CN109890184B - 一种电子器件的散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子器件的散热装置，其特征是，包括电子器件与风冷模块，所述风冷模块包括风道、设置于风道出口处的风机，所述电子器件设置于所述风道的通道面内，还包括制冷模块，所述制冷模块包括通过管路依次相连的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，所述蒸发器出口连接所述压缩机的入口，所述蒸发器贴合在所述电子器件的下表面，所述管路内填充有制冷剂；所述电子器件上还设有温度感应装置，所述温度感应装置连接所述压缩机。本发明提供了一种电子器件的散热装置采用风冷式结构和制冷系统结合进行散热，在电子器件低功率运作时仅启动风冷式散热，在电子器件大功率运作时同时采用风冷式散热和制冷系统散热，散热效果良好。

Description

一种电子器件的散热装置

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种电子器件的散热装置。

背景技术

风冷是一种常规的电子器件散热方式，主要利用风机等设备使空气与电子器件形成强制对流，以带走电子器件的热量。该风机一般设置于风道内，常规地，风道呈中空的管道结构。

然而，风冷散热存在一些弊端。风冷散热利用空气进行换热，无法将电子器件冷却环境温度以下，对于高温环境下的散热效果细微；且在电子器件温度与环境温度的温差不大时，散热效果不明显。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种散热效果好的电子器件的散热装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种电子器件的散热装置，包括电子器件与风冷模块，所述风冷模块包括风道、设置于风道出口处的风机，所述电子器件设置于所述风道的通道面内，还包括制冷模块，所述制冷模块包括通过管路依次相连的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，所述蒸发器出口连接所述压缩机的入口，所述蒸发器贴合在所述电子器件的下表面，所述管路内填充有制冷剂；

所述电子器件上还设有温度感应装置，所述温度感应装置连接所述压缩机；在电子器件的温度高于预设温度阈值时，所述压缩机运作，以驱动制冷剂流入所述蒸发器内。

有益地或示例性地，所述蒸发器与压缩机之间连接有表冷器，所述表冷器设于所述风道入口处。

所述表冷器下方还设有集水盘，用于收集空气中凝结的冷凝水。

有益地或示例性地，所述节流装置和所述蒸发器之间设置有旁通管路，所述旁通管路的另一端连接所述表冷器的入口，连接所述蒸发器入口的管路上设有一号阀门，所述旁通管路上设有二号阀门。

有益地或示例性地，所述风道的入口处还安设有湿膜除尘器，所述湿膜除尘器位于所述表冷器的上风处，使进入所述风道的空气先经过所述湿膜除尘器，再经过所述表冷器。

所述集水盘底部通过回水管路连接蓄水箱的入口，所述蓄水箱的出口通过进水管路连接所述湿膜除尘器的入口，所述湿膜除尘器的出口设有出水管路，所述蓄水箱内还设有水泵。

有益地或示例性地，所述蒸发器由相邻的微通道单元组成，所述微通道单元为横截面为凹型的管状结构。

所述蒸发器与所述电子器件之间填充有导热硅脂。

有益地或示例性地，所述蓄水箱还连接有所述冷凝器。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用风冷式结构和制冷系统结合进行散热，在电子器件低功率运作时仅启动风冷式散热，而在电子器件大功率运作时同时采用风冷式散热和制冷系统散热，散热效果良好；

2、本发明在制冷模块内还加设有表冷器，与进入风道的空气进行换热。

这种设置，一方面冷却了进入风道的空气，使其温度降低，进而析出水分，降低了风冷式散热使用到的空气的湿度，降低电子器件受潮的风险，也使得空气与电子器件温差增大，增强换热效果；

另一方面，在电子器件发热程度不高，但空气湿度大的情况下，湿空气易使电子器件受潮，此时需启动制冷模块进行除湿，对于制冷模块而言，若发生蒸发器中的制冷剂蒸发并不充分的情况，依靠表冷器的换热能够保证制冷剂完全吸热蒸发为气态，使制冷循环得以进行，同时能够避免压缩机发生液击。

