一种集成一体化冷却装置的制造方法
【专利摘要】一种集成一体化冷却装置，由密封机壳(1)、液体冷却工质(2)、发热元件(3)和转接接口(4)组成。发热元件(3)和液体冷却工质(2)置于密封机壳(1)内，发热元件(3)浸没于液体冷却工质(2)中。转接接口(4)位于密封机壳表面，密封机壳(1)与转接接口(4)共同形成内部密封空间。发热元件(3)的电源和通信电路通过转接接口(4)与密封机壳(1)外部的电源、信号线路连接。液体冷却工质(2)与发热元件(3)接触，吸收发热元件(3)产生的热量，并将热量传递至密封机壳(1)；或者液体冷却工质(2)汽化为气态，将热量传递至密封机壳(1)；密封机壳(1)通过机壳表面或散热通道(12)，将热量散发至周围的空气。
【专利说明】
一种集成一体化冷却装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电气与电子设备发热元件的冷却装置。
【背景技术】
[0002]电气与电子设备中各种元件在运行过程中都会产生热量，尤其线圈、铁芯、电阻、电子芯片等部件能量密度较高，发热尤为严重。为了保证这些部件运行在安全的温度范围，必须对这些发热元件设计对应的冷却措施。传统设备中多采用直接空气冷却的方式，但是随着发热元件的发热量不断增加，特别是设备的高度集成化设计，使得部件的功率密度越来越高，部件的热源密度也越来越高，风冷方式已经难以满足需要。为了改善高密度部件的散热条件，在传统风冷方式上进行了诸多改进措施，如:增大风量、改善风道、降低风温等，这些改进措施在一定程度上实现了冷却性能的提高，然而这些改进措施可能会引起系统的噪声增大，能耗增加。
【实用新型内容】
[0003]为了更便捷高效地解决电气与电子设备发热元件的散热问题，本实用新型提出一种基于集成一体化的冷却装置。相比于传统直接空气冷却方式，该冷却装置具有高效散热、节能降耗、静音、可靠等特点，尤其适用于高热源密度的电气与电子设备，如电力电子变流器、服务器、计算机、计算池、存储池、网络池等。
[0004]本实用新型主要包括密封机壳，液体冷却工质，发热元件和转接接口四个部分。密封机壳内部注入液体冷却工质，发热元件安装于密封机壳内。转接接口位于密封机壳的表面。发热元件的电源和通信电路通过转接接口与密封机壳外部的电源、信号等线路连接。为了增加散热面积，密封机壳内设置有I个或多个散热通道，散热通道穿出密封机壳。
[0005]本实用新型将发热元件置于一个密封机壳内，密封机壳内注入液体冷却工质。发热元件的部分或者全部浸泡在液体冷却工质中。或者，发热元件不与液体冷却工质直接接触，而是通过导热部件将热量传递至液体冷却工质。所述的导热部件的一端固定在发热元件侧面，与发热元件紧密接触，导热部件的另一端浸入液体冷却工质中。导热部件是金属导热件或者热管。液体冷却工质吸收热量后，直接将热量传递至密封机壳。或者，液体冷却工质汽化为气态，并由气态液体冷却工质将热量传递至密封机壳。密封机壳通过表面或内部的散热通道，将热量散发至周围的空气，最终实现对发热元件的冷却。液体冷却工质在密封机壳内自由流动，实现热量的传递。当液体冷却工质汽化后，以气态的形式与密封机壳进行热量交换，并释放热量后冷凝为液体，重新进入循环流动。装置中液体冷却工质的流动无需外加动力，完全通过自动的冷热差驱动循环，液体冷却工质的流动状态自动适应发热元件的发热量。
[0006]本实用新型集成一体化冷却装置中，发热元件所产生的热量最终通过密封机壳散发到周围的空气中，密封机壳的内外表面采用带翅片的结构或平面结构。另外，为了增大密封机壳的散热面积，可以在密封机壳内设置I个或多个散热通道，散热通道穿过密封机壳。冷却空气流过散热通道时，吸收机壳的热量，达到冷却的目的。
[0007]本实用新型的集成一体化冷却装置中，密封机壳可以是整体成型的部件，也可以由多个部分组合拼装而成，例如在一个支撑框架上通过螺钉安装多个法兰，形成密封腔体，可以保证发热元件、转接接口、连接线等部件便捷安装的同时实现机壳的密封性。
[0008]在密封机壳上设置的转接接口既能够实现电路上的连接，同时也能满足机壳密封的功能。转接接口为PCB板配置的接口或多芯密封插头，转接接口位于密封机壳的表面，整体结构布置或分散结构布置。
[0009]本实用新型的集成一体化冷却装置中，密封机壳内可以配置I个或多个发热单元，同时转接接口也可以是I个或者多个。
[0010]所述的液体冷却工质为水或油或蒸发两相介质，蒸发两相介质包括但不限于氢氟谜类或氟碳类。
[0011]所述的发热元件是一个或多个的计算机单元或主板或CPU或GPU或内存或电力电子器件。
【附图说明】
[0012]图1是集成一体化冷却装置的示意图；
[0013]图2a是液体冷却工质完全浸没发热元件的结构示意图；
