CN218603007U - 一种模块化电源的水冷散热机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化电源的水冷散热机柜，通过在机柜箱体中设计水水交换器和风液交换器，构成外部水循环、内部水循环和内部风循环，实现在有限的体积尺寸内，为模块化电源设备提供低噪声、高效率、水电分离的散热系统。水冷单元与模块化电源分屏放置，集中进行热交换，简化了水冷结构，提供了更大内部可用空间，解决了高功率密度模块化电源的散热问题。水冷单元包括内部风循环、内部水循环和外部水循环三个循环，内外循环分开，各自独立运行，对外部水循环的水质要求不高，有利于后期维护保养。

Description

一种模块化电源的水冷散热机柜

技术领域

本实用新型涉及一种散热技术，特别涉及一种模块化电源的水冷散热机柜。

背景技术

电源设备的散热方式一般包括自然散热、强迫风冷散热、水冷散热三种散热方式。自然散热方式适用于发热量较小，发热源分别均匀的小功率电源，采用空气自然对流就能满足散热的需求。当电源设备的发热量较大，自然散热难以达到散热的要求，就需要采用强迫风冷散热方式。强迫风冷散热采用风扇强迫空气流通，将热量快速地排至电源机箱外，使电源设备工作合适的温度范围内。大功率电源设备中功率半导体器件和磁性器件为设备的主要发热源，自然散热和强迫风冷均不能满足散热的要求，就需要采用换热效率更高的水冷散热方式。三种散热方式均有优缺点，根据不同的散热要求，选择不同的散热方式。自然散热优点是散热成本低、无噪声，缺点是散热效率低、散热器尺寸大。强迫风冷优点为散热效率较高、成本较低，缺点是有噪音、风扇及风道要定期更换和维护。水冷散热优点为散热效率最高、无噪音，缺点是成本较高、散热系统复杂、需要换热介质水。

船用模块化电源设备由多台模块化电源组成，每台模块化电源发热量较小，强迫风冷可以满足散热要求。因此模块化电源设备发热源数量众多、分布均匀，且每台模块化电源均采用强迫风冷散热。但是，由于该模块化电源设备放置在控制室，对噪声指标要求极高，模块化电源设备机柜强迫风冷的噪声难以达标，需要采用无噪声的水冷散热方式。

常规的水冷散热方式通常采用每台模块化电源均通水进行散热，导致水路占用大量的空间，且水电难以分开，难以满足此模块化电源设备在有限的体积尺寸内满足散热要求。

发明内容

针对在试验或控制室中由多台模块化电源组成的电源设备对散热和噪音均有严格要求，而现有常规散热方式无法满足要求的问题，提出了一种模块化电源的水冷散热机柜，在有限的体积尺寸内，为模块化电源设备提供低噪声、高效率、水电分离的散热系统。

本实用新型的技术方案为：一种模块化电源的水冷散热机柜，包括水冷散热单元、模块化电源安装架、配电单元和机柜箱体；

所述的水冷散热单元包括机柜箱体内的水水交换器、水循环泵、风液交换器、和连接在管道上的压力表、压力传感器、温度传感器；

所述配电单元置于机柜箱体内下部前屏区域，模块化电源安装架置于机柜箱体内上部前屏区域，模块化电源抽屉式安装于模块化电源安装架上；

所述水冷散热单元构成三个热交换循环，分别为外部水循环、内部水循环和内部风循环；

所述的外部水循环由水水交换器进水口、水水交换器出水口和水水交换器构成，外部冷水通过水水交换器进水口、水水交换器出水口与水水交换器连通，水水交换器对机柜箱体内部水循环中的热水进行热交换，将机柜箱体中的热量带走；所述的内部水循环由水水交换器、水循环泵、风液交换器和连接管道构成，水循环泵通过管道一端连接水水交换器内部出水口，一端连接风液交换器进水口；风液交换器出水口通过管道与水水交换器内部进水口相连，水循环泵使内循环水在内循环中进行循环，在风液交换器中通过风液热交换本体内部风液热量交换将机柜箱体的热量传导在内循环水中，在水水交换器中通过水水热交换将热量传导在外循环水中，最终将机柜中的热量带走；

