CN114375132B - 用于防凝露的电子器件散热系统及水上机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于防凝露的电子器件散热系统及水上机械设备，所述系统包括：第一管路分别连接冷却器的出液口和用户端的进液口；第二管路分别连接用户端的出液口和冷却器的进液口；储水箱的进液口分别与第一管路和第二管路连接，储水箱的出液口与液冷板的进液口连接；液冷板的出液口与第二管路连接，且液冷板上设置有电子器件；第一管路和所述第二管路形成冷却介质的循环回路；储水箱内部形成有容纳混合介质的容纳空间，混合介质为第一管路和第二管路内的冷却介质混合后形成的介质；储水箱出液口处的混合介质温度高于环境温度。本发明通过从冷却介质的循环回路中获取温度高于环境温度的混合介质，从根本上解决液冷板凝露的风险。

Description

用于防凝露的电子器件散热系统及水上机械设备

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种用于防凝露的电子器件散热系统及水上机械设备。

背景技术

随着微机电系统技术的发展，电子器件集成化和高频化程度不断提高，特征尺寸不断减小，单位容积的发热量不断增大，设备紧凑化的设计又使得散热更加困难，因此迫切需要解决高效散热技术难题。微细通道液冷散热技术是一种高效换热方式，与传统的风冷和大尺寸管道液体对流换热相比，微细通道因通道尺寸微小，使其在相同体积下具有很大的传热面积，换热效率和换热系数显著提升。然而，由于微细通道采用液冷方式，如果冷却液的温度低于环境温度，就有可能导致液冷板表面温度过低，在环境湿度较大的情况下，极大可能会在液冷板表面出现凝露现象，凝露不仅会对液冷板的材料带来腐蚀等问题，长期凝露还可能滋生细菌等，甚至很有可能对其冷却的电子元器件带来短路等更严重的问题。

现有的防凝露方法多是采用抽湿、吹风、表面加热和涂层等方式，然而抽湿、吹风和表面加热方法需要额外安装除湿器、风扇或电加热器等设备，而涂层方法的防凝露效果一般，空气湿度大时涂层表面依然会出现凝露。

发明内容

本发明提供一种用于防凝露的电子器件散热系统，用以解决现有技术中防凝露方法多是采用抽湿、吹风、表面加热、涂层等方式，然而抽湿、吹风和表面加热方法需要额外安装除湿器、风扇或电加热器等设备，而涂层方法的防凝露效果一般，空气湿度大时涂层表面依然会出现凝露的缺陷，通过将电子器件的液冷板回路与冷却器和用户端的冷却介质循环回路连接，并从循环回路中获取温度高于环境温度的混合介质，从根本上解决液冷板凝露的风险。

本发明还提供一种水上机械设备，用以解决现有技术中防凝露方法多是采用抽湿、吹风、表面加热、涂层等方式，然而抽湿、吹风和表面加热方法需要额外安装除湿器、风扇或电加热器等设备，而涂层方法的防凝露效果一般，空气湿度大时涂层表面依然会出现凝露的缺陷，通过在水上机械设备设置用于防凝露的电子器件散热系统，解决了水上机械设备内电子器件的液冷板形成凝露的风险。

根据本发明第一方面提供的一种用于防凝露的电子器件散热系统，包括：冷却器、用户端、第一管路、第二管路、储水箱和液冷板；

所述第一管路分别连接所述冷却器的出液口和所述用户端的进液口；

所述第二管路分别连接所述用户端的出液口和所述冷却器的进液口；

所述储水箱的进液口分别与所述第一管路和所述第二管路连接，所述储水箱的出液口与所述液冷板的进液口连接；

所述液冷板的出液口与所述第二管路连接，且所述液冷板上设置有电子器件；

其中，所述第一管路和所述第二管路形成冷却介质的循环回路；

所述储水箱内部形成有容纳混合介质的容纳空间，所述混合介质为所述第一管路和所述第二管路内的冷却介质混合后形成的介质；

所述储水箱出液口处的所述混合介质温度高于环境温度。

根据本发明的一种实施方式，还包括：第一阀体和第二阀体；

所述第一阀体设置于所述储水箱进液口与所述第一管路连接的路径上；

所述第二阀体设置于所述储水箱进液口与所述第二管路连接的路径上。

具体来说，本实施例提供了一种第一阀体和第二阀体的实施方式，通过设置第一阀体和第二阀体，实现了对第一管路和第二管路流向储水箱冷却介质流量的调节。

根据本发明的一种实施方式，还包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器和控制模块；

所述第一温度传感器和所述第一流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱进液口与所述第一管路连接的路径上；

