一種集成一體化冷卻裝置的制造方法
【專利摘要】一種集成一體化冷卻裝置，由密封機(jī)殼(1)、液體冷卻工質(zhì)(2)、發(fā)熱元件(3)和轉(zhuǎn)接接口(4)組成。發(fā)熱元件(3)和液體冷卻工質(zhì)(2)置于密封機(jī)殼(1)內(nèi)，發(fā)熱元件(3)浸沒于液體冷卻工質(zhì)(2)中。轉(zhuǎn)接接口(4)位于密封機(jī)殼表面，密封機(jī)殼(1)與轉(zhuǎn)接接口(4)共同形成內(nèi)部密封空間。發(fā)熱元件(3)的電源和通信電路通過轉(zhuǎn)接接口(4)與密封機(jī)殼(1)外部的電源、信號(hào)線路連接。液體冷卻工質(zhì)(2)與發(fā)熱元件(3)接觸，吸收發(fā)熱元件(3)產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至密封機(jī)殼(1)；或者液體冷卻工質(zhì)(2)汽化為氣態(tài)，將熱量傳遞至密封機(jī)殼(1)；密封機(jī)殼(1)通過機(jī)殼表面或散熱通道(12)，將熱量散發(fā)至周圍的空氣。
【專利說明】
一種集成一體化冷卻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電氣與電子設(shè)備發(fā)熱元件的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣與電子設(shè)備中各種元件在運(yùn)行過程中都會(huì)產(chǎn)生熱量，尤其線圈、鐵芯、電阻、電子芯片等部件能量密度較高，發(fā)熱尤為嚴(yán)重。為了保證這些部件運(yùn)行在安全的溫度范圍，必須對(duì)這些發(fā)熱元件設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的冷卻措施。傳統(tǒng)設(shè)備中多采用直接空氣冷卻的方式，但是隨著發(fā)熱元件的發(fā)熱量不斷增加，特別是設(shè)備的高度集成化設(shè)計(jì)，使得部件的功率密度越來越高，部件的熱源密度也越來越高，風(fēng)冷方式已經(jīng)難以滿足需要。為了改善高密度部件的散熱條件，在傳統(tǒng)風(fēng)冷方式上進(jìn)行了諸多改進(jìn)措施，如:增大風(fēng)量、改善風(fēng)道、降低風(fēng)溫等，這些改進(jìn)措施在一定程度上實(shí)現(xiàn)了冷卻性能的提高，然而這些改進(jìn)措施可能會(huì)引起系統(tǒng)的噪聲增大，能耗增加。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了更便捷高效地解決電氣與電子設(shè)備發(fā)熱元件的散熱問題，本實(shí)用新型提出一種基于集成一體化的冷卻裝置。相比于傳統(tǒng)直接空氣冷卻方式，該冷卻裝置具有高效散熱、節(jié)能降耗、靜音、可靠等特點(diǎn)，尤其適用于高熱源密度的電氣與電子設(shè)備，如電力電子變流器、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、計(jì)算池、存儲(chǔ)池、網(wǎng)絡(luò)池等。
[0004]本實(shí)用新型主要包括密封機(jī)殼，液體冷卻工質(zhì)，發(fā)熱元件和轉(zhuǎn)接接口四個(gè)部分。密封機(jī)殼內(nèi)部注入液體冷卻工質(zhì)，發(fā)熱元件安裝于密封機(jī)殼內(nèi)。轉(zhuǎn)接接口位于密封機(jī)殼的表面。發(fā)熱元件的電源和通信電路通過轉(zhuǎn)接接口與密封機(jī)殼外部的電源、信號(hào)等線路連接。為了增加散熱面積，密封機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有I個(gè)或多個(gè)散熱通道，散熱通道穿出密封機(jī)殼。
[0005]本實(shí)用新型將發(fā)熱元件置于一個(gè)密封機(jī)殼內(nèi)，密封機(jī)殼內(nèi)注入液體冷卻工質(zhì)。發(fā)熱元件的部分或者全部浸泡在液體冷卻工質(zhì)中?；蛘撸l(fā)熱元件不與液體冷卻工質(zhì)直接接觸，而是通過導(dǎo)熱部件將熱量傳遞至液體冷卻工質(zhì)。所述的導(dǎo)熱部件的一端固定在發(fā)熱元件側(cè)面，與發(fā)熱元件緊密接觸，導(dǎo)熱部件的另一端浸入液體冷卻工質(zhì)中。導(dǎo)熱部件是金屬導(dǎo)熱件或者熱管。液體冷卻工質(zhì)吸收熱量后，直接將熱量傳遞至密封機(jī)殼。或者，液體冷卻工質(zhì)汽化為氣態(tài)，并由氣態(tài)液體冷卻工質(zhì)將熱量傳遞至密封機(jī)殼。