CN115854429A - 用于空调器室外机的冷却组件、空调器及其制冷*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于空调器室外机的冷却组件、空调器及其制冷***。其中用于空调器室外机的冷却组件，包括：散热基板，用于设置在空调器电控板的高温区域处，以吸收电控板工作过程中散发的热量；多根冷却管路，分别穿入散热基板，并且多根冷却管路的两端分别连接至空调器制冷循环管路；控制阀组，用于根据电控板的温度控制多根冷却管路各自的通断，以使得冷却管路连通时从空调器制冷循环管路引入制冷剂，利用制冷剂与散热基板换热，实现降温冷却。本发明的方案利用流经的制冷剂带走部分电控板的热量，避免了单纯依靠空气对流散热效率低、结构复杂的问题。并且由于散热基板的尺寸减小，减小了散热器件的成本。

Description

用于空调器室外机的冷却组件、空调器及其制冷***

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于空调器室外机的冷却组件、空调器及其制冷***。

背景技术

空调器室外机设置有电控板，该电控板上设置有大功率电控器件，用于驱动压缩机，上述大功率电控器件工作过程会严重发热。其中IPM的发热量约占总发热量的60％，其热流密度最高，其散热问题是影响空调器性能的重要影响因素。

现有技术的空调器一般为电控板安装专门的散热翅片，散热翅片贴附于电控板，扩大散热面积。散热翅片还与室外机风机配合，通过室外风机形成的主要用于室外机换热器散热的气流加速散热。

然而，现有的电控板散热技术，散热效率较低，特别是在室外环境温度较高的情况下，电控器件工作温度很高，急需散热。此时，IPM等电控器件散热状况易出现恶化，压缩机只能降低运行频率以减少电控器件的发热量，从而导致制整机冷量大大减小。

为保证冷却效果，现有技术的解决手段为使用更大规格的散热翅片，这会造成冷却模块耗材量大，进而导致成本大幅升高。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种提高电控板散热效率的用于空调器室外机的冷却组件、空调器及其制冷***。

本发明一个进一步的目的是要使得提高电控板散热的可靠性及降低器件成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于空调器室外机的冷却组件，包括：

散热基板，用于设置在空调器电控板的高温区域处，以吸收电控板工作过程中散发的热量；

多根冷却管路，分别穿入散热基板，并且多根冷却管路的两端分别连接至空调器制冷循环管路；

控制阀组，用于根据电控板的温度控制多根冷却管路各自的通断，以使得冷却管路连通时从空调器制冷循环管路引入制冷剂，利用制冷剂与散热基板换热，实现降温冷却。

可选地，散热基板为长方形的板体，多根冷却管路分别沿散热基板的长度方向贯穿散热基板。

可选地，冷却管路为两根或三根，相互间隔设置。

可选地，控制阀组包括：多个阀件，每个阀件连接于一根冷却管路中，用于控制对应的冷却管路的通断。

可选地，控制阀组，配置成使得连通的冷却管路的数量随着电控板温度的提高而增加。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种空调器的制冷***，包括由制冷循环管路依次连接的压缩机、室外机换热器、室内机换热器、以及节流装置，并且制冷***还包括：

电控板，用于驱动压缩机；

冷却组件，冷却组件为上述任一种用于空调器室外机的冷却组件，其中多根冷却管路的两端分别连接于节流装置两侧的制冷循环管路。

可选地，节流装置为调节阀，并且调节阀还配置成根据连通的冷却管路的数量改变自身开度。

可选地，控制阀组设置于多根冷却管路靠近于室外机换热器的一侧。

可选地，上述空调器的制冷***还包括：

换向阀组，与压缩机的排气口相连，并配置成改变制冷剂流向，以选择性地使制冷剂通过室外机换热器后流经节流装置以及室内机换热器后返回压缩机以实现制冷模式，或者使制冷剂通过室内机换热器后流经节流装置以及室外机换热器后返回压缩机以实现制热模式，并且

在制冷模式下，控制阀组配置成使得连通的冷却管路的数量随着电控板温度的提高而增加；

在制热模式下，控制阀组配置成使得多根冷却管路均以节流方式导通。

根据本发明的另一个方面，又提供了一种空调器，其包括：上述任一种的空调器的制冷***。

本发明的用于空调器室外机的冷却组件，多根冷却管路分别穿入散热基板，并且多根冷却管路的两端分别连接至空调器制冷循环管路。制冷循环管路中制冷剂在通过冷却管路的过程中与散热基板换热，实现降温冷却。利用流经的制冷剂带走部分电控板的热量，避免了单纯依靠空气对流散热效率低、结构复杂的问题。并且由于散热基板的尺寸减小，减小了散热器件的成本。

