一种利用液冷散热的电子装置和散热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液体冷却领域，尤其涉及一种利用液冷散热的电子装置和散热装置。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的进步，数据中心发展迅速，但能耗居高不下。距统计，数据中心能耗中，冷却能耗已经占总能耗达40%，降低冷却耗能，提高数据中心运行效率刻不容缓。目前数据中心使用的服务器等IT装备，基本上采用风冷技术来冷却服务器等IT装备。其主要特点为采用风扇将空气吹过发热器件表面。由于空气与服务器内发热器件的换热系数小，必须有较大的换热温差，因此只能先采用空调将机房中的空气温度降低至约20°C，然后将低温空气送至服务器的风冷散热方式。由于存在空调降温的环节，这样的设计增加了数据中心能耗。
[0003]近年来，采用冷却液对服务器进行直接冷却或间接冷却逐渐兴起。与风冷相比，液冷可将冷却液直接或间接导向热源，由于液体的比热容远大于气体，单位体积可传输的热量也远高于空气。如果技术方案合理，采用液冷有机会取消空调，从而大大降低耗能。
[0004]目前，液冷已经在服务器领域有所应用，其应用方法大致可分为直接液体冷却和间接液体冷却两种。直接液体冷却，顾名思义为冷却液与发热器件直接接触，现有的直接液体冷却方法应用有专利公开号为CN104597994的浸没式液冷服务器、中国专利公开号为CN102626006和美国专利公开号为US8467189B2的设置有换热盘管的浸没式液冷服务器，上述直接液体冷却均需要大量冷却液，导致系统重量大、结构复杂。此外，由于换热强度不够，往往要求用于带走热量的冷却液温度不高于45°C，这样就缩小了应用范围。当前计算机芯片的计算能力迅速提高，发热量也在继续增加，上述直接液体冷却技术适应这种挑战的能力有限。
[0005]现有技术中，还有一种直接冷却系统，是将储液箱中的冷却液进入发热装置内，热交换后的冷却液蒸汽进入冷凝器中冷凝，回流至储液箱实现系统循环。但是这种加装冷凝器的发热装置仅适用于大型发热装置，并不适用于体积较小的服务器单元，这就缩小了应用范围，况且上述冷却系统的工作使发热装置处于低气压状态，这就势必会提高发热装置对密封性的要求，加大了装置的制造成本。
[0006]与直接液体冷却相对应，间接液体冷却中的冷却液与发热器件不直接接触，如专利公开号为CN101751096B披露的超级计算机表贴式蒸发冷却装置、专利公布号为CN102711414A中采用的液冷冷板与发热器件接触，间接带走热量的装置。这两种方案只能冷却处理CPU、GPU等具备规则散热表面的发热器件散发出来的热量，而对电路板上的其他发热器件如内存、电阻等部件无能为力，因此往往还需要与风冷结合。此外由于冷却液与发热器件不直接接触，中间存在接触热阻和传导热阻，导致换热效能低。在同等发热器件表面温度情况下，比直接液体冷却需要更低的冷却液温度。
[0007]基于上述的不足，因此，需要研发一种结构简单、换热效能高、可靠性好的利用液冷散热的电子装置和散热装置。
【实用新型内容】
[0008]为克服现有技术的不足，本实用新型目的是提供一种利用液冷散热的电子装置，包括壳体、电路板、液冷散热模块，所述电路板与所述液冷散热模块置于所述壳体内，所述电路板上设置有一个或多个发热器件，所述液冷散热模块包括进液管道以及与所述进液管道连通的喷嘴，所述进液管道将冷却液从壳体外导入壳体内，所述喷嘴将冷却液喷射在所述壳体形成的空间内或直接喷射在所述发热器件上。
[0009]优选地，所述喷嘴将冷却液以喷雾形式喷射在所述发热器件上。
[0010]可选地，所述壳体还设有与所述进液管道连接的进液口以及用于排出所述壳体内冷却液的出液口，所述出液口设置在所述壳体的下端。
[0011]具体地，所述进液管道包括主管道和与所述主管道连通的分支管道，所述喷嘴安装在所述分支管道和/或主管道上，或者通过转接头安装在所述进液管道上。
[0012]进一步地，所述喷嘴能够自上而下喷射冷却液。
