[实用新型]一种功率器件的柜体蒸发冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率器件的柜体蒸发冷却装置。

背景技术

功率器件在工作过程中有较大的损耗，产生热量使器件或模块的温度升高，若不采取冷却措施，器件的管芯温度会超过硅片的结温温度，管芯会因过热而烧毁。因此，大功率器件要根据发热的情况采取不同的冷却措施以保证其安全工作。

功率器件常用的冷却方式有加散热器、冷却风扇、热电冷却器和水冷却器等。散热器是由导热性能良好的铝（少数为铜）材料制成，大多数是型材，也有一些用铝板材经冷冲压制成。应用领域最广泛，适用于穿孔式器件，也是适用于贴片式器件。在散热尚不足达到冷却目的时，加冷却风扇达到冷却目的。热电冷却器是一种半导体器件，应用较少，主要用于要求封装的机箱或模块，但成本较高，耗电量较大。对于大型固定型电子设备，用循环冷水配以温冷散热器实现冷却，冷却速度快，效果好，但设备体积大，成本高。

蒸发冷却技术利用低沸点高绝缘性能的冷却介质的相变带走被冷却对象的热量。冷却介质具有良好的物理化学特性和绝缘性能，而且可以实现无泵自循环。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功率器件的柜体蒸发冷却装置，用于冷却低压电器和电子设备上的主要发热元件，包括，IGBT、GTO、CPU、GPU，以及内存等。

本实用新型装置包括多根冷却管、集汽总管、出汽管、冷凝器、回液管和集液总管。所述的冷却管中注入蒸发冷却介质。

本实用新型功率器件的柜体内安装有各种功率器件的组合。所述的柜体蒸发冷却装置中，所述的冷凝器置于低压电器和电子设备机柜顶部；所述的集液总管位于所述柜体蒸发冷却装置的最下方，多根冷却管位于集液总管和集汽总管之间，连接集液总管和集汽总管；出汽管位于集汽总管的上方，冷凝器的下方；集汽总管通过出汽管和冷凝器相连；冷凝器通过回液管与集液总管相连；冷却管置于所述柜体的侧门夹层中或侧门内侧，冷却管为光管或带有螺纹等具有扩展表面的管子，且冷却管内充有蒸发冷却介质；回液管放置位置可根据机柜内结构布置灵活选择，绝热回液管可在机柜内空隙安装，也可置于所述柜体的侧门外，然后在底部与集液总管联通。在所述功率器件的柜体内部的器件处于工作运行状态下时,柜体内部空气处于强迫循环状态下蒸发冷却，功率器件的柜体是密闭的，极大程度的减小了机房噪音。

所述的功率器件柜体内的主要发热元件工作时所散发的热量，通过与之接触的封闭于柜体内部的空气强迫对流，将热量传递给冷却管内的冷却介质，所述的冷却介质吸热升温。当温度达到饱和压力对应的饱和温度时便沸腾，吸收热量，从而冷却空气，营造一个柜体内的恒温环境。所述的冷却管内气液饱和两相流体的密度低于回液管中单相液体的密度，从而两相饱和流体进入集汽总管，再通过出汽管进入冷凝器，在冷凝器内被二次冷却水或者空气冷凝成液体，经由回液管进入集液总管，通过集液总管进入冷却管参与下一轮的循环，如此周而复始形成了一个自循环的封闭式蒸发冷却装置。

本实用新型可以与低压电器和电子设备的空冷系统配合使用，可以使功率器件柜体内的空气温度保持一定的水平，从而保证发热元件的正常运行。

本实用新型的蒸发冷却装置是无泵自循环方式，安全可靠行高，同时可以取消机房的空调系统或冷水机组，节约占地，节能降耗。

本实用新型所使用的蒸发冷却介质是符合环保要求的氟碳类化合物。该介质具有高绝缘性能，即使泄露也不会引起事故。其沸点温度可以根据功率器件的工作温度来选取，一般选取沸点温度范围为30℃-50℃。

本实用新型使用的冷凝器采用空冷式和水冷式皆可，依据功率器件工作现场而定。

本实用新型适用于发热量不大的低压电器和电子设备，包括变频器、磁盘阵列，超级计算机等。

附图说明

图1本实用新型功率器件的柜体蒸发冷却装置结构图。

图2本实用新型功率器件的蒸发冷却装置热量传递示意图。

具体实施方式

本实用新型的一种实施案例如图1所示，本实用新型装置包括多根冷却管05、一根集汽总管03、一根出汽管02、一个冷凝器01、一根回液管06和一根集液总管04。所述的冷却管05中注入蒸发冷却介质。