CN220274130U - 一种换热结构、装置及机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备散热冷却技术领域，具体涉及一种换热结构、装置及机柜，换热结构适于设置在服务器的顶部，包括：换热件，设有多个贯通换热件两端的连通孔；第一集流管，设置在换热件的一端并与连通孔连通，一端设有与第一集流管的内腔连通的进液口，另一端封闭设置；第二集流管，设置在换热件的另一端并与连通孔连通，一端设有与第二集流管的内腔连通的分离件，另一端封闭设置；其中，分离件具有第一出口端和第二出口端，第一出口端朝上设置且适于与排气管路连通，第二出口端朝下设置。解决了现有技术采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，冷却效率较低的技术问题。

Description

一种换热结构、装置及机柜

技术领域

本实用新型涉及电子设备散热冷却技术领域，具体涉及一种换热结构、装置及机柜。

背景技术

随着数字经济化的快速发展，带动了数据中心的高速发展。随着数据业务的增长，随数据中心的机柜服务器的运行要求提高，随之而来的是机柜内服务器在运行过程中其内部设备(例如CPU等电子设备)的发热问题，机柜内温度升高会影响服务器的运行，降低性能和使用寿命。

现有技术通常采用平行流冷板进行液冷散热，通常通过冷板贴合电子设备，在冷板设有贯通的通道，并在通道内流通冷却介质进行换热以散热，该方式散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种换热结构、装置及机柜，解决了现有技术通常采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低的技术问题。

