CN108471699A - 一种深海电源散热*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海电源散热***，包括封闭的装有电源的电源容器，所述电源容器内充有冷却循环物，所述电源容器的上部连通有导管，所述导管与散热排的入口端相连通，所述散热排的出口端通过导管一与电源容器的底部相连通；工作状态下：当电源容器内电源的发热元件的表面温度大于冷却循环物的气化温度，冷却循环物汽化时吸收发热元件产生的热量，汽化的冷却循环物气体受到浮力作用上升通过导管流入散热排的上部，通过散热排的冷却作用流入的冷却循环物气体释放出热量重新变成液态通过重力的作用、重新变成液态的冷却循环物通过导管流入电源容器的底部。

Description

一种深海电源散热***
技术领域
本发明属于一种自循环冷却装置，具体为一种安装在深海中用于深海电源散热的***。
背景技术
许多安装于深海的设备，都需要电源供电，深海的电源维护成本非常高昂，这就要求深海电源要有很长的使用寿命，这就对电源的散热提出了很高的要求，一般不能采用风扇，油泵这种会产生机械磨损、或需要维护、更换机油这样的部件。另外深海中使用的电源大都需要安装在有限的密闭的空间中，无法实现直接和海水的热交换，不像陆地上的设备最终都可以实现和环境空气的热交换。
另外很多电子电器元件的使用寿命都和其工作温度有关，降低这些元器件工作温度可以大大提高***的使用寿命。采用水冷则要求每一个发热元件都要有一个独立的水冷交换器，依靠水的对流的散热效率很低并且非常复杂。采用油冷的方式虽然比水冷更有优势，可以将整个电源浸泡在散热油中，但由于油的自然对流缓慢，有时电源外壳不能直接接触海水，使得油冷的散热效率大打折扣。水下设备电源常常和其他设备共同装在一个较大的深海容器中，只有这个大容器的表面可以接触海水，这样对电源的散热要求就更高。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，因此我们发明了一种深海电源散热***，使得以上问题都得到很好的解决，可以无需风扇、水泵和油泵就能实现散热载体的自循环，并且使散热效率有很大提高，发热元件的工作温度得到有效降低，结构简单，容易实现，具体方案为：包括封闭的装有电源的电源容器，所述电源容器内充有冷却循环物，所述电源容器的上部连通有导管，所述导管与散热排的入口端相连通，所述散热排的出口端通过导管一与电源容器的底部相连通；
工作状态下：当电源容器内电源的发热元件的表面温度大于冷却循环物的气化温度，冷却循环物汽化时吸收发热元件产生的热量，汽化的冷却循环物气体受到浮力作用上升通过导管流入散热排的上部，通过散热排的冷却作用流入的冷却循环物气体释放出热量重新变成液态通过重力的作用、重新变成液态的冷却循环物通过导管流入电源容器的底部。
所述电源容器内的电源还包括非发热元件，所述非发热元件、发热元件、以及二者组成的电路设置在封闭的电源容器中的冷却循环物中。
所述散热排由散热板以及设置在散热板之上或之内的由散热材料制作做的便于冷却循环物液体或气体流通的管道组成。
所述散热排由导热材料制作的散热部件组合而成，该散热部件由管弯曲结构构成。
被气化的冷却循环物冷却的散热排用一种热交换装置替代时这种热交换装置是但不限于水冷、油冷、空气的自循环装置，或者是但不限于半导体制冷设备。
所述冷却循环物为氟化液或氨气或其他物质。
该装置还包括用于检测电源容器内冷却循环物汽化过程中的压力信息的压力传感器，所述压力传感器通过气密接头与电源容器相连接。
该装置还包括用于调节电源容器内冷却循环物的气体压力状态的过压保护装置，所述过压保护装置调节冷却循环物气体压力不超过设定的阀值，所述过压保护装置通过气密接头与电源容器相连接。
该装置还包括用于补充电源容器内冷却循环物的补充装置，所述补充装置通过气密接头与电源容器相连接。
该装置用于深海电源的散热，还用于其他深海发热装置的散热，如但不限于深海电力变换器、变压器、功率放大器、声纳设备、计算机、服务器、通讯设备、微处理器。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种深海电源散热***，可以保证每一个浸泡在冷却循环物中的发热器件的温度不会超过或虽然超过但非常接近冷却循环物的气化温度，由于冷却循环物的气态和液态比重差距很大，在***内冷却循环物就会形成自然对流，其对流速度远比依靠热的液体和冷的液体比重差所形成的自然对流要快速的多，加上汽化热带走的容量非常大，同时冷却循环物气体会快速循环，从而使发热源和散热板之间的热阻几乎为零。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a、图1b是本发明实施例1的深海电源散热***的结构示意图；
图2a、图2b是本发明实施例2的深海电源散热***的结构示意图；
