CN113939138A - 散热装置和通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于通信设备的散热装置，包括第一换热组件和至少一个第二换热组件，第一换热组件包括第一传输管路和冷凝结构，冷凝结构内设置有第一流道，第一流道的入口和出口均与第一传输管路连通；第二换热组件包括第二传输管路和蒸发器，蒸发器用于设置在待冷却件上，蒸发器内设置有第二流道，第二流道的入口和出口均与第二传输管路连通；每个所述第一传输管路均与所述第二传输管路连通，并形成闭环的循环流道，所述循环流道用于容纳相变介质。本发明实施例还提供一种通信设备。本发明实施例能够提高散热量，且不受应用场景的限制。

Description

散热装置和通信设备

技术领域

本发明涉及通信设备领域，具体涉及一种用于通信设备的散热装置和通信设备。

背景技术

随着通信技术的发展，芯片、通讯设备功耗越来越大，另外，机房空间的限制等因素导致高功耗插箱的散热越来越难以解决。目前的散热插箱主要采用风冷散热的方式进行散热，通过热管均温、增大设备通风量等措施来解决高密度芯片的散热，但是这种方式依靠风扇带走热量，会导致设备噪声大，散热能力较低；并且应用场景会受到限制。目前还有一部分散热插箱采用单相液冷的方式进行散热，即，利用液体循环带走热量。但是，这种方式会导致设备整体的体积较大，且存在液体泄漏的风险。

发明内容

为了解决至少解决上述技术问题之一，本发明实施例提供一种用于通信设备的散热装置和通信设备。

第一方面，本发明实施例提供一种用于通信设备的散热装置，包括第一换热组件和至少一个第二换热组件，

所述第一换热组件包括第一传输管路和冷凝结构，所述冷凝结构内设置有第一流道，所述第一流道的入口和出口均与所述第一传输管路连通；

所述第二换热组件包括第二传输管路和蒸发器，所述蒸发器用于设置在所述通信设备的待冷却件上，所述蒸发器内设置有第二流道，所述第二流道的入口和出口均与所述第二传输管路连通；

其中，每个所述第一传输管路均与所述第二传输管路连通，并形成闭环的循环流道，所述循环流道用于容纳相变介质，所述冷凝结构用于将所述第一流道内的至少一部分相变介质液化。

可选地，所述散热装置还包括所述相变介质。

可选地，所述散热装置还包括：动力源，所述动力源设置在所述冷凝器与所述蒸发器之间，用于驱动所述循环流道内的相变介质流动。

可选地，所述散热装置还包括：储液器和温控器，所述储液器设置在所述冷凝结构的出口侧，所述储液器的入口和出口均与所述第一传输管路连通，所述温控器用于控制所述储液器内的相变介质的温度。

可选地，所述第二换热组件的数量为多个，所述散热装置还包括设置在所述第二传输管路两端的分液器，所述第二传输管路的两端均通过所述分液器与所述第一传输管路连通，所述分液器具有第一开孔和与所述第一开口连通的多个第二开孔，所述第一开孔与所述第一传输管路连通，多个所述第二开孔与多个所述第二传输管路一一对应连通。

可选地，所述循环流道内的压力大于或等于10bar。

第二方面，本发明实施例还提供一种通信设备，包括：至少一个信号板和上述散热装置，所述第二传输组件一一对应地设置在所述信号板上。

可选地，所述信号线上设置有多个芯片，每个所述芯片上均设置有所述蒸发器。

可选地，所述信号板的数量为多个。

可选地，多个所述信号板层叠设置，所述第一散热组件设置在所述信号板所在区域之外。

在本发明实施例提供的散热装置和通信设备中，相变介质可以在气相和液相之间变化，当液态的相变介质流动至待冷却件的位置时，吸收待冷却件的热量，发生相变，达到气液共存态或完全气态。处于气液共存态或完全气态的相变介质经过冷凝器时，与外界环境进行换热，从而达到液态，进而将热量散发至外界。与风冷散热方式相比，本发明实施例的散热装置中，第一传输管路和第二传输管路可以进行任意弯折，从而可以适用于布局复杂的信号板。与单相液冷散热方式相比，本发明实施例中的散热装置通过相变材料的相态变化进行散热的方式，换热量更大，从而无需使用过多的相变介质，进而有利于减小设备的整体体积。

