CN116965165A - 用于冷却电子部件的浸没式冷却单元及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸没式冷却装置(1)，包括至少一个封闭的加热通道(2)，其由至少一个具有起点和终点的周向加热通道壁定义，可容纳包括一个或多个散热电子元件(5)的一个或多个印刷电路板(10)，至少一个封闭的冷却通道(3)，其由至少一个周向冷却通道壁(6)限定，其中冷却通道(3)的起点与加热通道(2)的终点相连，冷却通道(3)的终点与加热通道(2)的起点相连，从而在通道(2、3)之间形成闭合回路，其中通道(2、3)分别允许至少有竖直分量的冷却剂流，冷却通道壁(6)的至少一部分(7)由导热材料形成，该部分(7)允许与冷却通道壁部分(7)内侧接触的冷却剂的一部分和与冷却通道壁部分(7)外侧接触的周围环境(8)之间进行热交换。本发明还涉及冷却单元(1)和保持器(15)，以及冷却单元(1)的使用方法。

Description

用于冷却电子部件的浸没式冷却单元及其使用方法

本发明涉及一种用于冷却电子部件的浸没式冷却单元，本发明还涉及一种使用该冷却单元的方法。

已知浸没式冷却系统的典型示例。欧洲专利申请EP 3380907中描述了这些示例之一，其中描述了一种具有底部和壁表面的容器。部件安装在容器内，随后浸入液体中，液体从部件中吸取热量。系统中有两个热交换器来冷却加热的液体。热交换器和电子部件由壁隔开。由于这些壁，液体自发形成双重且对称的循环。尽管该系统提供了益处，但是该系统缺乏模块化和/或效率。

本发明的目的是至少提供现有技术的替代方案。在一个实施例中，本发明的目的是提供一种更模块化和/或更高效的液体冷却系统，消除现有技术的上述缺点。

为此，本发明提供了一种用于冷却电子部件的浸没式冷却单元，包括：至少一个封闭的加热通道，该加热通道由至少一个具有起点和终点的周向加热通道壁限定，容纳一个或多个印刷电路板，其中每块印刷电路板上设有一个或多个散热电子部件，或者容纳一个或多个电池或电池单元，或至少一个散热电子部件；至少一个封闭的冷却通道，该冷却通道由至少一个周向冷却通道壁限定，其中，冷却通道的起点连接到加热通道的终点，并且其中冷却通道的终点连接到加热通道的起点，使得在通道之间形成闭合回路；液体冷却剂，用于冷却电子部件，该冷却剂至少填充通道并浸没印刷电路板、或电池或电池单元，其中每个通道允许具有至少竖直分量的冷却剂流，其中冷却通道壁的至少一部分由导热材料形成，该部分允许在与冷却通道壁部分的内侧接触的冷却剂的一部分和与该冷却通道壁部分的外侧接触的周围环境之间进行热交换。

本发明还提供了一种用于冷却电子部件的浸没式冷却单元，包括：至少一个封闭的加热通道，该封闭的加热通道由具有起点和终点的至少一个周向加热通道壁限定，该至少一个加热通道被配置为容纳一个或多个印刷电路板，其中每个印刷电路板上设置有一个或多个散热电子部件；至少一个封闭的冷却通道，该封闭的冷却通道由至少一个周向冷却通道壁限定，其中冷却通道的起点连接至加热通道的终点，并且其中冷却通道终点连接到加热通道的起点，使得在通道之间形成闭合回路，其中该至少一个加热和冷却通道被配置用于容纳用于冷却电子部件的液体冷却剂，该冷却剂至少填充通道，其中冷却通道壁的至少一部分由导热材料形成，该一部分允许在该冷却通道壁部分的内侧和与该冷却通道壁部分的外侧接触的周围环境之间进行热交换。本技术人员可以认识到，根据本发明的该实施例可以单独使用或者与本申请中提出的任何实施例组合使用。

封闭的加热通道和冷却通道的构造，即加热通道的终点与冷却通道的起点之间的连接以及冷却通道的终点与加热通道的起点之间的连接形成闭合回路，允许冷却剂在使用过程中进行对流循环。本发明尤其不涉及其中冷却剂与周围环境接触的开放系统。每个通道允许具有至少竖直分量的冷却剂流，优选地通过由于使用期间冷却剂的温差而引起的对流引入该竖直分量。优选地，通过加热通道中的电子部件对冷却剂进行的加热以及冷却通道中的冷却剂与周围环境之间的热交换对冷却剂进行的冷却来引入温差。印刷电路板上的电子部件可以是任何散热电子部件，例如高功率MOSFET或处理单元或存储单元，例如CPU、GPU、NVMe、FPGA或放大器、Rontgen功率单元、ASIC、MPU、MCU、光子学和/或光学器件，或专门适配的电容器，然而本发明不限于这些示例。该部件可以放置在印刷电路板上，该印刷电路板容纳在加热通道内。印刷电路板被放置成使得至少其上的电子部件与填充闭合回路的冷却剂热接触。在使用期间，电子部件将产生热量，该热量又将被传递到围绕该发热部件的冷却剂。加热的冷却剂由于对流而上升，引发至少具有竖直分量的对流流。一旦冷却剂到达加热通道的终点，它就会进入冷却通道的起点。由于冷却通道壁的至少一部分由导热材料制成，因此可以在与由导热材料制成的冷却通道壁的该部分的内部接触的冷却剂和与该部分的外部接触的周围环境之间进行有效热传递。优选地，该周围环境的温度低于与冷却通道壁部分的内部接触的冷却剂的温度，使得冷却剂被冷却。优选地，导热材料是金属，更优选地是不锈钢、铝或铜，然而本发明不限于这些材料，任何具有高效地允许热交换的特性的材料都是合适的。鉴于此，高效应被理解为允许高热流的材料，例如通过在较大温度范围内具有高导热率。优选地，将冷却剂与周围环境分隔开的整个冷却通道壁由该导热材料形成。由于冷却剂在冷却通道中被冷却，冷却剂沿向下方向流动，其中在冷却通道中的竖直分量与加热通道中的竖直分量相比沿着相反的方向。一旦冷却剂到达冷却通道的终点，冷却剂就流入加热通道，从而再次开始上述循环，因而在使用过程中引入循环流。优选地，通道沿基本相同的方向延伸，更优选地，通道基本互相平行，这样可以更容易地引入通过自然对流引入的循环流。

优选地，至少一个加热通道和至少一个冷却通道由隔热壁分隔开，该隔热壁形成被其所分隔开的通道的周向冷却通道壁的至少一部分和周向加热通道壁的至少一部分，其中隔热壁防止该通道之间的热交换。这增加了两个通道的温差，增强了冷却能力，且有利于对流。在另一优选实施例中，至少一个加热通道和至少一个冷却通道各具有隔热壁，其中隔热壁优选地平行且彼此间隔开或彼此抵靠，其中该壁防止加热通道和冷却通道之间的热传递。在隔热壁彼此间隔开的情况下，优选将另外的隔热材料放置在壁之间。然而，为了创建更紧凑的冷却单元，可以优选地引入单个隔热壁，作为两个通道彼此共用的壁，使得隔热壁形成周向加热通道壁和周向冷却通道壁的一部分。优选地，隔热壁不阻碍冷却剂的流动并且防止热量从加热通道传递至冷却通道。为了保持介电液体的自然对流循环，浸没式冷却单元中分隔加热和冷却通道的隔热壁产生了所述的烟囱效应，将加热的液体向上拉。在PCB本身基本上覆盖了隔热壁所在位置的整个尺寸的情况下，也可以在没有隔热壁的情况下实现这种烟囱效应。这可以减轻整个系统的重量并且允许浸没式冷却单元的宽度稍微减小，从而在根据本发明的一个保持器中具有更多相邻的冷却单元。在另一优选实施例中，冷却单元包括至少两个封闭的冷却通道，每个封闭的冷却通道由至少一个周向冷却通道壁限定，并且其中每个冷却通道的起点连接到加热通道的终点，并且其中每个冷却通道的终点冷却通道连接到加热通道的起点，使得通道之间形成闭合回路。优选地，每个冷却通道壁的至少一部分由导热材料形成，该一部分允许与冷却通道壁部分的内侧接触的冷却剂的一部分和与冷却通道壁部分的外侧接触的周围环境之间进行热交换。加热通道优选地定位在该至少两个冷却通道之间，更优选地具有平行构造，其中加热通道的终点与两个冷却通道的起点位置一致。在又一个不同的实施例中，可以使用多个加热通道和多个冷却通道。优选地至少一个加热通道邻近至少一个冷却通道，更优选所有加热通道都邻近至少一个冷却通道。优选地，至少一个、更优选地所有加热通道的终点连接到至少一个相邻冷却通道的起点，并且所有加热通道的终点连接到至少两个相邻冷却通道的起点。在后一实施例中，至少一个、但优选地每个冷却通道的周向冷却通道壁的一部分由导热材料形成，以允许与该一部分的内侧接触的冷却剂和与该一部分的的外侧接触的周围环境进行热交换。

