[发明专利]大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及喷雾冷却，具体涉及大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，计算机、通讯、航天、军事等领域对于电子元件集成度及运行时的稳定性要求也在不断的增强。这使得电子元件工作时产生的热流密度不断地增大，废热增多，导致其工作时所处的热环境越来越恶劣。在超过额定温度下工作是导致电子元件不能正常运行、寿命降低的主要原因。相关研究表明，半导体元件的温度每升高5℃，其工作的稳定性便降低20％左右。因此，在对大功率高热流密度电子元件冷却的同时，保证冷却表面有较低且均匀的过热度，是现代对于高效冷却技术的基本要求。

传统的冷却装置(如风冷、水冷等)已不能满足现代大功率电子元件的冷却需求，其温度控制能力更无法达到要求。比如IGBT模块、激光元件发热、大功率航天电子元件等，要求相应冷却系统具有冷却高热流密度的能力，通常热流密度q＞100W/cm²，且其所处的工作温度一般要求小于30℃。

喷雾相变冷却具有高冷却热流密度和严格的温度控制能力。这里的温度控制能力指冷却表面的温度和表面温度的均匀性，因此是现代高效冷却技术的首选。

但是，由于在喷雾冷却中，制冷工质在工作之后会残存一部分乏液，导致其不能直接进入压缩机，进行压缩，完成制冷循环；这也是限制喷雾冷却在实际生产中应用的主要原因。因此，现阶段的喷雾冷却技术大多以开式系统为主，制冷工质工作之后直接排掉；这样不仅是对资源的极大浪费，更使得制冷系统体积过大，不便于灵活的移动，装配；限制了喷雾冷却的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统。

根据本发明的技术方案，大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统，包括压缩机、喷雾冷却器和空气冷凝器，压缩机的出口通过连接管道与空气冷凝器进口连接，空气冷凝器的出口通过连接管道与喷雾冷却器的进口连接；其特点是：该循环系统还设置有气液分离器和辅热装置；所述喷雾冷却器的出口通过流体输送管路与所述气液分离器的进口连接，在所述流体输送管路上设置有所述辅热装置，气液分离器的出口通过连接管道与压缩机的进口连接；需要冷却的器件固定在喷雾冷却器上；辅热装置将喷雾冷却器输出的汽、液加热，然后输出到气液分离器进行汽、液分离，使完全气态的制冷剂再输入到压缩机，解决了制冷工质进入压缩机前存在液相的问题；解决了喷雾冷却后残余乏液，不能直接进入压缩机重新压缩的问题，从而实现了喷雾冷却闭式循环，节约能源，制冷效率高，

根据本发明所述的大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统的优选方案，所述喷雾冷却器包括喷淋腔、安装板和喷嘴；所述喷淋腔开有口，所述安装板固定在所述喷淋腔的开口面，所述安装板上设有安装孔，所述喷嘴固定在该安装孔上且该喷嘴的喷液面向内，需要冷却的器件固定在所述喷淋腔上，且与所述喷嘴的喷液面相对。

根据本发明所述的大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统的优选方案，所述辅热装置由加热器和隔热层构成，加热器绕在流体输送管路的外表面，隔热层设置在加热器的外表面。

根据本发明所述的大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统的优选方案，喷雾冷却器的进、出口均分别设置有压力表和阀门，可实时监控系统工作情况和调节系统工况。

本发明所述的大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统的有益效果是：本发明利用辅热装置与气液分离器，解决了制冷工质进入压缩机前存在液相的问题，解决了喷雾冷却后残余乏液，不能直接进入压缩机重新压缩的问题，从而实现了喷雾冷却闭式循环，节约能源，制冷效率高，温度控制稳定，该系统能够在满足高热流密度散热的同时，保持换热表面处于较低的温度，并可通过喷雾冷却器进出口的压力表和阀门实时监控系统工作情况和调节系统工况；满足了工质循环利用的节能要求及便于携带的使用要求，极大地增强了喷雾冷却系统的实际应用性能，可广泛应用在计算机、通讯、航天、军事等领域。

附图说明

图1是本发明所述的大功率电子元件便携均温式喷雾冷却循环系统的结构示意图。

图2是本发明所述的喷雾冷却器6的结构示意图。

图3是具体实施例中辅热装置3的结构示意图。

具体实施方式