一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统及其方法，所述降温散热系统包括与半导体制冷片冷端相连的以风机强制电控箱内空气循环流动进行热交换的冷端散热组件，与半导体制冷片热端相连的以液体循环进行热交换的热端散热组件，以及由电源模块供电的控制系统；在电控箱内电子设备处于停止期间，储液罐中冷却液所储热通过对半导体制冷片进行逆向发电处理进行释放，并利用其热端所吸热量传递到其冷端的余热对电控箱内环境进行升温，以降低电控箱内环境的相对湿度，通过对电动泵以PWM调速控制流量，限制半导体制冷片热端吸热量，使电控箱内升温后的环境温度与电控箱外环境温度的差值不大于设定的阈值。控箱外环境温度的差值不大于设定的阈值。控箱外环境温度的差值不大于设定的阈值。

A cooling and heat dissipation system of closed electric cabinet in a specific cabin of a ship and its method

【技术实现步骤摘要】
一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统及其方法


[0001]本专利技术涉及船舶
，具体地讲涉及部份船舶上舱室空间小、不改变船体原有结构就不可能通过管路安装冷却装置和制冷设备、自然通风降温的报房，对其报房内封闭式电控箱的降温散热系统及其实现方法。

技术介绍

[0002]随着系统级封装集成度和功率器件的热耗和热流密度不断提高，电子设备的热耗也在不断升高，现有釆用风扇对承载电子设备的封闭式电控箱（封闭式电控柜）强制通风散热，在对其电控箱（电控柜）所处环境不进行降温处理的情况下，散热已经达不到对其电控箱（电控柜）内电子设备工作时的降温要求，从而影响电子设备正常工作。而为了防潮、防尘及电磁兼容和系统安全，船舶上承载电子设备的箱（柜）一般采用封闭式设计，箱（柜）内部与外部环境之间的密闭程度由设置的防护等级和箱（柜）体结构所决定。而在船舶服役的生命周期内，出于其航行的安全性考虑，是不被允许随意改变船舶舱室的原有结构，故：原先在自然环境下，通过风扇强制通风散热的封闭式电控箱（封闭式电控柜）其承载的电子设备一旦被更新迭代，为了电子设备正常工作，以破坏舱室隔板的原有设计来铺设管路安装冷却装置和设备，给电控箱（电控柜）或其所在舱室降温散热来满足电子设备工作时的降温要求，是不被允许的。
[0003]对于现有技术中，以破坏舶舶舱室隔板的原有设计来铺设管路安装冷却装置和制冷设备，才能够给封闭式电控箱（电控柜）或其所在舱室降温散热，来满足电控箱（电控柜）内电子设备工作时的降温要求且其舱室环境空间小的特定舱室，若采用半导体制冷技术对其电控箱（电控柜）降温散热直接排向所在舱室内处理，其电子设备使用时，舱室内会升温很快且高，不仅使工作人员感觉不适，还影响对电控箱（电控柜）内降温散热。针对以上特定舱室内的封闭式电控箱（封闭式电控柜），且其电控箱承载的为间歇使用的电子设备，如现有部份船舶上存在着舱室空间小、不改变船体原有结构就不可能通过管路安装冷却装置和制冷设备、自然通风降温的报房，其封闭式电控箱（封闭式电控柜）承载的通讯设备(电子设备)为间歇使用，本申请选择采用半导体制冷技术对电控箱（电控柜）内进行降温散热储能处理，并对所储热能进行释放处理。
[0004]众所周知：半导体制冷片可逆用于温差发电，并知半导体温差发电，热端吸收的热能仅部分转化为电能，其余被传递到冷端。
[0005]众所周知：空气绝对湿度一定时，温度越高，其相对湿度越低；电子设备不用时，降低其所处环境的相对湿度，将有利于延长电子设备的使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的为了解决船舶特定舱室内，承载通讯设备的封闭式电控箱降温散热现有技术存在的缺陷，基于冷却液循环对半导体制冷片制冷时热端吸收储热，与半导体制冷片可逆向发电的原理，提出一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统及其方法。
