CN209279289U - 一种散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热装置，包括基板和设置于所述基板上的散热翅片，所述散热翅片设置为内部填充有流体介质的中空结构，并且所述散热翅片的表面涂覆有石墨烯层。本实用新型的散热装置通过将散热翅片设置成中空结构，并在中空结构的内部填充流体介质，流体介质能将功率元件传递到基片的热量迅速转移至散热翅片的顶部，并且通过在散热翅片上涂覆一层石墨烯层，利用石墨烯导热系数高的特点，可增加散热翅片的表面发射率，从而增强散热翅片的导热性能，进而提高散热装置的散热效率。

Description

一种散热装置

技术领域

本实用新型涉及空调配件技术领域，尤其涉及一种散热装置。

背景技术

变频机根据不同负荷调节相应的压缩机频率来满足用户的不同需求，是变频机越来越普及的主要原因。变频机核心部件为变频控制器，变频控制器配置有部分发热功率较高、始终处于高温工作情况下的元件，如IPM功能模块、IGBT。为了确保变频控制器能顺利运行，目前采用散热器与IPM、IGBT等大功率模块直接接触，传热面积被放大后散热给大气的方式来降低IPM、IGBT等大功率模块的温度。

具体的，现有技术中，变频控制器的散热方法主要是：使变频控制器的功率元件紧贴在散热器的一端上，并将散热器置于室外机的换热风道中，以降低变频空调运行时功率元件的温度，来保证***运行的可靠性。目前的散热器主要由实心的铝制铲齿型散热翅片组成，并通过改变散热翅片的面积和形状来强化散热。但是，此种散热器受室外机空间的限制，很难增大面积，并且铲齿面积越大，齿顶和齿根两端的温度相差越大，散热器的散热效率较低。

因此，提供一种可提高散热效率的散热装置成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有散热装置存在的散热效率低的技术问题，本实用新型提供了一种散热装置，该散热装置通过将散热翅片设置成中空结构并在中空结构的散热翅片内填充流体介质，并且还在散热翅片上涂覆石墨烯层，以此来提高散热装置的散热效率。

本实用新型通过如下技术方案具体实现：

根据一个优选实施方式，本实用新型的散热装置，包括基板和设置于所述基板上的散热翅片所述散热翅片设置为内部填充有流体介质的中空结构，并且所述散热翅片的表面涂覆有石墨烯层。

进一步的，所述基板为具有中空腔体的结构，并且在所述中空腔体内设置有与所述基板压铸为一体式结构的传热管。

进一步的，所述散热翅片至少包括第一翅片和第二翅片，并且所述第一翅片和所述第二翅片通过焊接形成填充流体介质的中空结构。

进一步的，所述散热翅片内的流体介质通过自然对流将热量从所述散热翅片的底部转移至所述散热翅片的顶部。

进一步的，所述散热翅片与所述基板相接触的一面为一体成型的结构。

进一步的，所述基板上设置有卡槽，所述散热翅片的底部设置有与所述卡槽相匹配的卡扣，使得所述散热翅片能够通过所述卡扣和所述卡槽的匹配而与所述基板可拆卸的连接。

进一步的，所述基板和所述散热翅片的材质为铝，所述传热管为铜管、不锈钢管或铝合金管。

进一步的，所述石墨烯层为单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜。

进一步的，所述单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜是由纯石墨烯涂料或含有石墨烯的复合涂料通过喷涂或刷涂的方式涂覆在所述散热翅片表面的。

进一步的，所述石墨烯层的厚度为10～20μm。

本实用新型提供的散热装置至少具有如下优势：

(1)本实用新型的散热装置通过将散热翅片设置成中空结构，并在中空结构的内部填充流体介质，流体介质能将功率元件传递到基片的热量迅速转移至散热翅片的顶部，并且通过在散热翅片上涂覆一层石墨烯层，利用石墨烯导热系数高的特点，可增加散热翅片的表面发射率，从而增强散热翅片的导热性能，进而提高散热装置的散热效率。

(2)本实用新型提供的散热装置，使传热管与基板直接压铸连接，减少了对其他材质的应用，使得传热管与基板的连接更加紧密，与现有的用导热硅胶连接方式相比较，传热系数更大，导热效果更好，传热更快。另一方面，将传热管压铸于基板上，能够增加传热管与基板的接触面积，从而使得热量可以有效的从功率元器件传递到散热装置被散走，保证功率元器件运行的可靠性。

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获得其他的附图。

图1是本实用新型散热装置的结构示意图；

图2是本实用新型传热管与中空腔体的一个优选实施方式装配图；

图3是本实用新型传热管的一个优选实施方式结构示意图；

图4是本实用新型散热翅片中流体介质自然对流时的示意图。

图中1-基板；2-散热翅片；3-中空腔体；4-传热管；5-卡槽；6-进口管；7-出口管；8-U型弯曲管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

