一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置

本发明涉及电子设备冷却装置，具体涉及一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置。

背景技术：

1、电子设备的热流密度随着设备本身的小型化与高性能需求的不断提高而呈现出越来越大的趋势，然而较低的散热能力使得风冷技术很难应用到高热流密度电子设备的散热。

2、现有发展较为迅速的高热流密度电子设备主要包括大功率直流充电桩的功率模块、数据中心的刀片服务器和电动汽车的动力电池，以上高热流密度电子设备的散热方式大多采用风冷、冷板式水冷或浸没式水冷，鲜有采用喷雾冷却的，水雾分散，更容易蒸发成水蒸气，继而更容易散热，且现有的高热流密度电子设备散热装置大多数是直接将高热流密度电子设备本体直接固定于其内部，当电子设备需要拆装与更换时，或更换大小不同的电子设备时，工序极为麻烦，并且在某些电子设备温度骤然升高或者电子设备的本身的散热器件出现问题无法紧急散热等问题，故而提出一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置解决上述问题。

3、已有部分专利提出了喷雾冷却在高热流密度电子设备领域的应用方法，如专利zl202110614180.2提出了一种浸没式喷雾冷却换热器，只能适用于小型的电子芯片，且可实施性较差，对液体工质种类和箱体密封要求较高，提高运行成本，存在于该箱体内部的高热流密度设备不易拆卸和更换。专利zl201110446869.5提出的一种基于微重力环境的喷雾冷却回路装置，但该系统流量较小，只能适用于微电子设备，且毛细芯管路结构复杂易堵塞，影响系统性能。专利zl201910553075.5提出了一种高热流密度喷雾冷却装置及系统，但该系统为单侧贴合，只能对高热流密度设备的一侧进行冷却，且侧面贴合无法保证侧向贴合压力，从而导致高热流密度设备与冷却装置之间的空气间隙不可控，增大换热压力。

技术实现思路

1、本发明提供了一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置，以解决现有技术中散热效果不佳，拆、换高热流密度电子设备时工序复杂，冷却装置适配性低的问题。

2、本发明提供了一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置，包括：基板、高热流密度设备本体、滑块、连接块、两个散热箱体、导热板、喷雾组件、蒸汽凝结组件、移动组件、驱动组件；

3、基板上开设有数条平行的滑槽，至少一条条形孔，滑槽与条形孔平行设置；滑块设置于滑槽内；导热板嵌入散热箱体的一侧面；喷雾组件设置在散热箱体内，朝导热板在散热箱体内的一面喷洒冷却液；蒸汽凝结组件嵌入散热箱体顶部，蒸汽凝结组件的凝结端在散热箱体内，散热端在散热箱体外；两个散热箱体设置在基板上，其中，第一个散热箱体固定在滑槽一端，第二散热箱体的底面与滑块连接，两个散热箱体上的导热板相对设置；高热流密度设备本体的散热端可夹持在两个散热箱体上的导热板之间；连接块设置于第二散热箱体的底面，连接块穿过条形孔与移动组件的移动端连接；驱动组件的动力输出端与移动组件的动力输入端连接；驱动组件驱动移动组件通过连接块带动第二散热箱体朝向或背离第一散热箱体移动，实现对高热流密度设备本体散热端的夹持或松开。

4、进一步地，所述喷雾组件包括：循环泵、连接管、雾化喷头；循环泵设置于散热箱体的底部；雾化喷头通过连接管与循环泵连接，雾化喷头的喷嘴朝向导热板在散热箱体内的一面。

5、进一步地，所述蒸汽凝结组件包括：散热片、风扇、冷凝片；散热片的基基底与冷凝片的基底贴合；冷凝片的翅片作为蒸汽凝结组件的凝结端伸入散热箱体内；风扇架设在散热片的翅片上，风扇与散热片作为蒸汽凝结组件的散热端。

6、进一步地，所述移动组件包括：螺纹杆、螺母、齿轮；螺纹杆的一端与齿轮的中心连接，螺纹杆与齿轮同轴设置；螺母旋在螺纹杆上，与连接块连接；齿轮作为移动组件的动力输入端；螺母作为移动组件的移动端。