密封機(jī)殼通過表面或內(nèi)部的散熱通道，將熱量散發(fā)至周圍的空氣，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱元件的冷卻。液體冷卻工質(zhì)在密封機(jī)殼內(nèi)自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。當(dāng)液體冷卻工質(zhì)汽化后，以氣態(tài)的形式與密封機(jī)殼進(jìn)行熱量交換，并釋放熱量后冷凝為液體，重新進(jìn)入循環(huán)流動(dòng)。裝置中液體冷卻工質(zhì)的流動(dòng)無需外加動(dòng)力，完全通過自動(dòng)的冷熱差驅(qū)動(dòng)循環(huán)，液體冷卻工質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)適應(yīng)發(fā)熱元件的發(fā)熱量。
[0006]本實(shí)用新型集成一體化冷卻裝置中，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量最終通過密封機(jī)殼散發(fā)到周圍的空氣中，密封機(jī)殼的內(nèi)外表面采用帶翅片的結(jié)構(gòu)或平面結(jié)構(gòu)。另外，為了增大密封機(jī)殼的散熱面積，可以在密封機(jī)殼內(nèi)設(shè)置I個(gè)或多個(gè)散熱通道，散熱通道穿過密封機(jī)殼。冷卻空氣流過散熱通道時(shí)，吸收機(jī)殼的熱量，達(dá)到冷卻的目的。
[0007]本實(shí)用新型的集成一體化冷卻裝置中，密封機(jī)殼可以是整體成型的部件，也可以由多個(gè)部分組合拼裝而成，例如在一個(gè)支撐框架上通過螺釘安裝多個(gè)法蘭，形成密封腔體，可以保證發(fā)熱元件、轉(zhuǎn)接接口、連接線等部件便捷安裝的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)殼的密封性。
[0008]在密封機(jī)殼上設(shè)置的轉(zhuǎn)接接口既能夠?qū)崿F(xiàn)電路上的連接，同時(shí)也能滿足機(jī)殼密封的功能。轉(zhuǎn)接接口為PCB板配置的接口或多芯密封插頭，轉(zhuǎn)接接口位于密封機(jī)殼的表面，整體結(jié)構(gòu)布置或分散結(jié)構(gòu)布置。
[0009]本實(shí)用新型的集成一體化冷卻裝置中，密封機(jī)殼內(nèi)可以配置I個(gè)或多個(gè)發(fā)熱單元，同時(shí)轉(zhuǎn)接接口也可以是I個(gè)或者多個(gè)。
[0010]所述的液體冷卻工質(zhì)為水或油或蒸發(fā)兩相介質(zhì)，蒸發(fā)兩相介質(zhì)包括但不限于氫氟謎類或氟碳類。
[0011]所述的發(fā)熱元件是一個(gè)或多個(gè)的計(jì)算機(jī)單元或主板或CPU或GPU或內(nèi)存或電力電子器件。
【附圖說明】
[0012]圖1是集成一體化冷卻裝置的示意圖；
[0013]圖2a是液體冷卻工質(zhì)完全浸沒發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2b是液體冷卻工質(zhì)部分浸沒發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2c是液體冷卻工質(zhì)與發(fā)熱元件通過導(dǎo)熱部件傳熱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型中散熱通道在密封機(jī)殼中分布的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型中多發(fā)熱元件和多轉(zhuǎn)接接口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:I密封機(jī)殼，2液體冷卻工質(zhì)，3發(fā)熱元件，4轉(zhuǎn)接接口，12散熱通道，31導(dǎo)熱部件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體方式進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型集成一體化冷卻裝置包含4個(gè)主要組成部分:密封機(jī)殼I，液體冷卻工質(zhì)2，發(fā)熱元件3和轉(zhuǎn)接接口 4。液體冷卻工質(zhì)2和發(fā)熱元件3置于密封機(jī)殼I內(nèi)，發(fā)熱元件3完全或部分浸沒于液體冷卻工質(zhì)2中，或者發(fā)熱元件3通過導(dǎo)熱部件31將熱量傳遞至液體冷卻工質(zhì)2中。轉(zhuǎn)接接口 4位于密封機(jī)殼的表面，連通密封機(jī)殼內(nèi)外的電路。
