Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа



Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа
Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа

 


Владельцы патента RU 2565082:

ЗетТиИ Корпорейшн (CN)

Изобретение относится к способу регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующему устройству вентиляторного типа. Технический результат - более эффективная регулировка температуры посредством вентиляторов и терморегулирующего устройства. Устройство содержит вентиляторный блок, источники питания и блок управления вентиляторами. Вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов и охлаждает охлаждаемое устройство. Источники питания запитывают электроэнергией вентиляторы вентиляторного блока. Блок управления вентиляторами управляет вентиляторами следующим образом: при температуре t охлаждаемого устройства ниже критической температуры t1 первого термочувствительного ключа все вентиляторы остановлены, при t выше температуры t1, но ниже критической температуры t2 второго термочувствительного ключа все вентиляторы вращаются со средней скоростью; при t выше t2, но ниже критической температуры t3 третьего термочувствительного ключа, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вентиляторы второй вентиляторной секции остановлены; при t большей, чем t3, все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к схеме теплового проектирования с принудительным воздушным охлаждением и в частности к способу регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующему устройству вентиляторного типа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

С возрастающим уровнем интеграции систем широким использованием устройств большой мощности, требованиями миниатюризации объема изделий, более обширными средами применения и непрерывным улучшением скорости работы системы проектирование теплового регулирования стало важным средством для улучшения надежности системы.

В тепловом проектировании, принимая во внимание плотность теплового потока устройства, объемную плотность энерговыделения и повышение температуры, общими способами охлаждения являются естественное охлаждение и принудительное воздушное охлаждение. Когда тепловой поток с электронного устройства больше 0,08 Вт/см2, а объемная плотность энерговыделения превышает 0,18 Bт/см3, одного лишь естественного охлаждения недостаточно для полного решения проблемы охлаждения, и большинство систем требуют дополнительной движущей силы для поддержания достаточного воздушного потока для осуществления принудительного воздушного охлаждения или иных способов охлаждения. В способе принудительного воздушного охлаждения в качестве основных компонентов широко используются вентиляторы.

Существуют следующие общие схемы контроля температуры посредством вентиляторов: широтно-импульсная модуляция (PWM), интеллектуальный вентилятор контроля температуры, вентиляторный контур с последовательным термистором, выходной сигнал компаратора напряжений для регулировки скорости вращения вентилятора и так далее. При регулировании вентилятора способом PWM, в зависимости от температуры, вентилятор контроля температуры имеет регулятор разных скоростей вращения, соответствующих температуре, а так как регулирование широтно-импульсного сигнала осуществляется в реальном времени, изменение скорости вращения вентилятора очень чувствительно, поэтому изменение скорости и изменение температуры почти синхронны. Основной принцип работы вентиляторного контура с последовательным термистором заключается в том, что если напряжение питания вентилятора 7 В, когда источник питания начинает работать, при этом температура внутри источника питания повышается, то значение сопротивления термистора постепенно снижается, следовательно, напряжение вентилятора постепенно увеличивается и скорость вращения вентилятора также увеличивается, таким образом может быть достигнут эффект приглушения при незначительной нагрузке и обеспечение охлаждения при большой нагрузке. При регулировании скорости вращения вентилятора выходным сигналом компаратора напряжений, управляющий электрический сигнал генерируется путем определения температуры и согласно этой температуре, выходной терминал контура измерения температуры соединен с первым входом контура компаратора, на второй вход контура компаратора подается опорный электрический сигнал, контур компаратора сравнивает управляющий электрический сигнал и опорный электрический сигнал и генерирует выходной электрический сигнал в контур регулирования скорости вращения для изменения скорости вращения вентилятора.

Когда необходимо простым, быстрым и дешевым способом добиться постепенного управления работой вентилятора, вышеуказанный способ становится сложным, и в то же время имеет некоторые недостатки. PWM-контур регулирования температуры в качестве ядра требует однопроцессорный компьютер, а интеллектуальное управление вентилятором может быть достигнуто только лишь при тщательном согласовании работы оборудования и программного обеспечения, что, в общем, является дорогостоящим, сложно осуществимым и обычно применяется в тех случаях, когда необходимо точное регулирование скорости вращения вентилятора. Недостатком способа вентиляторного контура с последовательным термистором является то, что нижний температурный диапазон термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) очень широк, поэтому этот способ позволяет регулировать только скорость вращения вентилятора, однако не позволяет контролировать остановку вентиляторов, когда температура подходящая, поэтому этот способ не соответствует требованиям энергосбережения. Для схемы регулирования скорости вентилятора выходным сигналом компаратора напряжений необходимо разработать специальный контур измерения температуры, контур компаратора и контур регулирования скорости вращения, разработка которых относительно сложна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема, решаемая в настоящем изобретении, заключается в обеспечении простого и эффективного способа регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующего устройства вентиляторного типа.

