[发明专利]基于相变胶囊储热控温的电子设备冷却供液系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于相变胶囊储热控温的电子设备冷却供液系统及方法，该供液系统包括换热器、相变装置、液体泵和液体管道，其中换热器用于实现冷却液与冷却空气的热量交换，相变装置用于储热以及对冷却液进行控温，液体泵用于为冷却液循环流动提供动力，液体管道用于连通液体泵、换热器和相变装置形成液流回路。相变装置内封装有相变胶囊，当冷却液温度升高至相变胶囊的相变温度时，相变胶囊吸收热量并由固态转变为液态，为冷却液降温；当冷却液温度低于相变胶囊的相变温度时，相变胶囊释放热量并由液态转变为固态。本发明的供液系统能提供环控供液能力，并可在冷却空气温度过高或无冷却空气时对供液温度进行温度调节。

技术领域

本发明涉及电子设备冷却技术领域，尤其涉及一种基于相变胶囊储热控温的电子设备冷却供液系统及方法。

背景技术

冷却供液系统，广泛应用于民用、军用领域，特别是在航空电子设备冷却领域。航空电子设备冷却供液系统，除需满足抗恶劣环境条件、大功率散热、系统免维护性以及高换热性能等需求外，冷却系统对复杂使用环境的适应性是系统设计需要着重考虑的因素。

通常航空电子设备冷却系统是依靠飞行器飞行时提供的冲压空气作冷源。面对的使用环境场景有：1、复杂飞行条件带来的短时高温环境；2、地面短时工作；3、定期短时周期自检。针对以上使用环境场景的特点，传统的电子设备冷却供液系统存在以下问题：1、复杂飞行条件下冷却空气出现短时高温时，冷却系统无法提供满足要求的冷却液，电子设备要承受短时高温供液带来的温度冲击，影响设备寿命；2、地面短时工作时，飞行器无法提供满足要求的冷却空气，冷却系统难以正常工作，必须外接专用的地面保障设备对电子设备进行散热，维护程序繁杂且成本高。因此，设计一种航空电子设备用的储热控温的冷却供液系统具有现实的需求。

相变胶囊的应用已有先例，在专利CN106654318A主要应用于燃料电池保温，无法在大功率散热场景实现快速散热；CN106143048B用于公交车辐射空调系统，需要定期更换相变胶囊功能流体，使用方式及场景受限；CN106089264B用于混凝土的隧道防冻保温领域，不适用于电子设备散热。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于相变胶囊储热控温的电子设备冷却供液系统及方法，其控温能力主要利用相变胶囊发生相态转变时会吸收或释放大量潜热的原理来实现，该供液系统能提供环控供液能力，并可在冷却空气温度过高或无冷却空气时对供液温度进行温度调节。

本发明的一种基于相变胶囊储热控温的电子设备冷却供液系统，包括：

相变装置，用于储热以及对冷却液进行控温；所述相变装置内封装有相变胶囊，当冷却液温度升高至所述相变胶囊的相变温度时，所述相变胶囊吸收热量并由固态转变为液态，为冷却液降温；当冷却液温度低于所述相变胶囊的相变温度时，所述相变胶囊释放热量并由液态转变为固态；

换热器，用于实现冷却液与冷却空气的热量交换；

液体泵，用于为冷却液循环流动提供动力；

以及液体管道，用于连通所述液体泵、所述换热器和所述相变装置形成液流回路。

进一步的，所述相变装置主要由相变胶囊、过滤装置和外壳组成，并设置有进液口及出液口；所述相变胶囊主要由相变材料封装而成，所述过滤装置用于过滤所述相变胶囊，所述外壳用于封装所述相变胶囊和所述过滤装置，形成封闭空间，所述进液口和出液口为冷却液提供进出口。

进一步的，所述过滤装置的过滤网孔尺寸小于所述相变胶囊的粒径，以防止所述相变胶囊随冷却液流出。

进一步的，所述相变装置填充有不同重量、不同相变温度的相变胶囊，以控制不同的供液温度。

进一步的，所述液体管道包括但不限于金属编制的聚四氟乙烯软管。

进一步的，所述冷却液包括但不限于65号冷却液、氟碳化合物或去离子水。