CN109195419A - 空调电器盒及其散热装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种空调电器盒及其散热装置，该装置半导体制冷片、隔热膜和散热片，半导体制冷片嵌设于散热片，且半导体制冷片的制冷端用于与空调电器盒的主板贴合设置，半导体制冷片的散热端与散热片贴合设置，隔热膜设置于半导体制冷片的制冷端和散热端之间。在对散热装置的半导体制冷片通电时，可利用半导体制冷片的制冷端产生冷源给主板进行散热，半导体制冷片的散热端贴合散热片进行散热，用户还可通过调节半导体制冷片的流通电流的大小控制半导体制冷片的冷量，使主板控制在合理温度范围内工作。利用半导体制冷原理能够实现同时兼顾主板常温和工况下的散热，可解决高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题，提高了散热可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及空调设备技术领域，特别是涉及一种空调电器盒及其散热装置。
背景技术
随着科技的发展和社会的不断进步，空调行业内从家用产品至商用产品，直流变频已经成为机组容量调节的主流，通过改变进入压缩机的电源频率就可以改变压缩机的转速，从而调节压缩机的排气量，压缩机能力随之变化。采用直流变频压缩机可从根本上起到调节冷媒循环量和降低能耗的目的。
直流变频压缩机的运转过程实际是通过电流的交流变直流电路、整流滤波电路、直流转交流电路实现的。而IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)承担着直流转化交流电供给三相压缩机运转的最重要一环，IPM运行状态决定了压缩机的频率状态，IPM的工作温度受限，故而压缩机可运行的最高频率受限，空调高频运行因IPM散热受限问题仍未得到有效解决，沦为行业难题。
传统的空调主板散热方式为风冷散热，采用风冷散热器实现，以对主板上的IPM散热为例，通过将散热器布置在外机电器盒下侧部位通过外机风机运转带动散热器强化散热能力，但高温高负荷制冷运行时IPM散热能力受限，传统的空调主板散热方式存在散热可靠性低的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对传统的空调主板散热方式存在散热可靠性低的问题，提供一种可提高散热可靠性的空调电器盒及其散热装置。
一种空调电器盒的散热装置，包括半导体制冷片、隔热膜和散热片，所述半导体制冷片嵌设于所述散热片，且所述半导体制冷片的制冷端用于与空调电器盒的主板贴合设置，所述半导体制冷片的散热端与所述散热片贴合设置，所述隔热膜设置于所述半导体制冷片的制冷端和散热端之间。
一种空调电器盒，包括主板和上述散热装置，所述半导体制冷片的制冷端与空调电器盒的主板贴合设置。
上述空调电器盒及其散热装置，在空调电器盒的主板上设置散热装置，在对散热装置的半导体制冷片通电时，可利用半导体制冷片的制冷端产生冷源给主板进行散热，半导体制冷片的散热端贴合散热片进行散热，用户还可通过调节半导体制冷片的流通电流的大小控制半导体制冷片的冷量，使主板控制在合理温度范围内工作。利用半导体制冷原理能够实现同时兼顾主板常温和工况下的散热，可解决高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题，提高了散热可靠性。
附图说明
图1为一实施例中空调电器盒的散热装置的结构图；
图2为一实施例中空调电器盒的散热装置的主视图；
图3为一实施例中空调电器盒的散热装置的俯视图；
图4为一实施例中空调电器盒的散热装置的侧视图；
图5为一实施例中空调电器盒的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，提供了一种空调电器盒的散热装置，适用于对变频空调的IPM模块散热。如图1所示，该装置包括半导体制冷片110、隔热膜120和散热片130，半导体制冷片110嵌设于散热片130，且半导体制冷片110的制冷端用于与空调电器盒的主板贴合设置，半导体制冷片110的散热端与散热片130贴合设置，隔热膜120设置于半导体制冷片110的制冷端和散热端之间。
具体地，半导体制冷片110内设置有P-N结，在内部有流通电载荷的情况下在上下两端会形成一端制冷吸热，一端制热放热的情况，半导体制冷片110便是由多种P-N线条压制而成的薄片。其中，半导体制冷片110的制冷端可以是直接紧贴主板上的IPM模块，利用半导体制冷原理在半导体制冷片110的制冷端产生制冷效果对IPM模块进行散热。半导体制冷片110的制冷端也可以是与主板的散热集成板黏合，散热集成板将主板上的所有发热器件的热量集中起来，再通过与半导体制冷片110的制冷端贴合散热，最后通过半导体制冷片110的散热端的散热片130传出。半导体制冷片110的制冷端和散热端之间设置隔热膜120进行隔热，利用半导体制冷片110的半导体制冷原理进行散热，可同时兼顾主板常温和工况下的散热，解决高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题。
