CN105704984B - 一种一体式冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体式冷却装置。包括液冷系统和风冷系统；液冷系统包括串联的储液箱、过滤器、循环泵和冷板，所述风冷系统包括风机组件、风机电源、风冷散热机构和风道静压腔；所述风冷散热机构由并列的散热翅片组成。液冷系统和风冷系统均设于冷板的一侧面上；冷板上设有冷却介质管路，风冷散热机构对应设于冷却介质管路处的冷板上。本发明将冷板与二次冷却设备的风冷散热翅片进行了集成，减少设备量，降低各层热阻，使装置的冷却能力有了很大的提升，比纯风冷装置降低温升40℃，同时还节省3U(133mm)的高度空间。本发明具有结构紧凑、集成度高、管路简单、易于控制调节、节能降噪等优点，可满足大型分布式发射机组或其它电子设备的散热需求。

Description

一种一体式冷却装置
技术领域
本发明属于发射电子设备散热技术领域，尤其涉及到一种风冷散热器与液冷冷板集成于一体的冷却装置。
背景技术
电子元器件的高密度、多功能的集成化程度越来越高，包括雷达在内的大型军用电子集成装备将呈现系统规模极大化，功能模块极小化的“两极化”发展趋势。未来电子元器件系统热耗将达到兆瓦量级，而组件热耗将达到千瓦量级，电子器件功率芯片的极限热流密度将超过1000 W/cm2, 必须发展轻小化的高效热控技术，作为高功率集成功能模块和超大规模军用装备系统发展的核心支撑技术。目前针对电子元器件的散热热设计的方案主要有两种：风冷和液冷。随着行热耗散功率增加，单纯的采用强迫风冷已经无法满足热设计指标，而采用液冷方案将行发热器件固定在一块由液体冷却的冷板上能有效的带走热量，但所需的二次冷却设备空间的约束常常成为其限制性设计因素，同时也会带来低温下能耗增加、传统液冷源和设备之间管路连接的问题。
发明内容
为了解决设备空间受限的问题，本发明提供一种将液冷板与二次冷却设备的风冷散热翅片集成的一体式冷却装置。
一种一体式冷却装置包括液冷系统和风冷系统；所述液冷系统包括串联的储液箱2、过滤器3、循环泵5和冷板1，所述风冷系统包括风机组件25、风机电源26、风冷散热机构24和风道静压腔27；所述风冷散热机构24由并列的散热翅片组成；
所述液冷系统和风冷系统均设于冷板1的一侧面上；
所述冷板1为矩形板，一侧板面上均布开设有设有冷却介质槽21，均布的冷却介质槽21串联，均布的冷却介质槽21上覆盖盖板23形成冷却介质管路，冷却介质管路的一端为进液口19，另一端为出液口20，冷却介质管路串联在循环泵5的出口和储液箱2的进口之间；所述循环泵5和储液箱2均固定设于冷板1上；
所述风冷散热机构24安装在冷板1上，且对应覆盖在冷却介质管路上；风冷散热机构24的进风端连通着风道静压腔27的出风口，风道静压腔27的进风口对应连接着风机组件25的出风口；所述风道静压腔27和风机组件25均固定设于冷板1上。
进一步限定的具体结构如下：
所述均布的冷却介质槽21的中部设有均布的加密冷却介质槽22，均布的加密冷却介质槽22的面积为均布的冷却介质槽21的面积的四分之一至三分之一。
所述冷却介质槽21的槽宽为2～4mm，槽深为2～4mm，相邻冷却介质槽21之间的间距为2～4mm；所述加密冷却介质槽22的槽宽为0.8～1mm，槽深为0.8～1 mm，相邻加密冷却介质槽22之间的间距为0.5～1mm。
所述风道静压腔27为横截面呈L形的立方体，其中短边的端面连接着风冷散热机构24的进风端，长边的外端面连接着风机组件25的出风口。
所述风机组件25由两台以上轴流式风机并列组成。
所述循环泵5的出口和储液箱2的进口之间串联着卸荷管路，卸荷管路上设有卸荷阀6。
所述储液箱2的上部分别设有自动排气阀9和补液阀11，底部设有排液阀10。
所述过滤器3上并联着压差传感器4。
所述循环泵5的出口和冷板1上的进液口19之间的管路上设有压力传感器7和温度传感器8。
每片散热翅片之间间隙的高宽比为15。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明将液冷板与二次冷却设备的风冷散热翅片进行了集成，减少设备量，降低各层热阻，使装置的冷却能力有了很大的提升，比纯风冷装置降低温升40℃，同时还节省3U(133mm)的高度空间。
2.和传统二次风冷系统相比，本发明对二次散热翅片进行了优化设计，采用高宽比为15的翅片尺寸，既保证可加工性又能充分发挥二次风冷系统的最大散热能力。
3.和传统液冷相比，传统液冷设备量大，管网系统复杂，本发明装置结构紧凑，集成度高，管路简单，易于控制调节，且节能降噪。通过控制设备中循环泵的启停，使制冷系统的液体循环回路在低温下停止工作，具有一定的节能效果和延长循环泵的使用寿命。
4.此外本装置由于集成度高，液冷冷板与风冷散热一体化设计，整个系统简单操作性强,并且系统的冷却和供电均独立，可实现分布式冷却，满足大型分布式发射机组或其他电子设备的散热需求。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的左视立体图；
图3为图1的俯视立体图；
图4风机组件、风冷散热机构和风道静压腔安装在冷板上的结构示意图；
图5为冷板结构示意图；
图6为本发明工作原理图。
上图中序号：冷板1、储液箱2、过滤器3、压差传感器4、循环泵5、卸荷阀6、压力传感器7、温度传感器8、自动排气阀9、排液阀10、补液阀11、液位显示器12、管接头13、管子14、循环泵驱动器15、被冷却物16、进液口19、出液口20、冷却介质槽21、加密冷却介质槽22、盖板23、风冷散热机构24、风机组件25、风机电源26、风道静压腔27。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1、图2、图3和图6，一种一体式冷却装置包括液冷系统和风冷系统。
液冷系统包括串联的储液箱2、过滤器3、循环泵5和冷板1；风冷系统包括风机组件25、风机电源26、风冷散热机构24和风道静压腔27；风冷散热机构24由并列的散热翅片组成，每片散热翅片之间间隙的高宽比为15。液冷系统和风冷系统均安装于冷板1的一侧面上。
参见图5和图4，冷板1为矩形板，一侧板面上均布开设有冷却介质槽21，均布的冷却介质槽21串联，均布的冷却介质槽21的中部设有均布的加密冷却介质槽22，均布的加密冷却介质槽22的面积为均布的冷却介质槽21的面积的四分之一。冷却介质槽21的槽宽为3mm，槽深为3mm，相邻冷却介质槽21之间的间距为3mm；所述加密冷却介质槽22的槽宽为1mm，槽深为1 mm，相邻加密冷却介质槽22之间的间距为1mm。均布的冷却介质槽21覆盖上盖板23形成冷却介质管路，冷却介质管路的一端为进液口19，另一端为出液口20。冷却介质管路串联在循环泵5的出口和储液箱2的进口之间；循环泵5和储液箱2均固定安装于冷板1上。
参见图4，风冷散热机构24安装在冷板1上，且对应覆盖在冷却介质管路上；风道静压腔27为横截面呈L形的立方体，其中短边的端面对应连接着风冷散热机构24的进风端，长边的外端面对应连接着风机组件25的出风口。风机组件25由三台轴流式风机并列组成。风道静压腔27和风机组件25均固定安装于冷板1上。
参见图6，循环泵5的出口和储液箱2的进口之间串联着卸荷管路，卸荷管路上设有卸荷阀6。循环泵5的出口和冷板1上的进液口19之间的管路上安装有压力传感器7和温度传感器8。储液箱2的上部分别安装有自动排气阀9和补液阀11，底部安装有排液阀10。过滤器3上并联着压差传感器4。
本发明的工作原理说明如下：
使用时，被冷却物16安装在冷板1的另一侧面上。在循环泵5的驱动下，冷却液体进入冷板1，经过冷却介质管路，从冷板1的出液口20流出，将被冷却物16产生的热量带走，冷却液体进入储液箱2，完成一个液冷流动循环。同时风机组件电源26及风机组件25工作，将冷却空气吹入风冷散热机构24的散热翅片，热量在散热翅片处扩散，完成二次换热冷却。当循环泵5的出口和冷板1的进液口19之间管路上的温度传感器8显示流冷却液体温度低于8℃时，切断液冷循环，仅维持风冷设备工作，当温度传感器8显示冷却液体温度高于13℃时，启动液冷循环。

