[發明專利]用于熱交換的系統和方法

在審

• 申請號: 201880056870.7
• 申請日: 2018-07-21
• 公開（公告）號: CN111263878A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 納赫肖恩·埃德爾森
• 申請（專利權）人: 祖達科爾有限公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F25B5/02;F25B41/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 孟媛;李雪

本公開提供了用于熱交換、諸如冷卻熱源的方法和系統。本公開的冷卻系統可以包括被構造成引導液體冷卻劑的第一通道、被構造成引導由液體冷卻劑產生的蒸氣冷卻劑的第二通道、以及被構造成允許蒸氣冷卻劑經歷相變以相變為液體冷卻劑的冷凝器。冷卻系統可以進一步包括與第一通道和第二通道流體連通的至少一個冷卻界面。冷卻界面可以被構造成有助于液體冷卻劑與熱源之間的熱交換。

交叉引用

本申請要求于2017年7月23日遞交的申請號為62/535,912的美國臨時申請的優先權，該臨時申請以全文引用的方式并入本申請中。

背景技術

電子和計算機領域的問題在于產生的熱量隨著計算性能的提高而增加。在基于微處理器和放大器的系統(諸如被容納在電信機柜、服務器室(數據中心)和云計算中心中的那些系統)中，不斷增加的散熱趨勢對電子行業變得越來越重要。因此，尋找有效的散熱解決方案對降低系統成本和提高性能很重要。

用于冷卻的傳統制冷系統對整個電子系統或其中的發熱部件進行冷卻。冷卻技術可以用于對設備、設備集群、子組件以及機柜或機架層面進行冷卻，所有這些設備、設備集群、子組件以及機柜或機架都在原始設備制造商(OEM)的產品范圍內。電氣系統和設備的冷卻可能會更加復雜，因為在許多情況下，熱調節是在制造電子系統和設備之后添加的，而OEM并未在系統設計中考慮熱調節。設備設計可以利用最新的軟件或實施最新的半導體技術，但熱管理架構通常被歸入新產品設計的“后期階段”。這樣，與設計的電子系統相關聯的熱管理問題通常通過與電子系統串聯布置的二次冷卻或制冷系統的權宜之計來解決。

發明內容

如本文中所認識到的，尋找用于電子系統的熱調節和管理的有效的散熱解決方案可能對降低成本和提供增強的性能很重要。本公開提供了電子設備或系統的成本有效且連續運行的熱調節和管理。這例如對于調節和維持熱能源(例如，熱源)、諸如，例如高功率電子系統和服務器室的溫度可能是有用的。

在一方面，本公開提供了一種冷卻系統，該冷卻系統包括：第一通道，該第一通道被構造成引導液體冷卻劑；第二通道，該第二通道被構造成引導從液體冷卻劑產生的蒸氣冷卻劑；冷凝器，該冷凝器被構造成允許蒸氣冷卻劑經歷相變，以相變為液體冷卻劑；以及至少一個冷卻界面，該至少一個冷卻界面與第一通道和第二通道流體連通，其中，至少一個冷卻界面包括(i)冷卻劑入口，該冷卻劑入口用于將液體冷卻劑從第一通道引向第二通道；(ii)至少一個熱交換單元，該至少一個熱交換單元用于允許熱量從熱能源流到來自冷卻劑入口的液體冷卻劑，從而允許液體冷卻劑經歷相變，以相變為蒸氣冷卻劑；以及(iii)冷卻劑出口，該冷卻劑出口包括出口截止閥，以允許蒸氣冷卻劑可控地從至少一個熱交換單元流至第二通道。

在一些實施例中，系統進一步包括與第一通道或第二通道流體連通的流發生器。在一些實施例中，系統在小于約1個大氣壓的壓力下運行。在一些實施例中，出口截止閥是電動閥或機械閥。在一些實施例中，系統是自調節的。在一些實施例中，系統進一步包括控制單元，該控制單元與出口截止閥、冷凝器、流發生器或它們的任意組合通信。在一些實施例中，系統進一步包括壓力調節器，該壓力調節器與第一通道、第二通道、冷凝器、至少一個冷卻界面或它們的任意組合流體連通。在一些實施例中，壓力調節器控制液體冷卻劑和/或蒸氣冷卻劑的流率。

在一些實施例中，至少一個冷卻界面包括兩個或更多個單獨的冷卻界面。在一些實施例中，至少一個冷卻界面包括兩個或更多個冷卻界面，并且其中，兩個或更多個冷卻界面串聯連接。在一些實施例中，至少一個冷卻界面包括兩個或更多個冷卻界面，并且其中，兩個或更多個冷卻界面并聯連接。在一些實施例中，兩個或更多個冷卻界面共用出口截止閥。在一些實施例中，兩個或更多個冷卻界面不共用出口截止閥。