在一优选实施例中，至少一个加热通道和至少两个冷却通道中的每一个均由隔热壁分隔开，该隔热壁形成被其所分隔开的通道的周向冷却通道壁之一的至少一部分和周向加热通道壁的至少一部分，其中隔热壁防止该通道之间进行热交换。这增大了该加热通道和该至少两个冷却通道中的温差，从而增强了冷却能力。在另一优选实施例中，该至少一个加热通道设置有两个隔热壁，并且冷却通道均设置有隔热壁，其中每个冷却通道的隔热壁面向加热通道的隔热壁之一。为此，优选地，隔热壁是平行的并且彼此间隔开或者彼此抵靠，其中隔热壁防止加热通道和冷却通道之间的热传递。在隔热壁彼此间隔开的情况下，优选将另外的隔热材料放置在壁之间。然而，为了形成更紧凑的冷却单元，可以优选地引入至少两个单个间隔开的隔热壁，其优选地是在加热通道和每个冷却通道之间相互共用的壁，使得隔热壁形成加热通道壁的一部分和每个冷却通道壁的一部分。由此，加热通道通过隔热壁与至少两个冷却通道中的每一个分开。优选地，隔热壁不阻碍冷却剂的流动。

在一特别优选实施例中，至少一个隔热壁连接至至少一个印刷电路板。具体的连接取决于电路板的数量和加热通道中的位置。印刷电路板优选地彼此平行放置。隔热壁可以直接或间接连接至印刷电路板。隔热壁可以以平行于印刷电路板或垂直于印刷电路板的方式附接，这取决于它们在加热通道内的定向。

在又一优选实施例中，印刷电路板垂直地容纳在加热通道中。鉴于此，垂直容纳应当理解为至少印刷电路板在其中延伸的平面基本上垂直延伸。这使得冷却剂容易地流过电路板上的部件，而电路板不会阻止流动，因为板基本上平行于流动方向定位。在加热通道中容纳多个印刷电路板的情况下，这些板优选地彼此平行放置，并且在冷却剂流动的方向上垂直延伸，使得冷却剂可以流过所有印刷电路板。然而，优选地，印刷电路板上的电子部件根据其在使用过程中产生的热量沿从加热通道的起点到加热通道的终点的方向布置，其中产生最多热量的部件被放置在最靠近加热通道起点的位置。这对于冷却剂的流动和部件的冷却都是有益的。温度最高、或损失热量最多、或消耗最高功率的部件可以放置在通道的起点附近，或者具体地定位在印刷电路板上，使得在将电路板放置在加热通道中时，该部件位于通道的起点附近。这使得这些部件与冷却剂具有最大的温差并具有较高的冷却速率并引起最佳的对流流动。放置在靠近通道终点的部件热损失最低。这之间的部件相应的排列。这使得每个部件都得到充分冷却，并且还增强了自然对流。

在优选实施例中，冷却单元包括公共壳体，该壳体包括底部、顶盖和壳体壁，其中周向加热通道壁和/或周向冷却通道壁形成壳体壁的至少一部分。优选地，壳体是基本上圆柱形或矩形形状的壳体。在仅存在一个加热通道和一个冷却通道的情况下，每个通道的周向壁的一部分由公共壳体形成，而在存在两个冷却通道的情况下，优选地，最外侧通道，优选为冷却通道，的周向壁的一部分是由公共壳体形成的。优选地，公共壳体形成冷却单元的整个壳体体，其中隔热壁形成通道的周向壁的内部部分。为此，优选地，公共壳体至少部分地由导热材料制成，以允许来自冷却剂(特别是来自与公共壳体的内壁接触的冷却剂的一部分)向与公共壳体的外壁接触的周围环境的热量传递。在另一优选实施例中，顶盖设有手柄，用于操作冷却单元。这允许冷却单元被定位在优选位置上和/或其中。优选地，加热通道壁和冷却通道壁的至少一部分包括隔热壁。更优选地，壳体壁的至少一部分是隔热的，优选地整个公共壳体是隔热的。优选地，壳体壁包括内壳体壁和外壳体壁，该外壳体壁可以连接到内壳体壁。优选地，内壳体壁和外壳体壁限定隔热空间，其中隔热空间优选地是真空空间，使得浸没式冷却液所在的内部与外界适当地隔热。然而，隔热特性还可以通过使用合适的隔热材料(例如芳纶(Twaron))构成冷却通道壁或加热通道壁或壳体壁的一部分或其整体来实现。或者，可以通过为公共壳体的外壁提供隔热材料(例如气凝胶)来实现隔热。通过对壁进行隔热，浸没式冷却单元(特别是浸没式冷却液)内包含的热量增加。这从而使得更多从浸没式冷却液内部的部件排出的热量被提取和再利用。这主要是因为泄漏到外部的热量较少。因此，由于该解决方案可以防止热量泄漏到周围环境，因此可以更有效地利用浸没式液体内部部件散发的能量。这也消除了冷却浸没式冷却单元或保持器所在环境中的空气的需要，因为保持器或浸没式冷却单元本身不会将热量泄漏到其周围，因此节省了更多能量。

在优选实施例中，液体冷却剂是介电流体。为此优选地使用由壳牌(Shell)制造的浸没式冷却液S5 X，然而本发明不限于此。还可以使用其他浸没式冷却流体。优选地，冷却剂的体积在加热和/或冷却下保持基本恒定。优选地，冷却剂具有高沸点，使得冷却剂在本发明的使用期间的加热过程中不会蒸发。鉴于此，沸点温度为至少30摄氏度，优选至少50摄氏度，并且更优选至少95摄氏度。优选地，冷却剂的闪点为至少140摄氏度，优选至少190摄氏度。

优选地，隔热壁由Resol型酚醛树脂或气凝胶形成。这些材料具有非常好的隔热性能，可以承受高温，并且重量轻，适合形成隔热壁。

在优选实施例中，冷却单元还包括阀，该阀提供通向由至少一个加热通道和冷却通道形成的闭合回路的入口。如果采用公共壳体，则阀门优选放置在顶盖上，其他情况的阀门的位置优选为可使得通道能够容易地充满冷却液。优选地，阀在任何位置都防止冷却剂泄漏。冷却装置是封闭的，因此运输时不会泄漏。也就是说，该阀不受冷却单元的定向影响地防止流体逸出，尽管该阀也可以用作安全阀，在这种情况下，优选地在闭合回路和/或壳体中提供压缩室。进一步优选地，还使用一阀来排出液体，然而，也可以在周向壁中存在单独的帽或可封闭的孔。在另一实施例中，阀还允许气体从闭合回路逸出，使得在由于冷却剂的突然或意外过热而出现过压的情况下，闭合回路不会由于膨胀或高压而损坏。

优选地，至少一个印刷电路板和/或片上系统(SoC)被配置用于测量插入的冷却单元的温度，优选地测量插入的冷却单元内部的冷却剂温度。这允许冷却单元测量冷却剂的温度、和/或电子部件的温度、和/或冷却壁的温度。这些信息可用于确定所需的冷却量以防止冷却单元内的电子部件损坏。为此，冷却剂单元可设置有通信系统，例如收发器，其直接或间接地(例如通过连接器)连接到外部装置。

在根据本发明的一个优选实施例中，还设置有保持器，该保持器包括：至少一个保持空间，该保持空间由至少一个保持底和至少一个周向保持壁形成，其中该至少一个保持壁的尺寸被设计成接收冷却单元，其中面向保持空间的保持壁的一部分至少热连接至插入的冷却单元的冷却通道壁的外侧；至少一个热提取单元，用于主动地从与插入的冷却单元的冷却通道壁的外侧热连接的保持壁的该一部分提取热量。这使得冷却单元的尺寸较小，而且高度模块化，因为可以具有多个根据本发明的冷却单元，并且将一个冷却单元放置在保持器中以便使用。保持器壁优选地构造成紧密地接收至少一个通道的周向壁，使得在保持器壁和通道壁之间形成热连接。在不同的实施例中，可以想到的是，保持器壁大于冷却单元的外部尺寸，并且在通道壁的外侧和保持器壁的内侧之间的间隙中填充有导热材料，使得两者之间能够实现良好且高效的热传递。优选地，保持器包括多个保持空间，每个保持空间由至少一个保持底和至少一个保持壁形成，其中至少一个保持壁的尺寸被设计成容纳独立的冷却单元，其中面向保持空间的保持壁的一部分至少与插入的冷却单元的冷却通道壁的外侧热连接，其中热提取单元是中央热提取单元，主动从与插入冷却单元的冷却通道壁的外侧热连接的每个保持壁提取热量。因此，进一步增强系统的模块化程度。可以形成多个冷却单元，每个冷却单元包括一个或多个不同的印刷电路板，每个印刷电路板允许不同的功能，其中保持器能够容纳多个冷却单元，从而可以形成根据用户需要的系统。

