一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统技术方案

本实用新型专利技术涉及散热器技术领域，本实用新型专利技术公开了一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统，其具体包括压缩制冷循环系统、微通道换热器和待冷却的发热电子元器件，所述待冷却的发热电子元器件安装在微通道换热器的流道上，所述压缩制冷循环系统和微通道换热器通过连接管路连接，通过连接管路形成密封封闭的管道回路，所述管道回路中充注制冷剂。将小型压缩制冷系统和电子设备集成一体，达到了冷却各发热电子元器件的作用，并具有温度实时检测、调节的功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子设备散热技术，具体是一种基于微通道换热器和压缩制冷循环的系统级电子设备冷却装置，可对电子设备发热元部件和高热流密度发热器件进行冷却降温。
技术介绍
常规的电子设备散热方式，主要有空气强制冷却、液体强制冷却、微通道冷却、半导体制冷等方式。其中，空气强迫冷却、液体强迫冷却原理基本一致，均采用动力部件如风机或液体栗，驱动冷却空气或冷却液体的流动，通过在换热器中对流换热来带走由电子元器件传导到换热器的热量。微通道冷却，也是基于液体强制冷却，不同之处在于微尺度通道内打薄了液体热流边界层获得充分换热，获取极大的对流换热系数和体积高紧凑度，成为激光、LED、雷达等高热流密度电子器件散热领域的热门解决方案。以上冷却技术，均以环境大气为最终热沉，主要冷却介质(冷却空气或冷却水)的温度都无法低于环境大气温度，因此都无法将电子元器件的温度冷却至低于环境温度。通常这类技术方案中，电子元器件的温度与环境温度保持了相当的温度差(高于环境约20°C?50°C)，才能达到充分换热冷却。半导体制冷，基于珀尔帖效应可产生真正的“制冷”作用，可以使发热电子元器件温度低于环境温度，但效率过低一直难以大面积推广。随着小型电子设备功能集成度提高、散热功耗提升，空气强制冷却和液体强制冷却方式，都越来越难以满足电子元器件散热需求。而另一方面，伴随着高原、戈壁、沙漠、海岛等高温环境应用，又大大抬高了电子元器件的工作温度。提供一种低温冷却介质成为电子设备散热的瓶颈，寻求与之相适应的制冷技术成为现实紧迫的需求。压缩制冷，是一种广泛应用于民用暖通制冷领域的制冷方式，具有成熟性高、制冷温度可控等特点。但由于体积大、耗电高的问题，一直未能使用在小型电子设备冷却系统中。CN201420656238.5、CN201010545934.5公开了一种电子设备用微型制冷器，但蒸发器、电子设备风冷散热器等部件体积庞大、实际上难以小型化使用。
技术实现思路
针对现有技术中的换热器存在的体积大，效率低以及无法将电子元器件的温度冷却至低于环境温度的技术问题，本技术公开了一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统。本技术的技术方案如下:本技术公开了一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统，其具体包括压缩制冷循环系统、微通道换热器和待冷却的发热电子元器件，所述待冷却的发热电子元器件安装在微通道换热器的流道上方，所述压缩制冷循环系统和微通道换热器通过连接管路连接，通过连接管路形成密封封闭的管道回路，所述管道回路中充注制冷剂。更进一步地，上述压缩制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器和毛细管，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器和毛细管依序通过连接管路连接，所述毛细管的出口连接微通道换热器的进口，所述微通道换热器的出口连接压缩机的进口。更进一步地，上述冷凝器包括风机和平行流换热器。更进一步地，上述微通道换热器包括基板和盖板，所述基板内设置有蛇形流道，所述待冷却的发热电子元器件安放在设置有蛇形流道区域的微通道换热器表面，所述基板内还设置微通道，基板和盖板封焊一体，设置有进口和出口。更进一步地，上述系统还包括主控板，所述主控板连接压缩制冷循环系统和微通道换热器。主控板是压缩制冷系统的控制中枢，由控制模块、显示模块和驱动模块组成，集成在一个定制电路板上。控制模块采集温度并输出控制信号，驱动模块根据控制信号调节压缩机的转速。