Claims (7)

1.一种一体式冷却装置，包括液冷系统和风冷系统；所述液冷系统包括串联的储液箱（2）、过滤器（3）、循环泵（5）和冷板（1），所述风冷系统包括风机组件（25）、风机电源（26）、风冷散热机构（24）和风道静压腔（27）；所述风冷散热机构（24）由并列的散热翅片组成；其特征在于：
所述液冷系统和风冷系统均设于冷板（1）的一侧面上；
所述冷板（1）为矩形板，一侧板面上均布开设有冷却介质槽（21），均布的冷却介质槽（21）串联，均布的冷却介质槽（21）上覆盖盖板（23）形成冷却介质管路，冷却介质管路的一端为进液口（19），另一端为出液口（20）, 冷却介质管路串联在循环泵（5）的出口和储液箱（2）的进口之间；所述循环泵（5）和储液箱（2）均固定设于冷板（1）上；
所述均布的冷却介质槽（21）的中部设有均布的加密冷却介质槽（22），均布的加密冷却介质槽（22）的面积为均布的冷却介质槽（21）的面积的四分之一至三分之一；
所述风冷散热机构（24）安装在冷板（1）上，且对应覆盖在冷却介质管路上；风冷散热机构（24）的进风端连通着风道静压腔（27）的出风口，风道静压腔（27）的进风口对应连接着风机组件（25）的出风口；所述风道静压腔（27）和风机组件（25）均固定设于冷板（1）上；
所述风道静压腔（27）为横截面呈L形的立方体，其中短边的端面连接着风冷散热机构（24）的进风端，长边的外端面连接着风机组件（25）的出风口；
所述风机组件（25）由两台以上轴流式风机并列组成。
2.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：所述冷却介质槽（21）的槽宽为2～4mm，槽深为2～4mm，相邻冷却介质槽（21）之间的间距为2～4mm；所述加密冷却介质槽（22）的槽宽为0.8～1mm，槽深为0.8～1 mm，相邻加密冷却介质槽（22）之间的间距为0.5～1mm。
3.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：所述循环泵（5）的出口和储液箱（2）的进口之间串联着卸荷管路，卸荷管路上设有卸荷阀（6）。
4.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：所述储液箱（2）的上部分别设有自动排气阀（9）和补液阀（11），底部设有排液阀（10）。
5.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：所述过滤器（3）上并联着压差传感器（4）。
6.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：所述循环泵（5）的出口和冷板（1）上的进液口（19）之间的管路上设有压力传感器（7）和温度传感器（8）。
7.根据权利要求1所述的一种一体式冷却装置，其特征在于：每片散热翅片之间间隙的高宽比为15。
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