一种变频空调发热芯片散热系统及散热方法

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，具体涉及一种变频空调发热芯片散热系统及散热方法。

背景技术

在家用制冷变频空调器领域，芯片是变频空调器的重要元器件之一，在芯片工作的过程中会产生大量的热量，特别是在高温情况下，压缩机的工作频率越高，芯片产生的热量就越多，随着元器件小型化的发展，芯片的散热问题变得越来越严峻。

现有的芯片散热模式主要依靠液冷、浸泡式液冷及热管冷却等技术，但以上方式均存在散热效率有限的问题。因此，提供一种在高温环境下不受制冷频率高低限制，能有效的对芯片进行散热的技术，实为必要。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出的一种变频空调发热芯片散热系统及散热方法以解决现有技术的不足。

本发明主要通过以下技术方案来实现：

本发明提供的一种变频空调发热芯片散热系统，所述变频空调内设有发热芯片，包括散热器、压缩机、冷凝器、蒸发器、气液分离器及液体管路，所述发热芯片安装在散热器上或靠近散热器设置，所述散热器上设有散热管路，所述压缩机的排气管、冷凝器、气液分离器、散热管路及压缩机的回气管依次连接形成第一制冷循环回路，所述压缩机的排气管、冷凝器、气液分离器、蒸发器及压缩机的回气管依次连接形成第二制冷循环回路，所述压缩机的排气管、蒸发器、液体管路、冷凝器及压缩机的回气管依次连接形成制热循环回路。

进一步地，所述气液分离器包括分离罐本体，所述分离罐本体内设有混合室、储气室及储液室，所述储液室位于混合室、储气室的下方，所述储液室分别与混合室、储气室连通，所述储气室上设有与散热管路连通的出气管，所述混合室内设有与冷凝器连接的进液进气管，所述储液室上设有与蒸发器连通的出液管。

进一步地，所述散热器包括散热底座，所述散热底座上设有散热翅片，所述散热管路安装在散热底座上。

作为优选，所述散热管路与压缩机的回气管之间设有第二节流管。

进一步地，所述冷凝器通过第一节流管分别与气液分离器、液体管路连接。

进一步地，所述液体管路与冷凝器之间设有第一单向阀，所述第一单向阀的流向与气液分离器的流向相反，所述气液分离器与第一单向阀、冷凝器两者的连接处之间设有电磁阀。

进一步地，所述出液管上设有第二单向阀，所述第二单向阀包括滑动设于出液管内的滑块，所述滑块外壁与出液管内壁之间设有间隙，所述出液管内设有第一密封面，所述第一密封面上设有出液孔，所述滑块上设有与第一密封面配合密封设置的第二密封面。

进一步地，所述出液管内设有与滑块配合限位的限制件，所述限位件、第一密封面分别位于滑块两侧。

作为优选，所述第一密封面靠近滑块的一端的内径大，所述第一密封面远离滑块的一端的内径小。

进一步地，所述压缩机的排气管通过四通换向阀分别与冷凝器、蒸发器及压缩机的回气管连接。

本发明还提供一种变频空调发热芯片散热方法，步骤如下：

在变频空调运行制冷模式时，压缩机排气管排出的高温高压气态制冷剂进入到冷凝器进行冷凝形成低温低压液态制冷剂，部分低温低压液态制冷剂在进入气液分离器之前会发生闪蒸又变成低温低压的气态制冷剂，气态制冷剂从气液分离器进入到散热管路内对发热芯片进行换热，散热器对发热芯片进行辅助散热，吸热后的气态制冷剂被抽吸回回压缩机的回气管进入下一个循环，液态制冷剂从气液分离器进入到蒸发器进行吸热变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂进入到压缩机的回气管进行下一个循环。

在变频空调运行制热模式时，散热器对发热芯片进行散热，压缩机排气管排出的高温高压气态制冷剂进入到蒸发器中进行放热冷凝变成低温低压的液态制冷剂，液态制冷剂从液体管路进入到冷凝器中进行吸热蒸发变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂进入到压缩机的回气管进行下一个循环。