优选地，保持器被配置为独立且单独地调节每个插入的冷却单元的热提取速率和/或温度。这样，可以根据不同的插入的冷却单元所要求的冷却速率或温度来进行冷却。为此，根据本发明的浸没式冷却单元允许更广泛的应用。例如，第一冷却单元可以插入到保持器的第一保持空间中，第二冷却单元可以插入到保持器的第二保持空间中。两个冷却单元可以执行不同的功能，并且可以具有不同的温度。为此，优选地独立且单独地调节第一冷却单元和第二冷却单元的冷却。为此，热提取单元可以被配置为允许每个插入的冷却单元在热提取速率或温度方面被单独控制。保持器可以设置有收发器，用于允许与插入的冷却单元的通信系统进行通信。

优选地，基于每个插入的冷却单元的外部或内部的测量温度来调节每个插入的冷却单元的热提取速率和/或温度。为此，冷却单元可以将它们的温度传送至保持器。此外，可以想到的是，冷却单元传输冷却剂的温度、或放置在加热通道内的电子器件的内部温度、或加热或冷却壁的温度。然而，本领域技术人员将认识到，任何温度都可以适合此目的，只要该温度可以由冷却单元或者由冷却单元内部的电子器件测量并且随后传输到保持器，保持器可以主动且单独地调整插入的冷却单元的冷却速率。冷却单元可以向保持器传输其他特性，可以例如是内部压力、流量水平、温度、角度和/或光的入射量、冷却单元的倾斜或角度、或者振动。基于这些值，保持器可以决定用于每个单独冷却单元的最佳冷却设置。

在另一优选实施例中，热提取单元特别地由冷板、珀耳帖效应冷却形成。此外，还可以使用任何表面冷却技术，例如如果冷却单元的周围环境允许的话可以使用利用散热器的强制空气冷却。即，如果周围环境足够冷以提供足够的冷却。事实证明，这些冷却保持壁的方法是有效的并且提供了充分的冷却。

在又一优选且进一步的实施例中，冷却单元还包括至少一个连接器，其中该至少一个连接器通过至少一个电线连接至印刷电路板，用于将至少一个印刷电路板电连接至另一装置。这允许冷却单元被电连接，从而可以形成冷却的、相连接的电子设备的模块化系统。这允许冷却单元向保持器传输特性，用于优选地基于所传输的特性来调节该冷却单元的冷却。此类特性可以例如是内部压力、流量水平、温度、角度和/或光的入射量、冷却单元的倾斜或角度、或者振动。此外，这些特性对于保持空间中插入的每个冷却单元来说可以是唯一的。优选地，至少一个连接器位于冷却通道壁和/或加热通道壁的背离冷却剂的一侧上。这可以防止污染以及连接器与冷却剂可能的接触。优选地，连接器放置在冷却单元的顶部和/或底部。将连接器放在底部可以在将连接器滑入保持器时轻松进行联接。

优选地，保持器包括保持连接器，其中保持连接器被定位成接收插入的冷却单元的连接器，从而在一个或多个印刷电路板与保持器之间形成电连接。保持连接器和冷却单元连接器优选地是相反类型的，使得它们能够相互联接。为此，保持器连接器优选地放置在保持器底，面向保持空间，使得背向加热通道的起点的冷却单元连接器在将其完全插入到保持空间中时联接到保持器连接器。在不同的优选实施例中，冷却单元连接器设置在壳体的顶盖处，优选地面向通道，并且其中保持器连接器位于保持器壁上，背向保持空间，使得连接器可在冷却单元完全插入保持空间后耦合。此外优选的是提供多个保持器连接器和冷却单元连接器，每个连接器用于提供不同的连接。作为非限制性示例，此类连接可以是电源连接器或信号连接器。

在优选实施例中，保持器、优选地保持空间还包括引导件，用于将壳体引导到保持空间中。冷却单元可以固定地连接到引导件或者可拆卸地连接到引导件。引导件允许冷却单元正确地插入，优选地使得连接器直接定位在彼此上方以建立连接。优选地，引导件由气体弹簧或致动器形成，其中气体弹簧或致动器至少能够在平行于保持壁的方向上移动。

在替代实施例中，冷却通道壁的由导热材料形成的该至少一部分是位于冷却通道中的热交换器，其中该至少一部分允许与该冷却通道壁部分的内侧接触的冷却剂的一部分与该冷却通道壁部分的外侧接触的周围环境之间进行热交换。这种热交换器可以是主动式热交换器，设有用于液体冷却的内部回路，以及用于使冷却液循环至上述冷却通道壁的外侧的连接件或流体回路，在这种情况下，甚至可以循环至整个浸没式冷却装置的外侧。可以想到的是，该热交换器包括两个或更多个入口连接件和两个或更多个出口连接件，使得可以通过连接到冷却回路的连接件的数量来调节冷却能力。这些实施例在图4和图5中示出。连接至浸没式冷却单元的外部的或位于浸没式冷却单元的外部上的流体连接优选地连接到根据本发明的保持器的协同作用的连接器。为此，保持器可以设置有协同流体连接器，用于接收浸没式冷却单元的流体连接器。如此，浸没式冷却单元的流体回路可以流体连接到保持器的流体回路。多个浸没式冷却单元可以流体串联和/或并联连接至保持器的流体回路。此外，根据本发明的多个保持器可以彼此流体串联和/或并联连接。为此，可以想到的是，一个或多个保持器被相互配置为以排放预定温度的流体回路的冷却液，该温度具体是浸没式单元和/或保持器的出口连接件的冷却液的温度。优选地，该预定温度是适合在家用热网络中使用的温度，用于加热例如地板和/或淋浴水。还可以想到的是，在例如服务器应用中，多个上述保持器在它们的出口连接件处提供大量的热量，使得相互连接的保持器可以为区域供热系统提供热量。因此，保持器可以被配置用于区域供热系统中。可以想到的是，一个或多个保持器连接到集中冷却系统，该冷却系统连接到中央冷冷却液回路，其用于向保持器以及连接到保持器的浸没式冷却单元提供冷的冷却液，并且该冷却系统连接到中央热液体回路，其用于从保持器以及连接到保持器的浸没式冷却单元中排出热的冷却液。该冷却液可以是水、乙二醇或冷却剂。优选地，一个或多个阀位于回路或中央冷或中央热回路中，以控制冷却液的流动。优选地，每个保持器中的流动可以是单独控制的。这允许控制输出温度，以达到期望的输出冷却液温度。因此，可以控制该装置，使得从电子部件散发的热量中提取的热量其程度使得冷却剂液体的输出温度适用于不同目的，例如区域供热。优选地，控制经由浸没式液体从电子部件提取的热量，使得液体冷却剂的输出温度在预定范围内。优选地，获得的冷却液的温度在45摄氏度和80摄氏度之间。45至80摄氏度之间应理解为该范围内的任何数值。因此，该装置可被控制用于向不同系统提供热量，并且该装置的冷却回路可联接到可能需要热量作为输入的一个或多个不同系统，例如区域供暖。这种控制可以同时有效地冷却部件和重新利用所提取的热量。因此，该热量可以用在其他方面。一般而言，优选地至少一个保持器设置有移动元件，例如轮，优选地可旋转或可摆动的轮。因此，可以容易地移动保持器。因此，保持器可以被放置或移动到需要从例如电池或数据中心设备提取热量的中心位置，并且所提取的热量可以在该位置直接再进行利用，或者可以被运输到其他地方。通过使用可移动的保持器，热量可以在需要的位置有效地重复利用，从而减少热量损失。还可以想到的是，一个或多个保持器形成机架，该机架被配置为在一个或多个保持器中容纳多个浸没式冷却单元。浸没式冷却单元中的至少一个、优选地每个浸没式冷却单元可以连接到机架，例如在一个或多个保持器的保持空间中。优选地，浸没式冷却单元流体连接至机架和/或保持器的中央冷却回路。从而浸没式冷却单元的冷却回路流体连接到机架或保持器的中央冷却回路，这允许更大的灵活性。优选地，防滴连接器用于将浸没式冷却单元与保持器相互流体连接。在一个实施例中，协同液体连接器设置在浸没式冷却单元的后部或前部的外侧上以及保持器的后部或前部的相应内侧上。这些液体连接器允许液体冷却剂循环并从系统中提取热量。这样不仅可以提高冷却效率，还可以利用所提取的热量。用于将浸没式冷却单元流体连接到保持器的连接器可以与本申请中描述的任何实施例结合来提供。还可以想到的是，保持器和/或浸没式冷却单元外侧上的连接器连接到流体软管，该流体软管将冷的冷却液输送到浸没式单元或保持器，并将加热的冷却液送出保持器或冷却单元。加热的冷却液可以经由流体软管输送到外部位置，在该外部位置处从冷却液提取热量，并且在该处可选地再利用热量，然后冷却的冷却液被输送回保持器或冷却单元。然而，还可以想到的是，保持器或浸没式冷却单元连接到冷冷却液供应软管和热冷却液排出软管，其中冷却回路不是封闭冷却回路。也可以通过外部系统在外部提取热量(即不通过浸没式冷却单元内的热交换器)。优选地，该液体连接器是盲配连接器，使得连接器是自引导的，从而使浸没式冷却单元与保持器容易联接。还可以想到的是，如此一来保持器可以设置在外侧，优选地后部的外侧，且具有盲配连接器，其用于将该保持器流体连接到另一系统的液体供应和/或排出连接器。这样的系统可以例如是一艘船或一个移动工作室。在这种情况下，盲配连接器可能具有额外的益处，因为该情况只能从前侧接近保持器，而不允许从后侧紧固连接器。值得注意的是，在这方面有两种不同的冷却液。一种是浸没式冷却单元内部的浸没式液体，另一种是在冷却回路中使用的冷却液，该冷却回路可以包括前述的有冷却液流过的热交换器。还可以想到的是，液体连接器设置在浸没式冷却单元的前部的外侧上以及保持器的前部的相应的内侧上。这些液体连接器允许液体冷却剂循环并从系统中提取热量。当保持器位于难以接近的环境中时，例如演播室、转播车、轮船或飞机交通工具，这可能特别有益。这种构造可以允许保持器紧密地位于空间的角落中，或者紧靠墙壁，同时保持前部的流体连接器可被接近。特别地，当液体连接器设置在保持器的外侧上时这将是有利的，其中液体连接器流体连接到插入的浸没式冷却单元的液体冷却剂系统并连接到保持器。如此，外部系统可以容易地联接至保持器。这使得保持器和浸没式冷却装置的应用更加多样化。

