CN109951993A - 一种功率设备的散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电工电子设备功率器件的散热系统技术领域,具体涉及一种功率设备的散热系统。一种功率设备的散热系统,包括:至少一个液盒,与发热元器件紧密贴合,并在液盒紧密贴合的内表面做沸腾强化处理;至少一个冷凝器与液盒和其他冷却液盒连接;多个导入管和多个导出管;导热桥梁。本发明采用液盒、导热桥梁的设计,使得冷却能力满足集成度较高功率器件及零散分布发热元器件的散热需求;且通过管支路灵活合理布局和液盒的强化方式使冷却效率提高30%以上。
Description
技术领域
本发明涉及电工电子设备功率器件的散热系统技术领域,具体涉及一种功率设备的散热系统。
背景技术
随着各种电工电子装备的迅速发展,其集成度及运行能力不断提高同时,能耗问题也日益突出,功率器件及整机设备的发热越来越严重,传统风冷、水冷方式逐渐到达其极限,并且传统冷却设备在运行过程中也存在着严重的耗能现象,节能问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率设备的散热系统,相比于现有技术,该设计增大了散热系统的散热能力,解决了集成度较高的功率器件的散热需求问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,所述冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒的一端分别通过导管共同连接至集汽总管,冷凝器通导管与集汽总管连接,所述集汽总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒的一端分别通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述串联液盒组与其他至少一个液盒在水平方向或竖直方向上通过导管并联连接。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向或水平方向上通过导管串联连接。
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管串联连接。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述的散热系统,还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口设置于回路的上半部分。
所述冷却介质进出口设置在冷凝器上。
所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
所述冷却介质进出口设置在回路的顶端位置。
所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分。
所述冷却介质进出口设置在底端的总管上。
所述冷却介质进出口设置在液盒上。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构,所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合;所述电化学刻蚀的深度为1~500μm,所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm,所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm,所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合。
所述液盒与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。
所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接。
所述液盒通过快拧接头与导管连接。
所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口的高度高于或等于进口。
所述冷凝器的顶部设有压力表和排气阀,所述排气阀连接排气装置。
所述回液总管的底端设有排液阀,所述排液阀连接排液装置。
所述液盒装设有导热桥梁,所述导热桥梁与功率单元上零散分布的小发热元器件贴合。
所述回液总管的底端安装有备用循环泵。当系统中不启动循环泵或者循环泵只是作为启动辅助设备时,冷凝器位于系统中所有液盒的上方位置;当系统中循环泵作为常用设备,必须随系统进行启动时,冷凝器可以位于系统中的任意位置。
所述散热系统包括若干个液盒,其在垂直方向上串联连接或水平方向上并联连接。
所述回液总管与冷凝器的出口连接处设有密封构件;所述集汽总管与冷凝器的入口连接处设有密封构件;液盒的入口通过快速连接器连接液体导入管,所述液体导入管通过快拧接头与所述回液总管接通;液盒的出口通过快速连接器连接汽体导出管,所述汽体导出管通过快拧接头与所述集汽总管接通。液盒所使用快速连接器可以根据功率设备的现场使用要求来进行功能选择,可以是手动快接也可以是自动快接,快接可以带有断开两端自锁功能。
所述冷凝器的冷却方式有自然风冷、强制风冷和水冷的方式。
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接,所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接;或所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述电化学刻蚀的深度为1~500μm。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可以选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述散热系统还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口设置于回路的上半部分,优选为回路的顶端位置;优选的,将所述冷却介质进出口设置在冷凝器上,进一步的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
或所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分,所述冷却介质进出口可设置在底端的总管上或液盒上。
所述散热系统还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合或所述液盒与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。优选的,所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接;优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接;进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
还可选择,所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
具体的,所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接。
具体的,所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管可串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述的散热系统,还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口设置于回路的上半部分,优选的,所述冷却介质进出口设置在回路的顶端位置,所述冷却介质进出口可设置在冷凝器上,优选的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
或所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分,所述冷却介质进出口设置在底端的总管上,所述冷却介质进出口也可设置在液盒上。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合。
所述液盒或与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。
所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接,优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接,进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述电化学刻蚀的深度为1~500μm。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
或所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接。
进一步的,所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管可串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述的散热系统,还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口可设置于回路的上半部分,优选的,所述冷却介质进出口设置在回路的顶端位置。所述冷却介质进出口设置在冷凝器上,进一步的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分。所述冷却介质进出口设置在底端的总管上或液盒上。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合。或所述液盒与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接,优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接,进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
本发明的有益效果:
本发明采用液盒来参与冷却的设计,使得散热系统的冷却能力满足集成度较高功率器件设备的散热需求;采用导热桥梁的设计,满足了功率器件上零散分布、发热量较小的发热元器件的散热需求;对于发热元器件分布情况的管支路灵活合理布局以及液盒的强化方式使得散热系统的冷却效率能提高30%以上。
附图说明
图1为本发明所述一种功率设备的散热系统的示意图;
图2为所述功率设备散热系统的最简单结构示意图;
图3为冷凝器串联布置示意图;
图4为冷凝器并联布置示意图;
图5为发热元器件上液盒串联放置及导热桥梁安装示意图;
图6为发热元器件上液盒并联放置及导热桥梁安装示意图;
图7a和图7b分别为液盒上多根导入、导出管示意图;
其中,1-冷凝器,2-集汽总管,3-回液总管,4-液盒,5-汽体导出管,6-液体导入管,7-压力表,8-排气阀,9-排液阀,10-密封构件,11-快拧接头,12-快速连接器,13-导热桥梁,14-发热元器件,15-功率单元上零散分布的小发热元器件,16-备用循环泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种功率设备的散热系统,如图1所示,包括:
至少一个冷凝器1,其布置在所述散热装置的顶部,可装设在机柜顶部的机架上或者房内、外墙壁面上;所述冷凝器1用于对冷却介质进行冷却;
至少一个液盒4,其设于所述冷凝器1的下方,所述液盒4中具有冷却介质;所述液盒4通过导管连接冷凝器1或其他液盒;所述液盒4与位于功率器件设备上的发热元器件14紧密贴合,并在所述液盒4与发热元器件14紧密贴合的内表面做沸腾强化处理,以达到高效冷却的目的;
回液总管3,其顶端连接冷凝器1的出口,沿所述液盒4的排列,所述回液总管3通过液体导入管6依次接液盒4的入口;
集汽总管2,其顶部连接冷凝器1的入口,沿所述液盒4的排列,所述集汽总管2通过汽体导出管5依次接液盒4的出口;依据功率设备的电路布局,当多个发热元器件竖直布局时,处于低位置的液盒4与高位置的液盒4通过导管相连通,首先依次串联连接,再与水平位置的液盒4并联布置;当多个发热元器件既有竖直布局又有水平布局时,根据实际情况灵活布置,下排的多个液盒4并联布置,然后与上排的液盒4串联;通过上面的设置,本发明的散热系统形成了一个循环冷却回路;
本实施例中,所述冷凝器1的顶部装设有压力表7和排气阀8,主要用于运行过程中装置内的空气排出和释压保护;所述排气阀8连接排气装置。在所述回液总管3的底端设有排液阀9,所述排液阀9连接排液装置,用于抽取和排出装置内的冷却介质。所述回液总管3的底端安装有备用循环泵16,如果循环正常启动,则循环泵动力不用开启;如果设备功率较小,则开启循环泵,可以起到系统循环启动辅助作用。
所述散热系统,根据功率设备的布局在具体实施过程中会有结构上的调整,如图2所示,当功率设备只有一个发热元器件14时,散热系统中只有一个液盒4与发热元器件14贴合,液盒4的气体导出管5直接与集汽总管2相连,液盒4的液体导入管6直接与回液总管3相连,散热系统从而形成了一个简单的循环冷却回路。
所述冷凝器1的冷却方式根据设备现场运行环境从自然风冷、强制风冷或液冷的方式中选择一种或者几种组合使用。优选的,设置所述冷凝器1的冷却方式为水冷方式,且其冷凝器1的进水和出水的管路根据现场环境、发热元件的数量和布局采用并联或串联方式进行连接,如图3,冷凝器1的出水管和进水管为串联连接;如图4所示,冷凝器1的出水管和进水管为并联连接。
所述液盒4上不同位置处装设有导热桥梁13,所述导热桥梁13与功率单元上零散分布的小发热元器件15紧密贴合,将热量通过所述导热桥梁13以热传导的方式传递给所述液盒4。所述导热桥梁13也可以装设在不同位置的液盒4之间,如图5所示,在最上排液盒4与最下排液盒4之间装设有导热桥梁13,热量通过导热桥梁13以热传导的方式从温度高的液盒4传递给温度低的液盒4,这样不仅能保证功率元器件的温度均衡及一致性,而且能更能保证冷却系统的可靠性。导热桥梁13的装设位置不局限于图中说明这一种位置,需要根据功率单元的冷却需求灵活布置。在功率单元上零散分布的小发热元器件15较多,即需要设置的导热桥梁13较多的情况下,可以选择布置一个大的液盒将所有发热元器件14和所述功率单元上零散分布的小发热元器件15覆盖,此时为了更有利于冷却装置循环运行,在液盒4上需要装设多根汽体导出管5和液体导入管6。
强化沸腾主要是利用增加汽化数和提高气泡脱离频率来对汽泡运动和沸腾传热产生影响,从而强化沸腾传热过程,方法主要有表面粗糙法、表面特殊处理法、扩展表面法、添加剂法等。本发明所述强化沸腾传热处理包括对液盒4的内表面进行电化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片或表面烧结多孔材料中的一种方式或几种方式的组合。组合方式包含不仅限以下方式:液盒内表面在表面刻槽的基础上再进行表面电化学刻蚀;液盒内表面在表面翅片的基础上再进行表面电化学刻蚀;液盒内表面在表面翅片的基础上再进行表面烧结多孔材料;液盒内表面一部分进行表面刻槽处理,一部分进行表面翅片处理;液盒内表面一部分进行表面刻槽处理,一部分进行表面烧结多孔材料处理;液盒内表面一部分进行表面电化学刻蚀,一部分进行表面烧结多孔材料处理。液盒内表面采用电化学刻蚀方式,相比不采用强化沸腾方式下散热系统的换热效率提高了35%;液盒内表面采用表面刻槽方式,相比不采用强化沸腾方式下散热系统的换热效率提高了90%;液盒内表面采用表面翅片方式,相比不采用强化沸腾方式下散热系统的换热效率提高了80%;液盒内表面采用表面烧结多孔材料方式,相比不采用强化沸腾方式下散热系统的换热效率提高了70%。
所述表面电化学刻蚀的深度为1~500μm;所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm;所述表面翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm;所述表面烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
所述冷凝器1上设有汽体冷却介质入口和液体冷却介质出口;其汽体冷却介质入口的高度高于液体冷却介质出口的高度;所述液盒4上设有汽体冷却介质出口和液体冷却介质入口,其汽体冷却介质出口高度高于或等于液体冷却介质入口的高度;当液盒4为水平放置时,必须保证其汽体冷却介质出口高度高于或等于液体冷却介质入口的高度。
所述回液总管3与冷凝器1的液体冷却介质出口连接处设有密封构件10;所述集汽总管2与冷凝器1的汽体冷却介质入口连接处设有密封构件10;所述液盒4的入口通过快速连接器12连接液体导入管6,所述液体导入管6通过快拧接头11与所述回液总管3接通;液盒4的出口通过快速连接器12连接汽体导出管5,所述汽体导出管5通过快拧接头11与所述集汽总管2接通。当拔出液盒4时,快速连接器12自动密封,不会有泄露情况发生;当插入液盒4时,快速连接器12将会自动连通,方便快捷。
所述散热系统的液盒4与功率设备的具体贴合形式受限于功率设备的电路设计;根据电路设计的不同,液盒4可以与功率设备的发热元器件14紧密贴合;液盒4可以与功率设备的发热元器件14通过高热传导材料介质贴合;液盒4可以与功率设备相连,两者形成一体结构。
所述散热系统的液盒4的具体布局形式受限于所述功率设备的电路设计;电路布局种类可以分为三种:竖直布局、水平布局、水平竖直方向均有分布。
多个发热元器件14呈现竖直布局时,如图5,设计多个液盒4分别与各个发热元器件14紧密贴合。处于低位置的液盒4与高位置的液盒通过导管相连通,依次串联垒放;所述液盒4上不同位置处可以装设多根导热桥梁13,与功率单元上零散分布的小发热元器件15紧密接触,热量通过导热传递给液盒4来实现冷却,从而解决整个功率单元的散热问题。
多个发热元器件14呈水平布局时,如图6所示,分别将相同数目的液盒4与发热元器件14紧密贴合,且依次并联布置;所述液盒4上不同位置处可以装设多根导热桥梁13,与功率单元上零散分布的小发热元器件15紧密接触。液盒的串联、并联或者串并联组合结构不仅使得整个功率设备的散热系统运行更加高效,操作维护更加方便快捷,最重要的是可以根据功率设备的发热元器件换热需求灵活选择不同的液盒强化沸腾方式来完善实施整个散热系统。
当功率单元上的多个发热元器件14在水平与竖直方向均有分布时,要以实际情况进行灵活布置。此种分布的其中一种情况如图7-a所示,将下排的多个液盒4并联布置,然后与上排的液盒4串联。为了更有利于冷却介质的循环,需要在上排冷却液盒4装设多根汽体导出管5和液体导入管6,且下排各个液盒的汽体导出管5与上排液盒的多根液体导入管6依次相连通。另一种情况如图7-b所示,下排液盒4与上排液盒4串联布置,为了更有利于冷却介质循环,上排液盒4与下排液盒4之间装设多根汽体导出管5和液体导入管6,且下排各个液盒的汽体导出管5与上排液盒的多根液体导入管6依次相连通。在液盒上装设多根导管的方式较大提高了散热系统的换热效率,相比较同种液盒结构单根导管情况下散热系统的换热效率提高了30%。
综上所述,采用本发明可以使得整个功率设备散热系统的冷却效率至少提高到30%以上。
如果功率器件处于水平放置,则液盒优选为水平设置,为了更有利于汽体介质的导出。
实施例2
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接,所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接;或所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述电化学刻蚀的深度为1~500μm。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可以选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述散热系统还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口设置于回路的上半部分,优选为回路的顶端位置;优选的,将所述冷却介质进出口设置在冷凝器上,进一步的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
或所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分,所述冷却介质进出口可设置在底端的总管上或液盒上。
所述散热系统还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合或所述液盒与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。优选的,所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接;优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接;进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
实施例3
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
还可选择,所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
具体的,所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接。
具体的,所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管可串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述的散热系统,还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口设置于回路的上半部分,优选的,所述冷却介质进出口设置在回路的顶端位置,所述冷却介质进出口可设置在冷凝器上,优选的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
或所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分,所述冷却介质进出口设置在底端的总管上,所述冷却介质进出口也可设置在液盒上。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合。
所述液盒或与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。
所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接,优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接,进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
实施例3
一种功率设备的散热系统,包括:
至少一个液盒,所述液盒中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器连接;
至少一个冷凝器,所述冷凝器对冷却介质进行冷却,冷凝器通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒与至少一个冷凝器通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环,
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接,
所述液盒的内表面具有强化沸腾结构。
所述至少两个液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述至少两个液盒一端通过导管共同连接至集气总管,冷凝器通导管与集气总管连接,所述集气总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合。
所述电化学刻蚀的深度为1~500μm。
所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm。
所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm。
所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
可选择,所述液盒的部分内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒靠近功率设备的内表面具有强化沸腾结构。
所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接。
所述至少两个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
或所述液盒为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
所述并联液盒组与其他至少一个液盒在竖直方向上通过导管串联连接。
所述液盒通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
或所述液盒通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者与其他冷凝器连接。
进一步的,所述冷凝器通过多根导管与另一液盒或者与另一冷凝器连接。
所述冷凝器是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合。
所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管可串联连接。
或所述冷凝器为多个时,多个冷凝器通过导管并联连接。
所述冷凝器包括压力表、密封构件。
所述冷凝器位于所有液盒的上方。
所述的散热系统,还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质。
所述冷却介质进出口可设置于回路的上半部分,优选的,所述冷却介质进出口设置在回路的顶端位置。所述冷却介质进出口设置在冷凝器上,进一步的,所述冷却介质进出口设置在冷凝器顶端。
所述冷却介质进出口设置于回路的下半部分。所述冷却介质进出口设置在底端的总管上或液盒上。
所述的散热系统,还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备发生热传导,另一端与液盒发生热传导。或所述导热桥梁的一端与液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导。
所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合。
所述液盒与所述功率设备紧密贴合。或所述液盒与所述功率设备通过介质贴合。
所述介质为高热传导材料。所述介质为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
所述液盒与所述功率设备相连,两者形成一体的结构。
所述的散热系统,还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
所述液盒通过接头与导管连接,优选的,所述液盒通过快拧接头与导管连接,进一步的,所述液盒通过快插自锁式接头与导管连接。
所述液盒,还包括至少一个进口一个出口,所述进口是冷却介质以所述一定方向流入液盒的口,所述出口是冷却介质以所述一定方向流出液盒的口,所述出口高度高于或等于所述进口的高度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种功率设备的散热系统,其特征在于,包括:
至少一个液盒(4),所述液盒(4)中包含冷却介质,与设备发生热传导,吸收设备的热并传递至冷却介质,液盒(4)通过导管与其他液盒连接,或与冷凝器(1)连接;
至少一个冷凝器(1),所述冷凝器(1)对冷却介质进行冷却,所述冷凝器(1)通过导管与其他冷凝器连接,或与液盒连接;
导管;
冷却介质;
至少一个液盒(4)与至少一个冷凝器(1)通过导管形成一个回路系统,冷却介质在所述回路系统中以一定方向循环。
2.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述液盒(4)的内表面具有强化沸腾结构,所述强化沸腾结构是化学刻蚀、表面刻槽、表面翅片、表面烧结多孔材料中的一种或多种组合;所述电化学刻蚀的深度为1~500μm,所述表面刻槽的深度为1~10mm,间距为0.1~10mm,所述翅片高度为1~30mm,间距为1~10mm;所述烧结多孔材料的孔径范围为0~1000nm。
3.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述液盒(4)为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接。
4.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述液盒(4)为多个时,其中至少两个液盒通过导管并联连接,并联连接的液盒通过导管共同连接至总管,冷凝器通过导管与总管连接;所述至少两个液盒的一端分别通过导管共同连接至集汽总管,冷凝器通过导管与集汽总管连接,所述集汽总管位于液盒的上方与液盒处于同一水平面;所述至少两个液盒的另一端分别通过导管共同连接至集液总管,冷凝器通过导管与集液总管连接,所述集液总管位于液盒的下方或与液盒处于同一水平面。
5.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述液盒(4)为多个时,其中至少两个液盒通过导管串联连接形成串联液盒组,串联液盒组与其他至少一个液盒通过导管并联连接;或至少两个液盒通过导管并联连接形成并联液盒组,并联液盒组与其他至少一个液盒通过导管串联连接。
6.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述液盒(4)通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接,所述冷凝器通过多根导管与其他液盒或者其他冷凝器连接。
7.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述冷凝器(1)是自然风冷器、强制风冷器、水冷冷凝器、液冷冷凝器中的一种或多种组合;所述冷凝器(1)为多个时,多个冷凝器通过导管串联连接或者并联连接;所述冷凝器(1)包括压力表、密封构件;所述冷凝器(1)位于所有液盒(4)的上方。
8.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述散热系统还包括冷却介质进出口,该冷却介质进出口设置于回路系统的任意位置,向回路系统内添加冷却介质,或者向回路系统外排出冷却介质;所述冷却介质为高绝缘、低沸点的液体。
9.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述散热系统还包括导热桥梁,所述导热桥梁的一端与功率设备或者液盒发生热传导,另一端与另一液盒发生热传导;所述导热桥梁为热管、高导热材料中的一种或两种组合;所述高导热材料为导热硅脂、导热硅胶、软性硅胶导热垫、石墨垫片、金属垫片中的一种或几种组合。
10.根据权利要求1所述一种功率设备的散热系统,其特征在于,所述散热系统还包括泵,所述泵位于回路的任意位置,用于促进冷却介质的循环。
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CN115250609A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-10-28 | 江苏泽润新材料有限公司 | 一种2通道组件级快速关断系统接收装置 |
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