[發明專利]用于電子設備多散熱源定點冷卻的多聯變頻式制冷系統及其運行方法

有效

• 申請號: 201310381943.9
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104427825B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 袁衛星;任柯先;楊波;何瀟寒;楊宇飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 11324 北京金恒聯合知識產權代理事務所
• 代理人: 李強

1.一種金屬固液相變和蒸汽壓縮式制冷循環相結合的多聯變頻蒸汽壓縮循環冷卻裝置，其特征在于包括：

多個相變金屬封裝盒(1)，其中封裝有低溫固液相變金屬(1-1)，其中所述相變金屬封裝盒(1)與待冷卻的芯片熱接觸，

多個蒸發器(2-1)，其中每一個所述相變金屬封裝盒(1)中設置至少一個蒸發器(2-1)，

一個冷凝機組(2-2)，

分別與所述多個相變金屬封裝盒(1)相對應地設置的多個電子膨脹閥(2-3)，

一個變頻壓縮機(2-4)，

一個儲液罐(2-5)，

其中：

所述蒸發器(2-1)被封裝在相應的相變金屬封裝盒(1)內并浸在所述相變金屬(1-1)中，

所述多個相變金屬封裝盒(1)中的蒸發器(2-1)分別與對應的一個所述電子膨脹閥(2-3)行成一條制冷支路，

當機柜中某個芯片功率上升，散熱溫度和散熱量增加時，相變金屬(1-1)因此熔化成液態，帶走熱量，為制冷系統(2)啟動爭取緩沖時間；若芯片溫度繼續升高，則制冷系統(2)通過控制電子膨脹閥(2-3)增加流向該芯片的支路的制冷劑流量；

待制冷系統(2)進入穩定工作狀態時，儲液罐(2-5)中的液態制冷劑經節流減壓后進入蒸發器(2-1)蒸發，帶走芯片的產生的熱量，同時帶走金屬液固相變產生的熱量，液態金屬冷凝成固態，蒸發后的制冷劑以氣態形式回到變頻壓縮機(2-4)、經冷凝機組(2-2)冷凝后進入儲液罐(2-5)，完成一個蒸汽壓縮式制冷循環；

當芯片表面溫度降低到某設定溫度后，電子膨脹閥(2-3)關閉，當所有電子膨脹閥(2-3)關閉后，變頻壓縮機停止工作；

制冷系統(2)的工作信號來自于貼在芯片表面的溫度傳感器(4)；

當所述溫度傳感器(4)所檢測到的芯片溫度達到或接近相變金屬(1)熔點的一個溫度設定值時，制冷系統(2)啟動；

當芯片溫度隨后降至所述設定值以下時，相變金屬(1-1)凝固，制冷系統(2)關閉該支路電子膨脹閥，避免制冷溫度過低可能產生冷凝水，保證電子設備的安全工作，芯片少量的產熱由空氣通過金屬封裝盒四周的翅片帶走。

2.根據權利要求1所述的多聯變頻蒸汽壓縮循環冷卻裝置，其特征在于：

相變金屬封裝盒(1)的外壁上布置有翅片(1-2)，相變金屬封裝盒(1)的盒體的材料和翅片的材料均為高導熱系數的材料。

3.根據權利要求1的多聯變頻蒸汽壓縮循環冷卻裝置，其特征在于進一步包括：

一個備份壓縮機(2-4a)，和

一個集氣罐(2-6)，

其中：

當制冷系統(2)的變頻壓縮機(2-4)工作出現異常時，備份壓縮機(2-4a)可以自動啟動運行，而變頻壓縮機(2-4)同時停止運行，避免整個散熱系統出現無法制冷的故障，并便于對變頻壓縮機(2-4)的檢修，檢修完成后的變頻壓縮機(2-4)成為備份壓縮機。

4.根據權利要求3所述的多聯變頻蒸汽壓縮循環冷卻裝置，其特征在于：

每個溫度傳感器(4)提供的溫度信號均被輸入到運行中的變頻壓縮機(2-4)和備份壓縮機(2－4a)的變頻器，這些溫度信號所表示的溫度中的最高溫度被作為運行中的變頻壓縮機(2-4)和/或備份壓縮機(2－4a)的轉速調節的依據；即，根據該最高溫度值的高低控制運行中的變頻壓縮機(2-4)和/或備份壓縮機(2－4a)停止、低速運轉和高速運轉；

各支路的溫度傳感器(4)提供的溫度信號被輸入到對應的電子膨脹閥(2-3)的控制電路中，并根據該溫度信號所表示的溫度值的高低控制該電子膨脹閥(2-3)的開度大小，從而達到調節制冷劑流量的目的。