CN115243524A - 电子设备的喷淋式液冷系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种电子设备的喷淋式液冷系统，涉及制冷技术领域。具体实现方案为，所述系统包括：液冷箱体，液冷箱体内设有允许放置至少一个电子设备的容纳腔；设置在液冷箱体上的进液口，用于流进绝缘冷却液至液冷箱体；与进液口连接的供液主管；设置在容纳腔上方的至少一个分液管，且各分液管均与供液主管可活动连接；设置在分液管上的至少一个喷头，用于喷出绝缘冷却液，以对电子设备降温；设置在容纳腔下方的集液装置，用于收集对电子设备降温后的绝缘冷却液；设置在液冷箱体上的出液口，且出液口与集液装置连接，用于将集液装置收集的对电子设备降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体。该系统通过喷淋方式对电子设备降温，降低了成本。

Description

电子设备的喷淋式液冷系统

技术领域

本公开涉及制冷技术领域，尤其涉及一种电子设备的喷淋式液冷系统。

背景技术

液冷系统是一种通过冷却液代替空气把电子设备如IT(InformationTechnology，信息技术)设备在运行过程中产生的热量带走的系统。那么，浸没式液冷系统就是利用冷却液，将一排排的电子设备浸泡在冷却液里，以便更好地达到保护电子设备低温运行的目的，也能更好地提升电子设备的使用寿命。但是，浸没式液冷系统需要使用大量的冷却液，成本高昂。

发明内容

本公开提供了一种电子设备的喷淋式液冷系统。

根据本公开的一方面，提供了一种电子设备的喷淋式液冷系统，包括：

液冷箱体，所述液冷箱体内设有允许放置至少一个电子设备的容纳腔；

设置在所述液冷箱体上的进液口，所述进液口用于流进绝缘冷却液至所述液冷箱体；

与所述进液口连接的供液主管；

设置在所述容纳腔上方的至少一个分液管，且各所述分液管均与所述供液主管可活动连接；

设置在所述分液管上的至少一个喷头，所述喷头用于喷出所述绝缘冷却液，以对所述电子设备降温；

设置在所述容纳腔下方的集液装置，所述集液装置用于收集对所述电子设备降温后的所述绝缘冷却液；

设置在所述液冷箱体上的出液口，且所述出液口与所述集液装置连接，所述出液口用于将所述集液装置收集的对所述电子设备降温后的所述绝缘冷却液排出所述液冷箱体。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是相关技术中的电子设备的浸没式液冷系统的示意图；

图2是根据本公开一个实施例的电子设备的喷淋式液冷系统的示意图；

图3是根据本公开另一个实施例的电子设备的喷淋式液冷系统的示意图；

图4是根据本公开又一个实施例的电子设备的喷淋式液冷系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

下面参考附图描述本公开实施例的电子设备的喷淋式液冷系统。

在介绍本公开实施例的电子设备的喷淋式液冷系统之前，先来介绍下相关技术中的电子设备的浸没式液冷系统。

图1是相关技术中的电子设备的浸没式液冷系统的示意图。

如图1所示，相关技术中的电子设备的浸没式液冷系统，包括：一个进液口和多个出液口。

其中，进液口是流进绝缘冷却液至液冷箱体的进口，可以设置在液冷箱体某一侧面中心偏下的位置，多个出液口是将绝缘冷却液流出液冷箱体的出口，可以设置在液冷箱体某一侧面中心偏上的位置。绝缘冷却液的流动路线为：从进液口将绝缘冷却液流进液冷箱体，并充满安装有电子设备的液冷箱体，此时可以通过绝缘冷却液对电子设备的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、内存条、芯片组和扩展卡等器件降温，之后对电子设备降温后的绝缘冷却液再从至少一个出液口流出液冷箱体。

虽然图1所示的电子设备的浸没式液冷系统对电子设备降温的效果还挺好的，但是图1所示的电子设备的浸没式液冷系统存在如下缺点：由于需要将电子设备浸没在绝缘冷却液中，所以需要使用大量的绝缘冷却液，这样就会导致成本高昂。

为解决上述问题，本公开提出了一种电子设备的喷淋式液冷系统，本公开的电子设备的喷淋式液冷系统不再使用将电子设备浸没在绝缘冷却液中对电子设备降温的方式，而是将绝缘冷却液喷淋在电子设备上对电子设备降温的方式，从而可以减少绝缘冷却液的使用量，降低成本。