有鉴于此，本实用新型第一方面提供了一种换热结构，适于设置在服务器的顶部，包括：

换热件，设有多个贯通所述换热件两端的连通孔；

第一集流管，设置在所述换热件的一端并与所述连通孔连通，一端设有与所述第一集流管的内腔连通的进液口，另一端封闭设置；

第二集流管，设置在所述换热件的另一端并与所述连通孔连通，一端设有与所述第二集流管的内腔连通的分离件，另一端封闭设置；

其中，所述分离件具有第一出口端和第二出口端，所述第一出口端朝上设置且适于与排气管路连通，所述第二出口端朝下设置。

可选地，所述换热件包括多个在同一平面并排设置的散热板，所述散热板间隔设置，每个所述散热板内均设有多个贯通所述散热板两端的所述连通孔；

和/或，所述换热件设有所述第一集流管和所述第二集流管的两端分别朝上弯折预置角度；

和/或，所述第一集流管和所述第二集流管平行设置，且所述第二集流管的轴线高度高于所述第一集流管的轴线高度。

可选地，所述换热件靠近所述服务器的出风口的一端伸出所述服务器且底部连接有导热件。

可选地，所述导热件包括多个平行设置的翅片。

可选地，还包括壳体，所述壳体的底部开口设置，所述换热件、所述第一集流管和所述第二集流管均设置所述壳体内。

可选地，所述壳体的上对应所述导热件设有导风板。

可选地，所述分离件为三通管，所述三通管具有相互连通的进口端、所述第一出口端和所述第二出口端，所述三通管通过进口端与第二集流管的内腔连通。

本实用新型第二方面提供了一种换热装置，包括：多个如第一方面任一项所述的换热结构；

多个所述换热结构沿竖直方向由上至下依次间隔布置；

每两个相邻的所述换热结构通过第一连接管串联，所述第一连接管的一端与其中一个所述换热结构的第二出口端连接，另一端与另一个所述换热结构的进液口连接；

其中，最顶部的换热结构的所述进液口连接有进液管路，最底部的所述换热结构的所述第二出口端连接有出液管路。

可选地，还包括排气管路，多个所述换热结构上的第一出口端均与所述排气管路连通。

本实用新型第三方面提供了一种机柜，包括：

柜体；

多个服务器，由上至下依次间隔设置在所述柜体内；

如第二方面任一项所述的换热装置，换热装置中的多个换热结构分别对应设置在多个所述服务器的顶部。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型中，在进行散热时，可将换热件贴合设置在服务器的顶部，将进液口与外部液相介质设备连接以提供液相介质(例如液态金属、纳米材料混合介质的等，可根据需求调整液相介质的传热参数)，液相介质从进液口进入到第一集流管，再从换热件内的连通管流通到第二集流管，服务器工作过程产生的热量被换热件吸收，热量经换热件再传递到流经的液相介质，液相介质吸收大量的热量相变生成气相介质(即气体)，从而在进入第二集流管从分离件流出时，气相介质可由第一出口端将热量带出，液相介质则在重力的作用下由第二出口端将热量带出，实现液相介质和气相介质的分离，实现散热以及提高了散热效果，避免液相介质在冷却过程中相变产生的气相介质堆积在换热件内，影响换热效果。本实用新型提供的换热结构，通过换热件与服务器贴合吸热，增大换热面积，通过液相介质经连通孔时，利用液相介质吸热相变进行散热的原理，带走大量的热量，且通过分离件实现液相介质和气相介质的分离，提高了冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型提供的一种换热结构的侧视图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中B-B剖视图；

图4为本实用新型提供的一种换热结构的底部视图；

图5为本实用新型提供的换热件与第一集流管以及第二集流管连接的侧视图；

图6为本实用新型提供的换热装置装入机柜的主视图；

图7为图6中C处放大图；

图8为本实用新型提供的换热装置装入机柜的侧视图；

图9为图8中D处放大图。

附图标记说明：

1、服务器；2、换热件；3、连通孔；4、第一集流管；5、第二集流管；6、分离件；7、导热件；8、壳体；9、导风板；10、第一出口端；11、第二出口端；12、进液口；13、第一连接管；14、进液管路；15、出液管路；16、排气管路；17、柜体；18、第二连接管；19、排气支管；20、开孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

请参阅图1至图5，本实施例提供的一种换热结构，适于设置在服务器1的顶部，包括：换热件2，设有多个贯通换热件2两端的连通孔3；第一集流管4，设置在换热件2的一端并与连通孔3连通，一端设有与第一集流管4的内腔连通的进液口12，另一端封闭设置；第二集流管5，设置在换热件2的另一端并与连通孔3连通，一端设有与第二集流管5的内腔连通的分离件6，另一端封闭设置；其中，分离件6具有第一出口端10和第二出口端11，第一出口端10朝上设置且适于与排气管路16连通，第二出口端11朝下设置。

本实施例中，在进行散热时，可将换热件2贴合设置在服务器1的顶部，将进液口12与外部液相介质设备连接以提供液相介质(例如液态金属、纳米材料混合介质的等，可根据需求调整液相介质的传热参数)，液相介质从进液口12进入到第一集流管4，再从换热件2内的连通管流通到第二集流管5，服务器1工作过程产生的热量被换热件2吸收，热量经换热件2再传递到流经的液相介质，液相介质吸收大量的热量相变生成气相介质(即气体)，从而在进入第二集流管5从分离件6流出时，气相介质可由第一出口端10将热量带出，液相介质则在重力的作用下由第二出口端11将热量带出，实现液相介质和气相介质的分离，实现散热以及提高了散热效果，避免液相介质在冷却过程中相变产生的气相介质堆积在换热件2内，影响换热效果。本实施例提供的换热结构，通过换热件2与服务器1贴合吸热，增大换热面积，通过液相介质经连通孔3时，利用液相介质吸热相变进行散热的原理，带走大量的热量，且通过分离件6实现液相介质和气相介质的分离，提高了冷却效率。

实施例2

作为对实施例1的进一步改进，如图1至图5所示，换热件2包括多个在同一平面并排设置的散热板，散热板间隔设置，每个散热板内均设有多个贯通散热板两端的连通孔3。

需要说明的是，连通孔3沿散热板的长度方向贯通散热板两端，散热板的两端分别与第一集流管4和第二集流管5连接，且连通孔3的两端分别与第一集流管4和第二集流管5连通。

本实施例中，通过散热板与服务器1贴合进行换热，间隔设置增加换热面积，使其均匀散热，再通过连通孔3的流经的液相介质吸收热量以及液相介质相变吸收大量的热量，产生的气体将服务器1产生的热量带出以实现散热冷却。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，换热件2设有第一集流管4和第二集流管5的两端分别朝上弯折预置角度。