所述的内部风循环由风液交换器、模块化电源、前后屏风道构成，所述的风液交换器将风液交换产生的冷风送至模块电源进风口处，模块化电源的风扇将模块中热风排至后屏，后屏的热风经过风液交换器变成冷风后又吹向前屏，形成柜内风冷循环。

优选的，所述的内部风循环包括风液交换器的风扇，所述风液交换器安装在机柜箱体内顶部，跨接机柜前后屏，风扇处于前屏区域，风扇迫使模块化电源安装架后的机柜箱体后屏区域的热风流过风液交换器本体，热量传导到内循环水中，吹出冷风至模块化电源的进风口区域。

优选的，所述模块化电源的水冷散热机柜，还包括补水阀，安装在风液交换器上，位于水冷散热单元的顶端，正常时处于闭合状态，在补水时打开。

优选的，所述模块化电源的水冷散热机柜，还包括漏水检测器，漏水检测器包括漏水检测绳、水冷控制器和接水槽，漏水检测绳安装在接水槽内，接水槽安装在水冷散热单元正下方的机柜箱体底部，当漏水发生时，水冷控制器感知漏水检测绳电阻变小，发出漏水报警信息。

优选的，所述的模块化电源安装架安装在机柜箱体前半屏上部区域，为模块化电源提供安装位置，所述的模块化电源安装架中各模块安装孔紧密相接，没有模块安装的安装需安装挡板，迫使前屏冷风通过模块化电源流向后屏，防止风道短路。

优选的，所述的内部水循环内的循环水为防冻、不导电、比热容大的乙二醇。

优选的，所述的外部水循环内的外循环水根据设备应用场合而定。

优选的，所述压力表安装在机柜箱体后屏区域管道上，直观显示内部水循环的水压。

优选的，所述的压力传感器安装在管道上，监测内部水循环的水压，传送给水冷控制器进行过压或失压报警。

优选的，所述的温度传感器安装在管道上，监测内部水循环的水温，传送给水冷控制器进行温度控制。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型模块化电源的水冷散热机柜，水冷单元与模块化电源分屏放置，集中进行热交换，简化了水冷结构，提供了更大内部可用空间，解决了高功率密度模块化电源的散热问题。水冷单元包括内部风循环、内部水循环和外部水循环三个循环，内外循环分开，各自独立运行，对外部水循环的水质要求不高，有利于后期维护保养。

附图说明

图1为本实用新型模块化电源水冷散热机柜剖视图；

图2为本实用新型模块化电源水冷散热机柜中模块化电源安装后示意图；

图3为本实用新型水冷散热单元热交换循环示意图；

图4为本实用新型风液交换器示意图；

图5为本实用新型I型模块化电源示意图；

图6为本实用新型II型模块化电源示意图。

附图标识：1、I型模块化电源；2、II型模块化电源；3、配电单元；4、漏水检测器；5、水水交换器；501、水水交换器出水口；502、水水交换器进水口；6、水循环泵；7、压力表；8、风液交换器；9、风液交换器本体；10、补水阀；11、风液交换器进水口；12、风液交换器出水口；13、风扇及安装罩；A、机柜箱体；B、模块化电源安装架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、2所示模块化电源水冷散热机柜结构，一种模块化电源的水冷散热机柜包括水冷散热单元、模块化电源安装架B、配电单元3和机柜箱体A。

