CN205566955U - 一种复合式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合式冷却系统，其包括接触式纯水冷却系统和非接触式液体冷却系统。在接触式纯水冷却系统的主循环系统内旁支去离子支路，以将接触式纯水冷却系统、非接触式液体冷却系统分别对至少一个主器件、至少一个次器件进行散热冷却。去离子支路设置在冷却液体流经主器件之前。本实用新型对于大功率电力电子装置，针对功率密度较高的器件(如高压功率模块IEGT)采用效率较高的接触式纯水冷却系统，其他器件采用非接触式液体冷却系统，这种复合式冷却系统兼具了两类系统的优点，应用于大功率电子装置可将庞大的冷却系统缩小为两个回路，或将复杂且难维护的纯水冷却系统分解为简单易维护的两个回路。

Description

一种复合式冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷却系统，尤其涉及一种复合式冷却系统。

背景技术

近年来，静止无功补偿装置，风能变流器等大功率电子装置应用越来越广泛，功率需求越来越大。然而在影响电子装置稳定性的诸多因素中，电子装置的冷却则是至关重要的因素。传统的冷却系统多是单一的非接触式液体冷却系统或接触式纯水冷却系统。随着电压等级的提高，中高压等级的电子装置发热越来越大，现有的散热系统有以下缺陷。

非接触式液体冷却系统由于液体与发热器件不直接接触，散热效率差。应用于一定功率密度内的器件上较合适，应用于大功率电子装置或功率密度大的场合，体积则会做的很大，稳定性和效率都不理想。

接触式纯水冷却系统由于液体与发热器件直接接触，发热元件直接浸在不导电的纯水中，散热效率好。应用于功率密度大的电子装置上较合适，但是因为对冷却水的纯净度和电导率有严格的要求，成本也非常高，在冷却器件种类较多的大功率电子装置中，其稳定性和维护性则大打折扣。

因此，单独的冷却系统一般无法调节进入各冷却器件的流量，造成流量不能“按需”分配。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了安全、高效和方便实现的一种复合式冷却系统，对于大功率电力电子装置，针对功率密度较高的器件(如高压功率模块IEGT)采用效率较高的接触式纯水冷却系统，其他器件采用非接触式液 体冷却系统，这种复合式冷却系统兼具了两类系统的优点，应用于大功率电子装置可将庞大的冷却系统缩小为两个回路，或将复杂且难维护的纯水冷却系统分解为简单易维护的两个回路。

本实用新型的解决方案是：一种复合式冷却系统，其包括接触式纯水冷却系统和非接触式液体冷却系统；在接触式纯水冷却系统的主循环系统内旁支去离子支路，以将接触式纯水冷却系统、非接触式液体冷却系统分别对至少一个主器件、至少一个次器件进行散热冷却；去离子支路设置在冷却液体流经主器件之前。

作为上述方案的进一步改进，去离子支路包括调节阀门、流量计一、电导率测试、离子交换罐；调节阀门和电导率测试串接后并接在接触式纯水冷却系统的主循环系统上，流量计一与离子交换罐串接后并接在电导率测试上。

进一步地，接触式纯水冷却系统的主循环系统包括散热器、三通阀、加热器、循环泵、加液阀；散热器的输出端依次经由循环泵、主器件、加热器到达三通阀的输入端；三通阀的其中一个输出端连通散热器的输入端，三通阀的其中另一个输出端连通循环泵的输入端；加液阀连通循环泵的输入端；串接后的调节阀门和电导率测试并接在循环泵与主器件之间。

再进一步地，循环泵通过一个水管总成，并经过水管总成的分接头进入各发热主器件。

再进一步地，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括流量计二、膨胀罐、温度传感器一、排气阀一；流量计二、膨胀罐、温度传感器一、排气阀一均并接在三通阀的输入端与主器件之间。

优选地，排气阀一为手动排气阀。

优选地，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括球阀一、压力传感器一、压力表、温度传感器二、压力传感器二、排液阀；球阀一、温度传感器二、压力传感器二、排液阀均并接在加液阀与主器件之间；球阀一串接压力传感器一与压力表；压力传感器一与压力传感器二位于循环泵的两侧，且压力传感器二 并接在加液阀与循环泵之间。

再优选地，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括过滤器，过滤器串接在循环泵的输出端上。

再优选地，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括自动排气阀、球阀二；球阀二并接在加液阀与主器件之间，球阀二串接自动排气阀。

