[实用新型]一种发热装置蒸发冷却循环系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发热装置的冷却系统。 

背景技术

电子设备中的各种电子元器件，尤其是电子芯片在工作时需要冷却散热。传统的解决方案是风冷。但是随着电子技术的发展，电子芯片的发热量越来越高，特别在大型电子设备向集约化、高密度发展的今天，传统的风冷方案在应对高热流密度时只能依靠提高风扇转速、增加送风量。而这只能造成更大的噪音污染和能源浪费。此外，风冷需要通畅的风路，即要求设备对外开放，这样容易造成外部灰尘随气流进入电子设备内部。灰尘的堆积不但进一步恶化冷却效果，又是造成芯片烧毁的一个重要原因。 

近几年来出现的用于大型电子设备冷却的水冷方案，只是将二次换热的空调系统换成了热空气与水进行热交换。这样的改进虽然提高了效率，但是实际上芯片侧的冷却依然是空冷，没有从根本上解决高热流密度电子元器件的散热瓶颈。 

大型高热流密度电子设备的发展要求一种新的高效可靠的冷却方案。 

发明内容

为了从根本上解决大型高热流密度电子设备散热冷却的问题，本实用新型提出了一种基于蒸发冷却技术的全浸式自循环冷却系统。相比传统风冷，该系统具有高效、节能、安静、可靠等优点，尤其适用于高热流密度大型电子设备，如服务器机群、超级计算机、磁盘阵列、变流器和变频器等。 

本实用新型的所有发热装置放置在一个密封的箱体内，箱体内充有低沸点的液态冷却介质，所有发热装置浸泡在低沸点的液态冷却介质中。发热装置周围的液态冷却介质吸收发热装置散发出的热量后气化带走热量。高温气态的冷却介质在上部冷凝器中放热凝结成液相后，回流入下面的液态介质池中，热量也最终被二次介质带走。 

值得注意的是，由于这里的液态冷却介质与发热装置直接接触冷却，所以选用的介质本身除了有较好的热物理参数外，还必须保证电气绝缘性、化学稳定性、无毒环保等等一系列要求，以确保长期使用中不会对设备和身体造成伤害。 

本冷却系统是全密闭式蒸发冷却自循环热力循环系统，冷却系统的循环动力恰好来源于 所需带走热量，不需要外界再为冷却系统任何能量，绿色节能。并且具有自调节能力，自动适应热负荷的变化。 

本实用新型自循环蒸发冷却系统主要由储液层、自循环密封箱体和冷凝器组成。所述的储液层位于本实用新型自循环密封箱体的最下方，或者与自循环密封箱体平行放置,冷凝器放置于自循环密封箱体顶部内侧或者置于自循环密封箱体顶部外侧。自循环密封箱体与储液层通过带有阀门的管道连接；当冷凝器放置于自循环密封箱体顶部内侧时,冷凝管直接穿过自循环密封箱体壁面,在所述的自循环密封箱体壁面上固定及密封,与自循环密封箱体内的气相介质直接接触；当冷凝器置于自循环密封箱体顶部外侧时,通过自循环密封箱体顶部管道连接自循环密封箱体和冷凝器。 

当冷凝器放置于自循环密封箱体顶部内侧时，该自循环蒸发冷却系统还包括进水总管和出水总管，进水总管和出水总管放置在所述发热装置蒸发冷却循环系统外部。置于若干自循环密封箱体内部的冷凝器的冷凝管通过进水总管和出水总管实现全部并联。冷凝管可以是空心管，为直状、蛇形状或盘状。 

当冷凝器置于自循环密封箱体顶部外侧时，若干个自循环密封箱体的顶部管道通过集汽管并联，通过集汽管与置于所述的箱体外部的冷凝器连接，若干个自循环密封箱体的底部管道通过集液管并联，通过集液管与所述箱体外部冷凝器连接，即若干个自循环密封箱体共用一个置于所述的箱体外部的冷凝器。 

本实用新型中自循环密封箱体中所置的发热装置是一组或多组刀片计算单元、主板、CPU、GPU、内存，以及大功率电力电子器件等，自循环密封箱体中放置蒸发冷却介质。 

本实用新型结构简单可靠，适用于各种大型电子设备等发热装置，而且被冷却设备热密度越大，结构越紧凑，其冷却效果较风冷的优势越明显。 

考虑到电子设备等发热装置的可靠性和维护性，本实用新型自循环蒸发冷却系统外围采用多支路并联的管路设计，当电子设备等发热装置的一小部分需要停机维护或者故障更换时，可以在不影响其他部分继续工作的情况下，将该部分所处的密封箱体单元/刀片盒单元断电，然后将该密封箱体/刀片盒单元内液体介质放入储液层，而后开箱维护。 

密封箱体当中装设的发热装置的单元数为N，N≥1。 

附图说明

图1a多台发热装置密封箱体结构示意图，图1b单台发热装置密封箱体结构示意图； 

图2是本实用新型中分散冷凝单元的冷却系统总体结构示意图； 

图3是本实用新型中集中式冷凝单元的冷却系统总体结构示意图；