CN205491621U

CN205491621U - 一种电子设备两级液冷源系统

Info

Publication number: CN205491621U
Application number: CN201620206663.3U
Authority: CN
Inventors: 胡城镇; 朱云飞
Original assignee: Anhui Sun Create Electronic Co Ltd
Current assignee: Anhui Sun Create Electronic Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2026-03-17

Abstract

本实用新型公开一种电子设备两级液冷源系统，包括多个电子设备及电气控制箱，任一电子设备的输入端均连接有形成冷却液出口的压力传感器与电磁阀、输出端连接有形成回液口的闸阀，回液口连通至水箱，所述水箱与电磁阀之间设有可对回液进行降温、并输出至冷却液出口的循环回路；电子设备输入端在电磁阀的进口处还顺次连接有温度传感器、半导体水冷模组；所述循环回路包括在水箱出口顺次设置的循环泵Ⅰ、安全阀Ⅰ、流量计Ⅰ、闸阀Ⅰ、单向阀Ⅰ、过滤器、电磁阀Ⅰ、管翅式换热器、温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ连接至半导体水冷模组；同时温度传感器Ⅰ通过电磁阀回连至水箱。本电子设备液冷源系统体积较小、可靠性高、易于调控、能效得到提高。

Description

一种电子设备两级液冷源系统

技术领域

本实用新型属于电子设备热设计技术领域，具体涉及一种电子设备两级液冷源系统。

背景技术

热设计即电子设备热设计，电子设备内的电子元器件一般都有使用温度范围，而电子元器件一般都有一定的热耗(发热量)，如果不采取措施，电子设备内环境温度就会超过电子元器件容许的温度范围，超过电子元器件温度范围后会出现性能下降、不能工作直至烧毁，且环境温度过低，电子元器件亦无法正常工作。一般热设计方法有自然冷却、强迫风冷、液冷、热管等。在温差40℃，强迫风冷冷却热流密度极限为0.31W/cm²，强迫液冷冷却热流密度极限为160W/cm²。

由于电子设备热流密度越来越高，普通强迫风冷满足不了某些电子设备热设计要求，现在越来越多的电子设备热设计采用液冷。现在液冷源有两种，一种被动式液冷源，其有循环泵、管翅式换热器、风机、水箱、分液器、冷却液、汇液器、仪表等组成，由冷却液对电子设备进行冷却，冷却液对电子设备冷却后被加热，由循环泵江冷却液抽取到管翅式换热器，由风机吹动空气对管翅式换热器中的冷却液进行冷却，冷却后的冷却液再次循环；另一种是蒸汽压缩式主动液冷源，其有循环泵、压缩机、管翅式换热器、板式换热器、水箱、分液器、冷却液、汇液器、仪表等组成，其由冷却液对电子设备进行冷却，冷却液对电子设备冷却后被加热，由循环泵将冷却液抽取到板式换热器，由制冷剂对冷却液进行冷却，冷却后的冷却液再次循环，制冷剂载板式换热器等压蒸发后变成饱和蒸汽，经过压缩机压缩后变成高压、高温过饱和蒸汽，接着高温高压过饱和蒸汽在管翅式换热器中由风机吹动空气对其冷却，经等压冷却后制冷剂变成液体，制冷剂经节流阀后变成低压液态制冷剂，再次进入板式换热器循环。

被动式液冷源主要缺点有输出冷却剂温度随环境温度变化，不能主动调控。蒸汽压缩式主动液冷源，由于引入压缩机，其可靠性不如被动式液冷源，且体积比被动式液冷源过大。

实用新型内容

本实用新型针对蒸汽压缩式主动液冷源的不足，提供了一种体积较小、可靠性高、易于调控、能效提高的电子设备液冷源系统；该系统易于后期扩展具有较强的实用性。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种电子设备两级液冷源系统，包括多个电子设备及电气控制箱，任一电子设备的输入端均连接有形成冷却液出口的压力传感器与电磁阀、输出端连接有形成回液口的闸阀，回液口连通至水箱，所述水箱与电磁阀之间设有可对回液进行降温、并输出至冷却液出口的循环回路；电子设备输入端在电磁阀的进口处还顺次连接有半导体水冷模组、温度传感器；

所述循环回路包括在水箱出口顺次设置的循环泵Ⅰ、安全阀Ⅰ、流量计Ⅰ、闸阀Ⅰ、单向阀Ⅰ、过滤器、电磁阀Ⅰ、管翅式换热器、温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ连接至半导体水冷模组；同时温度传感器Ⅰ通过电磁阀Ⅱ回连至水箱。

优选的，所述电子设备设为3个，相应的，半导体水冷模组a、温度传感器a、电磁阀a、压力传感器a与电子设备a、闸阀a顺次连接至水箱形成分路a；半导体水冷模组b、温度传感器b、电磁阀b、压力传感器b与电子设备b、闸阀b顺次连接至水箱形成分路b；电磁阀c、压力传感器c与电子设备c、闸阀c顺次连接至水箱形成分路c。