进一步地，本发明的用于空调器室外机的冷却组件，控制阀组根据电控板的温度控制多根冷却管路各自的通断，通过冷却管路的通断调整，可以使得散热能力与电控板的散热需求相适配，尽量减少散热对于制冷***的影响，避免影响空调器自身调温的性能，降低能耗。

更进一步地，本发明的用于空调器室外机的冷却组件，对冷却管路的布置构造进行优化改造，提高换热效率。

更进一步地，本发明的空调器的制冷***，将冷却组件接入制冷循环管路，并通过节流装置以及控制阀组的调整，使得冷却组件可以满足空调器不同模式的要求。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件的示意图；

图2是图1所示的用于空调器室外机的冷却组件的部件分解图；

图3是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件与电控板的配合示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件安装于电控盒的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件的管路原理图；

图6是根据本发明另一实施例的用于空调器室外机的冷却组件的管路原理图；

图7是根据本发明一个实施例的空调器的制冷***的管路原理图；以及

图8是根据本发明一个实施例的空调器的示意框图。

具体实施方式

本实例例首先提供了一种用于空调器室外机的冷却组件200。图1是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件200的示意图；图2是图1所示的用于空调器室外机的冷却组件200的部件分解图；图3是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件200与电控板230的配合示意图。

该用于空调器室外机的冷却组件200一般性地可以包括：散热基板210以及多根冷却管路123。散热基板210用于设置在空调器电控板230的高温区域处，以吸收电控板230工作过程中散发的热量。散热基板210可以采用铝制或其他导热材料制成，其形状可以与电控板230相适配，并至少可以覆盖电控板230的高温区域，也即覆盖电控板230的功率器件。散热基板210可以通过螺钉粘接等固定方式与电控板230固定，散热基板210贴靠电控板230的一面可以具有相应的定位结构，并涂覆有导热硅胶等，以减小热阻。

在一些实施例中，散热基板210可以为长方形的板体，一侧贴靠电控板230设置。

多根冷却管路123分别穿入散热基板210，并且多根冷却管路123的两端分别连接至空调器制冷循环管路。冷却管路123为两根或三根，相互间隔设置。例如在散热基板210可以为长方形的板体的情况下，多根冷却管路123可以分别沿散热基板210的长度方向贯穿散热基板210。冷却管路123的数量可以根据散热基板210的具体尺寸进行配置，优选选择两根或者三根。冷却管路123引入空调器制冷循环管路中的制冷剂，利用制冷剂在流经电控板230的高温区域的对应位置，带走热量。

在一些实施例中，散热基板210具有与冷却管路123配合的管槽，并且冷却管路123穿设于管槽内，以实现与散热基板210的可靠配合。冷却管路123从散热基板210的两端穿出，以连接其他制冷循环管路。管槽与冷却管路123的接触面积为第一接触面积(也即管槽内壁与冷却管路123的接触面积，其可以通过管槽的内径以及管槽与冷却管路123的接触长度计算得出)，电控板230与散热基板210的接触面积为第二接触面积，第一接触面积为第二接触面积的1至6倍。从而确保有效散热面积为合理值，避免电控板230过度冷却以及欠冷，在保证电控板230散热效果的同时节省耗材。管槽的形状以及分布构造在满足上述接触面积的要求的情况下，可以实现较好的经济性和散热效果。

散热基板210可以包括：第一板体211和第二板体212。第一板体211的第一侧用于覆盖电控板230的高温区域，其第二侧上开设有第一凹槽213。在一些实施例上第一板体211可以通过紧固件或者胶粘方式贴靠于电控板230的发热器件上。

第二板体212设置于第一板体211的第二侧，并且在其与第一板体211相对的板面上开设有与第一凹槽213对应的第二凹槽214，以使得第一凹槽213与第二凹槽214共同限定出管槽。第一板体211和第二板体212可以通过紧固件或者胶粘方式进行连接，保证两者可靠结合以便于顺利传热。也就是说，第一板体211和第二板体212相对的板面上分别形成凹槽213、214，在第一板体211和第二板体212扣合后，相对的凹槽213、214共同限定出管槽。

