TWI826384B - 電子器件冷卻系統與採暖、通風、空調以及製冷系統 - Google Patents

電子器件冷卻系統與採暖、通風、空調以及製冷系統 Download PDF

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TWI826384B TW107124967A TW107124967A TWI826384B TW I826384 B TWI826384 B TW I826384B TW 107124967 A TW107124967 A TW 107124967A TW 107124967 A TW107124967 A TW 107124967A TW I826384 B TWI826384 B TW I826384B
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柯曼 Ｂ 納姆比爾
布萊恩 Ｒ 霍那
安德魯 Ｃ 貝里
保羅 Ａ 尤斯凱維奇
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美商江森自控科技公司
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Abstract

在此揭露了一種電子器件冷卻系統，所述電子器件冷卻系統具有氣密密封的電子器件外殼。所述系統包括熱交換器，所述熱交換器在，在電子器件外殼內的第一冷卻流體與蒸氣壓縮系統的第二冷卻流體之間交換熱量。風扇使第一冷卻流體在電子器件外殼內循環。電子器件冷卻系統還可以包括位於電子器件外殼內的隔擋系統，所述隔擋系統引導所述第一冷卻流體經過佈置在所述電子器件封殼內的一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子器件部件。

Description

電子器件冷卻系統與採暖、通風、空調以及製冷系統 相關申請的交叉引用
本申請要求於2017年7月19日提交的題為“ELECTRONICS COOLING SYSTEM(電子器件冷卻系統)”的美國臨時申請案序號62/534,627的優先權和權益，所述美國臨時申請案出於所有目的藉由援引以其全部內容併入本文。
本申請總體上涉及一種用於冷卻包含電子器件的外殼之系統。
製冷系統用於各種場合，如用於住宅、商業、工業空調系統。該等系統可以包括多個不同的部件，如馬達、壓縮機、閥門等。該等部件中的一些或全部可以藉由電子器件來控制。電子器件使用諸如電阻器、電晶體、數位訊號處理器、可程式設計邏輯控制器、類比數位轉換器、感應器、變壓器、IGBT、二極體、以及積體電路等電子部件來控制電能的流動和信號。不幸的是，該等電子部件的操作和壽命可能受到熱量、濕氣、工業煙氣/氣體、和/或灰塵的不利影響。
在一個總體方面，一種電子器件冷卻系統，所述電子器件冷卻系統具有氣密密封的電子器件外殼。所述系統包括熱交換器，所述熱交換器在，在電子器件外殼內的第一冷卻流體與蒸氣壓縮系統的第二冷卻流體之間交換熱量。風扇使第一冷卻流體在電子器件外殼內循環。電子器件冷卻系統還可以包括位於電子器件外殼內的隔擋系統，所述隔擋系統以受控方式引導所述第一冷卻流體經過佈置在電子器件外殼內的一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子部件。
在另一個方面，一種系統，所述系統具有電子器件冷卻系統。所述電子器件冷卻系統包括氣密密封的電子器件外殼。所述系統包括熱交換器，所述熱交換器在，在電子器件外殼內的第一冷卻流體與蒸氣壓縮系統的第二冷卻流體之間交換熱量。風扇使第一冷卻流體在電子器件外殼內循環。電子器件冷卻系統還可以包括位於電子器件外殼內的隔擋系統，所述隔擋系統引導所述第一冷卻流體經過佈置在所述電子器件封殼內的一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子器件部件。所述系統包括蒸氣壓縮系統，所述蒸氣壓縮系統產生第二冷卻流體。所述熱交換器在所述第一冷卻流體與所述第二冷卻流體之間交換熱量。在一些實施方式中，所述第二冷卻流體藉由第三冷卻流體來增強。
在另一個方面，一種電子器件冷卻系統，所述電子器件冷卻系統包括電子器件外殼，所述電子器件外殼儲存用於控 制蒸氣壓縮系統(例如，電動馬達)的一個或多個電子部件。所述電子器件外殼係氣密密封的。所述電子器件冷卻系統包括位於電子器件外殼內的隔擋系統。所述隔擋系統引導第一冷卻流體經過所述一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子部件。
10:空調和製冷(HVAC&R)系統
12:建築物
14:蒸氣壓縮系統
16:鍋爐
18:空氣分配系統
20:空氣返回管道
22:空氣供應管道
24:空氣處理機
26:管道
28:樓層
32:壓縮機
34:冷凝器
36:膨脹閥或冷凝裝置/膨脹裝置/第二膨脹裝置
38:蒸發器
40:電子器件外殼
42:電子器件冷卻系統
50:馬達
52:馬達變速驅動器(VSD)
54:磁軸承
55、58:管束
56:冷卻塔
60S、64、95、96、120、202:供應管線
60R、66、97、122、204:返回管線