С целью решения вышеупомянутой проблемы способ регулирования температуры посредством вентиляторов согласно настоящему изобретению включает:

этап обработки низких температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства ниже заданной первой температуры t1 электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, а все вентиляторы остановлены;

этап обработки средних температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1, но ниже заданной второй температуры t2, напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости вращения; и

этап обработки высоких температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью,

где t1<t2≤t3

Этап обработки средних температур также включает: при t2<t3 и температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2, но ниже заданной третьей температуры t3, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к первой вентиляторной секции, при этом цепь второй вентиляторной секции разомкнута, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вторая вентиляторная секция остановлена.

На этапе обработки средних температур напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, равно половине напряжения источника питания терморегулирующего устройства.

Для решения вышеуказанной проблемы терморегулирующее устройство вентиляторного типа настоящего изобретения содержит вентиляторный блок, источник питания и блок управления вентиляторами,

где вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов, и вентиляторный блок предназначен для охлаждения охлаждаемого устройства;

источник питания предназначен для питания электроэнергией вентиляторов в вентиляторном блоке;

блок управления вентиляторами предназначен для регулирования работы вентиляторов в вентиляторном блоке на основании следующей схемы:

при температуре t охлаждаемого устройства ниже заданной первой температуры t1 электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, а все вентиляторы остановленными;

при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1, но ниже заданной второй температуры t2 напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости вращения;

при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью,

где t1<t2≤t3

Вентиляторный блок содержит первую вентиляторную секцию и вторую вентиляторную секцию; при этом в блоке управления вентиляторами также применена схема, используемая для регулирования вентиляторов в вентиляторном блоке, которая дополнительно включает:

при t2<t3 и температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2, но ниже заданной третьей температуры t3, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к первой вентиляторной секции, при этом цепь второй вентиляторной секции разомкнута, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вторая вентиляторная секция остановлена.

В блоке управления вентиляторами установлено, что напряжение, которое ниже напряжения источника питания, равно половине напряжения источника питания. Блок управления вентиляторами содержит три термочувствительных ключа и один диод; при этом тремя термочувствительными ключами являются первый термочувствительный ключ, второй термочувствительный ключ и третий термочувствительный ключ;

один конец первой вентиляторной секции подключен к аноду источника питания, а другой конец подключен к одному концу первого термочувствительного ключа, другой конец первого термочувствительного ключа подключен к аноду диода, один конец второго вентиляторного узла подключен к катоду диода, а другой конец второй вентиляторной секции подключен к катоду источника питания; один конец второго термочувствительного ключа подключен между первой вентиляторной секцией и первым термочувствительным ключом, а другой конец подключен к катоду источника питания; один конец третьего термочувствительного ключа подключен к катоду диода, а другой конец подключен к аноду источника питания;

первый термочувствительный ключ замкнут при температуре 1 охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1;

второй термочувствительный ключ замкнут при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2;

третий термочувствительный ключ замкнут при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3.

вентиляторная секция является группой параллельных ветниляторов, вторая вентиляторная секция также является группой параллельных вентиляторов, и число вентиляторов в первой вентиляторной секции такое же, как и во второй вентиляторной секции, и технические характеристики вентиляторов первой вентиляторной секции и второй вентиляторной секции также одинаковы.

Для каждого термочувствительного ключа установлен защитный зазор для его критической температуры.

Устройство содержит два источника питания, предназначенных для обеспечения электроэнергией первой вентиляторной секции и второй вентиляторной секции соответственно, при этом номинальные напряжения обоих источников питания равны.

Благоприятные эффекты настоящего изобретения изложены ниже.