需要说明的是，换热件2设有第一集流管4和第二集流管5的两端与第一集流管4和第二集流管5连接。

本实施例中，通过将换热件2的两端朝上弯折预置角度，便于产生的气相介质从换热件2内流出，避免堆积影响散热效果。

具体地，散热板设有第一集流管4和第二集流管5的两端与分别朝上弯折预置角度，且多个散热板的两端均分别与第一集流管4和第二集流管5连接。通过将散热板的两端朝上弯折预置角度，便于产生的气相介质从换热件2内流出，避免堆积影响散热效果。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一集流管4和第二集流管5平行设置，且第二集流管5的轴线高度高于第一集流管4的轴线高度。

本实施例中，第二集流管5的轴线高度高于第一集流管4的轴线高度，便于液相介质换热过程相变产生的气相介质从第二集流管5上的第一出口端10排出，从而便于气相介质将热量带出，避免气相介质堆积影响散热效果。

具体地，散热件为冷板。

需要说明的是，冷板是经过冷轧工序生产的钢板，耐久性好、耐热性好。

本实施例中，通过选用冷板以提高吸热能力和耐久性，提高散热效果。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，换热件2靠近服务器1的出风口的一端伸出服务器1且底部连接有导热件7。

需要说明的是，导热件7与换热件2配合呈L形，便于适配安装在服务器1上，具体地，换热件2与贴合设置在服务器1的顶部且靠近服务器1的出风口的一端伸出服务器1，且底部设有面向出风口的导热件7。

本实施例中，通过导热件7，可将服务器1出风口处吹出的热风产生的热量吸收，并传递到换热件2，换热件2再将热量经过液相介质相变带出以实现散热冷却的效果，增加了散热面积，提升冷却效果。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，导热件7包括多个平行设置的翅片。

本实施例中，通过多个翅片吸收热量并传递到换热件2，提升散热效果。

具体地，翅片沿竖直方向设置，且与出风口垂直。便于增加翅片与热风的换热面积，提高散热效果。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，还包括壳体8，壳体8的底部开口设置，换热件2、第一集流管4和第二集流管5均设置壳体8内。

本实施例中，通过设置壳体8，起到保护以及便于安装和拆卸的作用。

具体地，换热件2的底部伸出壳体8的底部，便于与服务器1贴合进行换热。

具体地，第一集流管4与第二集流管5分别通过螺钉固定连接在壳体8内的两侧壁。

在一实施例中，壳体8适于与柜体17连接。可以理解的是，服务器1通常安装在机柜内，壳体8则适于与机柜的柜体17连接安装，可在使换热件2与服务器1贴合的情况下通过壳体8与机柜的柜体17连接安装，提高支撑强度。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，壳体8的上对应导热件7设有导风板9。

本实施例中，在热风经过出风口出来时，导风板9可对热风起到一定的阻挡作用，增加热风的停留时间，使得导热件7吸收更多的热量并传递到换热件2，提高换热效果。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，导风板9上设有多个开孔20。

本实施例中，在导风板9上增加开孔20，使得出风口的部分热风能经过开孔20流动，增加热风的流动性，避免热风受到导风板9的阻挡过度堆积导致温度过高，甚至回流到出风口，影响散热性能。

具体地，进液口12连接有第一螺纹接头。便于与外部液相介质设备连接和拆卸。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，分离件6为三通管，三通管具有相互连通的进口端、第一出口端10和第二出口端11，三通管通过进口端与第二集流管5的内腔连通。

需要说明的是，三通管可选为T形三通管或者Y形三通管，第一出口端10朝上设置，第二出口端11朝上设置。

本实施例中，通过三通管将液相介质和气相介质进行分离，将热量带出，提高散热效果。

作为可变换的实施例，可以为，分离件6为直管，直管具有第一出口端10和第二出口端11，第一出口端10朝上设置，第二出口端11朝上设置，直管的侧壁与第一集流管4的一端连接，且直管的内腔与第二集流管5的内腔连通。便于气相介质沿着第一出口端10排出，第二集流管5内的液相介质则在重力的作用下沿着第二出口端11流出。