根据一个优选实施方式，本实用新型的散热装置，包括基板1和设置于基板1上的散热翅片2，如图1或图2所示。其中，基板1用于直接接触需要散热的器件，散热翅片2有多个，散热翅片2用于将器件传递到基板1上的热量散发出去。优选的，散热翅片2设置为内部填充有流体介质的中空结构，并且散热翅片2的表面涂覆有石墨烯层。

现有技术中，散热器上的散热翅片2为实心片状结构，由于散热翅片2的散热面积大，仅靠实心的散热翅片2来传递热量，热传递效率低，散热效果差；另一方面，变频控制器的散热主要是通过辐射散热的方式实现，而影响辐射散热的主要因素就是散热装置的表面发射率，而现有散热翅片2表面发射率很低，以光滑铝制散热器为例，其表面发射率经检测仅仅在0.05左右，将铝制材料表面氧化后，其表面发射率也仅仅达到0.3，导致散热效果较差。

本实用新型的散热装置通过将散热翅片2设置成中空结构，并在中空结构的内部填充流体介质，流体介质能将功率元件传递到基片1的热量迅速转移至散热翅片的顶部，并且通过在散热翅片2上涂覆一层石墨烯层，利用石墨烯导热系数高的特点，可增加散热翅片2的表面发射率，从而增强散热翅片2的导热性能，进而提高散热装置的散热效率。

根据一个优选实施方式，散热翅片2至少包括第一翅片和第二翅片，并且第一翅片和第二翅片通过焊接形成填充流体介质的中空结构。优选的，流体介质是在第一翅片和第二翅片焊接过程中填充的。具体的，先将第一翅片和第二翅片进行焊接，留一个小口，从该小口向中空腔体内注入流体介质，注完后，将该小口焊接封闭即可。

根据一个优选实施方式，散热翅片2内的流体介质通过自然对流将热量从散热翅片2的底部转移至散热翅片2的顶部。与其它方式相比，采用自然对流的方式，不仅降低了散热器的成本，而且转移热量的效率较高，进一步提高了散热器的散热效率。

本实用新型中的自然对流具体解释如下：利用填充在散热翅片2内的流体介质蒸发吸热、冷凝放热的原理，使得散热翅片2内的高低温流体由于密度差形成自然对流。其中，流体介质在散热翅片2内自然对流的流动状态如图4所示。具体的，靠近散热翅片2底部的流体截止吸收基板1的热量而蒸发，形成的蒸汽上升至散热翅片2顶部，由于散热翅片2顶部的温度低，蒸汽在该处冷凝放热，进而将基板1吸收的热量转移至散热翅片2的顶部。

根据一个优选实施方式，本实用新型中的流体介质选用制冷剂中的一种或多种。本实用新型的流体介质选用制冷剂，可进一步加快流体介质将基板1吸收的热量转移至散热翅片2的顶部的效率。优选的，本实用新型的流体介质选用R410A制冷剂、R134A制冷剂、R1234YF制冷剂以及R32制冷剂等常见满足相变温度区间制冷剂中的任一种。

根据一个优选实施方式，散热翅片2与基板1相接触的一面为一体成型的结构。散热翅片2与基板1也可以是可拆卸的连接方式。优选的，基板1上设置有卡槽，散热翅片2的底部设置有与卡槽相匹配的卡扣，使得散热翅片2能够通过卡扣和卡槽的匹配而与基板1可拆卸的连接。散热翅片2与基板1优选为一体成型的结构，如此，不仅可以使散热器的外观整齐，还能提高散热翅片2与基板1连接的稳定性。

根据一个优选实施方式，基板1为具有中空腔体3的结构，如图2所示。优选的，在中空腔体3内设置有与基板1压铸为一体式结构的传热管4。具体的，将传传热管4预先放置在散热装置模具中，然后再将散热装置一次性压铸成型。

本实用新型提供的散热装置，使传热管4与基板1直接压铸连接，减少了对其他材质的应用，使得传热管4与基板1的连接更加紧密，与现有的用导热硅胶连接方式相比较，传热系数更大，导热效果更好，传热更快。另一方面，将传热管4压铸于基板1上，能够增加传热管4与基板1的接触面积，从而使得热量可以有效的从功率元器件传递到散热装置被散走，保证功率元器件运行的可靠性。

根据一个优选实施方式，中空腔体3内设置有卡槽5，使得传热管4能够通过卡槽5可拆卸地装配于基板1的中空腔体3内。优选的，卡槽5设置于传热管4的进口管6、出口管7和U型弯曲管8处。本实用新型通过在中空腔体3内设置的卡槽5，可以起到固定传热管4的作用，避免传热管4晃动。