[0013]可选地，所述壳体内还设置有冷却模块，所述冷却模块与所述发热器件的位置相对应。
[0014]优选地，所述冷却模块与所述进液管道连接，所述冷却模块容纳有从所述进液管道流进的冷却液，所述冷却模块上设置有一个或多个喷嘴，所述喷嘴与所述发热器件的表面存在间隙，所述喷嘴具有多种喷射方向。
[0015]进一步地，所述冷却模块与所述进液管道连接，所述冷却模块设置有流道分隔肋板，所述流道分隔肋板与发热器件表面贴合。
[0016]本实用新型还提供一种利用液冷散热的散热装置，包括至少一个如上所述的一种利用液冷散热的电子装置、储液器、供液栗、换热器、供液管道和回液管道，所述换热器至少有一个，所述供液栗也至少有一个，所述储液器储存有冷却液。
[0017]优选地，所述供液管道的一端与所述每个电子装置的进液管道相连，所述供液管道的另一端与所述供液栗或换热器连接，所述回液管道的一端与所述每个电子装置壳体上的出液口相连，在所述回液管道的另一端形成所述储液器，或者所述储液器为一独立器件，所述储液器的一端与所述回液管道连接，所述储液器的另一端与所述供液栗或换热器连接，所述供液栗与所述换热器相连，所述回液管道位于所述每个电子装置的下方。
[0018]具体地，所述储液器内部包括液体层、气体层，所述液体层与气体层相通，所述液体层存储有冷却液，所述回液管道与所述储液器的气体层连通，所述储液器的液体层与所述供液栗或换热器连通。
[0019]进一步地，所述散热装置还包括一机柜体，所述电子装置装设在所述机柜体内，机柜体内部或外部设置有换热器和供液栗。
[0020]本实用新型提供的一种利用液冷散热的电子装置和散热装置，其具有如下有益效果:
[0021]1、本实用新型提供的利用液冷散热的电子装置、散热装置，与现有的风冷或液冷装置相比，采用了喷雾的形式，将冷却液喷洒到电子装置空间中，利用雾滴覆盖面大的优势，在发热器件表面形成薄液膜，由于雾滴高速喷出，击打到器件表面时仍具有较高流速，因此会推动液膜高速流动，从而强化换热，提高冷却散热效率。
[0022]2、本实用新型采用的喷雾冷却方法在发热器件表面上形成的薄膜，在发热器件表面温度较高的情况下，会比【背景技术】中的浸没式液冷服务器蒸发的更快，进一步地强化换热，这样一来冷却液的温度就不必满足不高于45°C的条件，从而扩大了装置应用范围。
[0023]3、本实用新型采用供液管喷嘴喷射冷却电子装置，其结构相对简单，并不需要设置如【背景技术】中液冷散热装置那么复杂的结构，同时本实用新型冷却液通过供液管道喷射，不需要提供大量的冷却液，从而减少了电子装置的重量，由于冷却液的成本较高，也极大的减少了设备成本，同时电子装置模块内部空间采用喷雾冷却，空间内大部分为空气，只在单元模块底部有少量积液，参与循环的冷却液流量少，因此耗能进一步减少。
[0024]4、本实用新型提供的具有液冷散热装置的电子装置，针对局部发热量大的器件，如电子装置中的高发热量器件等，还设置了单独的冷却模块，采用局部喷雾或高速流动的方法以增强其换热。
[0025]5、此外，本实用新型提供的具有液冷散热装置的电子装置，在冷却液蒸发后形成的蒸汽与喷嘴喷射的过冷雾滴混合，更能促使冷却液蒸汽冷凝。同时，应用本实用新型可以在冷却液进液温度55°C，芯片表面温度不超过70°C的情况下正常工作，这样不仅可以省掉传统的空调系统，而且具有更大的环境适应范围。
[0026]6、本实用新型采用的喷雾冷却装置，利用蒸汽与喷嘴喷射的过冷雾滴混合，冷却液蒸汽冷凝，不需要单独设置冷凝器，扩大了该冷却装置的应用范围，也避免了电子装置内处于低气压的情况，降低了电子装置对密封性的要求。
[0027]7、本实用新型中电子装置采用的液冷散热装置为喷射冷却液散热方式，采用这种液冷方式的装置封闭空间内部压力一般处于接近或略高于一个大气压的状态，比采用传统的液冷散热方式的装置封闭空间内的压力小得多，因此本实用新型对装置封闭空间的密封性要求要比传统的液冷散热方式要求降低很多。
[0028]综上所述，本实用新型与现有的直接液体冷却散热装置相比，本实用新型具有冷却液需求量小、重量轻、系统结构