62:冷卻負載
68:膨脹閥/膨脹裝置
72:泵
84:中間回路
86:第一膨脹裝置
88、94:入口管線
90:中間容器
92、98:管線
100:第一外殼
102:第二外殼
104:出口
106:入口
108:第一冷卻流體
110:第一腔體
112:第二腔體
114:電子部件
116:熱交換器
118:第二冷卻流體
124:風扇
126:隔擋系統
128:擋板
130:隔板
132、178、228:距離
134:外殼壁
136:後部面
138、140:軸向方向
142:冷凝物呼吸閥
144:緊固件
146:風扇進入面板
148:緊固件
150:外殼面板
152:入口腔室
154:出口腔室
156:密封元件
170:冷卻(冷)板
172、174:T形接頭
200:第三冷卻流體
220:導向板
222:內表面
224:頂板
226:表面
230:長度
232:突起
234:凹陷
250、252:切口
254、256:端部
258:長度
260:孔口
280:可調隔擋件
圖1係根據本揭露的一方面的可以利用採暖、通風、空調、以及製冷(HVAC&R)系統的建築物之透視圖；圖2係根據本揭露的一方面的聯接至電子器件冷卻系統之蒸氣壓縮系統之透視圖；圖3係根據本揭露的一方面的聯接至電子器件冷卻系統之蒸氣壓縮系統示意圖；圖4係根據本揭露的一方面的聯接至電子器件冷卻系統之蒸氣壓縮系統示意圖；圖5係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之截面視圖；圖6係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之截面視圖；圖7係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統在圖6的線7-7內之局部截面視圖；圖8係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統在圖6的線7-7內之局部截面視圖； 圖9係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之截面視圖；圖10係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之截面視圖；圖11係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之隔擋系統之前視圖；並且圖12係根據本揭露的一方面的電子器件冷卻系統之隔擋系統之前視圖。
本揭露的實施方式包括電子器件冷卻系統，所述電子器件冷卻系統冷卻電子器件並且保護該等電子器件不受濕氣、工業氣體/煙氣、以及灰塵的影響。電子器件冷卻系統包括氣密密封(或近似氣密密封)的電子器件外殼，以將在電子器件外殼內循環的第一冷卻流體密封起來以免與圍繞外殼的流體相互作用。例如，第一冷卻流體可以是空氣，並且電子器件外殼將此空氣密封起來、並且消除或減少電子器件外殼內的空氣與電子器件外殼外的濕潤或骯髒的空氣相互作用。隨著第一冷卻流體在電子器件外殼內循環，第一冷卻流體藉由強制對流來去除熱量從而冷卻電子器件。第一冷卻流體在熱交換器中將此能量釋放到第二冷卻流體(例如，水、製冷劑)。第二冷卻流體可以來自蒸氣壓縮系統，如來自形成採暖、通風、空調、以及製冷(HVAC&R)系統的一部分的冷卻器。由於電子器件冷卻系統係氣密密封的，電子器件 冷卻系統將冷卻並保護電子器件，而不會在各種環境(例如，工業區、海洋區、沙漠區、熱帶區、沿海地區等)中直接暴露於外部空氣。
第二冷卻流體可以由壓力差驅動穿過熱交換器，和/或可以由泵驅動。例如，壓力差可以由將電子器件冷卻系統流體地聯接在蒸發器管束的相反端部之間產生。以這種方式，流過蒸發器的較高壓力的第二冷卻流體的一小部分被轉移至電子器件冷卻系統。第二冷卻流體流過電子器件冷卻系統熱交換器，以在第一冷卻流體被從電子器件冷卻系統中抽出之前由離開蒸發器管束的然後較低壓力的第二冷卻流體冷卻所述第一冷卻流體。在一些實施方式中，電子器件冷卻系統的供應和返回管線可以聯接至HVAC&R系統中的其他位置，以產生穿過在沒有泵的情況下驅動第二冷卻流體電子器件冷卻系統的壓力差。電子器件冷卻系統因此可以不使用泵來驅動第二冷卻流體穿過熱交換器，從而降低潛在的製造和/或操作成本，而同時增加電子器件冷卻系統的可靠性。然而，在一些實施方式中，第二冷卻流體可以由泵驅動穿過電子器件冷卻系統。在另外的其他實施方式中，泵可以由HVAC&R系統中的壓力差輔助。
現在轉到附圖，圖1係用於建築物12中的採暖、通風、空調和製冷(HVAC&R)系統10的環境的實施方式之透視圖。類似的安排還可以適用於遠洋船舶。HVAC&R系統10可以包括蒸氣壓縮系統14(例如，冷卻器)，所述蒸氣壓縮系統供應可用於冷卻建築物12的已冷卻液體。HVAC&R系統10還可以包括供應溫暖 液體以對建築物12供暖的鍋爐16、以及使空氣循環通過建築物12的空氣分配系統18。空氣分配系統18還可以包括空氣返回管道20、空氣供應管道22、和/或空氣處理機24。在一些實施方式中，空氣處理機24可以包括藉由管道26連接至鍋爐16和蒸氣壓縮系統14的熱交換器。取決於HVAC&R系統10的運行模式，空氣處理機24中的熱交換器可以接收來自鍋爐16的加熱液體或來自蒸氣壓縮系統14的已冷卻液體。HVAC&R系統10被示出為在建築物12的每個樓層28上具有單獨的空氣處理機24，但是在其他實施方式中，HVAC&R系統10可以包括可在兩個或更多個樓層28之間共用的空氣處理機24和/或其他部件。
