CN112764505A - 一种用于浸没式散热液体的冷却装置及散热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于浸没式散热液体的冷却装置，包括用于浸没主发热元件的液冷槽，主发热元件上设有副发热元件，液冷槽具有进液口和出液口，液冷槽的槽口处安装有密封罩，密封罩上设有若干通气孔，进液口处安装有进液管，进液管包括输液管和喷液管；喷液管呈螺旋形向上盘绕延伸，副发热元件布置于喷液管中间，喷液管上间隔设有若干朝向副发热元件的喷淋孔。主发热元件采用传统的浸没式冷却方式，而对于毗邻主发热元件且沿竖向设置的副发热元件，通过螺旋形的喷液管导入小部分散热液体，采用周向喷淋的形式完成对副发热元件的降温冷却，解决不同位置发热元件对于散热液体的实际需求差异的问题，可根据需要分开供液以减少散热液体的用量，降低成本。

Description

一种用于浸没式散热液体的冷却装置及散热控制方法

技术领域

本发明涉及浸没式液冷技术领域，具体涉及一种用于浸没式散热液体的冷却装置及散热控制方法。

背景技术

常见的计算机大都依靠冷空气给机器降温，而水冷或液冷有两大好处：一是它把冷却剂直接导向热源，而不是像风冷那样间接制冷；二是和风冷相比，每单位体积所传输的热量即散热效率高达3500倍。水冷散热器在2008年左右就出现在市场，惠普、IBM等服务器巨头和其他一些专注数据中心技术的公司都先后推出过水冷散热产品。浸没液冷是将服务器或发热元件直接浸没在散热液体中，依靠液体的流动循环带走设备运行产生的热量。然而，发热元件的自身结构及其应用场景比较复杂多样，发热元件并不全是板式结构，有些发热元件除了底部的主发热元件(主处理芯片)，还有一些附着连接在主发热元件上，堆叠向上延伸的副发热元件(附件元器件)。

现有技术中，浸没液冷装置在结构设计时，将整个发热元件包括主副发热元件一起浸没在散热液体中，虽然冷却效果尚可，但没有考虑到主发热元件和副发热元件的散热需求不同，主发热元件处热量累积多温度高需要快速降温，而副发热元件处温度稍低，仅需要少量散热液体即可。因此，本发明的目的旨在提供一种用于对浸没式散热液体的冷却装置，以解决现有设计没有考虑到热源分布差异和散热液体需求的差异，单一供液导致散热液体用量多，提升了成本。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出一种用于浸没式散热液体的冷却装置及散热控制方法以解决现有技术的不足。

本发明主要通过以下技术方案来实现：

一种用于浸没式散热液体的冷却装置，包括开口向上并用于浸没主发热元件的液冷槽，所述主发热元件上设有副发热元件，所述液冷槽具有进液口和出液口，所述液冷槽的槽口处安装有密封罩，所述密封罩上设有若干通气孔，所述进液口处安装有进液管，所述进液管包括设置在液冷槽槽壁上的输液管和喷液管，所述输液管向液冷槽内输入散热液体，所述喷液管穿过液冷槽向副发热元件喷淋散热液体；所述喷液管呈螺旋形向上盘绕延伸，所述副发热元件布置于喷液管中间，所述喷液管上间隔设有若干朝向副发热元件的喷淋孔。

进一步地，所述喷淋孔处安装有雾化喷头，所述雾化喷头将喷液管内的散热液体雾化后喷向副发热元件。

进一步地，所述输液管、喷液管部分置于液冷槽外，外置的所述输液管、喷液管上分别安装有用于控制流量的第一电磁阀和第二电磁阀。

进一步地，所述通气孔上设有防水透气膜。

进一步地，所述喷淋孔于喷液管上设有多个，其中一个所述喷淋孔设于喷液管的顶部，正对所述副发热元件的顶端喷淋散热液体，其余所述喷淋孔均匀分布于副发热元件的周侧。

进一步地，所述密封罩的内侧设有疏水疏油涂层。

进一步地，所述密封罩为透明罩。

进一步地，所述液冷槽内设有液位传感器，所述主发热元件、副发热元件上安装有温度传感器。

本发明还提供了一种用于浸没式散热液体的散热控制方法，适用于使用上述的冷却装置实施，包括如下步骤：

将主发热元件浸没于液冷槽内的散热液体中；

获取液冷槽内主发热元件和副发热元件的温度及散热液体的液位信息；

根据获取的温度和液位信息，从进液管持续导入散热液体，通过第一电磁阀控制经过输液管的散热液体的流量，从输液管导入的散热液体浸没主发热元件进行散热，通过第二电磁阀控制经过喷液管的散热液体的流量，从喷液管导入的散热液体对副发热元件的顶部及周侧进行喷淋散热；

