CN104540375A - 带热管功能的机载小型电子模块冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，包括有电子模块、冷板、压缩机、阀门部分、散热部分、节流元件和控制部分，冷板与所述电子模块的散热面紧贴，阀门部分包括有第一、二电动阀门，散热部分包括有散热器和电子风扇，电子风扇安装在散热器的散热翅片上，控制部分包括有温度传感器和集成线路板。本发明由集成线路板上的单片机统一控制，能根据设定温度自动切换工作模式，具有体积小、功耗低、质量轻、集成度高、布置灵活、扩展性强等优点，特别适合于机载密闭舱内的电子模块散热。

Description

带热管功能的机载小型电子模块冷却装置

技术领域

    本发明涉及电子模块冷却技术领域，具体是一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置。

背景技术

随着电子集成技术的发展，电子模块体积越来越小，功率越来越大，在每平方厘米的散热面上的热量达到了几十瓦以上，传统的空气冷却难以满足表面热流密度越来越高的散热表面，即便是液冷冷板也难以在小面积上布置。采用压缩蒸汽循环制冷可以有效的对小型大功率电子模块进行散热，在地面时，开启电子模块可能处于高温环境下，使用压缩蒸汽制冷可以解决在高温环境下制冷的问题，但通常在飞行器在高空时，环境温度很低，如布置在舱外的压缩蒸汽循环制冷系统的启动就非常困难，或者因高低差无法建立而无制冷效果，采用热管制冷的模式可以有效解决高空低温条件下制冷系统工作的问题。在封闭舱内，电子模块的散热温度通常需维持40～50℃以下，而舱外温度处于4000m以上高空时，温度处于0℃以下或者更低，舱内温差越大，热管的制冷效果越好，此时采用热管制冷是非常适宜的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置。

本发明的技术方案如下：

一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，包括有电子模块、冷板、压缩机、阀门部分、散热部分、节流元件和控制部分，其特征在于：所述的冷板与所述电子模块的散热面紧贴，所述的阀门部分包括有第一、二电动阀门，所述的散热部分包括有散热器和电子风扇，所述的电子风扇安装在所述散热器的散热翅片上，所述的控制部分包括有温度传感器和集成线路板；从所述散热器的一侧接口引出第一连接管后分成第一、二支路，其中第一支路上连接所述的节流元件，第二支路上连接所述的第一电动阀门，所述第一、二支路的末端汇于一处并与所述冷板的一端相连接，从所述散热器的另一侧接口引出第二连接管后分成第三、四支路，其中第三支路上连接所述的第二电动阀门，第四支路上连接所述的压缩机，所述第三、四支路的末端汇于一处并与所述冷板的另一端相连接；所述的压缩机、电子风扇、第一、二电动阀门和温度传感器分别与所述集成线路板电连接。

所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述冷板与电子模块的接触面涂抹有导热胶。

所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的集成线路板外接电源。

所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的第一、二连接管分别采用带有毛细作用的管路，并充注制冷剂。

所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的节流元件包括有带有节流作用的毛细管、节流短管和膨胀阀。

控制部分监控散热器附近空气的温度、控制压缩机、散热部分以及阀门部分的运行，冷板内制冷剂蒸发对电子模块进行吸热；压缩机从冷板吸入制冷剂蒸汽，加压后送入散热器；散热部分对进入的制冷剂冷凝为液体，节流元件在压缩蒸汽制冷时对散热器处理的液体进行节流降温降压，并送入冷板内；阀门部分在热管制冷时旁通节流元件和压缩机；第一、二连接管用于输送制冷剂。

在使用之前需要对输入电源的制式进行确认，并做好保温措施，为保证传热面的传热效果，在各传热面表面涂覆导热胶。

本发明的有益效果：

本发明由集成线路板上的单片机统一控制，能根据设定温度自动切换工作模式，具有体积小、功耗低、质量轻、集成度高、布置灵活、扩展性强等优点，特别适合于机载密闭舱内的电子模块散热。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明压缩蒸汽制冷模式工作原理图。