圖2和圖3展示了可在HVAC&R系統10中使用的蒸氣壓縮系統14之實施方式。具體地，圖2係蒸氣壓縮系統14之透視圖，並且圖3係蒸氣壓縮系統14之示意圖。蒸氣壓縮系統14可以使製冷劑循環通過以壓縮機32開始的回路。所述回路還可以包括冷凝器34、(多個)膨脹閥或(多個)裝置36、以及蒸發器38。蒸氣壓縮系統14可以進一步包括電子器件外殼40，所述電子器件外殼儲存用於操作蒸氣壓縮系統14的多個不同的電子器件。可被儲存在電子器件外殼40中的一些電子器件包括(多個)數位(A/D)轉換器、(多個)微處理器、一個或多個非易失性記憶體、(多個)介面板等。如將在以下更詳細解釋的，電子器件外殼40形成以上所討論的電子器件冷卻系統42的冷卻電子器件的一部分。在一些實施方式中，電子器件外殼40係氣密密封的容器，所述容器減少和/或阻止電子器件暴露於濕潤且骯髒的環境。在一些實施方式中，電子器件外殼40可以與包含馬達變速驅動器(VSD)52的外 殼或與包含控制馬達磁軸承的部件的外殼相同。
可在蒸氣壓縮系統14中用作製冷劑的流體的一些實例係氫氟烴(HFC)基的製冷劑(例如R-410A、R-407、R-134a、氫氟烯烴(HFO)、R1233zd、R1234ze)，“天然”製冷劑(如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744)，或烴基製冷劑，水蒸氣，或任何合適的製冷劑。在一些實施方式中，蒸氣壓縮系統14可以被配置成有效地利用在一個大氣壓下具有約19攝氏度(86華氏度)的標準沸點的製冷劑(相對於諸如R-134a等中壓製冷劑，也稱為低壓製冷劑)。如本文所使用的，“標準沸點”可以是指在一個大氣壓下測量到的沸點溫度。
在一些實施方式中，蒸氣壓縮系統14可以使用以下部件中的一個或多個：(多個)變速驅動器52、馬達50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥或冷凝裝置36、和/或蒸發器38。馬達50驅動壓縮機32並且可以由變速驅動器(VSD)52供電。VSD 52從交流(AC)電源接收具有特定的固定線路電壓和固定線路頻率的AC電力，並且向電機50提供具有可變電壓和頻率的電力。在其他實施方式中，馬達50可以直接由AC或直流(DC)電源供電。馬達50可以包括可以由VSD 52供電或者直接由AC或DC電源供電的任何類型的電動馬達，諸如開關磁阻馬達、感應馬達、電子換向永磁馬達或其他合適的馬達。在一些實施方式中，壓縮機32和/或馬達50可以使用磁軸承54以減少操作期間的摩擦和/或噪音並且增加壓縮機/馬達的可靠性。磁軸承54可以由容納在電子器件外殼40內的電子器件進行控制。如以上所解釋的，電子器件外殼40可以保護電子 器件不受灰塵和濕氣的影響，而電子器件冷卻系統42使用由蒸氣壓縮系統14供應的冷卻流體(例如，水、製冷劑)冷卻電子器件。
壓縮機可以是容積式裝置32，所述容積式裝置壓縮製冷劑蒸氣並且將蒸氣通過排放通道輸送至冷凝器34。在一些實施方式中，壓縮機32可以是離心式壓縮機。由壓縮機32輸送至冷凝器34的製冷劑蒸氣可以將熱量傳遞至冷凝器34中的冷卻流體(例如，水或空氣)。作為與冷卻流體進行熱傳遞的結果，製冷劑蒸氣可以在冷凝器34中冷凝成製冷劑液體。來自冷凝器34的液體製冷劑可以流過膨脹裝置36到達蒸發器38。在圖3所展示的實施方式中，冷凝器34係水冷式的、並且包括連接至冷卻塔56(或圍繞容器的水體)的管束55，所述管束將冷卻流體供應至冷凝器34。
輸送到蒸發器38的液體製冷劑可以吸收來自另一冷卻流體的熱量，所述另一冷卻流體可以是或可以不是與冷凝器34中使用的相同冷卻流體。蒸發器38中的液體製冷劑可能經歷從液體製冷劑到製冷劑蒸氣的相變。如圖3所展示的實施方式中所示，蒸發器38可以包括管束58，所述管束聯接至已冷卻流體供應管線60S和返回管線60R。供應管線60S和返回管線60R將冷卻器14連接至冷卻負載62。蒸發器38的冷卻流體(例如水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他合適的流體)經由返回管線60R進入蒸發器38並經由供應管線60S離開蒸發器38。蒸發器38可以經由與製冷劑的熱傳遞來降低管束58中的冷卻流體的溫度。蒸發器38中的管束58可以包括多個管和/或多個管束。在任何情況下，蒸氣製冷劑都從蒸發器38流出並藉由抽吸管線返回到壓縮機32以完成循 環。
如所展示的，電子器件冷卻系統42可以聯接至蒸發器38中的管束58以接收來自HVAC&R系統10的冷卻流體流。電子器件冷卻系統42使用來自HVAC&R系統10的冷卻流體(例如，水)以冷卻電子器件外殼40內的電子器件。如以上所解釋的，電子器件冷卻系統42可以不包括泵、並且可以替代地使用HVAC&R系統10中的壓力差來驅動冷卻流體流穿過電子器件冷卻系統42。例如，電子器件冷卻系統42的供應管線64可以接入管束58的接收流過返回管線60R的冷卻流體的端部。在穿過電子器件冷卻系統42之後，冷卻流體由於其從佈置在電子器件外殼40內的電子器件中吸收能量而溫度和壓力升高。冷卻流體然後通過返回管線66返回至管束58的供應管線側。在蒸發器38中的這個位置，蒸發器38中的冷卻流體的壓力將比從蒸發器38轉移通過供應管線64的冷卻流體的壓力更低。在沒有泵的情況下，此壓力差驅動冷卻流體流穿過電子器件冷卻系統42。