所述第二温度传感器和所述第二流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱进液口与所述第二管路连接的路径上；

所述第三温度传感器和所述第三流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱出液口与所述液冷板进液口连接的路径上；

所述控制模块分别与所述第一阀体和所述第二阀体连接，用于根据温度参数和流量参数控制所述第一阀体和所述第二阀体的开度。

具体来说，本实施例提供了一种温控系统的实施方式，通过设置第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器和控制模块，实现了对第一阀体和第二阀体开度的调节，实现了对储水箱内混合介质温度的控制。

在可能的实施方式中，从第一管路和第二管路上分别引出分支管路，每条支管通过调节阀后汇入储水箱中，在储水箱中完成淡水进水管路支管内的较冷水与淡水回水管路支管内的高温水进行混合，最终得到温度比环境温度高1至2℃的混合介质。

根据本发明的一种实施方式，还包括：液位计，所述液位计与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱内。

具体来说，本实施例提供了一种液位计的实施方式，通过设置液位计实现了对储水箱内液位高度的获知。

根据本发明的一种实施方式，还包括：循环泵，所述循环泵设置于所述储水箱出液口与所述液冷板连接的路径上。

具体来说，本实施例提供了一种循环泵的实施方式，通过设置循环泵，实现了混合介质的流动。

在可能的实施方式中，循环泵从储水箱中抽取比环境温度高1至2℃的冷却水，并将其供给微细通道的液冷板，用于对具有微细通道的液冷板进行冷却散热，微细通道液冷板与热源通过高导热界面材料紧密贴合，将热源的热量吸收传递给液冷板内部的冷却水，冷却水吸收热量温度上升，最终从微细通道液冷板出口流出，并返回船舶的淡水回水管路内。

根据本发明的一种实施方式，所述液冷板内部设置有多个供所述混合介质流通的微细通道。

具体来说，本实施例提供了一种液冷板的实施方式，微细通道液冷散热技术是一种高效换热方式，与传统的风冷和大尺寸管道液体对流换热相比，微细通道因通道尺寸微小，使其在相同体积下具有很大的传热面积，换热效率和换热系数显著提升。然而，由于微细通道采用液冷方式，如果冷却液的温度低于环境温度，就有可能导致液冷板表面温度过低，在环境湿度较大的情况下，极大可能会在液冷板表面出现凝露现象，凝露不仅会对液冷板的材料带来腐蚀等问题，长期凝露还可能滋生细菌等，甚至很有可能对其冷却的电子元器件带来短路等更严重的问题。

在可能的实施方式中，由于流入液冷板的微细通道的冷却水温度比环境温度高，因此微细通道液冷板不会出现凝露风险，从根本上杜绝了凝露的发生。

根据本发明第二方面提供的一种水上机械设备，具有上述的一种用于防凝露的电子器件散热系统。

在可能的实施方式中，水上机械设备为船舶。

在可能的实施方式中，水上机械设备为水上作业平台。

根据本发明的一种实施方式，所述冷却介质为淡水；

所述第一管路为淡水进水通路，所述第二管路为淡水回水通路。

具体来说，本实施例提供了一种冷却介质的实施方式，利用淡水进水通路和淡水回水通路内的冷热两股流体进行混合，获得比环境温度略高1至2℃的冷却水，用于对微细通道液冷板进行冷却，可从根本上解决微细通道液冷板凝露风险。

根据本发明的一种实施方式，所述用户端包括：发电机、油路、汽轮机、空调和泵体中任意一种或几种的组合。

具体来说，本实施例提供了一种用户端的实施方式，用户端为水上机械设备中需要进行冷却的设备，通过将防凝露的电子器件散热系统与用户端的冷却系统进行耦合，利用淡水管路中的淡水作为微细通道液冷板的冷却水，不需要再额外给微细通道液冷板单独设计冷却回路，在设计上实现了设备的功能融合设计，使系统更为简单，可有效节省水上机械设备上冷却设备的空间。

