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一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510974860.X

申請日:

2015.12.18

公開號:

CN105464948A

公開日:

2016.04.06

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F04B 39/06申請日:20151218|||公開
IPC分類號: F04B39/06 主分類號: F04B39/06
申請人: 華南理工大學
發明人: 簡棄非; 肖金平
地址: 510075廣東省廣州市越秀區先烈中路83號華南理工大學越秀專利技術服務中心
優先權:
專利代理機構: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245 代理人: 羅觀祥
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510974860.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.16|||2016.05.04|||2016.04.06

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,包括熱管和散熱翅片;熱管布置在壓縮機上殼體頂部和側面,與殼體緊密相接;散熱翅片嵌在熱管上,在壓縮機上殼體頂部均勻分布;所述熱管一邊為半圓狀,另一邊為扁平狀,緊密貼在所述壓縮機上殼體上,熱管呈拱形;熱管有多根,間隔設置,每一根熱管中部設置在壓縮機上殼體頂端,兩端從頂端往下貼在壓縮機上殼體圓柱蓋狀的周邊上;散熱翅片之間的距離為5mm;散熱翅片下端為弧形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片上鉆有多個規則排列的小圓孔。本發明熱管的兩個相變傳熱循環共用一個冷凝端,兩邊的工質從熱端吸熱蒸發,在熱管中間相遇交織在一起,形成強紊流對流熱交換,強化了散熱效果。

權利要求書

1.一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,主要包括壓縮機上殼體、壓縮機下殼體、
吸氣連接管、排氣連接管;所述壓縮機上殼體呈圓柱蓋狀,頂端是小弧度弧面;壓縮機下
殼體呈圓柱蓋狀;壓縮機上殼體和壓縮機下殼體相互連接形成密閉的空間,組裝成壓縮機
的外殼體;吸氣連接管為冷凝劑流進管道,所述排氣連接管為冷凝劑流出管道;其特征在
于,該裝置還包括熱管和散熱翅片;熱管布置在壓縮機上殼體頂部和側面,與殼體緊密相
接;散熱翅片嵌在熱管上,在壓縮機上殼體頂部均勻分布;
所述熱管一邊為半圓狀,另一邊為扁平狀,緊密貼在所述壓縮機上殼體上,熱管呈拱
形;熱管有多根,間隔設置,每一根熱管中部設置在壓縮機上殼體頂端,兩端從頂端往下
貼在壓縮機上殼體圓柱蓋狀的周邊上;
所述散熱翅片由多個鋁片組成,所述散熱翅片之間的距離為5mm;散熱翅片下端為弧
形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片上鉆有多個規則排列的小圓孔。
2.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述壓
縮機下殼體下端設有底座,底座上設有多個固定螺栓孔。
3.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述壓
縮機下殼體和壓縮機上殼體采用焊接進行連接。
4.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述吸
氣連接管和排氣連接管呈細長彎曲圓管狀,固定在壓縮機下殼體側面中間的相鄰位置。
5.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述熱
管為外徑6mm的銅質燒結熱管,熱管中介質為水。
6.根據權利要求1或5所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所
述熱管包含5根銅質熱管,都為直徑6mm的水介質燒結型熱管;兩邊的4根熱管分別是關
于中間熱管所在中線形狀和布置方式的對稱。
7.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述熱
管兩端的兩根熱管末段從圓周方向環繞壓縮機上殼體側面。
8.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述壓
縮機上殼體表面設有凹槽,熱管設置在凹槽中;熱管拱形的曲率與壓縮機上殼體的凹槽的
曲率一致,凹槽的直徑也為12mm。
9.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述散
熱翅片由20個鋁片組成。
10.根據權利要求1所述的強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,其特征在于,所述
散熱翅片與熱管的連接和熱管與壓縮機上殼體的連接都是采用焊接連接。

說明書

一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置

技術領域

本發明涉及一種散熱裝置,特別是涉及一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,屬
于冰箱散熱技術領域。

背景技術

冰箱的發明,便利了人們的生活。冰箱的發展隨技術的更新日新月異,功能和性能得
到不斷地完善,消費者更加注重冰箱的經濟性、能耗、噪音等指標。冰箱分為壓縮式電冰
箱、吸收式電冰箱、半導體電冰箱、化學冰箱、電磁振動式冰箱、太陽能電冰箱、絕熱去
磁制冷電冰箱、輻射制冷電冰箱、固體制冷電冰箱。壓縮式冰箱主要由冰箱箱體、壓縮機、
蒸發器、冷凝器、溫控器、過濾器、毛細管等幾部分組成。

