直径控制为163mm-164mm之间，小内环散热翅片的空心内环直径为30mm-32mm，大内环散热翅片和小内环散热翅片的外环半径相同；其中，大内环散热翅片套在压缩机上壳体圆周上，沿竖直方向均匀布置；小内环散热翅片沿竖直方向均匀叠加在压缩机上壳体的上方；散热翅片沿竖直方向穿过热管，散热翅片都是采用热管当支柱，散热翅片之间的间距为5-15mm；

大内环散热翅片上布置有一圈通风小孔；小内环散热翅片上均匀布置多圈通风小孔，一层散热翅片上的通风孔与其相邻散热翅片上的通风孔竖直方向上相互错开，靠近中间布置的通风孔布置密度大于靠近外圈布置的通风孔，小内环散热翅片中间的空心为通风孔贯通；正对着冰箱的冷凝盘。

2.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的柱状热管为6根，拱形热管为一根。

3.根据权利要求1或2所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的热管都是通过锡焊固定在压缩机上壳体圆周上。

4.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的大内环散热翅片为10片；所述的小内环散热翅片为3片。

5.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的散热翅片之间的间距为10mm。

6.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的热管的外径为6±0.3mm；热管的内径为5±0.3mm。

7.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的散热翅片与热管采用锡焊固定。

8.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的压缩机下壳体的底座设有6个螺栓孔。

9.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，所述的通风小孔的直径范围为4.5-5.5mm。

10.根据权利要求1所述的适用于冰箱压缩机壳体表面自然对流散热的装置，其特征在于，压缩机上壳体竖直方向表面的凹槽的形状和曲率与热管的形状和曲率一致。