В способе регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующем устройстве вентиляторного типа настоящего изобретения управление вентиляторами заключается в остановке вентилятора, вращении со средней скоростью или вращении с максимальной скоростью с рациональным размещением и согласованием термочувствительного ключа, диода и источника питания посредством технически грамотного адаптирования соответствующей взаимосвязи между рабочим напряжением вентилятора и скоростью вращения вентилятора. В настоящем изобретении осуществляется простое регулирование скорости вращения вентиляторов без необходимости в разработке сложных электрических цепей или использования печатной платы (РСВ), таким образом, изобретение подходит для осуществления модификаций на месте. Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа, раскрытые в настоящем изобретении, имеют простые связи в схеме соединения и могут быть реализованы с небольшими затратами, при этом они эффективно выполняют ступенчатое регулирование, заключающееся в остановке, вращении со средней скоростью и вращении с максимальной скоростью, продлевают срок службы вентиляторов, снижают шум системы и способствуют экономии энергии, потребляемой всей системой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

На фиг.1 представлена структурная схема терморегулирующего устройства вентиляторного типа в соответствии с примером настоящего изобретения.

На фиг.2 представлена эквивалентная принципиальная схема, причем первая вентиляторная секция M1 и вторая вентиляторная секция М2 остановлены при T<t1.

На фиг.3 представлена эквивалентная принципиальная схема, причем первая вентиляторная секция M1 и вторая вентиляторная секция М2 вращаются со средней скоростью при t1<t<t2.

На фиг.4 представлена эквивалентная принципиальная схема, причем первая вентиляторная секция M1 вращается с максимальной скоростью, а вторая вентиляторная секция М2 остановлена при t1<t2<t<t3.

На фиг.5 представлена эквивалентная принципиальная схема, при этом первая вентиляторная секция М1 и вторая вентиляторная секция М2 вращаются с максимальной скоростью при t1<t2<t3<t.

На фиг.6 представлена принципиальная схема зазора для точки критической температуры каждого термочувствительного ключа.

На фиг.7 представлена схема конкретного примера терморегулирующего устройства вентиляторного типа согласно настоящему изобретению.

На фиг.8 представлена график скоростей первой вентиляторной секции М1 и второй вентиляторной секции М2 в соответствии с примером настоящего изобретения.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано более детально в сочетании с прилагающимися графическими материалами и конкретными вариантами осуществления.

Вначале и далее будет детально описан способ регулирования температуры посредством вентиляторов согласно настоящему изобретению.

Температуру охлаждаемого устройства предварительно разделили на три уровня: низкий, средний и высокий. При температуре охлаждаемого устройства ниже 30°С считается, что охлаждаемое устройство находится в пределах низких температур; при температуре охлаждаемого устройства выше 60°С считается, что охлаждаемое устройство находится в пределах высоких температур; при температуре охлаждаемого устройства между 30°С и 60°С считается, что охлаждаемое устройство находится в пределах средних температур. Способ регулирования температуры посредством вентиляторов согласно настоящему изобретению, в частности, включает следующие этапы:

этап обработки низких температур, а именно при температуре t охлаждаемого устройства ниже 30°С, электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, т.е. все вентиляторы остановлены;

этап обработки средних температур, а именно при температуре t охлаждаемого устройства выше 30°С, но ниже 40°С, все вентиляторы вращаются со скоростью меньшей чем максимальная скорость. В рассматриваемом примере, половина напряжения источника питания терморегулирующего устройства приложена ко всем вентиляторам; при температуре t охлаждаемого устройства выше чем 40°С, но ниже чем 60°С, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к некоторым вентиляторам, а электрические цепи остальных вентиляторов разомкнуты, затем некоторые вентиляторы вращаются с максимальной скоростью, в то время как остальные остановлены;

этап обработки высоких температур, а именно при температуре t охлаждаемого устройства выше 60°С, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы в этот момент вращаются с максимальной скоростью.

В соответствии с технической схемой, представленной в настоящем изобретении, этап обработки средних температур также включает: при температуре t охлаждаемого устройства выше 30°С, но ниже 60°С, напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, приложено ко всем вентиляторам и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости, что соответствует случаю, когда заданная вторая температура t2 равна заданной третьей температуре t3 в технической схеме настоящего изобретения.

Далее терморегулирующее устройство вентиляторного типа согласно настоящему изобретению будет дополнительно описано.

