用于液体浸入冷却的散热器、散热器装置和模块制造方法及图纸

本公开内容公开了用于液体浸入冷却的散热器、散热器装置和模块。一种用于位于冷却模块中并且浸入在液体冷却剂中的电子装置的散热器，所述散热器具有限定内部体积的壁装置，所述电子装置安装在所述内部体积中，并且所述液体冷却剂在操作中在所述内部体积中积聚在所述电子装置周围，使得热量从所述电子装置被传递至保持在所述内部体积中的液体冷却剂。传递至保持在所述内部体积中的液体冷却剂。传递至保持在所述内部体积中的液体冷却剂。

【技术实现步骤摘要】
用于液体浸入冷却的散热器、散热器装置和模块
[0001]本申请为于2020年3月6日提交、申请号为201880058136.4、专利技术 名称为“用于液体浸入冷却的散热器、散热器装置和模块”的中国专利申 请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2018年9月6日，国际申 请号为PCT/GB2018/052526。


[0002]本公开内容涉及用于浸入在液体冷却剂中的电子装置的散热器、用于 电子装置的包括一个或更多个这样的散热器的冷却模块、允许电子装置浸 入在液体冷却剂中的冷却模块。

技术介绍

[0003]很多类型的电气部件在操作期间会生热。特别地，诸如母板、中央处 理器(CPU)和内存模块之类的电子计算机部件在使用时可能会散发大量 热量。将电气部件加热到高的温度会导致损坏，影响性能或造成安全隐患。 因此，已经进行了巨大的努力以找到有效且安全地冷却电气部件的高效、 高性能系统。
[0004]一种类型的冷却系统使用液体冷却。尽管已经展示了不同的液体冷却 组件，但是通常将电气部件浸入在冷却剂液体中，以便为生热电气部件与 冷却剂之间的热交换提供大的表面积。
[0005]US7905106描述了一种液体浸没式冷却系统，其冷却在连接至机架系 统的多个壳体内的多个电子装置。壳体填充有介电冷却液，其中生热电子 部件浸没在该介电冷却液中。机架系统包括：歧管，其允许多种情况下的 液体传送；以及泵系统，其用于将介电冷却液泵入机架或从机架中泵出。 外部热交换器允许加热的介电冷却液在返回到机架之前先进行冷却。在有 大量热量的区域中，使用定向的液体流动来提供局部冷却。多个管从歧管 延伸，以将介电冷却液引导至特定的目标热点。管的端部定位在期望的热 点附近，或者这些管可以连接至分散增压室，以帮助将返回液体的流动引 导至目标热点。从而在每种情况下引导或集中冷却流体以其他部件可能没 有被有效地冷却为代价。此外，液体冷却剂的载热能力可能没有被有效地 利用。由于这些原因，该技术需要将大量的介电冷却流体泵入机架中的每 个壳体或从机架中的每个壳体泵出。
[0006]在US8305759中，使用介电液来冷却设置在壳体内的电路板上的生 热电子部件。液体被倾倒或以其它方式引导通过电子部件，重力帮助液体 向下流过电子部件，然后液体被收集在集液槽中，以便最终返回电子部件。 提供设置在电子部件上方的增压室，以当液体在电子部件上方流动时容纳 液体。这旨在使更多的液体接触该部件，从而提高液体冷却的效率。同样， 这需要大量的介电冷却流体并且依赖于重力辅助，这会使系统不那么灵 活，并且引入可能导致系统效率降低的其他设计约束。
[0007]US8014150描述了电子模块的冷却，其中冷却设备被耦接至基板以在 电子装置周围形成密封部件。泵位于密封隔室内，以便将介电流体朝向电 子装置泵送。冷却是通过以下方式来进行的：将介电流体的相从液体变为 蒸气，然后当蒸气朝着由第二流体输送的液
冷式冷却板上升时蒸气冷凝。 然而，该冷却系统在壳体内需要高压密封件和多个冷却隔室，并且第二冷 却流体需要相对复杂的配管装置。
[0008]因此，需要一种更有效的方式来使用液体冷却剂来冷却电子系统。