显示模块使用数码管显示微通道换热器的表面温度。主控板还为风机提供供电转换功能。通过主控板控制压缩机实现智能控制温度。更进一步地，上述待冷却的发热电子元器件采用涂抹导热脂的方式，紧贴在微通道换热器上。更进一步地，上述待冷却的发热电子元器件布置在微通道换热器的两面和制冷循环中间的空隙空间，极大的提高了体积紧凑度。更进一步地，上述基于微通道换热器的小型压缩制冷系统设置在电子设备箱体中，所述电子设备箱体上设置两处筛孔结构，分别对应冷凝器的进风口和出风口。通过采用以上的技术方案，本技术的有益效果为:体积紧凑；对流换热效率高，能处理极高热流密度的电子元器件发热情况；提供比环境温度更低的冷却资源；为高原、海岛、沙漠等特殊恶劣高温环境电子设备提供成套散热解决方案。本技术基于微通道换热器和压缩制冷循环，在蒸发端采用薄板型的微通道换热器，直接贴装待冷却的发热电子元器件，比起传统压缩制冷循环系统，散热更直接、效率更高，体积更紧凑。本技术解决了压缩制冷循环小型化问题，更易于应对高热流密度的器件工作于恶劣高温环境的需求。以极小的体积代价，实现了在电子设备内部集成制冷系统;温度还能可调可控。能提供较低温的冷却介质，比如在55°C大气环境下仍能提供15°C?25°C的低温制冷剂，大幅度降低了电子元器件的工作温度。压缩制冷循环系统中蒸发器必不可少，本技术摒弃了“风机+空液换热器”的传统蒸发器设计型式，使用微通道换热器，一体集成了传统蒸发器功能和电子元器件安装冷板两种功能，省去了风机和减少了体积，可冷却极高热流密度的发热电子元器件。【附图说明】图1为基于微通道换热器的小型压缩制冷系统原理图。图2为基于微通道换热器的小型压缩制冷系统的结构示意图。图3为揭开盖板之后的微通道换热器的小型压缩制冷系统的结构示意图图4为电子设备与制冷系统集成组装整体示意图。图5为微通道换热器的结构示意图。【具体实施方式】下面结合说明书附图，详细说明本技术的【具体实施方式】。本技术公开了一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统，其原理图如图1所示，压缩制冷循环由:1.压缩机、2.冷凝器、3.干燥过滤器、4.毛细管、5.微通道换热器、6.主控板、7.连接管路(由7-1，7-2，7-3，7-4四根管路组成)组成，其详细连接关系见图1，形成密封封闭的管道回路，内部充注一定质量的制冷工质8，对电子设备中的发热电子元器件9进行散热。主要工作原理是:制冷工质8(制冷剂)在压缩机1的驱动下，在上述管道回路内流动，进行着逆卡诺循环的热力过程，依次如下:在压缩机1内制冷工质8被压缩成为高温高压的气体;进入冷凝器2，与冷凝器风机驱动的环境空气进行热交换，被冷凝成高温高压的液体;然后流经干燥过滤器3和毛细管4，经过节流作用，变成低温低压的气液两相共存的形态;最后进入微通道换热器5，制冷工质吸热后，迅速蒸发成气体。再次流入压缩机，完成一个流动循环。实现了从微通道换热器(即蒸发器)吸热，到冷凝器放热给空气，如此反复循环工作。其中:1.压缩机，为一微型变频压缩机，可采用与电子设备相同的直流供电或交流供电，并可被主控板6控制，通过检测微通道换热器表面温度实现压缩机的变频控制，调节压缩机的转速。2.冷凝器，冷凝器由一个由铝合金或铜制作而成的空液换热器和风机组成。其中空液换热器通常为平行流形型式或套片管型式;风机为一个或一组小型轴流风机或离心风机。3.干燥过滤器，为一个能吸附水蒸气的小型过滤器。若系统调试时，对密闭的管道回路抽真空达到很高的真空度时，本方案也可以省略此干燥过滤器部件，此时，连接管路7-3直接连接冷凝器2出口与毛细管4。4.毛细管，为一个毛细铜管制成的螺旋节流装置。将制冷工质从高温高压状态节流调整到低温低压状态。5.微通道换热器，本方案中为一个薄板型的微通道换热器，有蒸发器功能，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微通道换热器的小型压缩制冷系统，其特征在于具体包括压缩制冷循环系统、微通道换热器和待冷却的发热电子元器件，所述待冷却的发热电子元器件安装在微通道换热器的流道上，所述压缩制冷循环系统和微通道换热器通过连接管路连接，通过连接管路形成密封封闭的管道回路，所述管道回路中充注制冷剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹本浩，祁成武，王延，陈东，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51