进一步地，所述液体管路与冷凝器之间设有第一单向阀，所述气液分离器与蒸发器之间设有第二单向阀，所述气液分离器与液体管路、冷凝器两者的连接处之间设有电磁阀。

在变频空调运行制冷模式时，所述电磁阀和第二单向阀打开，第一单向阀关闭，低温低压液态制冷剂依次通过气液分离器、第二单向阀进入到蒸发器内。

在变频空调运行制热模式时，所述第一单向阀打开，电磁阀和第二单向阀关闭，低温低压液态制冷剂通过蒸发器依次经过液体管路、第一单向阀进入到冷凝器内。

与现有技术比较本发明技术方案的有益效果为：

本发明提供的一种变频空调发热芯片散热系统及散热方法，变频空调制冷时，通过气液分离器将低温低压的液态制冷剂和气态制冷剂分隔开，避免气态制冷剂进入蒸发器不能进行相变换热，使得产生的制冷量非常少，而且会占用蒸发器的换热面积，避免降低蒸发器的换热效率，气态制冷剂对发热芯片换热后回到压缩机，散热器对发热芯片进行辅助热交换，发热芯片的散热不会受制冷频率高低的限制；变频空调制热时，由于外界温度较低，主要通过散热器对发热芯片进行散热，不需要通过制冷剂对发热芯片进行散热，低温低压的液态制冷剂不经过气液分离器，直接从液体管路进入到冷凝器，以缩短换热时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种变频空调发热芯片散热系统制冷时的工作原理示意图；

图2是本发明实施例提供的一种变频空调发热芯片散热系统制热时的工作原理示意图；

图3是本发明实施例提供的气液分离器的工作原理示意图；

图4是本发明实施例提供的散热器的剖视图；

图5是本发明实施例提供的滑块的结构示意图(一)；

图6是本发明实施例提供的滑块的结构示意图(二)。

附图标记如下：

1、发热芯片，2、散热器，21、散热管路，22、散热底座，23、散热翅片，3、压缩机，31、排气管，32、回气管，4、冷凝器，5、蒸发器，6、气液分离器，61、分离罐本体，61a、混合室，61b、储气室，61c、储液室，62、出气管，63、进液进气管，64、出液管，64a、第一密封面，64b、出液孔，7、液体管路，8、第二节流管，9、第一节流管，10、第一单向阀，11、电磁阀，12、滑块，12a、间隙，12b、第二密封面，121、棱边，13、限制件，14、四通换向阀，15、横向隔板，16、竖向隔板，17、通孔。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，从而对本发明要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本发明的某些具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本发明构思的某些具体实施方式仅是本发明的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明，各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。本领域技术人员在本发明构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本发明要求保护的范围内。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1-2所示，本发明提供了一种变频空调发热芯片散热系统，变频空调内设有发热芯片1，包括散热器2、压缩机3、冷凝器4、蒸发器5、气液分离器6及液体管路7，发热芯片1安装在散热器2上或靠近散热器2设置，散热器2上设有散热管路21，压缩机3的排气管31、冷凝器4、气液分离器6、散热管路21及压缩机3的回气管32依次连接形成第一制冷循环回路，压缩机3的排气管31、冷凝器4、气液分离器6、蒸发器5及压缩机3的回气管32依次连接形成第二制冷循环回路，压缩机3的排气管31、蒸发器5、液体管路7、冷凝器4及压缩机3的回气管32依次连接形成制热循环回路。变频空调在需要运行高频时，不用降低频率进行制冷，避免因限制频率造成无法满足制冷需求的现象。

具体的，压缩机3的排气管31通过四通换向阀14分别与冷凝器4、蒸发器5及压缩机的回气管32连接。

具体的，冷凝器4通过第一节流管9分别与气液分离器6、液体管路7连接。

较佳地，第一节流管9为毛细管。

具体的，液体管路7与冷凝器4之间设有第一单向阀10，第一单向阀10的流向与气液分离器6的流向相反，气液分离器6与第一单向阀10、冷凝器4两者的连接处之间设有电磁阀11。