在一些實施方式中，電子器件冷卻系統42的供應管線64和返回管線66可以聯接至蒸氣壓縮系統14中的其他位置，以形成驅動冷卻流體穿過電子器件冷卻系統42的壓力差。例如，供應管線64(即，虛線供應管線64)可以在離開冷凝器34的冷卻流體(例如，製冷劑)穿過膨脹閥/膨脹裝置68之後接收所述冷卻流體。供應管線64引導冷卻流體穿過電子器件冷卻系統42，在所述電子器件冷卻系統中冷卻流體在通過返回管線66(即，虛線返回管線66)離開之前通過冷卻板/冷板冷卻第一流體或電子器件。由 於離開膨脹閥68的冷卻流體處於比蒸發器38中的冷卻流體更高的壓力，返回管線66然後可以使冷卻流體(即，製冷劑)返回至蒸發器38，在沒有泵的情況下，壓力差驅動冷卻流體流穿過電子器件冷卻系統42。
然而，在一些實施方式中，可以由一個或多個泵72將冷卻流體驅動穿過電子器件冷卻系統42。在另外的其他實施方式中，(多個)泵72可以由HVAC&R系統10中的壓力差輔助。
圖4係具有結合在冷凝器34與蒸發器38之間的中間回路84的蒸氣壓縮系統14的示意圖。中間回路84可以具有直接流體連接至冷凝器34的入口管線88。在其他實施方式中，入口管線88可以間接地流體聯接至冷凝器34。如圖4所展示的實施方式所示，入口管線88包括定位在中間容器90上游的第一膨脹裝置86。在一些實施方式中，中間容器90可以是閃蒸罐(例如，閃蒸式中冷器)。在其他實施方式中，中間容器90可以被配置成直接膨脹熱交換器或經濟器。在圖4所展示的實施方式中，中間容器90用作閃蒸罐，並且第一膨脹裝置86被配置成降低從冷凝器34接收的液體製冷劑的壓力(例如，膨脹)。在膨脹過程期間，一部分液體可能汽化，並且因此中間容器90可以用於將蒸氣與從第一膨脹裝置86接收到的液體分離。另外，由於液體製冷劑在進入中間容器90時經歷了壓降(例如，由於進入中間容器90時體積快速增大)，中間容器90可以使液體製冷劑進一步膨脹。中間容器90中的蒸氣可以通過入口管線94被壓縮機32抽至壓縮機32的中間壓力埠。在其他實施方式中，中間容器90中的蒸氣可以被抽至壓縮機32的中間 段。由於在膨脹裝置86和/或中間容器90中膨脹，在中間容器90中收集的液體可以比離開冷凝器34的液體製冷劑具有更低的焓。來自中間容器90的液體然後可以在管線92中流過第二膨脹裝置36到達蒸發器38。
如所展示的，電子器件冷卻系統42接收來自蒸氣壓縮系統14的冷卻流體。藉由使用熱交換器，電子器件冷卻系統42使用冷卻流體來冷卻電子器件外殼40內的電子器件。如以上所解釋的，電子器件冷卻系統42可以不包括泵、並且可以替代地使用蒸氣壓縮系統14中的壓力差來驅動冷卻流體流穿過電子器件冷卻系統42。例如，到電子器件冷卻系統42的供應管線96可以接入將液體冷卻流體(即，製冷劑)從中間容器90運送到蒸發器38的管線92中。在穿過電子器件冷卻系統42之後，冷卻流體的溫度升高。冷卻流體通過管線98返回至蒸發器38，所述蒸發器處於比流過管線92的冷卻流體更低的壓力下。如所展示的，返回管線98聯接至蒸發器38。由於離開管線92的冷卻流體處於比蒸發器38中的壓力更高的壓力下，在沒有泵的情況下，壓力差驅動冷卻流體流穿過電子器件冷卻系統42。然而，在一些實施方式中，泵72可以輔助和/或驅動冷卻流體(即，來自蒸發器38的液體製冷劑)穿過供應管線95到達電子器件冷卻系統42、並且使冷卻流體通過返回管線97返回至蒸發器38。
圖5係電子器件冷卻系統42的實施方式的截面視圖。如以上所解釋的，電子器件外殼40形成電子器件冷卻系統42的一部分。電子器件外殼40係氣密密封的容器，所述容器減少和/ 或阻止電子器件暴露於環境中的濕氣、工業煙氣/氣體和灰塵。如所展示的，電子器件外殼40包括第一外殼100，所述第一外殼聯接至第二外殼102。第一外殼100和第二外殼102藉由出口104和入口106流體聯接在一起。在一些實施方式中，可以存在多個入口106和出口104(例如，2個、3個、4個、5個、或更多個)。出口104和入口106使得冷卻流體108(例如，空氣)能夠在第一外殼100中的第一腔體110與第二外殼102中的第二腔體112之間循環，以冷卻電子部件114。電子部件114可以包括微晶片、積體電路、電源、電晶體、電阻器、感應器、變壓器、IGBT等。有利地，電子器件冷卻系統42限制和/或阻止冷卻流體108與電子器件外殼40外部的流體之間的直接相互作用。以這種方式，電子器件外殼40能夠阻止和/或減少電子部件114暴露於環境中的濕氣、工業煙氣/氣體、和/或灰塵。例如，冷卻流體108(例如，空氣)可以不暴露於圍繞電子器件外殼40的外部循環的潮濕/濕潤空氣。
