CN219577681U - 散热装置及工业控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种散热装置及工业控制装置，涉及电力电子技术领域。散热装置包括蒸发器和冷凝器；蒸发器包括蒸发冷板以及集气端盖和集液端盖，集气端盖内开设有集气槽，集液端盖内开设有集液槽，蒸发冷板内设有蒸发腔，各蒸发腔的顶部均与集气槽连通，且各蒸发腔的底部均与集液槽连通；蒸发腔内填充有相变工质，相变工质在蒸发腔内相变吸热后经进入冷凝器，并在冷凝器内相变放热后回流至蒸发腔。通过在蒸发腔内填充有相变工质，相变工质可通过相变吸收功率器件产生的热量，并在冷凝器中相变散热，集气端盖可以汇集蒸汽，集液端盖可以汇集冷凝液，提高了循环效率，从而提高散热装置的散热效率，减小了散热装置的体积及占用的安装空间。

Description

散热装置及工业控制装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种散热装置及工业控制装置。

背景技术

目前电力电子行业中，变频器等工业控制装置中的主要发热器件为大功率的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、整流桥等功率器件。在现有设备中，普遍采用为铝型材为主的散热装置来冷却大功率IGBT、整流桥等功率器件。铝型材散热装置包括底座和设置在底座上的散热片，其中底座为铝底座和铝底座中嵌设铜块；为保证一定的散热能力，该类型的散热装置通常体积较大，占用的安装空间较大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种散热装置，旨在减小所占用的安装空间。

为实现上述目的，本实用新型提出的散热装置包括蒸发器和冷凝器；所述蒸发器包括蒸发冷板以及分别盖合于所述蒸发冷板顶端和底端的集气端盖和集液端盖，所述集气端盖内开设有集气槽，所述集液端盖内开设有集液槽，所述蒸发冷板内设有至少一个蒸发腔，各所述蒸发腔的顶部均与所述集气槽连通，且各所述蒸发腔的底部均与所述集液槽连通；所述冷凝器具有多个蒸汽进口和多个回液出口，多个所述蒸汽进口均与所述集气槽连通，多个所述回液出口均与所述集液槽连通，所述蒸发腔内填充有相变工质，所述相变工质在所述蒸发腔内相变吸热后经由所述蒸汽进口进入所述冷凝器，并在所述冷凝器内相变放热后经由所述回液出口回流至所述蒸发腔。

可选地，每一所述蒸发腔内开设有多个互相独立的蒸发通道，各所述蒸发腔的蒸发通道的两端分别连通所述集气槽和所述集液槽。

可选地，所述冷凝器包括集气管、集液管、冷凝管以及散热片；其中：所述冷凝管的两端分别连通所述集气管和所述集液管，所述集气管开设有所述蒸汽进口，所述集液管开设有所述回液出口，所述散热片设置于所述冷凝管的外周。

可选地，所述蒸发冷板为闭口型材。

可选地，所述散热装置还包括多根回液管，每一所述回液管的两端分别连通所述集液管和所述集液端盖内的集液槽；

和/或，所述散热装置还包括多根排气管，每一所述排气管的两端分别连通所述集气管和所述集气端盖内的集气槽。

可选地，所述集气管、所述集液管和所述回液管中的任一者为扁管，所述回液管为扁管时，所述回液管包括呈弯折设置的第一管段和第二管段。

本实用新型还提出一种工业控制装置，所述工业控制装置包括功率器件以及上述散热装置，所述功率器件设置于所述散热装置的蒸发冷板上。

可选地，所述蒸发冷板的与所述蒸发腔正对的表面区域为主散热区域，所述功率器件设置于所述主散热区域中。

可选地，所述工业控制装置还包括风扇、滤波器件和壳体，所述壳体内设有风道，所述风扇、所述散热装置以及所述滤波器件均设置于所述风道内，且所述滤波器件和所述散热装置的冷凝器在所述风道的气流流动方向上依次设置。