所述的水冷散热单元包括机柜箱体A外的水水交换器进水口502、水水交换器出水口501，以及机柜箱体A内的水水交换器5、水循环泵6、压力表7、压力传感器、温度传感器、风液交换器8、补水阀10、漏水检测器4和连接管道。配电单元3置于机柜箱体A内下部前屏区域，模块化电源安装架B置于机柜箱体A内上部前屏区域，I型模块化电源1和II型模块化电源2抽屉式安装于模块化电源安装架B上。

如图3所示水冷散热单元热交换循环示意图，所述的水冷散热单元构成三个热交换循环，分别为外部水循环、内部水循环和内部风循环。

所述的外部水循环由水水交换器进水口502、水水交换器出水口501和水水交换器5构成，进水口和出水口安装在水水交换器上，外部冷水通过水水交换器进水口502、水水交换器出水口501与水水交换5器连通，水水交换器对机柜箱体A内部水循环中的热水进行热交换，将机柜箱体A中的热量带走；

所述的水水交换器5安装在机柜箱体A的下部左侧壁，水水交换器进水口502和水水交换器出水口501布置机柜箱体A外，并设置明显标识。

所述的内部水循环由水水交换器5、水循环泵6、风液交换器8和连接管道构成。水循环泵6通过管道一端连接水水交换器5内部出水口，一端连接风液交换器8进水口。风液交换器8出水口通过管道与水水交换器5内部进水口相连。水循环泵6使内循环水在内循环中进行循环，在风液交换器8中通过风液热交换本体9内部风液热量交换将机柜箱体A的热量传导在内循环水中，在水水交换器5中通过水水热交换将热量传导在外循环水中，最终将机柜中的热量带走。

如图4所示，所述的风液交换器8包括风液交换器本体9、风扇及安装罩13、进水口11和出水口12。如图1所示风液交换器8安装在机柜箱体A内顶部，跨接机柜前后屏，风扇处于前屏区域。如图1中空气风循环(箭头)及图3所示风、水循环示意，风扇迫使模块化电源安装架B后的机柜箱体A后屏区域的热风流过风液交换器本体9，热量传导到内循环水中，吹出冷风至模块化电源的进风口区域。

所述的内循环水通常为乙二醇，乙二醇，防冻、不导电、比热容大，是热传导的较好媒介。

所述的外循环水根据设备应用场合而定，乙二醇、纯净水、工业淡水均可，具有较好的适用性。

所述的压力表7安装在机柜箱体A后屏区域管道上，直观显示内部水循环的水压。

所述的压力传感器安装在管道上，监测内部水循环的水压，传送给水水交换器5的水冷控制器进行过压或失压报警。

所述的温度传感器安装在管道上，监测内部水循环的水温，传送给水水交换器5的水冷控制器进行温度控制。

如图2所示，补水阀10安装在风液交换器8上，位于水冷散热单元的顶端，正常时处于闭合状态，在补水时打开。

所述的漏水检测器4包括漏水检测绳、水冷控制器和接水槽。漏水检测绳安装在接水槽内，接水槽安装在水冷散热单元正下方的机柜箱体A底部。当漏水发生时，水冷控制器感知漏水检测绳电阻变小，发出漏水报警信息。

所述的管道连接水冷散热单元各组成单元，材质为不锈钢，具有抗腐蚀、强度高、易加工等优点。管道口径根据所需散热量和流速进行选择，流速一般不超过1m/s。

所述的模块化电源安装架B安装在机柜箱体A前半屏上部区域，为模块化电源提供安装位置。

所述的模块化电源安装架B中各模块安装孔紧密相接，没有模块安装的安装需安装挡板，迫使前屏冷风通过模块化电源流向后屏，防止风道短路。

如图5、6所示，所述的模块化电源自带配置有风扇，前进风口和后出风口，风扇强迫前进风、后出风。

所述的配电单元3安装在机柜箱体A前半屏的下部区域，为机柜提供配电，控制模块化电源的供电。

所述的机柜箱体A为水冷散热单元、模块化电源安装架B、配电单元3提供安装位置。机柜箱体分为前后两屏，前屏放置模块化电源安装架B、配电单元3，后屏放置水冷散热单元，实现水电分离，防止漏水造成安全问题。

