CN112020265B - 一种散热装置及处理器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种散热装置及处理器，该散热装置包括一个浸没罐，该浸没罐容纳有液态介质，在使用时，单板浸没在液态介质中，通过液态介质的吸热对单板进行散热。还包括浸泡在液态介质中的冷凝器，通过设置的该冷凝器对液态介质进行散热。通过浸没罐内的液态介质作为媒介将单板热量传递给浸没罐内的冷凝器。之后冷凝器再通过与其连接并用于给冷凝器热交换的制冷装置，将热量带走散热出去。通过上述描述可以看出，在上述实施例中直接通过液态介质的由于温度形成回流将热量带走，由于液态介质没有相变，从而降低了对散热装置的密封要求，同时保证了对单板的散热效果。

Description

一种散热装置及处理器

技术领域

本申请涉及到通信技术领域，尤其涉及到一种散热装置及处理器。

背景技术

随着电子元器件集成度提高，芯片的功耗密度也越来越大,传统的风冷散热方式已经不能满足日益增长的散热需求。液体冷却技术以其高效的散热效率为高热流密度电子器件散热提供了新的解决方案，并已经在数据中心,服务器等领域展开应用。

现有技术中比较常用的方式是采用浸没液冷技术，该浸没液冷是液体冷却技术中的一种形式，就是将设备浸泡在液体中，通过与液体直接接触将设备热量传递给液体并带走。在具体设置时，如图1所示，将所有单板2浸没在同一个罐1中，罐1内填充的是一种沸点较低容易相变的工质，这类工质液体遇到单板2发热后，吸收热量变成了气体，在浮升力作用下自动上浮，遇到罐1顶(液面以上)的冷凝器3后，在冷却的作用下凝结成液体再重新依靠重力滴落回罐1内，形成散热循环。但是采用低沸点的两相工质，但是这种介质挥发性太强，要求罐1子的密封设计比较高，在实际工作环境中比较难以实施。

发明内容

本申请提供了一种散热装置及处理器，用以提高散热装置对单板的散热效果。

第一方面，提供了一种散热装置，该散热装置用于对单板进行散热，在具体设置该散热装置时，其具体包括一个浸没罐，该浸没罐容纳有液态介质，该液态介质用于对单板进行散热，在使用时，单板浸没在液态介质中，通过液态介质的吸热对单板进行散热。此外，为了降低吸热后的液态介质，该散热装置还包括浸泡在所述液态介质中的冷凝器，通过设置的该冷凝器对液态介质进行散热。单板发热后，热量加热单板附近的液态介质，液态介质在受热后密度减小并向上浮，热的液态介质与冷凝器接触后热量传递给冷凝器，液态介质温度降低后密度增大再次下沉，又沉入罐底。这样利用液体介质的密度与温度的变化关系，会形成一个“自然对流”的循环，将会源源不断的通过浸没罐内的液态介质作为媒介将单板热量传递给浸没罐内的冷凝器。之后冷凝器再通过与其连接并用于给所述冷凝器热交换的制冷装置，将热量带走散热出去。通过上述描述可以看出，在上述实施例中直接通过液态介质的由于温度形成回流将热量带走，降低了对散热装置的密封要求，同时保证了对单板的散热效果。

在具体设置浸没罐时，该浸没罐包括两部分，一部分为用于盛放液态介质的罐体，另一部分为与所述罐体连接的盖体。在具体设置该盖体时，可以采用与罐体为分体结构的方式，也可以采用盖体与罐体之间转动连接。

在冷凝器与制冷装置连接时，通过管道进行的连接，在具体连接时，包括穿设在所述罐体的进液管以及出液管，其中，所述进液管与所述冷凝器的进液口连通，所述出液管与所述冷凝器的出液口连通，且所述进液管及所述出液管分别与所述制冷装置连通。通过进液管以及出液管将冷凝器与制冷装置内的液体流动形成回流，以进行散热。

在具体设置该冷凝器时，该冷凝器的个数可以根据需要进行设置，既可以采用一个浸没罐内设置有一个冷凝器，也可以采用一个浸没罐内设置有多个冷凝器。如在一个具体的实施方案中，冷凝器的个数为两个或两个以上，且所述两个或两个以上冷凝器的进液口并联在所述进液管上，所述两个或两个以上冷凝器的出液口并联在所述出液管上。

在冷凝器与单板对应时，可以采用一个冷凝器对应一个单板，也可以采用一个冷凝器对应两个或两个以上单板，在具体设置时可以根据实际的散热要求进行布局。

在单板固定在罐体内时，可以采用不同的方式进行设置。如在一个具体的实施方案中，该罐体内设置有用于固定所述单板的槽体。从而方便固定单板。

在具体设置上述的槽体时，其个数可以采用一个或者两个或两个以上。在一个具体的可实施方案中，槽体为两个或两个以上，且所述两个或两个以上槽体阵列排列。

由上述描述可以看出，在冷凝器吸热时，需要冷凝器位于单板的上方，因此本申请实施例对应的每个冷凝器位于对应的槽体的上方，且每个冷凝器至少对应一个槽体。

在具体设置该冷凝器时，可以采用不同的设置方式，如每个冷凝器与所述罐体转动连接，且在所述冷凝器转动到第一设定位置时，所述冷凝器避让所述槽体的开口。通过将冷凝器采用转动的方式与罐体连接，从而可以改变冷凝器的位置，在安装单板时，可以通过转动冷凝器避让槽口，方便单板的***。