图2是根据本公开一个实施例的电子设备的喷淋式液冷系统的示意图。

如图2所示，本公开实施例的电子设备的喷淋式液冷系统100，包括：液冷箱体101、进液口102、供液主管103、至少一个分液管104、至少一个喷头105、集液装置106和出液口107。

其中，液冷箱体101内设有允许放置至少一个电子设备200的容纳腔。进液口102设置在液冷箱体101上，进液口102用于流进绝缘冷却液至液冷箱体101。供液主管103与进液口102连接。至少一个分液管104设置在容纳腔上方，且各分液管104均与供液主管103可活动连接。分液管104上可安装至少一个喷头105，喷头105用于喷出绝缘冷却液，以对电子设备200中的CPU、内存条、芯片组和扩展卡等器件降温。集液装置106如集液盘等设置在容纳腔下方，集液装置106用于收集对电子设备200降温后的绝缘冷却液。出液口107设置在液冷箱体101上，且出液口107与集液装置106连接，出液口107用于将集液装置106收集的对电子设备200降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体101。

其中，绝缘冷却液是一种与电子设备200接触过程中不蒸发相变的导热绝缘的液体，即为单相绝缘冷却液。其中，绝缘冷却液的具体可以为矿物油、硅油或氟化液等中的任一种。

作为一种液冷箱体101的可实现形式，液冷箱体101由内胆组件和机架组件两部分组成。

其中，内胆组件可以包括但不限于内胆腔体、供电铜排、卡槽和支撑架等。其中，内胆腔体采用不锈钢板、铝合金或其他金属焊接而成，形成的空间区域作为容纳腔；供电铜排可以是给电子设备200供电的排线；卡槽用于放置电子设备200，电子设备200的放置方式可以为竖直放置；支撑架用于固定电子设备200，支撑架的具体实现形式可以考虑到绝缘冷却液的流通阻力，具体形状不进行限定。

机架组件可以包括但不限于机架、上盖板、理线槽、侧门板组件、门锁、脚轮、支撑柱、紧固件等。其中，机架组件可整体组焊而成；为了保证内胆腔体盛液后不发生形变，可以在机架上增设加强筋；上盖板通过合页或其它可活动连接件与内胆组件相连，并且上盖板可向上开启并固定在某一角度(如≥90℃)；为便于用户观察液冷箱体101内电子设备200的运行情况，可在上盖板设置透明视窗。

作为一种进液口102位置的设置方式，可以根据容纳腔的大小设置进液口102的位置。

其中，当容纳腔小于设定容量时，说明容纳腔内可容纳的电子设备200数量较少，此时可以将进液口102设置在液冷箱体101某一侧面(某一侧面为液冷箱体101四个侧面中的任意一侧面)中心的偏上方，供液主管103可以设计呈L形(如图3所示)或T形。例如，当进液口102设置在液冷箱体101某一侧面中心偏上方的左边缘处或右边缘处时，供液主管103可以设计呈L形；当进液口102设置在液冷箱体101某一侧面中心偏上方的非左边缘或非右边缘(即左边缘与右边缘之间的某一个位置)时，供液主管103可以设计呈T形。特殊地，当进液口102设置在液冷箱体101某侧一面最上方的左边缘或右边缘时，供液主管103可以设计呈一字型。

当容纳腔大于或等于设定容量时，说明容纳腔内可容纳的电子设备200数量较多，此时可以将进液口102设置在液冷箱体101某一侧面中心的偏下方，供液主管103可以设计呈L形或T形。例如，当进液口102设置在液冷箱体101某一侧面中心偏下方的左边缘处或右边缘处时，供液主管103可以设计呈L形；当进液口102设置在液冷箱体101某一侧面中心偏下方的非左边缘或非右边缘时，供液主管103可以设计呈T形。

为了加大流入液冷箱体101内绝缘冷却液的使用量，可以将从进液口102的供液主管103的一段设置为S形，直至延伸至容纳腔上方，与延伸至容纳腔上方的S形供液主管103的一端连接的另一段的供液主管103呈一字型。另外，还可以在上盖板的位置设置一个储存绝缘冷却液的储液装置，此时需要在上盖板上开设进液口102。