3、风冷式散热的风机长时间使用后，往往会导致风机、电子器件积尘，影响其性能。为此，本申请在风道入口处设置了湿膜除尘器，使得空气在进入风道前经过湿膜除尘器除去空气中的尘埃，减少积尘。

空气流经湿膜除尘器后，湿度增大，此时空气再经过表冷器，进行冷却除湿。

4、在电子器件发热量不大，但空气湿度大、粉尘多的情况下，关闭一号阀门，开启二号阀门，蒸发器脱离制冷模块，此时制冷模块的散热功能关闭，但仍能够进行除湿、除尘工作，使得本发明适用于多种工况。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例的一种工况制冷系统流程图；

图2是本发明一实施例的风道结构图；

图3是本发明一实施例的另一种工况的制冷系统流程图；

图4是本发明一实施例的蒸发器剖面图。

附图标记：

10-压缩机；11-冷凝器；12-节流装置；13-蒸发器；14-表冷器；130-微通道单元；20-湿膜除尘器；21-集水盘；22-蓄水箱；23-出水管路；24-进水管路；25-回水管路；30-电子器件；31-风机；32-风道；40-导热硅脂；50-旁通管路；51-一号阀门；52-二号阀门。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1-图4，图1的箭头方向示意出常规状态下，制冷系统中制冷剂的流向；图2的箭头方向示意出风道内空气流向；图3的箭头方向示意出低发热量下需开启制冷系统时，制冷系统中制冷剂的流向；图4示意出蒸发器剖面结构中的微通道单元的结构。

参见图1-图2，本实施例的一种电子器件的散热装置，包括电子器件30与风冷模块，风冷模块包括风道32、设置于风道32出口处的风机31，电子器件30安设于风道32的通道面内。在一种实施方式中，风道32是框型的管道结构。

开启风冷模块后，位于风道32出口处的风机31运转，空气从风道32入口处流入，与电子器件30表面进行对流换热，带走电子器件30的热量后，从风道32出口处流出。

本实施例一种电子器件的散热装置还包括制冷模块，制冷模块包括通过管路依次相连的压缩机10、冷凝器11、节流装置12和蒸发器13，蒸发器13出口连接压缩机10的入口，管路内部填充有制冷剂；蒸发器13贴合电子器件30的下表面；制冷模块开启时，制冷剂流入蒸发器13内，并与电子器件30发生热交换，带走电子器件30的热量。

电子器件30上还设有与压缩机10相连的温度感应装置。

当电子器件30运行功率较低，发热量不大时，启动风机31，进行空气对流强制冷却的风冷散热；而当电子器件30运行功率较大，发热量大时，电子器件30温度高于温度感应装置预设的阀值，制冷模块的压缩机10启动，对电子器件30进行制冷散热。在一种实施方式中，当电子器件30发热量较大时，同时启动风冷模块和制冷模块，即风冷式结合制冷系统进行散热。在另一种实施方式中，当电子器件30发热量较大时，仅启动制冷模块。

在制冷模块的制冷循环过程中，压缩机10将低温、低压气态制冷剂压缩为高温、高压气态制冷剂；高温、高压气态制冷剂在冷凝器11中经过冷凝放热后，转变为低温、高压液态制冷剂；低温、高压液态制冷剂经节流装置12的节流作用后转变为低温、低压的液态制冷剂；低温、低压的液态制冷剂进入蒸发器13，吸热蒸发为低温、低压气态制冷剂，同时带走电子器件30的热量；最后低温、低压气态制冷剂重新进入压缩机10，完成一个循环，开始下一个循环。

在制冷循环的过程中，蒸发器13中的制冷剂吸收电子器件30的热量进行蒸发，实现散热。

根据本发明的一个实施例，制冷模块还包括表冷器14，表冷器14设于蒸发器13和压缩机10之间。表冷器14下方还设有集水盘21，用于收集空气冷却后的冷凝水。

当电子器件30在潮湿环境下运行，并需要散热时，启动制冷模块。此时，风冷式散热中，空气进入风道32内时，先经过表冷器14，与表冷器14内的低温、低压制冷剂进行换热，使空气温度降低的同时析出冷凝水，冷凝水在重力作用下流至表冷器14下方的集水盘21上。同时，温度降低的空气与电子器件表面的温差增大，增强了风冷式散热效果。

