CN101542747B - 用于光电阵列互连系统的散热系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于光电阵列(PV)互连系统的散热系统包括含有一个或多个二极管元件的壳体。热管系统具有连接到一端或两端的散热部件。热管穿过壳体与二极管组件热接触。散热片布置在所述散热部件上以使热从热管传导到散热片中，并且散热片将热量扩散到所述壳体外部的周围空气以冷却壳体内的部件。

Description

用于光电阵列互连系统的散热系统
技术领域
本发明涉及用于光电阵列(photovoltaic array)互连系统的散热系统，更具体地说，涉及一种具有热管的连接盒，其中所述热管用于将由所述光电互连系统的内部部件产生的热量散出。
背景技术
现有光电(PV)互连系统缺少有效的设备，这些有效设备用于将由内部系统的电子部件例如二极管组件产生的热量排除到互连外壳的外部。不能迅速排出所述热量将引起发热的危险，其中所述发热足以损坏所述互连系统的外壳和/或内部部件。
热管是例如用于空间技术、除湿和空调应用以及膝上型的CPU冷却系统的众所周知的装置。“热管”是表示包含工作流体例如以两相存在的水、液体和气体的封闭管的术语。热管是由内表面具有毛细管芯材料的密封铝或铜容器组成。然而，所述热管具有通过在形成所述管芯的多孔毛细管的帮助下的蒸发-冷凝循环而克服重力传递热量的能力。所述管芯提供使冷凝液返回到蒸发器的毛细作用。在运行中，热管的一部分被放置在加热部位，因此用作蒸发器，同时远离所述蒸发器的一部分用作冷凝器，其使液体返回到所述蒸发器。所述蒸发和冷凝有效地冷却部件直到热负荷过大以致工作流体比能返回到蒸发器的冷凝流体蒸发得快，在此点蒸发器“干涸”。一旦蒸发器干涸，温升随功率的增加比达到干涸点以前大几个数量级。使热移动的过程是基本通过壁较薄的管传导。热管的基本部件是容器、工作流体、管芯(毛细管)构件。所述容器将所述工作流体与外部环境隔离开，并是防漏的，且维持跨壁的压差，以及能使热传递从工作流体转移并进入到所述工作流体。所述容器材料是无孔的以防止蒸汽扩散，并且具有较高的传导性以使所述热源和所述管芯之间温降最小。所述管芯产生毛细压力以将所述工作流体从冷凝器输送到蒸发器，并将所述蒸发段周围的流体分散到由热管吸收热量的任何区域。在内部，在其自身压力下进入到毛细材料孔内的流体，因此浸透所有的内部表面。沿着热管的表面将热施加在任何点使此点的流体沸腾并进入蒸发状态。当发生此时，流体吸收蒸发潜热。蒸发流体具有较高的压力，并在密封容器内部移动到在此冷凝的较低温度的一部分容器。因此，气体将蒸发潜热排出并使热从输入端运动到热管的输出端。
热管用于在空调、冰箱、热交换器、晶体管、电容器等。热管还用于膝上电脑中以降低工作温度以使效率更高。它们基本免于维护。热管已被证明是提供笔记本电脑和便携式个人电脑(PCs)中的热控制的公认方法以将CPU产生的热量从系统选择性地传递和散出，而不会对温敏部件产生不利影响。
因此，需要一种用于PV阵列的互连系统，其采用复杂的散热技术以满足内部系统部件的功率增加。
发明内容
本发明涉及一种用于光电阵列互连系统的散热系统。该散热系统包括壳体、一个或多个二极管元件、热管系统以及连接到热管系统的任一端的一个或多个散热部件。所述壳体包括用于插入电力电缆的孔口。所述热管系统与二极管元件热连通，并且所述热管系统刺穿所述二极管和所述散热部件之间的壳体的壁。散热部件布置在所述壳体的外部。散热片布置在所述散热部件上以使热从热管被传递到散热片中，以及热从散热片扩散到壳体外部上的环境大气。