管槽的截面形状也可以与冷却管路123的形状相适配，例如可以设置为圆形、椭圆形、方形、长方形等。为了提高传热效率，在本实施例中，可以优选采用圆形冷却管路123以及圆形截面的管槽。为了保证换热效率更高，冷却管路123与管槽内壁之间可以涂覆导热硅胶等导热介质。

散热基板210采用板体的结合的方式形成管槽，可以便于制备和维修，另外也便于与电控板230进行连接。

图4是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件200安装于电控盒220的示意图。一般而言，电控板230一般布置在电控盒220内，而电控盒220设置于室外机顶部。散热基板210贴靠于电控板230的底部。电控盒220的两侧分别开孔，以便冷却管路123穿出，以与空调器制冷循环管路连接。

图1至图4中冷却管路123的数量为两条，其仅为举例说明，具体的数量可以根据散热基板210的尺寸以及冷却要求进行随时调整。相应地，图5至图8中冷却管路123的数量为三条，同样为举例说明。

图5是根据本发明一个实施例的用于空调器室外机的冷却组件200的管路原理图。冷却组件200还可以包括：控制阀组124。控制阀组124用于根据电控板230的温度控制多根冷却管路123各自的通断，以使得冷却管路123连通时从空调器制冷循环管路引入制冷剂，利用制冷剂与散热基板210换热，实现降温冷却。

在一些实施例中，控制阀组124可以包括多个独立的阀件，每个阀件串接于一根冷却管路123中，用于控制对应的冷却管路123的通断。上述阀件可以均为电控阀，受控地进行开断。在一些可选实施例中，阀件还可以调整开度来调节冷却管路123的制冷剂流量，实现节流。

图6是根据本发明另一实施例的用于空调器室外机的冷却组件200的管路原理图。控制阀组124可以为集成的多通阀，多通阀的进口连接空调器制冷循环管路，多通阀的每个出口串接于一根冷却管路中，用于控制对应的冷却管路123的通断。

控制阀组124根据电控板230的温度控制多根冷却管路123各自的通断，通过冷却管路123的通断调整，可以使得散热能力与电控板230的散热需求相适配，尽量减少散热对于制冷***的影响，避免影响空调器自身调温的性能，降低能耗。在发热量大，电控板230温度较高的情况下，控制阀组124使得更多冷却管路123导通，使得制冷剂更多的流经冷却管路123，增大冷却管路123的散热能力。在发热量小，电控板230温度较低的情况下，控制阀组124可以使得较少的冷却管路123导通，例如仅使一条冷却管路123导通，使得制冷剂较少地流经冷却管路123，减小冷却管路123的散热能力，从而避免对空调器的调温性能造成影响。也就是说，控制阀组124配置成使得连通的冷却管路123的数量随着电控板230温度的提高而增加。本领域技术人员可以根据冷却管路123的数量以及调节要求设置控制阀组124的具体类型。

图7是根据本发明一个实施例的空调器的制冷***的管路原理图。该制冷***包括由制冷循环管路依次连接的压缩机110、室外机换热器120、室内机换热器140、以及节流装置131，并在此基础上增加了上述实施例的冷却组件200。

压缩机110作为制冷循环的动力，由电动机拖动而不停地旋转，抽出蒸发器内气态制冷剂，通过压缩提高制冷剂蒸气的压力和温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件，也即压缩机110将低温低压制冷剂蒸气压缩至高温高压状态。

室外机换热器120和室内机换热器140分别为热交换设备，分别作为冷凝器以及蒸发器。

在空调器运行于制冷状态时，室外机换热器120作为冷凝器，而室内机换热器140作为蒸发器。其中冷凝器利用环境冷却制冷剂，将来自压缩机110的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。

高压常温的制冷剂液体通过节流装置131，得到低温低压制冷剂，再送入蒸发器内吸热蒸发。根据饱和压力与饱和温度的对应原理，降低制冷剂液体的压力，可以降低制冷剂液体的温度。

蒸发器作为另一个热交换设备，节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发(沸腾)变为蒸气，吸收周围热量，使周围温度下降，达到制冷的目的。

图7中实线箭头的方向为空调器运行于制冷状态时制冷剂的流向，制冷剂依次流经压缩机110、室外机换热器120、节流装置131(部分流经冷却管路123)、室内机换热器140，然后返回压缩机110进行压缩。

