CN103688606B - 冷却***和使用该冷却***的装置安放设备 - Google Patents
冷却***和使用该冷却***的装置安放设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103688606B CN103688606B CN201280035222.6A CN201280035222A CN103688606B CN 103688606 B CN103688606 B CN 103688606B CN 201280035222 A CN201280035222 A CN 201280035222A CN 103688606 B CN103688606 B CN 103688606B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- evaporimeter
- stream
- header
- cooling system
- steam generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20309—Evaporators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20318—Condensers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
- H05K7/20727—Forced ventilation of a gaseous coolant within server blades for removing heat from heat source
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/208—Liquid cooling with phase change
- H05K7/20818—Liquid cooling with phase change within cabinets for removing heat from server blades
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2200/00—Indexing scheme relating to G06F1/04 - G06F1/32
- G06F2200/20—Indexing scheme relating to G06F1/20
- G06F2200/201—Cooling arrangements using cooling fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
一种蒸发器(10),包括:上部集管(20),该上部集管(20)通过用于气体制冷剂(12a)的管连接到冷凝器(11),气体制冷剂通过该管流动;下部集管(22),该下部集管(22)通过用于液体制冷剂(12b)的管连接到冷凝器(11),液体制冷剂通过该管流动;中间集管(21),该中间集管(21)通过用于液体制冷剂(12b)的管连接到冷凝器(11),液体制冷剂通过该管流动;上部蒸发器(10a),该上部蒸发器(10a)具有第一流路(31a)和第二流路(31b),第一流路(31a)用于以与外部空气成热量交换关系的方式将中间集管(21)的制冷剂引导到上部集管(20),第二流路(31b)用于以与外部空气成热量交换关系的方式将下部集管(22)的制冷剂引导到上部集管(20);和下部蒸发器(10b),该下部蒸发器(10b)具有第三流路(31c),用于以与外部空气成热量交换关系的方式使制冷剂在下部集管(22)中通过,所述第三流路(31c)穿过中间集管(21)并且与第二流路(31b)连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷却电子装置的冷却***,以及一种配备有该冷却***并存储多个电子装置的装置安放设备。
背景技术
近年来,所需的信息处理量随着信息处理技术的提高、因特网环境的发展等而增加。在这种情况下,以集中方式安装和操作电子装置诸如用于因特网、数据通信设备、固定电话、蜂窝电话和IP电话的服务器的数据中心业务已经引人注意。通常,多个这种电子装置被安放在机架等中。然后,多个这种机架被安装在服务器机房中。
于此同时,由于来自电子装置的热量,服务器机房中的室温升高。因此,空调设备通常被安装在服务器机房中,并且进行温度控制。
然而,由于电子装置的集中度随着信息处理量的增加以及从每个电子装置释放的热量的增加而发展,控制服务器机房温度的空调设备的负荷变大。因此,已经提出针对空调设备的负荷降低的技术。
例如,在日本专利申请特开No.2009-193244中,提出了一种冷却***,该***具有服务器机架、蒸发器和冷凝单元,多个电子装置被安装在服务器机架中,蒸发器使制冷剂通过电子装置的废热而蒸发,冷凝装置被安装在比蒸发器高的位置中,该冷却***使制冷剂利用在蒸汽状态和液体状态下制冷剂密度的差异来进行自然循环。
在日本专利申请特开No.2009-193137中,提出了一种冷却***,该冷却***安放多个带有风扇的电子装置,并且包括:机柜,机柜具有前面和敞开的背面;后门,后门设在机柜的背面侧的开口中,并能够通风。多个翅片-管型蒸发器被布置在后门和电子装置之间,该蒸发器形成制冷循环,并且多个蒸发器的制冷剂管被设置与多个电子装置对应。
发明内容
<技术问题>