所述的内部风循环由风液交换器8、模块化电源、前后屏风道构成。所述的风液交换器8将风液交换产生的冷风送至模块电源进风口处，模块化电源的风扇将模块中热风排至后屏，后屏的热风经过风液交换器8变成冷风后又吹向前屏，形成柜内风冷循环。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，包括水冷散热单元、模块化电源安装架、配电单元和机柜箱体；

所述的水冷散热单元包括机柜箱体内的水水交换器、水循环泵、风液交换器、和连接在管道上的压力表、压力传感器、温度传感器；

所述配电单元置于机柜箱体内下部前屏区域，模块化电源安装架置于机柜箱体内上部前屏区域，模块化电源抽屉式安装于模块化电源安装架上；

所述水冷散热单元构成三个热交换循环，分别为外部水循环、内部水循环和内部风循环；

所述的外部水循环由水水交换器进水口、水水交换器出水口和水水交换器构成，外部冷水通过水水交换器进水口、水水交换器出水口与水水交换器连通，水水交换器对机柜箱体内部水循环中的热水进行热交换，将机柜箱体中的热量带走；所述的内部水循环由水水交换器、水循环泵、风液交换器和连接管道构成，水循环泵通过管道一端连接水水交换器内部出水口，一端连接风液交换器进水口；风液交换器出水口通过管道与水水交换器内部进水口相连，水循环泵使内循环水在内循环中进行循环，在风液交换器中通过风液热交换本体内部风液热量交换将机柜箱体的热量传导在内循环水中，在水水交换器中通过水水热交换将热量传导在外循环水中，最终将机柜中的热量带走；

所述的内部风循环由风液交换器、模块化电源、前后屏风道构成，所述的风液交换器将风液交换产生的冷风送至模块电源进风口处，模块化电源的风扇将模块中热风排至后屏，后屏的热风经过风液交换器变成冷风后又吹向前屏，形成柜内风冷循环。

2.根据权利要求1所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的内部风循环包括风液交换器的风扇，所述风液交换器安装在机柜箱体内顶部，跨接机柜前后屏，风扇处于前屏区域，风扇迫使模块化电源安装架后的机柜箱体后屏区域的热风流过风液交换器本体，热量传导到内循环水中，吹出冷风至模块化电源的进风口区域。

3.根据权利要求1所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，还包括补水阀，安装在风液交换器上，位于水冷散热单元的顶端，正常时处于闭合状态，在补水时打开。

4.根据权利要求1、2或3所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，还包括漏水检测器，漏水检测器包括漏水检测绳、水冷控制器和接水槽，漏水检测绳安装在接水槽内，接水槽安装在水冷散热单元正下方的机柜箱体底部，当漏水发生时，水冷控制器感知漏水检测绳电阻变小，发出漏水报警信息。

5.根据权利要求4所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的模块化电源安装架安装在机柜箱体前半屏上部区域，为模块化电源提供安装位置，所述的模块化电源安装架中各模块安装孔紧密相接，没有模块安装的安装需安装挡板，迫使前屏冷风通过模块化电源流向后屏，防止风道短路。

6.根据权利要求5所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的内部水循环内的循环水为防冻、不导电、比热容大的乙二醇。

7.根据权利要求6所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的外部水循环内的外循环水根据设备应用场合而定。

8.根据权利要求7所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述压力表安装在机柜箱体后屏区域管道上，直观显示内部水循环的水压。

9.根据权利要求8所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的压力传感器安装在管道上，监测内部水循环的水压，传送给水冷控制器进行过压或失压报警。

10.根据权利要求9所述模块化电源的水冷散热机柜，其特征在于，所述的温度传感器安装在管道上，监测内部水循环的水温，传送给水冷控制器进行温度控制。

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