在一些实施例中，制冷***还可以设置换向阀组150，改变制冷剂的流向，交替改变室外机换热器120和室内机换热器140的功能，实现制冷或者制热功能。换向阀组150与压缩机110的排气口相连，并配置成改变制冷剂流向，以选择性地使制冷剂通过室外机换热器120后流经节流装置131以及室内机换热器140后返回压缩机110以实现制冷模式，或者使制冷剂通过室内机换热器140后流经节流装置131以及室外机换热器120后返回压缩机110以实现制热模式。换向阀组150可以优先采用四通阀来实现。

图8中的虚线箭头方向为空调器运行于制热状态时制冷剂的流向，制冷剂依次流经压缩机110、室内机换热器140、节流装置131、室外机换热器120，然后返回压缩机110进行压缩。

空调器可以使用变频压缩机。压缩机110的转速根据制冷需求进行调整。从而通过提高压缩机110转速提高空调器的制冷能能力。空调器利用变频技术提高电能效率，减少了温度波动。其中变频技术是将电网的交流电经过整流、滤波、逆变等一系列处理，改变压缩机110的供电频率，其一般通过电控板230实现其功能。电控板230用于驱动压缩机110，通过调频调整压缩机110的转速，由于变频技术本身，为本领域技术人员所习知，在此不做赘述。

压缩机110及其电控板230布置于室外机内。电控板230上的大功率电控器件在运行过程中，会严重发热。本实施例的空调器的制冷***，将冷却组件200布置于电控板230上实现对其散热冷却。冷却组件200的多根冷却管路123的两端分别连接于节流装置131两侧的制冷循环管路。也即多根冷却管路123与节流装置131为并联连接。

节流装置131可以为调节阀，并且调节阀还配置成根据连通的冷却管路123的数量改变自身开度。一种可选的调节方式为，随着制冷剂更多地流经冷却管路123，节流装置131可以适当降低流经自身主管路的制冷剂。

控制阀组124设置于多根冷却管路123靠近于室外机换热器的一侧。在制冷模式下，控制阀组124配置成使得连通的冷却管路123的数量随着电控板230温度的提高而增加；在制热模式下，控制阀组124配置成使得多根冷却管路123均以节流方式导通。

控制阀组124的上述布置位置可以使得冷却组件200可以满足空调器不同模式的要求。

在制冷模式下，控制阀组124靠近于制冷***的高压侧(也即冷凝器的出口)，流经控制阀组124的制冷剂为高温高压液态冷媒，其分为两路，一路由控制阀组124调节，流量受控地进入散热基板210，冷却IPM电控器件，从冷却管路123流出的制冷剂进入蒸发器。流经冷却管路123的制冷剂温度高于周围环境，利用制冷剂带走散热基板210的温度，还可以避免散热基板210温度低于周围环境导致的凝露问题，也提高了电气安全性能。另一路制冷剂经过节流装置131节流后进入蒸发器。在该过程中并不对冷却管路123进行节流，其中流经节流装置131的主循环管路的制冷剂仍然占比较大，其对空调器调温性能的影响很小。

控制阀组124配置成使得连通的冷却管路123的数量随着电控板230温度的提高而增加。例如在电控板230温度大于一设定阈值时，冷却管路123全开；而电控板230温度小于上述设定阈值时，冷却管路123仅开启一路。在一些具体实施例中，电控板230上IPM除设置有温度检测装置，检测IPM的温度，并根据IPM的性能设置温度阈值，一般而言，IPM为电控板230上温度最高的区域。例如在IPM温度大于或等于75度时，冷却管路123全部打开；而在IPM温度低于75度时，可以开启一路冷却管路123。本领域技术人员应该了解具体的温度阈值与开闭的冷却管路123的数量可以根据具体散热效果进行配置。

在制热模式下，室外机本身处于较低的温度环境中，电控板230的散热冷却需求较小，控制阀组124配置成使得多根冷却管路123均以节流方式导通。也即流经冷却管路123的制冷剂状态同样为高温高压液态，一部分流经散热基板210后经过控制阀组124的节流后流入室外机换热器120，另一部分制冷剂经过节流装置131节流后进入室外机换热器120。也就是说控制阀组124还做节流装置使用，冷却管路123增加了制冷剂的节流通路，更加符合制热模式下的制冷剂循环要求，提高了制热性能。

本实施例还提供了一种空调器。该空调器具有上述任一实施例的制冷***。图8是根据本发明一个实施例的空调器的示意框图。空调器包括设置于换热环境中的室内机30以及设置在室外环境中的室外机20。室外机20和室内机30通过制冷循环管路以及电气线路彼此相连。其中制冷管路用于将室内机30中的制冷部件与室外机20中的制冷部件连接成制冷剂循环回路。通过制冷剂的循环流动实现室内外的热量交换。