壓縮機是冰箱的核心部件,是制冷循環系統的“心臟”,它的作用是在電動機的帶動下,
輸送和壓縮制冷劑蒸氣,使制冷劑在系統中進行制冷循環。當壓縮機電動機帶動曲軸作旋
轉運動時,連桿將旋轉運動轉化為活塞的往復式運動。活塞在氣缸中所作的往復運動,可
分為吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個工作過程。壓縮機由曲軸、連桿組件、活塞、氣缸、機
體、轉子和定子等部件組成。壓縮機在壓縮制冷劑時制冷劑產生大量的熱量,傳統壓縮機
中的熱量需要通過冷凝劑帶到冷凝器中散熱。這樣增加了冷凝器的熱負荷,同時由于壓縮
機散熱效率較低,增加了壓縮機活塞往復運動的阻力。

冰箱壓縮機的耗電量占了冰箱很大一部分能耗,壓縮機的維護、保養也決定著壓縮機
的使用壽命。在冰箱壓縮機工作過程中,產生的大量熱量如未及時排出,會使冷凝劑壓縮
難度加大,導致壓縮阻力和耗電量增加。同時熱量的積聚會導致壓縮機內部溫度也相對過
高,容易使潤滑油變性,潤滑系統失效。連桿和活塞易于摩擦和磨損,進而進一步增加產
熱和功耗。

發明內容

本發明著眼于解決傳統冰箱壓縮機機殼在工作過程中溫度過高,且存在的各部分之間
溫度分布不均等問題,提供一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,達到加快殼體各部
分之間導熱,實現均溫,同時將熱量及時排除,降低壓縮機溫度的目的。

熱管是一種高效的換熱元件,它的導熱能力超過任何已知的金屬。且技術已成熟,被
廣泛應用于各行各業。它一般由吸液芯、管殼、端蓋組成,將管內抽成負壓,然后充以適
量的工作液體,使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體加以密封。管的一端為蒸
發段(加熱段),另一端為冷凝段(冷卻段),然后根據需要在中間布置絕熱段。熱管工作
就是在加熱端吸收熱量使工作液體蒸發,經過絕熱段,到冷卻段冷凝放熱,再流回蒸發段,
這樣往復循環。熱管結構簡單,技術成熟,具有很高的導熱性,優良的等溫性、熱流密度
可變性、熱流方向的可逆性等優點。

散熱翅片是一種比較常見的散熱元件,通常是由導熱性能良好的金屬材料(比如鋁、
銅)制成,主要是通過增加需要散熱的物體與流體接觸的面積,達到增加對流散熱能力的
目的。

本發明采用如下技術方案:

一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,主要包括壓縮機上殼體、壓縮機下殼體、
吸氣連接管、排氣連接管;所述壓縮機上殼體呈圓柱蓋狀,頂端是小弧度弧面;壓縮機下
殼體呈圓柱蓋狀;壓縮機上殼體和壓縮機下殼體相互連接形成密閉的空間,組裝成壓縮機
的外殼體;吸氣連接管為冷凝劑流進管道,所述排氣連接管為冷凝劑流出管道;其特征在
于,該裝置還包括熱管和散熱翅片;熱管布置在壓縮機上殼體頂部和側面,與殼體緊密相
接;散熱翅片嵌在熱管上,在壓縮機上殼體頂部均勻分布;

所述熱管一邊為半圓狀,另一邊為扁平狀,緊密貼在所述壓縮機上殼體上,熱管呈拱
形;熱管有多根,間隔設置,每一根熱管中部設置在壓縮機上殼體頂端,兩端從頂端往下
貼在壓縮機上殼體圓柱蓋狀的周邊上。

所述散熱翅片由多個鋁片組成,平行均勻布置在散熱翅片的頂部;所述散熱翅片之間
的距離為5mm;散熱翅片下端為弧形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片上鉆
有多個規則排列的小圓孔。