根据本发明的一个实施例，节流装置12与蒸发器13之间设置有旁通管路50，旁通管路50的另一端连接表冷器14的入口。连接蒸发器13入口的管路上设有一号阀门51，旁通管路50上设有二号阀门52。

当电子器件30发热量不大，但空气较潮湿时，关闭一号阀门51，打开二号阀门52，在表冷器14内完成低温、低压液态制冷剂吸热蒸发为气态制冷剂的过程，避免电子器件30在蒸发器13的吸热作用下温度过低。

根据本发明的一个实施例，还包括湿膜除尘器20，湿膜除尘器20设于风道32入口处；空气进入风道32时经过湿膜除尘器20，在湿膜的作用下除去其中的尘埃。

湿膜除尘器20在空气进入时，对其进行加湿处理，使得空气中的尘埃在水分的作用下沉降，提升进入风道32内的空气的洁净度，避免风机31和电子器件30积尘。

根据本发明的一个实施例，在风道32内，湿膜除尘器20位于表冷器14的上风处，使空气先经过湿膜除尘器20，再经过表冷器14；集水盘21底部通过回水管路25连接蓄水箱22的入口，蓄水箱22的出口通过进水管路24连接湿膜除尘器20，湿膜除尘器20设有出水管路23，蓄水箱22内还设有水泵。

经除湿后的空气析出的冷凝水流至集水盘21，并经由回水管路25进入蓄水箱22，在蓄水箱22内水泵的作用下，经由进水管路24进入湿膜除尘器20，对空气进行除尘，最后经由出水管路23排出。在除尘、除湿过程中，湿膜除尘器20的水分部分进入空气后，又在表冷器14处冷凝，经由回水管路25、蓄水箱22以及进水管路24又回到湿膜除尘器20中，实现了水的循环利用。

且，冷凝水杂质较少，重新回到湿膜除尘器20中，而湿膜除尘器20内原有的经过除尘后带有灰尘的水分则通过出水管路23排出。在上述水循环过程中，湿膜除尘器20的除尘效果能够保持在一个较好的水平。

在一种实施方式中，还包括设有凹槽的保温件，蒸发器13与电子器件30位于该凹槽内，保温件使蒸发器13与电子器件30连为一体；

一体化的蒸发器13与电子器件30降低了在运行过程中温度较低的蒸发器13对整体设备结构的影响，使本发明便于实施。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，蒸发器13由相邻的微通道单元130组成，微通道单元130为一种横截面为凹型的管状结构，增大换热面积。在一种实施方式中，微通道单元130的管道表面设有其它用于增大换热面积的结构，如褶皱结构。蒸发器13与电子器件30之间填充有导热硅脂40，导热硅脂40填充微通道单元130的凹字型结构的凹陷处。

凹字型结构的微通道单元130增大了与导热硅脂40的接触面积，提高了微通道单元130内制冷剂以及电子器件30的换热系数，增强了散热效果。

根据本发明的一个实施例，蓄水箱22还连接有冷凝器11，将集水盘21的冷凝水与蓄水箱22的水混合后，输送至冷凝器11以冷却其中的制冷剂。

即，对冷凝器11采用水冷式散热。这种设置一方面，提高了蓄水箱22内水源的利用率，另一方面，使用蓄水箱22温度较低的冷凝水能够与冷凝器11进行换热，利用表冷器14的冷量抵消冷凝器11的热量，提高了能源利用率。

以下对本发明上述优选实施例能够适用的各类工况的运作情况进行说明：

1.当发热量较小，而空气质量优秀时，仅开启风机31，对电子器件30进行风冷式散热。

2.当发热量较大，而空气质量优秀，或湿度较大时，开启风机31与压缩机10，制冷模块开始运转，对电子器件30同时进行风冷式散热和制冷系统式散热；此时表冷器14运作，对进入风道32的空气进行预冷，加强风冷式散热；若空气湿度大，则可对空气进行降温除湿。