作为上述方案的进一步改进，接触式纯水冷却系统的主循环系统与非接触式液体冷却系统的主循环系统结构相同。

本实用新型的这种复合式冷却系统可以单独设计进入关键器件和非关键器件的流量，真正做到“按需”分配或区分设计；同样满足同一功率电子装置的冷却需求，比目前单独的纯水或纯防冻液可靠，体积也可以做到更小；可针对性的更换水泵或者管路，单独调整关键器件和非关键器件的冷却液流量，将电子装置的整体散热效果达到最优。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例提供的复合式冷却系统的结构示意图。

图2是图1中复合式冷却系统的接触式纯水冷却系统的结构框图。

图3是图1中复合式冷却系统的非接触式液体冷却系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1、图2、图3，本实用新型的复合式冷却系统包括接触式纯水冷却系统和非接触式液体冷却系统。在接触式纯水冷却系统的主循环系统内旁支去离子支路，以将接触式纯水冷却系统、非接触式液体冷却系统分别对至少一个主器件3(在本实施例中以1个为例，如图2)、至少一个次器件4(在 本实施例中以1个为例，如图3)进行散热冷却。去离子支路设置在冷却液体流经主器件3之前。

接触式纯水冷却系统的主循环系统与非接触式液体冷却系统的主循环系统结构可相同，如本实施例的图2与图3所示，区别在与接触式纯水冷却系统的主循环系统内旁支去离子支路。当然，在其他实施例中，接触式纯水冷却系统的主循环系统与非接触式液体冷却系统的主循环系统结构也可以不同。

去离子支路包括调节阀门117、流量计一118、电导率测试119、离子交换罐120。接触式纯水冷却系统的主循环系统包括散热器10、三通阀11、加热器14、循环泵114、加液阀116、流量计二12、膨胀罐13、温度传感器一15、排气阀一16、球阀一19、压力传感器一110、压力表111、温度传感器二112、压力传感器二115、过滤器113、自动排气阀18、球阀二17。

调节阀门117和电导率测试119串接后并接在接触式纯水冷却系统的主循环系统上，流量计一118与离子交换罐120串接后并接在电导率测试119上。

散热器10的输出端可经由循环泵114、过滤器113、主器件3、加热器14到三通阀11的输入端。三通阀11的其中一个输出端连通散热器10的输入端，三通阀11的其中另一个输出端连通循环泵114的输入端。加液阀116、压力传感器二115均并接在通循环泵114的输入端上。

温度传感器二112、球阀一19、排液阀121、球阀二17均并接在加液阀116与主器件3之间，流量计二12、膨胀罐13、温度传感器一15、排气阀一16均并接在三通阀11的输入端与主器件3之间。循环泵114通过一个水管总成108，并经过水管总成108的分接头102进入各发热主器件3。排气阀一16可为手动排气阀，三通阀11可为手动三通。

关于接触式纯水冷却系统的主循环系统的结构，还可以有以下几种实施例。

实施例1，接触式纯水冷却系统的主循环系统可包括散热器10、三通阀11、加热器14、循环泵114、加液阀116。散热器10的输出端可依次经由循环泵114、主器件3、加热器14到达三通阀11的输入端。三通阀11的其中一个输出端连 通散热器10的输入端，三通阀11的其中另一个输出端连通循环泵114的输入端。加液阀116连通循环泵114的输入端，串接后的调节阀门117和电导率测试119并接在循环泵114与主器件3之间。

实施例2，在实施例1的基础上，接触式纯水冷却系统的主循环系统可包括流量计二12、膨胀罐13、温度传感器一15、排气阀一16。流量计二12、膨胀罐13、温度传感器一15、排气阀一16均并接在三通阀11的输入端与主器件3之间。

实施例3，在实施例2的基础上，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括球阀一19、压力传感器一110、压力表111、温度传感器二112、压力传感器二115、排液阀121。球阀一19、温度传感器二112、压力传感器二115、排液阀121均并接在加液阀116与主器件3之间。球阀一19串接压力传感器一110与压力表111，压力传感器一110与压力传感器二115位于循环泵114的两侧，且压力传感器二115并接在加液阀116与循环泵114之间。

实施例4，在实施例3的基础上，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括过滤器113，过滤器113串接在循环泵114的输出端上。

实施例5，在实施例4的基础上，接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括自动排气阀18、球阀二17。球阀二17并接在加液阀116与主器件3之间，球阀二17串接自动排气阀18。

综上所述，接触式纯水冷却系统和非接触式液体冷却系统共同组成相互独立的一种复合式冷却系统结构，主要有以下特点：

1.非接触式液体冷却系统为电子装置内的非关键器件(即次器件4)冷却，使用冷却介质为工业防冻液或普通自来水；

2.防冻液由循环水泵114泵入另一个水管总成(图中被隐藏，类似水管总成108)，经过分接头102入各发热器件；热的防冻液经过水管总成汇集后送入外部散热器冷却，冷却后的防冻液回到水泵吸水口，持续循环冷却发热器件；冷却系统中设置过滤器，稳压系统，加热器及流量，压力，温度测量，排气装 置等。通过三通阀可以调节进入外部散热器的防冻液比例(见图3)；

