一种水冷循环散热装置、功能模块及电子设备

1.本发明涉及电子设备散热技术领域，具体涉及一种水冷循环散热装置、功能模块及电子设备。


背景技术：

2.功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块。其作用是具有gtr(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及mosfet(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且ipm(智能功能模块)内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便,不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向——模块化、复合化和功率集成电路(pic)，在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。
3.电子设备的功率模块高速运转过程中会产生热量，散热其实就是一个热传递的过程，目的是将功率模块产生的热量带到其它介质上，将功率模块温度控制在一个稳定范围之内。然而，现有的散热装置大多采用风扇吹风散热，在风扇吹风的过程中，风扇电机自身也会产生热量，所以散热效果不佳，影响功率模块的使用寿命。为此，我们提出了一种电子设备用功率模块保护水冷多循环散热装置，来解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种水冷循环散热装置、功能模块及电子设备，旨在解决现有技术中的问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种水冷循环散热装置，包括散热箱、储水箱和水泵，所述散热箱的顶部和底部分别设有热气入口和通气孔组，所述散热箱内固定安装有散热机构；所述储水箱、所述水泵及所述散热机构之间通过管路依次连通形成循环回路，所述储水箱内固定安装有降温机构。
7.本发明的有益效果是：散热时，功能模块工作时产生的热量从热气入口进入散热箱内；在此过程中，通过水泵将储水箱内的冷却水送至散热机构内与散热箱内的热量进行换热，散热箱内的温度降低，同时散热机构的冷却水温度升高变为热水，热水回流至储水箱内；同时，通过降温机构给回流至储水箱内的热水进行降温处理，实现持续散热，散热效果较佳，延长功能模块的使用寿命。
8.本发明结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，所述散热机构包括散热管，所述散热管固定安装在所述散热箱内，其两端分别通过管路与所述水泵的出口和所述储水箱连通。
11.采用上述进一步方案的有益效果是散热时，送入散热管内的冷水与散热箱内的热
量进行换热，降低散热箱内的温度，而散热管内换热后形成的热水回流至储水箱内，散热方便，功能较低。
12.进一步，所述散热管由多个u型管拼接而成，位于两端的所述u型管的一端分别通过管路与所述水泵的出口和所述储水箱连通。
13.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，一方面，多个u型管可增大散热箱内热量与散热管的接触面积，另一方面可延长冷却水在散热箱内停留的时间，散热效果大大提高，且提高散热的效率大大提高。
14.进一步，多个所述u型管分别竖直设置并首尾依次连通，且封闭端朝下的多个所述u型管的封闭端上分别设有检修口，多个所述检修口处分别固定安装有检修阀。
15.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，人工可检修阀对u型管进行检修处理，保证u型管能够正常作业。
16.进一步，所述降温机构包括冷凝棒，所述冷凝棒固定安装在所述储水箱内。
17.采用上述进一步方案的有益效果是换热后形成的热水回流至储水箱内，然后启动冷凝棒，通过冷凝棒对储水箱内的是进行降温，保证功能模块后续散热的效果。
18.进一步，所述降温机构还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器固定安装在所述储水箱内，且所述温度传感器和所述冷凝棒分别与所述控制器通讯连接。
19.采用上述进一步方案的有益效果是降温过程中，通过温度传感器监测储水箱内水的温度，并将对应的温度信号发送给控制器，控制器接收对应的温度信号，并处理分析，根据分析的结果启停冷凝棒，实现智能化控制。
20.进一步，还包括补水机构，所述补水机构通过补水管与所述水泵和所述储水箱之间连通的管路连通，且所述水泵和所述储水箱之间连通的管路对应所述补水管和所述储水箱之间的部位以及所述补水管上分别固定安装有切换阀。
21.采用上述进一步方案的有益效果是由于散热的过程中会有部分水流失，可通过补水机构对整个设备进行补水，保证整个散热装置持续运行。
22.本发明还涉及一种功能模块，包括功能模块本体，还包括如上所述的水冷循环散热装置，所述功能模块本体与所述热气入口连通。
23.采用上述进一步方案的有益效果是该方案结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
