一種利用液冷散熱的電子裝置和散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液體冷卻領(lǐng)域，尤其涉及一種利用液冷散熱的電子裝置和散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅速，但能耗居高不下。距統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心能耗中，冷卻能耗已經(jīng)占總能耗達(dá)40%，降低冷卻耗能，提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率刻不容緩。目前數(shù)據(jù)中心使用的服務(wù)器等IT裝備，基本上采用風(fēng)冷技術(shù)來冷卻服務(wù)器等IT裝備。其主要特點(diǎn)為采用風(fēng)扇將空氣吹過發(fā)熱器件表面。由于空氣與服務(wù)器內(nèi)發(fā)熱器件的換熱系數(shù)小，必須有較大的換熱溫差，因此只能先采用空調(diào)將機(jī)房中的空氣溫度降低至約20°C，然后將低溫空氣送至服務(wù)器的風(fēng)冷散熱方式。由于存在空調(diào)降溫的環(huán)節(jié)，這樣的設(shè)計(jì)增加了數(shù)據(jù)中心能耗。
[0003]近年來，采用冷卻液對(duì)服務(wù)器進(jìn)行直接冷卻或間接冷卻逐漸興起。與風(fēng)冷相比，液冷可將冷卻液直接或間接導(dǎo)向熱源，由于液體的比熱容遠(yuǎn)大于氣體，單位體積可傳輸?shù)臒崃恳策h(yuǎn)高于空氣。如果技術(shù)方案合理，采用液冷有機(jī)會(huì)取消空調(diào)，從而大大降低耗能。
[0004]目前，液冷已經(jīng)在服務(wù)器領(lǐng)域有所應(yīng)用，其應(yīng)用方法大致可分為直接液體冷卻和間接液體冷卻兩種。直接液體冷卻，顧名思義為冷卻液與發(fā)熱器件直接接觸，現(xiàn)有的直接液體冷卻方法應(yīng)用有專利公開號(hào)為CN104597994的浸沒式液冷服務(wù)器、中國(guó)專利公開號(hào)為CN102626006和美國(guó)專利公開號(hào)為US8467189B2的設(shè)置有換熱盤管的浸沒式液冷服務(wù)器，上述直接液體冷卻均需要大量冷卻液，導(dǎo)致系統(tǒng)重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，由于換熱強(qiáng)度不夠，往往要求用于帶走熱量的冷卻液溫度不高于45°C，這樣就縮小了應(yīng)用范圍。當(dāng)前計(jì)算機(jī)芯片的計(jì)算能力迅速提高，發(fā)熱量也在繼續(xù)增加，上述直接液體冷卻技術(shù)適應(yīng)這種挑戰(zhàn)的能力有限。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種直接冷卻系統(tǒng)，是將儲(chǔ)液箱中的冷卻液進(jìn)入發(fā)熱裝置內(nèi)，熱交換后的冷卻液蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝，回流至儲(chǔ)液箱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)循環(huán)。但是這種加裝冷凝器的發(fā)熱裝置僅適用于大型發(fā)熱裝置，并不適用于體積較小的服務(wù)器單元，這就縮小了應(yīng)用范圍，況且上述冷卻系統(tǒng)的工作使發(fā)熱裝置處于低氣壓狀態(tài)，這就勢(shì)必會(huì)提高發(fā)熱裝置對(duì)密封性的要求，加大了裝置的制造成本。