抽吸泵将原浸没主发热元件的散热液体抽吸至冷源进行冷却，经过降温后的散热液体通过循环泵回到进液管。

进一步地，当主发热元件的温度超过第一设定温度阈值时，调节第一电池阀增大经过输液管的散热液体的流量；

当副发热元件的温度超过第二设定温度阈值时，调节第二电池阀增大经过喷液管的散热液体的流量；

当液冷槽内的液位超过第一液位阈值时，调节第一电池阀减小经过输液管的散热液体的流量，调节第二电池阀减小经过喷液管的散热液体的流量。

与现有技术比较本发明技术方案的有益效果为：

本发明提供的一种用于浸没式散热液体的冷却装置，经输液管导入散热液体，主发热元件采用传统的浸没式冷却方式，而对于毗邻主发热元件且沿竖向设置的副发热元件，通过螺旋形的喷淋管导入小部分散热液体，采用周向喷淋的形式完成对副发热元件的降温冷却，解决不同位置发热元件对于散热液体的实际需求差异的问题，可根据需要分开精细供液以减少散热液体的用量，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种用于浸没式散热液体的冷却装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是本发明提供的一种用于浸没式散热液体的散热控制方法的流程示意图。

附图标记如下：

1、主发热元件，2、液冷槽，3、副发热元件，4、密封罩，5、通气孔，6、进液管，6a、输液管，6b、喷液管，7、喷淋孔，8、雾化喷头，9、第一电磁阀，10、第二电磁阀，11、防水透气膜。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，从而对本发明要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本发明的某些具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本发明构思的某些具体实施方式仅是本发明的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明，各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。本领域技术人员在本发明构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本发明要求保护的范围内。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，一种用于浸没式散热液体的冷却装置，包括开口向上并用于浸没主发热元件1的液冷槽2，主发热元件1上设有副发热元件3，液冷槽2具有进液口和出液口，液冷槽2的槽口处安装有密封罩4，密封罩4上设有若干通气孔5，进液口处安装有进液管6，进液管6包括设置在液冷槽2槽壁上的输液管6a和喷液管6b，输液管6a向液冷槽2内输入散热液体，喷液管6b穿过液冷槽2向副发热元件3喷淋散热液体；喷液管6b呈螺旋形向上盘绕延伸，副发热元件3布置于喷液管6b中间，喷液管6b上间隔设有若干朝向副发热元件3的喷淋孔7。其中，喷液管6b一端为直管状，另一端为螺旋管状。

针对发热元件热源分布存在差异的实际运行场景，通过改进浸没式液冷装置的结构，对于底部的主要热源主发热元件1，经输液管6a导入散热液体，主发热元件1采用传统的浸没式冷却方式，而对于毗邻主发热元件1且沿竖向设置的副发热元件3，通过螺旋形的喷液管6b导入小部分散热液体，采用周向喷淋的形式完成对副发热元件3的降温冷却，解决不同位置发热元件对于散热液体的实际需求差异的问题，可根据需要分开精细供液以减少散热液体的用量，降低成本。

具体的，通气孔5上设有防水透气膜11，可以防止散热液体形成的雾滴外溢，又能保证液冷槽2的内外压力平衡。

具体的，液冷槽内设有液位传感器(图中未示出)，主发热元件1、副发热元件3上安装有温度传感器(图中未示出)。便于获知散热液体的浸没深度和主发热元件1、副发热元件3表面的温度，以便及时控制第一电磁阀9和第二电磁阀10的开关。

优选地，喷淋孔7处安装有雾化喷头8，雾化喷头8将喷液管6b内的散热液体雾化后喷向副发热元件3，冷却效果好且散热液体用量少。

具体的，雾化喷头8为电动雾化喷头8，可根据需要调节雾化喷头8，改变雾化颗粒的大小。

优选地，输液管6a、喷液管6b部分置于液冷槽2外，外置的输液管6a、喷液管6b上分别安装有用于控制流量的第一电磁阀9和第二电磁阀10。

两个电磁阀可与外部控制器电连接，用于按实时温度条件或预设条件分别控制输液管6a、喷液管6b内的液体流速，进而控制针对主发热元件1和副发热元件3的散热液体使用量。

优选地，喷淋孔7于喷液管6b上设有多个，其中一个喷淋孔7设于喷液管6b的顶部，正对副发热元件3的顶端喷淋散热液体，其余喷淋孔7均匀分布于副发热元件3的周侧。螺旋形盘绕设计的喷液管6b在空间上由下及上包裹住副发热元件3，周侧设置的喷淋孔7可多角度沿副发热元件3的周向均匀喷射散热液体，对副发热元件3进行快速冷却，顶端设置的喷淋孔7则由上及下喷射散热液体对副发热元件3进行顶部冷却。

具体的，喷淋孔7设有四个。

优选地，密封罩4的内侧设有疏水疏油涂层(图中未示出)。用于避免散热液体粘附在密封罩4的内壁上，使其快速凝聚回落至液冷槽2内。

具体的，密封罩4为透明罩，方便用户实时观察装置内部的液冷状态。

应当注意，一个完整的浸没式液冷装置，除液冷槽2之外，还应包含通过管道与其循环连接的抽吸泵、冷源、循环泵，此基础原理为本领域技术人员所熟知，而本申请的主要改进在于液冷槽部分，故其余部分在此不再赘述。

