本发明专利技术公开了一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，包括冷却盒、N个蒸发器、N‑1个三通结构件、N段气体管路、N段液体管路和N‑1段蒸发管路，N个蒸发器通过蒸发管路、气体管路和液体管路并联连接在冷却盒上，同时，第1段气体管路伸进冷却盒，在冷却盒内部绕圈形成盘管，盘管伸出冷却盒与第1段液体管路连通，所述N蒸发器伸入服务器的内部，分别与N个芯片接触并固定，芯片上的在工作过程中产生的热量将蒸发器内的液体蒸发成气体，由蒸发管路和气体管路送至冷却盒，在冷却盒内与冷却盒内的冷却流体进行热交换，冷凝成液体，从而实现芯片散热，N≥1。本发明专利技术简化了散热结构、提高了散热效率，降低了能耗成本和安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置
本专利技术属于机房散热
，涉及一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置。
技术介绍
数据中心(又称机房)的散热能耗问题随着数据中心规模和机柜功率密度的增大而越来越受到关注和重视。数据中心传统的散热方式主要是空调风冷系统和单相循环水冷系统。其中，空调风冷系统结构简单，最易实施，但散热能力有限，能耗高；水冷系统散热能力强，但系统庞大复杂，并且出于安全考虑水冷管路一般布置在机房或机柜外。热管技术作为一种被动式两相换热技术，被誉为“热的超导体”，近年来在数据中心得到了初步的应用，包括热管换热器(热管式空调)和热管背板等，在节能降耗方面发挥了巨大的作用。目前现有技术主要是针对机房整体或单个机柜进行散热设计，属于机房级和机柜级的散热模式，因此无法有效地解决机柜中无数服务器芯片的局部散热问题和实现高功率下工作温度的有效控制。而从服务器产生热量的来源角度来看，主要芯片产生的热量占服务器发热的70％以上。要想解决这一问题，适应未来高功率密度机柜和大功率服务器的发展需要，开发一种基于芯片级散热模式的新型机房散热方式将成为今后的主流方向。芯片级散热模式是指采用先进冷却技术直接作用于服务器的芯片发热位置。备选的技术包括单相液冷回路、浸泡式液冷、热管冷却技术等。单相液冷回路是将液体通过管路直接输送到发热芯片表面带走热量，浸泡式液冷是将芯片直接浸没在液体中，然而，这两种方式都存在辅助配套系统庞大、成本高、后期维护繁琐、存在泄露安全隐患等问题，且受结构和服务器内部空间限制，散热效率有限。热管冷却技术是利用热管高速传热的原理，将取热端直接贴合服务器芯片，把服务器芯片的热量通过热管快速递传递到冷却端，实现对服务器芯片的精确控温，属于芯片级散热技术。专利技术者所在团队针对芯片级环路热管散热装置已经申请了系列专利，已申请的专利均是一个热管散热装置对应一个服务器芯片，一般的服务器拥有两个CPU及其他芯片，这意味着需要两个以上热管散热装置同时安装在服务器内部，在空间允许的情况下可以很好地满足服务器的散热需求。随着服务器技术的发展，芯片的功率越来越大，而服务器内部空间则越来越小，而且服务器内部结构也在发生变化，在空间上的约束可能会影响多个热管散热装置的布置。因此，研究出一种可以满足多芯片同时散热的单个热管散热装置很有必要，可以解决未来服务器芯片的散热需求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，旨在进一步简化结构、提高散热效率、降低能耗成本和安全隐患。