需要说明的是，在本公开的其它实施例中，供液主管103还可以为其它形状，此处不再一一列举。也就是说，其它形状的供液主管103均在本公开的保护范围之内。

作为分液管104的布局方式，可将分液罐与电子设备200平行布局(非垂直)，如图3所示。分液管104与供液主管103可活动连接，以便在维护电子设备200时，分液管104可独立关断，并从供液主管103上拆卸下来，这样便可将分液管104移动到不遮挡电子设备200的位置。

为了使得更多的绝缘冷却液喷淋在发热功率比较高的器件如电子设备200中的CPU等上，用户可以将喷头105的位置调节至对准电子设备200中的CPU等发热功率高的器件。其中，喷头105的选择可以为花洒式、散射式或直喷式等，具体本公开中不进行限定。

本公开实施例的电子设备200的喷淋式液冷系统从原理角度上分析，是一种单相喷淋式液冷系统，工作原理如下：

绝缘冷却液从进液口102流进供液主管103，供液主管103的绝缘冷却液分流至各个分液管104，并通过分液管104上的各喷头105喷至各电子设备200上，绝缘冷却液对电子设备200降温后流至集液装置106，并通过出液口107将集液装置106收集的对电子设备200降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体101。

简言之，绝缘冷却液流动路径为：进液口102→供液主管103→各分液管104→喷头105→电子设备200→集液装置106→出液口107。

本公开实施例的电子设备的喷淋式液冷系统，以液冷箱体101、进液口102、供液主管103、至少一个分液管104、至少一个喷头105、集液装置106和出液口107为硬件基础，其中，液冷箱体101内设有允许放置至少一个电子设备200的容纳腔；进液口102设置在液冷箱体101上，用于流进绝缘冷却液至液冷箱体101；供液主管103与进液口102连接；至少一个分液管104设置在容纳腔上方，且各分液管104均与供液主管103可活动连接；各分液管104上设置有至少一个喷头105，喷头105用于喷出绝缘冷却液，以对电子设备200降温；集液装置106设置在容纳腔下方，用于收集对电子设备200降温后的绝缘冷却液；出液口107设置在液冷箱体101上，且与集液装置106连接，用于将集液装置106收集的对电子设备200降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体101。

由此，本公开通过使用喷淋方式对电子设备进行降温，解决了相关技术中浸没方式对电子设备进行降温使用绝缘冷却液量大的问题，降低了成本，并且本公开的电子设备的喷淋式液冷系统可用于所有可以液冷的电子设备的降温。

为了便于实现供液主管103与分液管104的拆卸，如图3所示，可以在供液主管103上设置至少一个第一插拔接口，第一插拔接口用于与设有第二插拔接口的分液管104的连接；其中，第一插拔接口和第二插拔接口是一组可插拔组件110。

也就是说，本公开的分液管104与供液主管103通过可插拔组件110实现可活动连接，以便在维护电子设备200时，分液管104可独立关断，且可快速拆卸，并移动到不遮挡电子设备200的位置。其中，可插拔组件110的具体实现形式可以为快速接头，也可以为密封选装接头。需要说明的是，其它可插拔组件110也在本公开的保护范围内，此处不再一一列举。

为了对出液口107排出的绝缘冷却液散热，如图3所示，上述的电子设备的喷淋式液冷系统100，还包括：散热装置111。其中，散热装置111的排液口1111与进液口102连接，散热装置111的回液口1112与出液口107连接，散热装置111用于对绝缘冷却液进行散热。

在该实施例中，散热装置111的可实现方式具有很多种，例如可以为下列中的至少一种：

第一种实现方式，由板式换热器、水泵和闭式冷却塔等集成的组件或系统。

第二种实现方式，由管壳式换热器、氟泵和蒸发冷凝器等集成的组件或系统。

第三种实现方式，由板式换热器、水泵和开式冷却塔等集成的组件或系统。

第四种实现方式，由板式换热器、水泵和干冷器等集成的组件或系统。

如果电子设备200的数量较多时，则需要多个液冷箱体101。如图4所示，当多个液冷箱体101与散热装置111连接时，由于并不是所有的液冷箱体101与散热装置111是一一对应的，所以可以在散热装置111与液冷箱体101之间增设由第一环形管路1121和第二环形管路1122组成的环形管网112。其中，第一环形管路1121上设有至少一个第一连接口1121a和第二连接口1121b，第一连接口1121a用于与进液口102连接，第二连接口1121b用于与散热装置111的排液口1111连接；第二环形管路1122上设有至少一个第三连接口1122c和第四连接口1122d，第三连接口1122c用于与出液口107连接，第四连接口1122d用于与散热装置111的回液口1112连接。由此，通过环形管网可以实现不同的液冷箱体与同一个散热装置的连接，以使多个液冷箱体使用同一个散热装置提供对电子设备进行降温的绝缘冷却液，以及对流出液冷箱体的绝缘冷却液进行散热，这样能够在确保本公开的电子设备的喷淋式液冷系统可靠性的前提下，简化系统。