优选地，浸没式冷却单元的冷却能力和保持器的冷却能力是模块化可调的。在根据本发明的实施例中，多个协同液体连接器设置在浸没式冷却单元的外侧以及保持器的相应内侧。例如，浸没式冷却单元的外部上有两个液体入口连接器和两个液体出口连接器，以及保持器的内侧上有两个液体入口连接器和两个液体出口连接器，其中连接器特别地共同作用，以允许入口连接器和出口连接器之间的液体连接。由此，冷却能力是模块化的，因为所使用的连接器的数量决定了冷却能力。因此，当更多的流体连接器相互流体连接时，可以建立更大的冷却剂流，并且因此可以实现更强的冷却能力，而不需要昂贵的调节泵。在该多个液体入口连接器和多个液体出口连接器各自连接到两个不同热交换器时该实施例是特别有益的，其中两个不同热交换器位于至少一个封闭加热通道的内部。然而，还可以想到的是，多个液体入口连接器和多个液体出口连接器各自连接到至少一个封闭加热通道内的单个热交换器，该热交换器包括两个或更多个入口连接器和两个或更多个出口连接器，这些入口连接器和出口连接器连接至或可连接至浸没式冷却单元和保持器的连接器。因此，可以通过将另外的连接器连接到保持器的冷却回路来调节冷却能力。

在另一实施例中，根据本发明的保持器可以布置成允许在多个插入的浸没式冷却单元上选择性地进行电力分配。特别是，在电池位于浸没式液体中的情况下这可能是有益的。因此，本发明可以允许功率峰值随时间推移而变平，以防止峰值使网络过载。随着时间推移使功耗峰值变平的布置可以如NL2021/050690中所述，NL2021/050690通过引用并入本文。在例如交流电系统中，具有三相的一个电网可以经由交流(AC)配电器连接至多个保持器，每个保持器具有与其连接的一个或多个浸没式冷却单元。可选地，冗余设置(具有多相的第二电网)可以连接到同一个交流配电器。来自每个单独相的电力可以任意连接到设置在多个保持器中的单独的浸没式冷却单元。第一保持器的一个浸没式冷却单元可以连接到第一相，其第二和第三浸没式冷却单元连接到电网的第二相，并且具有三个浸没式冷却单元的另一第二保持器可以整个连接到最后一相。还可以想到每个保持器连接至单个相。可以在一相和连接到保持器的一个或多个浸没式冷却单元之间建立任何连接。可以通过方便地将保持器的特定浸没式冷却单元分配至特定相，或者通过将特定相分配至特定保持器或与其连接的浸没式单元来平衡功率峰值。在直流电力网络的情况下也可以想到峰值功率平衡。可以在直流分配器中将380-400V的直流(DC)电转换成ATX标准的直流电压，该直流分配器可以连接到与该直流分配器连接的多个保持器。还可以想象的是提供仅12V或24V总线。在交流/直流网络中。提供与针对DC配置所描述的相同连接，其中输入的AC功率首先经由至少一个AC/DC转换器转换成DC电压。保持器或浸没式冷却单元可以直接或间接连接至公共印刷电路板，或者可以各自连接至经由接口或经由布线相互连接的它们自己的相应印刷电路板。该印刷电路板可被称为背板PCB，可设有AC引脚、火线或中性线、DC引脚、12V+/12V-或6V+/6V-或3.3V+/3.3V-。优选地，电源引脚的额定最大功率也为60A。

优选地，浸没式冷却单元包括至少一个优选封闭的浸没式空间和至少一个非浸没式空间，其中至少一个封闭的冷却通道和至少一个封闭的加热通道至少部分地位于浸没式空间内部，该至少一个非浸没式空间与浸没式空间分开，并且被配置为容纳一个或多个电子部件。特别地，浸没式空间和非浸没式空间彼此隔离，或者换句话说，非浸没式空间基本上不包含任何液体冷却剂。另一方面，至少一个封闭的加热和冷却通道所在的浸没式空间填充有液体冷却剂。如参考封闭的加热和冷却通道所描述的，这允许散发大量热量的电子部件位于浸没式空间内部，以便通过液体冷却剂进行冷却。散发相对较少热量的组件可以位于非浸没式空间中。这种非浸没式空间的部件具体可以是(热)可插拔介质，例如输入/输出(I/O)设备，例如存储介质(SSD、HDD等)，或者接口卡，例如(OCP)网络设备、光纤通道、以太网等。优选的是，至少一个非浸没式空间是容易进入的。这使得其中的电子部件能够容易地更换。因此，这样的冷却单元可以被视为包括浸没式和非浸没式空间的盒。优选地，整个盒被构造成与根据本发明的保持器协同作用。

优选地，非浸没式空间设置有一个或多个连接器，该一个或多个连接器被配置为与电子部件协作，用于经由该一个或多个连接器将一个或多个电子部件电连接至浸没式空间中的印刷电路板。还可以想到的是，非浸没式空间设置有公共印刷电路板，其包括多个连接器，其中公共印刷电路板电连接或可电连接到浸没式空间中的印刷电路板。这允许放置在非浸没式空间中或者特别是连接到连接器或印刷电路板的电子部件电连接到浸没式空间。非浸没式空间的连接器和/或公共印刷电路可以经由至少一根连接器电缆(例如PCle3.0+电缆)或经由SATA、SAS、SFF-8643电缆电连接到浸没式空间。然而，本发明不限于这些类型的电缆，适合于将I/O存储器连接到另一装置的任何类型的电缆都应当落入本发明的范围内。

在优选实施例中，浸没式冷却单元包括公共壳体，其中浸没式和非浸没式空间由公共壳体限定。然而，还可以想象的是，非浸没式空间可以例如通过胶水、螺栓或其他紧固装置被提供到浸没式冷却单元的公共壳体上。优选地，公共壳体的一部分限定浸没式空间，其中优选地，周向加热通道壁和/或周向冷却通道壁的至少一部分形成公共壳体的限定浸没式空间的该以部分的至少一部分。浸没式空间优选地是封闭空间，例如包括底壁、侧壁和顶壁。优选地，公共壳体还限定非浸没式空间，其中非浸没式空间包括至少一个开放侧，通过该开放侧可通向非浸没式空间。可以想到的是，在非浸没空间上设置盖，以防止非浸没空间内的公共印刷电路板上积聚灰尘。可选地，可以提供风扇来冷却非浸没式空间内的部件。针对此，风扇等就足够了，因为放置在非浸没式空间中的电子部件通常属于不散发大量热量的类型。提供非浸没式空间的另一个优点是电子部件(例如SDD、HDD、OCP NIC、以太网等)更容易出现故障或过时。因为它们位于非浸没式空间中易于接近，可以很容易地更换上述电子部件，而不干扰浸没式空间。因此，可以在浸没式空间运行的同时，在不干扰浸没式空间的情况下更换非浸没式空间中的电子部件。

