[發明專利]一種主動式相變冷卻系統

在審

• 申請號: 201810666918.8
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN110636738A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 徐永生;張福增;羅兵
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種主動式相變冷卻系統，包括發熱組件、流體工質、上分支管、集氣管、上主管、外冷卻系統、氣液分離器、氣態工質回流管、儲液罐、下主管、循環泵、集液管、下分支管；其中，發熱組件的上部出口通過上分支管與集氣管入口連通，集氣管出口通過所述上主管與外冷卻系統、氣液分離器依次連通，氣液分離器通過氣態工質回流管與外冷卻系統連通、同時通過上主管與儲液罐入口連通，儲液罐出口通過下主管依次與循環泵和集液管連通，集液管通過下分支管與發熱組件的下部入口連通，整個系統是密閉的循環回路，內部充注流體工質。本發明的主動式相變冷卻系統絕緣性好、換熱效率高、節約能源，并且使熱源表面溫度分布更加均勻。

技術領域

本發明涉及冷卻散熱系統，尤其涉及一種主動式相變冷卻系統。

背景技術

在電網和軌道交通等領域，大功率電力電子器件具有重要性、復雜性、脆弱性等特點。試驗研究表明，當這些器件表面溫度超過80℃以后，每升高1℃，可靠性就會下降5％，因此為了使電力電子器件能夠長期穩定的實現整流、逆變等功能，需要嚴格控制其表面溫度，避免局部高溫導致器件的損壞。

目前大功率器件的主要冷卻方式是通過水－水雙重循環冷卻，存在如下問題：內循環管道長期被浸泡在水中，與水發生電離等反應，導致絕緣性變差；同時可能會出現結垢堵塞管道，因此需要在系統中添加去離子裝置和過濾裝置等，使得系統復雜、運維難度較高；另外由于水的散熱效率已接近其極限，再通過增加流速的方式增強散熱效率已不太現實，系統本身的承壓能力有限。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種適用于大功率電力電子器件的主動式相變冷卻系統，使該系統絕緣性好、換熱效率高、節約能源，并且使熱源表面溫度分布更加均勻。

為實現上述目的，本發明提供了一種主動式相變冷卻系統，包括發熱組件、流體工質、上分支管、集氣管、上主管、外冷卻系統、氣液分離器、氣態工質回流管、儲液罐、下主管、循環泵、集液管、下分支管；其中，

所述發熱組件的上部出口通過所述上分支管與所述集氣管入口連通，所述集氣管出口通過所述上主管與所述外冷卻系統、所述氣液分離器依次連通，所述氣液分離器通過所述氣態工質回流管與所述外冷卻系統連通、同時所述氣液分離器通過所述上主管與所述儲液罐入口連通，所述儲液罐出口通過所述下主管依次與所述循環泵和所述集液管連通，所述集液管通過所述下分支管與所述發熱組件的下部入口連通，整個系統形成一個密閉的循環回路，內部充注流體工質。

優選的，所述發熱組件包括發熱元件和散熱器，所述發熱元件和所述散熱器采用并聯或交替串聯的閥組結構。

優選的，所述系統包括PLC控制器，所述散熱器的進、出口都安裝壓力傳感器及熱電阻，同時所述散熱器表面中心位置安裝熱電偶，壓力傳感器、熱電阻、熱電偶都與PLC控制器相連。

優選的，所述集氣管出口安裝視鏡。

優選的，所述儲液罐上部安裝真空管及液位計，液位計與所述PLC控制器相連。

優選的，所述循環泵在所述儲液罐的下方，所述循環泵與所述集液管之間安裝流量計，循環泵、流量計與所述PLC控制器相連。

優選的，所述上主管直徑大于所述上支管直徑，所述下主管直徑大于所述下支管直徑。

優選的，所述外冷卻系統為風扇或水循環冷卻裝置。

優選的，所述儲液罐的體積至少是所述發熱組件所需的流體工質體積的3倍。