為了從冷卻流體108中去除熱量，電子器件冷卻系統42包括熱交換器116(例如，氣體至液體熱交換器)。熱交換器116通過供應管線120接收第二冷卻流體118。第二冷卻流體118來自蒸氣壓縮系統14，並且可以是製冷劑、水等。在熱交換器116中，第二冷卻流體118與在電子器件外殼40中循環的第一冷卻流體108交換能量。在熱交換器116中交換能量之後，第二冷卻流體118以較高的溫度離開熱交換器116。第二冷卻流體118然後離開電子器件冷卻系統42通過返回管線122運送到HVAC&R系統10。
在離開熱交換器116之後，使用風扇124將第一冷卻 流體108驅動進入第二外殼102。更具體地，風扇124抽吸穿過熱交換器116的第一冷卻流體108，並且然後吹動第一冷卻流體108穿過出口104並進入入口腔室152。在穿過出口104之後，第一冷卻流體108接觸隔擋系統126。如所展示的，隔擋系統126重新引導冷卻流體108的流動並控制冷卻流體流過第二外殼102。隔擋系統126包括擋板128和隔板130。隔板130聯接至第二外殼102、並且將擋板128與外殼壁134以一定距離132間隔開。在某些實施方式中，距離132可以被選擇用於優化冷卻流體108的流動和壓降。除了將擋板128與外殼壁134間隔開之外，隔板130還將出口104與入口106間隔開以形成入口腔室152和出口腔室154。相應地，當冷卻流體108通過出口104離開第一外殼100時，隔板130阻止第一冷卻流體108直接流動到入口106而不經過擋板128和所附接的電子部件114。
當第一冷卻流體108離開出口104時，所述第一冷卻流體接觸擋板128的後部面136。第一冷卻流體108因而在入口腔室152中沿軸向方向138(例如，豎直)被向上引導。當第一冷卻流體108向上流動時，其經過擋板128。在經過擋板128之後，第一冷卻流體108沿軸向方向140(例如，向下)流動。當第一冷卻流體108沿方向140流動時，這產生冷卻電子部件114的級聯冷卻效果。第一冷卻流體108然後圍繞擋板128的底部流動，在所述底部處，所述第一冷卻流體接觸第二外殼102的壁134。壁134和擋板128沿軸向方向138向上引導第一冷卻流體108通過出口腔室154。如以上所解釋的，隔板130阻止出口104與入口106之間的直接流體流動。第一冷卻流體108因而被驅動穿過入口106並且進入熱交換器116，在所述熱交換器處，所述第一冷卻流體再次與第二冷卻流體 118交換能量。
由於電子器件外殼40係氣密密封的，第一冷卻流體108中的濕氣可以不增多。然而，第一冷卻流體108中的初始濕氣可能在腔體110內冷凝，在所述腔體處，熱交換器116和供應管線120產生最冷的表面。為了便於從電子器件外殼40中去除液體，電子器件冷卻系統42包括冷凝物呼吸閥142。冷凝物呼吸閥142使得液體能夠離開電子器件外殼40，同時阻止和/或減少外部(環境)流體流動進入電子器件外殼40。冷凝物呼吸閥142可以被置於第一外殼100中，以便冷凝在第一冷卻流體108中的液體離開熱交換器116時將其捕獲。換言之，在第一冷卻流體108離開熱交換器116時，液體可以從第一冷卻流體108中冷凝出並且由於重力而沿方向140落到第一外殼100的底部。液體可以然後流動至冷凝物呼吸閥142，在所述冷凝物呼吸閥處，所述液體被沿方向140引導出第一外殼100。這個過程因此可以在腔體110和112中產生乾燥的冷空氣，所述冷空氣冷卻電子部件114並保護電子器件不受濕氣影響。此外，為了促進冷凝以及所形成的與任何冷凝物冷電子部件114分隔開，熱交換器116被置於第一外殼100內。如以上所解釋的並且參見圖5，第一外殼100和第二外殼102由壁134分隔開，所述壁阻止在第一外殼100中形成的最小限度的冷凝物流動進入第二外殼102。
在一些實施方式中，第一外殼100和第二外殼102係聯接到一起的單獨的外殼。例如，第一外殼100和第二外殼102可以藉由緊固件144聯接到一起。當被聯接時，第一外殼100和第二 外殼102可以形成不透流體的密封，所述密封阻止和/或減少外部(環境)流體進入電子器件外殼40。可以使用密封元件156來形成不透流體的密封，如使用墊圈、焊接、聚合物密封件(例如O型圈等)、銅焊、黏合劑等。在一些實施方式中，第一外殼100和第二外殼102可以彼此成一體(例如，單件式)。雖然所展示的第一外殼100和第二外殼102具有不同的尺寸，但在一些實施方式中它們可以是相同尺寸的。
為了有助於進入腔體110和112，第一外殼100和第二外殼102可以具有進入面板。例如，第一外殼100可以包括風扇進入面板146。風扇進入面板146藉由一個或多個緊固件148(例如，像螺栓、螺釘的螺紋緊固件)聯接至第一外殼100。風扇進入面板146使得能夠進入進行風扇124的更換和/或維護。當被聯接至外殼40時，風扇進入面板146使用墊圈、銅焊、黏合劑等與第一外殼100形成不透流體的密封，以阻止和/或減少與圍繞電子器件外殼40外部的流體接觸。還可以藉由聯接至第二外殼102的外殼面板150觸及電子部件114。外殼面板150可以同樣地藉由緊固件(例如，像螺栓、螺釘的螺紋緊固件等)聯接至第二外殼102。外殼面板150還可以使用墊圈、銅焊、黏合劑等與第二外殼102形成不透流體的密封，以阻止和/或減少與圍繞電子器件外殼40外部的流體接觸。