此外，还容易想到的是，上述的非浸没式空间可以与其他特征分开应用。因此，本发明还涉及一种包括至少一个非浸没式空间的浸没式冷却装置。非浸没式空间可以例如根据任何上述实施例来实现。通过非浸没式空间，可以想到提供具有更大灵活性和更少停机时间的浸没式冷却装置。这可以通过应用非浸没式空间来实现，因为各种部件、优选地(热)可插拔部件本身可以更容易地被更换，基本上不干扰浸没式冷却液。这样的可插拔部件可以例如是硬盘、闪存、(网络)接口卡等。无需进入浸没式空间即可更换上述部件是有益的，因为进入浸没式空间通常需要完全关闭设备，从而导致更多不期望的停机时间。此外，由于与浸没式冷却液内部的部件相比，这些部件通常具有较短的循环时间，因此从维护的角度来看，从浸没式空间外部轻松接触它们也是有益的。非浸没式空间可以被理解为装置的包括至少一个、优选多个槽和/或连接器的一部分。该槽和/或连接器被配置为接收至少一个电子部件，例如硬盘、闪存、(网络)接口卡。非浸没式空间可以设置在浸没式冷却装置的前部、后部或侧面上。优选地，非浸没式空间设置在浸没式冷却装置的可接触侧，特别是在操作期间可接触。尽管优选地，非浸没式空间至少部分地位于浸没式冷却装置的壳体的一部分内部，或者由浸没式冷却装置的壳体的一部分组成，但是可以想到的是，非浸没式空间可以由提供在浸没式装置的外表面上的印刷电路板来限定。优选地，浸没式装置的该外表面不与浸没式冷却液直接接触。因此，非浸没式空间还可以设置在开放式浸没式装置上，例如服务器室中使用的装置，其中非浸没式空间设置在该装置的外壁上。非浸没式空间可以是附加部件或结构。优选地，附加部件被配置为电连接到浸没在浸没式冷却液中的电子部件。为此，可以使用印刷电路板或连接器。印刷电路板或连接器可以将一个或多个浸没的电子部件与一个或多个可插拔部件电连接。具体地，印刷电路板直接或间接电连接到浸没的部件，并且其中印刷电路板设置有用于接收可插拔部件的一个或多个连接器。置于浸没式冷却液内的电子部件通过一根或多根电缆连接到非浸没式空间的印刷电路板。该电缆额定能够承受浸没式冷却液内的温度和条件。该电缆延伸穿过浸没式空间的壁且以液密方式连接至非浸没式空间的印刷电路板。浸没在浸没式冷却液中的部件与非浸没式空间中的部件之间的电连接可以包括通信总线。非浸没式空间中的印刷电路板可以设置有一种或多种类型的连接器，例如SATA、SAS、PCI总线、Comm总线、CAN等。该印刷电路板被配置为将多个电子部件或印刷电路板相互连接，这些电子部件或印刷电路板可以位于浸没式空间中，或者位于非浸没式空间中。还可以想到，非浸没式空间设置有多个印刷电路板，每个印刷电路板电连接到浸没式冷却液中的一个或多个电子部件。作为替代地，非浸没式空间可以应用于顶部开放的浸没式冷却单元，其中非浸没式空间可以附接至浸没式空间的外侧。

本发明还涉及一种用于浸没式冷却系统的保持器，具体地根据本发明的保持器，该保持器包括至少一个保持空间和至少一个热提取单元，该保持空间由至少一保持底和至少一个周向保持壁形成，其中，至少一个保持壁的尺寸被设计成接收冷却单元，其中面向保持空间的保持壁的一部分热连接至插入的冷却单元的冷却通道壁的至少外侧，该至少一个热提取单元用于主动从与插入的冷却单元的冷却通道壁的外侧热连接的保持壁的该一部分提取热量。与根据本发明的浸没式冷却单元有关的描述的益处也适用于根据本发明的保持器并且因此通过引用并入于此处。可以想到的是，保持器包括公共保持器壳体，其中该公共保持器壳体至少部分地限定该至少一个保持空间。此外可以想到的是，该至少一个公共保持器壳体限定至少一个非浸没式保持器空间，其中该非浸没式保持器空间被配置为接收一个或多个电子部件。

优选地，非浸没式保持空间设置有一个或多个连接器，该一个或多个连接器被配置为与电子部件协作，用于将一个或多个电子部件经由该一个或多个连接器电连接至插入的冷却单元的非浸没式保持空间中的印刷电路板。还可以想到的是，非浸没式空间设置有公共印刷电路板，其包括多个连接器，其中公共印刷电路板电连接或可电连接到插入的冷却单元的浸没式空间中的印刷电路板。

本发明还涉及一种使用根据前述权利要求中任一项所述的浸没式冷却单元来主动冷却电子部件的方法。与上述针对冷却单元的相同的优点也适用于根据本发明的方法。

本发明还涉及一种浸没式冷却单元，其中至少一个加热通道容纳至少一个散热电子部件，优选为一个或多个电池或电池包，而不是其上包括散热部件的印刷电路板。本发明构思还可以独立于印刷电路板而应用，可选地与本申请中描述的一个或多个实施例结合应用。浸没式冷却单元可适用于定制或标准化尺寸的容器，以允许任意数量的电池或电池单元。根据具体应用的要求，保持器可适于容纳任意数量的浸没式冷却单元。作为具有电子部件的印刷电路板的替代，电池单元或电池的使用也可以与任何实施例结合应用，从而代替印刷电路板和电子部件。因此，浸没式冷却单元可以包括多个电池单元，并且优选地包括位于封闭加热通道内部的电池管理系统。还可以想到的是，电池管理系统设置在浸没式冷却单元上或之中的其他地方。这可以根据本申请中描述的任何实施例，并且还提供与所描述的类似的益处。在这种配置中，浸没式冷却单元中的电池或电池包通常产生热量，特别是当它们为需要高功率的部件充电时，例如在为全电动车辆(EV)，例如电动机、汽车、飞机或其他电动车辆充电时。浸没式冷却单元可以设置在根据本发明的保持器中。当具有一个或多个电池的多于一个浸没式冷却单元连接到保持器时，可以想到的是，每个浸没式冷却单元中的一个或多个电池单元相互串联或并联地电连接。这可以通过电连接器或通过电线来实现。优选地，浸没式冷却单元和保持器设有协同作用的连接器。优选地，为了将热交换器的内部回路与保持器的冷却回路连接，如本申请中所描述的，优选地，连接器是防滴漏且盲配的，以允许容易地联接而不溢出液体。另外，可以提供电连接器，以将插入的浸没式冷却单元的一个或多个电池单元连接至保持器的电子电路。电池可以例如通过绿色能源充电，例如通过太阳能电池板、风力涡轮机等。因此，浸没式冷却单元也可以用作能量存储单元。优选地，保持器上设置有至少一个电源输出连接器，用于从所插入的冷却单元的一个或多个电池单元提供电力(从而对浸没式冷却单元内部的电池单元进行放电)。优选地，保持器上设置有至少一个电源输入连接器，用于向所插入的冷却单元的一个或多个电池单元提供电力(从而对电池单元进行充电)。当电池或电池单元被充分充电，它们可用于对与该电池电连接的EV充电。通常，特别是在EV快速充电时，电池会散发大量热量。浸没式冷却液冷却电池，浸没式冷却液因此被加热，其中浸没式冷却单元和保持器可以被配置为将热量从电池传递到不同的系统。这具体地可以通过冷却通道内的热交换器来实现，如本申请中所描述的，该热交换器冷却浸没式冷却液，并加热流过该热交换器的冷却液。这类不同的系统可以例如是锅炉，其可以经由热交换器直接或间接连接到浸没式冷却单元或保持器。因此，电池散发的热量会加热浸没式冷却液。随后，浸没式冷却液通过冷板或放置在封闭冷却通道中的热交换器(或本申请中描述的另一个实施例)被冷却。来自锅炉系统的尚未被加热的水可以穿过浸没式冷却单元的冷却通道内部的热交换器，从而冷却浸没式冷却液。加热后的水可用于例如洗澡、加热地板或淋浴。可以想象，电动汽车的充电时间可以定时，从而在淋浴期间进行快速充电，以便提供最有效的热量再利用。为此，可以配置控制器用于接收诸如用水量等的参数，以便确定淋浴器何时开启并激活快速充电以重新利用电池散发的大部分热量。为此，该控制器可以被配置用于激活和/或停用向EV的充电。在以EV作为示例进行描述的情况下，在这方面可以应用需要类似电流/电压水平的任何替代方案。本发明的应用，其中利用根据本发明的浸没式冷却单元对电池或电池单元充电时产生的热量来加热家用系统，也可以独立地应用，可选地与本申请中描述的一个或多个实施例组合应用。在本申请中提及的保持器也可以被称为底座。在本申请中提及的浸没式冷却单元也可以被称为盒等。这对保护范围没有影响。