根据本发明的一种实施方式，还包括：第三管路和第四管路；

所述第三管路与所述冷却器连接，形成海水进入所述冷却器的通路；

所述第四管路与所述冷却器连接，形成海水排出所述冷却器的通路。

具体来说，本实施例提供了一种第三管路和第四管路的实施方式，第三管路形成海水进入冷却器的通路，第四管路形成海水排出冷却器的管路，利用水上机械设备，例如船舶，上自身的冷却器，将热源的热量通过冷却淡水传递到船用冷却器中，并统一通过外界海水进行冷却，减少了微细通道液冷系统的冷却器，在系统设计上实现了精简设计。

在可能的实施方式中，利用船舶上已存在的冷却淡水回路，从淡水进水通路中引出一股温度较低的冷却淡水，同时从淡水回水通路中引出一股温度较高的淡水，并将这两股高低温淡水在储水箱中进行充分混合，最终得到比环境温度高1至2℃的冷却水。微型循环泵从储水箱中抽取冷却水并供给微细通道液冷板，具有微细通道的液冷板与热源紧密贴合，最终实现将热源冷却的目的、吸收热源热量后的冷却水从液冷板内微细通道的出口流出后返回淡水回水管路，从而实现将热源热量传递给淡水回路的目的。随后，淡水回路中的水将会通过船舶自身的冷却器将热量传递给外界海水，从而实现热量的最终导出。

需要说明的是，由于冷却水是返回淡水回路，热量最终由船舶自身的冷却器传递给外界海水，因此不需要单独在设置针对微细通道液冷散热系统的散热器，从而在总体结构上实现了功能融合设计。

本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本发明提供的一种用于防凝露的电子器件散热系统及水上机械设备，通过将电子器件的液冷板回路与冷却器和用户端的冷却介质循环回路连接，并从循环回路中获取温度高于环境温度的混合介质，从根本上解决液冷板凝露的风险。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于防凝露的电子器件散热系统的布置关系示意图之一；

图2是本发明提供的用于防凝露的电子器件散热系统的布置关系示意图之二。

附图标记：

10、冷却器；11、第一管路；12、第二管路；13、第三管路；14、第四管路；

20、用户端；

30、储水箱；31、液位计；

40、液冷板；

50、第一阀体；51、第一温度传感器；52、第一流量传感器；

60、第二阀体；61、第二温度传感器；62、第二流量传感器；

80、控制模块；

90、循环泵；91、第三温度传感器；92、第三流量传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的一些具体实施方案中，如图1和图2所示，本方案提供一种用于防凝露的电子器件散热系统，包括：冷却器10、用户端20、第一管路11、第二管路12、储水箱30和液冷板40；第一管路11分别连接冷却器10的出液口和用户端20的进液口；第二管路12分别连接用户端20的出液口和冷却器10的进液口；储水箱30的进液口分别与第一管路11和第二管路12连接，储水箱30的出液口与液冷板40的进液口连接；液冷板40的出液口与第二管路12连接，且液冷板40上设置有电子器件；其中，第一管路11和第二管路12形成冷却介质的循环回路；储水箱30内部形成有容纳混合介质的容纳空间，混合介质为第一管路11和第二管路12内的冷却介质混合后形成的介质；储水箱30出液口处的混合介质温度高于环境温度。

在本发明一些可能的实施例中，还包括：第一阀体50和第二阀体60；第一阀体50设置于储水箱30进液口与第一管路11连接的路径上；第二阀体60设置于储水箱30进液口与第二管路12连接的路径上。

具体来说，本实施例提供了一种第一阀体50和第二阀体60的实施方式，通过设置第一阀体50和第二阀体60，实现了对第一管路11和第二管路12流向储水箱30冷却介质流量的调节。

在本发明一些可能的实施例中，还包括：第一温度传感器51、第二温度传感器61、第三温度传感器91、第一流量传感器52、第二流量传感器62、第三流量传感器92和控制模块80。