在一个实施例中，半导体制冷片110的制冷端与主板上的IPM模块贴合设置。IPM模块把功率开关器件和驱动电路集成在一起，内部集成有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到控制器。具体地，可将半导体制冷片110的制冷端通过散热膏与IPM模块贴合，提高散热效果。在高温高负荷的工况下，通过将半导体制冷片110接通电流，通过控制电流大小可控制半导体制冷片110的制冷端的制冷量大小，进而使IPM模块控制在合理温度范围内工作，采用的半导体制冷片110制造简单，成本较低廉，IPM控温精准，动作延时性大大降低。散热装置在整机工作时，半导体制冷片110的制冷端产生冷源给IPM模块进行散热，半导体制冷片110的散热端紧贴散热片130进行热量散热，结构设计合理，组装生产用时短，IPM模块散热好，实现IPM模块的有效控温。
在另一实施例中，半导体制冷片110的制冷端与主板上的散热集成板贴合设置。具体地，主板上安装有各种电控元器件，除了IPM模块作为主要的发热器件外，其它器件如各种二极管、集成电路等也会发热，主板上的散热集成板是主板上的所有发热器件散热的一个集合，把热量先集中起来再通过与半导体制冷片110的制冷端贴合散热，最后通过半导体制冷片110的散热端贴合的散热片130传出。进一步地，在一个实施例中，半导体制冷片110的制冷端通过散热膏与主板上的散热集成板黏结贴合设置，固定可靠，还可提高散热效果。
对应地，在一个实施例中，半导体制冷片110的散热端通过散热膏与散热片130黏结贴合。通过散热膏黏结半导体制冷片110的散热端与散热片130，同样可提高固定可靠性和散热效果。
在一个实施例中，如图1和图2所示，散热片130还设置有用于引出半导体制冷片110的正负极接线端子的槽道132。具体可通过在槽道132设置导线连接半导体制冷片110的正负极接线端子，以便通过导线对半导体制冷片110输送电流进行制冷控制。以对空调的IPM模块散热为例，在常温工况下，IPM模块发热量不是特别大，通过半导体制冷片110及IPM模块与散热片130直接接触的部位进行自然散热便可以满足IPM模块的散热需求。在高温高负荷的工况下，对半导体制冷片110内接通电流，通过控制电流大小，从而控制半导体制冷片110的制冷端的制冷量大小，进而使IPM控制在合理温度范围内工作。
散热片130的具体类型并不唯一，本实施例中，散热片130为铝制散热片，散热效果好且成本低。散热片130的具体结构也并不唯一，在一个实施例中，如图3和图4所示，散热片130包括本体部和散热部，本体部的一面嵌设半导体制冷片110，本体部相对于半导体制冷片110的另一面设置有多个相间隔的散热部，散热部具体可采用片状结构，各散热部的面积大小可相同也可不同。
在一个实施例中，散热装置还包括控制器，控制器通过设置于槽道132的导线连接半导体制冷片110的正负极接线端子，控制器用于输出电流至半导体制冷片110，控制半导体制冷片110进行制冷散热。具体地，可通过控制器接入外部电源，并输出电流至连接半导体制冷片110的正负极接线端子，使半导体制冷片110通电进行制冷散热，
进一步地，散热装置还包括设置于主板的温度传感器，温度传感器连接控制器，控制器还用于根据温度传感器输送的感应温度数据调节输出至半导体制冷片110的电流。具体地，温度传感器可设置于主板上的IPM模块，通过检测IPM模块的当前温度，并调节半导体制冷片110的流通电流，控制半导体制冷片110的冷量，从而控制IPM模块的温度始终处在一个较低温度，使IPM模块可正常高效工作。
控制器根据温度传感器输送的感应温度数据调节输出至半导体制冷片110的电流的具体方式并不是唯一的，具体地，同样以检测IPM模块的温度并对半导体制冷片110的电流进行调节为例，在一个实施例中，控制器在预设时长内检测到的IPM模块的温度大于或等于预设的下限温度，且小于或等于预设的上限温度之间时，则保持输出电压不变；在预设时长内检测到的IPM模块的温度小于下限温度时，停止输出电压至半导体制冷片110。预设时长的具体取值并不唯一，可以是0-30s，本实施例中，预设时长为5S。
在一个实施例中，控制器在预设时长内检测到的IPM模块的温度大于上限温度且小于预设的限频温度，则根据第一预设幅度增加输出电压，从而增大半导体制冷片110的制冷能力。第一预设幅度的取值也不唯一，本实施例中，为0.2v。
进一步地，控制器在预设时长内检测到的IPM模块的温度大于或等于限频温度且小于或等于预设的降频温度时，根据第二预设幅度增加输出电压，第二预设幅度大于第一预设幅度。本实施例中，第二预设幅度为0.5v。当IPM模块的温度大于限频温度时，快速提升输出电压，增大半导体制冷片110的制冷能力以提高散热效果。
在一个实施例中，控制器在预设时长内检测到的IPM模块的温度大于降频温度且小于预设的保护停机温度时，根据第三预设幅度增加输出电压，第三预设幅度大于第二预设幅度。本实施例中，第三预设幅度为2v。当IPM模块的温度大于降频温度时，采用更大的幅度快速提升输出端的幅值，增大半导体制冷片110的制冷能力。此外，如果控制器在预设时长内检测到的IPM模块的温度大于或等于保护停机温度，则执行保护停机操作，输出故障提示信息，提醒用户进行检修。
为便于理解，下面以对IPM模块进行散热为例，对根据温度传感器输送的感应温度数据调节输出至半导体制冷片110的电流进行详细的解释说明。具体控制方法描述如下：
参数描述：
【I半导体】描述通过制冷片两极的总电流大小；
【U半导体计算目标电压】描述控制板供给制冷片两端的输送电压；
【T半导体】描述IPM当前实时工作温度；
