冷卻裝置和具有冷卻裝置的電子產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電子產(chǎn)品的冷卻裝置和具有冷卻裝置的電子產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品的集成度和熱流密度越來越高，傳統(tǒng)的以空氣為介質(zhì)的電子產(chǎn)品散熱技術(shù)越來越捉襟見肘，尋求更高密度的散熱解決方案迫在眉睫，作為液冷的一種極端構(gòu)想，浸沒式冷卻開始進(jìn)入人們的視野。浸沒式冷卻，即將發(fā)熱源部分或整體浸沒于不導(dǎo)電液體中進(jìn)行散熱。相對(duì)于傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱技術(shù)，由于液體比空氣的對(duì)流換熱能力高很多，因此浸沒式散熱可解決的熱流密度可以高很多。因此，用于電子產(chǎn)品的浸沒式液冷裝置近年來應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]然而，對(duì)于浸沒式液冷裝置，當(dāng)浸沒式液冷裝置中的用于冷卻電子產(chǎn)品的生熱部件的不導(dǎo)電工質(zhì)吸收熱量后，溫度將升高，體積會(huì)膨脹，尤其是利用低沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)行的浸沒式冷卻，還會(huì)伴有蒸汽產(chǎn)生。因此，對(duì)于浸沒式液冷裝置，一方面需要防止液體沸騰或蒸發(fā)帶來工質(zhì)的泄漏，同時(shí)必須考慮容器內(nèi)的氣體和/或蒸汽體積膨脹而帶來的問題，以防止容器內(nèi)部產(chǎn)生的高壓對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的破壞。
[0004]為了解決上述問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了兩種典型的浸沒式液冷裝置。
[0005]第一種，參見圖1，其示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的一典型的浸沒式液冷裝置。該浸沒式液冷裝置包括:箱體1 ;以及不導(dǎo)電的液冷工質(zhì)2，其盛裝在該箱體1中，電子產(chǎn)品的需要冷卻的生熱部件3，例如電路板，浸沒在該液冷工質(zhì)2中以被冷卻。為了防止液冷工質(zhì)泄漏，箱體1需要制造為密閉的。然而，當(dāng)液冷工質(zhì)2吸收生熱部件3產(chǎn)生的熱量后，其體積會(huì)膨脹，從而會(huì)壓縮液冷工質(zhì)2上方的空間中的氣體而使得箱體1內(nèi)部壓力升高，同時(shí)，液冷工質(zhì)2受熱后還會(huì)產(chǎn)生一定量的蒸汽22，該蒸汽會(huì)蒸發(fā)到液冷工質(zhì)2上方的空間(即圖中汽液界面21上方的空間)中，從而進(jìn)一步增大箱體1的內(nèi)部壓力。此外，液冷工質(zhì)2上方的空間中本身存在的氣體例如空氣也會(huì)受熱膨脹而增大箱體內(nèi)部壓力。如果該壓力得不到釋放，其可能導(dǎo)致箱體破壞，或者該壓力會(huì)反作用于液冷工質(zhì)2，進(jìn)而傳遞到液冷工質(zhì)2中的電子產(chǎn)品的部件3上造成部件損壞。為此，業(yè)界在箱體1上設(shè)置了排氣閥4，用于釋放箱體1內(nèi)過高的壓力。然而，對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)，盡管其解決了箱體內(nèi)部高壓的問題，但是排氣閥式的泄壓裝置不可避免地造成價(jià)格昂貴的不導(dǎo)電工質(zhì)以蒸汽的形式泄漏，既不經(jīng)濟(jì)，也不環(huán)保。
[0006]為了進(jìn)一步減少蒸汽泄漏，業(yè)界提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，繼續(xù)參照?qǐng)D1，在液冷工質(zhì)2的上方的空間中增設(shè)了冷凝器5，冷卻介質(zhì)從冷凝器5的上方入口 5通入，從下方出口 Η排出，從而冷卻液冷工質(zhì)2的蒸汽22，以將蒸汽盡可能地冷凝回收。然而，對(duì)于這樣的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其并不能完全冷凝所有的蒸汽，因此，液冷工質(zhì)2的泄漏問題并未徹底解決，并且，冷凝器5使得整個(gè)冷卻裝置結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，成本也隨之上升。