第一温度传感器51和第一流量传感器52分别与控制模块80连接，并设置于储水箱30进液口与第一管路11连接的路径上。

第二温度传感器61和第二流量传感器62分别与控制模块80连接，并设置于储水箱30进液口与第二管路12连接的路径上。

第三温度传感器91和第三流量传感器92分别与控制模块80连接，并设置于储水箱30出液口与液冷板40进液口连接的路径上。

控制模块80分别与第一阀体50和第二阀体60连接，用于根据温度参数和流量参数控制第一阀体50和第二阀体60的开度。

具体来说，本实施例提供了一种温控系统的实施方式，通过设置第一温度传感器51、第二温度传感器61、第三温度传感器91、第一流量传感器52、第二流量传感器62、第三流量传感器92和控制模块80，实现了对第一阀体50和第二阀体60开度的调节，实现了对储水箱30内混合介质温度的控制。

在可能的实施方式中，从第一管路11和第二管路12上分别引出分支管路，每条支管通过调节阀后汇入储水箱30中，在储水箱30中完成淡水进水管路支管内的较冷水与淡水回水管路支管内的高温水进行混合，最终得到温度比环境温度高1至2℃的混合介质。

在本发明一些可能的实施例中，还包括：液位计31，液位计31与控制模块80连接，并设置于储水箱30内。

具体来说，本实施例提供了一种液位计31的实施方式，通过设置液位计31实现了对储水箱30内液位高度的获知。

在本发明一些可能的实施例中，还包括：循环泵90，循环泵90设置于储水箱30出液口与液冷板40连接的路径上。

具体来说，本实施例提供了一种循环泵90的实施方式，通过设置循环泵90，实现了混合介质的流动。

在可能的实施方式中，循环泵90从储水箱30中抽取比环境温度高1至2℃的冷却水，并将其供给微细通道的液冷板40，用于对具有微细通道的液冷板40进行冷却散热，微细通道液冷板40与热源通过高导热界面材料紧密贴合，将热源的热量吸收传递给液冷板40内部的冷却水，冷却水吸收热量温度上升，最终从微细通道液冷板40出口流出，并返回船舶的淡水回水管路内。

在本发明一些可能的实施例中，液冷板40内部设置有多个供混合介质流通的微细通道。

具体来说，本实施例提供了一种液冷板40的实施方式，微细通道液冷散热技术是一种高效换热方式，与传统的风冷和大尺寸管道液体对流换热相比，微细通道因通道尺寸微小，使其在相同体积下具有很大的传热面积，换热效率和换热系数显著提升。然而，由于微细通道采用液冷方式，如果冷却液的温度低于环境温度，就有可能导致液冷板40表面温度过低，在环境湿度较大的情况下，极大可能会在液冷板40表面出现凝露现象，凝露不仅会对液冷板40的材料带来腐蚀等问题，长期凝露还可能滋生细菌等，甚至很有可能对其冷却的电子元器件带来短路等更严重的问题。

在可能的实施方式中，由于流入液冷板40的微细通道的冷却水温度比环境温度高，因此微细通道液冷板40不会出现凝露风险，从根本上杜绝了凝露的发生。

在本发明的一些具体实施方案中，本方案提供一种水上机械设备，具有上述的一种用于防凝露的电子器件散热系统。

在可能的实施方式中，水上机械设备为船舶。

在可能的实施方式中，水上机械设备为水上作业平台。

在本发明一些可能的实施例中，冷却介质为淡水；第一管路11为淡水进水通路，第二管路12为淡水回水通路。

具体来说，本实施例提供了一种冷却介质的实施方式，利用淡水进水通路和淡水回水通路内的冷热两股流体进行混合，获得比环境温度略高1至2℃的冷却水，用于对微细通道液冷板40进行冷却，可从根本上解决微细通道液冷板40凝露风险。

在本发明一些可能的实施例中，用户端20包括：发电机、油路、汽轮机、空调和泵体中任意一种或几种的组合。

具体来说，本实施例提供了一种用户端20的实施方式，用户端20为水上机械设备中需要进行冷却的设备，通过将防凝露的电子器件散热系统与用户端20的冷却系统进行耦合，利用淡水管路中的淡水作为微细通道液冷板40的冷却水，不需要再额外给微细通道液冷板40单独设计冷却回路，在设计上实现了设备的功能融合设计，使系统更为简单，可有效节省水上机械设备上冷却设备的空间。

在本发明一些可能的实施例中，还包括：第三管路13和第四管路14；第三管路13与冷却器10连接，形成海水进入冷却器10的通路；第四管路14与冷却器10连接，形成海水排出冷却器10的通路。

