CN112684872B - 一种浸没式散热循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种浸没式散热循环装置，包括箱体，箱体分包括上下分布的冷却室、收集室和容液室，冷却室包括初始冷却室以及其余若干的次级冷却室，每个冷却室内均设置有耗能降热机构，耗能降热机构包括导热过气管，导热过气管包括相互连通且上下分布的转动管和固定管，转动管密封转动于固定管上端且转动管上端延伸至箱体外部，在转动管的外环壁周向间隔设置有散热叶片，在转动管上于冷却室内设置有与转动管内部连通的且能驱动转动管旋转的旋风出气机构，位于初始冷却室内的固定管的底部贯通且延伸至容液室内部的上方，冷却室和收集室之间设置有通孔，收集室和容液室之间设置有导液管，该装置在节能的同时能确保设备的安全运行。

Description

一种浸没式散热循环装置

技术领域

本发明涉及冷却装置技术领域，具体为一种浸没式散热循环装置。

背景技术

近年来，随着大数据技术的广泛应用，数据中心的数量逐年增加。由于数据中心内部计算设备能耗高，在其工作中转化并耗散了大量热能。研究表明：数据中心温度越高，数据计算设备故障率越高，因此必须保证其正常工作温度。浸没式冷却成为新的冷却方式，需要设置一个密封的冷却箱，服务器可高密度放置于冷却箱中，利用冷却液浸没服务器主要散热部件。服务器运行时散热部件产生大量的热，如CPU热量，加热冷却液，由于冷却液沸点较低(如美德FMD-50,一旦超过50℃就立即达到沸腾)，一旦达到沸点，就能使冷却液从液态转化为气态，从而随蒸汽带走热量，蒸汽在上方的冷凝器上冷凝变回液体回流到浸没液中；加热——沸腾——冷凝——回流来回循环，从而使服务器冷却系统恒定在冷却液的沸点50℃，服务器的运行稳定度也恒定在50℃。

现有的浸没式冷却装置一般均需要设置冷凝装置，现有的冷凝装置一般为制冷装置，需要利用电能进行反复制冷；也有利用水冷进行冷却，但需要反复利用水资源，造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浸没式散热循环装置，无需利用水能或电能就能自行进行降温，有效节约能耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种浸没式散热循环装置，包括箱体，箱体内设置有隔板将箱体分为下方容置冷却液和待冷却设备的容液室以及上方的冷却室，冷却室呈环状分布有多个且包括与容液室连通的初始冷却室以及其余若干个次级冷却室，每个冷却室内均设置有耗能降热机构，耗能降热机构包括于冷却室内竖直设置且内部中空的导热过气管，导热过气管包括相互连通且上下分布的转动管和固定管，转动管下端与固定管上端密封转动配合，转动管上端延伸至箱体外部且与箱体密封转动配合，在转动管的外环壁于箱体外部绕转动管周向间隔设置有散热叶片，在转动管上于冷却室内设置有与转动管内部连通的且能驱动转动管旋转的旋风出气机构，位于初始冷却室内的固定管的底部贯通且延伸至容液室内部的上方，于次级冷却室内的固定管上设置有与供气给其的冷却室连通的导气管，在冷却室和容液室之间设置有收集室，冷却室底部以及位于次级冷却室内的导热过气管的底部设置有与收集室连通的通孔，在收集室和容液室之间设置有将冷凝液自收集室导入至容液室底部的导液管。

进一步的，所述的旋风出气机构包括密封套接固定在转动管外的容气环、于转动管上设置的与容气环对应的导气孔、于容气环外环壁周向间隔倾斜分布的导气室、于导气室侧壁垂直向外延伸设置的出气管以及将冷凝的冷凝液滴至冷却室内的滴液部。

进一步的，滴液部包括于容气环和/或导气室底部设置的渗液孔。

进一步的，于每个冷却室内设置有至少一个耗能降热机构且于每根转动管上纵向设置有至少1个旋风出气机构，位于次级冷却室内的固定管之间通过传气管连通。

进一步的，出气管包括两端的大管段以及位于中间的小管段。

进一步的，导热过气管和散热叶片一体设置且由铜制成。

进一步的，隔板下方倾斜设置有一挡板，挡板和隔板之间形成有收集冷凝后的冷却液的收集室，通孔位于隔板上，导液管的两端分别位于收集室靠近挡板向下倾斜的一侧底部以及容液室侧壁底部。

进一步的，在容液室侧壁的上下端分别设置有进液孔和排液孔，在进液孔和排液孔上设置有密封盖。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、设置的耗能降热机构，将冷却液的热能进行逐级消耗，能够根据设备产热高低以及产热时间长短进行自适应调节，且整个过程无需另外消耗水能或电能就能确保设备始终保持在最高为冷却液的沸点的温度，在节能的同时能够确保设备的安全运行。