然而,在根据上述的日本专利申请特开No.2009-193244所述的技术中,存在如下问题,因为一个翅片-管型的大蒸发器用于多个服务器,蒸发器中的管的上部被已蒸发制冷剂占据,因此热量交换不能有效地进行。
在根据日本专利申请特开No.2009-193137所述的技术中,虽然形成冷冻循环的多个翅片-管型蒸发器被布置在服务器机架的后门和电子装置之间,并且多个蒸发器的制冷剂管被设置与多个电子装置对应,但是,存在如下问题,因为使用冷冻循环,所以需要外部动力诸如压缩机,导致用于数据中心空调的电能增加。
因此,本发明的主要目的是提供:一种冷却***,该冷却***不需要诸如压缩机的元件,并且能够与冷却对象有效地交换热量:以及一种使用该冷却***的装置安放设备。
<解决方案>
为了解决上述问题,对于冷却***本发明以如下方式构造蒸发器:上部集管,该上部集管设在蒸发器的最高位置处,并且通过气体制冷剂管与冷凝器连接,气体制冷剂通过气体制冷剂管流动;下部集管,该下部集管设在蒸发器的最低位置处,并且通过液体制冷剂管与冷凝器连接,液体制冷剂通过液体制冷剂管流动;中间集管,该中间集管设在上部集管和下部集管之间的中间位置处,并且通过液体制冷剂管与冷凝器连接,液体制冷剂通过液体制冷剂管流动;上部蒸发器,该上部蒸发器布置在上部集管和中间集管之间,包括上部蒸汽生成管,该上部蒸汽生成管具有第一流路,用于将中间集管的制冷剂引导到上部集管,同时使中间集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,并且该上部蒸汽生成管具有第二流路,用于将下部集管的制冷剂引导到上部集管,同时使下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换;以及下部蒸发器,该下部蒸发器布置在下部集管和中间集管之间,包括下部蒸汽生成管,该下部蒸汽生成管具有***到中间集管中的第三流路,同时使下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,该下部蒸汽生成管与上部蒸汽生成管的第二流路连通。
本发明的装置安放设备包括:机架,该机架用于安装多个电子装置;根据权利要求1到8中的任意一项所述的冷却***,该冷却***被对应于机架设置;以及吹风机,该吹风机用于将外部空气带入,并且在电子装置处吹动所带入的空气以冷却电子装置,并且经由冷却***将具有因电子装置而升高的温度的外部空气吹出。
<发明优点>
根据本发明,不需要诸如压缩机的元件,并且能够与冷却对象有效地进行热量交换。
附图说明
图1是根据本发明的第一示例性实施例的、具有冷却***的装置安放设备的截面侧视图。
图2是根据第一示例性实施例的蒸发器的透视图;
图3A是沿着图2的线A-A截取的、根据第一示例性实施例的蒸发器的上部蒸发器的水平截面视图;
图3B是沿着图2的线B-B截取的、根据第一示例性实施例的蒸发器的下部蒸发器的水平截面视图;
图4是沿着图2的线C-C截取的、根据第一示例性实施例的蒸发器的竖直截面视图;
图5是根据第一示例性实施例的、另一个结构的上部蒸汽生成管的竖直截面视图;
图6是根据第一示例性实施例的冷凝器的截面视图;
图7是根据第一示例性实施例的另一个结构的冷凝器的截面视图;以及
图8是根据本发明的第二示例性实施例的、具有凸形部分的上部蒸汽生成管的局部透视图。
具体实施方式
<第一示例性实施例>
将描述本发明的第一示例性实施例。图1是根据本发明的第一示例性实施例的、具有冷却***5的装置安放设备2的截面侧视图。同时,因为通常是以下情况,即,多件诸如这样的装置安放设备2被安装在诸如机房和数据中心的建筑内,所以将在以下描述中假定装置安放设备2的安装场所是机房来进行描述。
装置安放设备2差不多是类似箱子的物件,具有存储多件电子装置3的机架结构等。多个进口2b被设置在装置安放设备2的前板2a(在图1左侧中的侧板)中,并且后门2d被设置在背板2c(在图1右侧中的侧板)中。图1标示了背板2c也用作后门2d的情况。
多个进口2b以之字形等方式被布置。即,当外面的空气E被从进口2b吸进时,湍流可以发生,并且吸进的空气的体积相对于前板2a的板表面可具有分布。这种湍流和空气体积的分布将是导致噪音和不均匀冷却的因素。因此,在该示例性实施例中,通过设置多个进口2b并将多个进口2b布置成特定的形状来实现从每个进口2b吸进的空气的湍流的抑制和空气体积的均匀化。在此方面,进口2b的布置形状不限于之字形形状。同时,后门2d是当电子装置3被安放在装置安放设备2时打开和关闭的门,并且后面提到的冷却***5中的蒸发器10被固定到后门2d。
电子装置3具有:热量生成部件(未示出),诸如CPU、硬盘和存储器;以及吹风机4,吹风机4吹动空气,用于在该热量生成部件处冷却。同时,吹风机4可以被包括在冷却***5中。可以将机架固定型的服务器诸如1U型机架服务器和4U型机架服务器、以及刀片服务器等例举为该电子装置3。然而,该示例性实施例不限于这些电子装置3,并且其应当仅是具有热量生成部件的电子装置。
冷却***5包括蒸发器10、冷凝器11、连接蒸发器10和冷凝器11的制冷剂管12、以及管13,管13以包围电子装置3和冷凝器11的方式连接电子装置3和冷凝器11。
蒸发器10的尺寸被设定为比电子装置3的尺寸小的尺寸,以便被适当地存储在装置安放设备2中。此处,尺寸是指当从后门2d观察电子装置3时的高度和宽度尺寸。通过被设定为这种尺寸,能够给被安放在装置安放设备2中的每个电子装置3安装蒸发器10。即,能够给一个电子装置3提供一个蒸发器10。