圖6係電子器件冷卻系統42的實施方式的截面視圖。圖6中的電子器件冷卻系統42使第一冷卻流體108循環通過第一外殼100和第二外殼102以冷卻電子部件114。然而，為了提供額外的冷卻，電子器件冷卻系統42可以包括一個或多個冷卻(冷) 板170。冷卻(冷)板170可以提高來自一個或多個電子部件114的熱傳遞。例如，一些電子部件114可能比其他電子部件產生更多的熱量。該等電子部件114可能因而提高對電子器件冷卻系統42的熱傳遞的要求。因此，電子器件冷卻系統42可以包括冷卻(冷)板170以使得能夠更直接地從電子器件向第二冷卻流體118傳遞熱量。如圖6中所示出的，冷卻(冷)板170可以直接接收第二冷卻流體118並使其循環。供應管線120和返回管線122可以包括相應的T形接頭172和174。如圖6中所示出的，T形接頭172、174使得第二冷卻流體118能夠流入和流出熱交換器116以及冷卻(冷)板170。第二冷卻流體118可以是水或製冷劑。
由於冷卻(冷)板170位於第二外殼102內，冷卻(冷)板170可以在第二外殼102內形成冷凝物。為了減小由冷卻(冷)板170形成的冷凝物與電子部件114之間潛在的接觸，冷卻(冷)板170可以沿方向140被定位在擋板128的底部。相應地，如果冷凝物形成在冷卻(冷)板170上，則所述冷凝物可以沿方向140落到第二外殼102的底部，而不接觸任何其他電子部件114。為了去除冷凝物，第二外殼102可以包括第二冷凝物呼吸閥142、176。如以上所解釋的，冷凝物呼吸閥176使得電子器件冷卻系統42能夠從第一外殼100和/或第二外殼102中去除液體。然而，在一些實施方式中，由於熱交換器116和供應管線120在冷卻流體108到達第二外殼102之前從冷卻流體中的濕氣冷凝出，冷卻(冷)板170可以在第二外殼102內不形成冷凝物。
在一些實施方式中，電子器件冷卻系統42可以包括 額外的隔擋系統126來容納並冷卻更多的電子部件114。如圖6中所展示的，電子器件冷卻系統42包括聯接至第二外殼102的壁134的第一隔擋系統126和聯接至外殼面板150的第二隔擋系統126。相應的第一和第二隔擋系統126的擋板128可以以一定距離178間隔開，以有助於第一冷卻流體108流過電子部件114。距離178可以優化，以促進從電子部件114到冷卻流體108的所需熱傳遞。
圖7係電子器件冷卻系統42的實施方式在圖6的線7-7內之局部截面視圖。如以上所解釋的，圖7中的電子器件冷卻系統42使第一冷卻流體108循環通過第一外殼100和第二外殼102以冷卻電子部件114。為了提供額外的冷卻，電子器件冷卻系統42可以包括一個或多個冷卻(冷)板170。冷卻(冷)板170可以提高來自一個或多個電子部件114的熱傳遞。例如，一些電子部件114可能比其他電子部件產生更多的熱量。因此，電子器件冷卻系統42可以包括冷卻(冷)板170以使得能夠更直接地從電子器件向第二冷卻流體118傳遞熱量。然而，在重新引導第二冷卻流體118以流過熱交換器116之前，電子器件冷卻系統42可以首先將第二冷卻流體118引導至冷卻(冷)板170，而不是使第二冷卻流體118的流動分流。
圖8係電子器件冷卻系統42的實施方式在圖6的線7-7內之局部截面視圖。如以上所解釋的，為了提供額外的冷卻，電子器件冷卻系統42可以包括一個或多個冷卻(冷)板170。冷卻(冷)板170可以提高來自一個或多個電子部件114的熱傳遞。然而，電子器件冷卻系統42可以首先將第二冷卻流體118引導至熱交 換器116，在此之後第二冷卻流體118則被引導至冷卻(冷)板170，而不是首先將第二冷卻流體118引導至冷卻(冷)板170。藉由首先引導第二冷卻流體118通過熱交換器116，電子器件冷卻系統42可以在冷卻一個或多個電子部件114的同時加熱第二冷卻流體118並且減少第二外殼102中的冷凝。
圖9係電子器件冷卻系統42的實施方式的截面視圖。如以上所解釋的，電子器件冷卻系統42可以包括一個或多個冷卻(冷)板170。冷卻(冷)板170可以提高來自一個或多個電子部件114的熱傳遞。例如，一些電子部件114可能比其他電子部件產生更多的熱量。該等電子部件114可能因而提高對電子器件冷卻系統42的熱傳遞的要求。然而，冷卻(冷)板170可以單獨地供應有第三冷卻流體200。第三冷卻流體200通過相應的供應管線202和返回管線204流入和流出冷卻(冷)板170。在一些實施方式中，第二冷卻流體118和第三冷卻流體200可以是相同的冷卻流體。例如，第二冷卻流體118和第三冷卻流體200可以是水、製冷劑等。在另一個實施方式中，第二冷卻流體118和第三冷卻流體200可以是不同的。例如，第二冷卻流體118可以是水，而第三冷卻流體200可以是製冷劑，或反之亦然。
圖10係電子器件冷卻系統42的實施方式之截面視圖。在一些實施方式中，隔擋系統126可以包括一個或多個額外的導向板220。導向板220輔助控制第一冷卻流體108流過第二外殼102。如所展示的，導向板220聯接至第二外殼102的頂板224的內表面222。導向板220沿方向140背離內表面222延伸。導向板220可 以在一部分或整個擋板128上延伸以引導第一冷卻流體108的流動。如所展示的，第一冷卻流體108向上流動並流過擋板128。在經過擋板128之後，第一冷卻流體108接觸導向板220的表面226。導向板220引導第一冷卻流體108沿方向140向下並經過電子部件114。以這種方式，導向板220使第一冷卻流體108在電子部件114上的流動集中起來以促進熱傳遞。在一些實施方式中，導向板220的表面226與擋板128之間的距離228可以增大或減小，以控制在電子部件114上的流體流動的特性。增大的流動速度可以增大湍流，從而導致從電子部件114傳更多的熱量。例如，藉由減小距離228，導向板220可以使第一冷卻流體108在電子部件114上的流動速度增大。同樣地，如果增大距離228，則導向板220可以使第一冷卻流體108在電子部件114上的流動速度減小。以這種方式，電子器件冷卻系統42可以使用導向板220來引導並定制第一冷卻流體108與電子部件114之間的熱傳遞。