2、耗能降热机构中设置的导热过气管直接能够将热能导出至箱体外部，与环境进行热交换进行散热形成一重冷却，通过旋风出气机构将热能转化为机械能进一步加速冷却液蒸汽中热量的消耗形成二重冷却，转化的机械能在散热叶片作用下形成风力进一步对导热过气管和箱体进行冷却形成三重冷却，在三重冷却效果下，显著提高了冷却液的冷凝效果。

3、收集室位于冷却去和容液区之间，能够收集所有的冷却室内冷凝的冷却液并及时补充到容液室内，促进整个循环的有序进行。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种浸没式散热循环装置的轴测图；

图2是本发明的一种浸没式散热循环装置的内视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图3中A的放大图；

图5是图2的B-B剖视图；

图6是图5中B的放大图。

图中：1、箱体；2、导热过气管；201、固定管；202、转动管；203、导气孔；3、散热叶片；4、密封盖；5、隔板；6、挡板；7、收集室；8、导液管；9、容液室；10、冷却室；1001、初始冷却室；1002、次级冷却室；11、旋风出气机构；1101、容气环；1102、导气室；1103、出气管；11031、大管段；11032、小管段；12、导气管；13、传气管；14、通孔；15、进液孔；16、排液孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种浸没式散热循环装置，参照图1-图6所示，包括箱体1，箱体1内设置有隔板5将箱体1分为位于下方用于容置冷却液和待冷却设备的容液室9以及位于上方的冷却室10，冷却室10呈环状分布有多个，每个冷却室依次连通且首尾的冷却室也相互连通设置，冷却室10包括吸取容液室9内冷却液蒸汽的初始冷却室1001以及其余若干个次级冷却室1002，每个冷却室10内均设置有耗能降热机构，耗能降热机构包括于冷却室10内竖直设置且内部中空的导热过气管2，导热过气管2包括相互连通且上下分布的转动管202和固定管201，转动管202下端与固定管201上端通过轴承和密封圈实现密封转动配合，转动管202上端延伸至箱体1外部且与箱体202通过转轴和密封圈实现密封转动配合，在转动管202的外环壁于箱体1外部绕转动管202周向间隔设置有散热叶片3，在转动管202上于冷却室10内设置有与转动管202内部连通的且能驱动转动管202旋转的旋风出气机构，位于初始冷却室1001内的固定管201的底部贯通且延伸至容液室9内部的上方，于次级冷却室1002内的固定管201上设置有与供气给其的冷却室10连通的导气管12，在冷却室和容液室9之间设置有收集室7，冷却室10底部以及位于次级冷却室1002内的导热过气管2的底部设置有与收集室7连通的通孔14，在收集室7和容液室9之间设置有将冷凝液自收集室7导入至容液室9底部的导液管8。

本发明的工作原理为：当容液室9内的冷却液蒸汽(后面用蒸汽替代)升腾造成容液室9内气压显著增加时，蒸汽自初始冷却室1001的固定管201进入，行至转动管202时，经导气孔203进入旋风出气机构11，最终经出气管1103喷射而出，由于出气管1103呈螺旋形分布，故，气流激射而出能够驱使整个旋风出气机构进行旋转，带动转动管202进行旋转，从而将热能转化为机械能，用于消耗蒸汽的热能，而转化的机械能恰好带动冷却叶片进行旋转，形成风力进一步对箱体1外部以及整根导热过气管2进行散热，双重冷却的效果能够显著提高蒸汽的冷凝效果，部分冷凝后的冷却液经通孔14进入到收集室7内，由于初始冷却室1001是不断接收容液室9内的蒸汽，故，当初始冷却室1001内的冷却液蒸汽不能完全冷凝时，初始冷却室1001内的气压不断增加进入到次级冷却室1002内，经导气管12进入次级冷却室1002内的固定管201内，经上述步骤再次进行热能转化为机械能进行多重散热，随着待冷却设备发热温度的高低和持续时间的长短，冷却室10的工作个数会自适应进行调节，直至所有的冷却室10形成回路进行循环冷却。

为了提高导热性能，导热过气管2和散热叶片3由导热性能好的金属制成，优选纯铜，可直接与空气接触进行散热，进一步加速蒸汽的冷凝。

为了提高冷却性能，于每个冷却室10内设置有至少一个耗能降热机构且于每根转动管202上纵向设置有至少1个旋风出气机构11，本方案中，每个冷却室10内设置有三根导热过气管2，位于次级冷却室1002内的固定管201之间通过传气管13连通。