優選地,所述壓縮機下殼體下端設有底座,底座上設有多個固定螺栓孔。

優選地,所述壓縮機下殼體和壓縮機上殼體采用焊接進行連接。

優選地,所述吸氣連接管和排氣連接管呈細長彎曲圓管狀,固定在壓縮機下殼體側面
中間的相鄰位置。

優選地,所述熱管為外徑6mm的銅質燒結熱管,熱管中介質為水。

優選地,所述熱管包含5根銅質熱管,都為直徑6mm的水介質燒結型熱管;兩邊的4
根熱管分別是關于中間熱管所在中線形狀和布置方式的對稱。

優選地,所述熱管兩端的兩根熱管末段從圓周方向環繞壓縮機上殼體側面。

優選地,所述壓縮機上殼體表面設有凹槽,熱管設置在凹槽中;熱管拱形的曲率與壓
縮機上殼體的凹槽的曲率一致,凹槽的直徑也為12mm。

優選地,所述散熱翅片由20個鋁片組成。

優選地,所述散熱翅片與熱管的連接和熱管與壓縮機上殼體的連接都是采用焊接連接。

本發明強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置工作原理如下:

本發明針對處在冰箱內部特殊環境的壓縮機,須適應于冰箱內部封閉、狹小、高溫,
甚至潮濕的環境。冰箱壓縮機的散熱主要是通過將壓縮機內部產熱傳導到壓縮機殼體,再
通過散熱機構使熱量通過冰箱壁殼快速散失到外界空氣,達到降低壓縮機內部溫度,減少
壓縮機的功耗的目的及解決由壓縮機溫度過高引起的潤滑劑碳化失效等問題。

首先要求散熱機構具高效的散熱效率才能適應冰箱內部封閉環境。本發明對熱管、散
熱翅片組合散熱結構進行了設計。熱管布置在壓縮機上殼體表面,由于壓縮機上殼體表面
溫度的不均勻性,壓縮機側面的溫度高于壓縮機頂部,且壓縮機側面溫度隨高度增加而降
低;本發明熱管不同于傳統熱管只有一個熱端和一個冷端,而是具有兩個熱端和一個冷端。
整根拱形熱管緊緊貼在壓縮機上,兩端在側面,中間段緊貼頂部,導致熱管兩端溫度高于
中間溫度,從而形成兩端為熱端中間為冷端的新型熱管設計。

本發明能夠更好地發揮熱管、散熱翅片組合散熱結構的散熱效力。在傳統熱管、散熱
翅片的散熱結構中,往往熱管與散熱翅片之間的熱阻是熱量傳遞的最大障礙。本發明能夠
在熱管內形成兩個“蒸發──流動──冷凝”的工質循環,并且兩個相變傳熱循環共用一個
冷凝端。兩邊的工質從熱端吸熱蒸發,在熱管中間相遇交織在一起,形成強紊流對流熱交
換,促進工質的冷凝和熱管的銅壁的吸熱,大大促進了熱管、散熱翅片組合散熱結構在流
固熱交換界面的傳熱。而且本發明無需考慮工質回流問題,由于熱管兩端豎直布置,在重
力的作用下工質很容易回流到熱管熱端。

在傳統熱管和散熱翅片組合結構主要是通過增加散熱面積,即增加散熱翅片數量,來
達到增大散熱速率的目的。但增加散熱翅片的數量往往增加金屬耗材和換熱結構的重量,
而且過窄的散熱翅片間距增加了加工難度,還可能增大空氣的流動阻力,不利于增加熱管
和散熱翅片組合結構的散熱能力。并且對于處在冰箱內部的壓縮機,需要將熱量透過冰箱
壁殼傳導到外界。而往往冰箱內缺少與外界空氣交換的封閉空間的散熱的最大阻礙,就是
散失到冰箱內空氣的熱量無法及時透過壁殼散失到外界環境。

本發明將散熱翅片上端設計成圓弧,散熱翅片中間高25mm,而散熱翅片之間的間距
為5mm,對散熱翅片的間距和高度進行了合理設計。散熱翅片過矮,會使散熱面積較小,
熱流空氣與散熱翅片不能充分接觸;散熱翅片過高,在散熱翅片的頂部空氣熱流速度變慢,
容易在頂部形成“擁堵區”。散熱翅片間距過大,安裝的散熱翅片數量有限,散熱面積不足;
散熱翅片間距過小,流動阻力增大,空氣無法進行充分的對流。本發明利用“煙囪效應”
進行強化散熱,主要涉及散熱翅片的間距和散熱翅片的高度的設計。熱量傳導到散熱翅片
上,散熱翅片的表面溫度沿翅片的表面由下到上逐漸降低。這樣下端空氣溫度高于上端的
空氣溫度,并且由于熱空氣的密度低于冷空氣的密度,在重力的作用下,熱空氣沿著散熱
翅片快速向上流動,可以有效增強對流散熱能力。同時散熱翅片上設計有透風孔,散熱翅
片兩端流速不一致,散熱翅片一側的空氣會通過通風孔對另一側產生抽吸力,增加空氣的
擾動,破壞阻礙對流傳熱的空氣熱邊界層,強化流體與散熱翅片的傳熱。并且這樣形成空
氣流動對整個冰箱的空氣流動都有利。不僅可以促進冰箱壁殼附近空氣擾動強化自然對流
散熱,而且強化冰箱內部封閉空間的空流動。往往冰箱內的冷凝水盤因盛有冷凝水而使周
邊的空氣溫度較低,而冷凝器與外殼直接接觸,具有較好的向外界散熱的能力,有利于加
快冰箱壓縮機周邊高溫空氣向冷凝器和冷凝水盤流動,促進冰箱內部各處之間的換熱。