在电子装置3处被吹风机4吹动的空气通过蒸发器10并且被管13引导。此时,因为蒸发器10的尺寸小于电子装置3的尺寸,所以已经通过电子装置3的空气将以被压缩的方式通过蒸发器10。通过压缩空气,密度变大。当空气的密度变大时,空气的导热系数变大,并且热量交换效率提高。
然而,当蒸发器10的尺寸过于小于电子装置3的尺寸时,空气流动到蒸发器10中时的流动阻力变大,因为空气被管13压缩的量也变大。因此,考虑如下因素之间的平衡而确定蒸发器10的尺寸:电子装置3的尺寸、吹风量、管13的表面粗糙度等;和流动阻力。
制冷剂管12是具有弹性和塑性的挠性管,并且包括两种管:气体制冷剂(气态制冷剂)流动通过的气体制冷剂管12a,以及液体制冷剂(液态制冷剂)流动通过的液体制冷剂管12b。同时,如后文提到的,虽然提供两件液体制冷剂管12b,但是该示例性实施例并不限制气体制冷剂管12a和液体制冷剂管12b的件数。
当制冷剂是氢氟醚(hydrofluoroether)时,优选将丁基橡胶和硅橡胶等作为制冷剂管12的材料。当然,该示例性实施例不限于丁基橡胶、硅橡胶等作为制冷剂管12的材料,并且考虑诸如对制冷剂的化学稳定性、产品的舒适性等、以及制冷剂管12的铺管工作来决定制冷剂管12的材料。因此,可使用金属材料,诸如铝和铜。
如图2所示,蒸发器10包括上部集管20、中间集管21、下部集管22,上部蒸发器10a被夹在上部集管20和中间集管21之间,下部蒸发器10b被夹在中间集管21和下部集管22之间。蒸发器10被固定到通过打开后门2d的一部分而形成的开口。同时,图2是蒸发器10的透视图。
在蒸发器10内,装入有机制冷剂(以下,其被简单地描述为制冷剂),诸如氢氟醚。氢氟醚是一种在室温(大约25℃)或更高温度下出现沸腾现象的制冷剂。
图3示出了蒸发器10的水平截面视图,并且图3A是沿着图2中的线A-A截取的、上部蒸发器10A的水平截面视图,并且图3B是沿着线B-B截取的、下部蒸发器10B的水平截面视图。此外,图4是沿着图2中的线C-C截取的、蒸发器10的竖直截面视图。然而,在这方面,在图4中以包括制冷剂管12的方式做出标示。
上部蒸发器10a由多件上部蒸汽生成管23a和被固定到该上部蒸汽生成管23a的翅片29形成。类似地,下部蒸发器10b由多件下部蒸汽生成管23b和被固定到该下部蒸汽生成管23b的翅片29形成。上部蒸汽生成管23a是多孔管,在其中形成多个第一流路31a和第二流路31b,并且下部蒸汽生成管23b是多孔管,在其中形成多个第三流路31c。
翅片29由有优良导热系数诸如铝和铜的片状构件形成,并且以与上部蒸汽生成管23a和下部蒸汽生成管23b热接触的方式、通过钎焊填充材料等固定到上部蒸汽生成管23a和下部蒸汽生成管23b。设置该翅片29以便通过使外部空气接触的面积变大而增加热量交换面积。
如图4所示,第一流路31a和第二流路31b使中间集管21和上部集管20彼此连通,第三流路31c使中间集管21和下部集管22彼此连通。
此时,因为上部蒸汽生成管23a和下部蒸汽生成管23b不以它们到达中间集管21内的方式设置,所以上部蒸汽生成管23a的第二流路31b和下部蒸汽生成管23b的第三流路31c处于在中间集管21中彼此不连接的状态。因此,通过在该中间集管21中设置旁通管33,布置使得上部蒸汽生成管23a的第二流路31b和下部蒸汽生成管23b的第三流路31c可以彼此连通,而没有与在中间集管21中的空间连通。
同时,在图3、图4等中,虽然标示了上部蒸汽生成管23a和下部蒸汽生成管23b的水平截面形状是矩形,第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c的水平截面形状是椭圆形的情况,但是该示例性实施例不限于这些形状。另外,虽然图示了第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c的件数分别是三个的情况,但是该示例性实施例并不限制该数目。
通过这种结构,经由上部蒸汽生成管23a的第一流路31a,中间集管21的制冷剂流动到上部集管20中。另一方面,经由下部蒸发器10b的第三流路31c、旁通管33和上部蒸汽生成管23a的第二流路31b,下部集管22的制冷剂流动到上部集管20中。
因此,第二流路31b和第三流路31c通过旁通管33连接的原因如下。即,在蒸发器10中,制冷剂与外部空气进行热量交换。此时,在氢氟醚的情况下,如上所述制冷剂在机房温度附近沸腾,制冷剂通过与外部空气进行热量交换而沸腾和蒸发。
该热量交换主要在上部蒸发器10a和下部蒸发器10b中进行,其具有与外部空气的大的热接触面积。因此,在第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c中的制冷剂将处在汽液混合状态下,在汽液混合状态下气体制冷剂以气泡形状存在于液体制冷剂中。当制冷剂处在汽液混合状态下时,其流路阻力大于液体情况下的流路阻力。即,进行热量交换的制冷剂量将是小的。
另外,因为通常气体制冷剂的密度小于液体制冷剂的密度,所以气体制冷剂的热量交换效率小于液体制冷剂的热量交换效率。因此,因为在汽液混合状态下,在液体制冷剂和外部空气之间的热量交换被存在于它们之间的气体制冷剂妨碍,所以热量交换效率将小于当使用液体制冷剂进行热量交换的情况,不过其大于当使用气体制冷剂进行热量交换时的热量交换效率。
当从流路长度的角度看时,可以认为,流路长度越长,在流路出口附近的气体制冷剂数量与液体制冷剂数量的比率(气体制冷剂数量/液体制冷剂数量)越大;并且反之,流路长度越短,该比率越小。
从该角度能够限定最适合的流路长度。然而,因为没有考虑电子装置3的尺寸来决定最适合的流路长度,所以出现了最适合的流路长度远远小于该电子装置3的尺寸(特别是在竖直方向上的尺寸)的情况。在该情况下,可能发生热量交换效率减少,因为流动到蒸发器10中的空气被管13压缩的程度变大。