另一种可能的应用是提供更有效的水电解。前述的连接有一个或多个浸没式冷却单元的保持器，每个浸没式单元具有布置在浸没式冷却单元的加热通道内的一个或多个散热部件，例如电池单元，其中电池或电池单元可以通过可再生能源进行充电，例如风能或太阳能。电池单元优选地用于向电解工艺提供能量。保持器可以连接到锅炉或保温水箱。冷水可以被供给至保持器，其中冷水用于吸收由保持器或浸没式冷却单元内部的电池或电池单元产生的热量，优选地通过将冷水供给通过浸没式冷却单元内部的热交换器。来自保持器的冷却水的排出温度通常在50至80摄氏度的范围内，特别是高于60摄氏度。加热后的水可以储存在锅炉或保温水箱中，在需要的情况下，水箱中的水可以进一步加热到预定温度，例如90至120摄氏度之间，特别是100摄氏度。这样的温度可以通过使用热泵来实现。通常，保持器电连接至电解工艺，用于提供建立电解工艺以产生氢燃料所需的电力。由于所需能量是可预测的，因此从浸没式冷却单元中的电池单元提取的能量相对恒定，这使得可以控制冷输入水的流量，使得冷却液的排出温度可以持续地达到60度以上。热水箱或锅炉还可以或替代地被供给来自数据中心的热水，该数据中心可以配备有根据本发明的用于冷却数据中心设备的浸没式冷却单元。热水可以用于水电解工艺。因此，本发明被配置为直接或经由水箱或锅炉向水电解工艺提供热水和/或电力。因此，具有一个或多个电池的浸没式冷却单元以及设置有一个或多个该浸没式冷却单元的保持器可以用作临时能量存储。来自电池的能量在电解过程中不断补充。这可能会导致更有效地利用风能、潮汐能和太阳能等可变能源。在该实施例或任何其他实施例中，底座或保持器可以配备有具有可选的每相负载平衡(AC)或冗余的配电系统。在本申请中，根据本发明的浸没式冷却单元的热水也可以独立地应用，可选地与本申请中描述的一个或多个实施例组合应用。

设有一个或多个浸没式冷却单元的保持器可以被配置用于加热医院病床。医院病床可以通过加热液体来加热，从而增加躺在加热病床上的患者的舒适度。通常，这需要通过锅炉等来加热水。本发明为此提出了一种改进的解决方案，其中从更可再生的来源提供热量，利用必要的设备来提供所需的热量。为此，可以想到的是，布置在浸没式冷却单元内部、特别是其加热通道中的电子部件具体地是医疗设备或监控设备。该设备长时间开启，并散发恒定的热量，该设备可能需要冷却以防止过热。通过将医疗和/或监测设备放置在浸没式冷却单元中，根据本申请中描述的实施例，由该设备消散的热量可以被重新利用，用于加热医院病床。为此，提供根据本发明的具体实施例的可移动保持器可能是有利的，使得可以将保持器移动到靠近医院病床以最佳地利用热量。本发明的这种特定用途的附加益处是，通常而言通过强制对流来冷却设备，即通过迫使空气通过或经过发热设备的风扇。因此，本发明基本上消除了传统设备产生的噪音。此外，通过使用浸没式冷却技术，由于余热可以被重新利用，因此可以以更安静的方式加热病床。可以实现这点是因为浸没式冷却液是安静的，并且由于使用由消散到浸没式冷却液的热量引起的自然对流，也不需要泵，因此提供了无噪音冷却和加热的床。这样，可以显著或完全降低具有多个床的病房内的噪音，这对于患者来说更加舒适。为此目的使用本发明的另一个好处是更好地容纳医疗或监测设备，特别是因为设备放置在浸没式冷却单元内，所以不会有意外的液体意外地溅到其上。更进一步，通过降低了通过风扇进行强制对流冷却的需要，需要更少的能量。由于热量是从医疗或监控设备中提取的，因此通常用于加热病床的单独锅炉是多余的。可以想到的是，用于冷却医院设备的本发明可以独立应用，可选地与本申请中描述的一个或多个实施例组合应用。

在替代实施例中，本发明可以用于区域供热以进行更有效的供热。为此，设置有至少一个浸没式冷却单元的至少一个保持器可以连接至空调系统。具体地，保持器的冷却流体入口连接件可以连接到空调系统的出口连接件。空调的冷却剂出口温度通常在25至30摄氏度范围内。冷却剂可以经由保持器和/或浸没式冷却单元的冷却剂入口连接器进入保持器和/或浸没式冷却单元。通过冷却布置在浸没式冷却单元的加热通道中的电池或电子部件，冷却剂的温度升高。如果提供控制器或可控泵，则冷却剂回路可以被配置为控制冷却剂的流动，使得冷却剂的出口温度适用于区域供热系统，优选地，保持器的出口冷却剂在范围在55至65摄氏度之间。因此，这允许重复使用来自家庭和/或办公室等建筑物的热量，以向系统重新供应热量，由于更有效地利用热量，这允许更多建筑物连接到单个区域供热系统。

下面结合附图对本发明作进一步说明，其中：

-图1示意性地示出冷却单元的第一实施例，

-图2示意性地示出冷却单元的第二实施例；

-图3示意性地示出插入保持器中的冷却单元；

-图4示出了本发明的替代实施例的第一视图；和

-图5示出了图4的实施例的细节；

-图6示出了图4的实施例的进一步细节；

-图7示出了根据本发明的具有非浸没式空间的浸没式冷却单元的实施例；

-图8示出了具有非浸没式空间的浸没式冷却单元的又一不同实施例；

-图9A描绘了根据本发明的替代实施例；和

-图10A-图10C描绘了根据本发明的实施例的不同应用。

在图1中以侧视图示出了浸没式冷却单元1的第一实施例。冷却单元1包括封闭的加热通道2和封闭的冷却通道3，其中加热通道2的起点与冷却通道3的终点连接，冷却通道3的起点与加热通道2的终点连接。这样，在通道2、3之间形成闭合回路。加热通道的周壁由隔热壁9和公共壳体4的一部分形成。冷却通道3的周壁部分地由同一隔热壁9和公共壳体的不同部分6形成。在加热通道2内部设置有印刷电路板10。尽管该图中仅示出了一个，但实际上加热通道2中可以容纳多个。散热电子部件5位于印刷电路板10上。这些部件5，例如处理器、MOSFET、电容器等，至少与液体冷却剂热接触。液体冷却剂优选地完全填充闭合回路。冷却剂吸收电子部件5产生的热量。当加热通道中的冷却剂温度升高时，引发具有至少竖直分量Rh的对流流。一旦冷却剂通过加热通道2的终点和冷却通道3的起点之间的连接从加热通道2转移到冷却通道3，冷却剂就被冷却。通过冷却在冷却通道3中的冷却剂，产生具有至少竖直分量Rc(通常与前述分量Rh相反)的流。冷却通道3内部的冷却剂由周向冷却通道壁6的一部分冷却。具体地，该壁的部分7由导热材料形成。这种材料允许存在于冷却通道3中的冷却剂(特别是与壁6的该部分7接触的冷却剂)与周围环境8(特别是与壁6的该部分7的外部接触的周围环境)之间进行热交换。通过这种方式，在冷却通道3中存在具有竖直方向上的分量Rc的自然对流。一旦冷却剂到达冷却通道3的终点就流向加热通道2，其中它被部件5加热，因此再次被迫向上。

同样以侧视图示出了根据本发明的冷却单元1的第二实施例。在该非限制性实施例中，冷却单元1包括一个封闭的加热通道2，其夹在两个封闭的冷却通道3之间。通道2、3由两个隔热壁9分开。每个隔热壁9形成一个冷却通道3的两个周壁的一部分和加热通道2的周壁。印刷电路板10再次容纳在加热通道2内。其上的发热部件5产生热量，该热量至少部分被冷却剂吸收，冷却剂填充冷却单元1。通过加热冷却剂，产生具有至少竖直分量Rh的对流流。通过沿从加热通道2的起点到加热通道2的终点的方向、将印刷电路板10上的部件5按照从最高功率和/或散热到较低的功率和/或散热进行排列来增强对流的产生。通过将损失最多热量或具有最高温度的部件5放置在加热通道2的起点处，实现了冷却剂和部件之间的最高可能温差，驱动自然对流。

在图1和图2中，壳体包括顶盖，该顶盖以流体密封的方式附接到壳体壁4、6，使得冷却单元1即使被倒置也至少在短时间内不会溢出冷却剂。壳体还防止其他不需要的液体(例如雨水、饮料)或灰尘进入冷却单元和/或保持器。顶盖上设有把手11，以便于携带冷却单元1。手柄11还可用于精确放置冷却单元1。阀12设置在顶盖上以提供通向闭合回路的通道。阀12还可以用作安全阀，以在闭合回路内部达到过压的情况下降低闭合回路内部的压力。

图3示出了根据本发明的保持器15的侧视图。该具体实施例示出了包括多个保持空间17的保持器，这些保持空间17由保持器壁18和保持器底19限定。壁18的尺寸被设计成使得它们形成能够接收冷却单元1的保持空间17。根据本发明。优选地，冷却单元1被紧密地接收，使得冷却通道的周向壁的外壁表面(特别是由导热材料制成的部分7)在没有中间材料的情况下热连接至保持器壁18。这允许冷却单元7的壁6的部分7、特别是冷却通道3与保持器15、特别是保持器壁18进行热交换。优选地，保持器壁18由中央冷却单元20冷却，使得它们通过冷却单元1的壁6的部分7从冷却剂提取热量。由于冷却单元紧密地贴合在保持空间17内，有利地可安装将冷却单元1引导到保持空间17内的引导件21。这可以是气体弹簧或线性致动器。冷却单元1可以刚性地或者是可拆卸地固定至引导件21。壁18的水平顶表面设置有连接器16，其定位成容纳冷却单元1的连接器13。

图4示出了本发明的实施例40，包括多个封闭的加热通道49-52、多个冷却通道41-44和液体冷却剂L，每个封闭的加热通道49-52由至少一个周向加热通道壁限定(其顶侧由未示出的壁部分或盖限定)，加热通道49-52具有一个起点和一个终点，容纳印刷电路板45-48，其中每个印刷电路板上设有一个或多个散热电子部件，多个冷却通道41-44由至少一个周向冷却通道壁限定，其中冷却通道的起点连接到加热通道的终点，并且其中冷却通道的终点连接到加热通道的起点，使得在通道之间形成闭合回路，液体冷却剂L用于冷却电子部件，冷却剂至少填充通道41-44、49-52并浸没印刷电路板45-48，其中每个通道允许冷却剂流具有至少竖直分量，其中冷却通道壁的内部部分由导热材料、具体为热交换器53-56形成，该部分允许与该冷却通道壁部分的内侧接触的冷却剂的一部分和该冷却通道壁部分的外侧的周围环境之间进行热交换，更具体地是浸没式冷却装置40的周围环境。为此目的，存在外部连接件57-64。替代加热通道和冷却通道的交替连接，它们可以成对布置，使得冷却通道彼此相邻并且加热通道彼此相邻。也可以想到由两个相邻通道共享的热交换器。

图5示出了图4中的实施例40，其具有更完整的壳体。外部连接件57-60共同连接到冷却流体输入端65，并且外部连接件61-64共同连接到公共流体输出端66。显然，输入端65和输出端66可以相反地使用。输入65和输出66可以通过快速释放或卡扣配合连接到外部连接57-60。

图6示出了图4和图5的实施例40的进一步细节。

该实施例的优点在于，它更加模块化、更加坚固，因为热交换器被放置在内部，并且因为热交换器可以与冷却系统联接和分离，所以维护更容易。

图7和图8示出了根据本发明的浸没式冷却单元的两个实施例，其中浸没式冷却单元包括如本申请中所描述的非浸没式空间。图7示出了浸没式冷却单元1的第一实施例，其中设置有非浸没式空间77。在该实施例中，非浸没式空间77由公共壳体78的从公共壳体78突出的部分77a、77b限定。因此，非浸没式空间77或其中的部件部分地受到该部分77a、77b的保护。在公共壳体78内，印刷电路板10设置有多个电子部件5。在电介质或浸没式冷却液中的印刷电路板10的电子部件5连接至背板印刷电路板76。背板印刷电路板76位于非浸没式空间77中并且经由电缆73、74连接到浸没式空间中的另一印刷电路板10。这样的电缆73、74可以是PCle 3.0+电缆或SATA、SAS、SFF-8643电缆等。电子部件75可以经由设置在背板印刷电路板76上的连接器连接至背板印刷电路板76。这允许在不干扰浸没式冷却液的情况下接近电子部件75。因此，可以在操作期间更换形成电子部件75的SSD/HDD或I/O扩展卡。主印刷电路板10可以经由不同的电力或通信电缆14提供电力。浸没式冷却单元1的浸没式空间可以连接到冷却液输入连接器71和冷却液输出连接器72，用于将浸没式冷却单元1与根据本发明的保持器15流体连接。

图8示出了浸没式冷却单元1的稍微不同的实施例，其中浸没式冷却单元1还包括非浸没式空间87，其在该具体示例中由背板PCB 86自身限定，该PCB附接到浸没式冷却单元1的外侧。一个或多个电子装置85或印刷电路板可以连接到或可连接到背板PCB 86。非浸没式空间87的电子部件85因此可以沿方向89从以及朝向背板PCB 86移动。散热的电子部件5位于浸没式液体内部，其在公共壳体88内产生对流流。热交换器83设置在冷却通道中，使得浸没式液体被热交换器83冷却。热交换器83连接至冷却液供给连接器81和冷却液排放连接器82。冷却液供给连接器81可以提供冷的冷却液，例如水、乙二醇等，以用于从浸没式冷却液中吸收或提取热量(通过热交换器)。冷却液排放连接器82可以将热冷却液排放到例如保持器15。

图9示出了根据本发明的保持器15的替代实施例。在该实施例中，浸没式冷却单元1设置有置于浸没式空间的加热通道2中的多个电池单元或电池组5。电池单元5在快速放电时产生热量，从而引发加热通道2中的浸没式冷却液的向上的流动分量Rh。加热后的浸没式冷却液通过热交换器93冷却，该冷却产生向下的流动分量Rc。浸没式冷却单元1经由两个防滴漏盲配接头91、92流体连接至保持器15。这允许从保持器15向浸没式冷却单元1提供冷却液，特别是向冷却通道3中的热交换器93。在热交换器93内部，当浸没式冷却液被冷却时，冷却液升温。热的冷却液经由防滴漏盲配排出连接器92排放到保持器15。热液体随后可以流到公共热冷却液通道，多个冷却单元1可以将通过插入保持器15中的多个冷却单元1的浸没式冷却液加热的热冷却液排放到公共热冷却液通道。保持器15还可以包括用于将保持器15流体连接至不同系统的两个连接器94、94。图10A-图10C中示出了这种不同的系统。保持器连接器94、95可以是与浸没式冷却单元1上设置的相同类型或者不同类型。

图10A示出了根据本发明的浸没式冷却单元1的第一应用。仅示意性地示出的保持器15包括一个或多个浸没式冷却单元1，每个浸没式冷却单元1设置有一个或多个电池单元。浸没式冷却液中的电池或电池单元可以经由可再生能源104(例如在该情况下的太阳能电池板)充电。充电的同时或一旦充分充电，电池或电池单元可用于对EV 101充电，优选地用于对EV 101进行快速充电。在其快速充电期间，浸没式冷却单元1的浸没式冷却液内的电池或电池单元产生大量热量。由电池或电池单元散发的热量可以被浸没式冷却液吸收并经由热交换器被提取，例如图9中所示。提取的热量此后可以在不同的系统中使用，例如锅炉系统103，其使得热水在淋浴或浴缸102中使用。应注意，在这方面存在两种不同的冷却液。一种是浸没式冷却单元1内的浸没式液，另一种是在冷却回路中使用的冷却液，该冷却回路可以包括前述的热交换器，冷却液流过该热交换器，后者可以是普通的水或乙二醇等。图10B示出了根据本发明的保持器15的又一个不同的应用。该保持器包括一个或多个浸没式冷却单元1，每个浸没式冷却单元1设有一个或多个电池单元。同样，电池或电池单元可以通过可再生能源104充电，例如在本示例中为风能。一旦充分充电，电力可用于为水电解工艺101供能，以产生氢气，氢气可用于未来用途。再次地，冷却回路的热冷却液可以暂时储存在锅炉或保温水箱103内。储存在水箱103中的水可以用于电解工艺103，其中水的温度通常约为100摄氏度。而且，来自保持器15中的电池单元5的电力也可以用于为电解工艺供能。