本专利技术的技术解决方案是：一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，包括冷却盒、N个蒸发器、N-1个三通结构件、N段气体管路、N段液体管路和N-1段蒸发管路，第1段液体管路连接第1个蒸发器、第1个蒸发器通过第2段液体管路连接第2个蒸发器，依次类推，直到第N-1个蒸发器通过第N段液体管路连接第N个蒸发器，第N个蒸发器再通过第N段气体管路连接至第N-1个三通结构件，同时，第N-1个三通结构件通过第N-1段蒸发管路连接第N-1个蒸发器，通过第N-1气体管路连接第N-2个三通结构件，第N-2个三通结构件再通过第N-2段蒸发管路连接第N-2个蒸发器，同时，通过第N-2段蒸发管路连接第N-3个三通结构件，依次类推，直到第2个三通结构件通过第2段气体管路连接第1个三通结构件，第1个三通结构件通过第1段蒸发管路连接第1个蒸发器，同时，第1段气体管路伸进冷却盒，在冷却盒内部绕圈形成盘管，盘管伸出冷却盒与第1段液体管路连通，第1段气体管路和第1段液体管路处于冷却盒内部的部分与盘管共同构成热管冷凝器，所述N蒸发器伸入服务器的内部，分别与N个芯片接触并固定，芯片上的在工作过程中产生的热量将蒸发器内的液体蒸发成气体，由蒸发管路和气体管路送至冷却盒，在冷却盒内与冷却盒内的冷却流体进行热交换，冷凝成液体，从而实现芯片散热，N大于等于1。所述冷却盒包括：进水口、出水口，冷却液从进水口入，从出水口出，使冷却盒内部填充流动的冷却液。所述冷却液为纯净水或者氟利昂系列冷却液。所述冷却盒还包括内部结构件，所述内部结构件，内部结构件用于填充盘管围绕形成的空间，防止盘管散发的热量在其围绕形成的空间内聚集。所述内部结构件为实心或者空心结构体。所述内部结构件为具备相变储热功能的结构体4，用于吸收盘管的热量。所述第n个气体管路的横截面积大于等于第n个蒸发管路和第n段蒸发管路截面面积之和,n＝1～N-1。所述蒸发器内部为空腔结构，所述空腔结构包括毛细芯结构和气液隔离结构。所述第1段气体管路和第1段液体管路处于冷却盒内部的部分与盘管一体成型。所述第n个液体管路的内部最低点应与第n个蒸发器的最低点一致,n＝1～N。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术所述的用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，创新地设计了一种快速、高效、便捷和远距离地传递芯片热量的并联式环路热管，并联式环路热管包含两个以上接触芯片的蒸发器、一个冷却盒以及连接各蒸发器和冷却盒的管路三个部分，为一个整体结构，热管内的工质在这三个部分的密封封闭空间内发生气液两相相变和循环流动，可以直接将芯片产生的热量快速、高效、便捷和远距离地转移到服务器外，相比简单的圆管热管耦合基座平板和水冷板，所述嵌入式热管的传热效率更高，整体热阻则大大降低，大幅提高了对芯片的散热控温水平。(2)、在本专利技术所述的用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置中，设计了一种冷却盒，冷却盒中放置嵌入式热管的冷凝器，冷却液体可以在冷却盒中流过冷凝器外表面进行换热，这样通过嵌入式热管与冷却盒液冷相结合的散热形式，实现了热管高效传热和液冷快速吸热两种方式的有机耦合，相比单相液冷回路，它一方面保证了散热效率，另一方面通过液体在服务器外带走热管传递出来的热量，避免了液体在服务器内泄漏对电子芯片带来的严重后果，大大提高了散热装置的安全性和可靠性，真正将数据中心的散热模式从传统的机房级、机柜级提升到了芯片级的高水准。另外，冷却盒内部可以嵌入具备相变储热功能的结构体，由相变材料封装在金属外壳构成，该结构体起到的作用是：如因意外导致冷却设备断电，冷却盒无法有效冷却热管，具备相变储热功能的结构体可以在短时间内把热量吸收，起到缓冲的作用。(3)相比现有服务器芯片上的翅片加风扇散热方式，本专利技术的嵌入式热管的蒸发器的吸热面积、厚度和体积都大幅度减小，一个并联式环路热管散热装置可以满足两个以上CPU的散热需求，所占空间进一步减小，从而服务器内的空间利用率进一步提升，为以后服务器的结构优化和性能提升创造了更好的空间条件。(4)、采用本专利技术的散热装置，一方面服务器的风扇墙可以减少风扇的数量，甚至可以去掉一半以上的风扇；另一方面还去掉了现有翅片结构上的风扇，因此带来的直接收益有两个，一是服务器的风扇噪声可以大幅降低，二是服务器的电力消耗得到了降低，从而降低了服务器的能耗。