[0006]與直接液體冷卻相對(duì)應(yīng)，間接液體冷卻中的冷卻液與發(fā)熱器件不直接接觸，如專利公開號(hào)為CN101751096B披露的超級(jí)計(jì)算機(jī)表貼式蒸發(fā)冷卻裝置、專利公布號(hào)為CN102711414A中采用的液冷冷板與發(fā)熱器件接觸，間接帶走熱量的裝置。這兩種方案只能冷卻處理CPU、GPU等具備規(guī)則散熱表面的發(fā)熱器件散發(fā)出來的熱量，而對(duì)電路板上的其他發(fā)熱器件如內(nèi)存、電阻等部件無能為力，因此往往還需要與風(fēng)冷結(jié)合。此外由于冷卻液與發(fā)熱器件不直接接觸，中間存在接觸熱阻和傳導(dǎo)熱阻，導(dǎo)致?lián)Q熱效能低。在同等發(fā)熱器件表面溫度情況下，比直接液體冷卻需要更低的冷卻液溫度。
[0007]基于上述的不足，因此，需要研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換熱效能高、可靠性好的利用液冷散熱的電子裝置和散熱裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型目的是提供一種利用液冷散熱的電子裝置，包括殼體、電路板、液冷散熱模塊，所述電路板與所述液冷散熱模塊置于所述殼體內(nèi)，所述電路板上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱器件，所述液冷散熱模塊包括進(jìn)液管道以及與所述進(jìn)液管道連通的噴嘴，所述進(jìn)液管道將冷卻液從殼體外導(dǎo)入殼體內(nèi)，所述噴嘴將冷卻液噴射在所述殼體形成的空間內(nèi)或直接噴射在所述發(fā)熱器件上。
[0009]優(yōu)選地，所述噴嘴將冷卻液以噴霧形式噴射在所述發(fā)熱器件上。
[0010]可選地，所述殼體還設(shè)有與所述進(jìn)液管道連接的進(jìn)液口以及用于排出所述殼體內(nèi)冷卻液的出液口，所述出液口設(shè)置在所述殼體的下端。
[0011]具體地，所述進(jìn)液管道包括主管道和與所述主管道連通的分支管道，所述噴嘴安裝在所述分支管道和/或主管道上，或者通過轉(zhuǎn)接頭安裝在所述進(jìn)液管道上。
[0012]進(jìn)一步地，所述噴嘴能夠自上而下噴射冷卻液。
[0013]可選地，所述殼體內(nèi)還設(shè)置有冷卻模塊，所述冷卻模塊與所述發(fā)熱器件的位置相對(duì)應(yīng)。
[0014]優(yōu)選地，所述冷卻模塊與所述進(jìn)液管道連接，所述冷卻模塊容納有從所述進(jìn)液管道流進(jìn)的冷卻液，所述冷卻模塊上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)噴嘴，所述噴嘴與所述發(fā)熱器件的表面存在間隙，所述噴嘴具有多種噴射方向。
[0015]進(jìn)一步地，所述冷卻模塊與所述進(jìn)液管道連接，所述冷卻模塊設(shè)置有流道分隔肋板，所述流道分隔肋板與發(fā)熱器件表面貼合。
[0016]本實(shí)用新型還提供一種利用液冷散熱的散熱裝置，包括至少一個(gè)如上所述的一種利用液冷散熱的電子裝置、儲(chǔ)液器、供液栗、換熱器、供液管道和回液管道，所述換熱器至少有一個(gè)，所述供液栗也至少有一個(gè)，所述儲(chǔ)液器儲(chǔ)存有冷卻液。
[0017]優(yōu)選地，所述供液管道的一端與所述每個(gè)電子裝置的進(jìn)液管道相連，所述供液管道的另一端與所述供液栗或換熱器連接，所述回液管道的一端與所述每個(gè)電子裝置殼體上的出液口相連，在所述回液管道的另一端形成所述儲(chǔ)液器，或者所述儲(chǔ)液器為一獨(dú)立器件，所述儲(chǔ)液器的一端與所述回液管道連接，所述儲(chǔ)液器的另一端與所述供液栗或換熱器連接，所述供液栗與所述換熱器相連，所述回液管道位于所述每個(gè)電子裝置的下方。
[0018]具體地，所述儲(chǔ)液器內(nèi)部包括液體層、氣體層，所述液體層與氣體層相通，所述液體層存儲(chǔ)有冷卻液，所述回液管道與所述儲(chǔ)液器的氣體層連通，所述儲(chǔ)液器的液體層與所述供液栗或換熱器連通。