24.进一步，还包括散热气管，所述散热气管的两端分别与所述热气入口和所述功能模块本体连通。
25.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，通过散热气管将功能模块工作产生的热量导入散热箱内，以便进行集中散热处理，散热效率高。
26.本发明还涉及一种电子设备，包括如上所述的功能模块。
27.采用上述进一步方案的有益效果是该方案结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
附图说明
28.图1为本发明的整体结构示意图；
29.图2为本发明中储水箱的内部结构示意图；
30.图3为本发明的电路框图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.1、散热箱；2、散热气管；3、面板；4、u型管；5、水泵；6、储水箱；7、补水箱；8、三通管；9、热水进管；10、补水管；11、热水阀门；12、冷水阀门；13、控制器；14、温度传感器；15、冷凝棒；16、检修阀；17、通气孔；18、底座；19、回流管；20、隔板；21、固定耳。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
37.实施例1
38.如图1至图3所示，本实施例提供一种水冷循环散热装置，包括散热箱1、储水箱6和水泵5，散热箱1的顶部和底部分别设有热气入口和通气孔组，散热箱1内固定安装有散热机构；储水箱6、水泵5及散热机构之间通过管路依次连通形成循环回路，储水箱6内固定安装有降温机构。
39.散热时，功能模块工作时产生的热量从热气入口进入散热箱1内；在此过程中，通过水泵5将储水箱6内的冷却水送至散热机构内与散热箱1内的热量进行换热，散热箱1内的温度降低，同时散热机构内的冷却水温度升高变为热水，热水回流至储水箱6内；同时，通过降温机构给回流至储水箱6内的热水进行降温处理，实现持续散热，散热效果较佳，延长功能模块的使用寿命。
40.优选地，本实施例中，上述散热箱1优选矩形箱体。
41.另外，储水箱6优选矩形箱体，且其顶部设有进水口。
42.优选地，本实施例中，上述通气孔组包括至少一个通气孔17，通气孔17位于散热箱
1的底部，便于空气流通。
43.另外，上述通气孔17的数量为多个，多个通气孔17均匀间隔分布在散热箱1的底部。
44.优选地，本实施例中，上述散热箱1的底部还固定安装有底座18，底座18可支撑住散热箱1。
45.优选地，本实施例中，上述散热箱1的外壁上固定连接有面板3，面板3用于将散热箱1与载体例如墙壁连接，增加散热箱1的稳定性。
46.本实施例结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
47.需要说明的是，上述电子设备可以为计算机，还可以为其他的常见设备，例如电控箱等。
48.实施例2
49.在实施例1的基础上，本实施例中，散热机构包括散热管，散热管固定安装在散热箱1内，其两端分别通过管路与水泵5的出口和储水箱6连通。
50.散热时，送入散热管内的冷水与散热箱1内的热量进行换热，降低散热箱1内的温度，而散热管内换热后形成的热水回流至储水箱6内，散热方便，功能较低。
51.实施例3
52.在实施例2的基础上，本实施例中，散热管由多个u型管4拼接而成，位于两端的u型管4的一端分别通过管路与水泵5的出口和储水箱6连通。
53.该方案结构简单，设计合理，一方面，多个u型管4可增大散热箱1内热量与散热管的接触面积，另一方面可延长冷却水在散热箱1内停留的时间，散热效果大大提高，且提高散热的效率大大提高。
54.除上述实施方式外，上述散热管也可以采用波浪管，还可以采用直管。
55.优选地，本实施例中，散热箱1内竖直固定安装有至少一块隔板20，该隔板20用于固定u型管4，u型管4通过固定耳21固定在隔板20上。
56.优选地，本实施例中，上述隔板20的数量有多块，多块隔板20沿散热箱1一端至另一端的方向间隔分布。
57.实施例4
58.在实施例3的基础上，本实施例中，多个u型管4分别竖直设置并首尾依次连通，且封闭端朝下的多个u型管4的封闭端上分别设有检修口，多个检修口处分别固定安装有检修阀16。
59.该方案结构简单，设计合理，人工可检修阀16对u型管4进行检修处理，保证u型管4能够正常作业。
60.实施例5
61.在上述各实施例的基础上，本实施例中，降温机构包括冷凝棒15，冷凝棒15固定安装在储水箱6内。
62.换热后形成的热水回流至储水箱6内，然后启动冷凝棒15，通过冷凝棒15对储水箱6内的是进行降温，保证功能模块后续散热的效果。
63.优选地，本实施例中，上述水泵5的出口与进水管的一端连通，进水管的另一端穿过散热箱1延伸至散热箱1内，并与对应的u型管4的一端连通。
64.另外，储水箱6与回流管19的一端连通，回流管19的另一端穿过散热箱1延伸至散热箱1内，并与对应u型管4的一端连通。
65.需要说明的是，上述散热箱1上设有供进水管和回流管19穿过的通孔。
66.另外，上述冷凝棒15采用的是现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。