附图说明

附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为采用风冷散热方式的通信设备的示意图；

图2为采用单相液冷散热方式的通信设备的示意图；

图3为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的俯视图；

图4为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的侧视图；

图5为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的立体图；

图6为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的俯视图；

图7为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的侧视图；

图8为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的立体图；

图9为本发明实施例提供的分液器的立体图之一；

图10为本发明实施例提供的分液器的立体图之二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为采用风冷散热方式的通信设备的示意图，如图1所示，信号板10上分布有多个高功耗的芯片，散热器11设置在芯片上，风向为图1中所示的X方向，重力方向为图1中所示的Y方向，风向下游的散热器11的温度较高，换热系数较低(适用于功耗低于300W的芯片)。在风冷散热方式中，可以采用热管均温或热管外延散热器12的方式来增强散热。如图1所示，相邻散热器11之间设置有热管13/14。这种风冷散热的方式主要通过风扇带走热量，从而导致设备噪音较大。并且，为了保证热管13/14的正常工作，热管13/14在信号板10上通常采用横平竖直的布置方式，而当信号板10上的布局复杂时，则难以对热管13/14进行布置。

图2为采用单相液冷散热方式的通信设备的示意图，如图2所示，液冷板15设置在芯片上且位于密闭回路16中，通过密闭回路16中的液体流动，将芯片热量带到信号板10之外(图2中的箭头表示液体流动方向)。和图1中的风冷散热方式相比，单相液冷散热方式的换热系数更高。但是，由于单相液体流过每个液冷板15后温度都会上升，因此，会存在严重的热级联问题(即，末端液冷板15比首端液冷板15温度高)，且通过液体升温来带走芯片热量的方式，会限制通信设备的散热能力，如果使设备达到理想的散热效果，则需要增大液体量，从而会占用较大的空间，导致设备整体体积增大。另外，一旦液体泄漏，则会带来安全问题。

为了至少解决上述技术问题之一，本发明实施例提供一种用于通信设备的散热装置，图3为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的俯视图，图4为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的侧视图，图5为本发明实施例提供的采用散热装置的一种通信设备的立体图。如图3至图5所示，散热装置包括第一换热组件30和至少一个第二换热组件20。其中，第一换热组件30包括第一传输管路31和冷凝结构32，冷凝结构32内设置有第一流道(未示出)，第一流道的入口和出口均与第一传输管路31连通。第二换热组件20包括第二传输管路21和蒸发器22(例如，相变冷板)，蒸发器22用于设置在通信设备的待冷却件上，蒸发器22内设置有第二流道(未示出)，第二流道的入口和出口均与第二传输管路21连通。其中，每个第一传输管路31均与第二传输管路21连通，并形成闭环的循环流道，该循环流道用于容纳相变介质，冷凝结构32用于将第一流道内的至少一部分相变介质液化，蒸发器22用于将第二流道内的至少一部分相变介质气化。图3中的箭头方向为相变介质在循环流道中的流动方向。

可选地，待冷却件为信号板10上的芯片10a，蒸发器22设置在芯片10a上，信号板10设置在插箱壳体70中。蒸发器22将芯片10a的热量传递给相变介质，使相变介质由液态转变为气液共存态或完全气态。

可选地，冷凝结构32设置在信号板10所在区域之外，冷凝结构32包括风扇和换热器，相变介质进入换热器与外界进行换热，风扇朝向换热器吹风。

在本发明实施例中，相变介质可以在气相和液相之间变化，当液态的相变介质流动至待冷却件的位置时，吸收待冷却件的热量，发生相变，达到气液共存态或完全气态。处于气液共存态或完全气态的相变介质经过冷凝器时，与外界环境进行换热，从而达到液态，进而将热量散发至外界。