在另一方面，本发明涉及一种用于光电阵列互连系统的连接盒。所述连接盒包括壳体、一个或多个二极管元件、热管系统，以及连接到热管系统的任一端的一个或多个散热部件。所述壳体包括用于插入电力电缆的孔口。所述热管系统与二极管元件热连通，并且所述热管系统刺穿所述二极管和所述散热部件之间的壳体的壁。散热部件布置在所述壳体的外部。散热片布置在所述散热部件上以使热从热管被传递到散热片中，以及热从散热片扩散到壳体外部上的环境大气。
本发明的一优点是增加了用于光电阵列互连系统中的连接盒的散热特性。
另一优点是使用热管技术以将连接盒中的互连部件产生的热消除。
附图说明
本发明的其它特性和优点将从以下结合通过例子图示本发明的原理的附图的优选实施例的更详细的描述中得以显而易见。
图1是本发明的PV互连系统的透视图；
图2是PV互连系统的截面平面图；
图3是沿着图2的线3-3得到的PV互连系统的横截面图。
具体实施方式
本发明的散热系统用于光电(PV)阵列的互连系统，优选用于安装PV阵列的屋顶，虽然PV阵列可以单独地安装在框架、建筑外面或其它结构上。
参照图1-3，互连系统一般表示为10。连接盒12盛装互连系统10的部件，包括用于连接PV阵列(未示出)的连接导体的一系列电连接器14。连接器16安装到导轨组件14。每个连接盒12六个导轨是优选的结构，虽然多于六个导轨组件14可以封闭在适合于更大结构的连接盒中。导轨组件14为连接器14提供机械支承。连接器16与二极管组件15是电绝缘的。
连接盒12具有电缆耦接器18，以及布置在连接器12下侧上的与电缆耦接器18相对的区域中的一个或多个孔口。电缆耦接器18是用于互连到其它互连系统(未示出)的外部连接电缆的密封穿透件以便形成电力系统的并联或串联布线结构。电缆耦接器18密封连接盒12的内部以防水或其它液体以及污物和灰尘，同时允许电缆36进入连接盒12。电缆耦接器18被设计成用于高电压和高载流容量，并优选与建立的国际保护(IP)标准IP-67(International Protection standard IP-67)一致，用于光电工业中的密封要求。外部插头连接器20提供用于使连接盒12与电力系统中的其它连接盒隔离的断开设备。电缆耦接器18的合适配合是通过极性键控外壳和遮蔽的触点得以确保的，且被挤压从而释放连接系统。应当理解，连接盒12还可包括另外的互连系统部件，例如二极管组件、跨接线、印刷电路板等，为了简化它们从图中被省略了。
热管26延伸过连接盒12和所有二极管15热接触的。二极管15悬在导轨组件14之间。二极管15可以具有与热管26的外直径一致的半圆形凹槽(未示出)。这些凹槽被配置成把热管26横向地接收于连接盒12中，从而保持热管26和二极管15之间的导热性。热管26优选用导热环氧树脂或粘合剂38粘结到二极管15。替换地，热管可以嵌入到当被连接到连接盒部分12时与二极管15配合的包覆模制(overmolded)的盖子中。热管26在相对侧上刺穿连接盒12。散热部件28被连接到热管26的一端或两端的。散热部件28还优选用导热粘性材料粘结到热管26。可使用其它方式将热管26与散热部件28粘结，例如将热管嵌入到散热部件28中、螺纹连接、锡焊(soldering)或铜焊接(brazing)。散热部件28可以是任何类型的传统散热部件。优选散热部件28包括多个散热片32，该散热片32提供扩大的片表面面积以及气流通道，用于最佳的热传递。散热片32通过共基部分32得以连接。散热片28将热排出到连接盒12外部的周围环境，例如，围绕一组PV屋瓦的室外空气。容纳在热管26中的液体冷凝，并通过毛细作用返回到所述连接盒的内部，以及该循环连续重复，因此比能通过连接盒12的表面被动辐射能有效地移除更多的热量。
在一些要求更大散热的应用中，具有散热部件28的多于一个的热管26例如安装在二极管组件15可以串接或多排布置的位置，在此单个热管28不能接触所有的二极管部件。而且，热管26可以被配置成各种非线性形状，例如，U-形、W形或S-形，在此热管26被配置成用于简单配置的二极管结构。
尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域内的技术人员将认识到，在不背离本发明的范围内可以进行各种修改，等同物可以替代其中的元件。另外，可以进行许多修改以在不背离其实质范围的情况下适应特定形式或材料符合本发明的教导。因此，本发明不是要限于公开为被认为是实施本发明的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落入附属权利要求范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于光电阵列互连系统的散热系统，该散热系统包含：
壳体、包围在所述壳体中的至少一个二极管元件、热管系统以及处在所述壳体外侧的至少一个散热部件，该至少一个散热部件连接到该热管系统的至少一端，所述壳体包括用于插入电力电缆的至少一个孔口，所述壳体还包括限定封闭形状的多个侧部，所述多个侧部包括第一侧部和第二侧部，所述第一侧部位于所述至少一个二极管元件和一个散热部件之间，所述第二侧部相对于所述第一侧部；
其中所述热管系统与所述至少一个二极管元件热连通，并且所述热管系统刺穿所述壳体的第一侧部和第二侧部；以及
其中至少一个散热片布置在所述散热部件上以使热从所述热管系统被传递到所述散热片中，以及所述散热片将热耗散到所述壳体的外部的环境大气。
2.如权利要求1所述的散热系统，其中所述至少一个散热部件包括第一散热部件，并且所述热管系统的两端被连接到所述第一散热部件。
3.如权利要求1所述的散热系统，其中所述至少一个二极管元件和所述至少一个散热部件通过导热粘合剂被粘结到所述热管系统。
4.如权利要求1所述的散热系统，其中所述热管系统通过以下之一得以与所述散热部件粘结：将热管系统嵌入到所述散热部件中、将所述热管系统旋拧到所述散热部件中、锡焊或铜焊接。
5.如权利要求1所述的散热系统，其中所述散热部件具有通过基座部分与其热连接的多个散热片，所述散热片布置在所述基座部分上以便为将热从所述至少一个散热部件传递到周围空气提供气流通道。
6.如权利要求1所述的散热系统，其中所述热管系统具有内部液体、管芯和容器，布置成以使所述液体通过所述至少一个散热部件被重复冷凝，并通过毛细作用返回到所述壳体的内部，并且通过从所述至少一个二极管元件吸收热在所述壳体内蒸发。
7.如权利要求1所述的散热系统，其中所述至少一个二极管元件是多个二极管元件并且所述多个二极管元件被布置成多排串接，并对于每排二极管元件具有至少一个散热部件以及至少一个热管系统。
8.如权利要求1所述的散热系统，其中所述至少一个二极管元件是多个二极管元件，并且所述热管系统被配置成与二极管元件的非线性结构对应的非线性形状。
9.如权利要求8所述的散热系统，其中所述非线性形状选自U形、W形或S形。
10.如权利要求1所述的散热系统，其中所述壳体包括用于光电阵列的连接导体的多个电连接器。
11.如权利要求10所述的散热系统，其中所述壳体还包括多个电缆耦接器，这些电缆耦接器包含用于电力电缆的外部连接的密封穿透件。
12.如权利要求11所述的散热系统，其中电缆耦接器具有高电压和高载流能力，并且符合国际保护(IP)标准IP-67。
13.如权利要求11所述的散热系统，其中所述至少一个孔口布置在壳体的下侧上与所述电缆耦接器的相对的区域中。
14.如权利要求1所述的散热系统，其中所述壳体还包括至少一个附加部件，该附加部件选自由以下组成的组中：跨接线或印刷电路板。
15.如权利要求1所述的散热系统，其中所述热管系统延伸过壳体与所述至少一个二极管元件热接触。
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