[0007]為了徹底解決工質(zhì)泄漏的問題，同時(shí)還能解決箱體內(nèi)部高壓的問題，業(yè)界近年來提出了第二種典型的浸沒式液冷裝置。參見圖2，液冷工質(zhì)2’注滿冷卻裝置的完全密閉的箱體1’，電子產(chǎn)品的需要冷卻的生熱部件3’浸沒在液冷工質(zhì)2’中。由于箱體1’是完全密閉的，因此徹底解決了液冷工質(zhì)2’泄漏的問題。進(jìn)一步地，為了避免箱體1’內(nèi)的壓力過高，在箱體1’內(nèi)設(shè)置有多個(gè)氣囊6’，這些氣囊6’具有可壓縮性。這樣當(dāng)液冷工質(zhì)2’受熱膨脹后，氣囊6’被壓縮，從而吸收液冷工質(zhì)2’帶來的體積增大，進(jìn)而保持箱體1’內(nèi)的總體壓力在合適的范圍內(nèi)。
[0008]然而，對(duì)于如上所述的這樣的第二種浸沒式液冷裝置，氣囊的可壓縮體積是有限的，因?yàn)椋环矫?，隨著液冷工質(zhì)2’本身被加熱，氣囊6’中的氣體也會(huì)被加熱，其會(huì)導(dǎo)致氣囊的體積增大或壓力升高，另一方面，氣囊體積的過度壓縮，會(huì)導(dǎo)致其壓力升高，該壓力會(huì)反作用于液冷工質(zhì)，從而使得箱體1’的內(nèi)部壓力升高，進(jìn)而可能破壞箱體或者箱體內(nèi)的電子產(chǎn)品的生熱部件3’。因此，這樣的液冷裝置雖然解決了液冷工質(zhì)泄漏的問題，但是其解決箱體內(nèi)高壓的能力有限，進(jìn)而影響其冷卻能力。
[0009]進(jìn)一步地，為了提高上述冷卻裝置解決箱體內(nèi)高壓的能力，業(yè)界提出了業(yè)界提出了為氣囊增設(shè)溫度控制裝置，從而可以通過例如降低氣囊內(nèi)部的氣體的溫度來實(shí)現(xiàn)其可壓縮體積的增大。然而，增設(shè)溫度控制裝置不可避免地增大了整個(gè)冷卻裝置的復(fù)雜性，并帶來了成本的上升。
[0010]可以看出，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述這些浸沒式冷卻裝置，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本較高，并且，要么不能徹底解決液冷工質(zhì)泄漏的問題，要么不能很好地解決冷卻裝置的箱體中的高壓問題。
[0011]因此，存在一種需求，即提供一種能夠解決上述問題中的一部分或全部的浸沒式冷卻裝置，以及相應(yīng)地，提供具有這樣的浸沒式冷卻裝置的電子產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)上述的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的是至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題的一部分或全部。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于電子產(chǎn)品的浸沒式冷卻裝置，所述冷卻裝置包括:箱體；容納在該箱體中的不導(dǎo)電的液冷工質(zhì)，電子產(chǎn)品的需要冷卻的生熱部件能夠浸沒在該液冷工質(zhì)中以被冷卻；排氣裝置，該排氣裝置包括氣囊和連接在該氣囊上的排氣閥，所述氣囊容納在所述箱體中，所述排氣閥使得所述氣囊內(nèi)部的氣體和所述箱體外部的氣體能夠互通，其中，所述排氣裝置與所述箱體配合，以使得所述箱體成為密閉箱體以防止所述箱體內(nèi)的液態(tài)和/或汽態(tài)的工質(zhì)泄漏到箱體外。由此，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，借助于排氣裝置與箱體的配合，巧妙地密封住液冷工質(zhì)，從而徹底避免了液冷工質(zhì)的泄漏；進(jìn)一步地，借助于排氣閥，通過排氣，氣囊可以很大程度地被壓縮，從而有效地解決了由于液冷工質(zhì)受熱弓I起的液體體積膨脹和液體蒸發(fā)所帶來的箱體內(nèi)部壓力升高的問題，并且，由于通過排氣閥排出的是氣囊中的空氣或氣體，而不是如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的排出的是工質(zhì)蒸汽，因此本發(fā)明的冷卻裝置既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
[0014]在本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氣囊的一部分與所述箱體的壁密封連接，以使得所述氣囊的該部分和所述箱體之間不存在任何間隙，由此使得所述氣囊和所述箱體共同圍出一密閉空間，所述液冷工質(zhì)被密封在該密閉空間中。在實(shí)際應(yīng)用中，箱體本身很容易制造為密閉的，然而箱體壁上必須留出一開口以安裝排氣閥，由此，工質(zhì)可能經(jīng)由排氣閥和箱體之間的安裝間隙漏出。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，氣囊的一部分密封連接例如粘接到箱體壁上，由此，借助于氣囊的密閉或阻隔效果，工質(zhì)根本不能流到排氣閥和箱體壁之間的空隙處(即便存在該空隙)，因此自然實(shí)現(xiàn)了箱體的密閉，防止了工質(zhì)泄漏。