Терморегулирующее устройство вентиляторного типа настоящего изобретения содержит источники питания, вентиляторный блок и блок управления вентиляторами.

При этом вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов и применяется для охлаждения охлаждаемого устройства; источники питания используются для питания электрической энергией вентиляторов в вентиляторном блоке, при этом указанный блок управления вентиляторами используется для управления вентиляторами в соответствии со следующей схемой:

a) при температуре t охлаждаемого устройства ниже заданной первой температуры t1 электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, т.е. все вентиляторы остановлены;

b) при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1 но ниже заданной второй температуры t2, напряжение, которое ниже напряжения источника питания, приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости вращения;

при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2, но ниже заданной третьей температуры t3, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к части вентиляторов, при этом электрические цепи другой части вентиляторов разомкнуты, часть вентиляторов вращается с максимальной скоростью, а другая часть вентиляторов остановлена;

c) при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью одновременно,

где t1<t2≤t3

На фиг.1 представлена структурная схема терморегулирующего устройства вентиляторного типа в соответствии с примером настоящего изобретения, как показано на схеме, блок управления вентиляторами содержит три термочувствительных ключа и один диод; при этом тремя термочувствительными ключами являются первый термочувствительный ключ k01, второй термочувствительный ключ k01 и третий термочувствительный ключ k03; вентиляторный блок состоит из двух секций: первой вентиляторной секции M1 и второй вентиляторной секции М2, при этом первая вентиляторная секция M1 и вторая вентиляторная секция М2 являются группами параллельных вентиляторов, при этом число вентиляторов в первой вентиляторной секции M1 равно числу вентиляторов во второй вентиляторной секции М2, технические характеристики вентиляторов также одинаковы; также блок содержит два источника питания, при этом первый источник питания v1 выполняет электропитание первой вентиляторной секции M1, а второй источник питания v2 выполняет электропитание второй вентиляторной секции М2, при этом номинальные напряжения двух источников питания равны.

При этом один конец первой вентиляторной секции M1 подключен к аноду v1 + первого источника питания, а другой конец подключен к одному концу первого термочувствительного ключа k01, при этом другой конец первого термочувствительного ключа k01 подключен к аноду диода, один конец второй вентиляторной секции М2 подключен к катоду диода, а другой конец подключен к катоду v2- второго источника питания; один конец второго термочувствительного ключа k02 подключен между указанной первой вентиляторной секцией M1 и указанным первым термочувствительным ключом k01, а другой конец подключен к катоду v1- первого источника питания; один конец третьего термочувствительного ключа k03 подключен к катоду диода, а другой конец подключен к аноду v2+ второго источника питания;

Первый термочувствительный ключ k01 замкнут, когда температура t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1; второй термочувствительный ключ k02 замкнут, когда температура t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2; третий термочувствительный ключ k03 замкнут, когда температура t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3. Каждый термочувствительный ключ имеет защитный зазор для критической температуры для избежания колебаний или изменений скорости вентиляторов в критической точке температуры каждого термочувствительного ключа.

Принцип работы терморегулирующего устройства вентиляторного типа настоящего изобретения является следующим:

(1)t<t1

При t<t1 первый термочувствительный ключ k01, второй термочувствительный ключ k02 и третий термочувствительный ключ k03 разомкнуты, цепи питания первой вентиляторной секции M1 и второй вентиляторной секции М2 разомкнуты, причем каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 остановлен, также остановлен каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2.

Эквивалентная схема показана на фиг.2.

(2)t1<t<t2

При t1<t<t2 первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 разомкнут и третий термочувствительный ключ k03 разомкнут, прямое напряжение приложено к диоду и диод открыт. Цепь питания «от анода V1+первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, к первому термочувствительному ключу k01, к диоду, ко второй вентиляторной секции М2 и к катоду V2- второго источника питания» замкнута, напряжение источника питания равномерно разделено между первой вентиляторной секцией M1 и второй вентиляторной секцией М2, при этом каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается со средней скоростью, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается со средней скоростью.

Эквивалентная схема показана на фиг.3.

(3) t1<t2<t<t3

При t1<t2<t<t3 первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ к02 замкнут, третий термочувствительный ключ k03 разомкнут, обратное напряжение приложено к диоду и диод закрыт. Цепь питания «от анода первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, ко второму термочувствительному ключу k02, к катоду V1- первого источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам первой вентиляторной секции M1, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью. Цепь питания второй вентиляторной секции М2 разомкнута, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 остановлен.