通过设置电磁阀11控制冷凝器4与气液分离器6的通断。避免制冷时气液混合的制冷剂直接从液体管路7进入到蒸发器5，制热时，避免从液体管路7经过的制冷剂部分进入到气液分离器6中。

优选地，如图3所示，气液分离器6包括分离罐本体61，分离罐本体61内设有混合室61a、储气室61b及储液室61c，储液室61c位于混合室61a、储气室61b的下方，储液室61c分别与混合室61a、储气室61b连通，储气室61b上设有与散热管路21连通的出气管62，混合室61a内设有与冷凝器4连接的进液进气管63，储液室61c上设有与蒸发器5连通的出液管64，能有效实现气液分离。

较佳地，分离罐本体61内设有横向隔板15将其分隔成储液室61c及位于上方的第二空间，第二空间内设有安装在横向隔板15上的竖向隔板将其分隔成混合室61a、储气室61b，横向隔板15上设有分别与混合室61a、储气室61b连接的通孔17。

具体的，如图5-6所示，出液管64上设有第二单向阀，第二单向阀包括滑动设于出液管64内的滑块12，滑块12外壁与出液管64内壁之间设有间隙12a，出液管64内设有第一密封面64a，第一密封面64a上设有出液孔64b，滑块12上设有与第一密封面64a配合密封设置的第二密封面12b。便于液体单向通过出液管64。

较佳地，滑块12为圆柱体，滑块12的外壁上间隔设有若干棱边121，相邻的两棱边之间与出液管64的内壁之间形成间隙12a，棱边121与出液管64的内壁滑动接触。

作为优选，出液管64内设有与滑块12配合限位的限制件13，限位件13、第一密封面64a分别位于滑块12两侧。避免在液态制冷剂的作用下，滑块12从出液管64内滑出。

较佳地，限制件13为限位圈。棱边121靠近限位圈的一端设置，第二密封面12b靠近出液孔64b设置。滑块12装配完毕后，通过挤压出液管64外周使其产生限位圈。

作为优选，第一密封面64a靠近滑块12的一端的内径大，第一密封面64a远离滑块12的一端的内径小。

进一步地，第一密封面64a、第二密封面12b为锥面。

优选地，如图4所示，散热器2包括散热底座22，散热底座22上设有散热翅片23，散热管路21安装在散热底座22上。

在制冷时，由于此时的制冷剂温度减低，散热管路21可以大量吸收发热芯片1的热量，因此通过散热管路21对发热芯片1进行主要散热，散热翅片23对发热芯片1进行辅助散热，在制热时，由于外部环境温度较低，发热芯片1的发热量可以通过散热器2中的散热翅片23与外环境的空气对流实现换热满足，所以不需要低温的制冷剂进行散热。

较佳地，散热管路21为来回穿插于散热底座22上的散热盘管，散热盘管沿散热底座22的长度方向弯曲延伸设置。散热盘管可以通过散热底座22充分地与发热芯片1进行热传递。