为了给流进液冷箱体101的绝缘冷却液提供动力，如图3和图4所示，上述的电子设备的喷淋式液冷系统100，还包括：供液泵113。其中，供液泵113与进液口102连接，例如，供液泵113靠近进液口102的位置设置，且设置在液冷箱体101外侧，供液泵113用于调节绝缘冷却液通过进液口102进入液冷箱体101的流速。

为了给流出液冷箱体101的绝缘冷却液提供动力，如图3和图4所示，上述的电子设备的喷淋式液冷系统100，还包括：出液泵114。其中，出液泵114与出液口107连接，例如，出液泵114靠近出液口107的位置设置，且设置在液冷箱体101外侧，出液泵114用于调节绝缘冷却液通过出液口107排出液冷箱体101的流速。

图3和图4所示的电子设备200的喷淋式液冷系统的工作原理如下：

绝缘冷却液从进液口102流进供液主管103，供液主管103的绝缘冷却液分流至各个分液管104，并通过分液管104上的各喷头105喷至各电子设备200上，绝缘冷却液对电子设备200降温后流至集液装置106，并通过出液口107将集液装置106收集的对电子设备200降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体101。之后通过散热装置111对排出液冷箱体101的绝缘冷却液进行散热。

简言之，绝缘冷却液的流动循环路线为：

供液泵113→进液口102→供液主管103→各分液管104→喷头105→电子设备200→集液装置106→出液口107→出液泵114→散热装置111。

为了使得电子设备200的喷淋式液冷系统能够智能控制，上述的电子设备200的喷淋式液冷系统，还包括：调节器(图中未示出)。其中，调节器用于根据出液口107处的绝缘冷却液的温度，对供液泵113的转速进行调节。

在该实施例中，可以在出液口107处设置一个温度传感器，以检测该处的温度。调节器根据出液口107处绝缘冷却液的温度，调节供液泵113的转速。例如，如果出液口107处绝缘冷却液的温度超过第一设定温度，则说明流进液冷箱体101内的绝缘冷却液的量较少，此时调大供液泵113的转速，以增加流进液冷箱体101内的绝缘冷却液的量，直至出液口107处绝缘冷却液的温度不再超过第一设定温度。

本公开实施例的调节器，还用于根据分液管104的数量，对供液泵113的转速进行调节。

在该实施例中，还可以设置一个计数器，该计数器用于累计供液主管103上分液管104的数量，或者，还可以设置一个人机交互界面，通过该人机交互界面由用户输入供液主管103上分液管104的数量。调节器根据分液管104的数量，调节供液泵113的转速。例如，可以预先设置分液管104的数量与供液泵113的转速两者之间的关系表，其中，在该关系表中，分液管104的数量与供液泵113的转速呈正线性关系，分液管104的数量越多，供液泵113的转速越大。

本公开实施例的调节器，还用于根据电子设备200的温度，对供液泵113的转速进行调节。

在该实施例中，一般电子设备200上都会安装温度传感器，如果电子设备200上未安装温度传感器，那么可以给电子设备200安装温度传感器，通过该温度传感器检测电子设备200的温度，并将电子设备200的温度发送给调节器。调节器可以根据电子设备200的温度，对供液泵113的转速进行调节。例如，如果电子设备200的温度超过第二设定温度，则说明电子设备200的温度较高，会导致电子设备200运行效率降低，甚至会烧毁电子设备200，此时调大供液泵113的转速，以增加流进液冷箱体101内的绝缘冷却液的量，即可较快对电子设备200降温的速度，直至电子设备200的温度不再超过第二设定温度。