具体地，第一出口端10和第二出口端11均连接有第二螺纹接头。便于与外部管路或设备连接和拆卸。

本实施例中，换热结构的工作原理为：首先通过壳体8与柜体17连接，并使得并排设置的散热板贴合设置在服务器1的顶部，散热板上设置导热件7的一端伸出服务器1靠近出风口的一侧并使导热件7位于出风口处，在服务器1工作过程中，通过外部液相介质设备向进液口12输入液相介质，液相介质依次流经第一集流管4、散热板和第二集流管5，同时服务器1吹风口吹出的热风经过导热件7，且在导风板9的作用下，使得导热件7充分吸收热风产生的热量，并将热量传递到散热板，液相介质可相变吸热，带走散热板贴合服务器1以及连接导热件7传递的热量，并在第二集流管5的三通管处分离为液相介质和气相介质，将热量带出服务器1，实现冷却散热，提高了冷却效率。解决了现有技术通常采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低的技术问题。

实施例3

请参阅图6至图9，本实施例提供的一种换热装置，包括：多个如实施例1-2任一项实施例所述的换热结构；多个换热结构沿竖直方向由上至下依次间隔布置；每两个相邻的换热结构通过第一连接管13串联，第一连接管13的一端与其中一个换热结构的第二出口端11连接，另一端与另一个换热结构的进液口12连接；其中，最顶部的换热结构的进液口12连接有进液管路14，最底部的换热结构的第二出口端11连接有出液管路15。

需要说明的是，在数据中心的机柜中，通常包含多个服务器1，相应的每个服务器1都需要进行冷却散热，换热装置中多个的换热结构则与多个服务器1相对应；进液管路14与外部液相介质设备连接以提供液相介质。

本实施例中，将换热装置中的每个换热结构都与服务器1对应设置，在对服务器1进行冷却散热时，通过进液管路14提供液相介质，液相介质经过最顶部的换热结构的进液口12进入，再由最顶部换热结构的第二出口端11流出经过第一连接管13到下一个换热结构的进液口12，从而进入到下一个换热结构，由此直至到最后一个换热结构的第二出口端11经过出液管路15出去，可回收进行再次循环，且不断补充液相介质，保证每个换热结构内的液相介质保持平衡，冷却散热过程中，每个换热结构对相应的服务器1进行换热，同时每个换热结构内相变从而吸收的大量热量的气相介质则可以单独分离由第一出口端10排除，将热量带走，排除的气相介质则可以回收进行循环利用，避免携带大量热量的气相介质堆积，影响散热效果，尤其加入的液相介质适于进行相变散热，可通过换热结构中的分离件6的作用，提高冷却散热的效率。解决了现有技术采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低的技术问题。

实施例4

作为对实施例3的进一步改进，如图6至图9所示，换热装置还包括排气管路16，多个换热结构上的第一出口端10均与排气管路16连通。

本实施例中，通过排气管路16可将从第一出口端10流出的气体排出，可回收进行循环利用，避免浪费。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，换热装置还包括排气支管19，排气支管19沿竖直方向设置且一端与排气管路16连通，多个换热结构上的第一出口端10均通过第二连接管18与排气支管19连接。

本实施例中，将每个换热结构上的第一出口端10均通过第一连接管13连接到排气支管19，并连接到排气管路16，使得相变产生的气相介质沿着第二连接管18、排气支管19和排气管路16将热量带出，可进行回收进行循环利用。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，进液口12在第一集流管4上的朝向与分离件6在第二集流管5上的朝向相同。

本实施例中，设置在同一方向，便于排气管路16、进液管路14和出液管路15的布置，避免占用空间，且方便拆卸和安装。

本实施例中，换热装置的具体工作原理为：通过进液管路14向最顶部的换热结构提供液相介质，从第一集流管4进入经过换热件2，换热件2传递服务器1的热量到液相介质进行换热，同时液相介质相变吸收热量，最后液相介质和气相介质经第二集流管5的分离件6分离，液相介质从第二出口端11流入到下一个换热结构进液口12进行冷却散热，直至到最后一个换热结构的出液管路15排出，可进行回收循环，进液与出液始终保持平衡以保持散热效果，而气相介质在每个换热结构的第一出口端10经过第二连接管18、排气支管19和排气管路16将热量带出，可进行回收循环利用，由此，利用热交换、相变散热的原理，提高了冷却效率，且不占用服务器1内部空间，提高了空间利用率。解决了现有技术采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低的技术问题。