[0014]图2b是液体冷却工质部分浸没发热元件的结构示意图；
[0015]图2c是液体冷却工质与发热元件通过导热部件传热的结构示意图；
[0016]图3是本实用新型中散热通道在密封机壳中分布的结构示意图；
[0017]图4是本实用新型中多发热元件和多转接接口的结构示意图；
[0018]图中:I密封机壳，2液体冷却工质，3发热元件，4转接接口，12散热通道，31导热部件。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体方式进一步说明本实用新型。
[0020]如图1所示，本实用新型集成一体化冷却装置包含4个主要组成部分:密封机壳I，液体冷却工质2，发热元件3和转接接口 4。液体冷却工质2和发热元件3置于密封机壳I内，发热元件3完全或部分浸没于液体冷却工质2中，或者发热元件3通过导热部件31将热量传递至液体冷却工质2中。转接接口 4位于密封机壳的表面，连通密封机壳内外的电路。
[0021]图2为液体冷却工质2与发热元件3的接触传热实施方式。如图2a所示，发热元件3完全浸没于液体冷却工质2中，发热元件3的热量直接传递给液体冷却工质2 ο如图2b所示，发热元件3部分浸没于液体冷却工质2中，发热元件3的热量直接传递给液体冷却工质2。如图2c所示，为液体冷却工质2与发热元件3通过导热部件31传热，发热元件3位于液体冷却工质2的上方，液体冷却工质2与发热元件3不直接接触，通过导热部件31实现发热元件3与液体冷却工质2之间的热量传递。导热部件31的一端固定在发热元件的侧面，与发热元件3紧密接触，导热部件31的另一端浸入液体冷却工质2中。导热部件31可以是金属导热件或者热管。
[0022]如图3所示，本实用新型在密封机壳中设置有散热通道12，散热通道12可以位于密封机壳内的上部、中部或底部，散热通道12穿出密封机壳，两个端口均位于密封机壳I的表面。散热通道12的截面可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形或多边形。
[0023]图4所示是本实用新型中多个发热元件3和多个转接接口4的实施例，在一个密封机壳I内布置多个发热元件3，多个发热元件3分别与密封机壳I上的多个转接接口 4相连接，或者与密封机壳I上的一个转接接口 4相连接。
【主权项】
1.一种集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的冷却装置由密封机壳(I)、液体冷却工质(2)、发热元件(3)和转接接口(4)组成;所述的发热元件(3)和液体冷却工质(2)置于密封机壳(I)内，发热元件(3)浸没于液体冷却工质(2)中；转接接口(4)位于密封机壳的表面，密封机壳(I)与转接接口(4)共同形成内部密封空间；发热元件(3)的电源和通信电路通过转接接口(4)与密封机壳(I)外部的电源、信号线路连接;液体冷却工质(2)与发热元件(3)接触，吸收发热元件(3)所产生的热量，并将热量传递至密封机壳(I);或者，液体冷却工质(2)汽化为气态，并由气态液体冷却工质将热量传递至密封机壳(I)。2.按照权利要求1所述的集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的密封机壳(I)内部设置有散热通道(12)，散热通道(12)位于密封机壳(I)内的上部、中部或底部；散热通道(12)穿出密封机壳(I)，散热通道(12)的两个端口均位于密封机壳(I)表面。3.按照权利要求1所述的集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的发热元件(3)通过导热部件(31)将热量传递至液体冷却工质(2)中；导热部件(31)为金属导热件或者热管;导热部件(31)的一端固定在发热元件(3)的侧面，与发热元件(3)紧密接触，导热部件(31)的另一端浸入液体冷却工质(2)中。4.按照权利要求1所述的集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的密封机壳(I)的内外表面是带翅片的结构或平面结构。5.按照权利要求1所述的集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的转接接口(4)为PCB板配置的接口或多芯密封插头。6.按照权利要求1所述的集成一体化冷却装置，其特征在于:所述的液体冷却工质(2)为水或油或氢氟谜类或氟碳类。
【文档编号】H05K7/20GK205623053SQ201620390096
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】阮琳, 熊斌
【申请人】中国科学院电工研究所