CN112165839B - 一种电器设备的散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电器设备的散热系统，包括电器单元、换热单元和制冷单元，所述换热单元包括蒸发腔、冷凝腔和回流箱，所述蒸发腔与冷凝腔连通，所述回流箱固定设置在冷凝腔底部，且回流箱中开设有冷却剂收集槽，所述冷却剂收集槽内部活动连接有隔板，所述控制机构槽内部设置有控制机构，本发明在使用中，通过挤压杆和各控制板间的配合，实现了冷却剂在冷凝腔中冷凝时保持在一个较高的压力条件下，同时阻碍柱、挤压弹簧和电磁铁间的配合，冷凝腔中的冷却剂只有在高压过冷的状态下才能够打开隔板，使得冷却剂进入毛细管道，避免了低压冷却剂进入毛细管道而发生大量“闪蒸”现象导致制冷效率不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉电器设备散热技术领域，具体为一种电器设备的散热系统。
背景技术
目前散热的方法主要有空气对流冷却、液体对流冷却、相变蒸发冷却、半导体冷却和热管导热冷却等，现有技术中运用最为广泛的主要是空气对流冷却和液体对流冷却，但这两种冷却方式的传热效率低下，需要增大散热部件才能达到理想的冷却量，给散热部件的布置带来了很大问题。
现有技术中，申请号为“201811265139.3”的一种空调电器盒及其散热装置，包括半导体制冷片、隔热膜和散热片，将半导体制冷片的制冷端与空调电器盒的主板贴合设置，直接通过半导体制冷片的制冷端产生冷源对主板进行散热，结构小巧简单，解决了高温高负荷下空调主板因高温而出现故障的问题，提高了散热的可靠性。
但上述技术存在很大缺陷，半导体制冷产生0度以下的低温，会冷却附近空气中的水蒸气，并在制冷端处凝结成水珠和结霜，水滴会导致主板线路发生短路，严重危害了设备的安全。
现有技术中，申请号为“201610739174.9”的一种强效的芯片散热器，包括蒸发层、制冷层和微通道散热层，通过蒸发层隔离制冷层和芯片，解决了半导体制冷端结霜问题对设备的影响，提高了设备运行的安全性。
但上述技术仍存在较多缺陷，如：上述技术中通过热源蒸发冷却剂，冷却剂蒸发提供冷量，冷却剂蒸发后上升到蒸发层上壁面被冷却层冷却成液态后重新落入蒸发层下壁面，在气态冷却剂冷凝成液态时，蒸发层中因气态分子减少而压强降低，形成低压的冷却剂，无法形成高压过冷冷却剂，当低压的液态冷却剂经过蒸发腔内毛细结构返回时，因节流而发生“闪蒸”现象，使得部分液态冷却剂重新变成气态冷却剂，使得进入蒸发腔底壁的液态冷却剂剂量减少，降低了冷却散热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电器设备的散热系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电器设备的散热系统，包括电器单元、换热单元和制冷单元，所述电器单元包括电器箱，所述电器箱内部设置有电器发热件；
所述换热单元包括蒸发腔、冷凝腔和回流箱，所述蒸发腔设置在电器发热件上方，所述蒸发腔与冷凝腔连通，且蒸发腔与冷凝腔接口处设置有气态冷却剂入口阀；
所述冷凝腔两侧壁上部各固定连接有加压管道和降压管道，所述加压管道内设置有加压阀，所述降压管道内设置有降压阀，所述加压管道和降压管道均连接在惰性气体罐上；
所述回流箱固定设置在冷凝腔底部，且回流箱中开设有冷却剂收集槽，所述冷却剂收集槽内部活动连接有隔板，且冷却剂收集槽下方固定连接有若干毛细管道，所述毛细管道远离冷却剂收集槽的一端固定伸进蒸发腔内部，所述冷却剂收集槽一侧连接有活动槽，且隔板活动伸进活动槽中；
所述回流箱内部开设有控制机构槽和连接槽，且控制机构槽与冷却剂收集槽间通过连接槽相通，所述控制机构槽内部设置有控制机构；