上述设置中，旋风出气机构11的具体结构参照图5所示，包括密封套接固定在转动管202外的容气环1101、于转动管202上设置的与容气环1101对应的导气孔203、于容气环1101外环壁周向间隔倾斜分布的导气室1102、于导气室1102侧壁垂直向外延伸设置的出气管1103以及将冷凝的冷凝液滴至冷却室内的滴液部，出气管1103包括两端的大管段11031以及位于中间的小管段11032，小管段11032的设计能够对蒸汽进行加压喷射，有利于旋风出气机构11进行旋转，将蒸汽的热能转化为机械能进行损耗，加速蒸汽的冷凝，滴液部包括于容气环和/或导气室底部设置的渗液孔，当部分蒸汽进入到旋风出气机构11后存在冷凝时，可通过渗液孔及时排至冷却室10内，最终通过通孔14进入到收集室7内，最终进入到容液室9，完成循环。

对于收集室7的设置，在隔板5下方倾斜设置有一挡板6，挡板6和隔板5之间形成有收集室7，通孔14位于隔板5上，挡板6采用导热性能差的材质或在挡板6上设置隔热层，避免收集室7内的冷却液进行汽化，导液管8的两端分别位于收集室7靠近挡板6向下倾斜的一侧底部以及容液室9侧壁底部，在容液室9侧壁的上下端分别设置有进液孔15和排液孔16，在进液孔15和排液孔16上设置有密封盖4，从而便于冷却液的更换，本方明根据设备的发热性能的不同设置有不同个数的冷却室，以确保整体的散热速度大于设备的产热速度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浸没式散热循环装置，包括箱体(1)，其特征在于：箱体(1)内设置有隔板(5)将箱体(1)分为下方容置冷却液和待冷却设备的容液室(9)以及上方的冷却室(10)，冷却室(10)呈环状分布有多个且包括与容液室(9)连通的初始冷却室(1001)以及其余若干个次级冷却室(1002)，每个冷却室(10)内均设置有耗能降热机构，耗能降热机构包括于冷却室(10)内竖直设置且内部中空的导热过气管(2)，导热过气管(2)包括相互连通且上下分布的转动管(202)和固定管(201)，转动管(202)下端与固定管(201)上端密封转动配合，转动管上端延伸至箱体(1)外部且与箱体(1)密封转动配合，在转动管(202)的外环壁于箱体(1)外部绕转动管(202)周向间隔设置有散热叶片(3)，在转动管(202)上于冷却室(10)内设置有与转动管(202)内部连通的且能驱动转动管(202)旋转的旋风出气机构(11)，所述的旋风出气机构(11)包括密封套接固定在转动管(202)外的容气环(1101)、于转动管(202)上设置的与容气环(1101)对应的导气孔(203)、于容气环(1101)外环壁周向间隔倾斜分布的导气室(1102)、于导气室(1102)侧壁垂直向外延伸设置的出气管(1103)以及将冷凝的冷凝液滴至冷却室(10)内的滴液部，滴液部包括于容气环(1101)和/或导气室(1102)底部设置的渗液孔，位于初始冷却室(1001)内的固定管(201 )的底部贯通且延伸至容液室(9)内部的上方，于次级冷却室(1002)内的固定管(201 )上设置有与供气给其的冷却室(10)连通的导气管(12)，在冷却室和容液室(9)之间设置有收集室(7)，冷却室(10)底部以及位于次级冷却室(1002)内的导热过气管(2)的底部设置有与收集室(7)连通的通孔(14)，在收集室(7)和容液室(9)之间设置有将冷凝液自收集室(7)导入至容液室(9)底部的导液管(8)。

2.根据权利要求1所述的一种浸没式散热循环装置，其特征在于：于每个冷却室(10)内设置有至少一个耗能降热机构且于每根转动管(202)上纵向设置有至少1个旋风出气机构(11)，位于次级冷却室(1002)内的固定管(201)之间通过传气管(13)连通。

3.根据权利要求1所述的一种浸没式散热循环装置，其特征在于：出气管(1103)包括两端的大管段(11031)以及位于中间的小管段(11032)。

4.根据权利要求1所述的一种浸没式散热循环装置，其特征在于：导热过气管(2)和散热叶片(3)一体设置且由铜制成。

5.根据权利要求1所述的一种浸没式散热循环装置，其特征在于：隔板(5)下方倾斜设置有一挡板(6)，挡板(6)和隔板(5)之间形成有收集冷凝后的冷却液的收集室(7)，通孔(14)位于隔板(5)上，导液管(8)的两端分别位于收集室(7)靠近挡板(6)向下倾斜的一侧底部以及容液室(9)侧壁底部。

6.根据权利要求1所述的一种浸没式散热循环装置，其特征在于：在容液室(9)侧壁的上下端分别设置有进液孔(15)和排液孔(16)，在进液孔(15)和排液孔(16)上设置有密封盖(4)。

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