具体来说，本实施例提供了一种第三管路13和第四管路14的实施方式，第三管路13形成海水进入冷却器10的通路，第四管路14形成海水排出冷却器10的管路，利用水上机械设备，例如船舶，上自身的冷却器10，将热源的热量通过冷却淡水传递到船用冷却器10中，并统一通过外界海水进行冷却，减少了微细通道液冷系统的冷却器10，在系统设计上实现了精简设计。

在可能的实施方式中，利用船舶上已存在的冷却淡水回路，从淡水进水通路中引出一股温度较低的冷却淡水，同时从淡水回水通路中引出一股温度较高的淡水，并将这两股高低温淡水在储水箱30中进行充分混合，最终得到比环境温度高1至2℃的冷却水。微型循环泵90从储水箱30中抽取冷却水并供给微细通道液冷板40，具有微细通道的液冷板40与热源紧密贴合，最终实现将热源冷却的目的、吸收热源热量后的冷却水从液冷板40内微细通道的出口流出后返回淡水回水管路，从而实现将热源热量传递给淡水回路的目的。随后，淡水回路中的水将会通过船舶自身的冷却器10将热量传递给外界海水，从而实现热量的最终导出。

需要说明的是，由于冷却水是返回淡水回路，热量最终由船舶自身的冷却器10传递给外界海水，因此不需要单独在设置针对微细通道液冷散热系统的散热器，从而在总体结构上实现了功能融合设计。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“方式”、“具体方式”、或“一些方式”等的描述意指结合该实施例或方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或方式中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或方式以及不同实施例或方式的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，包括：冷却器、用户端、第一管路、第二管路、储水箱和液冷板；

所述第一管路分别连接所述冷却器的出液口和所述用户端的进液口；

所述第二管路分别连接所述用户端的出液口和所述冷却器的进液口；

所述储水箱的进液口分别与所述第一管路和所述第二管路连接，所述储水箱的出液口与所述液冷板的进液口连接；

所述液冷板的出液口与所述第二管路连接，且所述液冷板上设置有电子器件；

其中，所述第一管路和所述第二管路形成冷却介质的循环回路；

所述储水箱内部形成有容纳混合介质的容纳空间，所述混合介质为所述第一管路和所述第二管路内的冷却介质混合后形成的介质；

所述储水箱出液口处的所述混合介质温度高于环境温度。

2.根据权利要求1所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，还包括：第一阀体和第二阀体；

所述第一阀体设置于所述储水箱进液口与所述第一管路连接的路径上；

所述第二阀体设置于所述储水箱进液口与所述第二管路连接的路径上。

3.根据权利要求2所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，还包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器和控制模块；

所述第一温度传感器和所述第一流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱进液口与所述第一管路连接的路径上；

所述第二温度传感器和所述第二流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱进液口与所述第二管路连接的路径上；

所述第三温度传感器和所述第三流量传感器分别与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱出液口与所述液冷板进液口连接的路径上；

所述控制模块分别与所述第一阀体和所述第二阀体连接，用于根据温度参数和流量参数控制所述第一阀体和所述第二阀体的开度。

4.根据权利要求3所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，还包括：液位计，所述液位计与所述控制模块连接，并设置于所述储水箱内。

5.根据权利要求1所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，还包括：循环泵，所述循环泵设置于所述储水箱出液口与所述液冷板连接的路径上。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统，其特征在于，所述液冷板内部设置有多个供所述混合介质流通的微细通道。

7.一种水上机械设备，其特征在于，具有上述权利要求1至6任一所述的一种用于防凝露的电子器件散热系统。

8.根据权利要求7所述的一种水上机械设备，其特征在于，所述冷却介质为淡水；

所述第一管路为淡水进水通路，所述第二管路为淡水回水通路。

9.根据权利要求7所述的一种水上机械设备，其特征在于，所述用户端包括发电机、油路、汽轮机、空调和泵体中任意一种或几种的组合。

10.根据权利要求7至9任一所述的一种水上机械设备，其特征在于，还包括：第三管路和第四管路；

所述第三管路与所述冷却器连接，形成海水进入所述冷却器的通路；

所述第四管路与所述冷却器连接，形成海水排出所述冷却器的通路。