为了验证本公开的电子设备的喷淋式液冷系统，以一个机房楼为例，绝缘冷却液的充注量约为沉浸式液冷系统使用的40％，整体液冷成本降低可达30％，成本降低特别明显。

综上所述，本公开实施例的电子设备的喷淋式液冷系统，包括：液冷箱体、供液泵、进液口、供液主管、至少一个分液管、至少一个喷头、集液装置出液泵、出液口和散热装置。其中，液冷箱体内设有允许放置至少一个电子设备的容纳腔；供液泵与进液口连接，供液泵用于调节绝缘冷却液通过进液口进入液冷箱体的流速；进液口设置在液冷箱体上，用于流进绝缘冷却液至液冷箱体；供液主管与进液口连接；至少一个分液管设置在容纳腔上方，且各分液管均与供液主管可活动连接；各分液管上设置有至少一个喷头，喷头用于喷出绝缘冷却液，以对电子设备降温；集液装置设置在容纳腔下方，用于收集对电子设备降温后的绝缘冷却液；出液口设置在液冷箱体上，且与集液装置连接，用于将集液装置收集的对电子设备降温后的绝缘冷却液排出液冷箱体；出液泵，与出液口连接，出液泵用于调节绝缘冷却液通过出液口排出液冷箱体的流速；散热装置的排液口与进液口连接，散热装置的回液口与出液口连接，用于对绝缘冷却液散热。由此，本公开系统为单相冷却系统，以液冷箱体、供液泵、进液口、供液主管、至少一个分液管、至少一个喷头、集液装置出液泵、出液口和散热装置为硬件基础，通过使用喷淋方式，加以智能控制对电子设备进行降温，解决了相关技术中浸没方式对电子设备进行降温使用绝缘冷却液量大的问题，降低了成本，并且本公开的电子设备的喷淋式液冷系统可用于所有可以液冷的电子设备的降温；分液管与电子设备平行布局，分液管与供液主管为可活动连接，以便在维护电子设备时，分液管可以独立关断，并可快速移动到不遮挡电子设备的位置。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备的喷淋式液冷系统，包括：

液冷箱体，所述液冷箱体内设有允许放置至少一个电子设备的容纳腔；

设置在所述液冷箱体上的进液口，所述进液口用于流进绝缘冷却液至所述液冷箱体；

与所述进液口连接的供液主管；

设置在所述容纳腔上方的至少一个分液管，且各所述分液管均与所述供液主管可活动连接；

设置在所述分液管上的至少一个喷头，所述喷头用于喷出所述绝缘冷却液，以对所述电子设备降温；

设置在所述容纳腔下方的集液装置，所述集液装置用于收集对所述电子设备降温后的所述绝缘冷却液；

设置在所述液冷箱体上的出液口，且所述出液口与所述集液装置连接，所述出液口用于将所述集液装置收集的对所述电子设备降温后的所述绝缘冷却液排出所述液冷箱体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述供液主管上设有至少一个第一插拔接口，所述第一插拔接口用于与设有第二插拔接口的所述分液管连接；

其中，所述第一插拔接口和所述第二插拔接口是一组可插拔组件。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括：

散热装置，所述散热装置的排液口与所述进液口连接，所述散热装置的回液口与所述出液口连接，用于对所述绝缘冷却液散热。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括：

由第一环形管路和第二环形管路组成的环形管网；

其中，所述第一环形管路上设有至少一个第一连接口和第二连接口，所述第一连接口用于与所述进液口连接，所述第二连接口用于与所述散热装置的排液口连接；

所述第二环形管路上设有至少一个第三连接口和第四连接口，所述第三连接口用于与所述出液口连接，所述第四连接口用于与所述散热装置的回液口连接。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：

与所述进液口连接的供液泵，所述供液泵用于调节所述绝缘冷却液通过所述进液口进入所述液冷箱体的流速。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

与所述出液口连接的出液泵，所述出液泵用于调节所述绝缘冷却液通过所述出液口排出所述液冷箱体的流速。

7.根据权利要求5所述的系统，还包括：

调节器，所述调节器用于根据所述出液口处绝缘冷却液的温度，对所述供液泵的转速进行调节。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述调节器还用于根据所述分液管的数量，对所述供液泵的转速进行调节。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述调节器还用于根据所述电子设备的温度，对所述供液泵的转速进行调节。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述绝缘冷却液包括下列中的至少一种：

矿物油、硅油和氟化液。

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