如图4所示，本发明还提供一种用于浸没式散热液体的散热控制方法，适用于使用上述的冷却装置实施，包括如下步骤：

将主发热元件1浸没于液冷槽2内的散热液体中；

获取液冷槽2内主发热元件1和副发热元件3的温度及散热液体的液位信息；

根据获取的温度和液位信息，从进液管6持续导入散热液体，通过第一电磁阀9控制经过输液管6a的散热液体的流量，从输液管6a导入的散热液体浸没主发热元件1进行散热，通过第二电磁阀10控制经过喷液管6b的散热液体的流量，从喷液管6b导入的散热液体对副发热元件3的顶部及周侧进行喷淋散热；

抽吸泵将原浸没主发热元件1的散热液体抽吸至冷源进行冷却后，降温后的散热液体通过循环泵回到进液管6。通过对主发热元件1、副发热元件3分开精细供液散热，可解决不同位置发热元件对于散热液体的实际需求差异的问题，可根据需要减少散热液体的用量，降低成本。

具体的，在喷液管6b的喷淋孔7处设置雾化喷头8，对副发热元件3的顶部及周侧进行雾化喷淋。冷却效果好且散热液体用量少。

优选地，当主发热元件1的温度超过第一设定温度阈值时，调节第一电池阀9增大经过输液管6a的散热液体的流量；当副发热元件3的温度超过第二设定温度阈值时，调节第二电池阀10增大经过喷液管6b的散热液体的流量；当液冷槽2内的液位超过第一液位阈值时，调节第一电池阀9减小经过输液管6a的散热液体的流量，调节第二电池阀10减小经过喷液管6b的散热液体的流量，便于更灵活、高效地对冷却装置进行散热控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于浸没式散热液体的冷却装置，包括开口向上并用于浸没主发热元件(1)的液冷槽(2)，所述主发热元件(1)上设有副发热元件(3)，所述液冷槽(2)具有进液口和出液口，其特征在于：所述液冷槽(2)的槽口处安装有密封罩(4)，所述密封罩(4)上设有若干通气孔(5)，所述进液口处安装有进液管(6)，所述进液管(6)包括设置在液冷槽(2)槽壁上的输液管(6a)和喷液管(6b)，所述输液管(6a)向液冷槽(2)内输入散热液体，所述喷液管(6b)穿过液冷槽(2)向副发热元件(3)喷淋散热液体；所述喷液管(6b)呈螺旋形向上盘绕延伸，所述副发热元件(3)布置于喷液管(6b)中间，所述喷液管(6b)上间隔设有若干朝向副发热元件(3)的喷淋孔(7)。

2.如权利要求1所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述喷淋孔(7)处安装有雾化喷头(8)，所述雾化喷头(8)将喷液管(6b)内的散热液体雾化后喷向副发热元件(3)。

3.如权利要求1或2所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述输液管(6a)、喷液管(6b)部分置于液冷槽(2)外，外置的所述输液管(6a)、喷液管(6b)上分别安装有用于控制流量的第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)。

4.如权利要求1所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述通气孔(5)上设有防水透气膜(11)。

5.如权利要求1或2所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述喷淋孔(7)于喷液管(6b)上设有多个，其中一个所述喷淋孔(7)设于喷液管(6b)的顶部，正对所述副发热元件(3)的顶端喷淋散热液体，其余所述喷淋孔(7)均匀分布于副发热元件(3)的周侧。

6.如权利要求1或4所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述密封罩(4)的内侧设有疏水疏油涂层。

7.如权利要求1或4所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述密封罩(4)为透明罩。

8.如权利要求1所述的用于浸没式散热液体的冷却装置，其特征在于：所述液冷槽内设有液位传感器，所述主发热元件(1)、副发热元件(3)上安装有温度传感器。

9.一种用于浸没式散热液体的散热控制方法，适用于使用如权利要求1-8任一项所述的冷却装置实施，其特征在于，包括如下步骤：

将主发热元件(1)浸没于液冷槽(2)内的散热液体中；

获取液冷槽(2)内主发热元件(1)和副发热元件(3)的温度及散热液体的液位信息；

根据获取的温度和液位信息，从进液管(6)持续导入散热液体，通过第一电磁阀(9)控制经过输液管(6a)的散热液体的流量，从输液管(6a)导入的散热液体浸没主发热元件(1)进行散热，通过第二电磁阀(10)控制经过喷液管(6b)的散热液体的流量，从喷液管(6b)导入的散热液体对副发热元件(3)的顶部及周侧进行喷淋散热；

抽吸泵将原浸没主发热元件(1)的散热液体抽吸至冷源进行冷却，经过降温后的散热液体通过循环泵回到进液管(6)。

10.如权利要求9所述的散热控制方法，其特征在于：当主发热元件(1)的温度超过第一设定温度阈值时，调节第一电池阀(9)增大经过输液管(6a)的散热液体的流量；

当副发热元件(3)的温度超过第二设定温度阈值时，调节第二电池阀(10)增大经过喷液管(6b)的散热液体的流量；

当液冷槽(2)内的液位超过第一液位阈值时，调节第一电池阀(9)减小经过输液管(6a)的散热液体的流量，调节第二电池阀(10)减小经过喷液管(6b)的散热液体的流量。

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