当蒸发器仅仅由蒸汽生成管以最适合的流路长度组成时(包括上部集管20和下部集管22、并且不具有中间集管21的蒸发器),需要将蒸汽生成管在空气自身出现的流动方向上排列,以便确保预定的热量交换量。即,蒸发器在空气的流动方向上具有较长的尺寸。在该蒸发器中,不便的是,空气的流动阻力大。此外,因为穿过蒸发器的空气的温度在蒸发器的空气流入的部分处较高,而在蒸发器的空气流出的部分处较低,所以在空气的流动方向上具有长尺寸的蒸发器中,在空气流入部分处和空气流出部分处之间的温度差异大。因为导热系数与温度差异以一阶近似成比例,所以在温度差异小(即,与制冷剂的温度差异小)的空气流出部分附近的空气不能有效地进行热量交换。
从该角度考虑,在如上所述的示例性实施例中,蒸发器10被制成两段的多段形式:上部蒸发器10a和下部蒸发器10b。同时,该示例性实施例并不限制于两段结构的交换器。通过将蒸发器10制成多段,即使当最适合的流路长度比电子装置的尺寸短时,也能够容易地生产具有对应于电子装置3的尺寸的蒸发器10,并且能够容易地生产在空气流动方向上不长的蒸发器10。因此,能够低成本地生产具有高热量交换效率的蒸发器10。
在图4等中示出的旁通管33具有椭圆形截面形状。此外,上部蒸汽生成管23a和下部蒸汽生成管23b被固定到中间集管21的底架,并且不在已经标示的中间集管21中延伸。然而,该示例性实施例不限于这种形状。
例如,其可以是上部蒸汽生成管23a延伸到中间集管21的底面21a的结构,如图5所示。能够通过如下方法容易地生产这种结构,在上述的上部蒸汽生成管23a周围,将该上部蒸汽生成管23a的部分(在图5中的区域K)切除掉,使得中间集管21的内部空间S和第一流路31a可以彼此连通。此外,存在如下优点,上部蒸汽生成管23a的第二流路31b的调整工作和当使用旁通管33时需要的旁通管30变得不需要。同时,也能够以旁通管与下部蒸汽生成管23b结合的方式形成旁通管。
如图6所示,冷凝器11是金属箱,在冷凝器11中翅片11b被固定到底架11a,并且底架11a被固定到冷却管8,冷却介质诸如水流过冷却管8。同时,优选的是,底架11a的固定有翅片11b的一侧是底架的固定有冷却管8一侧(其对应到图6中的右侧的侧板)。这样做的原因是,通过使在制冷剂和冷却介质之间的热传导路径短而使温度梯度大,从而使热量交换效率良好。图6标示了冷凝器11的截面视图。
来自蒸发器10制冷剂经由气体制冷剂管12a流动到底架11a,并且经由翅片11b等与在固定有底架11a的冷却管8中的冷却介质进行热量交换。冷却介质的温度被设定为比流动到底架11a中的气体制冷剂的温度低的温度。因此,制冷剂将经由翅片11b辐射热量到冷却媒介。由于该热辐射,制冷剂从气体相变(冷凝)到液体,并经由液体制冷剂管12b返回到蒸发器10。
同时,在冷凝器11与外部空气进行热量交换的情况下,优选的是在冷凝器11的外表面上设置翅片11c,如图7所示。图7是冷凝器11的、在底架11a的外表面上具有翅片11c的截面视图。因此,冷凝器11也能够与外部空气交换热量。当冷凝器11被安装到机房外部时,优选的是在底架11a的外表面上设置翅片11c。然而,在这方面,假定底架11a触摸的外部空气的温度比气体制冷剂的温度低。
然后,将描述上述构造的冷却***5的运转。电子装置3和吹风机4运转。因此,通过吹风机4,外部空气被从进口2b带入到装置安放设备2中。进入的空气吹动并击打电子装置3,并且冷却电子装置3的热量生成部件。因此,空气的温度升高。
之后,使温度已经升高的空气经由管13吹动并击打蒸发器10。在蒸发器10中,存储有温度为室温的处于仅次于沸腾点的状态下的液体制冷剂。蒸发器10包括中央集管21和下部集管22,蒸发器10存储有液体制冷剂,下部集管22经由第三流路31c和第二流路31b与上部集管20连通,中央集管21经由第一流路31a与上部集管20连通。因此,经由下部蒸汽生成管23b和上部蒸汽生成管23a的翅片29,在第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c中,空气与液体制冷剂进行热量交换。
由于该热量交换,在第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c中的液体制冷剂沸腾并处在汽液混合状态下。即,因为冷却电子装置3而温度已经升高的空气,通过与该制冷剂进行热量交换而辐射热量到制冷剂。由于进行热量交换而已经蒸发的制冷剂以在液体制冷剂中的气泡的状态存在,并且逐渐增长并朝向上部集管20一侧流动。
此时,例如,在中央集管21不存在的蒸发器10的情况下,可以发生仅有气体制冷剂存在于上部集管20的附近区域的第一流路31a中的状态,因为仅有第一流路31a。在该情况下,制冷剂不能有效地蒸发(温度已经升高的空气的热量不能有效地辐射到制冷剂)。
相反,通过将其制造为类似于该示例性实施例的多段蒸发器,能够构成如下蒸发器,其中第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c永远充满汽液混合状态的制冷剂。因此,能够抑制热量交换效率的减少。
同时,在汽液混合状态下,由于与液体制冷剂在比重上的差异,气体制冷剂通过浮力朝向上部集管20上升。因此,上部集管20的压力升高,并且由于该压力,气体制冷剂经由气体制冷剂管12a朝向冷凝器11一侧流动。