67.实施例6
68.在实施例5的基础上，本实施例中，降温机构还包括温度传感器14和控制器13，温度传感器14固定安装在储水箱6内，且温度传感器14和冷凝棒15分别与控制器13通讯连接。
69.降温过程中，通过温度传感器14监测储水箱6内水的温度，并将对应的温度信号发送给控制器13，控制器13接收对应的温度信号，并处理分析，根据分析的结果启停冷凝棒15，实现智能化控制。
70.优选地，本实施例中，上述控制器13优选固定安装在储水箱6的外壁上，其通过线路与温度传感器14和水泵5连接，储水箱6上设有供线路穿过的穿线孔。
71.实施例7
72.在上述各实施例的基础上，本实施例还包括补水机构，补水机构通过补水管10与水泵5和储水箱6之间连通的管路连通，且水泵5和储水箱6之间连通的管路对应补水管10和储水箱6之间的部位以及补水管10上分别固定安装有切换阀。
73.由于散热的过程中会有部分水流失，可通过补水机构对整个设备进行补水，保证整个散热装置持续运行。
74.优选地，本实施例中，上述水泵5的进口处固定连通有三通管8，三通管余下的两个接口分别与补水管10的一端以及水泵5与储水箱6之间连通的管路的一端连通。
75.另外，上述两个切换阀分别为热水阀门11和冷水阀门12，热水阀门11固定安装在水泵5与储水箱6之间连通的管路即热水进管9上，冷水阀门12固定安装在补水管10上。
76.而且，上述热水阀门11和冷水阀门12优选电子阀，其分别通过线路与控制器13连接，通过控制器控制热水阀门11和冷水阀门12的启闭。
77.优选地，本实施例中，上述补水机构优选补水箱7，补水箱7通过管路与上述三通管8的其中一个接口连通，补水管10的对应端延伸至补水箱7内的底部。
78.另外，上述补水箱7优选矩形箱体，其顶部设有进水口。
79.除上述实施方式外，也可以采用人工定期通过储水箱6顶部的进水口进行补水，但是这种方式费时费力，人工劳动强度大。
80.需要说明的是，上述补水箱7内储存的是冷水，定期开启冷水阀门12以给整个散热装置补充冷却水。
81.实施例8
82.在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种功能模块，包括功能模块本体，还包括如上的水冷循环散热装置，功能模块本体通过散热气管2与热气入口连通。
83.该方案结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
84.需要说明的是，上述功能模块采用现有技术，其包括外壳以及安装在外壳内部的电子器件，电子器件工作时产生的热量积聚在外壳内，并通过散热气管2流动至散热箱1内。
85.实施例9
86.在上述各实施例的基础上，本实施例还包括散热气管2，散热气管2的两端分别与热气入口和功能模块本体连通。
87.该方案结构简单，设计合理，通过散热气管2将功能模块工作产生的热量导入散热箱1内，以便进行集中散热处理，散热效率高。
88.实施例10
89.在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的功能模块。
90.该方案结构简单，设计合理，实现电子设备功能模块的水冷多循环散热，能够持续性对功率模块进行降温工作，散热的效果较佳，延长了电子设备功能模块的使用寿命，有效解决了现有的散热装置散热效果不佳而影响功率模块使用寿命的问题。
91.本发明的工作原理如下：
92.当功率模块产生的热量从散热气管2排至散热箱1的内部时，打开冷水阀门12，同时启动水泵5，水泵5将补水箱7内部的冷水抽至u型管4的内部，对散热箱1内腔的热量进行降温处理，热量在u型管4内部流动冷水的作用下，能够带走热量，此时关闭冷水阀门12，停止冷水输送，并打开热水阀门11，启动水泵5和冷凝棒15工作，冷凝棒15对经过回流管19进入至储水箱6内部的水降温，温度传感器14对水温进行感应，可通过控制器13控制冷凝棒15的启停；
93.若不需要进行降温的话，则可以关闭热水阀门11，并打开冷水阀门12，此时开启水泵5，能够将冷却水反向流通，通过回流管、u型管4、三通管8和补水管10，使储水箱6内部的冷却水进入到补水箱7的内部进行储存。
94.本发明有效解决了现有的散热装置大多采用风扇吹风散热，在风扇吹风的过程中，风扇电机自身也会产生热量，所以散热效果不佳，影响功率模块使用寿命的问题，该电子设备用功率模块保护水冷多循环散热装置，具备多循环散热的优点，能够持续性对功率模块进行降温工作，值得推广。
95.需要说明的是，本发明所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件与控制器(型号tc-scr)电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。
96.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
97.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
98.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。