作为优选，散热管路21与压缩机3的回气管32之间设有第二节流管8。通过设置第二节流管8，对散热管路21与压缩机3之间的流量进行限制。

进一步地，第二节流管8为阻力盘管。第二节流管8的出液端分别与第一单向阀10、电磁阀11连接。

本发明提供的一种变频空调发热芯片散热系统，其工作原理如下：当变频空调运行制冷时，四通换向阀14中的滑块滑动至第一位置将四通换向阀14内分隔成两个空间，压缩机3排气管31、冷凝器4分别与四通换向阀14的第一空间连通，压缩机3的回气管32、蒸发器5分别与四通换向阀14的第二空间连通，压缩机3排气管31排出高温高压的气态制冷剂，经过四通换向阀14后进入冷凝器4进行放热冷凝，冷凝后的液态制冷剂在毛细管中进行节流，此过程中部分液态制冷剂会发生闪蒸成为气态制冷剂；由于第一单向阀10的设置，液体管路7关闭，冷凝器4无法与液体管路7连通，此时节流后的低温低压气态制冷剂和液态制冷剂只能从气液分离器6的进液进气管63进入混合室61a，从混合室61a底部的通孔17进入储液室61c内，在储液室61c内的混合制冷剂中气态制冷剂由于自身比液体制冷剂轻上浮，液体制冷剂下沉。由于在液体制冷剂的作用下，出液管64左侧的压力小于右侧的压力，液体制冷剂将滑块12向左推开，此时液态制冷剂从储液室61c进入出液管64右腔与滑块12相邻两个棱边之间的间隙12a，然后通过左腔流出出液管64，然后进入蒸发器5进行吸热，低温低压的气态制冷剂通过四通换向阀14后进入压缩机3进行下一个循环。在储液室61c内的混合制冷剂中的气态制冷剂由于自身比液体制冷剂轻上浮，从横向隔板15左端的通孔17进入储气室61b，然后由于压缩机3内外负压，气态制冷剂被吸出出气管62进入散热器2的散热盘管中进行换热。吸热后的气态制冷剂通过阻力盘管后回到压缩机3回气管32中进行下一个循环。

当变频空调器运行制热时，四通换向阀14中的滑块滑动至第二位置将四通换向阀14内分隔成两个空间，压缩机3排气管31、蒸发器5分别与四通换向阀14的第一空间连通，压缩机3的回气管32、冷凝器4分别与四通换向阀14的第二空间连通，启动电磁阀11，关闭气液分离器6的进液进气管63，使冷凝器4无法与气液分离器6连通，压缩机3将高温高压的气态制冷剂排出到蒸发器5中进行放热冷凝，此时液态制冷剂流出蒸发器5到达气液分离器6的出液口。在液态制冷剂的作用下，出液管64左侧的压力大于右侧的压力，此时滑块12被压到右侧，滑块12右边的第二密封面12b与出液管64的第一密封面64a紧密接触以密封；液态制冷剂无法通过气液分离器6，液态制冷剂从并联的液体管路7流出通过第一单向阀10后进入毛细管中进行节流，节流后的液态制冷剂进入冷凝器4中进行吸热蒸发，蒸发后的低温低压气态制冷剂通过四通换向阀14后回到压缩机3进行下一个循环。

本发明还提供一种变频空调发热芯片散热方法，步骤如下：

在变频空调运行制冷模式时，压缩机3排气管31排出的高温高压气态制冷剂进入到冷凝器4进行冷凝形成低温低压液态制冷剂，部分低温低压液态制冷剂在进入气液分离器6之前会发生闪蒸又变成低温低压的气态制冷剂，气态制冷剂从气液分离器6进入到散热管路21内对发热芯片1进行换热，散热器2对发热芯片1进行辅助散热，吸热后的气态制冷剂返回压缩机3的回气管32进入下一个循环，液态制冷剂从气液分离器6进入到蒸发器5进行吸热变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂进入到压缩机3的回气管32进行下一个循环。

在变频空调运行制热模式时，散热器2对发热芯片1进行散热，压缩机3排气管31排出的高温高压气态制冷剂进入到蒸发器5中进行放热冷凝变成低温低压的液态制冷剂，液态制冷剂从液体管路7进入到冷凝器4中进行吸热蒸发变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂进入到压缩机3的回气管32进行下一个循环。

优选地，液体管路7与冷凝器4之间设有第一单向阀10，气液分离器6与蒸发器5之间设有第二单向阀，气液分离器6与液体管路7、冷凝器4两者的连接处之间设有电磁阀11；在变频空调运行制冷模式时，电磁阀11和第二单向阀打开，第一单向阀10关闭，低温低压液态制冷剂依次通过气液分离器6、第二单向阀进入到蒸发器5内；在变频空调运行制热模式时，第一单向阀10打开，电磁阀11和第二单向阀关闭，低温低压液态制冷剂通过蒸发器5依次经过液体管路7、第一单向阀10进入到冷凝器4内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。