Эквивалентная схема показана на фиг.4.

(4) t1<t2<t3<t

При t1<t2<t3<t первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 замкнут, третий термочувствительный ключ k03 замкнут, обратное напряжение приложено к диоду и диод закрыт. Цепь питания «от анода v1+ первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, ко второму термочувствительному ключу k02 и к катоду v1- первого источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам первой вентиляторной секции M1, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью.

Цепь питания «от анода v2+ второго источника питания ко второму термочувствительному ключу k02, ко второй вентиляторной секции М2 и к катоду v2- второго источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам второй вентиляторной секции М2, и каждый вентилятор второй М2 вентиляторной секции вращается с максимальной скоростью.

Эквивалентная схема показана на фиг.5.

Если критическая температура t1 первого термочувствительного ключа k01 меньше критической температуры t3 третьего термочувствительного ключа k03, которая меньше критической температуры t2 второго термочувствительного ключа k02, принцип работы терморегулирующего устройства вентиляторного типа согласно настоящему изобретению является следующим: при t<t1 каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 остановлен, каждый вентилятор второй вентиляторной М2 остановлен; при t2<t<t1, каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается со средней скоростью, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается со средней скоростью; при t1<t3<t<t2 каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается с максимальной скоростью, а каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 остановлен; при t1<t3<t2<t каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается с максимальной скоростью.

Если критическая температура t1 первого термочувствительного ключа k01 меньше критической температуры t2 второго термочувствительного ключа k02, критическая температура t2 второго термочувствительного ключа k02 равна критической температуре t3 третьего термочувствительного ключа k03, принцип работы терморегулирующего устройства вентиляторного типа настоящего изобретения является следующим: при t<t1 первый термочувствительный ключ k01, второй термочувствительный ключ k02 и третий термочувствительный ключ k03 разомкнуты, электрические цепи питания первой вентиляторной секции Ml и второй вентиляторной секции М2 разомкнуты, каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 остановлен и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 остановлен. При t1<t<t2 первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 разомкнут, третий термочувствительный ключ k03 разомкнут, прямое напряжение приложено к обоим концам диода и диод открыт. Цепь питания «от анода V1+ первого источника питания, к первой вентиляторной секции M1, к первому термочувствительному ключу k01, к диоду, ко второй вентиляторной секции М2 и к катоду V2- второго источника питания» замкнута, напряжение источника питания равномерно разделено между первой вентиляторной секцией M1 и второй вентиляторной секцией М2, каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается со средней скоростью, и каждый вентилятор второй вентиляторной М2 секции вращается со средней скоростью. При t1<t2=t3<t, первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 замкнут, третий термочувствительный ключ k03 замкнут, обратное напряжение приложено к обоим концам диода и диод закрыт. Цепь питания «от анода v1+ первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, ко второму термочувствительному ключу k02, к катоду v1- первого источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам первой вентиляторной секции Mk, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью. Цепь питания «от анода v2+ второго источника питания ко второму термочувствительному ключу k02, ко второй вентиляторной секции М2 и к катоду v2- второго источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам второй вентиляторной секции М2, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается с максимальной скоростью.

В примерах изобретения критическая точка температуры каждого термочувствительного ключа имеет защитный зазор с целью избежания неустойчивой скорости вращения вентиляторов и колебаний системы из-за частого замыкания или размыкания блока регулирования температуры около критических температур (а именно t1, t2, t3).

На фиг.6 представлена принципиальная схема зазора для точки критической температуры каждого термочувствительного ключа, как показано на фиг.6, когда окружающая температура t, т.е. температура t охлаждаемого устройства снижается, но t2-Δt<t<t2, то так как она находится в пределах защитного зазора температуры Δt, вентиляторы вращаются с максимальной скоростью. Когда окружающая температура t снижается до значения между t2-Δt и t1, которое выходит за пределы защитного зазора температуры, вентиляторы переключаются на вращение со средней скоростью. Если окружающая температура t продолжает снижаться, но t1-Δt<t<t1, то так как она находится в пределах защитного зазора температуры, вентиляторы продолжают вращаться со средней скоростью. Когда окружающая температура t снижается до значения ниже t1-Δt, которое выходит за пределы защитного зазора температуры, вентиляторы останавливаются. Каждый термочувствительный ключ имеет пределы защитного зазора температуры, с целью избежания колебаний или изменений скорости вращения вентиляторов в точках критической температуры.