相對于現有技術,本發明具有如下有益效果:

1)本發明著重在于解決壓縮機殼體散熱問題,在熱管內形成兩個“蒸發──流動──冷
凝”的工質循環,并且兩個相變傳熱循環共用一個冷凝端,兩邊的工質從熱端吸熱蒸發,
在熱管中間相遇交織在一起,形成強紊流對流熱交換,促進工質的冷凝和熱管的銅壁的吸
熱,大大促進了熱管、散熱翅片組合散熱結構在流固熱交換界面的傳熱。

2)本發明無需考慮工質回流問題,由于熱管兩端豎直布置,在重力的作用下工質很容
易回流到熱管熱端。

3)本發明散熱翅片由多個鋁片組成,平行均勻布置在壓縮機上殼體的頂部,充分利用
了冰箱內壓縮機上殼體的頂部為相對低溫點;散熱翅片之間的距離為5mm;散熱翅片下端
為弧形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片上鉆有多個規則排列的小圓孔,有
利用形成煙囪效應。

4)散熱翅片和熱管組合的散熱結構方案簡單,加工制作成本低廉,無外加能耗。熱管
具有極強的導熱能力,價格相對低廉。

5)本發明能在不破壞傳統壓縮機內部結構的情況下,使內部壓縮冷凝劑產生的熱量快
速通過殼體散失到空氣中,散熱效果顯著,性能可靠,維護方便,減少熱量通過制冷劑傳
導到冷凝器,降低冷凝器的熱負荷,減少冰箱的能耗。

附圖說明

圖1是本發明設計方案的整體示意圖。

圖2是本發明設計方案壓縮機上殼體整體裝配的結構示意圖。

圖3是本發明設計方案單片散熱翅片和熱管裝配的結構示意圖。

圖4是本發明設計方案散熱翅片排列結構示意圖。

圖5是本發明設計方案單片散熱翅片的結構示意圖。

圖中示出:1為散熱翅片、2為壓縮機上殼體、3為排氣連接管,4為吸氣連接管、5
為固定螺栓孔、6為熱管、7為壓縮機下殼體、8為工藝管

具體實施方式

為更好地理解本發明,下面將結合附圖對本發明作進一步的說明,但本發明的實施方
式不限于此。

如圖1所示,一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置,主要包括壓縮機上殼體2、
壓縮機下殼體7、吸氣連接管4、排氣連接管3、熱管6和散熱翅片1;所述壓縮機上殼體
2呈圓柱蓋狀,頂端是小弧度弧面;壓縮機下殼體7也呈圓柱蓋狀,下端設計有底座,底
座上有4個固定螺栓孔5;壓縮機上殼體2和壓縮機下殼體7相互連接形成密閉的空間,
組裝成壓縮機的外殼體,保護壓縮機的內部構件。所述吸氣連接管4為冷凝劑流進管道,
所述排氣連接管3為冷凝劑流出管道,兩者都呈細長彎曲圓管狀,固定在壓縮機下殼體7
側面中間的相鄰位置。熱管6布置在壓縮機上殼體2頂部和側面,與殼體緊密相接;散熱
翅片1嵌在熱管6上,與散熱翅片1走勢垂直,在壓縮機上殼體2頂部均勻分布。

所述熱管6包含5根銅質熱管,都為直徑6mm的水介質燒結型熱管。其中兩邊的4根
熱管分別是關于中間熱管所在中線形狀和布置方式的對稱。所述熱管6都是一邊半圓一邊
為扁平狀,通過錫焊固定,緊密貼在所述壓縮機上殼體2上,減少所述熱管6和壓縮機上
殼體2之間的接觸熱阻。所述熱管6兩端的兩根熱管末段再環抱側面加強對側面的熱性能
的改善,以減少布置熱管6所需要的數量。