[0019]進(jìn)一步地，所述散熱裝置還包括一機(jī)柜體，所述電子裝置裝設(shè)在所述機(jī)柜體內(nèi)，機(jī)柜體內(nèi)部或外部設(shè)置有換熱器和供液栗。
[0020]本實(shí)用新型提供的一種利用液冷散熱的電子裝置和散熱裝置，其具有如下有益效果:
[0021]1、本實(shí)用新型提供的利用液冷散熱的電子裝置、散熱裝置，與現(xiàn)有的風(fēng)冷或液冷裝置相比，采用了噴霧的形式，將冷卻液噴灑到電子裝置空間中，利用霧滴覆蓋面大的優(yōu)勢(shì)，在發(fā)熱器件表面形成薄液膜，由于霧滴高速噴出，擊打到器件表面時(shí)仍具有較高流速，因此會(huì)推動(dòng)液膜高速流動(dòng)，從而強(qiáng)化換熱，提高冷卻散熱效率。
[0022]2、本實(shí)用新型采用的噴霧冷卻方法在發(fā)熱器件表面上形成的薄膜，在發(fā)熱器件表面溫度較高的情況下，會(huì)比【背景技術(shù)】中的浸沒式液冷服務(wù)器蒸發(fā)的更快，進(jìn)一步地強(qiáng)化換熱，這樣一來冷卻液的溫度就不必滿足不高于45°C的條件，從而擴(kuò)大了裝置應(yīng)用范圍。
[0023]3、本實(shí)用新型采用供液管噴嘴噴射冷卻電子裝置，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并不需要設(shè)置如【背景技術(shù)】中液冷散熱裝置那么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時(shí)本實(shí)用新型冷卻液通過供液管道噴射，不需要提供大量的冷卻液，從而減少了電子裝置的重量，由于冷卻液的成本較高，也極大的減少了設(shè)備成本，同時(shí)電子裝置模塊內(nèi)部空間采用噴霧冷卻，空間內(nèi)大部分為空氣，只在單元模塊底部有少量積液，參與循環(huán)的冷卻液流量少，因此耗能進(jìn)一步減少。
[0024]4、本實(shí)用新型提供的具有液冷散熱裝置的電子裝置，針對(duì)局部發(fā)熱量大的器件，如電子裝置中的高發(fā)熱量器件等，還設(shè)置了單獨(dú)的冷卻模塊，采用局部噴霧或高速流動(dòng)的方法以增強(qiáng)其換熱。
[0025]5、此外，本實(shí)用新型提供的具有液冷散熱裝置的電子裝置，在冷卻液蒸發(fā)后形成的蒸汽與噴嘴噴射的過冷霧滴混合，更能促使冷卻液蒸汽冷凝。同時(shí)，應(yīng)用本實(shí)用新型可以在冷卻液進(jìn)液溫度55°C，芯片表面溫度不超過70°C的情況下正常工作，這樣不僅可以省掉傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，而且具有更大的環(huán)境適應(yīng)范圍。
[0026]6、本實(shí)用新型采用的噴霧冷卻裝置，利用蒸汽與噴嘴噴射的過冷霧滴混合，冷卻液蒸汽冷凝，不需要單獨(dú)設(shè)置冷凝器，擴(kuò)大了該冷卻裝置的應(yīng)用范圍，也避免了電子裝置內(nèi)處于低氣壓的情況，降低了電子裝置對(duì)密封性的要求。
[0027]7、本實(shí)用新型中電子裝置采用的液冷散熱裝置為噴射冷卻液散熱方式，采用這種液冷方式的裝置封閉空間內(nèi)部壓力一般處于接近或略高于一個(gè)大氣壓的狀態(tài)，比采用傳統(tǒng)的液冷散熱方式的裝置封閉空間內(nèi)的壓力小得多，因此本實(shí)用新型對(duì)裝置封閉空間的密封性要求要比傳統(tǒng)的液冷散熱方式要求降低很多。
[0028]綜上所述，本實(shí)用新型與現(xiàn)有的直接液體冷卻散熱裝置相比，本實(shí)用新型具有冷卻液需求量小、重量輕、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)