Далее приводится конкретный пример терморегулирующего устройства IN вентиляторного типа согласно настоящему изобретению.

Например, возьмем базовую станцию связи, в способе теплообмена базовой станции с внешним источником питания для охлаждения используют вентиляторы, причем первая вентиляторная секция M1 и вторая вентиляторная секция М2 - это две группы вентиляторов с одинаковыми моделями вентиляторов, с одинаковым числом вентиляторов, напряжение питания которых соответствует уровню напряжения источника питания, более того обе группы вентиляторов являются группами параллельных вентиляторов. Первый источник питания v1 служит для питания электроэнергией первой вентиляторной секции М1, а второй источник питания v2 служит для питания электроэнергией второй вентиляторной секции М2. Температура замыкания первого термочувствительного ключа k01 составляет 30°С, температура замыкания второго термочувствительного ключа k02 составляет 40°С, а температура замыкания третьего термочувствительного ключа k03 составляет 60°С, зазор Δt каждого термочувствительного ключа составляет 5°С. Электрическая схема терморегулирующего устройства вентиляторного типа показана на фиг.7, а ее принцип работы следующий:

(1) t<30°C

При t<30°C первый термочувствительный ключ k01, второй термочувствительный ключ k02 и третий термочувствительный ключ k03 разомкнуты, электрические цепи питания первой вентиляторной секции M1 и второй вентиляторной секции М2 разомкнуты, при этом каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 остановлен, также остановлен каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2.

(2) 30°C<t<40°C

При 30°C<t<40°C первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 разомкнут и третий термочувствительный ключ К03 разомкнут, диод VD открыт в прямом направлении. Цепь питания «от анода V1+ первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, к первому термочувствительному ключу k01, к диоду VD, ко второй вентиляторной секции М2 и к катоду V2- второго источника питания» замкнута, напряжение источника питания равномерно разделено между первой вентиляторной секцией M1 и второй вентиляторной секцией М2, каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается со средней скоростью, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается со средней скоростью.

(3) 30°C<40°C<t<60°C

При T1<T2<t<T3 первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 замкнут, третий термочувствительный ключ k03 разомкнут, а диод VD реверсивно закрыт.Цепь питания «от анода V1+ первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, ко второму термочувствительному ключу k02, к катоду V1- первого источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам первой вентиляторной секции M1, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью. Цепь питания второй вентиляторной секции М2 разомкнута и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 остановлен.

(4) 30°C<40°C<60°C<t

При 30°C<40°C<60°C<t первый термочувствительный ключ k01 замкнут, второй термочувствительный ключ k02 замкнут, третий термочувствительный ключ k03 замкнут и диод VD реверсивно закрыт. Цепь питания «от анода V1+ первого источника питания к первой вентиляторной секции M1, ко второму термочувствительному ключу К02, к катоду V1- первого источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам первой вентиляторной секции M1, и каждый вентилятор первой вентиляторной секции M1 вращается с максимальной скоростью.

Цепь питания «от анода V2+ второго источника питания ко второму термочувствительному ключу К02, ко второй вентиляторной секции М2, к катоду V2- второго источника питания» замкнута, при этом напряжение источника питания приложено к обоим концам второй вентиляторной секции М2, и каждый вентилятор второй вентиляторной секции М2 вращается с максимальной скоростью.

Изменение скорости первой вентиляторной секции M1 и второй вентиляторной секции М2 в зависимости от изменения температуры охлаждаемого устройства показано на фиг.8.

Таким образом, благодаря недорогому способу регулирования температуры посредством вентиляторов и устройству вентиляторного типа для регулирования температуры согласно настоящему изобретению, возможно эффективно осуществить ступенчатое регулирование скорости вращения вентиляторов, продление их срока службы, снижение шума системы, и в то же время достичь экономии энергии, потребляемой всей системой.