可选地，所述滤波器件包括电容器和电抗器，所述电抗器位于所述蒸发器的蒸发冷板和所述壳体的内壁之间，且所述电容器、所述电抗器以及所述散热装置的冷凝器在所述风道的气流流动方向上依次设置。

本实用新型的技术方案通过在蒸发冷板的蒸发腔内填充有相变工质，相变工质在蒸发冷板内进行相变吸收功率器件释放的热量，并在冷凝器中相变散热后进入下一散热循环，集气端盖可以汇集蒸汽，集液端盖可以汇集冷凝液，提高了相变工质的循环效率，从而提高散热装置的散热效率；在相同散热需求下，减小散热装置的体积，有利于减小散热装置所占用的安装空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型散热装置一实施例的立体图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为本实用新型散热装置一实施例的左视图。

图4为图3中B-B位置的阶梯剖视图。

图5为本实用新型工业控制装置一实施例的立体图。

图6为本实用新型工业控制装置一实施例另一视角的立体图(隐藏部分外壳)。

图7为本实用新型工业控制装置另一实施例的立体图(隐藏部分外壳)。

图8为本实用新型工业控制装置又一实施例的左视图(隐藏部分结构)。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1000	散热装置	1100	蒸发器
1110	蒸发冷板	1111	蒸发通道
				1120	集气端盖	1121	集气槽
1130	集液端盖	1131	集液槽
				1200	冷凝器	1210	集气管
1211	蒸汽进口	1220	集液管
				1221	回液出口	1230	冷凝管
1240	散热片	1300	回液管
				1310	第一管段	1320	第二管段
2100	功率器件	2200	风扇
				2300	滤波器件	2310	电容器
2320	电抗器	2400	壳体
				2401	风道

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种散热装置，该散热装置可应用于变频器、电源转换器、UPS逆变器等工业控制装置。

参照图1、图3，在本实用新型一实施例中，该散热装置1000包括蒸发器1100和冷凝器1200；蒸发器1100包括蒸发冷板1110以及分别盖合于蒸发冷板1110顶端和底端的集气端盖1120和集液端盖1130，集气端盖1120内开设有集气槽1121，集液端盖1130内开设有集液槽1131，蒸发冷板1110内设有至少一个蒸发腔，各蒸发腔的顶部均与集气槽1121连通，且各蒸发腔的底部均与集液槽1131连通；冷凝器1200具有多个蒸汽进口1211和多个回液出口1221，多个蒸汽进口1211均与集气槽1121连通，多个回液出口1221均与集液槽1131连通，蒸发腔内填充有相变工质(如可蒸发的相变流体)，相变工质在蒸发腔内相变吸热后经由蒸汽进口1211进入冷凝器1200，并在冷凝器1200内相变放热后经由回液出口1221回流至蒸发冷板1110的蒸发腔。此时，需要散热的大功率IGBT、整流桥等功率器件等发热部件可安装在蒸发冷板1110上。此外，每一个蒸发腔可单独对应一个功率器件等发热部件，以提高对功率器件等发热部件的散热独立性。

此时，蒸发冷板1110的蒸发腔内的相变工质能够在吸收功率器件的热量后沸腾蒸发、形成蒸汽，对应的蒸汽由于密度和压力作用，会流动到冷凝器1200中、得以进行冷却而冷凝为液体；在重力的作用下，冷凝液回流至蒸发冷板1110的蒸发腔，形成稳定的散热循环。

在该方案中，散热装置通过在蒸发冷板1110的蒸发腔内填充有相变工质，相变工质能够对蒸发冷板1110进行相变吸热而能够用于对功率器件进行散热，相变工质能够在冷凝器1200中相变散热而进行下一散热循环；集气端盖1120和集液端盖1130分别通过汇集蒸汽和冷凝液，提高了相变工质的循环效率，从而提高散热装置1000的散热效率；在相同散热需求下，有利于减小散热装置1000的体积，减小散热装置所占用的安装空间。