图3为本发明热管制冷模式工作原理图。

具体实施方式

参见图1，一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，包括有电子模块10、冷板1、压缩机2、阀门部分、散热部分、节流元件5和控制部分，冷板1与电子模块10的散热面紧贴，阀门部分包括有第一、二电动阀门7、6，其中第一、二电动阀门7、6为常闭状态，散热部分包括有散热器3和电子风扇4，电子风扇4安装在散热器3的散热翅片上，控制部分包括有温度传感器9和集成线路板8；从散热器3的一侧接口引出第一连接管后分成第一、二支路，其中第一支路上连接节流元件5，第二支路上连接第一电动阀门7，第一、二支路的末端汇于一处并与冷板1的一端相连接，从散热器3的另一侧接口引出第二连接管后分成第三、四支路，其中第三支路上连接第二电动阀门6，第四支路上连接压缩机2，第三、四支路的末端汇于一处并与冷板1的另一端相连接；压缩机2、电子风扇4、第一、二电动阀门7、6和温度传感器9分别与集成线路板8电连接。

本发明中，冷板1与电子模块10的接触面涂抹有导热胶；集成线路板8外接电源11，以提供工作电源；第一、二连接管分别采用带有毛细作用的管路，并充注制冷剂；节流元件5包括有带有节流作用的毛细管、节流短管和膨胀阀。

本发明的运行方法如下：

（1）、首先启动控制部分，检测散热器附近的空气温度，判断工作模式；

（2）、当散热器3附近的空气温度高于设定温度时，启动压缩机2，开启压缩蒸汽制冷模式；

（3）、散热部分对压缩机2排出的高温高压制冷剂气体进行降温并冷凝为液体；

（4）、节流元件5将散热器3流出的高压制冷剂液体节流为低压低温气液体混合物；

（5）、低压低温的气液混合物流入冷板1，吸收电子模块10的热量变为低压气体，进入压缩机2；

（6）、当散热器3附近的空气温度低于设定温度时，第一、二电动阀门7、6动作，启动热管模式，第二电动阀门6旁通压缩机2，第一电动阀门7旁通节流元件5；

（7）、冷板1内的制冷剂被电子模块10发出的热量加热蒸发为气体，通过第二电动阀门6直接进入散热器3，散热,3将气态的制冷剂冷凝为液体，液体通过带毛细作用的连接管回流至冷板1内被重新加热。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

集成线路板8接通电源11，电子风扇4工作，温度传感器9感测空气温度，集成线路板8判断装置的工作模式。

在压缩蒸汽制冷模式下，电子模块10发出热量，冷板1内的制冷剂吸收热量蒸发为气态，压缩机2吸入冷板1内的蒸汽并增压排出至散热器3，电子风扇4带动舱外空气对散热器3内的制冷剂进行冷却成为液体，液态制冷剂流经节流元件5后成为低温低压液体，流入冷板1。

在热管制冷模式下，第一、二电动阀门7、6打开，电子模块10发出热量，冷板1内的制冷剂吸收热量蒸发为气态，气态制冷剂通过第一、二电动阀门7、6直接进入散热器3，电子风扇4带动舱外空气对散热器3内的制冷剂进行冷却成为液体，液态制冷剂通过有毛细作用的连接管回流至冷板1。

本发明可以在地面高温以及高空低温环境下，对密闭舱内电子设备进行可靠散热，使用热管制冷模式可以解决高空低温环境下压缩蒸汽制冷困难的问题，使其使用环境温度范围更宽，保证了电子模块全天候条件下正常的工作。

Claims (5)

1.一种带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，包括有电子模块、冷板、压缩机、阀门部分、散热部分、节流元件和控制部分，其特征在于：所述的冷板与所述电子模块的散热面紧贴，所述的阀门部分包括有第一、二电动阀门，所述的散热部分包括有散热器和电子风扇，所述的电子风扇安装在所述散热器的散热翅片上，所述的控制部分包括有温度传感器和集成线路板；从所述散热器的一侧接口引出第一连接管后分成第一、二支路，其中第一支路上连接所述的节流元件，第二支路上连接所述的第一电动阀门，所述第一、二支路的末端汇于一处并与所述冷板的一端相连接，从所述散热器的另一侧接口引出第二连接管后分成第三、四支路，其中第三支路上连接所述的第二电动阀门，第四支路上连接所述的压缩机，所述第三、四支路的末端汇于一处并与所述冷板的另一端相连接；所述的压缩机、电子风扇、第一、二电动阀门和温度传感器分别与所述集成线路板电连接。

2.根据权利要求1所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述冷板与电子模块的接触面涂抹有导热胶。

3.根据权利要求1所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的集成线路板外接电源。

4.根据权利要求1所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的第一、二连接管分别采用带有毛细作用的管路，并充注制冷剂。

5.根据权利要求1所述的带热管功能的机载小型电子模块冷却装置，其特征在于：所述的节流元件包括有带有节流作用的毛细管、节流短管和膨胀阀。