进一步的，所述闸阀与水箱之间还顺次连接有流量计、温度传感器。

优选的，所述循环回路中还并列设置有循环泵Ⅱ、安全阀Ⅱ、流量计Ⅱ、闸阀Ⅱ、单向阀Ⅱ，其中循环泵Ⅱ连接在水箱的出口处、单向阀Ⅱ与过滤器连通；当循环泵Ⅰ、安全阀Ⅰ、流量计Ⅰ、闸阀Ⅰ、单向阀Ⅰ正常工作时，循环泵Ⅱ关闭、闸阀Ⅱ打开。

优选的，所述半导体水冷模组设为串联的多个。

优选的，所述水箱上设有排气阀，水箱内设有液位计及电加热丝。

本实用新型的有益效果在于：

1)、本实用新型采用半导体水冷模组后，使本系统既具有蒸汽压缩式主动液冷源的温度可调性，又具有被动式液冷源的体积小、可靠性高的优异性能。

2)、本实用新型由于半导体水冷模组可在-60～150℃环境工作，其工作环境温度宽于其它液冷源，具有更大的应用前景。

3)、本系统易于后期扩展，在与电子设备对应的各个分路上可以采用多个半导体水冷模组串联，为电子设备提供更大的制冷量；同时由于系统中冷却液出口具有三种不同温度的冷却液，所以系统能够满足负载对不同冷却液温度的需求，亦可以分出更多分路，提供更多的不同的温度和流量分路。

4)、本实用新型采用管翅式换热器作为第一级液冷源制冷，采用半导体水冷模组作为第二级制冷，系统更加节能，提高了能效。

附图说明

图1为本实用新型的结构简示图。

图中标注符号的含义如下：

10-半导体水冷模组a 11-温度传感器a 12-电磁阀a

13-压力传感器a 14-电子设备a 15-闸阀a

20-半导体水冷模组b 21-温度传感器b 22-电磁阀b

23-压力传感器b 24-电子设备b 25-闸阀b

32-电磁阀c 33-压力传感器c 34-电子设备c 35-闸阀c

40-循环泵Ⅰ 41-安全阀Ⅰ 42-流量计Ⅰ 43-闸阀Ⅰ

44-单向阀Ⅰ 400-循环泵Ⅱ 410-安全阀Ⅱ 420-流量计Ⅱ

430-闸阀Ⅱ 440-单向阀Ⅱ 5-过滤器 6-电磁阀Ⅰ

7-管翅式换热器 8-温度传感器Ⅰ 9-电磁阀Ⅱ

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中半导体水冷模组由半导体制冷片(TEC)、散热翅、冷板、风扇、隔热材料、界面材料等组成。半导体制冷器工作原理：当输入电功率，半导体制冷器会有一面制热，与之相对的一面制冷，能够将冷面的热量抽取到热面。半导体制冷模组工作原理：当TEC输入正向电压时，半导体制冷器一面发热、一面制冷，冷面通过冷板吸收冷却液的热量从而对冷却液进行冷却，即完成了将冷却液的热量抽取，被抽取的热量会在热面通过散热翅排入环境的过程；当TEC输入反向电压时，半导体制冷片冷热面反向，冷面通过散热翅吸收环境的热量，被吸收的热量通过热面冷板排出到冷却液中，从而完成了对冷却液的加热过程。

本实用新型中半导体水冷模组制冷定义为半导体水冷模组从冷却液中抽取热量，排入环境中。半导体水冷模组制热定义为半导体水冷模组从空气中抽取热量，排入冷却液中。并且，定义管翅式换热器7为第一级制冷，半导体水冷模块为第二级制冷。

所述循环回路包括在水箱出口顺次设置的循环泵Ⅰ40、安全阀Ⅰ41、流量计Ⅰ42、闸阀Ⅰ43、单向阀Ⅰ44、过滤器5、电磁阀Ⅰ6、管翅式换热器7、温度传感器Ⅰ8，所述温度传感器Ⅰ8连接至半导体水冷模组；同时温度传感器Ⅰ8通过电磁阀Ⅱ9回连至水箱。

所述电子设备设为3个，相应的，半导体水冷模组a10、温度传感器a11、电磁阀a12、压力传感器a13与电子设备a14、闸阀a15顺次连接至水箱形成分路a；半导体水冷模组b20、温度传感器b21、电磁阀b22、压力传感器b23与电子设备b24、闸阀b25顺次连接至水箱形成分路b；电磁阀c32、压力传感器c33与电子设备c34、闸阀c35顺次连接至水箱形成分路c。

所述闸阀与水箱之间还顺次连接有流量计、温度传感器(在图中未作标记)。

所述循环回路中还并列设置有循环泵Ⅱ400、安全阀Ⅱ410、流量计Ⅱ420、闸阀Ⅱ430、单向阀Ⅱ440，其中循环泵Ⅱ400连接在水箱的出口处、单向阀Ⅱ440与过滤器5连通；当循环泵Ⅰ40、安全阀Ⅰ41、流量计Ⅰ42、闸阀Ⅰ43、单向阀Ⅰ44正常工作时，循环泵Ⅱ400关闭、闸阀Ⅱ430打开。