实施例5

请参阅图6至图9，本实施例提供的一种机柜，包括：柜体17；多个服务器1，由上至下依次间隔设置在柜体17内；如实施例3-4任一项实施例所述的换热装置，换热装置中的多个换热结构分别对应设置在多个服务器1的顶部。

需要说明的是，换热结构和换热装置的工作原理同实施例1-4。

本实施例中，通过将换热装置布置在机柜内，将每个换热结构对应每个服务器1设置进行冷却散热，提高冷却效果。解决了现有技术采用平行流冷板进行液冷散热，散热效果较差，尤其在冷却介质为液相介质时，液相介质吸热相变产生气相介质在冷板内堆积，影响散热效果，冷却效率较低的技术问题。

实施例6

作为对实施例5的进一步改进，如图6至图9所示，换热结构还包括壳体8，壳体8的底部开口设置，换热件2、第一集流管4和第二集流管5均设置壳体8内；壳体8与柜体17内两侧壁可滑动连接。

本实施例中，通过壳体8与柜体17可滑动连接，便于将换热装置安装到柜体17内，也便于拆卸进行维护。

具体地，柜体17内的两侧分别设有与壳体8适配滑动的滑槽。便于壳体8在滑槽内抽拉滑动，提高便捷性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种换热结构，其特征在于，适于设置在服务器(1)的顶部，包括：

换热件(2)，设有多个贯通所述换热件(2)两端的连通孔(3)；

第一集流管(4)，设置在所述换热件(2)的一端并与所述连通孔(3)连通，一端设有与所述第一集流管(4)的内腔连通的进液口(12)，另一端封闭设置；

第二集流管(5)，设置在所述换热件(2)的另一端并与所述连通孔(3)连通，一端设有与所述第二集流管(5)的内腔连通的分离件(6)，另一端封闭设置；

其中，所述分离件(6)具有第一出口端(10)和第二出口端(11)，所述第一出口端(10)朝上设置且适于与排气管路(16)连通，所述第二出口端(11)朝下设置。

2.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热件(2)包括多个在同一平面并排设置的散热板，所述散热板间隔设置，每个所述散热板内均设有多个贯通所述散热板两端的所述连通孔(3)；

和/或，所述换热件(2)设有所述第一集流管(4)和所述第二集流管(5)的两端分别朝上弯折预置角度；

和/或，所述第一集流管(4)和所述第二集流管(5)平行设置，且所述第二集流管(5)的轴线高度高于所述第一集流管(4)的轴线高度。

3.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热件(2)靠近所述服务器(1)的出风口的一端伸出所述服务器(1)且底部连接有导热件(7)。

4.根据权利要求3所述的换热结构，其特征在于，所述导热件(7)包括多个平行设置的翅片。

5.根据权利要求3所述的换热结构，其特征在于，还包括壳体(8)，所述壳体(8)的底部开口设置，所述换热件(2)、所述第一集流管(4)和所述第二集流管(5)均设置所述壳体(8)内。

6.根据权利要求5所述的换热结构，其特征在于，所述壳体(8)的上对应所述导热件(7)设有导风板(9)。

7.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述分离件(6)为三通管，所述三通管具有相互连通的进口端、所述第一出口端(10)和所述第二出口端(11)，所述三通管通过所述进口端与第二集流管(5)的内腔连通。

8.一种换热装置，其特征在于，包括：多个如权利要求1-7任一项所述的换热结构；

多个所述换热结构沿竖直方向由上至下依次间隔布置；

每两个相邻的所述换热结构通过第一连接管(13)串联，所述第一连接管(13)的一端与其中一个所述换热结构的第二出口端(11)连接，另一端与另一个所述换热结构的进液口(12)连接；

其中，最顶部的换热结构的所述进液口(12)连接有进液管路(14)，最底部的所述换热结构的所述第二出口端(11)连接有出液管路(15)。

9.根据权利要求8所述的换热装置，其特征在于，还包括排气管路(16)，多个所述换热结构上的第一出口端(10)均与所述排气管路(16)连通。

10.一种机柜，其特征在于，包括：

柜体(17)；

多个服务器(1)，由上至下依次间隔设置在所述柜体(17)内；

如权利要求8-9任一项所述的换热装置，换热装置中的多个换热结构分别对应设置在多个所述服务器(1)的顶部。