与图1中的风冷散热方式相比，本发明实施例的散热装置中，第一传输管路31和第二传输管路21可以进行任意弯折，从而可以适用于布局复杂的信号板。与图2中的单相液冷散热方式相比，本发明实施例中的散热装置通过相变材料的相态变化进行散热的方式，换热量更大，从而无需使用过多的相变介质，进而有利于减小设备的整体体积。

其中，散热装置可以包括相变介质。可选地，循环流道内的压力大于或等于10bar。例如，压力为15bar。相变介质可以选用常温常压下为气态的冷媒(例如，R134a制冷剂)。这样，即使循环流道中的相变介质发生泄漏到外界，也会立即气化，因此，和图2中的通信设备相比，采用本发明实施例的散热装置的通信设备的可靠性更高。

应当理解的是，在实际生产中，散热装置的各部件设计应满足耐压要求，以保证循环流道内的压力不会造成损坏散热装置。

在一些实施例中，如图3至图5所示，散热装置还包括：设置在冷凝结构32与蒸发器22之间的动力源40，用于驱动循环流道内的相变介质流动。可选地，动力源40设置在第一传输管路31上，动力源40的入口和出口均与第一传输管路31连通。其中，冷凝结构32在将第一流道内的至少一部分相变介质液化时，产生至少5℃的过冷度，以保证进入动力源40的相变介质为液体，避免出现气蚀现象。

本发明实施例对动力源40的具体形式不作限定，只要能够为相变介质的流动提供动力即可。作为本发明的一种具体实施方式，动力源40为微泵。

对于图1中的风冷散热方式，热管13内工质的流动方向与重力方向与相反，因此会导致热管13的均温效果被抑制。而对于传输距离较远的热管14，也将无法正常工作。而本发明实施例中，在动力源40的驱动下，相变介质在循环流道中可以进行远距离传输，也不会受重力影响，从而保证了导热效果，提高信号板上不同位置温度的均匀性，因此，本发明实施例的散热装置不会受到应用场景的限制。

在一些实施例中，如图3至图5所示，散热装置还包括储液器50和温控器(未示出)，储液器50的入口和出口均与第一传输管路31连通，温控器用于控制储液器50内的相变介质的温度。储液器50的入口和出口均靠近储液器50的底部，储液器50中的相变介质处于气液两相的饱和状态，相变介质的气态部分处于储液器50顶部，相变介质的液态部分处于储液器50的底部。通过控制储液器50中相变介质的温度，可以控制储液器50中相变介质的饱和压力，从而控制相变介质的蒸发温度，进而控制待冷却件的温度。对于信号板内的循环回路，各位置的相变介质几乎处于同一饱和压力下，从而提高均温效果。

可选地，如图3至图5所示，储液器50位于冷凝结构32的出口侧，动力源40位于储液器50出口与蒸发器22之间。

图6为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的俯视图，图7为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的侧视图，图8为本公开实施例提供的采用另一种散热装置的通信设备的立体图，如图6至图8所示，第二换热组件20的数量为多个，多个第二换热组件20可以一一对应地设置在多个信号板10上。散热装置还包括设置在第二传输管路21两端的分液器61～62，第二传输管路21的两端均通过分液器61～62与第一传输管路31连通。图9为本发明实施例提供的分液器的立体图之一，图10为本发明实施例提供的分液器的立体图之二，结合图6至图10所示，分液器61/62具有第一开孔61a和与第一开口61a连通的多个第二开孔61b，第一开孔61a与第一传输管路31连通，多个第二开孔61b与多个第二传输管路21一一对应连通。

可选地，分液器61/62内形成有空腔，第一开孔61a和第二开孔61b均与空腔连通。在实际应用中，可以根据需要设置分液器61/62内部的流通面积和流道设计，例如，相变介质在分液器61/62中的流速在0.8m/s以下。