如所展示的，導向板220的表面226係平的；然而，在一些實施方式中，表面226可以是彎曲的或以其他方式成形，以促進沿導向板220的不同位置處的熱傳遞。例如，導向板220與擋板128之間的距離228可以在沿長度230的不同點處增大和/或減小，以定制和/或優化不同的電子部件114上的熱傳遞(例如，增大或減小不同電子部件114上的流動速度)。在一些實施方式中，導向板220可以包括突起232和/或凹陷234，而不是在沿導向板220的長度230的不同點處改變導向板的曲率。突起232和凹陷234可以類似地控制第一冷卻流體108在特定電子部件114上的流動速度和流率，並且因此控制熱傳遞特性。
為了觸及電子部件114，導向板220可以與第二外殼102可移除地聯接。例如，導向板220可以藉由卡扣連接、卡口連接等聯接至第二外殼102。在一些實施方式中，導向板220可以使用緊固件(例如，螺紋緊固件)可移除地聯接。
圖11係隔擋系統126的實施方式之前視圖。如所展示的，擋板128可以具有除矩形或正方形之外的另一種形狀。例如，擋板128可以具有不規則的形狀，以控制第一冷卻流體108在電子部件114上的流動。在圖11中，板128包括在擋板128的相應端部254和256處的矩形切口250和252。然而，切口250、252可以位於沿擋板128的長度258的不同位置，具有不同的尺寸、和/或不同的形狀(例如，半圓形、三角形、正方形等)，以便定制/控制第一冷卻流體108在電子部件114上的流動。如所展示的，由於切口252比切口250更大，在擋板128的端部256上或附近擋板128將更多的第一冷卻流體108引導經過電子部件114。應當注意到的是，切口250、252可以被置於擋板128上在隔板130上方和/或下方的任何位置，以控制第一冷卻流體108在電子部件114上的流動。
在一些實施方式中，擋板128還可以包括孔口260。孔口260使得第一冷卻流體108能夠穿過孔口260，而不是向上流動並流過擋板128。這實現了第一冷卻流體108在特定電子部件114上的已定制和/或優化的流體流動。雖然圖11中示出了兩個孔口260，但在其他實施方式中，可以存在不同數量的孔口260，如1個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個或更多個。此外，孔口260可以具有不同的形狀和/或尺寸，以便定制和/或優化第一冷卻流體 108在電子部件114上的流動。
圖12係隔擋系統126的實施方式之前視圖。如所展示的，隔擋系統126包括擋板128和隔板130。如圖11中所見的，隔擋系統126包括可調隔擋件280，而不是使用不規則形狀的擋板128和/或孔口260來控制第一冷卻流體108的流動。可調隔擋件280聯接至擋板128的相應端部254和256。可調隔擋件280可以沿方向138和140豎直地重新定位，以定制第一冷卻流體108在電子部件114上的流動。雖然圖12使用可調隔擋件280來控制第一冷卻流體108的流動，但是在一些實施方式中，隔擋系統126可以包括可調隔擋件280、孔口260、以及切口250和252的組合，以控制第一冷卻流體108在電子部件114上的流動。
儘管僅展示和描述了本揭露的某些特徵和實施方式，但熟習該項技術者可以想到許多修改和變化(例如，各種元件的大小、尺寸、結構、形狀和比例、參數的值(例如，溫度、壓力等)、安裝佈置、材料的使用、顏色、取向等的變化)而實質上無需脫離申請專利範圍中所述的主題的新穎性教導和優點。可以根據替代實施方式對任何過程或方法步驟的順序或序列進行改變或重新排序。因此，應當理解的是，所附申請專利範圍旨在將所有這類修改和變化涵蓋為落入本發明的真正精神內。此外，為了提供對示例性實施方式的簡要描述，可能沒有描述實際的實現方式的所有特徵(即與目前預期的實施本發明的最佳模式無關的那些特徵或與實現所保護發明無關的那些特徵)。應當理解的是，在任何這種實際實施方式的開發中(如在任何工程或設計方案 中)，必須作出大量實施方式特定的決定。這種開發工作可能是複雜且耗時的，但是對於從本揭露中受益的普通技術人員來說，這仍是常規的設計、生產和製造工作，而無需過多實驗。
40:電子器件外殼
42:電子器件冷卻系統
120:供應管線
122:返回管線
100:第一外殼
102:第二外殼
104:出口
106:入口
108:冷卻流體
110:第一腔體
112:第二腔體
114:電子部件
116:熱交換器
118:第二冷卻流體
124:風扇
126:隔擋系統
128:擋板
130:隔板
132:距離
136:後部面
138、140:軸向方向
142:冷凝物呼吸閥
144:緊固件
146:風扇進入面板
148:緊固件
150:外殼面板