最后，图10C示出了另一个应用。在该具体应用中，保持器15设置有轮96以允许保持器15容易地重新定位或移动。可以提供流体供应连接件94以用于向保持器15提供冷的冷却液。在保持器15内部设置有两个浸没式冷却单元1。每个浸没式冷却单元1在其加热通道内设有设备。特别是需要冷却的医疗设备或监控设备。除了病床97之外，医院中可能还需要例如用于监测心跳等的设备。通过利用根据本发明的浸没式冷却单元1和保持器15来冷却医疗和监测设备，可以实现不同的益处。首先，设备散发的热量可以通过浸没式冷却液提取的热量重新用于加热病床97。这可以通过使加热的液体流过床97来实现。其次，用于加热病床97的本发明的解决方案基本上是无噪音的，这对于患者是有益的，因为噪音可能是干扰性的或扰人的。在通常使用风扇来冷却设备的情况下，本发明实际上是静音的。这是因为由热量引起的自然对流，因此甚至不需要泵。此外，通过加热床可以使患者更加舒适，这不需要额外的电力，因为热量是从现有设备中重新利用的。

通过几个说明性实施例来说明上述发明构思。可以想到的是，可以应用单独的发明构思，而在此过程中，也可以不应用所描述的示例的其他细节。没有必要详细阐述上述发明构思的所有可想到的组合的示例，因为本领域技术人员将理解，为了实现特定的应用，许多发明概念都可以(重新)组合。如上所述以及所附权利要求或说明书的其他部分中的浸没式冷却单元或保持器的各种实施例可以组合以形成不同的实施例。特别可以想到的是，本申请中描述的实施例涉及但不限于电池冷却、电池冷却和在锅炉中再利用所产生的热量、更有效的电解、以更安静的方式冷却医疗设备、移动使用根据本发明的保持器、保持器的冷板和冷却剂回路可以与本申请分开应用，可选地与本申请中描述的一个或多个实施例结合应用。

显然，本发明不限于本文所示和描述的工作示例，在所附权利要求的范围内，本发明还可以有多种变型，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (31)

1.一种用于冷却电子部件的浸没式冷却单元，包含：

-至少一个封闭的加热通道，其由至少一个具有起点和终点的周向加热通道壁限定，所述加热通道容纳一个或多个印刷电路板，其中每块印刷电路板上设有一个或多个散热的电子部件，或者容纳一个或多个电池或电池单元；

-至少一个封闭的冷却通道，其由至少一个周向冷却通道壁限定，其中，所述冷却通道的起点连接到所述加热通道的终点，并且其中所述冷却通道的终点连接到所述加热通道的所述起点，使得在所述通道之间形成闭合回路；

-液体冷却剂，用于冷却所述电子部件，所述冷却剂至少填充所述通道并浸没所述印刷电路板或电池，其中每个所述通道允许具有至少竖直分量的冷却剂流，

其中，

-所述冷却通道壁的至少一部分由导热材料形成，该所述一部分允许在与所述冷却通道壁部分的内侧接触的所述冷却剂的一部分和与所述冷却通道壁部分的外侧接触的周围环境之间进行热交换。

2.根据权利要求1所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述至少一个加热通道和所述至少一个冷却通道由隔热壁分隔开，所述隔热壁形成其所分隔开的所述通道中的所述周向冷却通道壁的至少一部分和所述周向加热通道壁的至少一部分，其中所述隔热壁防止所述通道之间的热交换。

3.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述冷却单元包括至少两个封闭的冷却通道，每个封闭的冷却通道由至少一个周向冷却通道壁限定，并且其中每个冷却通道的起点连接到所述加热通道的终点，并且其中每个冷却通道的终点连接到所述加热通道的所述起点，使得在所述通道之间形成闭合回路。

4.根据权利要求3所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述至少一个加热通道和所述至少两个冷却通道中的每一个均由隔热壁分隔开，所述隔热壁形成其所分隔开的所述通道中的所述周向冷却通道壁之一的至少一部分和所述周向加热通道壁的至少一部分，其中所述隔热壁防止所述通道之间的热交换。

5.根据权利要求2或4所述的浸没式冷却单元，其特征在于，至少一个隔热壁连接到至少一个印刷电路板或电池。

6.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述印刷电路板竖直地容纳在所述加热通道中。

7.根据权利要求6所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述印刷电路板上的所述电子部件根据其在使用过程中产生的热量，沿从所述加热通道的所述起点到所述加热通道的所述终点的方向布置，其中，产生最多热量的部件放置在最靠近所述加热通道的所述起点的位置。

8.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，包括公共壳体，所述壳体包括底部、顶盖和壳体壁，其中所述周向加热通道壁和/或周向冷却通道壁形成所述壳体壁的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述顶盖设置有把手，用于操作所述冷却单元。

10.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述液体冷却剂是介电流体。

11.根据权利要求2或4所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述隔热壁由Resol型酚醛树脂或气凝胶形成。

12.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，还包含阀，其中所述阀提供通向由所述至少一个加热通道和所述至少一个冷却通道形成的闭合回路的入口。

13.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，至少一个印刷电路板和/或片上系统(SoC)被配置用于测量插入的冷却单元的温度，优选地测量插入的冷却单元内部的冷却剂温度。

14.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，以及保持器，所述保持器包含：

-由至少一个保持底和至少一个周向保持壁形成的至少一个保持空间，

其中所述至少一个保持壁的尺寸被构造为接收冷却单元，其中面向所述保持空间的所述保持壁的一部分至少与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的外侧热连接；

-至少一个热提取单元，其用于主动地从与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的所述外侧热连接的所述保持壁的所述一部分中提取热量。

15.根据权利要求14所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述保持器包括多个保持空间，每个所述保持空间：

-由至少一个保持底和至少一个保持壁形成，其中所述至少一个保持壁的尺寸被构造为接收独立的冷却单元，其中面向所述保持空间的所述保持壁的一部分至少与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的所述外侧热连接，

其中，所述热提取单元是中央热提取单元，其主动地从与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的所述外侧热连接的每个保持壁中提取热量。

16.根据权利要求15所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述保持器被配置为独立且单独地调节每个插入的冷却单元的热提取速率和/或温度。

17.根据权利要求13和15或16所述的浸没式冷却单元，其特征在于，基于每个插入的冷却单元的外部或内部温度的测量来调节每个插入的冷却单元的热提取速率和/或温度。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述热提取单元具体地由冷板、珀耳帖效应冷却形成。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述冷却单元还包含至少一个连接器，其中所述至少一个连接器通过至少一个电线连接至所述印刷电路板或电池，所述至少一个连接器用于将所述至少一个印刷电路板或电池电连接至外部装置。

20.根据权利要求19所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述至少一个连接器位于所述冷却通道壁和/或加热通道壁的背离所述冷却剂的一侧。

21.根据权利要求19或20所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述保持器包括保持连接器，其中所述保持连接器被定位成接收插入的冷却单元的所述连接器，从而在所述一个或多个印刷电路板或电池和所述保持器之间形成电连接。

22.根据权利要求14-21中任一项所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述保持器，优选地所述保持空间还包含引导件，所述引导件用于将所述壳体引导至所述保持空间中。

23.根据权利要求22所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述引导件由气体弹簧或致动器形成，其中所述气体弹簧或致动器至少在平行于所述保持壁的方向上可移动。

24.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述浸没式冷却单元包含：

-至少一个浸没式空间，优选是封闭的，其中所述至少一个封闭的冷却通道和所述至少一个封闭的加热通道至少部分地位于所述浸没式空间内部；和

-至少一个非浸没式空间，其与所述浸没式空间分离，并且被构造为容纳一个或多个电子部件。

25.根据权利要求24所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述非浸没式空间设置有一个或多个连接器，所述连接器被配置为与电子部件协作，用于经由所述一个或多个连接器将一个或多个电子部件电连接至所述浸没式空间中的印刷电路板或电池。

26.根据权利要求24-25中任一项所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述非浸没式空间设置有公共印刷电路板，所述公共印刷电路板包括多个连接器，其中所述公共印刷电路板电连接至或可连接到所述浸没式空间中的电路板或电池。

27.根据权利要求24-26中任一项所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述浸没式冷却单元包括公共壳体，其中所述浸没式空间和所述非浸没式空间由所述公共壳体限定。

28.根据前述任一项权利要求所述的浸没式冷却单元，其特征在于，所述加热通道壁和所述冷却通道壁的至少一部分是隔热壁。

29.一种浸没式冷却装置，包含至少一个根据权利要求24-27中任一项所述的非浸没式空间。

30.一种浸没式冷却系统的保持器，具体地一种根据权利要求14-28中任一项所述的保持器，所述保持器包含：

-由至少一个保持底和至少一个周向保持壁形成的至少一个保持空间，

其中所述至少一个保持壁的尺寸被构造为接收冷却单元，其中面向所述保持空间的所述保持壁的一部分至少与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的所述外侧热连接；

-至少一个热提取单元，其用于主动地从与插入的冷却单元的所述冷却通道壁的所述外侧热连接的所述保持壁的部分中提取热量。

31.一种使用根据权利要求1-28中任一项所述的浸没式冷却单元来主动冷却电子部件的方法。