进一步作为可选的实施方式，参照图4，每一蒸发腔内开设有多个互相独立的蒸发通道1111，各蒸发腔的蒸发通道1111的两端分别连通集气槽1121和集液槽1131。参照图4，蒸发冷板1110可设置为闭口型材，如口琴管等；当然，蒸发冷板1110也可以通过多个独立的散热管并排成板状，本实施例对此不加以限制。每一蒸发腔内开设有多个互相独立的蒸发通道1111，有利于避免蒸发腔内的相变工质堆积，有利于提高相变工质的相变效率。

进一步作为可选的实施方式，参照图1、图2，冷凝器1200包括集气管1210、集液管1220、冷凝管1230以及散热片1240；其中：冷凝管1230的两端分别连通集气管1210和集液管1220，集气管1210开设有蒸汽进口1211，集液管1220开设有回液出口1221，散热片1240设置于冷凝管1230的外周，从而形成供气流通过的流道。

进一步作为可选的实施方式，参照图1、图2，散热装置1000还包括多根回液管1300，每一回液管1300的两端分别连通集液管1220和集液端盖1130内的集液槽1131，和/或，散热装置1000还包括多根排气管(图中未标记)，每一排气管的两端分别连通集气管1210和集气端盖1120内的集气槽1121。通过设置回液管1300，使冷凝液形态的相变工质能够顺畅地回流至集液端盖1130内的集液槽1131，有利于进一步提高散热效率，排气管在实现将蒸汽排至冷凝器中的同时，可以改变整个散热装置1000的纵向尺寸，从而方便散热装置1000应用于不同尺寸的整机场景。

进一步作为可选的实施方式，参照图1、图4，集气管1210、集液管1220和回液管1300中的任一者为扁管，如集气管1210、集液管1220和回液管1300均设置为扁管。回液管1300为扁管时，回液管1300包括呈弯折设置的第一管段1310和第二管段1320，即回液管1300至少包括一个折弯部位；其中，折弯部位中相邻的两个管段互为第一管段1310和第二管段1320。回液管1300为扁管，有利于提升回液管1300对集液管1220和集液端盖1130的支撑强度。回液管1300包括呈弯折设置的第一管段1310和第二管段1320，使散热装置1000的整体外形更趋近于三角形，有利于进一步提升回液管1300对蒸发器1100、冷凝器1200的支撑稳定性。

参照图5、图6，本实用新型还提出一种工业控制装置，该工业控制装置可设置为变频器、电源转换器、UPS逆变器等。工业控制装置包括功率器件2100以及上述散热装置1000，功率器件2100设置于散热装置1000的蒸发冷板1110上。

进一步作为可选的实施方式，蒸发冷板1110的与蒸发腔正对的表面区域为主散热区域(参照图6中的左侧面或右侧面)，功率器件2100设置于主散热区域中。蒸发冷板1110的与蒸发腔正对的表面区域为主散热区域，通过正对的形式，有利于提升对功率器件的散热效率。

进一步作为可选的实施方式，参照图6，工业控制装置还包括风扇2200、滤波器件2300和壳体2400，壳体2400内设有风道2401，风扇2200、散热装置1000以及滤波器件2300均设置于风道2401内，且滤波器件2300和散热装置1000的冷凝器1200在风道2401的气流流动方向上依次设置。

在该实施方式中，风道2401内的气流先对滤波器件2300进行散热，再对散热装置1000的冷凝器，提高了散热气流的散热效率，提高了工业控制装置的散热效率。

进一步作为可选的实施方式，参照图6，滤波器件2300包括电容器2310和电抗器2320，电抗器2320位于蒸发器1100的蒸发冷板1110和壳体2400的内壁之间，且电容器2310、电抗器2320以及散热装置1000的冷凝器1200在风道2401的气流流动方向上依次设置。

此时，电容器2310位于气流的上游，处于温度相对较低的区域，具备较好的散热条件，电容器2310的可靠性和使用寿命得到提高。电抗器2320通常重量相对较大，此时电抗器2320处于工业控制装置相对居中的位置，有利于提高整机重心与体积重心的重合度，有利于运输和安装。气流在经过电容器2310、电抗器2320之后，仍具备一定的散热能力，能够继续对冷凝器1200进行散热。