流动到冷凝器11中的气体制冷剂,在冷凝器11中经由翅片11b与流过冷却管8的冷却介质进行热量交换。因为冷却介质的温度被设定为比气体制冷剂的温度低的温度,所以气体制冷剂辐射热量到冷却介质并且液化。已经液化的制冷剂被存储在冷凝器11,并且由于与蒸发器10的压力差异,经由液体制冷剂管12b流动到蒸发器10中。
通过重复这种闭合循环,由电子装置3的热量生成组件释放的热量被辐射到冷却介质。因此,能够抑制机房的温度升高。
同时,图6标示了上下地设置两件液体制冷剂管12b的情况。在该情况下,在上侧的液体制冷剂管12b的进口的高度位置或者制冷剂量被设置为使得,在定常的循环中,上侧的液体制冷剂管12b的进口可以比存储在冷凝器11中的液体制冷剂的水平低。因此,不便的是,已经经由气体制冷剂管12a流动到冷凝器11中的气体制冷剂,在气体制冷剂恰好被阻止的状态下,经由液体制冷剂管12b流动到蒸发器10中。而且,优选的是,将绝热测试应用到液体制冷剂管12b,以便防止当从冷凝器11流动到蒸发器10时,与外部空气进行热量交换而蒸发。
<第二示例性实施例>
接下来,将描述本发明的第二示例性实施例。同时,对于与第一示例性实施例相同的装置,将使用同一附图标记并适当地省略其描述。
在第一示例性实施例中,第一流路、第二流路和第三流路的内壁是简单的圆形或椭圆形。另一方面,在该示例性实施例中,沿纵长方向在第一流路、第二流路和第三流路的内壁中设置凸形部分。
图8是具有凸形部分23c的上部蒸汽生成管23a的局部透视图。如该图所示,凸形部分23c沿着流路形成到第一流路31a、第二流路31b和第三流路31c的内壁上。通过该凸形部分23c,外部空气和制冷剂之间的热量交换效率能够提高,因为流路的面积增加了。因此,蒸发器10的热量交换效率提高。
已经在上面描述的本发明的特征,在下面概述为补充注释。
(补充注释1)一种用于冷却电子装置的冷却***,包括:蒸发器,该蒸发器用于通过与外部空气进行热量交换而使制冷剂蒸发;冷凝器,该冷凝器用于通过使制冷剂和冷却介质彼此进行热量交换而使气体制冷剂冷凝成液体制冷剂;气体制冷剂管和液体制冷剂管,该气体制冷剂管和液体制冷剂管连接蒸发器和冷凝器;和蒸发器,该蒸发器包括:
上部集管,该上部集管设在蒸发器的最高位置处,并且通过气体制冷剂管与冷凝器连接,气体制冷剂通过气体制冷剂管流动;
下部集管,该下部集管设在蒸发器的最低位置处,并且通过液体制冷剂管与冷凝器连接,液体制冷剂通过液体制冷剂管流动;
中间集管,该中间集管设在上部集管和下部集管之间的中间位置处,并且通过液体制冷剂管与冷凝器连接,液体制冷剂通过液体制冷剂管流动;
上部蒸发器,该上部蒸发器布置在上部集管和中间集管之间,包括上部蒸汽生成管,该上部蒸汽生成管具有第一流路,用于将中间集管的制冷剂引导到上部集管,同时使中间集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,并且该上部蒸汽生成管具有第二流路,用于将下部集管的制冷剂引导到上部集管,同时使下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换;以及
下部蒸发器,该下部蒸发器布置在下部集管和中间集管之间,包括下部蒸汽生成管,该下部蒸汽生成管具有***到中间集管中的第三流路,同时使下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,该下部蒸汽生成管与上部蒸汽生成管的第二流路连通。
(补充注释2)根据补充注释1所述的冷却***,其中,
沿着制冷剂的流路方向延伸的凸形部分,形成在第一流路、第二流路和第三流路中的至少一个的流路内壁中。
(补充注释3)根据补充注释1或2所述的冷却***,其中,
翅片以热接触方式被固定到上部蒸汽生成管和下部蒸汽生成管的外壁。
(补充注释4)根据补充注释1到3中的任意一项所述的冷却***,其中,
中间集管包括旁通管,用于使上部蒸发器的第二流路和下部蒸发器的第三流路彼此连通。
(补充注释5)根据补充注释1到3中的任意一项所述的冷却***,其中,
旁通管以与上部蒸汽生成管或下部蒸汽生成管一体的方式形成。
(补充注释6)根据补充注释1到5中的任意一项所述的冷却***,其中,
冷凝器包括翅片,翅片以热接触方式被固定到冷凝器的内壁。
(补充注释7)根据补充注释1到6中的任意一项所述的冷却***,其中,
冷凝器包括翅片,翅片以热接触方式被固定到冷凝器的外壁。
(补充注释8)根据补充注释1到7中的任意一项所述的冷却***,其中,
气体制冷剂管和液体制冷剂管是具有挠性的制冷剂管。
(补充注释9)根据补充注释1到8中的任意一项所述的冷却***,其中,
绝热处理被应用到至少液体制冷剂管。
(补充注释10)一种装置安放设备,包括:
机架,用于安装多个电子装置;
根据补充注释1到8中的任意一项所述的冷却***,该冷却***被对应于机架设置;以及
吹风机,该吹风机用于将外部空气带入,并且在电子装置处吹动所带入的空气以冷却电子装置,并且经由冷却***将具有因电子装置而升高的温度的外部空气吹出。
(补充注释11)根据补充注释10所述的冷却***,包括:
管,该管包围电子装置和蒸发器。
(补充注释12)根据补充注释10或11所述的冷却***,其中,
冷却介质是冷却水,该冷却水被设定为比流动到冷凝器中的气体制冷剂的温度低的温度。
(补充注释13)根据补充注释10到12中的任意一项所述的冷却***,其中,
蒸发器的尺寸形成为比电子装置小的尺寸。
虽然已经参考上面的示例性实施例(示例)描述了本发明,但是本发明不限于上述示例性实施例(示例)。本领域技术人员能够理解的各种变型,能够在本发明的范围内应用到本发明的构成和细节。
本申请要求基于在2011年7月15日提交的日本专利申请No.2011-156852的优先权,其公开内容在此整体并入本文。