图3a、图3b是本发明实施例3的深海电源散热***的结构示意图；
图4a、图4b是本发明实施例4的深海电源散热***的结构示意图；
图5a、图5b是本发明实施例5的深海电源散热***的结构示意图；
图中：100为发热元件；101为电源容器，102为冷却循环物，103为导管， 104为导管一，105为散热排，107为压力传感器，108为过压保护装置，109为补充装置，11为散热板。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
为了更清楚的说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-图5所示的一种深海电源散热***，包括：内部密封的装有电源的电源容器101，所述电源容器101的上端与导管103相连通，所述导管103与散热排105的入口端相连通，所述散热排105的出口端通过导管一104与电源容器101相连通。由于电源的电源电路具有发热元件100，电源电路在工作过程中发热元件100会产生热量，因此需要对该热量进行散热处理。本申请中电源容器101内设置有冷却循环即氟化液102，但是可以用任何其他满足冷却循环要求的物质取代，无论这种物质是不是被称为氟化液，比如氨气就是一种很好的替代物质，这里所提到的氨气只是其中一个例子，是为了说明所做的举例，当然还包括了未来可能替代氟化液能够满足冷却要求的任何其他物质。当发热元件 100的表面温度超过了氟化液的气化温度，这些发热元件100的发热表面直接接触的氟化液就会汽化并吸收发热元件发出的热量，汽化的氟化液气体受到浮力的作用，不断上升并通过连接在封闭的电源容器101上部和散热排105上部的导管103流入散热排105的上部，由于散热排105可以直接接触到温度较低的表面、环境等，通过散热排105的冷却作用，流入的氟化液气体释放出热量重新变成液态，并通过重力的作用，重新变成液态的氟化液通过连接在散热排底部和封闭的电源容器101底部之间管道一104流入封闭的电源容器101的底部，这整个过程形成了一个热循环。通过合理的设计，这种通过汽化热散热的方式几乎可以保证任何浸没在氟化液中的发热元件100的表面温度不会超过或虽然超过但非常接近氟化液的气化温度。
进一步的，所述电源容器101的顶端连接有用于对其内部的压力进行实时测量的压力传感器107，压力传感器107通过气密接头与电源容器101相连接。压力传感器107用于调节封闭的装有电源的容器氟化液气体过压保护装置108，过压保护装置108可以用来保证氟化液气体压力不会超过一定的阈值。
进一步的，所述电源容器101的侧面连接有气体过压保护装置108，所述气体过压保护装置108通过气密接头与电源容器101相连接。
进一步的，所述电源容器101的底端连接有用于补充电源容器101内冷却循环物的补充装置109，补充装置109通过气密接头与电源容器101相连接。氟化液长期工作会发生渗漏，工作一段时间后电源的容器内氟化液不足时可能需要补充一定的氟化液，因此采用补充装置109对其进行良好的补充。
进一步的，散热排105可以由但不限于导热良好材料做的散热板11以及镶嵌在散热板11之上或之内的由散热良好的材料制作做的管道结构组成。散热排 105由导热良好材料制作的散热管弯曲或成各种形状构成，以减小散热板的尺寸和增加散热面积，散热板11内部加工有便于氟化液液体或气体流通并形成交换的管道结构。
进一步的，其中本发明中冷却循环物采用氟化液，其中氟化液可以用任何其他满足冷却循环要求的物质取代比如氨气就是一种很好的替代物质，这里所提到的氨气只是其中一个例子，是为了说明所做的举例，当然还包括了未来可能替代氟化液能够满足冷却要求的任何其他物质。
实施例：
如图1所示的一种深海电源散热***，该装置具有电源容器101，并在使用时灌装氟化液或其他氟化液的替代品即冷却循环物102，所述深海电源散热***还包括导管103、导管一104，、散热排105，其中导管103从电源容器101的上部连接到散热排105的上部，导管一104从电源容器101的下部连接到散热排 105的下部；当所述发热元件100的表面温度超过了氟化液的气化温度，这些发热元件100的发热表面直接接触的氟化液就会汽化并吸收发热元件100发出的热量，汽化的氟化液气体受到浮力的作用，不断上升并通过连接在封闭的电源容器101上部和散热排105上部的导管103流入散热排105的上部，由于散热排105可以直接接触到温度较低的表面、环境等，通过散热排105的冷却作用，流入的氟化液气体释放出热量重新变成液态，并通过重力的作用，重新变成液态的氟化液通过连接在散热排105底部和封闭的电源容器101底部之间导管103 流入封闭的电源容器101的底部，这整个过程形成了一个热循环。通过合理的设计，这种通过汽化热散热的方式几乎可以保证任何浸没在氟化液中的发热元件100的表面温度不会超过或虽然超过但非常接近氟化液的气化温度；