【TIPM限频】描述IPM限频温度；
【TIPM降频】描述IPM降频温度；
【TIPM保护】描述IPM保护停机温度；
【Tmin】描述IPM可正常高效工作的下限温度；
【Tmax】描述IPM可正常高效工作的上限温度；
注：在数值上恒有【Tmin】＜【Tmax】＜【TIPM限频】＜【TIPM保护】。
1、若连续5s检测【Tmin】≤【T半导体】≤【Tmax】，则控制参数【U半导体计算目标电压】稳定在当前值不变。
2、若连续5s检测【T半导体】＜【Tmin】，则控制【U半导体计算目标电压】＝0v，即关闭半导体制冷工作。
3、若连续5s检测【Tmax】＜【T半导体】＜【TIPM限频】，则提升【U半导体计算目标电压】值，增大制冷片制冷能力，【U半导体计算目标电压】＝【U半导体计算目标电压】+0.2v。
4、若连续5s检测【TIPM限频】≤【T半导体】≤【TIPM降频】，则快速提升U值，增大制冷片制冷能力，【U半导体计算目标电压】＝【U半导体计算目标电压】+0.5v。
5、若连续5s检测【TIPM降频】＜【T半导体】＜【TIPM保护】，则快速提升U值，增大制冷片制冷能力，【U半导体计算目标电压】＝【U半导体计算目标电压】+2v。
6、若连续5s检测【TIPM保护】≤【T半导体】，则执行保护停机，提示当前故障。
上述逻辑所有检测参数为实时检测，单位为s，执行上述逻辑判断动作周期为5s，目标电压【U半导体计算目标电压】的计算更新周期【T半导体计算目标电压】的范围为0-30s，厂家默认值为5s。
上述空调电器盒的散热装置，在空调电器盒的主板上设置散热装置，在对散热装置的半导体制冷片通电时，可利用半导体制冷片的制冷端产生冷源给主板进行散热，半导体制冷片的散热端贴合散热片进行散热，用户还可通过调节半导体制冷片的流通电流的大小控制半导体制冷片的冷量，使主板控制在合理温度范围内工作。利用半导体制冷原理能够实现同时兼顾主板常温和工况下的散热，可解决高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题，提高了散热可靠性。
在一个实施例中，提供了一种空调电器盒，包括主板和上述散热装置，半导体制冷片的制冷端与空调电器盒的主板贴合设置，如图2所示为散热装置100设置在空调电器盒的主板上的结构示意图。此外，空调电器盒还可包括壳体，主板和散热装置设置于壳体中。
上述空调电器盒，在主板上设置散热装置，在对散热装置的半导体制冷片通电时，可利用半导体制冷片的制冷端产生冷源给主板进行散热，半导体制冷片的散热端贴合散热片进行散热，用户还可通过调节半导体制冷片的流通电流的大小控制半导体制冷片的冷量，使主板控制在合理温度范围内工作。利用半导体制冷原理能够实现同时兼顾主板常温和工况下的散热，可解决高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题，提高了散热可靠性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种空调电器盒的散热装置，其特征在于，包括半导体制冷片、隔热膜和散热片，所述半导体制冷片嵌设于所述散热片，且所述半导体制冷片的制冷端用于与空调电器盒的主板贴合设置，所述半导体制冷片的散热端与所述散热片贴合设置，所述隔热膜设置于所述半导体制冷片的制冷端和散热端之间。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述半导体制冷片的制冷端与所述主板上的IPM模块贴合设置。
3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述半导体制冷片的制冷端与所述主板上的散热集成板贴合设置。
4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述半导体制冷片的制冷端通过散热膏与所述主板上的散热集成板黏结贴合设置。
5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热片为铝制散热片。
6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述半导体制冷片的散热端通过散热膏与所述散热片黏结贴合。
7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热片还设置有用于引出所述半导体制冷片的正负极接线端子的槽道。
8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器通过设置于所述槽道的导线连接所述半导体制冷片的正负极接线端子，所述控制器用于输出电流至所述半导体制冷片，控制所述半导体制冷片进行制冷散热。
9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，还包括设置于所述主板的温度传感器，所述温度传感器连接所述控制器；所述控制器还用于根据所述温度传感器输送的感应温度数据调节输出至所述半导体制冷片的电流。
10.一种空调电器盒，其特征在于，包括主板和如权利要求1-9任意一项所述的散热装置，所述半导体制冷片的制冷端与空调电器盒的主板贴合设置。
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