7、进一步地，所述驱动组件包括：驱动电机；驱动电机的输出端与移动组件的动力输入端传动连接。

8、进一步地，所述散热箱体上开设有供观测散热箱体内部的窗口。

9、进一步地，所述散热箱体内注有冷却液，冷却液的液面低于导热板的底端。

10、本发明的有益效果：

11、本发明通过驱动组件、移动组件配合控制第二散热箱体在基板上移动，可以实现第一散热箱体与第二散热箱体对高热流密度设备本体的夹持和松开，便于拆装高热流密度设备本体，且可适用于大小不同的高热流密度设备本体。

12、本发明通过喷雾组件使水形成微米级别的液体颗粒，液体颗粒通过不断撞击导热板换热表面，在导热板换热表面通过薄膜蒸发、对流和相变的换热方式带走大量热量使得吸热效果更好，大大提高热传导效率。

13、本发明通过蒸汽凝结组件对蒸汽进行凝结，冷凝片通过凝结过程将热量吸出，通过散热片和风扇将热量从散热箱体中散出，可以实现散热的同时，保证冷却液的循环利用。

14、本发明通过驱动组件、移动组件配合控制第二散热箱体在基板上移动，可以实现第一散热箱体与第二散热箱体对高热流密度设备本体的夹持并加压，便于增大箱体与高热流密度设备之间的接触压力，从而减小因为金属不完全接触而产生的空气气隙的接触热阻。

15、本发明通过观测散热箱体内部的窗口，可以清晰的看到箱内液位、液体工质的蒸发状态以及箱体内各元器件的工作状态，当发现箱内液位较低时，及时补充液体工质，当发现雾化的液体工质在接触导热板蒸发状态不佳时，及时更换沸点较低的液体工质，当发现热负荷较大时，及时增大循环泵和风扇的功率。

技术特征：

1.一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置，包括：高热流密度设备本体，其特征在于，还包括：基板、滑块、连接块、两个散热箱体、导热板、喷雾组件、蒸汽凝结组件、移动组件、驱动组件；

2.如权利要求1所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述喷雾组件包括：循环泵、连接管、雾化喷头；循环泵设置于散热箱体的底部；雾化喷头通过连接管与循环泵连接，雾化喷头的喷嘴朝向导热板在散热箱体内的一面。

3.如权利要求1所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述蒸汽凝结组件包括：散热片、风扇、冷凝片；散热片的基基底与冷凝片的基底贴合；冷凝片的翅片作为蒸汽凝结组件的凝结端伸入散热箱体内；风扇架设在散热片的翅片上，风扇与散热片作为蒸汽凝结组件的散热端。

4.如权利要求1所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述移动组件包括：螺纹杆、螺母、齿轮；螺纹杆的一端与齿轮的中心连接，螺纹杆与齿轮同轴设置；螺母旋在螺纹杆上，与连接块连接；齿轮作为移动组件的动力输入端；螺母作为移动组件的移动端。

5.如权利要求1所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述驱动组件包括：驱动电机；驱动电机的输出端与移动组件的动力输入端传动连接。

6.如权利要求1所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述散热箱体上开设有供观测散热箱体内部的窗口。

7.如权利要求1-6中任一所述的适用于高热流密度电子设备的冷却装置，其特征在于，所述散热箱体内注有冷却液，冷却液的液面低于导热板的底端。

技术总结
本发明公开了一种适用于高热流密度电子设备的冷却装置，包括：高热流密度设备本体、基板、滑块、连接块、两个散热箱体、导热板、喷雾组件、蒸汽凝结组件、移动组件、驱动组件；导热板嵌入散热箱体的一侧面；喷雾组件设置在散热箱体内；蒸汽凝结组件嵌入散热箱体顶部；两个散热箱体设置在基板上，其中，第一个散热箱体固定，第二散热箱体的底面与滑块连接，两个散热箱体上的导热板相对设置；高热流密度设备本体的散热端可夹持在两个散热箱体上的导热板之间；驱动组件驱动移动组件通过连接块带动第二散热箱体朝向或背离第一散热箱体移动。本发明可以实现散热箱体对高热流密度设备本体的夹持并加压，可以有效提高散热效果，方便拆卸更换维护。

技术研发人员：赵颖杰,张思谦
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19