如圖2所示,為了增加熱管6與散熱翅片1的接觸面積,壓縮機上殼體2表面設有凹
槽,用于與熱管6的配合。熱管6呈拱形,所述五根熱管6拱形的曲率與壓縮機上殼體2
的凹槽的曲率一致,凹槽的直徑也為12mm,兩者的配合采用過渡配合的方式。

如圖2所示,所述散熱翅片1由20個鋁片組成,平行均勻布置在散熱翅片1的頂部。
所述散熱翅片1下端是與熱管6連接,是采用錫焊固定。所述散熱翅片1之間的距離為5mm,
散熱翅片1之間的間距的合理設計有利于加強散熱翅片1的自流對流散熱能力。

如圖4所示,散熱翅片1下端為弧形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片
1上鉆有許多規則排列的小圓孔。

如圖5所示,圖中為所述散熱翅片1中的單個散熱翅片。所述散熱翅片1上布置了許
多孔,這樣的設計有利于強化自然對流散熱,并可以減少金屬材質和設備重量。

如圖3所示,散熱翅片1與熱管6的連接和熱管6與壓縮機上殼體2的連接都是采用
焊接的方式。

所述壓縮機下殼體7,排氣連接管3,吸氣連接管4,工藝管8和固定螺栓孔5與傳統
壓縮機差別不大,有利于保持與傳統壓縮機的兼容性,制造工藝也無需改變。

一種強化冰箱壓縮機殼體散熱性能的裝置的加工制造方法,包括如下步驟:

步驟1:壓縮機上殼體2和壓縮機下殼體7,采用嚴格的生產工藝,用304不銹鋼一次
沖壓鑄造成型。沖壓設備將材料擠壓成所需形狀,再對部分地區進行氬弧焊,接著對外殼
做鍍鎳處理,最后在相應的位置鉆孔。外殼需要達到具有耐高溫、耐腐蝕及耐高壓等能力。

步驟2:熱管6和散熱翅片1的安裝。若環境溫度較濕潤,則需要對熱管6進行化學
鍍鎳,并進行鹽霧檢驗,以避免熱管6被腐蝕。對于散熱翅片1與熱管6的安裝,則先用
夾具將散熱翅片1固定于熱管6上,再通過緊配、壓鉚或錫焊工藝進行固定,其縫隙采用
錫膏填補。

步驟3:散熱機構和壓縮機外殼的安裝。注意要將散熱機構與壓縮機外殼緊貼。因此,
加工制造時一定要控制好熱管6彎曲的加工精度,熱管6必須與壓縮機外殼凹槽的形狀相
吻合。熱管6與壓縮機外殼之間先用錫焊連接固定,其縫隙再采用錫膏填補。

本發明著重在于解決壓縮機殼體散熱問題,在熱管內形成兩個“蒸發──流動──冷凝”
的工質循環,并且兩個相變傳熱循環共用一個冷凝端,兩邊的工質從熱端吸熱蒸發,在熱
管中間相遇交織在一起,形成強紊流對流熱交換,促進工質的冷凝和熱管的銅壁的吸熱,
大大促進了熱管、散熱翅片組合散熱結構在流固熱交換界面的傳熱。

本發明無需考慮工質回流問題,由于熱管兩端豎直布置,在重力的作用下工質很容易
回流到熱管熱端。

本發明散熱翅片由多個鋁片組成,平行均勻布置在壓縮機上殼體的頂部,充分利用了
冰箱內壓縮機上殼體的頂部為相對低溫點;散熱翅片之間的距離為5mm;散熱翅片下端為
弧形,上端為直線型,尖角處倒有圓角,在散熱翅片上鉆有多個規則排列的小圓孔,有利
用形成煙囪效應。

本發明裝置具有良好的散熱效果,維護簡單,成本低廉,對冰箱的能效等級的提高有
非常好的作用。

上述實施例僅僅是為清清楚地說明本發明,而非是對本發明的實施方式的限定。對于
所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變
動。這里無需要也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本設計的精神和原則之內的所作
的任何修改、等同替換和改進等,均應含在本發明權利要求的保護范圍之內。

關 鍵 詞:
一種 強化 冰箱壓縮機 殼體 散熱 性能 裝置
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