3.接触式纯水冷却系统为电子装置内的关键器件(即主器件3)冷却，使用冷却介质为纯水；

4.纯水由循环水泵114泵入水管总成108，经过分接头102进入各发热器件；热的水经过水管总成3汇集后送入外部散热器冷却，冷却后的纯水回到水泵吸水口，持续循环冷却发热器件；系统中同样设置过滤器，稳压系统，加热器及流量，压力，温度测量，排气装置等；通过三通阀11可以调节进入外部散热器的纯水比例；

5.密闭式纯水冷却系统在主循环系统内旁支了去离子支路，通过去离子罐(即膨胀罐13)保持系统内纯水的电导率低于1μs/cm；电子装置停止工作，通过人工或者电动调节阀门(即调节阀门117)，增加通过去离子支路的流量，直至电导率满足要求后，电子装置恢复工作(见图2)；

6.定期检查去离子效率，并及时更换去离子树脂。

本实用新型的复合式冷却系统可应用于大功率电子装置中；充分发挥接触式纯水冷却系统的高效率冷却优点，减少了纯水的用量，有效地延长了去离子树脂的更换周期，减少了维护工作量并提高了系统的可靠性；充分发挥非接触式液体冷却系统的高可靠性优点，同样大大减少了防冻液的用量；可针对性的更换水泵或者管路，单独调整关键器件和非关键器件的冷却液流量，将电子装置的整体散热效果达到最优。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式冷却系统，其包括接触式纯水冷却系统；其特征在于：其还包括非接触式液体冷却系统；在接触式纯水冷却系统的主循环系统内旁支去离子支路，以将接触式纯水冷却系统、非接触式液体冷却系统分别对至少一个主器件(3)、至少一个次器件(4)进行散热冷却；去离子支路设置在冷却液体流经主器件(3)之前。

2.如权利要求1所述的复合式冷却系统，其特征在于：去离子支路包括调节阀门(117)、流量计一(118)、电导率测试(119)、离子交换罐(120)；调节阀门(117)和电导率测试(119)串接后并接在接触式纯水冷却系统的主循环系统上，流量计一(118)与离子交换罐(120)串接后并接在电导率测试(119)上。

3.如权利要求2所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系统的主循环系统包括散热器(10)、三通阀(11)、加热器(14)、循环泵(114)、加液阀(116)；散热器(10)的输出端依次经由循环泵(114)、主器件(3)、加热器(14)到达三通阀(11)的输入端；三通阀(11)的其中一个输出端连通散热器(10)的输入端，三通阀(11)的其中另一个输出端连通循环泵(114)的输入端；加液阀(116)连通循环泵(114)的输入端；串接后的调节阀门(117)和电导率测试(119)并接在循环泵(114)与主器件(3)之间。

4.如权利要求3所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括流量计二(12)、膨胀罐(13)、温度传感器一(15)、排气阀一(16)；流量计二(12)、膨胀罐(13)、温度传感器一(15)、排气阀一(16)均并接在三通阀(11)的输入端与主器件(3)之间。

5.如权利要求4所述的复合式冷却系统，其特征在于：排气阀一(16)为手动排气阀。

6.如权利要求4所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系 统的主循环系统还包括球阀一(19)、压力传感器一(110)、压力表(111)、温度传感器二(112)、压力传感器二(115)、排液阀(121)；球阀一(19)、温度传感器二(112)、压力传感器二(115)、排液阀(121)均并接在加液阀(116)与主器件(3)之间；球阀一(19)串接压力传感器一(110)与压力表(111)；压力传感器一(110)与压力传感器二(115)位于循环泵(114)的两侧，且压力传感器二(115)并接在加液阀(116)与循环泵(114)之间。

7.如权利要求6所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括过滤器(113)，过滤器(113)串接在循环泵(114)的输出端上。

8.如权利要求6所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系统的主循环系统还包括自动排气阀(18)、球阀二(17)；球阀二(17)并接在加液阀(116)与主器件(3)之间，球阀二(17)串接自动排气阀(18)。

9.如权利要求3所述的复合式冷却系统，其特征在于：循环泵(114)通过一个水管总成(108)，并经过水管总成(108)的分接头(102)进入各发热主器件(3)。

10.如权利要求1所述的复合式冷却系统，其特征在于：接触式纯水冷却系统的主循环系统与非接触式液体冷却系统的主循环系统结构相同。