图2是本发明实施例2的深海电源散热***的结构示意图，该实施例是在实施例1基础上增加了压力传感器107，如图2a和图2b所示，压力传感器107 负责将氟化液的压力信号传递给设备的控制***。
图3是本发明实施例3的深海电源散热***的结构示意图，该实施例是在实施例2基础上的进一步优选实施例，如图3a和图3b所示，该装置还可以包括连接在电源容器101之上的过压保护装置108；过压保护装置108用于防止电源容器101中氟化液的压力过大。
图4是本发明实施例4的深海电源散热***的结构示意图，该实施例是在实施例3基础上的进一步优选实施例，如图4a和图4b所示，所述深海电源散热***还可以包括连接在电源容器101之上的氟化液的补充装置109；补充装置 109用于补充泄漏的氟化液，从而保证深海电源散热***能够长期可靠地工作。
图5是本发明实施例5的深海电源散热***的结构示意图，该实施例是在
实施例1、2、3、4的基础上的进一步优选实施例，如图5a和图5b所示，所述深海电源散热***还可以用散热管道代替之前的散热板。
本发明能够使得深海电源(以及其他发热装置)的散热效率达到很高的水平，从而使得被散热装置的可靠性或的大幅度提升，使用寿命也大幅度延长。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深海电源散热***，其特征在于：包括封闭的装有电源的电源容器(101)，所述电源容器(101)内充有冷却循环物(102)，所述电源容器(101)的上部连通有导管(103)，所述导管(103)与散热排(105)的入口端相连通，所述散热排(105)的出口端通过导管一(104)与电源容器(101)的底部相连通；
工作状态下：当电源容器(101)内电源的发热元件(100)的表面温度大于冷却循环物(102)的气化温度，冷却循环物(102)汽化时吸收发热元件(100)产生的热量，汽化的冷却循环物(102)气体受到浮力作用上升通过导管(103)流入散热排(105)的上部，通过散热排(105)的冷却作用流入的冷却循环物(102)气体释放出热量重新变成液态通过重力的作用、重新变成液态的冷却循环物(102)通过导管(104)流入电源容器(101)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征在于：所述电源容器(101)内的电源还包括非发热元件，所述非发热元件、发热元件(100)、以及二者组成的电路设置在封闭的电源容器(101)中的冷却循环物(102)中。
3.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征在于：所述散热排(105)由散热板(111)以及设置在散热板(11)之上或之内的由散热材料制作做的便于冷却循环物液体或气体流通的管道组成。
4.根据权利要求3所述的一种深海电源散热***，其特征在于：所述散热排(105)由导热材料制作的散热部件组合而成，该散热部件由管弯曲结构构成。
5.根据权利要求3或4所述的一种深海电源散热***，其特征在于：被气化的冷却循环物冷却的散热排(105)用一种热交换装置替代时这种热交换装置是但不限于水冷、油冷、空气的自循环装置，或者是但不限于半导体制冷设备。
6.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征在于：所述冷却循环物(102)为氟化液或氨气或其他物质。
7.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征在于：该装置还包括用于检测电源容器(101)内冷却循环物(102)汽化过程中的压力信息的压力传感器(107)，所述压力传感器(107)通过气密接头与电源容器(101)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征还在于：该装置还包括用于调节电源容器(101)内冷却循环物(102)的气体压力状态的过压保护装置(108)，所述过压保护装置(108)调节冷却循环物(102)气体压力不超过设定的阀值，所述过压保护装置(108)通过气密接头与电源容器(101)相连接。
9.根据权利要求1所述的一种深海电源散热***，其特征还在于：该装置还包括用于补充电源容器(101)内冷却循环物(102)的补充装置(109)，所述补充装置(109)通过气密接头与电源容器(101)相连接。
10.根据权利要求1-9所述的一种深海电源散热***，其特征还在于：该装置用于深海电源的散热，还用于其他深海发热装置的散热，如但不限于深海电力变换器、变压器、功率放大器、声纳设备、计算机、服务器、通讯设备、微处理器。
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