Вышеупомянутые примеры дополнительно иллюстрируют задачу, техническое устройство и положительные эффекты настоящего изобретения, следует отметить, что вышеприведенное описание является только конкретными примерами настоящего изобретения, специалистами в данной области могут быть выполнены различные модификации и изменения без отступления от сути и объема настоящего изобретения. Таким образом, если эти модификации и изменения настоящего изобретения находятся в рамках технического устройства, описанного в формуле настоящего изобретения и его эквивалентов, предполагается что настоящее изобретение также включает эти модификации и изменения.

ПРИМЕНИМОСТЬ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В способе регулирования температуры посредством вентиляторов и в устройстве вентиляторного типа для регулирования температуры согласно настоящему изобретению, управление вентиляторами заключается в остановке вентилятора, вращении со средней скоростью или вращении с максимальной скоростью с рациональным размещением и согласованием термочувствительного ключа, диода и источника питания посредством технически грамотного адаптирования соответствующей взаимосвязи между рабочим напряжением вентилятора и скоростью вращения вентилятора. В настоящем изобретении осуществляется простое регулирование скорости вращения вентиляторов без необходимости в разработке сложных электрических цепей или использования печатной платы (РСВ), таким образом изобретение подходит для осуществления модификаций на месте. Способ регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующее устройство вентиляторного типа, раскрытые в настоящем изобретении, имеют простые связи в схеме соединения и могут быть реализованы с небольшими затратами, при этом они эффективно выполняют ступенчатое регулирование, заключающееся в остановке, вращении со средней скоростью и вращении с максимальной скоростью, продлевают срок службы вентиляторов, снижают шум системы и способствуют экономии энергии, потребляемой всей системой.

1. Способ регулирования температуры посредством вентиляторов, включающий:
этап обработки низких температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства ниже заданной первой температуры t1 электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, а все вентиляторы остановлены;
этап обработки средних температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1, но ниже заданной второй температуры t2 напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости вращения;
этап обработки высоких температур, на котором при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3, напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью, где t1<t2≤t3,
при этом этап обработки средних температур также включает: при t2<t3 и температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2, но ниже заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к первой вентиляторной секции, при этом цепь второй вентиляторной секции разомкнута, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вторая вентиляторная секция остановлена.

2. Способ регулирования температуры посредством вентиляторов по п. 1, где
на этапе обработки средних температур, напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, равно половине напряжения источника питания терморегулирующего устройства.

3. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа, содержащее
вентиляторный блок, источник питания и блок управления вентиляторами, где вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов, и вентиляторный
блок предназначен для охлаждения охлаждаемого устройства;
источник питания предназначен для питания электроэнергией вентиляторов в вентиляторном блоке;
блок управления вентиляторами предназначен для регулирования работы вентиляторов в вентиляторном блоке на основании следующей схемы:
при температуре t охлаждаемого устройства ниже заданной первой температуры t1 электрические цепи всех вентиляторов остаются разомкнутыми, а все вентиляторы остановленными;
при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1, но ниже заданной второй температуры t2 напряжение, которое ниже напряжения источника питания терморегулирующего устройства, приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются со скоростью, которая ниже максимальной скорости вращения;
при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено ко всем вентиляторам, и все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью,
где t1<t2≤t3,
при этом вентиляторный блок содержит первую вентиляторную секцию и вторую вентиляторную секцию, причем в блоке управления вентиляторами также применена схема, используемая для регулирования вентиляторов в вентиляторном блоке, которая дополнительно включает:
при t2<t3 и температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2, но ниже заданной третьей температуры t3 напряжение источника питания терморегулирующего устройства приложено к первой вентиляторной секции, при этом цепь второй вентиляторной секции разомкнута, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вторая вентиляторная секция остановлена.

4. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа по п. 3, где в блоке управления вентиляторами установлено, что напряжение, которое ниже напряжения источника питания, равно половине напряжения источника питания.

5. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа по п. 3 или 4, где блок управления вентиляторами содержит три термочувствительных ключа и один диод, при этом тремя термочувствительными ключами являются первый термочувствительный ключ, второй термочувствительный ключ и третий термочувствительный ключ;
один конец первой вентиляторной секции подключен к аноду источника питания, а другой конец подключен к одному концу первого термочувствительного ключа, другой конец первого термочувствительного ключа подключен к аноду диода, один конец второго вентиляторного узла подключен к катоду диода, а другой конец второй вентиляторной секции подключен к катоду источника питания; один конец второго термочувствительного ключа подключен между первой вентиляторной секцией и первым термочувствительным ключом, а другой конец подключен к катоду источника питания; один конец третьего термочувствительного ключа подключен к катоду диода, а другой конец подключен к аноду источника питания;
первый термочувствительный ключ замкнут при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной первой температуры t1;
второй термочувствительный ключ замкнут при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной второй температуры t2;
третий термочувствительный ключ замкнут при температуре t охлаждаемого устройства выше заданной третьей температуры t3.

6. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа по п. 5, где первая вентиляторная секция является группой параллельных вентиляторов, вторая вентиляторная секция также является группой параллельных вентиляторов, и число вентиляторов в первой вентиляторной секции такое же, как и во второй вентиляторной секции, и технические характеристики вентиляторов первой вентиляторной секции и второй вентиляторной секции также одинаковы.

7. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа по п. 5, где для каждого термочувствительного ключа установлен защитный зазор для его критической температуры.

8. Терморегулирующее устройство вентиляторного типа по п. 5, где устройство содержит два источника питания, предназначенных для обеспечения электроэнергией первой вентиляторной секции и второй вентиляторной секции соответственно, при этом номинальные напряжения обоих источников питания равны.



 

Похожие патенты:

Использование: для охлаждения и теплоотвода, например охлаждения компонентов компьютерной техники. Сущность изобретения заключается в том, что способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров заключается в применении термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, а горячие спаи термомодуля представляют собой матрицу полупроводниковых лазеров, предназначенную для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения оптического диапазона, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду.

Изобретение относится к системам охлаждения Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения Центров хранения и обработки данных.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение эффективности охлаждения нагревающихся электронных компонентов, увеличение плотности установки вычислительных узлов, обеспечение функционирования серверной фермы при отрицательных температурах окружающей среды, а также сохранение эффективности охлаждения и экономии электроэнергии при установке неполного количества вычислительных узлов.

Изобретения относятся к компьютерным системам, монтируемым в серверных стойках и залах, а также к их охлаждению. Технический результат - обеспечение компьютерной системы с эффективным охлаждением, в которой возможен беспрепятственный монтаж/демонтаж оборудования в процессе ее работы.

Изобретение относится к теплоотводящей технике, может использоваться в теплообменных системах газового и жидкостного охлаждения, а также для отведения тепла от термонагруженных твердых элементов.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры. Технический результат - повышение энергоэффективности системы охлаждения.

Изобретение относится к системе (1) для кондиционирования воздуха внутреннего пространства центра (2) обработки данных, оснащенного электронным оборудованием (3). Технический результат - обеспечение во внутреннем пространстве центра обработки данных наиболее подходящих значений температуры и относительной влажности для его корректной работы в широком диапазоне географических областей с различным климатом.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для нормализации температуры процессоров современных компьютеров. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения компьютерного процессора.

Изобретение относится к системам охлаждения Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения.

Изобретение относится к системам охлаждения для Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения.

Изобретение относится к способу и устройству регулировки температуры в группе комнат здания. Технический результат - возможность точной и/или быстрой регулировки температуры во всех комнатах жилой единицы.

Изобретение относится к термостатам. Техническим результатом является повышение однородности температурного поля.

Изобретение относится к средствам контроля и управления полем температуры пространственно распределенных объектов и может быть использовано в автоматизированных системах управления тепловыми режимами в ракетно-космической технике.

Изобретение относится к термостату для калибровки и поверки океанографических приборов. Технический результат заключается в повышении точности термостатирования до 0,001°C и в сокращении времени выхода термостата в заданную точку температуры в 3 раза за счет оптимизации алгоритма регулирования.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частости к регулирующей насадке для управления радиаторным клапаном, и предназначено для регулирования потока жидкости.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. .

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры с автоматическим резервированием каналов управления.

Изобретение относится к терморегулятору, осуществляющему функции фазового регулирования и контроля перехода фазы через ноль. .

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве. .

Изобретение относится к системе климат-контроля автомобиля. Система климат-контроля автомобиля содержит адсорбционный тепловой насос, приводимый в действие от тепловой энергии выхлопных газов двигателя и содержащий два адсорбера, асинхронно переключающиеся между режимами адсорбции и десорбции.
Наверх