室内机30中包含或称为室内机换热器140、室内风机(图中未示出)等，其可以设置为壁挂式、立式、天花机等各种结构，室内风机用于促使形成流经室内机换热器140的气流，对室内环境进行调温。室内风机的风速与室内机换热器140温度相配合，可以使得室内环境更加满足调温的需求。

室外机包括室外机换热器120、室外风机(图中未示出)、压缩机110、节流装置等部件。压缩机110优选采用变频电机拖动的变频压缩机。根据制冷需求，调整其转速。通过提高压缩机110转速提高空调器的制冷能能力。压缩机110用于在电控板230的驱动下提供制冷剂循环的动力，通过电控板230调整供电频率，实现转速的调整。室外机换热器120用于冷却压缩机110排出的制冷剂。室外风机产生用于对室外机换热器120散热的散热气流。

电控板230用于对室外机20的运行状态进行控制，其中包括对压缩机110进行驱动的变频装置。电控板230驱动压缩机110运转时，其功率元件发热，随着制冷负荷增加以及状态变化频率增加、发热量可能增大。制冷剂引入电控板230上的散热基板210，带走至少部分热量。多根冷却管路123与节流装置131并联，分别穿入散热基板210，通过引入制冷循环管路中制冷剂与散热基板210换热，实现降温冷却。

多根冷却管路123根据电控板230的温度控制受控地各自的通断，可以使得散热能力与电控板230的散热需求相适配，尽量减少散热对于制冷***的影响，避免影响空调器自身调温的性能，降低能耗。

需要进一步说明的是，在本实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于空调器室外机的冷却组件，包括：

散热基板，用于设置在所述空调器电控板的高温区域处，以吸收所述电控板工作过程中散发的热量；

多根冷却管路，分别穿入所述散热基板，并且所述多根冷却管路的两端分别连接至所述空调器制冷循环管路；

控制阀组，用于根据所述电控板的温度控制所述多根冷却管路各自的通断，以使得所述冷却管路连通时从所述空调器制冷循环管路引入制冷剂，利用所述制冷剂与所述散热基板换热，实现降温冷却。

2.根据权利要求1所述的用于空调器室外机的冷却组件，其中

所述散热基板为长方形的板体，所述多根冷却管路分别沿所述散热基板的长度方向贯穿所述散热基板。

3.根据权利要求2所述的用于空调器室外机的冷却组件，其中

所述冷却管路为两根或三根，相互间隔设置。

4.根据权利要求1所述的用于空调器室外机的冷却组件，其中所述控制阀组包括：

多个阀件，每个所述阀件连接于一根所述冷却管路中，用于控制对应的冷却管路的通断。

5.根据权利要求1所述的用于空调器室外机的冷却组件，其中

所述控制阀组，配置成使得连通的所述冷却管路的数量随着所述电控板温度的提高而增加。

6.一种空调器的制冷***，包括由制冷循环管路依次连接的压缩机、室外机换热器、室内机换热器、以及节流装置，并且所述制冷***还包括：

电控板，用于驱动所述压缩机；

冷却组件，所述冷却组件为根据权利要求1至4中任一项所述的用于空调器室外机的冷却组件，其中所述多根冷却管路的两端分别连接于所述节流装置两侧的所述制冷循环管路。

7.根据权利要求6所述的空调器的制冷***，其中，

所述节流装置为调节阀，并且所述调节阀还配置成根据所述连通的所述冷却管路的数量改变自身开度。

8.根据权利要求6所述空调器的制冷***，其中

所述控制阀组设置于所述多根冷却管路靠近于所述室外机换热器的一侧。

9.根据权利要求8所述空调器的制冷***，还包括：

换向阀组，与所述压缩机的排气口相连，并配置成改变制冷剂流向，以选择性地使所述制冷剂通过所述室外机换热器后流经所述节流装置以及所述室内机换热器后返回压缩机以实现制冷模式，或者使所述制冷剂通过所述室内机换热器后流经所述节流装置以及所述室外机换热器后返回压缩机以实现制热模式，并且

在所述制冷模式下，所述控制阀组配置成使得连通的所述冷却管路的数量随着所述电控板温度的提高而增加；

在所述制热模式下，所述控制阀组配置成使得所述多根冷却管路均以节流方式导通。

10.一种空调器，包括：

根据权利要求6至9中任一项所述的空调器的制冷***。

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