[0015]在本發(fā)明的上述任一優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述排氣閥的外周邊與所述箱體的壁密封連接，以使得所述箱體和所述排氣閥之間不存在任何間隙，由此使得所述箱體成為密閉箱體。如前所述，工質(zhì)唯一可能泄漏到箱體外部的途徑是通過排氣閥和箱體之間的間隙漏出，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，排氣閥密封地安裝到箱體上，例如可以在排氣閥和箱體之間加裝密封環(huán)，由此防止了工質(zhì)泄漏。更為優(yōu)選地，本實(shí)施例中的排氣閥與箱體之間密封連接的方式和前述實(shí)施例中氣囊和箱體壁之間密封連接的方式可以結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)雙重密封效果。
[0016]在本發(fā)明的上述任一優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述排氣閥為雙向排氣閥，以使得所述氣囊內(nèi)部的氣體和所述箱體外部的氣體能夠雙向互通?；蛘?，所述排氣裝置具有多個(gè)排氣閥，所述多個(gè)排氣閥中包括能夠使得所述氣囊內(nèi)部的氣體排出到所述箱體外的單向排氣閥以及能夠使得所述箱體外部的氣體進(jìn)入到所述氣囊內(nèi)部的單向排氣閥。應(yīng)當(dāng)注意至IJ，本發(fā)明的排氣閥的設(shè)計(jì)理念在于保證氣囊與箱體外界的相互連通，因此，基于該設(shè)計(jì)理念的所有變形方式都可以視為本發(fā)明的排氣閥的等同實(shí)施方式，落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0017]在本發(fā)明的上述任一優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述冷卻裝置具有多個(gè)所述氣囊，每個(gè)氣囊都具有所述排氣閥。由此，借助于帶排氣閥的多個(gè)氣囊，可以增大箱體內(nèi)部高壓解決能力，并且在設(shè)計(jì)上可以更為靈活，通過多個(gè)氣囊的組合，可以適用于各種形狀的箱體。
[0018]在本發(fā)明的上述任一優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述冷卻裝置還包括位于所述箱體內(nèi)部的熱交換器，用于冷卻所述液冷工質(zhì)和/或該液冷工質(zhì)受熱蒸發(fā)后形成的蒸汽。由此，借助于熱交換器，可以進(jìn)一步提高冷卻裝置的冷卻能力。
[0019]在本發(fā)明的前述優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述熱交換器為布置在所述液冷工質(zhì)和所述氣囊之間的空間中的冷凝器，用于冷凝回收液冷工質(zhì)受熱蒸發(fā)后形成的蒸汽。由此，通過冷凝器冷卻工質(zhì)蒸汽，相較于直接冷卻液態(tài)的工質(zhì)，可以更為有效地降低箱體內(nèi)部壓力，從而進(jìn)一步提高了冷卻裝置解決高壓的能力。本發(fā)明的該實(shí)施方式尤其適用于低沸點(diǎn)的液冷工質(zhì)，因?yàn)榈头悬c(diǎn)的工質(zhì)在工作過程中易于產(chǎn)生大量的蒸汽。
[0020]在本發(fā)明的上述任一優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電子產(chǎn)品的需要冷卻的生熱部件為電路板。由此，本發(fā)明的冷卻裝置特別適合于電路板的浸沒式冷卻，特別是大功率高散熱的電路板，例如基站的電路板。
[0021]此外，本發(fā)明還提供一種電子產(chǎn)品，該電子產(chǎn)品包括如前述實(shí)施例所述的冷卻裝置。
[0022]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述描述僅僅是為了示例性的目的，而不是要限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明的示例性實(shí)施例的上述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將從下面的結(jié)合附圖的詳細(xì)描述變