附图标记描述
2装置安放设备
2a前板
2b进口
2c背板
2d后门
3电子装置
4吹风机
5冷却***
6底架
8冷却管
10蒸发器
10a上部蒸发器
10b下部蒸发器
11冷凝器
11a、11b底架
1lb、l1c和29翅片
12制冷剂管
12a气体制冷剂管
12b液体制冷剂管
13管
20上部集管
21中间集管
22下部集管
23a上部蒸汽生成管
23b下部蒸汽生成管
23c凸形部分
30旁通管
31a第一流路
31b第二流路
31c第三流路
Claims (13)
1.一种用于冷却电子装置的冷却***,包括:
蒸发器,所述蒸发器用于通过与外部空气进行热量交换而使制冷剂蒸发;
冷凝器,所述冷凝器用于通过使制冷剂和冷却介质彼此进行热量交换而使气体制冷剂冷凝成液体制冷剂;
气体制冷剂管和液体制冷剂管,所述气体制冷剂管和所述液体制冷剂管连接所述蒸发器和所述冷凝器;以及
所述蒸发器包括:
上部集管,所述上部集管设在所述蒸发器的最高位置处,并且通过所述气体制冷剂管与所述冷凝器连接,气体制冷剂通过所述气体制冷剂管流动;
下部集管,所述下部集管设在所述蒸发器的最低位置处,并且通过所述液体制冷剂管与所述冷凝器连接,液体制冷剂通过所述液体制冷剂管流动;
中间集管,所述中间集管设在所述上部集管和所述下部集管之间的中间位置处,并且通过所述液体制冷剂管与所述冷凝器连接,液体制冷剂通过所述液体制冷剂管流动;
上部蒸发器,所述上部蒸发器布置在所述上部集管和所述中间集管之间,包括上部蒸汽生成管,所述上部蒸汽生成管具有第一流路,用于将所述中间集管的制冷剂引导到所述上部集管,同时使所述中间集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,并且所述上部蒸汽生成管具有第二流路,用于将所述下部集管的制冷剂引导到所述上部集管,同时使所述下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换;以及
下部蒸发器,所述下部蒸发器布置在所述下部集管和所述中间集管之间,包括下部蒸汽生成管,所述下部蒸汽生成管具有***到所述中间集管中的第三流路,同时使所述下部集管的制冷剂与外部空气进行热量交换,所述下部蒸汽生成管与所述上部蒸汽生成管的所述第二流路连通。
2.根据权利要求1所述的冷却***,其中,沿着制冷剂的流路方向延伸的凸形部分,形成在所述第一流路、所述第二流路和所述第三流路中的至少一个的流路内壁中。
3.根据权利要求2所述的冷却***,其中,翅片以热接触方式被固定到所述上部蒸汽生成管和所述下部蒸汽生成管的外壁。
4.根据权利要求3所述的冷却***,其中,所述中间集管包括旁通管,用于使所述上部蒸发器的所述第二流路和所述下部蒸发器的所述第三流路彼此连通。
5.根据权利要求4所述的冷却***,其中,所述旁通管以与所述上部蒸汽生成管或所述下部蒸汽生成管一体的方式形成。
6.根据权利要求5所述的冷却***,其中,所述冷凝器包括翅片,所述翅片以热接触方式被固定到所述冷凝器的内壁。
7.根据权利要求6所述的冷却***,其中,所述冷凝器包括翅片,所述翅片以热接触方式被固定到所述冷凝器的外壁。
8.根据权利要求7所述的冷却***,其中,所述气体制冷剂管和所述液体制冷剂管是具有挠性的制冷剂管。
9.根据权利要求8所述的冷却***,其中,绝热处理被应用到至少液体制冷剂管。
10.一种装置安放设备,包括:
机架,所述机架用于安装多个电子装置;
根据权利要求8所述的冷却***,所述冷却***被对应于所述机架设置;以及
吹风机,所述吹风机用于将外部空气带入,并且在所述电子装置处吹动所带入的空气以冷却所述电子装置,并且经由所述冷却***,将通过所述电子装置而温度升高的外部空气吹出。
11.根据权利要求10所述的冷却***,包括包围所述电子装置和所述蒸发器的管。
12.根据权利要求11所述的冷却***,其中,冷却介质是冷却水,所述冷却水被设定为比流动到冷凝器中的气体制冷剂的温度低的温度。
13.根据权利要求12所述的冷却***,其中,蒸发器的尺寸形成为比电子装置小的尺寸。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011-156852 | 2011-07-15 | ||
JP2011156852 | 2011-07-15 | ||
PCT/JP2012/067762 WO2013011904A1 (ja) | 2011-07-15 | 2012-07-05 | 冷却装置及びそれを用いた機器収納装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103688606A CN103688606A (zh) | 2014-03-26 |
CN103688606B true CN103688606B (zh) | 2016-05-11 |
Family
ID=47558082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280035222.6A Active CN103688606B (zh) | 2011-07-15 | 2012-07-05 | 冷却***和使用该冷却***的装置安放设备 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9288931B2 (zh) |
EP (1) | EP2734021B1 (zh) |
JP (1) | JP5967089B2 (zh) |