技术实现思路

[0009]在这种背景下，通常提供用于冷却生热电子装置的散热器(下面讨论 示例)。散热器被设计成在冷却模块中使用，在冷却模块中电子装置将部 分地或完全地浸入在液体冷却剂中。它提供了用于相对于生热电子装置保 持或保留液体冷却剂的体积，例如类似于浴缸或贮存器。然后可以将冷却 剂从冷却模块内的低液位泵入较高液位的散热器的体积中。本文讨论了根 据该设计的散热器和/或冷却模块的很多不同的结构和实施方式。
[0010]在第一方面中，提供了一种根据权利要求1所述的用于浸入在液体冷 却剂中的电子装置的散热器，以及根据权利要求8所述的用于电子装置的 冷却模块。在从属权利要求和本文中详细描述了该方面的其他特征。
[0011]散热器可以安装在生热电子装置例如集成电路、计算机处理器或其他 电子部件(在正常操作中向其供电时会产生热量)上。散热器被设计成在 冷却模块中使用，在该冷却模块中电子装置将被浸入在液体冷却剂中。它 提供了用于相对于生热电子装置保持或保留液体冷却剂的体积，例如类似 于浴缸或贮存器。以此方式，可以将液体冷却剂更有效地施加至产生最大 热量的一个或更多个地方。因此可以使用较少的冷却剂。由于冷却剂价格 昂贵且重，因此减少冷却剂的用量可以提高灵活性、效率和可靠性(例如， 由于冷却剂泄漏的可能性较小，并且由于该体积中的冷却剂可以抵抗由系 统中的其他部件故障引起的即时温度变化)。
[0012]用于电子装置的冷却模块具有容器，该容器容纳电子装置，使得电子 装置可以(至少部分地)浸入在液体冷却剂中，其中如本文所公开的第一 方面的散热器安装在电子装置上。在一些实施方式中，电子装置是平面的 或安装在平面的电路板上，并且冷却模块被配置成被操作为使得电子装置 和/或电路板的平面是水平的。容器可以根据电子装置和/或电路板的平面 而伸长，例如具有与电子装置和/或电路板的形状匹配的形状。
[0013]关于这种散热器，用于保持或保留液体冷却剂的体积可以由基座和保 留壁(可以是整体的或分开的)限定。基座是安装在电子装置的顶部(更 具体地，电子装置的传热表面)上的散热器的一部分，并且传递来自传热 表面的热量。基座通常具有限定体积的平面的表面(并且基座本身在形状 上可以是平面的)。通过基座(特别是其限定体积的表面)传递(通常传 导)的热量被传递至保持在体积中的液体冷却剂。保留壁从基座延伸。
[0014]这种类型的散热器的一个作用是将保持在散热器体积中的冷却剂液 位提高高于该体积外部的液位(例如，当冷却模块在电子装置和/或电路 板的平面为水平的情况下操作，并且冷却模块容器内的冷却剂的量低于保 留壁的高度)。这也减少了所需冷却剂的用量。
[0015]有利地，散热器具有在体积中从基座(或次优选地从保留壁)延伸的 突出部(例如，销和/或鳍)。这些突出部有利地从基座延伸(特别是在垂 直于基座平面的方向上)不超过保留壁。这可以确保冷却剂液体浸没所有 突出部。更优选地，突出部从基座延伸至与保留壁从基座延伸至的距离基 本上相同的距离。这可以另外避免在体积中创建可能绕过突
出部的路径。 突出部可以导致液体冷却剂沿径向方向远离基座表面上的预定点(例如， 与电子装置的最热部分重合)扩散。特别地，突出部可以以非线性图案来 形成。
[0016]液体冷却剂有利地被促使在容器内流动，优选地通过作为冷却模块的 一部分的泵，或者次优选地通过冷却模块的配置而使液体冷却剂在容器内 流动(例如，促进对流)。这可能会使液体冷却剂到达散热器的体积。例 如，还可以提供喷嘴装置，该喷嘴装置接收流动的或泵送的液体冷却剂并 且将其引导至散热器的体积。喷嘴装置通常包括一个或更多个喷嘴(可以 是推入配合式的)，每个喷嘴将流动的或泵送的液体冷却剂引导至散热器 的体积的相应部分，特别是散热器的基座的一部分。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于位于冷却模块中并且浸入在液体冷却剂中的电子装置的散热器，所述散热器具有限定内部体积的壁装置，所述电子装置安装在所述内部体积中，并且所述液体冷却剂在操作中在所述内部体积中积聚在所述电子装置周围，使得热量从所述电子装置被传递至保持在所述内部体积中的液体冷却剂。2.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述壁装置包括：基座，其被配置成用于将所述散热器安装在所述冷却模块内；以及从所述基座延伸的保留壁，所述基座和保留壁限定用于积聚所述液体冷却剂的所述内部体积。3.