(5)、本专利技术能够有效地解决芯片的局部过热和温度超高的问题，相比现有服务器芯片上的风冷翅片，其降低芯片工作温度或控制芯片温度的能力更强，因此采用本专利技术带来的收益还有两方面，一是保证服务器工作不会出现“宕机”现象，服务器芯片的有效利用率提高；二是在满足芯片最高工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，其特征在于：包括冷却盒(11)、N个蒸发器、N‑1个三通结构件、N段气体管路、N段液体管路和N‑1段蒸发管路，第1段液体管路连接第1个蒸发器、第1个蒸发器通过第2段液体管路连接第2个蒸发器，依次类推，直到第N‑1个蒸发器通过第N段液体管路连接第N个蒸发器，第N个蒸发器再通过第N段气体管路连接至第N‑1个三通结构件，同时，第N‑1个三通结构件通过第N‑1段蒸发管路连接第N‑1个蒸发器，通过第N‑1气体管路连接第N‑2个三通结构件，第N‑2个三通结构件再通过第N‑2段蒸发管路连接第N‑2个蒸发器，同时，通过第N‑2段蒸发管路连接第N‑3个三通结构件，依次类推，直到第2个三通结构件通过第2段气体管路连接第1个三通结构件，第1个三通结构件通过第1段蒸发管路连接第1个蒸发器，同时，第1段气体管路伸进冷却盒(11)，在冷却盒(11)内部绕圈形成盘管(104)，盘管(104)伸出冷却盒与第1段液体管路连通，第1段气体管路和第1段液体管路处于冷却盒(11)内部的部分与盘管(104)共同构成热管冷凝器，所述N蒸发器伸入服务器的内部，分别与N个芯片接触并固定，芯片上的在工作过程中产生的热量将蒸发器内的液体蒸发成气体，由蒸发管路和气体管路送至冷却盒(11)，在冷却盒(11)内与冷却盒(11)内的冷却流体进行热交换，冷凝成液体，从而实现芯片散热，N大于等于1。...
【技术特征摘要】
1.一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，其特征在于：包括冷却盒(11)、N个蒸发器、N-1个三通结构件、N段气体管路、N段液体管路和N-1段蒸发管路，第1段液体管路连接第1个蒸发器、第1个蒸发器通过第2段液体管路连接第2个蒸发器，依次类推，直到第N-1个蒸发器通过第N段液体管路连接第N个蒸发器，第N个蒸发器再通过第N段气体管路连接至第N-1个三通结构件，同时，第N-1个三通结构件通过第N-1段蒸发管路连接第N-1个蒸发器，通过第N-1气体管路连接第N-2个三通结构件，第N-2个三通结构件再通过第N-2段蒸发管路连接第N-2个蒸发器，同时，通过第N-2段蒸发管路连接第N-3个三通结构件，依次类推，直到第2个三通结构件通过第2段气体管路连接第1个三通结构件，第1个三通结构件通过第1段蒸发管路连接第1个蒸发器，同时，第1段气体管路伸进冷却盒(11)，在冷却盒(11)内部绕圈形成盘管(104)，盘管(104)伸出冷却盒与第1段液体管路连通，第1段气体管路和第1段液体管路处于冷却盒(11)内部的部分与盘管(104)共同构成热管冷凝器，所述N蒸发器伸入服务器的内部，分别与N个芯片接触并固定，芯片上的在工作过程中产生的热量将蒸发器内的液体蒸发成气体，由蒸发管路和气体管路送至冷却盒(11)，在冷却盒(11)内与冷却盒(11)内的冷却流体进行热交换，冷凝成液体，从而实现芯片散热，N大于等于1。2.根据权利要求1所述的一种用于服务器芯片散热的并联式环路热管散热装置，其特征在于：所述冷却盒(11)包括：进水口(101)、出水口(102)，冷却液从进水口(101)入，从出水口...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢铭慧，薛志虎，陈思员，俞继军，艾邦成，李炜，曲伟，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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