[0007]为了实现上述的目的，本专利技术的实现的技术方案为：一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，包括与半导体制冷片冷端相连的以风机强制电控箱内空气循环流动进行热交换的冷端散热组件，与半导体制冷片热端相连的以液体循环进行热交换的热端散热组件，以及由电源模块供电的控制系统；所述热端散热组件包括电动泵，储有冷却液的储液罐，热交换面与半导体制冷片热端相连接的第一水冷头；第一水冷头的进液口通过管子接入电动泵的出液口，第一水冷头的出液口通过管子接入储液罐的液体入口，电动泵的入液口通过管子接入储液罐的液体出口；所述控制系统包括与监测电控箱内环境的第一温度传感器、监测电控箱外环境的第二温度传感器、监测储液罐内冷却液的第三温度传感器、冷端散热组件中风机、热端散热组件中电动泵、制冷与发电转换开关切换电路使能端、制冷驱动电路控制端相连接的控制器单元，以及电能存储模块；半导体制冷片的端线接入制冷与发电转换开关切换电路开关的共公端，制冷与发电转换开关切换电路开关的常闭端与制冷驱动电路的输出相连接，制冷与发电转换开关切换电路开关的常开端与电能存储模块的输入相连接；电控箱内的电子设备为间歇使用，对控制系统供电的电源模块，其输入接通与断开不受电控箱电子设备电源开关所控制，控制系统中控制器单元还连接有用于监测电控箱内电子设备处于使用与停止状态的采集电路；在对电控箱内电子设备使用期间，控制系统通过制冷与发电转换开关切换电路将半导体制冷片端线切换到通电方式，并对半导体制冷片、热端冷却液循环储能、冷端风机控制，形成对电控箱内降温散热处理；在电控箱内电子设备处于停止期间，控制系统通过制冷与发电转换开关切换电路将半导体制冷片端线切换到与电能存储模块相连接方式，冷却液温度大于电控箱外环境温度，控制系统对半导体制冷片进行逆向发电处理，将储液罐中冷却液所储热能进行释放，开启/保持开启冷端风机，半导体制冷片发电经电能存储模块转换成与电瓶相适应的充电电压向其储能，并利用半导体制冷片发电过程中，其热端所吸热量传递到其冷端的余热对电控箱内环境进行升温，以降低电控箱内环境的相对湿度，通过对电动泵以PWM调速控制流量，限制半导体制冷片热端吸热量，使电控箱内升温后的环境温度与电控箱外环境温度的差值不大于设定的阈值。
[0008]以上所述阈值设置为5℃，从而通过升温降低电控箱内环境的相对湿度来延长电子设备使用寿命的同时，对其温升进行最大限制，使电子设备不至于因为温升而引起老化。
[0009]以上所述电能存储模块包括电压转换模块和用于储能的电瓶。
[0010]以上所述第一水冷头，除用于在半导体制冷片制冷期间，对其热端吸热，还用在半导体制冷片发电期间，向半导体制冷片热端传热。
[0011]以上所述电动泵，用于半导体制冷片制冷和发电期间，具体控制储液罐中冷却液在第一水冷头管道所处的回路中循环。
[0012]优选将控制系统中电路和控制器单元设置在电控箱内，电能存储模块设置在电控箱外，以确保电控箱内电子设备工作时，控制系统正常工作。
[0013]以上所述电源模块选择开关电源，并优选将电源模块设置在电控箱外。
[0014]电源模块的输入出处从电控箱电子设备电源开关的前端引入或直接从动力柜中引入，本申请优选：直接从动力柜中引入。
[0015]为了减少电源模块的热耗，本申请中电源模块的输入电源电压优选为直流24V。
[0016]为了减少设置在电控箱外电源模块，在电控箱内电子设备使用期间，其电源模块
产生的热量对电控箱外环境温度的影响，本申请中优选：在电源模块散热外壳上设置第二水冷头，在电控箱内电子设备使用期间将第二水冷头管子通路串接于第一水冷头与储液罐连通的管子之中，为了减少第二水冷头吸热对半导体制冷片制冷时热端释热的影响，本申请中优选：将第二水冷头管子通路串接于第一水冷头的出液口与储液罐液体入口连通的管子之中。