根据一个优选实施方式，传热管4在基板1内的部分弯曲布置。例如，传热管4根据需求进行多蛇弯设计，如此可以增大传热管4与基板1的基础面积，增强散热效果，保证功率元器件运行的可靠性。

传热管4的弯曲部分越多，其与基板1的接触面积越大，但是成本也会相应的升高，可根据功率元器件的热量，调整传热管4与基板1的接触面积，继而调整传热管4的弯曲部分。

根据一个优选实施方式，传热管4包括一进口管6和一出口管7，进口管6和出口管7之间具有至少一个U型弯曲管8。进口管6和出口管7之间的弯曲结构不限于是U型弯曲管8，还可以是其余的弯曲结构。传热管4内部流通的是制冷剂，起到传热换热的作用。

优选的，进口管6和出口管7设置在基板1的同一个端面上或不同的端面上。更优选的，进口管6、出口管7和U型弯曲管8一体成型。图3示出了本实用新型传热管的一个优选实施方式结构示意图。如图3所示，为了兼顾散热效果和生产成本，本实用新型的传热管4中间具有3个U型弯曲管8。

根据一个优选实施方式，中空腔体3内还填充有蓄热材料。优选的，蓄热材料填充在基板1与传热管4之间，用于吸收基板1的热量并将热量传递到传热管4。更优选的，蓄热材料为石墨、石蜡或聚乙二醇。

现有技术中仅仅依靠传热管4传递散热装置的热量是不够的，而且散热装置在不同工况下的自身温度差异大，导致对仅是传热管4换热的吸收热量差异大，该部分热量没有集中有效的收集。本实用新型的散热装置通过填充在基板1与传热管4之间的蓄热材料来吸收变频控制器的大功率模块如IPM、IGBT等发出并传递到基板1的热量，蓄热材料可以对散热装置的热量起到集中处理；另外，传热管4在含有蓄热材料的基板1中传热，使得传热均匀，传热速率高。

根据一个优选实施方式，基板1和散热翅片2的材质为铝，传热管4为铜管、不锈钢管或铝合金管。优选的，本实用新型传热管4的熔点高于基板1的熔点，如此可使得传热管3不断吸收变频控制器发出并传递到基板1的热量，从而使得散热装置的散热效果更好。

根据一个优选实施方式，石墨烯层为单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜。掺杂石墨烯的涂料，其具有较大的表面发射率和较高的导热系数。因此，石墨烯层可以是纯石墨烯涂料，也可以是含有石墨烯的复合涂料。具体的，石墨烯层的表面发射率为0.95以上，优选为0.98以上，即可满足空调控制器芯片的散热要求。

根据一个优选实施方式，单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜是由纯石墨烯涂料或含有石墨烯的复合涂料通过喷涂或刷涂的方式涂覆在散热翅片2表面的。通过喷涂或刷涂的方式在散热翅片2表面涂覆单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜，可以保证单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜的附着强度，使单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜牢牢附着在散热翅片2的表面。

根据一个优选实施方式，石墨烯层的厚度为10～20μm。优选的，石墨烯层的厚度主要是依据相邻散热翅片2之间的距离来设置的。若是石墨烯层的厚度过厚，使得相邻散热翅片2之间的距离较小，反而影响散热装置的散热效率。更优选的，本实用新型石墨烯层的厚度为10～15μm。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种散热装置，包括基板(1)和设置于所述基板(1)上的散热翅片(2)，其特征在于，所述基板(1)为具有中空腔体(3)的结构，并且在所述中空腔体(3)内设置有与所述基板(1)压铸为一体式结构的传热管(4)，所述中空腔体(3)内还填充有蓄热材料；

所述散热翅片(2)设置为内部填充有流体介质的中空结构，并且所述散热翅片(2)的表面涂覆有石墨烯层，其中，

所述散热翅片(2)至少包括第一翅片和第二翅片，并且所述第一翅片和所述第二翅片通过焊接形成填充流体介质的中空结构，

所述散热翅片(2)内的流体介质通过自然对流将热量从所述散热翅片(2)的底部转移至所述散热翅片(2)的顶部。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热翅片(2)与所述基板(1)相接触的一面为一体成型的结构。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述基板(1)上设置有卡槽，所述散热翅片(2)的底部设置有与所述卡槽相匹配的卡扣，使得所述散热翅片(2)能够通过所述卡扣和所述卡槽的匹配而与所述基板(1)可拆卸的连接。

4.根据权利要求2或3所述的散热装置，其特征在于，所述基板(1)和所述散热翅片(2)的材质为铝，所述传热管(4)为铜管、不锈钢管或铝合金管。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述石墨烯层为单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述单层石墨烯或含有石墨烯的导热膜是由纯石墨烯涂料或含有石墨烯的复合涂料通过喷涂或刷涂的方式涂覆在所述散热翅片(2)表面的。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为10～20μm。