CN (1) | CN103688606B (zh) |
WO (1) | WO2013011904A1 (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6904704B2 (ja) * | 2014-08-27 | 2021-07-21 | 日本電気株式会社 | 相変化冷却装置および相変化冷却方法 |
US10448543B2 (en) * | 2015-05-04 | 2019-10-15 | Google Llc | Cooling electronic devices in a data center |
WO2017090263A1 (ja) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 三菱電機株式会社 | 圧縮機モジュール、車両用空気調和装置、及び圧縮機モジュールの製造方法 |
CN105658028B (zh) * | 2015-12-31 | 2017-11-28 | 上海理工大学 | 一种板式喷射散热器 |
US10107559B2 (en) * | 2016-05-27 | 2018-10-23 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat dissipation component |
US10107557B2 (en) * | 2016-05-27 | 2018-10-23 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Integrated heat dissipation device |
CN111998705B (zh) * | 2019-05-27 | 2022-03-29 | 山东大学 | 一种旋转对称的循环热源环路热管 |
CN111998704B (zh) * | 2019-05-27 | 2022-02-01 | 山东大学 | 一种镜像对称的环路热管的振动方法 |
US11765868B2 (en) * | 2020-06-15 | 2023-09-19 | Quanta Computer Inc. | Server rack cooling system |
US11729940B2 (en) * | 2021-11-02 | 2023-08-15 | Oracle International Corporation | Unified control of cooling in computers |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101069057A (zh) * | 2004-11-30 | 2007-11-07 | 松下电器产业株式会社 | 热交换器及其制造方法 |
JP2008249252A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Denso Corp | 熱交換装置 |
CN101356414A (zh) * | 2005-11-08 | 2009-01-28 | 莱斯利·A·史罗姆 | 多级混合式蒸发冷却*** |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3878054A (en) * | 1964-12-09 | 1975-04-15 | Pactide Corp | Distillation apparatus and process |
JPS49142859U (zh) * | 1973-04-04 | 1974-12-10 | ||
JPS61192171U (zh) * | 1985-05-23 | 1986-11-29 | ||
US6019070A (en) * | 1998-12-03 | 2000-02-01 | Duffy; Thomas E. | Circuit assembly for once-through steam generators |
KR20070088654A (ko) | 2004-11-30 | 2007-08-29 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 열교환기 및 그 제조 방법 |
EP1701090A1 (de) * | 2005-02-16 | 2006-09-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampferzeuger in liegender Bauweise |
EP2053911B1 (en) | 2007-10-22 | 2013-05-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electronic device cooling system |
JP4940095B2 (ja) | 2007-10-22 | 2012-05-30 | 三洋電機株式会社 | 電子機器冷却システム |
JP4879136B2 (ja) | 2007-10-22 | 2012-02-22 | 三洋電機株式会社 | 電子機器冷却システム |
JP2009193137A (ja) | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子機器冷却システム |