[0017]为了使增设的第二水冷头在电控箱内电子设备停止期间，不对循环的冷却液温度产生影响，在第一水冷头的出液口增设一进一出的三通电磁阀门，三通电磁阀门的电磁线圈与控制系统中控制器单元的输出相连接，三通电磁阀门的进口与第一水冷头的出液口相连接，三通电磁阀门的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，包括与半导体制冷片冷端相连的以风机强制电控箱内空气循环流动进行热交换的冷端散热组件，与半导体制冷片热端相连的以液体循环进行热交换的热端散热组件，以及由电源模块供电的控制系统；所述热端散热组件包括电动泵，储有冷却液的储液罐，热交换面与半导体制冷片热端相连接的第一水冷头；第一水冷头的进液口通过管子接入电动泵的出液口，第一水冷头的出液口通过管子接入储液罐的液体入口，电动泵的入液口通过管子接入储液罐的液体出口；所述控制系统包括与监测电控箱内环境的第一温度传感器、监测电控箱外环境的第二温度传感器、监测储液罐内冷却液的第三温度传感器、冷端散热组件中风机、热端散热组件中电动泵、制冷与发电转换开关切换电路使能端、制冷驱动电路控制端相连接的控制器单元，以及电能存储模块；半导体制冷片的端线接入制冷与发电转换开关切换电路开关的共公端，制冷与发电转换开关切换电路开关的常闭端与制冷驱动电路的输出相连接，制冷与发电转换开关切换电路开关的常开端与电能存储模块的输入相连接；电源模块设置在电控箱外；其特征在于，电控箱内的电子设备为间歇使用，对控制系统供电的电源模块，其输入接通与断开不受电控箱电子设备电源开关所控制，控制系统中控制器单元还连接有用于监测电控箱内电子设备处于使用与停止状态的采集电路；在对电控箱内电子设备使用期间，控制系统通过制冷与发电转换开关切换电路将半导体制冷片端线切换到通电方式，对半导体制冷片、热端冷却液循环储能、冷端风机控制，形成对电控箱内降温散热处理；在电控箱内电子设备处于停止期间，控制系统通过制冷与发电转换开关切换电路将半导体制冷片端线切换到与电能存储模块相连接方式，冷却液温度大于电控箱外环境温度时控制系统对半导体制冷片进行逆向发电处理，将储液罐中冷却液所储热能进行释放，开启/保持开启冷端风机，半导体制冷片发电经电能存储模块转换成与电瓶相适应的充电电压向其储能，并利用半导体制冷片发电过程中，其热端所吸热量传递到其冷端的余热对电控箱内环境进行升温，以降低电控箱内环境的相对湿度，通过对电动泵以PWM调速控制流量，限制半导体制冷片热端吸热量，使电控箱内升温后的环境温度与电控箱外环境温度的差值不大于设定的阈值。2.根据权利要求1所述的一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，其特征在于，所述储液罐的壁体设有保温层，储液罐内除盛有冷却液外，还放置有浸入在冷却液中并经过导热材料封装的低温相变蓄热材料，低温相变蓄热材料的相变温度在40℃～45℃区间选择，低温相变蓄热材料经封装的导热材料与冷却液接触；在对电控箱内电子设备使用时，低温相变蓄热材料对冷却液超温蓄热限制其温升；低温相变蓄热材料对冷却液超温所蓄的热能，由在电控箱内电子设备处于停止期间的半导体制冷片逆向发电处理过程中，被冷却液吸收循环带到半导体制冷片的热端释放。3.根据权利要求2所述的一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，其特征在于，所述的低温相变蓄热材料采用固态与液态相互变化的低温相变蓄热材料。4.根据权利要求1所述的一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，其特征在于，所述电源模块的输入出处直接从动力柜中引入。5.根据权利要求1所述的一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统，其特征在于，所述电源模块的输入电源电压为直流24V。6.根据权利要求1所述的一种船舶特定舱室内封闭式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马继先，王长宝，嵇兴国，凌有临，卫耀琪，景国良，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：