[0021]圖2為液體冷卻工質(zhì)2與發(fā)熱元件3的接觸傳熱實(shí)施方式。如圖2a所示，發(fā)熱元件3完全浸沒于液體冷卻工質(zhì)2中，發(fā)熱元件3的熱量直接傳遞給液體冷卻工質(zhì)2 ο如圖2b所示，發(fā)熱元件3部分浸沒于液體冷卻工質(zhì)2中，發(fā)熱元件3的熱量直接傳遞給液體冷卻工質(zhì)2。如圖2c所示，為液體冷卻工質(zhì)2與發(fā)熱元件3通過導(dǎo)熱部件31傳熱，發(fā)熱元件3位于液體冷卻工質(zhì)2的上方，液體冷卻工質(zhì)2與發(fā)熱元件3不直接接觸，通過導(dǎo)熱部件31實(shí)現(xiàn)發(fā)熱元件3與液體冷卻工質(zhì)2之間的熱量傳遞。導(dǎo)熱部件31的一端固定在發(fā)熱元件的側(cè)面，與發(fā)熱元件3緊密接觸，導(dǎo)熱部件31的另一端浸入液體冷卻工質(zhì)2中。導(dǎo)熱部件31可以是金屬導(dǎo)熱件或者熱管。
[0022]如圖3所示，本實(shí)用新型在密封機(jī)殼中設(shè)置有散熱通道12，散熱通道12可以位于密封機(jī)殼內(nèi)的上部、中部或底部，散熱通道12穿出密封機(jī)殼，兩個(gè)端口均位于密封機(jī)殼I的表面。散熱通道12的截面可以是圓形、橢圓形、三角形、正方形、長方形或多邊形。
[0023]圖4所示是本實(shí)用新型中多個(gè)發(fā)熱元件3和多個(gè)轉(zhuǎn)接接口4的實(shí)施例，在一個(gè)密封機(jī)殼I內(nèi)布置多個(gè)發(fā)熱元件3，多個(gè)發(fā)熱元件3分別與密封機(jī)殼I上的多個(gè)轉(zhuǎn)接接口 4相連接，或者與密封機(jī)殼I上的一個(gè)轉(zhuǎn)接接口 4相連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的冷卻裝置由密封機(jī)殼(I)、液體冷卻工質(zhì)(2)、發(fā)熱元件(3)和轉(zhuǎn)接接口(4)組成;所述的發(fā)熱元件(3)和液體冷卻工質(zhì)(2)置于密封機(jī)殼(I)內(nèi)，發(fā)熱元件(3)浸沒于液體冷卻工質(zhì)(2)中；轉(zhuǎn)接接口(4)位于密封機(jī)殼的表面，密封機(jī)殼(I)與轉(zhuǎn)接接口(4)共同形成內(nèi)部密封空間；發(fā)熱元件(3)的電源和通信電路通過轉(zhuǎn)接接口(4)與密封機(jī)殼(I)外部的電源、信號(hào)線路連接;液體冷卻工質(zhì)(2)與發(fā)熱元件(3)接觸，吸收發(fā)熱元件(3)所產(chǎn)生的熱量，并將熱量傳遞至密封機(jī)殼(I);或者，液體冷卻工質(zhì)(2)汽化為氣態(tài)，并由氣態(tài)液體冷卻工質(zhì)將熱量傳遞至密封機(jī)殼(I)。2.按照權(quán)利要求1所述的集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的密封機(jī)殼(I)內(nèi)部設(shè)置有散熱通道(12)，散熱通道(12)位于密封機(jī)殼(I)內(nèi)的上部、中部或底部；散熱通道(12)穿出密封機(jī)殼(I)，散熱通道(12)的兩個(gè)端口均位于密封機(jī)殼(I)表面。3.按照權(quán)利要求1所述的集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的發(fā)熱元件(3)通過導(dǎo)熱部件(31)將熱量傳遞至液體冷卻工質(zhì)(2)中；導(dǎo)熱部件(31)為金屬導(dǎo)熱件或者熱管;導(dǎo)熱部件(31)的一端固定在發(fā)熱元件(3)的側(cè)面，與發(fā)熱元件(3)緊密接觸，導(dǎo)熱部件(31)的另一端浸入液體冷卻工質(zhì)(2)中。4.按照權(quán)利要求1所述的集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的密封機(jī)殼(I)的內(nèi)外表面是帶翅片的結(jié)構(gòu)或平面結(jié)構(gòu)。5.按照權(quán)利要求1所述的集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)接接口(4)為PCB板配置的接口或多芯密封插頭。6.按照權(quán)利要求1所述的集成一體化冷卻裝置，其特征在于:所述的液體冷卻工質(zhì)(2)為水或油或氫氟謎類或氟碳類。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK205623053SQ201620390096
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】阮琳, 熊斌
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院電工研究所