JP2009193244A (ja) | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 電子機器の冷却システム |
-
2012
- 2012-07-05 CN CN201280035222.6A patent/CN103688606B/zh active Active
- 2012-07-05 EP EP12815511.6A patent/EP2734021B1/en active Active
- 2012-07-05 US US14/131,230 patent/US9288931B2/en active Active
- 2012-07-05 WO PCT/JP2012/067762 patent/WO2013011904A1/ja active Application Filing
- 2012-07-05 JP JP2013524685A patent/JP5967089B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101069057A (zh) * | 2004-11-30 | 2007-11-07 | 松下电器产业株式会社 | 热交换器及其制造方法 |
CN101356414A (zh) * | 2005-11-08 | 2009-01-28 | 莱斯利·A·史罗姆 | 多级混合式蒸发冷却*** |
JP2008249252A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Denso Corp | 熱交換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103688606A (zh) | 2014-03-26 |
US9288931B2 (en) | 2016-03-15 |
US20140144169A1 (en) | 2014-05-29 |
EP2734021B1 (en) | 2018-12-19 |
EP2734021A1 (en) | 2014-05-21 |
EP2734021A4 (en) | 2016-02-24 |
JPWO2013011904A1 (ja) | 2015-02-23 |
JP5967089B2 (ja) | 2016-08-10 |
WO2013011904A1 (ja) | 2013-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103688606B (zh) | 冷却***和使用该冷却***的装置安放设备 | |
US10612856B2 (en) | Heat exchanger and air conditioning system | |
CN106855741B (zh) | 一种用于刀片服务器芯片的散热装置和*** | |
TW201218935A (en) | Data center module | |
US20180010813A1 (en) | Cooling system and method having micro-channel coil with countercurrent circuit | |
US20080078185A1 (en) | Thermoelectric air conditioning unit & a thermoelectric air conditioner thereof | |
Han et al. | Study on influence of operating parameters of data center air conditioning system based on the concept of on-demand cooling | |
CN107147154B (zh) | 一种充电桩及充电桩散热控制方法 | |
WO2011064972A1 (ja) | 発熱体収納箱冷却装置 | |
CN101965120A (zh) | 一种室外显示器的散热设备和室外显示机柜 | |
JP3906830B2 (ja) | 自然循環型冷却装置及び自然循環型冷却装置を用いた熱交換方法 | |
JP3539151B2 (ja) | 冷却装置 | |
WO2013183508A1 (ja) | パラレルフロー型熱交換器及びそれを搭載した空気調和機 | |
CN210014483U (zh) | 一种空调室外机和空调器 | |
JPH0935137A (ja) | 自動販売機 | |
WO2020057140A1 (zh) | 一种空调器及服务器*** | |
JP4239328B2 (ja) | 筐体内冷却システム | |
KR101413931B1 (ko) | 공조장치의 실외유닛, 공조장치 실외유닛의 냉각방법,전장박스의 냉각장치 | |
CN215597510U (zh) | 空调室内机 | |
CN207556330U (zh) | 一种热管换热器及具有该热管换热器的机柜设备 | |
CN216087367U (zh) | 一种通信机房用背板空调*** | |
CN218336922U (zh) | 数据中心相变浸没式液冷机柜 | |
CN215675478U (zh) | 空调室内机 | |
WO2016067509A1 (ja) | 熱交換装置とそれを用いた発熱体収納装置 | |
CN209877185U (zh) | 一种主板及空调 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |