冷板组件、高热流密度电子设备散热组件、系统的制作方法

未命名 07-21 阅读:110 评论:0


1.本技术实施例涉及散热领域,尤其涉及一种冷板组件。本技术实施例还涉及一种采用上述冷板组件的高热流密度电子设备散热组件,和包含上述高热流密度电子设备散热组件的高热流密度电子设备散热系统。


背景技术:

2.电子技术的不断发展使得电子设备的集成度和性能不断提高,进而使得其功率和热流密度不断增大,因此高热流密度的电子设备在工作过程中将产生巨大的热量。为避免温度过高影响电子设备的性能和运行稳定性,现有方案采用了液冷技术,如利用单相液冷板换热或利用相变原理通过气液两相沸腾换热进行散热的液冷散热系统,来对高热流密度电子设备进行散热。
3.在实现本实用新型的过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
4.现有方案中系统仍需以最大冷量配置系统设备,对于高热流密度电子设备的小型系统而言,系统的体积、重量、功耗较大,系统的可移动性受到限制,给用户带来较大的不便。


技术实现要素:

5.针对现有技术中高热流密度电子设备的散热系统体积、重量、功耗较大的问题,本技术实施例提供了一种冷板组件、高热流密度电子设备散热组件、系统,能够减小系统的体积、重量和功耗,提升系统的可移动性。
6.第一方面,本技术实施例提供一种冷板组件,应用于散热系统,所述散热系统用于给高热流密度电子设备散热;所述冷板组件包括:相变冷板和与所述相变冷板连通的第一节流装置;
7.所述相变冷板设置有:
8.至少两个互不相通的腔体,每个所述腔体均与所述散热系统的储能组件连通;以及
9.第一连通管路,与所有所述腔体连通,所述相变冷板在所述第一连通管路与所有所述腔体连通后形成工质流道;所述第一连通管路设置有第一通断控制装置;
10.所述储能组件包括:
11.通过管路依次连通的第二节流装置、储能装置和第二通断控制装置;以及
12.第二连通管路,用于将所述储能装置分别与每个所述腔体连通;所述第二连通管路设置有第三通断控制装置;
13.其中:所述冷板组件与所述散热系统连接后构成回路,所述散热系统内充注有工质;
14.当所述高热流密度电子设备运行于第一模式下时,所述工质不分流;所述工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述储能装置、相应所述腔体,流入所述腔体内
的工质吸收来自于所述高热流密度电子设备的热量,从所述腔体内流入所述储能装置的所述工质将其吸收的热量传递给所述储能装置以恢复冷量;
15.当所述高热流密度电子设备运行于第二模式下时,所述工质分流成两部分;一部分所述工质依次流经所述第二节流装置、所述储能装置、所述第二通断控制装置,流入所述储能装置的所述工质吸收所述储能装置的热量,以使所述储能装置恢复蓄热能力;另一部分所述工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述第一连通管路、相应所述腔体。
16.本技术实施例提供的冷板组件包括相变冷板和与相变冷板连通的第一节流装置;相变冷板设置有至少两个互不相通的腔体以及第一连通管路,第一连通管路设置有第一通断控制装置,第一连通管路与相变冷板的所有腔体连通,使得相变冷板在第一连通管路与所有腔体连通后形成工质流道;当冷板组件应用于散热系统时,相变冷板的每个腔体均与散热系统的储能组件连通,储能组件包括通过管路依次连通的第二节流装置、储能装置和第二通断控制装置以及将储能装置分别与每个腔体连通的第二连通管路,第二连通管路设置有第三通断控制装置;冷板组件与散热系统连接后构成回路,散热系统内充注有工质,当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,工质不分流;工质依次流经第一节流装置、相应腔体、储能装置、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,从腔体内流入储能装置的工质将其吸收的热量传递给储能装置以恢复冷量,使得流出相变冷板的工质不必带走高热流密度电子设备产生的所有热量,因此工质的循环量不必达到最大冷量;当高热流密度电子设备运行于第二模式下时,工质分流成两部分,一部分工质依次流经第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置,流入储能装置的工质吸收储能装置的热量,以使储能装置恢复蓄热能力;另一部分工质依次流经第一节流装置、相应腔体、第一连通管路、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量。这样,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,满足高热流密度电子设备的散热需求,而且不需以最大冷量配置系统设备,可采用更小规格的系统设备,还可降低系统的工质充注量,因此对于采用本技术实施例提供的冷板组件的散热系统而言,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。另一方面,对于采用本技术实施例提供的冷板组件的散热系统而言,通过设置第一节流装置和第二节流装置,有利于调控工质的饱和温度,不仅可以有效地控制高热流密度电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗。
17.第二方面,本技术实施例提供一种高热流密度电子设备散热组件,应用于高热流密度电子设备散热系统,所述高热流密度电子设备散热组件包括:至少一个冷板组件和至少一个储能组件;所述冷板组件为第一方面所述的冷板组件,所述储能组件为第一方面所述的储能组件;
18.每个所述储能装置均至少与一个所述相变冷板的所有所述腔体连通;
19.其中:所述高热流密度电子设备散热系统分别与所述冷板组件、所述储能组件连接后构成回路,所述散热系统内充注有工质;
20.当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,所述工质均先流入所述冷板组件;流入所述冷板组件的工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述储能装置、相应
所述腔体,流入所述腔体内的工质吸收来自于所述高热流密度电子设备的热量,从所述腔体内流入所述储能装置的所述工质将其吸收的热量传递给所述储能装置以恢复冷量;
21.当所述高热流密度电子设备运行于第二模式下时,所述工质分流;流入所述储能组件的工质依次流经所述第二节流装置、所述储能装置、所述第二通断控制装置,流入所述储能装置的所述工质吸收所述储能装置的热量,以使所述储能装置恢复蓄热能力;流入所述冷板组件的工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述第一连通管路、相应所述腔体。
22.本技术实施例提供的高热流密度电子设备散热组件包括至少一个冷板组件和至少一个储能组件;冷板组件为第一方面所述的冷板组件,储能组件为第一方面所述的储能组件;每个储能装置均至少与一个相变冷板的所有腔体连通;当高热流密度电子设备散热组件应用于高热流密度电子设备散热系统时,高热流密度电子设备散热系统分别与冷板组件、储能组件连接后构成回路,散热系统内充注有工质;当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,工质均先流入冷板组件,流入冷板组件的工质依次流经第一节流装置、相应腔体、储能装置、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,从腔体内流入储能装置的工质将其吸收的热量传递给储能装置以恢复冷量,使得流出相变冷板的工质不必带走高热流密度电子设备产生的所有热量,因此工质的循环量不必达到最大冷量;当高热流密度电子设备运行于第二模式下时,工质分流,流入储能组件的工质依次流经第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置,流入储能装置的工质吸收储能装置的热量,以使储能装置恢复蓄热能力;流入冷板组件的工质依次流经第一节流装置、相应腔体、第一连通管路、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量。如此,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,而且不需以最大冷量配置系统设备,可采用更小规格的系统设备,还可降低系统的工质充注量,因此对于采用本技术实施例提供的高热流密度电子设备散热组件的高热流密度电子设备散热系统而言,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。另一方面,本技术实施例提供的高热流密度电子设备散热组件,通过设置第一节流装置和第二节流装置,有利于调控工质的饱和温度,从而不仅可以有效地控制高热流密度电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗。
23.可选的,所述冷板组件和所述储能组件的数量均为多个;
24.每个所述相变冷板均仅与一个所述储能装置连通,且每个所述储能装置均仅与一个所述相变冷板连通。
25.可选的,所述冷板组件的数量为多个,所述储能组件的数量为一个;
26.每个相变冷板均与所述储能装置连通。
27.可选的,所述冷板组件和所述储能组件的数量均为一个。
28.第三方面,本技术实施例提供一种高热流密度电子设备散热系统,包括:压缩机、冷凝器和散热组件;其中,所述散热组件为第二方面任一项所述的高热流密度电子设备散热组件;
29.所述压缩机、所述冷凝器和所述散热组件依次通过管路连接形成循环回路,所述工质于所述循环回路中循环流动;
30.所述冷凝器的输出端分别与所有所述第一节流装置的输入端、所有所述第二节流装置的输入端连通,所述压缩机的进气端分别与所有所述第二通断控制装置、每个所述相变冷板的至少一个所述腔体连通;
31.所述压缩机,用于吸入、压缩和输送所述工质。
32.可选的,还包括:油分离器;
33.所述油分离器设置于所述压缩机和所述冷凝器之间,用于将所述工质中的润滑油从所述工质中分离。
34.可选的,还包括:第四通断控制装置;
35.所述压缩机设置有油回流口,所述油分离器设置有油分离口;
36.所述第四通断控制装置的一端与所述油回流口连通,另一端与所述油分离口连通。
37.可选的,还包括:储液罐;
38.所述储液罐设置于所述冷凝器和所述第一节流装置、所述第二节流装置之间,用于调节所述工质的循环量。
39.可选的,还包括:气液分离器;
40.所述气液分离器设置于所述第二通断控制装置、所述相变冷板和所述压缩机之间,用于将所述工质中的气态部分和液态部分进行分离。
41.本技术实施例提供的高热流密度电子设备散热系统,由于其具有第二方面任一项所述的高热流密度电子设备散热组件,显然其具有与申请实施例提供的高热流密度电子设备散热组件相同的有益效果。
附图说明
42.图1为本技术的散热组件一个实施例示意图;
43.图2为本技术的散热组件另一实施例示意图;
44.图3为本技术的散热组件另一实施例示意图;
45.图4为本技术的散热系统一个实施例示意图;
46.图5为本技术的散热系统另一实施例示意图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,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,都属于本技术保护的范围。
48.在本技术实施例的描述中,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技术实施例和简化描述,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技术实施例的限制。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。
49.在本技术实施例的描述中,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,可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
50.电子技术的不断发展使得电子设备的集成度和性能不断提高,进而使得其功率和热流密度不断增大,因此高热流密度的电子设备在工作过程中将产生巨大的热量。为避免温度过高影响高热流密度电子设备的性能和运行稳定性,需要对高热流密度的电子设备进行散热,散热手段一般包括风冷、液冷。风冷由于其物性限制,散热能力低且受环境影响大,已无法满足高热流密度电子设备的散热需求。液冷具有更出色的散热能力,越来越受到关注,但水系统中常见的水箱、水泵、换热器等器件具有较大的体积及重量,造成系统的体积和重量大,可移动性差,从而导致系统的使用受限,无法满足可移动设备的散热需求;而利用单相液冷板换热或利用相变原理通过气液两相沸腾换热进行散热的液冷散热系统,虽然能够满足高热流密度电子设备的散热需求,但存在如下问题:
51.1、利用单相液冷板换热进行散热的液冷散热系统,为满足高热流密度的解热,系统需要的冷却工质的流量较大,且需以最大冷量配置系统设备,因此系统的体积和重量较大,限制了其在可移动设备中的应用,且势必造成系统功耗增加;
52.2、利用相变原理通过气液两相沸腾换热进行散热的液冷散热系统,针对电子设备的多变性运行工况,如额定运行模式、超频运行模式间歇运行的高热流密度电子设备,如果仅以气液两相沸腾换热,系统仍需以最大冷量配置系统设备,对于高热流密度电子设备的小型系统而言,系统的体积、重量、功耗仍有富余,即系统的体积、重量、功耗较大,系统的可移动性会受到限制,限制了其在可移动设备中的应用。
53.因此,现有方案中的液冷散热系统仍需以最大冷量配置系统设备,对于高热流密度电子设备的小型系统而言,系统的体积、重量、功耗较大,系统的可移动性受到限制,给用户带来较大的不便。
54.为减小液冷散热系统的体积、重量和功耗,提升系统的可移动性,本技术实施例提供了一种冷板组件、高热流密度电子设备散热组件、系统和方法。
55.本技术提供的冷板组件,应用于散热系统,散热系统用于给高热流密度电子设备散热。冷板组件包括:相变冷板和与相变冷板连通的第一节流装置;
56.相变冷板用于吸收高热流密度电子设备产生的热量并与流入腔体内的工质进行换热,相变冷板设置有:
57.至少两个互不相通的腔体,每个腔体均与散热系统的储能组件连通;可以理解的是,这里的至少两个互不相通的腔体指的是至少两个腔体不直接相通,每个腔体均具有工质入口和工质出口,以供工质流入腔体及流出腔体;这里的高热流密度电子设备指的是热流密度高于100w/cm2的设备,可以是激光器、igbt模块等设备,具体此处不做限定;
58.以及
59.第一连通管路,与相变冷板的所有腔体连通,相变冷板在第一连通管路与所有腔体连通后形成工质流道;第一连通管路设置有第一通断控制装置;具体的,第一连通管路包括至少一条第一支路,每条第一支路均用于将一个所述腔体与另一个腔体连通,以供工质从一个腔体流通到另一个腔体;每条第一支路均设置有一个第一通断控制装置,以控制工
质的流通;
60.储能组件包括:
61.通过管路依次连通的第二节流装置、储能装置和第二通断控制装置;以及
62.第二连通管路,用于将储能装置分别与相变冷板的每个腔体连通;第二连通管路设置有第三通断控制装置;具体的,第二连通管路包括至少两条第二支路,储能装置与相变冷板的每个腔体之间均设置有至少一条第二支路,以供工质从腔体内流入储能装置和/或供工质从储能装置内流入腔体;每条第二支路均设置有一个第三通断控制装置,以控制工质的流通;
63.其中:冷板组件与散热系统连接后构成回路,散热系统内充注有工质,工质于该回路中循环流动;
64.当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,工质不分流;工质依次流经第一节流装置、相应腔体、储能装置、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,从腔体内流入储能装置的工质将其吸收的热量传递给储能装置以恢复冷量;
65.当高热流密度电子设备运行于第二模式下时,工质分流成两部分;一部分工质依次流经第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置,流入储能装置的工质吸收储能装置的热量,以使储能装置恢复蓄热能力;另一部分工质依次流经第一节流装置、相应腔体、第一连通管路、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量。
66.可以理解的是,这里的第一模式可以是超频模式,高热流密度电子设备运行于第一模式下指的是高热流密度电子设备运行于超频模式下,超频模式指的是超出额定频率/功率运行的模式,相应的,这里的第二模式可以是额定模式,高热流密度电子设备运行于第二模式下指的是高热流密度电子设备运行于额定模式下,额定模式指的是以额定频率/功率运行的模式。
67.进一步的,散热系统具有工质输送端和工质回流端,工质输送端分别与第一节流装置的输入端、第二节流装置的输入端连通,第一节流装置的输出端与至少一个腔体的工质入口连通,以将工质输入相应腔体内;工质回流端与第二通断控制装置以及至少一个腔体的工质出口连通,以实现散热系统的工质回流;可以理解的是,散热系统除具有储能组件外,一般还具有通过管路依次连接的压缩机、冷凝器,因此,这里的工质输送端可以为冷凝器的输出端,工质回流端可以为压缩机的进气端,具体此处不做限定;
68.其中:
69.高热流密度电子设备超频运行时,控制第一节流装置、第三通断控制装置打开,且控制第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置关闭;在散热系统的驱动下,工质依次流经工质输送端、第一节流装置、相应腔体、储能装置、相应腔体,工质最终会流入与工质回流端连通的相应腔体内并经相应腔体的工质出口流入工质回流端,在这个过程中,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,而流入储能装置内的工质将其吸收的热量传递给储能装置,以使工质恢复冷量,以恢复工质的散热能力,从而实现以更小流量的工质循环来完成对高热流密度电子设备超频运行的散热;
70.高热流密度电子设备额定运行时,控制第一节流装置、第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置打开,且控制第三通断控制装置;在散热系统的驱动下,一部分
工质依次流经工质输送端、第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置、工质回流端,在这个过程中,流入储能装置的工质吸收储能装置的热量,使储能装置恢复蓄热量,以使储能装置恢复蓄热能力,以在高热流密度电子设备超频运行时,通过储能装置暂时存储工质带来的高热流密度电子设备的热量;另一部分工质依次流经工质输送端、第一节流装置、相应腔体、相应第一支路、相应腔体、工质回流端,在这个过程中,于相变冷板的腔体间流通的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,以实现对高热流密度电子设备的冷却降温。
71.下面对本技术提供的冷板组件的部分具体实施例进行描述。
72.在第一个具体实施例中,请参阅图1,一种冷板组件,应用于给高热流密度电子设备散热的散热系统;冷板组件包括相变冷板6和与相变冷板6连通的第一节流装置4;
73.相变冷板6设置有两个互不相通的腔体,为便于理解,将两个腔体分为第一腔体61和第二腔体62;可以理解的是,第一腔体61和第二腔体62均具有工质入口和工质出口,以供工质流入及流出;
74.相变冷板6还设置有第一连通管路,第一连通管路与所有腔体连通,即第一连通管路的一端与第一腔体61的工质出口连通,另一端与第二腔体62的工质入口连通,以供工质从第一腔体61流通到第二腔体62;这里的第一连通管路可以由一条第一支路构成,且该条第一支路设置有第一通断控制装置13,以控制工质的流通;具体的,第一通断控制装置13可以为电磁阀;
75.储能组件包括通过管路依次连通的第二节流装置5、储能装置7和第二通断控制装置12,以及用于将储能装置7分别与相变冷板6的每个腔体连通的第二连通管路,即通过第二连通管路将储能装置7分别与第一腔体61和第二腔体62连通,以供工质从第一腔体61流入储能装置7和供工质从储能装置7流入第二腔体62;这里的第二连通管路可以由两条第二支路构成,储能装置7与第一腔体61的工质出口之间设置有一条第二支路,且储能装置7与第二腔体62的工质入口之间也设置有一条第二支路,也即储能装置7与每个腔体之间均设置有第二支路,以供工质从腔体流入储能装置7或供工质从储能装置7流入腔体;每条第二支路均设置有第三通断控制装置8,以控制工质的流通;具体的,第二通断控制装置12、第三通断控制装置8均可以为电磁阀;可以理解的是,这里的储能装置7具有输入口和输出口,以配合相变冷板6使用,储能装置7可以为相变储能装置或非相变储能装置,能够用于蓄热;本技术提供的储能装置7采用相变储能装置是最佳的选择,即储能装置7优选的为相变储能装置,通过相变储能装置的相变反应,实现蓄热;
76.散热系统具有工质输送端和工质回流端,工质输送端分别与第一节流装置4的输入端、第二节流装置5的输入端连通,第一节流装置4的输出端与第一腔体61的工质入口连通,以将工质输入第一腔体61内;工质回流端与第二通断控制装置12以及第二腔体62的工质出口连通,以实现散热系统的工质回流;可以理解的是,散热系统除具有储能组件外,一般还具有通过管路依次连接的压缩机、冷凝器,因此,这里的工质输送端可以为冷凝器的输出端,工质回流端可以为压缩机的进气端,具体此处不做限定;
77.其中:
78.当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置4、第三通断控制装置8均会被打开,且第二节流装置5、第一通断控制装置13、第二通断控制装置12均会被关闭;在散热系
统的驱动下,工质依次流经工质输送端、第一节流装置4、第一腔体61、储能装置7、第二腔体62,工质最终会流入与工质回流端连通的第二腔体62内并经第二腔体62的工质出口流入工质回流端,在这个过程中,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,而流入储能装置7内的工质将其吸收的热量传递给储能装置7,以使工质恢复冷量,以恢复工质的散热能力,流出相变冷板的工质不必带走高热流密度电子设备产生的所有热量,因此工质的循环量不必达到最大冷量,从而实现以更小流量的工质循环来完成对高热流密度电子设备超频运行的散热;具体的,流入第一腔体61内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再流入储能装置7内的工质将其在第一腔体61内吸收的热量传递给储能装置进行存储,以使工质被恢复冷量,以保障工质流入第二腔体62内具有足够的散热能力,工质从储能装置7流出后,会流入第二腔体62内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,实现对高热流密度电子设备的冷却降温;
79.而当高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置4、第二节流装置5、第一通断控制装置13、第二通断控制装置12均会被打开,且第三通断控制装置8会被关闭;在散热系统的驱动下,一部分工质依次流经工质输送端、第二节流装置5、储能装置7、第二通断控制装置12、工质回流端,在这个过程中,流入储能装置7的工质吸收储能装置7存储的热量,以使储能装置7恢复蓄热量,使储能装置7恢复蓄热能力,以在高热流密度电子设备超频运行时,通过储能装置7暂时存储工质带来的高热流密度电子设备的热量;另一部分工质依次流经工质输送端、第一节流装置4、第一腔体61、第二腔体62、工质回流端,在这个过程中,流入冷板组件的一部分工质,先流入第一腔体61内吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再经第一腔体61的工质出口、第一支路、第二腔体62的工质入口流入第二腔体62内,继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,以实现对高热流密度电子设备的冷却降温。
80.如此,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,满足高热流密度电子设备的散热需求,而且应对高热流密度电子设备超频运行也不需以最大冷量配置系统设备,可采用更小规格的系统设备,还可降低系统的工质充注量,因此对于采用本技术提供的冷板组件的散热系统而言,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。另一方面,对于采用本技术提供的冷板组件的散热系统而言,通过设置第一节流装置和第二节流装置,有利于调控工质的饱和温度,不仅可以有效地控制高热流密度电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗。
81.在第二个具体实施例中,一种冷板组件,应用于给高热流密度电子设备散热的散热系统;冷板组件包括相变冷板6和与相变冷板6连通的第一节流装置4;
82.相变冷板设置有三个互不相通的腔体,为便于理解,将三个腔体分为第一腔体、第二腔体、第三腔体;可以理解的是,第一腔体、第二腔体、第三腔体均具有工质入口和工质出口,以供工质流入及流出;
83.相变冷板还设置有第一连通管路,第一连通管路与所有腔体连通,即第一连通管路与第一腔体、第二腔体、第三腔体连通;这里的第一连通管路可以由两条第一支路构成,
为便于区分与理解,将这两条第一支路分为第一支路a和第一支路b;第一支路a的一端与第一腔体的工质出口连通,且第一支路a的另一端与第二腔体的工质入口连通,以供工质从第一腔体流通到第二腔体;第一支路b的一端与第二腔体的工质出口连通,且第二支路b的另一端与第三腔体的工质入口连通,以供工质从第二腔体流通到第三腔体;第一支路a和第一支路b均设置有第一通断控制装置,以控制工质的流通;具体的,所有第一通断控制装置均可以为电磁阀;
84.储能组件包括通过管路依次连通的第二节流装置、储能装置和第二通断控制装置,以及用于将储能装置分别与相变冷板的每个腔体连通的第二连通管路,即通过第二连通管路将储能装置分别与第一腔体、第二腔体、第三腔体连通;这里的第二连通管路可以由四条第二支路构成,储能装置与第一腔体的工质出口之间设置有一条第二支路,储能装置与第二腔体的工质入口以及工质出口之间各分别设置有一条第二支路,且储能装置与第三腔体的工质入口之间也设置有一条第二支路,也即储能装置与每个腔体之间均设置有至少一条第二支路,以供工质从腔体流入储能装置和/或供工质从储能装置流入腔体;每条第二支路均设置有第三通断控制装置,以控制工质的流通;具体的,所有第二通断控制装置、所有第三通断控制装置均可以为电磁阀;可以理解的是,这里的储能装置具有输入口和输出口,以配合相变冷板使用,储能装置可以为相变储能装置或非相变储能装置,能够用于蓄热;本技术提供的储能装置采用相变储能装置是最佳的选择,即储能装置优选的为相变储能装置,通过相变储能装置的相变反应,实现蓄热;
85.散热系统具有工质输送端和工质回流端,工质输送端分别与第一节流装置的输入端、第二节流装置的输入端连通,第一节流装置的输出端与第一腔体的工质入口连通,以将工质输入第一腔体内;工质回流端与第二通断控制装置以及第三腔体的工质出口连通,以实现散热系统的工质回流;可以理解的是,散热系统除具有储能组件外,一般还具有通过管路依次连接的压缩机、冷凝器,因此,这里的工质输送端可以为冷凝器的输出端,工质回流端可以为压缩机的进气端,具体此处不做限定;
86.其中:
87.当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置、第三通断控制装置均会被打开,且第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被关闭;在散热系统的驱动下,工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体、储能装置、第二腔体、储能装置、第三腔体,工质最终会流入与工质回流端连通的第三腔体内并经第三腔体的工质出口流入工质回流端,在这个过程中,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,而流入储能装置内的工质将其吸收的热量传递给储能装置,使工质恢复冷量,以恢复工质的散热能力,从而实现以更小流量的工质循环来完成对高热流密度电子设备超频运行的散热;具体的,流入第一腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再流入储能装置内的工质将其在第一腔体内吸收的传递给储能装置进行存储,使工质恢复至少一部分冷量,以保障工质流入第二腔体内具有足够的散热能力,工质从储能装置流出后,会流入第二腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,继而流入储能装置以将其在第二腔体内吸收的热量传递给储能装置,以使工质再次恢复至少一部分冷量,以保障工质流入第三腔体内具有足够的散热能力,工质再次从储能装置流出后,会流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,最终工质经第三腔体
的工质出口流入工质回流端,以进行下一次循环;
88.而当高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置、第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被打开,且第三通断控制装置会被关闭;在散热系统的驱动下,一部分工质依次流经工质输送端、第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置、工质回流端,在这个过程中,流入储能装置的工质吸收储能装置的热量,使储能装置恢复蓄热量,以在高热流密度电子设备超频运行时,通过储能装置暂时存储工质带来的高热流密度电子设备的热量;另一部分工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体、第二腔体、第三腔体、工质回流端,在这个过程中,流入冷板组件的一部分工质,先流入第一腔体内吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再流入第二腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,继而再流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,以实现对高热流密度电子设备的冷却降温。
89.应当可以理解的是,本具体实施例具有与本技术提供的冷板组件的第一个具体实施例相同的技术效果,在此不做赘述。
90.在第三个具体实施例中,该具体实施例中冷板组件的结构与冷板组件的第二个具体实施例所描述的结构大致相同,区别在于,相变冷板设置一条第一支路;第一支路的一端与第一腔体的工质出口连通,且第一支路的另一端分别与第二腔体的工质入口、第三腔体的工质入口连通,以供工质从第一腔体分别流通到第二腔体、第三腔体;
91.相应的,储能装置与第一腔体的工质出口之间设置有一条第二支路,储能装置与第二腔体的工质入口以及第三腔体的工质入口之间各分别设置有一条第二支路;
92.相应的,工质回流端分别与第二通断控制装置以及第二腔体的工质出口、第三腔体的工质出口连通,以实现散热系统的工质回流;
93.其中:
94.当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置、第三通断控制装置均会被打开,且第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被关闭;在散热系统的驱动下,工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体、储能装置、第二腔体与第三腔体,工质最终会流入与工质回流端连通的第二腔体与第三腔体并经相应的工质出口流入工质回流端,在这个过程中,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,而流入储能装置内的工质将其吸收的传递给储能装置,使工质恢复至少一部分冷量,以恢复工质的散热能力,从而实现以更小流量的工质循环来完成对高热流密度电子设备超频运行的散热;具体的,流入第一腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再流入储能装置内的工质将其在第一腔体内吸收的热量传递给储能装置进行存储,使工质恢复至少一部分冷量,以保障流入第二腔体、第三腔体的工质具有足够的散热能力,工质在储能装置内完成换热后,一部分会流入第二腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,最终经第二腔体的工质出口流入工质回流端,而另一部分会流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,最终经第三腔体的工质出口流入工质回流端,以完成对高热流密度电子设备散热;
95.而当高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置、第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被打开,且第三通断控制装置会被关闭;在散热系统的驱动下,一部分工质依次流经工质输送端、第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置、工质回
流端,在这个过程中,流入储能装置的工质吸收储能装置存储的热量,使储能装置恢复蓄热量,以在高热流密度电子设备超频运行时,通过储能装置暂时存储工质带来的高热流密度电子设备的热量;另一部分工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体、第二腔体与第三腔体、工质回流端,在这个过程中,流入冷板组件的一部分工质,先流入第一腔体内吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再经第一支路分成两部分,一部分流入第二腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,另一部分流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,以实现对高热流密度电子设备的冷却降温。
96.应当可以理解的是,本具体实施例具有与本技术提供的冷板组件的第一个具体实施例相同的技术效果,在此不做赘述。
97.在第四个具体实施例中,该具体实施例中冷板组件的结构与冷板组件的第三个具体实施例所描述的结构大致相同,区别在于,第一支路的一端分别与第一腔体的工质出口、第二腔体的工质出口连通,且第一支路的另一端与第三腔体的工质入口连通,以供工质从第一腔体、第二腔体流通到第三腔体;
98.相应的,储能装置与第一腔体的工质出口、第二腔体的工质出口之间各分别设置有一条第二支路,储能装置与第三腔体的工质入口之间也设置有一条第二支路;
99.相应的,第一节流装置的输出端分别与第一腔体的工质入口、第二腔体的工质入口连通,以将工质输入第一腔体、第二腔体;工质回流端分别与第二通断控制装置以及第三腔体的工质出口连通,以实现散热系统的工质回流;
100.其中:
101.当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置、第三通断控制装置均会被打开,且第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被关闭;在散热系统的驱动下,工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体与第二腔体、储能装置、第三腔体,工质最终会流入第三腔体并经第三腔体的工质出口流入工质回流端,在这个过程中,流入第一腔体内和流入第二腔体内的工质分别吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再流入储能装置内的工质将其吸收的至少一部分热量存储于储能装置,使工质恢复至少一部分冷量,以保障流入第三腔体的工质具有足够的散热能力,工质在储能装置内完成换热后,会流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,最终经第三腔体的工质出口流入工质回流端,以完成对高热流密度电子设备散热;
102.而当高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置、第二节流装置、第一通断控制装置、第二通断控制装置均会被打开,且第三通断控制装置会被关闭;在散热系统的驱动下,一部分工质依次流经工质输送端、第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置、工质回流端,在这个过程中,流入储能装置的工质吸收储能装置存储的热量,使储能装置恢复蓄热量,以在高热流密度电子设备超频运行时,通过储能装置暂时存储工质带来的高热流密度电子设备的热量;另一部分工质依次流经工质输送端、第一节流装置、第一腔体与第二腔体、第三腔体、工质回流端,在这个过程中,流入冷板组件的一部分工质,先流入第一腔体内和第二腔体内吸收来自于高热流密度电子设备的热量,再经第一支路汇合后,流入第三腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以带走高热流密度电子设备的热量,以实现对高热流密度电子设备的冷却降温。
103.应当可以理解的是,本具体实施例具有与本技术提供的冷板组件的第一个具体实施例相同的技术效果,在此不做赘述。
104.应当可以理解的是,在其他具体实施例中,相变冷板可以设置四个及四个以上互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体,以及设置两条及两条以上第一支路,其连接方式及工作原理可参考前文内容,在此不做赘述。相变冷板的形状及具体结构形式,可根据所针对的高热流密度电子设备做适应性调整,以满足实际需求,具体此处不做限定。
105.本技术还提供一种高热流密度电子设备散热组件,下面对本技术提供的高热流密度电子设备散热组件进行描述。
106.请参阅图1,本技术提供的高热流密度电子设备散热组件,应用于高热流密度电子设备散热系统,高热流密度电子设备散热系统用于给高热流密度电子设备散热。高热流密度电子设备散热组件包括:至少一个冷板组件和至少一个储能组件;冷板组件为前文所述的冷板组件,储能组件为前文所述的储能组件;
107.每个储能装置7均至少与一个相变冷板6的所有腔体连通;
108.其中:高热流密度电子设备散热系统分别与冷板组件、储能组件连接后构成回路,散热系统内充注有工质,工质于回路中循环流动;
109.当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,工质均先流入冷板组件;流入冷板组件的工质依次流经第一节流装置4、相应腔体、储能装置7、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量,从腔体内流入储能装置7的工质将其吸收的热量传递给储能装置7以恢复冷量;
110.当高热流密度电子设备运行于第二模式下时,工质分流;流入储能组件的工质依次流经第二节流装置5、储能装置7、第二通断控制装置12,流入储能装置7的工质吸收储能装置7的热量,以使储能装置7恢复蓄热能力;流入冷板组件的工质依次流经第一节流装置4、相应腔体、第一连通管路、相应腔体,流入腔体内的工质吸收来自于高热流密度电子设备的热量。
111.进一步的,高热流密度电子设备散热系统具有输送端和回流端,输送端分别与所有第一节流装置4的输入端、所有第二节流装置5的输入端连通,每个第一节流装置4的输出端均对应与一个相变冷板6的至少一个腔体的工质入口连通,以将工质输入相应腔体内;回流端与所有第二通断控制装置12以及每个相变冷板6的至少一个腔体的工质出口连通;
112.其中:
113.高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置4、第三通断控制装置8均会被打开,且第二节流装置5、第一通断控制装置13、第二通断控制装置12均会被关闭;在高热流密度电子设备散热系统的驱动下,工质先经输送端、第一节流装置4流入相应腔体以吸收来自于高热流密度电子设备的热量,继而经相应第二支路流入相应储能装置7以将其吸收的至少一部分热量存储于储能装置7,以使工质恢复冷量,再继而从相应储能装置7流入相应腔体内继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,工质最终会流入与回流端连通的相应腔体内并经相应腔体的工质出口流入回流端;
114.高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置4、第二节流装置5、第一通断控制装置13、第二通断控制装置12均会被打开,且第三通断控制装置8会被关闭;在高热流密度电子设备散热系统的驱动下,一部分工质依次流经输送端、第二节流装置5、储能装置7、第
二通断控制装置12、所述回流端,流入储能装置7的工质吸收储能装置7存储的热量,以使储能装置7恢复蓄热能力;另一部分工质依次流经输送端、第一节流装置4、相变冷板6的腔体、所述回流端,以带走高热流密度电子设备额定运行时产生的热量。
115.如此,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,而且不需以最大冷量配置系统设备,可采用更小规格的系统设备,还可降低系统的工质充注量,因此对于采用本技术提供的高热流密度电子设备散热组件的高热流密度电子设备散热系统而言,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。另一方面,本技术提供的高热流密度电子设备散热组件,通过设置第一节流装置和第二节流装置,有利于调控工质的饱和温度,从而不仅可以有效地控制高热流密度电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗。
116.另外,冷板组件和储能组件之间的数量关系和连接关系至少有如下三个情况:一、请参阅图2,冷板组件和储能组件的数量均为多个,每个冷板组件均仅与一个储能组件连通,且每个储能组件均仅与一个冷板组件连通;二、请参阅图3,冷板组件的数量为多个,储能组件的数量为一个,且每个冷板组件均与储能组件连通;三、请参阅图1,冷板组件和储能组件的数量均为一个,冷板组件与储能组件相互连通;由于每个冷板组件均仅有一个相变冷板,且每个储能组件均仅有一个储能装置;因此,相变冷板6和储能装置7之间的数量关系和连接关系也至少有如下三种情况:一、请参阅图2,相变冷板6和储能装置7的数量均为多个,每个相变冷板6均仅与一个储能装置7连通,且每个储能装置7均仅与一个相变冷板6连通;二、请参阅图3,相变冷板6的数量为多个,储能装置7的数量为一个,且每个相变冷板6均与储能装置7连通;三、请参阅图1,相变冷板6和储能装置7的数量均为一个,相变冷板6和储能装置7相互连通。其工作原理及有益效果与上述内容类似,此处不再赘述。
117.应当可以理解的是,本技术提供的高热流密度电子设备散热组件能够应用于高热流密度电子设备散热系统,请参阅图1-图5,其包括:至少一个冷板组件和至少一个储能组件;
118.每个冷板组件均包括第一节流装置4和相变冷板6,即每个冷板组件均由第一节流装置4和相变冷板6连接构成,每个第一节流装置4的输入端均能够用于连通上述高热流密度电子设备散热系统的输送端,该输送端能够输出常温高压的液态工质,且每个第一节流装置4的输出端均对应连通一个相变冷板6的至少一个腔体的工质入口,每个相变冷板6均至少有一个腔体的工质出口用于连通上述高热流密度电子设备散热系统的回流端,该回流端能够供工质回流到高热流密度电子设备散热系统的压缩机中,也即从相变冷板6中与回流端连通的相应腔体的工质出口流出的工质能够经该回流端回流到高热流密度电子设备散热系统的压缩机中,以进行下一次循环;其中,第一节流装置4在高热流密度电子设备额定运行或超频运行时均处于打开状态;
119.相变冷板6,用于吸收高热流密度电子设备产生的热量并与流入相变冷板6的工质进行换热,以使得工质能够在流动过程中带走来自于高热流密度电子设备的热量;每个相变冷板6均设置有至少两个互不相通的腔体;可以理解的是,这里的至少两个互不相通的腔体指的是至少两个腔体不直接相通,每个腔体均具有工质入口和工质出口,以供工质的流入及流出;为便于理解,以每个相变冷板6均设置两个互不相通且均具有工质入口和工质出
口的腔体为例进行描述,为便于区分,将这两个腔体分为第一腔体61和第二腔体62,如此,第一腔体61的工质入口可以视为相变冷板6的工质流入端,每个第一腔体61的工质入口对应连通一个第一节流装置4的输出端,第二腔体62的工质出口可以视为相变冷板6的工质流出端,每个所述第二腔体62的工质出口均用于连通回流端;相变冷板6除设置有第一腔体61和第二腔体62外,还设置有一条第一支路,第一支路的一端与第一腔体61的工质出口连通,另一端与第二腔体的工质入口连通,第一支路上设置有第一通断控制装置13,通过第一通断控制装置13控制第一支路的导通或截止,从而实现控制第一腔体61的工质出口与第二腔体62的工质入口之间的连通或截止;其中,第一通断控制装置13在高热流密度电子设备额定运行时处于打开状态,在高热流密度电子设备超频运行时处于关闭状态;这里的高热流密度电子设备指的是热流密度高于100w/cm2的设备,可以是激光器、igbt模块等设备,具体此处不做限定;这里的输送端可以为上述高热流密度电子设备散热系统的冷凝器的输出端(适用于散热系统未设置储液罐的情况),也可以为上述高热流密度电子设备散热系统的储液罐的输出端,而回流端可以为上述高热流密度电子设备散热系统的压缩机的进气端(适用于散热系统未设置气液分离器的情况),也可以为上述高热流密度电子设备散热系统的气液分离器的输入端,具体此处不做限定;
120.每个储能组件均包括通过管路依次连通的第二节流装置5、储能装置7和第二通断控制装置12,即每个储能组件均包括第二节流装置5、储能装置7、第二通断控制装置12以及第二连通管路,第二节流装置5、储能装置7和第二通断控制装置9通过管路依次连通;为便于理解,以高热流密度电子设备散热组件具有一个冷板组件和一个储能组件为例进行描述,储能装置7与第一腔体61的工质出口之间设置有一条第二支路,且储能装置7与第二腔体62的工质入口之间也设置有一条第二支路;每条第二支路均设置有第三通断控制装置8,以控制工质的流通;可以理解的是,这里的储能装置7具有输入口和输出口,以配合相变冷板6使用,也即储能装置7可以根据需求设置相应数量的输入口和相应数量的输出口,储能装置7能够用于当高热流密度电子设备超频运行时,存储经相变冷板6流入其内的工质的至少一部分热量进行蓄热,以及用于当高热流密度电子设备额定运行时,释放所存储的热量至经第二节流装置5流入其内的工质进行蓄冷(即恢复蓄热量),以通过工质将储能装置7在高热流密度电子设备超频运行时所存储的热量带走;其中,第二节流装置5、第二通断控制装置12、第三通断控制装置8在高热流密度电子设备额定运行时均处于打开状态,且第二节流装置5、第二通断控制装置12、第三通断控制装置8在高热流密度电子设备超频运行时均处于关闭状态;具体的,第一节流装置4和第二节流装置5均可采用电子膨胀阀,第一通断控制装置13、第二通断控制装置12和第三通断控制装置8均可采用电磁阀;这里的额定运行指的是高热流密度电子设备以额定频率/功率运行,而超频运行指的是高热流密度电子设备以高于额定频率/功率的方式运行;
121.相应的,高热流密度电子设备散热系统具有输送端和回流端,输送端分别与第一节流装置4的输入端、第二节流装置5的输入端连通,第一节流装置4的输出端与第一腔体61的工质入口连通,以将工质输入第一腔体61内;回流端分别与第二通断控制装置12以及第二腔体62的工质出口连通;
122.本技术提供的高热流密度电子设备散热组件与上述高热流密度电子设备散热系统连通后,当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置4和第三通断控制装置8处于
打开状态,第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12处于关闭状态,这种情况下,工质的流通途径仅有一种,即为输送端-第一节流装置4-第一腔体61-储能装置7-第二腔体62-回流端,从第一腔体61流入储能装置7内的工质能够将其在第一腔体内所吸收的至少一部分热量存储在储能装置7,使得工质恢复至少一部分的冷量,以保障从储能装置7流入第二腔体62的工质具备足够的散热能力,工质流入第二腔体62继续吸收来自于高热流密度电子设备的热量,以实现在工质流量低于高热流密度电子设备超频运行散热所需要的最大工质流量的情况下,仍满足高热流密度电子设备的散热需求;
123.而当高热流密度电子设备额定运行时,第一节流装置4、第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12处于打开状态,第三通断控制装置8处于关闭状态,这种情况下,工质的流通途径分为如下两种:
124.第一种,输送端-第一节流装置4-第一腔体61-第一通断控制装置13-第二腔体62-回流端,以带走高热流密度电子设备产生的热量,满足高热流密度电子设备额定运行时的散热需求;
125.第二种,输送端-第二节流装置5-储能装置7-第二通断控制装置12-回流端,经第二节流装置5流入储能装置7内的工质能够带走储能装置7所存储的热量,使得储能装置7恢复蓄热能力;
126.如此,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,而且应对高热流密度电子设备超频运行也不需以最大冷量配置系统设备,可采用更小规格的系统设备,还可降低系统的工质充注量,也能够省去水系统中常见的水箱、水泵、换热器等器件,因此对于采用本技术提供高热流密度电子设备散热组件的散热系统而言,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。
127.下面对本技术提供的高热流密度电子设备散热组件的运行原理进行描述,为便于理解,以高热流密度电子设备散热组件设置一个冷板组件和一个储能组件,且以冷板组件的相变冷板6仅设置第一腔体62和第二腔体62为例进行描述,具体运行原理为:当高热流密度电子设备为额定模式、超频模式间歇运行的高热流密度电子设备时,高热流密度电子设备超频运行时,系统的工质流量低于高热流密度电子设备散热所需的最大工质流量,且工质的饱和温度高于储能装置7中的材料或工质的温度(相变温度);工质流经第一节流装置4后经第一腔体61的工质入口进入第一腔体61,工质在第一腔体61内吸收高热流密度电子设备的热量,汽化成低温低压的工质(蒸汽)或者气液混合的工质(气液混合物),继而经第一腔体61的工质出口流入储能装置7释放至少一部分的热量以将工质吸收的至少一部分热量存储在储能装置7,释放热量后的工质经第二腔体62的工质入口重新进入相变冷板6,并在第二腔体62内进行沸腾换热,再次吸收高热流密度电子设备的热量汽化成低温低压的工质(蒸汽),继而经第二腔体62的出口经回流端回流至压缩机中。由于第二节流装置5关闭,故无工质流经第二节流装置5。高热流密度电子设备超频运行若干时间后,会切换到额定运行模式,此时,工质的流量高于高热流密度电子设备于额定运行模式下散热所需的工质流量,且流经第二节流装置5的工质的饱和温度低于储能装置7中的材料或工质的温度(相变温度),流经第一节流装置4的工质的饱和温度只需要低于高热流密度电子设备的温度即可;第一节流装置4输出的工质经相变冷板6的第一腔体61的入口进入第一腔体61,工质在第一
腔体61内吸收高热流密度电子设备的热量之后,汽化成气液混合的工质(气液混合物),继而经第一腔体61的工质出口、第一通断控制装置13、第二腔体62的工质入口进入第二腔体62,并在第二腔体62继续吸收热量汽化成蒸汽(气态的工质),继而工质经第二腔体62的工质出口、回流端回流至高热流密度电子设备散热系统的压缩机中。第二节流装置5输出的工质进入储能装置7中吸收储能装置7存储的热量,最后经第二通断控制装置12、回流端回流至高热流密度电子设备散热系统的压缩机中。可以理解的是,储能装置7在工质流量低于高热流密度电子设备散热所需的最大工质流量,且工质的饱和温度高于储能装置7中的材料或工质的相变温度时,能够存储工质带来的热量,起到蓄热的作用,而储能装置7在工质流量高于高热流密度电子设备散热所需的最大工质流量,且工质的饱和温度低于储能装置7中的材料或工质的相变温度时,能够被工质带走其存储的热量,使得储能装置7进行蓄冷,重新恢复蓄热作用;通过设置相变冷板6、储能装置7,使得具有本技术提供的高热流密度电子设备散热组件的散热系统所需的工质流量低于高热流密度电子设备超频模式下散热所需的最大工质流量、高于高热流密度电子设备额定模式下散热所需的工质流量,高热流密度电子设备超频运行时,由储能装置7存储至少一部分热量,从而实现系统仅以稍大于运行额定模式下所需的冷量配置系统设备,另外,由于在额定运行时储能装置7的热量由一部分工质带走,故另一部分流经第一节流装置4的工质的饱和温度可以不必过低,只需低于相变冷板的温度即可,不必过低的饱和温度能够保证高热流密度电子设备的温度均匀性,使得高热流密度电子设备持续在预设的温度范围内工作,保障高热流密度电子设备的正常工作。如此,在整个运行周期内,不仅可以控制高热流密度电子设备的最高温度在一定范围内,而且应当高热流密度电子设备超频运行也不需以最大冷量配置系统设备,不仅满足了间歇工作的高热流密度电子设备的散热需求,而且更便于适应不同工况的运行模式。也就是说,对于高热流密度电子设备散热系统而言,采用本技术提供的高热流密度电子设备散热组件,能够减小系统的体积、重量和功耗,有利于实现系统的紧凑化、轻量化、低功耗,提升系统的可移动性,能够适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。另一方面,本技术提供的高热流密度电子设备散热组件,通过设置第一节流装置4和第二节流装置5,有利于调控高热流密度电子设备超频模式、额定模式下工质的饱和温度,从而不仅可以有效地控制高热流密度电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗。
128.这里的额定模式/额定运行模式指的是高热流密度电子设备以额定频率/功率运行,超频模式/超频运行模式指的是高热流密度电子设备以高于额定频率/功率的方式运行。
129.本技术还提供一种高热流密度电子设备散热系统,下面对本技术提供的高热流密度电子设备散热系统进行描述。
130.请参阅图4,在一个实施例,本技术提供的高热流密度电子设备散热系统,用于给高热流密度电子设备散热;高热流密度电子设备散热系统包括:
131.压缩机1、冷凝器2和散热组件3;其中,散热组件3为前文所述高热流密度电子设备散热组件;
132.压缩机1、冷凝器2和散热组件3依次通过管路连接形成循环回路,工质于循环回路中循环流动;
133.散热组件3设置有冷板组件和储能组件,冷板组件包括第一节流装置4和相变冷板6,储能组件包括第二节流装置5、储能装置7、第二通断控制装置12以及第二连通管路,其中,冷板组件可以有一个或多个,储能组件也有一个或多个。在一种实施方式中,冷板组件和储能组件数量均为多个,冷板组件与储能组件一一对应,即每个相变冷板6均仅与一个储能装置7连通,且每个储能装置7均仅与一个相变冷板6连通。在另一种实施方式中,冷板组件数量为一个,储能组件也为一个,相变冷板6与储能装置7相互连通。在又一种实施方式中,储能组件数量为一个,而冷板组件有多个,一个储能装置7连通多个相变冷板6;可以理解的是,相变冷板6,用于吸收高热流密度电子设备产生的热量并与进入相变冷板6的工质进行换热,以使得工质能够在流动过程中带走来自于高热流密度电子设备的热量;相变冷板6设置有至少两个互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体,相变冷板6还设置有至少一条第一支路,每条第一支路均用于将一个所述腔体与另一个腔体连通,以供工质从一个腔体流通到另一个腔体;每条第一支路上均设置有第一通断控制装置;每个储能装置7均至少与一个相变冷板6的所有腔体之间设置有至少一条第二支路,以供工质从腔体流入储能装置7和/或供工质从储能装置7流入腔体;每条第二支路上均设置有第三通断控制装置8,其中,第三通断控制装置8在高热流密度电子设备额定运行时处于关闭状态;
134.冷凝器2的输出端分别与所有第一节流装置4的输入端、所有第二节流装置5的输入端连通,压缩机1的进气端分别与所有第二通断控制装置12、每个相变冷板6的至少一个腔体连通;可以理解的是,每个相变冷板6均至少有一个腔体的工质出口与压缩机1的进气端连通,以供工质回流到压缩机1;
135.为便于描述和理解,下文以散热组件3设置一个冷板组件和一个储能组件,且冷板组件的相变冷板6设置两个互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体为例进行描述,这两个腔体分别为第一腔体61和第二腔体62;
136.其中,压缩机1是整个高热流密度电子设备散热系统的动力装置,起着吸入、压缩、输送工质的作用,即压缩机1能够用于吸入、压缩、输送工质(蒸汽),在压缩机1的作用下,从第一节流装置4流出的工质,经第一腔体61的工质入口进入第一腔体61以及再进入第二腔体62,然后经第二腔体62的工质出口流出,以吸收相变冷板6的热量,以带走高热流密度电子设备传递给相变冷板6的热量;冷凝器2作为热交换设备,利用环境冷却介质(空气或水),将来自压缩机1的高温高压工质(蒸汽)的热量带走,使高温高压工质(蒸汽)冷凝成常温高压的工质(液体),即冷凝器2能够用于将来自压缩机1的高温高压工质冷凝成高压常温的工质(液体);第一节流装置4、第二节流装置5对工质起节流降压作用,第一节流装置4通过降低工质(液体)的压力,从而降低工质(液体)的饱和温度,同时控制和调节进入相变冷板6中的工质的流量、流速等参数,而第二节流装置5通过降低工质(液体)的压力,从而降低工质(液体)的饱和温度,同时控制和调节进入储能装置7中的工质的流量、流速等参数,即第一节流装置4、第二节流装置5能够用于降低工质(液体)的饱和温度;
137.储能装置7,用于当高热流密度电子设备额定运行时,基于流经第二节流装置5进入其内的的工质带走其自身在高热流密度电子设备超频运行时所存储的热量,以进行蓄冷,以恢复蓄热作用。
138.下面对本实施例的工作原理进行描述,为便于理解,以散热组件3设置一个冷板组件和一个储能组件,且冷板组件的相变冷板6设置两个互不相通且均具有工质入口和工质
出口的腔体为例进行描述,这两个腔体分别为第一腔体61和第二腔体62,具体运行原理为:预先设定高热流密度电子设备的温度范围,包括第一预设范围和第二预设范围。当高热流密度电子设备额定运行时,检测高热流密度电子设备的温度(第三温度)是否超过预设的温度范围,即判断第三温度是否超过第二预设范围,若超过则采集实时的相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度和储能装置7内部的材料或工质的温度(第四温度),根据这两个温度对第一节流装置4和第二节流装置5进行控制,其中,由于相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度与高热流密度电子设备的温度相近,故从实用性出发,采集高热流密度电子设备的温度进行替代。用高热流密度电子设备的温度(第三温度)对第一节流装置4进行控制,第一节流装置4开启,调节流经其的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第一节流装置4的工质的饱和温度低于高热流密度电子设备的温度,同时该饱和温度又无需低至使得高热流密度电子设备的温度低于预设的温度范围的程度。第一节流装置4输出的工质流经第一腔体61和第二腔体62,沸腾换热吸收相变冷板6的热量后汽化成为蒸汽(气态的工质,即低温低压的工质),回流至压缩机1中。另一方面,用储能装置7内部的材料或工质的温度(第四温度)对第二节流装置5进行控制,第二节流装置5开启,调节流经其的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第二节流装置5的工质的饱和温度低于储能装置7内部的材料或工质的温度。第二节流装置5输出的工质进入储能装置7吸热汽化成为蒸汽(气态的工质,即低温低压的工质),蒸汽回流进入压缩机1中。
139.另外,当高热流密度电子设备超频运行时,检测高热流密度电子设备的温度(第一温度)是否超过预设的温度范围,即判断第一温度是否超过第一预设范围,若超过则采集实时的相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度和储能装置7内部的材料或工质的温度(第二温度),根据这两个温度对第一节流装置4进行控制,其中,由于相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度与高热流密度电子设备的温度相近,故从实用性出发,采集高热流密度电子设备的温度进行替代。第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12关闭,第一节流装置4开启,第三通断控制装置8开启,第一节流装置4调节流经的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第一节流装置4的工质的饱和温度低于高热流密度电子设备的温度,同时该饱和温度又高于储能装置7内部材料的温度,即工质的饱和温度既低于第一温度但又高于第二温度。工质可由第三通断控制装置8进入储能装置7,以将在第一腔体61吸收的至少一部分热量存储在储能装置7,使工质恢复至少一部分冷量,再次进入相变冷板6中,吸收第二腔体62的热量,以带走来自于高热流密度电子设备的热量,以满足高热流密度电子设备的散热需求,工质(蒸汽)流出相变冷板6后,回流至压缩机1中,以进行下一次循环。
140.当高热流电子设备额定运行时,开启第一节流装置4、第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12,关闭第三通断控制装置8,一部分工质流经第一节流装置4、第一腔体61、第一通断控制装置13和第二腔体62,带走相变冷板6的热量,另一部分工质流经第二节流装置5、储能装置7和第二通断控制装置12,带走储能装置7的热量。由于,在额定运行时储能装置7的热量由一部分工质带走,故另一部分用于高热流密度电子设备散热的流经第一节流装置4的工质的饱和温度可以不必过低,只需低于相变冷板6的温度即可,不必过低的饱和温度能够保证高热流密度电子设备的温度均匀性,使得高热流密度电子设备维持在预设的温度范围内工作,以保障高热流密度电子设备的工作效率。且相比于水系
统,省去了水系统中常见的水箱、水泵、换热器等器件,因此对于高热流密度电子设备的散热系统而言,有利于控制系统的体积、重量和功耗,实现系统的紧凑化、轻量化和低功耗,适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式。
141.请参阅图5,在另一个实施例中,本技术提供的散热系统包括:
142.压缩机1、油分离器9、冷凝器2、储液罐11、散热组件3、气液分离器14和第四通断控制装置10;
143.储能装置7为相变储能装置7或非相变储能装置7,能够用于蓄热或蓄冷,优选采用相变储能装置7实现;
144.压缩机1、油分离器9、冷凝器2、储液罐11、散热组件3和气液分离器14依次通过管路连接形成循环回路,工质于循环回路中循环流动;
145.散热组件3设置有冷板组件和储能组件,冷板组件包括第一节流装置4和相变冷板6,储能组件包括第二节流装置5、储能装置7、第二通断控制装置12以及第二连通管路,其中,冷板组件可以有一个或多个,储能组件也有一个或多个。在一种实施方式中,冷板组件和储能组件数量均为多个,冷板组件与储能组件一一对应,即每个相变冷板6均仅与一个储能装置7连通,且每个储能装置7均仅与一个相变冷板6连通。在另一种实施方式中,冷板组件数量为一个,储能组件也为一个,相变冷板6与储能装置7相互连通。在又一种实施方式中,储能组件数量为一个,而冷板组件有多个,一个储能装置7连通多个相变冷板6;可以理解的是,相变冷板6,用于吸收高热流密度电子设备产生的热量并与进入相变冷板6的工质进行换热,以使得工质能够在流动过程中带走来自于高热流密度电子设备的热量;相变冷板6设置有至少两个互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体,相变冷板6还设置有至少一条第一支路,每条第一支路均用于将一个所述腔体与另一个腔体连通,以供工质从一个腔体流通到另一个腔体;每条第一支路上均设置有第一通断控制装置;每个储能装置7均至少与一个相变冷板6的所有腔体之间设置有至少一条第二支路,以供工质从腔体流入储能装置7和/或供工质从储能装置7流入腔体;每条第二支路上均设置有第三通断控制装置8,其中,第三通断控制装置8在高热流密度电子设备额定运行时处于关闭状态;
146.冷凝器2的输出端分别与所有第一节流装置4的输入端、所有第二节流装置5的输入端连通,压缩机1的进气端分别与所有第二通断控制装置12、每个相变冷板6的至少一个腔体连通;可以理解的是,每个相变冷板6均至少有一个腔体的工质出口与压缩机1的进气端连通,以供工质回流到压缩机1;
147.为便于描述和理解,下文以散热组件3设置一个冷板组件和一个储能组件,且冷板组件的相变冷板6设置两个互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体为例进行描述,这两个腔体分别为第一腔体61和第二腔体62;
148.其中,压缩机1是整个高热流密度电子设备散热系统的动力装置,起着吸入、压缩、输送工质的作用,即压缩机1能够用于吸入、压缩、输送工质(蒸汽),在压缩机1的作用下,从第一节流装置4流出的工质,经第一腔体61的工质入口进入第一腔体61以及再进入第二腔体62,然后经第二腔体62的工质出口流出,以吸收相变冷板6的热量,以带走高热流密度电子设备传递给相变冷板6的热量;冷凝器2作为热交换设备,利用环境冷却介质(空气或水),将来自压缩机1的高温高压工质(蒸汽)的热量带走,使高温高压工质(蒸汽)冷凝成常温高压的工质(液体),即冷凝器2能够用于将来自压缩机1的高温高压工质冷凝成高压常温的工
质(液体);第一节流装置4、第二节流装置5对工质起节流降压作用,第一节流装置4通过降低工质(液体)的压力,从而降低工质(液体)的饱和温度,同时控制和调节进入相变冷板6中的工质的流量、流速等参数,而第二节流装置5通过降低工质(液体)的压力,从而降低工质(液体)的饱和温度,同时控制和调节进入储能装置7中的工质的流量、流速等参数,即第一节流装置4、第二节流装置5能够用于降低工质(液体)的饱和温度;
149.当高热流密度电子设备额定运行时,在压缩机1的作用下,从第一节流装置4流出的工质,经第一腔体61的工质入口进入相变冷板6,流经第一腔体61、第一通断控制装置13及第二腔体62后,再经第二腔体62的工质出口流出,以吸收相变冷板6的热量,以带走高热流密度电子设备传递给相变冷板6的热量。当高热流密度电子设备超频运行时,第一通断控制装置13关闭,在压缩机1的作用下,从第一节流装置4流出的工质经第一腔体61的工质入口进行相变冷板6,流经第一腔体61、第三通断控制装置8、储能装置7及第二腔体62后,再经第二腔体62的工质出口流出,以吸收相变冷板6的热量;
150.储能装置7,用于当高热流密度电子设备额定运行时,基于流经第二节流装置5进入其内的的工质带走其自身在高热流密度电子设备超频运行时所存储的热量,以进行蓄冷,以恢复蓄热作用,当高热流密度电子设备超频运行时,吸收从相变冷板6流出的工质的热量进行蓄热,储能装置7的设置,可以实现在工质流量低于高热流密度电子设备超频运行时散热所需要的最大工质流量的情况下,满足高热流密度电子设备的散热需求。
151.油分离器9,设置于压缩机1和冷凝器2之间,具体是设置于压缩机1的排气端和冷凝器2的输入端之间,用于将工质中的润滑油从工质中分离,避免润滑油进入后续的冷凝器2和相变冷板6内从而影响换热。压缩机1设置有油回流口,油分离器9设置有油分离口,第四通断控制装置10的一端与油回流口连通,另一端与油分离口连通,以在第四通断控制装置10开启时,使得油分离器9中的润滑油回流至压缩机1。具体的,第四通断控制装置10可采用电磁阀。
152.储液罐11,设置于冷凝器2和散热组件3之间,具体是设置于冷凝器2的输出端和散热组件3的输入端之间,即储液罐11设置于冷凝器2的输出端和第一节流装置4、第二节流装置5之间,也即储液罐11的输入端与冷凝器2的输出端连通,储液罐11的输出端分别与第一节流装置4的输入端、第二节流装置5的输入端连通,用于当高热流密度电子设备于超频运行模式或额定运行模式之间切换时,调节工质的循环量,即用于当系统工况发生变化时,调节工质的循环量。
153.气液分离器14,设置于散热组件3和压缩机1之间,具体是设置于散热组件3的输出端和压缩机1的进气端之间,即气液分离器14设置于压缩机1的进气端和第二通断控制装置12、相变冷板6之间,也即气液分离器14的输入端分别与第二通断控制装置12的输出端、相变冷板6的用于连通回流端的腔体的工质出口连通,气液分离器14的输出端与压缩机1的进气端连通,用于将工质中的气态部分和液态部分进行分离,以防止液态工质进入压缩机1中,以防止压缩机1被液击。
154.下面对本实施例的工作原理进行描述,为便于理解,以散热组件3设置一个冷板组件和一个储能组件,且冷板组件的相变冷板6设置两个互不相通且均具有工质入口和工质出口的腔体为例进行描述,这两个腔体分别为第一腔体61和第二腔体62,具体运行原理为:预先设定高热流密度电子设备的温度范围,包括第一预设范围和第二预设范围。当高热流
密度电子设备额定运行时,第一节流装置4、第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12开启,第三通断控制装置8关闭,检测高热流密度电子设备的温度(第三温度)是否超过预设的温度范围,即判断第三温度是否超过第二预设范围,若超过则采集实时的相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度和储能装置7内部的材料或工质的温度(第四温度),根据这两个温度对第一节流装置4和第二节流装置5进行控制,其中,由于相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度与高热流密度电子设备的温度相近,故从实用性出发,采集高热流密度电子设备的温度进行替代。用高热流密度电子设备的温度(第三温度)对第一节流装置4进行控制,第一节流装置4开启,调节流经的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第一节流装置4的工质的饱和温度低于高热流密度电子设备的温度(第三温度),同时该饱和温度又无需低至使得高热流密度电子设备的温度低于预设的温度范围的程度。第一节流装置4输出的工质流经第一腔体61、第一通断控制装置13和第二腔体62,沸腾换热吸收相变冷板6的热量后成为蒸汽(低温低压的气态工质),流至气液分离器14中。另一方面,用储能装置7内部的材料或工质的温度(第四温度)对第二节流装置5进行控制,第二节流装置5开启,调节流经的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第二节流装置5的工质的饱和温度低于储能装置7内部的材料或工质的温度(第四温度)。第二节流装置5输出的工质进入储能装置7进行吸热,汽化成为蒸汽(低温低压的气态工质)后进入气液分离器14中。两股汇合的蒸汽(低温低压的气态工质)流入气液分离器14后,再从气液分离器14回流至压缩机1,以进行下一次循环。
155.另外,对超频运行时的散热系统的工作原理进行描述。预先设定高热流密度电子设备的温度范围,当高热流密度电子设备超频运行时,第一节流装置4和第三通断控制装置8开启,第二节流装置5、第一通断控制装置13和第二通断控制装置12关闭,检测高热流密度电子设备的温度(第一温度)是否超过预设的温度范围,即判断第一温度是否超过第一预设范围,若超过则采集实时的相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度和储能装置7内部的材料或工质的温度(第二温度),根据这两个温度对第一节流装置4进行控制,其中,由于相变冷板6与高热流密度电子设备表面接触的面的温度与高热流密度电子设备的温度相近,故从实用性出发,采集高热流密度电子设备的温度进行替代。用高热流密度电子设备的温度(第一温度)对第一节流装置4进行控制,第一节流装置4开启,调节流经的工质的压力,从而调节工质的饱和温度,使得流经第一节流装置4的工质的饱和温度低于高热流密度电子设备的温度(第一温度),同时该饱和温度又高于储能装置7内部的材料或工质的温度(第二温度),且保证高热流密度电子设备的温度回到预设的温度范围。第一节流装置4输出的工质流经第一腔体61、第三通断控制装置8、储能装置7和第二腔体62,先吸收第一腔体61中的热量,再到储能装置7中散热,将热量存储在储能装置7,变回液态的工质回到相变冷板6的第二腔体62中沸腾换热吸收热量,汽化成为蒸汽(低温低压的气态工质),流至气液分离器14中,再从气液分离器14回流至压缩机1,以进行下一次循环。
156.本实施例中,当高热流电子设备额定运行时,一部分工质流经第一节流装置4、第一腔体61、第一通断控制装置13和第二腔体62,带走相变冷板6的热量,另一部分工质流经第二节流装置5和储能装置7,带走储能装置7的热量。由于,在额定运行时储能装置7的热量由一部分工质带走,故另一部分流经第一节流装置4的工质的饱和温度可以不必过低,只需低于相变冷板6的温度即可,不必过低的饱和温度能够保证高热流密度电子设备的温度均
匀性,使得高热流密度电子设备维持在预设的温度范围内工作。另外,当高热流电子设备超频运行时,工质流经第一节流装置4、第一腔体61、第三通断控制装置8、储能装置7和第二腔体62,工质将第一腔体61的热量吸收并存储至储能装置7中,从储能装置7中流出的工质进入第二腔体62再次吸热。由于工质无需携带相变冷板6所有的热量,故工质不用配置最大冷量,这样散热系统的体积和重量不会过大,且超频运行与持续工作的情况能够大大降低功耗,且相比于水系统,省去了水系统中常见的水箱、水泵、换热器等器件,因此对于高热流密度电子设备的散热系统而言,有利于控制系统的体积、重量和功耗,适用于可移动设备,而且更便于适应工况的多变运行模式;同时,通过设置第一节流装置4和第二节流装置5,有利于调控高热流密度电子设备超频运行模式和额定运行模式下工质的饱和温度,不仅可以有效地控制电子设备在整个运行周期内的温度均匀性,而且进一步减小整个运行周期内系统的功耗,实现了系统的紧凑化、轻量化和低功耗。
157.以上对本技术所提供的冷板组件、高热流密度电子设备散热组件、系统及方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本技术的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本技术的限制。

技术特征:
1.一种冷板组件,应用于散热系统,其特征在于,所述散热系统用于给高热流密度电子设备散热;所述冷板组件包括:相变冷板和与所述相变冷板连通的第一节流装置;所述相变冷板设置有:至少两个互不相通的腔体,每个所述腔体均与所述散热系统的储能组件连通;以及第一连通管路,与所有所述腔体连通,所述相变冷板在所述第一连通管路与所有所述腔体连通后形成工质流道;所述第一连通管路设置有第一通断控制装置;所述储能组件包括:通过管路依次连通的第二节流装置、储能装置和第二通断控制装置;以及第二连通管路,用于将所述储能装置分别与每个所述腔体连通;所述第二连通管路设置有第三通断控制装置;其中:所述冷板组件与所述散热系统连接后构成回路,所述散热系统内充注有工质;当所述高热流密度电子设备运行于第一模式下时,所述工质不分流;所述工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述储能装置、相应所述腔体,流入所述腔体内的工质吸收来自于所述高热流密度电子设备的热量,从所述腔体内流入所述储能装置的所述工质将其吸收的热量传递给所述储能装置以恢复冷量;当所述高热流密度电子设备运行于第二模式下时,所述工质分流成两部分;一部分所述工质依次流经所述第二节流装置、所述储能装置、所述第二通断控制装置,流入所述储能装置的所述工质吸收所述储能装置的热量,以使所述储能装置恢复蓄热能力;另一部分所述工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述第一连通管路、相应所述腔体。2.一种高热流密度电子设备散热组件,其特征在于,应用于高热流密度电子设备散热系统,所述高热流密度电子设备散热组件包括:至少一个冷板组件和至少一个储能组件;所述冷板组件为权利要求1所述的冷板组件,所述储能组件为权利要求1所述的储能组件;每个所述储能装置均至少与一个所述相变冷板的所有所述腔体连通;其中:所述高热流密度电子设备散热系统分别与所述冷板组件、所述储能组件连接后构成回路,所述散热系统内充注有工质;当高热流密度电子设备运行于第一模式下时,所述工质均先流入所述冷板组件;流入所述冷板组件的工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述储能装置、相应所述腔体,流入所述腔体内的工质吸收来自于所述高热流密度电子设备的热量,从所述腔体内流入所述储能装置的所述工质将其吸收的热量传递给所述储能装置以恢复冷量;当所述高热流密度电子设备运行于第二模式下时,所述工质分流;流入所述储能组件的工质依次流经所述第二节流装置、所述储能装置、所述第二通断控制装置,流入所述储能装置的所述工质吸收所述储能装置的热量,以使所述储能装置恢复蓄热能力;流入所述冷板组件的工质依次流经所述第一节流装置、相应所述腔体、所述第一连通管路、相应所述腔体。3.根据权利要求2所述的高热流密度电子设备散热组件,其特征在于,所述冷板组件和所述储能组件的数量均为多个;每个所述相变冷板均仅与一个所述储能装置连通,且每个所述储能装置均仅与一个所述相变冷板连通。4.根据权利要求2所述的高热流密度电子设备散热组件,其特征在于,所述冷板组件的
数量为多个,所述储能组件的数量为一个;每个相变冷板均与所述储能装置连通。5.根据权利要求2所述的高热流密度电子设备散热组件,其特征在于,所述冷板组件和所述储能组件的数量均为一个。6.一种高热流密度电子设备散热系统,其特征在于,包括:压缩机、冷凝器和散热组件;其中,所述散热组件为权利要求2-5中任一项所述的高热流密度电子设备散热组件;所述压缩机、所述冷凝器和所述散热组件依次通过管路连接形成循环回路,所述工质于所述循环回路中循环流动;所述冷凝器的输出端分别与所有所述第一节流装置的输入端、所有所述第二节流装置的输入端连通,所述压缩机的进气端分别与所有所述第二通断控制装置、每个所述相变冷板的至少一个所述腔体连通;所述压缩机,用于吸入、压缩和输送所述工质。7.根据权利要求6所述的高热流密度电子设备散热系统,其特征在于,还包括:油分离器;所述油分离器设置于所述压缩机和所述冷凝器之间,用于将所述工质中的润滑油从所述工质中分离。8.根据权利要求7所述的高热流密度电子设备散热系统,其特征在于,还包括:第四通断控制装置;所述压缩机设置有油回流口,所述油分离器设置有油分离口;所述第四通断控制装置的一端与所述油回流口连通,另一端与所述油分离口连通。9.根据权利要求6所述的高热流密度电子设备散热系统,其特征在于,还包括:储液罐;所述储液罐设置于所述冷凝器和所述第一节流装置、所述第二节流装置之间,用于调节所述工质的循环量。10.根据权利要求6所述的高热流密度电子设备散热系统,其特征在于,还包括:气液分离器;所述气液分离器设置于所述第二通断控制装置、所述相变冷板和所述压缩机之间,用于将所述工质中的气态部分和液态部分进行分离。

技术总结
本申请公开一种冷板组件、高热流密度电子设备散热组件、系统,散热系统包括压缩机、冷凝器、散热组件,散热组件包括冷板组件和储能组件,冷板组件包括第一节流装置和相变冷板,储能组件包括第二节流装置、储能装置、第二通断控制装置;当高热流密度电子设备超频运行时,从相变冷板流入储能装置的工质将吸收的部分热量存储于储能装置,以恢复一部分冷量;切换到额定运行时,经第二节流装置流入储能装置的工质带走储能装置存储的热量,以恢复储能装置的蓄热能力,而经第一节流装置流入相变冷板的工质带走高热流密度电子设备的热量。如此,能够减小系统的体积、重量和功耗,实现系统的紧凑化、轻量化和低功耗,适用于可移动设备。适用于可移动设备。适用于可移动设备。


技术研发人员:杨玺 韦立川
受保护的技术使用者:深圳市英维克科技股份有限公司
技术研发日:2022.12.19
技术公布日:2023/7/20
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