所述控制机构包括旋转杆和矩形连杆，所述矩形连杆远离连接槽的一侧活动设置有气态冷却剂入口控制板，且矩形连杆靠近连接槽的一侧活动设置有液态冷却剂控制板，且矩形连杆其余两侧各活动设置有加压控制板和降压控制板，所述液态冷却剂控制板上开设有贯穿槽，且液态冷却剂控制板与加压控制板间固定连接；
所述旋转杆一侧固定连接有从转筒，所述从转筒内部活动连接有挤压杆，且挤压杆与从转筒内壁间固定连接有调节弹簧，所述挤压杆伸出从转筒的杆身上开设有通过槽，且矩形连杆活动穿过通过槽；
所述气态冷却剂入口控制板、加压控制板和降压控制板远离矩形连杆的一侧各固定连接有传感弹簧，所述传感弹簧与控制机构槽内壁间固定连接有压力传感器；
所述贯穿槽内部活动穿过有连接杆，且连接杆远离贯穿槽的一端活动穿过连接槽并固定连接在隔板上，且连接杆与加压控制板间固定连接有复位弹簧；
所述制冷单元包括制冷半导体，所述制冷半导体制冷端设置在冷凝腔上方，且制冷半导体制热端伸出电器箱。
优选的，所述液态冷却剂控制板与加压控制板连接处内部活动设置有阻碍柱，所述回流箱开设有阻碍槽，且阻碍柱活动伸入阻碍槽，所述阻碍柱伸入阻碍槽的一端固定连接有挤压弹簧，所述挤压弹簧下方固定连接有电磁铁，所述冷凝腔内部设置有气压传感器。
优选的，所述旋转杆固定安装在驱动电机上。
优选的，所述蒸发腔上方固定连接有节流制冷腔，且毛细管道穿过节流制冷腔。
优选的，所述电器发热件与蒸发腔间固定连接有导热硅脂，且冷凝腔与制冷半导体间固定连接有导热硅脂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本装置的挤压杆、气态冷却剂入口控制板、液态冷却剂控制板、加压控制板、降压控制板、传感弹簧和压力传感器间的设置，实现了冷却剂在冷凝腔中冷凝时保持在一个较高的压力条件下，由此得到高压液态冷却剂，使得冷却剂在后续节流过程中减少“闪蒸”损失，提高制冷效率；
2、本装置的阻碍柱、挤压弹簧、电磁铁和气压传感器的机构设置，冷凝腔中的冷却剂只有在高压过冷的状态下才能够打开隔板，使得冷却剂进入毛细管道，避免了低压冷却剂进入毛细管道而发生大量“闪蒸”现象导致制冷效率不足的问题；
3、本装置的蒸发腔上方固定连接节流制冷腔，毛细管道中的冷却剂在节流降压过程中发生“闪蒸”并吸热，使得节流制冷腔吸收蒸发腔外壁上的热量，保证蒸发腔不因过热而停止工作，提高了冷量利用效率和装置的安全性。
本发明的电器设备的散热系统，通过挤压杆和各控制板间的配合，实现了冷却剂在冷凝腔中冷凝时保持在一个较高的压力条件下，由此得到高压液态冷却剂，同时阻碍柱、挤压弹簧和电磁铁间的配合，冷凝腔中的冷却剂只有在高压过冷的状态下才能够打开隔板，使得冷却剂进入毛细管道，避免了低压冷却剂进入毛细管道而发生大量“闪蒸”现象导致制冷效率不足的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖面示意图；
图2为图1中A区结构放大示意图；
图3为本发明的回流箱侧视剖面示意图；
图4为本发明的冷凝腔俯视图；
图5为本发明的控制机构控制气态冷却剂入口阀打开示意图；
图6为本发明的控制机构控制加压阀打开示意图；
图7为本发明的控制机构控制隔板抽离状态一示意图；
图8为本发明的控制机构控制隔板抽离状态二示意图；
图9为本发明的控制机构控制降压阀打开示意图。
图中：1电器箱、2电器发热件、3蒸发腔、31气态冷却剂入口阀、4冷凝腔、41加压管道、411加压阀、42降压管道、421降压阀、43惰性气体罐、5回流箱、51冷却剂收集槽、52隔板、53毛细管道、54活动槽、55控制机构槽、56连接槽、57阻碍槽、6控制机构、60旋转杆、61矩形连杆、62气态冷却剂入口控制板、63液态冷却剂控制板、631贯穿槽、64加压控制板、65降压控制板、66从转筒、67挤压杆、671通过槽、68调节弹簧、69传感弹簧、610压力传感器、611连接杆、612复位弹簧、613阻碍柱、614挤压弹簧、615电磁铁、616传感器、617驱动电机、7制冷半导体、8节流制冷腔、9导热硅脂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：
一种电器设备的散热系统，包括电器单元、换热单元和制冷单元，电器单元包括电器箱1，电器箱1内部设置有电器发热件2；
换热单元包括蒸发腔3、冷凝腔4和回流箱5，蒸发腔3设置在电器发热件2上方，蒸发腔3中的冷却剂蒸发吸收电器发热件2工作产生的热量，蒸发腔3与冷凝腔4连通，气态冷却剂通过蒸发腔3进入冷凝腔4中，且蒸发腔3与冷凝腔4接口处设置有气态冷却剂入口阀31；
冷凝腔4两侧壁上部各固定连接有加压管道41和降压管道42，加压管道41内设置有加压阀411，加压管道41对冷凝腔4进行加压，降压管道42内设置有降压阀421，降压管道42对冷凝腔4进行降压，加压管道41和降压管道42均连接在惰性气体罐43上，通过将惰性气体罐43中的惰性气态送入或抽离冷凝腔4进行加压或降压；
回流箱5固定设置在冷凝腔4底部，且回流箱5中开设有冷却剂收集槽51，气态冷却剂在冷凝腔4上壁吸热重新液化为液态冷却剂后滴入回流箱5中，冷却剂收集槽51内部活动连接有隔板52，隔板52使得液态冷却剂无法进入冷却剂收集槽51底部，且冷却剂收集槽51下方固定连接有若干毛细管道53，毛细管道53对高压液态冷却剂进行降压，毛细管道53远离冷却剂收集槽51的一端固定伸进蒸发腔3内部，降压后的液态冷却剂送回蒸发腔3中蒸发制冷，冷却剂收集槽51一侧连接有活动槽54，且隔板52活动伸进活动槽54中，隔板52向活动槽54中运动使得液态冷却剂进入冷却剂收集槽51底部并进入毛细管道53中；
回流箱5内部开设有控制机构槽55和连接槽56，且控制机构槽55与冷却剂收集槽51间通过连接槽56相通，控制机构槽55内部设置有控制机构6，控制机构6控制各阀门的开关情况；
控制机构6包括旋转杆60和矩形连杆61，矩形连杆61远离连接槽56的一侧活动设置有气态冷却剂入口控制板62，且矩形连杆61靠近连接槽56的一侧活动设置有液态冷却剂控制板63，且矩形连杆61其余两侧各活动设置有加压控制板64和降压控制板65，液态冷却剂控制板63上开设有贯穿槽631，且液态冷却剂控制板63与加压控制板64间固定连接；
旋转杆60一侧固定连接有从转筒66，旋转杆60转动带动从转筒66转动，从转筒66内部活动连接有挤压杆67，从转筒66转动带动挤压杆67转动，且挤压杆67与从转筒66内壁间固定连接有调节弹簧68，挤压杆67伸出从转筒66的杆身上开设有通过槽671，且矩形连杆61活动穿过通过槽671，使得挤压杆67可活动穿过矩形连杆61并挤压在矩形连杆61周围的控制板上；
气态冷却剂入口控制板62、加压控制板64和降压控制板65远离矩形连杆61的一侧各固定连接有传感弹簧69，传感弹簧69与控制机构槽55内壁间固定连接有压力传感器610，当挤压杆67转动到某一控制板位置时，挤压杆67挤压控制板所连接的传感弹簧69，传感弹簧69挤压压力传感器610，压力传感器610接收到信号时控制相应阀门打开，当挤压杆67运动到液态冷却剂控制板63位置时，加压控制板64处的传感弹簧69被拉伸，传感弹簧69拉伸压力传感器610，压力传感器610接收到信号使得加压阀411保持打开并维持冷凝腔4中压力保持不变；
贯穿槽631内部活动穿过有连接杆611，且连接杆611远离贯穿槽631的一端活动穿过连接槽56并固定连接在隔板52上，当挤压杆62运动到液态冷却剂控制板63位置时，挤压杆67带动连接杆611运动，连接杆611带动隔板52运动，使得隔板52离开冷却剂收集槽51并进入活动槽54中，使得液态冷却剂流入冷却剂收集槽51底部，且连接杆611与加压控制板64间固定连接有复位弹簧612，当挤压杆62离开液态冷却剂控制板63位置时，连接杆611在复位弹簧612作用下运动至初始位置，使得隔板52重新挡住冷却剂收集槽51；
制冷单元包括制冷半导体7，制冷半导体7制冷端设置在冷凝腔4上方，制冷半导体7制冷端作为冷源对冷凝腔4制冷，且制冷半导体7制热端伸出电器箱1，制冷半导体7制热端伸出电器箱1散热。
具体的，液态冷却剂控制板63与加压控制板64连接处内部活动设置有阻碍柱613，阻碍柱613挡住挤压杆67，使得挤压杆67无法运动到液态冷却剂控制板63位置处，回流箱5开设有阻碍槽57，且阻碍柱613活动伸入阻碍槽57，阻碍柱613伸入阻碍槽57的一端固定连接有挤压弹簧614，挤压弹簧下方固定连接有电磁铁615，冷凝腔4内部设置有气压传感器616，当冷凝腔4中气压低于该温度下冷却剂饱和压力的120％时，阻碍柱613在挤压弹簧614作用下挡住挤压杆67，当冷凝腔4中气压达到该温度下冷却剂饱和压力的120％时，气压传感器616发出信号使得电磁铁615通电，电磁铁615吸引阻碍柱613向下运动，使得阻碍柱613不再阻碍挤压杆67运动。
具体的：旋转杆60固定安装在驱动电机617上，驱动电机617为旋转杆60转动提高动力。
具体的，蒸发腔3上方固定连接有节流制冷腔8，且毛细管道53穿过节流制冷腔8，毛细管道53中的冷却剂在节流降压过程中发生“闪蒸”并吸热，使得节流制冷腔8吸收蒸发腔3外壁上的热量，保证蒸发腔3不因过热而停止工作。
具体的，电器发热件2与蒸发腔3间固定连接有导热硅脂9，且冷凝腔4与制冷半导体7间固定连接有导热硅脂9，导热硅脂9提高设备间的热传导性。
在惰性气体的选择上选择氦气作为加压介质，氦气填充到冷凝腔4中不与冷却剂反应，且氦气的相对分子质量很小，使得氦气处于冷凝腔4上部，在降压时通过冷凝腔4侧壁上部的降压管道42将氦气从冷凝腔4中抽出，而不会抽出部分未液化的气态冷却剂。
工作原理：蒸发腔3中的冷却剂蒸发吸收电器发热件2工作产生的热量，生成的气态冷却剂进入冷凝腔4中，气态冷却剂在制冷半导体7制冷端产生的冷源下重新液化成液态冷却剂，液态冷却剂进入冷却剂收集槽51中并通过毛细管道53重新进入蒸发腔3中蒸发制冷；
当挤压杆67运动挤压气态冷却剂控制板63时，气态冷却剂控制板63通过传感弹簧69挤压压力传感器610，压力传感器610发出信号使得气态冷却剂入口阀31打开，使得气态冷却剂进入冷凝腔4中，当挤压杆67离开气态冷却剂控制板63时，气态冷却剂入口阀31关闭；
当挤压杆67运动挤压加压控制板64时，加压控制板64通过传感弹簧69挤压压力传感器610，压力传感器610发出信号使得加压阀411打开，加压管道41向冷凝腔4中输送惰性气体进行加压；
挤压杆67被阻碍柱613挡住，挤压杆67无法运动到液态冷却剂控制板63位置处，当冷凝腔4中气压达到该温度下冷却剂饱和压力的120％时，气压传感器616发出信号使得电磁铁615通电，电磁铁615吸引阻碍柱613向下运动，使得阻碍柱613不再阻碍挤压杆67运动，挤压杆67运动挤压液态冷却剂控制板63，使得加压控制板64处的传感弹簧69被拉伸，传感弹簧69拉伸压力传感器610，压力传感器610接收到信号使得加压阀411保持打开并维持冷凝腔4中压力保持不变，挤压杆67带动连接杆611运动，连接杆611带动隔板52运动，使得隔板52离开冷却剂收集槽51并进入活动槽54中，使得液态冷却剂流入冷却剂收集槽51底部，当挤压杆62离开液态冷却剂控制板63位置时，连接杆611在复位弹簧612作用下运动至初始位置，使得隔板52重新挡住冷却剂收集槽51，加压阀411关闭；
当挤压杆67运动挤压降压控制板65时，降压控制板65通过传感弹簧69挤压压力传感器610，压力传感器610发出信号使得降压阀421打开，使得降压管道42抽离冷凝腔4中的惰性气体进行降压，当挤压杆67离开降压控制板65时，降压阀421关闭。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种电器设备的散热系统，包括电器单元、换热单元和制冷单元，其特征在于：所述电器单元包括电器箱(1)，所述电器箱(1)内部设置有电器发热件(2)；
所述换热单元包括蒸发腔(3)、冷凝腔(4)和回流箱(5)，所述蒸发腔(3)设置在电器发热件(2)上方，所述蒸发腔(3)与冷凝腔(4)连通，且蒸发腔(3)与冷凝腔(4)接口处设置有气态冷却剂入口阀(31)；
所述冷凝腔(4)两侧壁上部各固定连接有加压管道(41)和降压管道(42)，所述加压管道(41)内设置有加压阀(411)，所述降压管道(42)内设置有降压阀(421)，所述加压管道(41)和降压管道(42)均连接在惰性气体罐(43)上；
所述回流箱(5)固定设置在冷凝腔(4)底部，且回流箱(5)中开设有冷却剂收集槽(51)，所述冷却剂收集槽(51)内部活动连接有隔板(52)，且冷却剂收集槽(51)下方固定连接有若干毛细管道(53)，所述毛细管道(53)远离冷却剂收集槽(51)的一端固定伸进蒸发腔(3)内部，所述冷却剂收集槽(51)一侧连接有活动槽(54)，且隔板(52)活动伸进活动槽(54)中；
所述回流箱(5)内部开设有控制机构槽(55)和连接槽(56)，且控制机构槽(55)与冷却剂收集槽(51)间通过连接槽(56)相通，所述控制机构槽(55)内部设置有控制机构(6)；
所述控制机构(6)包括旋转杆(60)和矩形连杆(61)，所述矩形连杆(61)远离连接槽(56)的一侧活动设置有气态冷却剂入口控制板(62)，且矩形连杆(61)靠近连接槽(56)的一侧活动设置有液态冷却剂控制板(63)，且矩形连杆(61)其余两侧各活动设置有加压控制板(64)和降压控制板(65)，所述液态冷却剂控制板(63)上开设有贯穿槽(631)，且液态冷却剂控制板(63)与加压控制板(64)间固定连接；
所述旋转杆(60)一侧固定连接有从转筒(66)，所述从转筒(66)内部活动连接有挤压杆(67)，且挤压杆(67)与从转筒(66)内壁间固定连接有调节弹簧(68)，所述挤压杆(67)伸出从转筒(66)的杆身上开设有通过槽(671)，且矩形连杆(61)活动穿过通过槽(671)；
所述气态冷却剂入口控制板(62)、加压控制板(64)和降压控制板(65)远离矩形连杆(61)的一侧各固定连接有传感弹簧(69)，所述传感弹簧(69)与控制机构槽(55)内壁间固定连接有压力传感器(610)；
所述贯穿槽(631)内部活动穿过有连接杆(611)，且连接杆(611)远离贯穿槽(631)的一端活动穿过连接槽(56)并固定连接在隔板(52)上，且连接杆(611)与加压控制板(64)间固定连接有复位弹簧(612)；
所述制冷单元包括制冷半导体(7)，所述制冷半导体(7)制冷端设置在冷凝腔(4)上方，且制冷半导体(7)制热端伸出电器箱(1)；
所述液态冷却剂控制板(63)与加压控制板(64)连接处内部活动设置有阻碍柱(613)，所述回流箱(5)开设有阻碍槽(57)，且阻碍柱(613)活动伸入阻碍槽(57)，所述阻碍柱(613)伸入阻碍槽(57)的一端固定连接有挤压弹簧(614)，所述挤压弹簧下方固定连接有电磁铁(615)，所述冷凝腔(4)内部设置有气压传感器(616)；
所述旋转杆(60)固定安装在驱动电机(617)上，所述蒸发腔(3)上方固定连接有节流制冷腔(8)，且毛细管道(53)穿过节流制冷腔(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电器设备的散热系统，其特征在于：所述电器发热件(2)与蒸发腔(3)间固定连接有导热硅脂(9)，且冷凝腔(4)与制冷半导体(7)间固定连接有导热硅脂(9)。
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