根据权利要求2所述的散热器，其中，所述基座的限定所述内部体积的表面是平面的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的散热器，其中，所述壁装置被布置成使得保持在所述内部体积中的液体冷却剂的液位高于所述内部体积外部的冷却剂的液位。5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热器，其中，所述壁装置还限定喷口，以允许或促进所述液体冷却剂从所述内部体积流出。6.根据权利要求1至5中任一项所述的散热器，还包括安装在所述内部体积中的所述电子装置。7.一种用于电子装置的冷却模块，包括：容器，其用于容纳所述电子装置，使得所述电子装置可以至少部分地浸入在液体冷却剂中；以及根据权利要求1至6中任一项所述的散热器，其安装在所述容器中。8.根据权利要求7所述的冷却模块，还被配置成使所述液体冷却剂在所述容器内流动，并且还包括：至少一个管道，其被布置成接收流动的液体冷却剂并且具有出口，所述流动的液体冷却剂从所述出口被引导至所述散热器的内部体积中。9.根据从属于权利要求5的权利要求8所述的冷却模块，其中，所述内部体积的形状是细长的，从而在细长的内部体积的相对末端处限定第一端部和第二端部，所述管道的出口和所述喷口分别位于所述第一端部和所述第二端部处。10.根据权利要求8或9所述的冷却模块，其中，所述出口位于所述内部体积的高度的上半部分中。11.根据权利要求8或9所述的冷却模块，其中，所述出口位于所述内部体积的高度的下半部分中。12.根据权利要求8至11中任一项所述的冷却模块，其中，所述管道的出口包括一个或更多个喷嘴，每个喷嘴被配置成将所述流动的液体冷却剂引导至所述内部体积的相应部分。13.根据权利要求12所述的冷却模块，其中，所述一个或更多个喷嘴中的每一个被配置成推入配合式地耦接至所述至少一个管道的相应端。14.根据权利要求7至13中任一项所述的冷却模块，其中，所述电子装置是电源单元。15.根据权利要求7至14中任一项所述的冷却模块，其中，所述液体冷却剂是初级液体冷却剂，所述冷却模块还包括：
热交换器，其被配置成接收次级液体冷却剂并且将来自所述初级液体冷却剂的热量传递至所述次级液体冷却剂。16.一种用于电子装置的散热器装置，所述电子装置要被安装在容器的表面上并且以基本上垂直于所述容器的底板的取向被安装，所述散热器装置包括：保留壁，其被配置成至少部分地限定内部体积；以及喷嘴装置，其被布置成接收液体冷却剂并且将所述液体冷却剂引导至所述散热器的内部体积中；其中，所述保留壁与要在其上安装所述电子装置的表面和/或安装在所述电子装置上的表面协作，使得被引导至所述内部体积中的液体冷却剂积聚在所述内部体积中。17.根据权利要求16所述的散热器装置，其中，所述保留壁与要在其上安装所述电子装置的表面和/或安装在所述电子装置上的表面协作，使得所述内部体积具有至少一个开口以允许积聚在所述内部体积中的液体冷却剂离开。18.根据权利要求16或17所述的散热器装置，其中，安装在所述电子装置上的所述表面附接至所述保留壁和/或与所述电子装置集成在一起。19.根据权利要求16至18中任一项所述的散热器装置，还包括从所述保留壁和/或安装在所述电子装置上的所述表面延伸至所述内部体积中的突出部。20.根据权利要求19所述的散热器装置，其中，所述突出部包括销和/或鳍。21.根据权利要求19或20所述的散热器装置，其中，所述突出部在垂直于所述电子装置的平面的方向上延伸。22.根据权利要求19至21中任一项所述的散热器装置，其中，所述突出部包括一个或更多个挡板，所述挡板被配置成引导液体冷却剂在所述内部体积中的流动。23.根据权利要求22所述的散热器装置，其中，所述一个或更多个挡板被配置成使所述液体冷却剂：流向所述内部体积的邻近所述容器的底板的第一部分，并且随后流向所述内部体积的远离所述容器的底板的第二部分；或者沿着螺旋形的流动路径流动。24.根据权利要求22或23所述的散热器装置，其中，所述一个或更多个挡板被配置成使所述液体冷却剂在离开所述内部体积之前从所述内部体积的更中央部分流向所述内部体积的更外部部分。25.根据权利要求22至24中任一项所述的散热器装置，其中，所述一个或更多个挡板被配置成使得从所述喷嘴装置接收到所述散热器的内部体积中的液体冷却剂流经两个不同的流动路径。26.根据权利要求25所述的散热器装置，其中，所述一个或更多个挡板被配置成使得所述两个不同的流动路径通常是对称的。27.根据权利要求16至26中的一项所述的散热器装置，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：爱思欧托普集团有限公司，
类型：发明
国别省市：