所述半导体水冷模组设为串联的多个。

所述水箱上设有排气阀，水箱内设有液位计及电加热丝(在图中未作标记)。

下面结合附图对本实用新型的工作原理做进一步详细的说明。

系统工作前，打开闸阀Ⅰ43、闸阀Ⅱ430、闸阀a15、闸阀b25、闸阀c35，电气控制箱通电。首先，电气控制箱通过人机接口或者通信接口输入液冷源各分路冷却液输出温度及流量，启动循环泵，电气控制箱关闭电磁阀Ⅱ9、调节电磁阀Ⅰ6、电磁阀a12、电磁阀b22、完成流量调节。

冷却液经过安全阀Ⅰ41、流量计Ⅰ42、闸阀Ⅰ43、单向阀Ⅰ44、过滤器5、管翅式换热器7、温度传感器Ⅰ8，然后冷却液一分为三路，冷却液分别流进分路a、分路b、分路c，在水箱汇液后流经水泵再次循环。在循环中电气控制箱检测温度传感器Ⅰ8的温度，与通过人机接口或者通过通信得到分路c的温度比较，通过模糊PID算法，改变风机的输入电压(大小和方向)，从而管翅式换热器7输出的冷却液温度。流进分路b的冷却液，电气控制箱检测温度传感器b的温度与通过人机接口或者通过通信得到分路b的温度比较，通过模糊PID算法，改变半导体水冷模组b的输入电压(大小和方向)，从而改变半导体水冷模组b的制冷量(或制热量)，最终改变流出半导体水冷模组b冷却液的温度达到与通过人机接口或者通过通信得到分路b的温度。分路a与分路b原理类似。系统中的排空阀起排除冷却液中的空气，减少气塞作用，液位计用于测量水箱液位作用，水箱起存储冷却液和缓冲作用，电加热丝用于低温启动防冻作用。

从而系统中冷却液出口具有三种不同温度的冷却液，所以系统能够满足负载对不同冷却液温度的需求。本实用新型亦可以分出更多分路，提供更多不同温度和流量的分路。

Claims

1.一种电子设备两级液冷源系统，包括多个电子设备及电气控制箱，其特征在于：任一电子设备的输入端均连接有形成冷却液出口的压力传感器与电磁阀、输出端连接有形成回液口的闸阀，回液口连通至水箱，所述水箱与电磁阀之间设有可对回液进行降温、并输出至冷却液出口的循环回路；电子设备输入端在电磁阀的进口处还顺次连接有半导体水冷模组、温度传感器；

所述循环回路包括在水箱出口顺次设置的循环泵Ⅰ(40)、安全阀Ⅰ(41)、流量计Ⅰ(42)、闸阀Ⅰ(43)、单向阀Ⅰ(44)、过滤器(5)、电磁阀Ⅰ(6)、管翅式换热器(7)、温度传感器Ⅰ(8)，所述温度传感器Ⅰ(8)连接至半导体水冷模组；同时温度传感器Ⅰ(8)通过电磁阀Ⅱ(9)回连至水箱。

2.根据权利要求1所述的一种电子设备两级液冷源系统，其特征在于：所述电子设备设为3个，相应的，半导体水冷模组a(10)、温度传感器a(11)、电磁阀a(12)、压力传感器a(13)与电子设备a(14)、闸阀a(15)顺次连接至水箱形成分路a；半导体水冷模组b(20)、温度传感器b(21)、电磁阀b(22)、压力传感器b(23)与电子设备b(24)、闸阀b(25)顺次连接至水箱形成分路b；电磁阀c(32)、压力传感器c(33)与电子设备c(34)、闸阀c(35)顺次连接至水箱形成分路c。

3.根据权利要求1或2所述的一种电子设备两级液冷源系统，其特征在于：所述闸阀与水箱之间还顺次连接有流量计、温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种电子设备两级液冷源系统，其特征在于：所述循环回路中还并列设置有循环泵Ⅱ(400)、安全阀Ⅱ(410)、流量计Ⅱ(420)、闸阀Ⅱ(430)、单向阀Ⅱ(440)，其中循环泵Ⅱ(400)连接在水箱的出口处、单向阀Ⅱ(440)与过滤器(5)连通；当循环泵Ⅰ(40)、安全阀Ⅰ(41)、流量计Ⅰ(42)、闸阀Ⅰ(43)、单向阀Ⅰ(44)正常工作时，循环泵Ⅱ(400)关闭、闸阀Ⅱ(430)打开。

5.根据权利要求1所述的一种电子设备两级液冷源系统，其特征在于：所述半导体水冷模组设为串联的多个。

6.根据权利要求1所述的一种电子设备两级液冷源系统，其特征在于：所述水箱上设有排气阀，水箱内设有液位计及电加热丝。