3.当发热量较大，且空气粉尘多时，开启风机31、压缩机10与湿膜除尘器20，对电子器件30同时进行风冷式散热和制冷系统式散热；此时表冷器14运作，对进入风道32的空气进行预冷，加强风冷式散热；同时湿膜除尘器20对进入风道32的空气进行湿式除尘处理，处理过后的空气湿度较大，经过表冷器14降温除湿后，湿度降低。

4.当发热量较小，且空气粉尘多时，开启风机31、压缩机10与湿膜除尘器20，关闭一号阀门51并开启二号阀门52，制冷剂不进入蒸发器13而经由旁通管路50直接进入表冷器14，此时表冷器14运作，对进入风道32的空气进行预冷，加强风冷式散热；同时湿膜除尘器20对进入风道32的空气进行湿式除尘处理，处理过后的空气湿度较大，经过表冷器14降温除湿后，湿度降低。

5.当发热量较小，且空气湿度大时，开启风机31与压缩机10，关闭一号阀门51并开启二号阀门52，制冷剂不经蒸发器13而经由旁通管路50进入表冷器14，此时空气经过表冷器14降温除湿后，湿度降低。

需要说明的是，上述的各类工况中，对于风机模块和制冷模块的启动方式，本领域技术人员能够根据实际情况，将其设置为手动启动的方式。

进一步地，在上述的各类工况中，本领域技术人员也可以将其设置为自动启动的方式，如在风道31入口处加设湿度感应器、灰尘检测装置等，并使湿度感应器、灰尘检测装置等分别连接压缩机10、风机31和湿膜除尘器20，并设置阀值参数，使压缩机10、风机31和湿膜除尘器20能够根据工况自动开启、关闭。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种电子器件的散热装置，其特征是，包括电子器件(30)与风冷模块，所述风冷模块包括风道(32)、设置于风道(32)出口处的风机(31)，所述电子器件(30)设置于所述风道(32)的通道面内，还包括制冷模块，所述制冷模块包括通过管路依次相连的压缩机(10)、冷凝器(11)、节流装置(12)和蒸发器(13)，所述蒸发器(13)出口连接所述压缩机(10)的入口，所述蒸发器(13)贴合在所述电子器件(30)的下表面，所述管路内填充有制冷剂；

所述电子器件(30)上还设有温度感应装置，所述温度感应装置连接所述压缩机(10)；在电子器件(30)的温度高于预设温度阈值时，所述压缩机(10)运作，以驱动制冷剂流入所述蒸发器(13)内；

所述蒸发器(13)与压缩机(10)之间连接有表冷器(14)，所述表冷器(14)设于所述风道(32)入口处；

所述表冷器(14)下方还设有集水盘(21)，用于收集空气中凝结的冷凝水；

所述节流装置(12)和所述蒸发器(13)之间设置有旁通管路(50)，所述旁通管路(50)的另一端连接所述表冷器(14)的入口，连接所述蒸发器(13)入口的管路上设有一号阀门(51)，所述旁通管路(50)上设有二号阀门(52)；

所述风道(32)的入口处还安设有湿膜除尘器(20)，所述湿膜除尘器(20)位于所述表冷器(14)的上风处，使进入所述风道(32)的空气先经过所述湿膜除尘器(20)，再经过所述表冷器(14)；

所述集水盘(21)底部通过回水管路(25)连接蓄水箱(22)的入口，所述蓄水箱(22)的出口通过进水管路(24)连接所述湿膜除尘器(20)的入口，所述湿膜除尘器(20)的出口设有出水管路(23)，所述蓄水箱(22)内还设有水泵。

2.根据权利要求1所述的一种电子器件的散热装置，其特征是，所述蒸发器(13)由相邻的微通道单元(130)组成，所述微通道单元(130)为横截面为凹型的管状结构；

所述蒸发器(13)与所述电子器件(30)之间填充有导热硅脂(40)。

3.根据权利要求1所述的一种电子器件的散热装置，其特征是，所述蓄水箱(22)还连接有所述冷凝器(11)。

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