如图8所示，冷凝结构32设置在分液器61与储液器50之间，动力源40设置在分液器62与储液器50之间。在散热装置中，每个第二传输管路21输出的气态相变介质或气液混合态相变介质经过分液器61汇流进入第二传输管路31，之后进入冷凝结构32，在冷凝结构32中集中换热后达到液态，从而将吸收的芯片的热量散发出去。液态的相变介质经过储液器50流入动力源40，再经过分液器62流入各个信号板10上的第二传输管路21，完成密闭循环。

本发明实施例还提供一种通信设备，如图3至图8所示，包括至少一个信号板10和上述散热装置，第二传输组件20一一对应地设置在信号板10上。

本发明实施例的通信设备尤其可以为较大型的通信设备，信号板10上可以设置有多个芯片10a，每个芯片10a上均设置有蒸发器22。

可选地，信号板10的数量为多个，相应地，第二散热组件20的数量为多个，多个第二散热组件20通过分液器61/62与第一散热组件30连通。

其中，多个信号板10层叠设置在插箱壳体70中，插箱壳体70中还可以设置支架(未示出)，信号板10位于支架上。第一散热组件30位于信号板10沿插箱壳体70深度方向的一侧，也即，第一散热组件30设置在信号板10所在区域之外，从而将信号板10上的芯片的热量散发至外界。

以上为对本发明实施例的散热装置和通信设备的描述，可以看出，和风冷散热方式相比，本发明实施例的散热装置可以适用于布局复杂的信号板，且噪声小。另外，循环回路中各位置的相变介质处于同一饱和温度下，因此，均温效果更好。和单相液冷散热方式相比，本发明实施例的散热装置的散热能力更强(经验证表明，可解决700W以上的芯片散热)，从而无需提供过多的相变介质，从而使通信设备的集成度提高，体积减小，更节省机房空间，并且，相变介质在常压下为气态，即使循环流道中的相变介质发生泄漏到外界，也会立即气化，因此，和采用单相液冷散热方式的设备相比，本发明实施例的通信设备的可靠性更高。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于通信设备的散热装置，其特征在于，包括第一换热组件和至少一个第二换热组件，

所述第一换热组件包括第一传输管路和冷凝结构，所述冷凝结构内设置有第一流道，所述第一流道的入口和出口均与所述第一传输管路连通；

所述第二换热组件包括第二传输管路和蒸发器，所述蒸发器用于设置在所述通信设备的待冷却件上，所述蒸发器内设置有第二流道，所述第二流道的入口和出口均与所述第二传输管路连通；

其中，每个所述第一传输管路均与所述第二传输管路连通，并形成闭环的循环流道，所述循环流道用于容纳相变介质，所述冷凝结构用于将所述第一流道内的至少一部分相变介质液化。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括所述相变介质。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括：动力源，所述动力源设置在所述冷凝器与所述蒸发器之间，用于驱动所述循环流道内的相变介质流动。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括：储液器和温控器，所述储液器设置在所述冷凝结构的出口侧，所述储液器的入口和出口均与所述第一传输管路连通，所述温控器用于控制所述储液器内的相变介质的温度。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的散热装置，其特征在于，所述第二换热组件的数量为多个，所述散热装置还包括设置在所述第二传输管路两端的分液器，所述第二传输管路的两端均通过所述分液器与所述第一传输管路连通，所述分液器具有第一开孔和与所述第一开口连通的多个第二开孔，所述第一开孔与所述第一传输管路连通，多个所述第二开孔与多个所述第二传输管路一一对应连通。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的散热装置，其特征在于，所述循环流道内的压力大于或等于10bar。

7.一种通信设备，其特征在于，包括：至少一个信号板和权利要求1至6中任意一项所述的散热装置，所述第二传输组件一一对应地设置在所述信号板上。

8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述信号线上设置有多个芯片，每个所述芯片上均设置有所述蒸发器。

9.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述信号板的数量为多个，所述散热装置采用权利要求5所述的散热装置。

10.根据权利要求9所述的通信设备，其特征在于，多个所述信号板层叠设置，所述第一散热组件设置在所述信号板所在区域之外。

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