[發明專利]浸入式冷卻

有效

• 申請號: 201780002638.0
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN108141991B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉嘉榮
• 申請（專利權）人: 比特福利集團有限公司;瓦萊里·瓦瑋洛夫
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 楊飛

一種用于浸入式冷卻電子設備的裝置的方法，包括將所述電子設備浸入壓力密封箱體中，壓力密封箱體包含傳熱流體并且包括流體耦合到冷凝器的蒸汽空間；運行電子設備以產生熱量并蒸發一些傳熱流體，導致傳熱流體蒸汽進入冷凝器；冷凝冷凝器中的傳熱流體蒸汽以產生冷凝物；將冷凝物返回到箱體；并且增加功耗以增加由電子設備產生的熱量并產生傳熱流體蒸汽的升高的壓力以使裝置進入平衡狀態。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年5月3日提交的英國專利GB1607662.2的優先權(benefit)，其全部內容通過引用結合于此。

技術領域

本公開涉及浸入式冷卻，并且更具體地涉及電子設備的浸入式冷卻。

背景技術

浸入式冷卻是一種用于冷卻電子處理設備的技術，特別是對于高速和高數據容量處理設備，傳統的空氣冷卻被發現是不充分的。浸入式冷卻包括將設備(例如電子數據處理模塊)浸入含有液體的箱體中。液體的對流和蒸發可以提供非常高的冷卻速率，以保持模塊在正常的工作溫度范圍內。水不是用于這些應用的理想的液體，因為(a)它是導電的，這意味著需要在水和電子設備之間使用某種類型的絕緣材料，從而降低了冷卻效率，以及(b)因為水蒸發的溫度太高。相反，更有效的且在較低溫度下蒸發的不導電的冷卻流體已經被開發出來。這方面的一個例子是由明尼蘇達州(Minnesota)圣保羅(St.Paul)的3M^TM生產的NOVEC^TM 649工程流體。但是，即使使用這些流體，如果水分進入液體中，也會出現問題。即使少量的水也會導致電子設備中的電連接短路。另一個問題是因為專用的冷卻液體是昂貴的，所以重要的是將所有的或者盡可能多的材料保留在容器中，并且最大限度地減少由于蒸發造成的損失。

發明內容

下面介紹浸入式冷卻的各種修改和改進。

在一個方面，本發明提供了一種電子設備的浸入式冷卻方法。將電子設備浸入保持液態形式的傳熱流體的壓力密封箱體中。該箱體包括在液體表面上方的蒸汽空間，蒸汽空間連接到冷凝器。運行電子設備以產生熱量，從而蒸發一些傳熱流體并使傳熱流體蒸汽進入冷凝器。傳熱流體蒸汽在冷凝器中冷凝，使得氣態傳熱流體返回到其液態。傳熱流體冷凝物返回到箱體。由于氣態傳熱流體變回液態形式，傳熱流體冷凝物返回箱體。電子設備的功耗增加以增加產生的熱量并由于傳熱流體的氣態形式較液態形式占據更多的體積，產生升高的傳熱流體蒸汽的壓力。升高的壓力增加了冷凝器的效能，并且將大量的傳熱氣體改變成更致密的液態使系統進入平衡狀態。

該方法可進一步包括減少電子設備的功耗以減少產生的熱量并使傳熱流體蒸汽的壓力下降，較低壓力降低傳熱流體的沸點以使系統返回到平衡。降低的功耗可能會導致箱體內部產生真空度。電子設備的功耗可以基本上減小到零，使得箱體內的傳熱流體蒸汽的壓力降低到大約0.4巴(絕對值)。

該方法可以進一步包括在將冷凝物返回到箱體之前過濾冷凝物以去除任何水分和/或金屬顆粒。

傳熱流體優選為介電流體。

在一些實施例中，該方法可以包括更常見地與涉及非加壓箱體的其他方法相關聯的特征。例如，該方法可以進一步包括借助于位于箱體中的冷凝管冷凝一些傳熱流體蒸汽。作為另一個例子，該方法可以進一步包括借助于干燥劑從箱體的蒸汽空間中的空氣中去除水分。

在另一方面，本發明提供一種用于電子設備的浸入式冷卻的裝置。壓力密封箱體保持液態形式的傳熱流體，電子設備可以浸入其中。壓力密封箱體包括位于液體表面上方的蒸汽空間。具有連接到蒸汽空間的入口的冷凝器接收傳熱流體蒸汽，并具有可密封的蒸汽出口和冷凝物出口。冷凝的傳熱流體可以通過冷凝物回流管線從冷凝物出口返回到箱體。

該設備可以進一步包括在冷凝物回流管線中用于去除水分和/或金屬顆粒的過濾器。