其中，风扇2200的安装位置可参照图6，设置在电抗器2320背离电容器2310的一侧(如设置在图中的上侧)，以将气流抽离工业控制装置。此时，风扇2200采用抽风散热的方式，有利于使气流更均匀，有利于提升冷凝器1200的散热效率。当然，风扇2200的安装位置也可以参照图7，设置在电容器2310背离电抗器2320的一侧(如设置在图7中下侧)，以使气流进入工业控制装置；此时，风扇2200处于温度相对较低的区域，有利于提高使用寿命。

对于，功率器件2100设置于散热装置1000的蒸发冷板1110上的形式：在功率器件2100较多时，可参照图8，蒸发器1100的两侧均安装有功率器件2100，以降低工业控制装置的宽度尺寸，有利于提高工业控制装置空间利用率，提高整体紧凑程度。

该工业控制装置所包括的散热装置的具体结构参照上述实施例，由于本工业控制装置采用了散热装置上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，所述散热装置包括蒸发器和冷凝器；

所述蒸发器包括蒸发冷板以及分别盖合于所述蒸发冷板顶端和底端的集气端盖和集液端盖，所述集气端盖内开设有集气槽，所述集液端盖内开设有集液槽，所述蒸发冷板内设有至少一个蒸发腔，各所述蒸发腔的顶部均与所述集气槽连通，且各所述蒸发腔的底部均与所述集液槽连通；

所述冷凝器具有多个蒸汽进口和多个回液出口，多个所述蒸汽进口均与所述集气槽连通，多个所述回液出口均与所述集液槽连通，所述蒸发腔内填充有相变工质，所述相变工质在所述蒸发腔内相变吸热后经由所述蒸汽进口进入所述冷凝器，并在所述冷凝器内相变放热后经由所述回液出口回流至所述蒸发腔。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，每一所述蒸发腔内开设有多个互相独立的蒸发通道，各所述蒸发腔的蒸发通道的两端分别连通所述集气槽和所述集液槽。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷凝器包括集气管、集液管、冷凝管以及散热片；其中：

所述冷凝管的两端分别连通所述集气管和所述集液管，所述集气管开设有所述蒸汽进口，所述集液管开设有所述回液出口，所述散热片设置于所述冷凝管的外周。

4.如权利要求1至3任意一项所述的散热装置，其特征在于，所述蒸发冷板为闭口型材。

5.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括多根回液管，每一所述回液管的两端分别连通所述集液管和所述集液端盖内的集液槽；

和/或，所述散热装置还包括多根排气管，每一所述排气管的两端分别连通所述集气管和所述集气端盖内的集气槽。

6.如权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述集气管、所述集液管和所述回液管中的任一者为扁管，所述回液管为扁管时，所述回液管包括呈弯折设置的第一管段和第二管段。

7.一种工业控制装置，其特征在于，所述工业控制装置包括功率器件以及如权利要求1-6中任一项所述的散热装置，所述功率器件设置于所述散热装置的蒸发冷板上。

8.如权利要求7所述的工业控制装置，其特征在于，所述蒸发冷板的与所述蒸发腔正对的表面区域为主散热区域，所述功率器件设置于所述主散热区域中。

9.如权利要求7所述的工业控制装置，其特征在于，所述工业控制装置还包括风扇、滤波器件和壳体，所述壳体内设有风道，所述风扇、所述散热装置以及所述滤波器件均设置于所述风道内，且所述滤波器件和所述散热装置的冷凝器在所述风道的气流流动方向上依次设置。

10.如权利要求9所述的工业控制装置，其特征在于，所述滤波器件包括电容器和电抗器，所述电抗器位于所述蒸发器的蒸发冷板和所述壳体的内壁之间，且所述电容器、所述电抗器以及所述散热装置的冷凝器在所述风道的气流流动方向上依次设置。