152:入口腔室
154:出口腔室
156:密封元件

Claims (18)

  1. 一種電子器件冷卻系統，包括：電子器件外殼，其中所述電子器件外殼係氣密密封的；熱交換器，所述熱交換器被配置成在所述電子器件外殼內的第一冷卻流體與蒸氣壓縮系統的第二冷卻流體之間交換熱量；風扇，所述風扇被配置成使所述第一冷卻流體在所述電子器件外殼內循環；以及隔擋系統，所述隔擋系統位於所述電子器件外殼內，其中所述隔擋系統包括擋板，所述擋板被配置成引導所述第一冷卻流體經過於所述電子器件外殼內佈置在所述擋板上的一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子部件，其中所述電子器件外殼包含第一外殼和第二外殼，所述第一外殼被配置成固持所述熱交換器和所述風扇，而所述第二外殼被配置成支撐具有所述擋板的所述隔擋系統，使得所述擋板在所述第二外殼內延伸。
  2. 如請求項1所述之系統，包括冷凝物呼吸閥，所述冷凝物呼吸閥聯接至所述電子器件外殼，其中所述冷凝物呼吸閥被配置成釋放冷凝在所述電子器件外殼中的液體。
  3. 如請求項1所述之系統，其中，所述第一外殼和所述第二外殼經由入口和出口流體聯接到一起，並且其中，所述入口和出口使得所述第一冷卻流體能夠在所述第一外殼與所述第二外殼之間循環。
  4. 如請求項3所述之系統，其中，所述隔擋系統包括聯接至所述擋板的隔板，並且其中，所述隔板被定位在所述入口與所述出口之間以迫使所述 第一冷卻流體流過所述擋板且流過佈置在所述擋板上的所述一個或多個電子部件。
  5. 如請求項1所述之系統，其中，所述隔擋系統包括可調隔擋件，所述可調隔擋件聯接至所述擋板，其中所述可調隔擋件被配置成相對於所述擋板移動以調節所述第一冷卻流體在所述一個或多個電子部件上的流動。
  6. 如請求項1所述之系統，包括冷卻板，所述冷卻板聯接至所述隔擋系統，其中，所述冷卻板被配置成聯接至所述一個或多個電子部件並且冷卻所述一個或多個電子部件。
  7. 如請求項6所述之系統，其中，所述冷卻板被配置成從所述蒸氣壓縮系統接收第三冷卻流體以冷卻所述一個或多個電子部件。
  8. 如請求項7所述之系統，其中，所述第一冷卻流體和所述第三冷卻流體係不同的。
  9. 一種採暖、通風、空調以及製冷(HVAC&R)系統，包括：電子器件冷卻系統，所述電子器件冷卻系統包括：電子器件外殼，其中所述電子器件外殼係氣密密封的，且所述電子器件外殼包含第一外殼和第二外殼；熱交換器；風扇，所述風扇被配置成使第一冷卻流體在所述電子器件外殼內循環；以及隔擋系統，所述隔擋系統位於所述電子器件外殼內，其中所述隔擋系統包括擋板，所述擋板被配置成引導所述第一冷卻流體經過佈置在所述擋板上的一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個 電子部件；以及蒸氣壓縮系統，所述蒸氣壓縮系統被配置成產生第二冷卻流體，其中，所述熱交換器被配置成在所述第一冷卻流體與所述第二冷卻流體之間交換熱量，所述第一外殼被配置成固持所述熱交換器和所述風扇，而所述第二外殼被配置成支撐具有所述擋板的所述隔擋系統，使得所述擋板在所述第二外殼內延伸。
  10. 如請求項9所述之採暖、通風、空調以及製冷(HVAC&R)系統，其中，所述蒸氣壓縮系統係冷卻器。
  11. 如請求項10所述之採暖、通風、空調以及製冷(HVAC&R)系統，其中，所述第二冷卻流體係水。
  12. 如請求項10所述之採暖、通風、空調以及製冷(HVAC&R)系統，其中，所述第二冷卻流體係製冷劑。
  13. 如請求項9所述之採暖、通風、空調以及製冷(HVAC&R)系統，包括所述一個或多個電子部件，其中，所述一個或多個電子部件被配置成控制所述蒸氣壓縮系統的操作。
  14. 一種電子器件冷卻系統，包括：電子器件外殼，所述電子器件外殼被配置成儲存用於控制蒸氣壓縮系統的一個或多個電子部件，其中所述電子器件外殼係氣密密封的；以及隔擋系統，所述隔擋系統位於所述電子器件外殼內，其中所述隔擋系統包括擋板，所述擋板被配置成引導第一冷卻流體經過所述一個或多個電子部件，以冷卻所述一個或多個電子部件，其中所述一個或多個電 子部件被佈置在所述擋板上，其中所述電子器件外殼包含第一外殼和第二外殼，所述第一外殼被配置成固持熱交換器和風扇，而所述第二外殼被配置成支撐具有所述擋板的所述隔擋系統，使得所述擋板在所述第二外殼內延伸。
  15. 如請求項14所述之系統，其中，所述隔擋系統包括隔板，所述隔板將所述隔擋系統聯接至所述電子器件外殼。
  16. 如請求項15所述之系統，其中所述隔板從所述擋板的第一側延伸到所述電子器件外殼，而所述一個或多個電子部件被佈置在所述擋板的第二側，所述第二側與所述擋板的所述第一側相對。
  17. 如請求項14所述之系統，包括可調隔擋件，所述可調隔擋件聯接至所述擋板，其中所述可調隔擋件被配置成在不同的位置處聯接至所述擋板，以控制所述第一冷卻流體在所述一個或多個電子部件上的流動。
  18. 如請求項14所述之系統，其中，所述擋板限定一個或多個孔，所述一個或多個孔引導所述第一冷卻流體經過所述一個或多個電子部件。
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