当然，除了上述方式外，还可以采用其他的方式，如所述浸没罐包括罐体以及与所述浸没罐连接的盖体；且每个冷凝器与所述浸没罐的盖体固定连接。通过将冷凝器固定在盖体上，在将盖子取下时，槽体的槽口可以直接外露，方便固定单板。

在具体设置上述制冷装置时，可以采用不同的装置，如制冷装置为室外干冷器/冷却塔，或者室内的冷水机组。

此外，该制冷装置还可以为风冷散热模块或自然散热模块。

除了上述列举的技术方案外，该冷凝器还可以是浸没罐，而制冷器为外界水源，此时，浸没罐浸泡在水源中，如浸泡在河流、湖泊等自外界水源中。

第二方面，提供了一种处理器，该处理器包括上述任一项所述的散热装置，以及插设在所述散热装置内的单板。单板发热后，热量加热单板附近的液态介质，液态介质在受热后密度减小并向上浮，热的液态介质与冷凝器接触后热量传递给冷凝器，液态介质温度降低后密度增大再次下沉，又沉入罐底。这样利用液体介质的密度与温度的变化关系，会形成一个“自然对流”的循环，将会源源不断的通过浸没罐内的液态介质作为媒介将单板热量传递给浸没罐内的冷凝器。之后冷凝器再通过与其连接并用于给所述冷凝器热交换的制冷装置，将热量带走散热出去。通过上述描述可以看出，在上述实施例中直接通过液态介质的由于温度形成回流将热量带走，降低了对散热装置的密封要求，同时保证了对单板的散热效果。

附图说明

图1为现有技术中的浸没液冷散热装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的浸没罐的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的浸没罐打开时的示意图；

图4为本申请实施例提供的冷凝器与单板的对应示意图；

图5为本申请实施例提供的冷凝器与单板的对应示意图；

图6为本申请实施例提供的冷凝器的并联示意图；

图7为本申请实施例提供的冷凝器的并联示意图；

图8为本申请实施例提供的制冷装置与冷凝器的配合示意图；

图9为本申请实施例提供的制冷装置与冷凝器的配合示意图；

图10为本申请实施例提供的制冷装置与冷凝器的配合示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种散热装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的散热装置，首先说明一下其应用场景，该散热装置用于对单板30的散热，在处理器工作时，该处理器中的单板30在工作时会产生大量的热量，为了保证单板30正常的工作，需要对单板30进行散热，因此本申请实施例提供了一种散热装置对单板30进行散热。

首先参考图2，图2示出了本申请实施例提供的一种散热装置的结构。在本申请实施例提供的散热装置包括一个浸没罐10，该浸没罐10用于承载液态介质以及单板30。其结构如图2中所示，该浸没罐10包括两部分，一部分为用于盛放液态介质以及单板30的罐体12，另一部分为与所述罐体12连接的盖体11。在具体设置该罐体12时，该罐体12为一个筒状结构，如采用长方体形、圆形、椭圆形或者其他形状的筒体结构。在盛放液态介质时，罐体12上设置有一个开口，通过开口可以将液态介质以及单板30放入到罐体12中。该液态介质可以选用不同的介质，如水、油或者其他的液态介质。

在承载单板30时，该单板30放置在罐体12内，并浸没在液态介质中。为了使得单板30在液态介质中保持稳定的姿态。在单板30固定在罐体12内时，可以采用不同的方式进行设置。如在一个具体的实施方案中，该罐体12内设置有用于固定单板30的槽体。在单板30放入到罐体12内时，直接将罐体12***到槽体内进行固定，通过槽体的侧壁将单板30卡装固定。或者可以在槽体内设置卡扣，通过卡扣将单板30进行固定。在采用卡扣时，可以将卡扣设置在槽体的侧壁上，通过该卡扣与单板30之间的卡合将单板30固定在卡槽内。由于卡扣为比较常见的卡合结构，因此在此不详细赘述其具体结构以及与单板30的具体卡合情况。

在放置单板30时，单板30的个数可以根据实际的需要而定，既可以采用在罐体12内设置一个单板30，也可以设置两个或两个以上的单板30。而设置的槽体与单板30的个数一一对应，因此，槽体的个数也可以为一个或者两个或两个以上。在采用两个或两个以上槽体时，两个或两个以上槽体阵列排列，如采用一排排列，或者采用多排排列的方式设置槽体。为了方便理解本申请实施例提供的单板30的设置方式，以图2中所示的结构为例进行说明。在图2中所示的罐体12内设置了六个单板30，且六个单板30单排排列，且单板30的排列方向平行于液态介质的表面。当然，图2仅仅示出了一种具体的单板30的排列方式，本申请实施例提供的单板30的个数不仅限于六个，也可以采用其他的个数，如五个、七个、十个等不同的个数的单板30，在具体排列时，也可以根据罐体12内的空间设置成两排、三排或者四排等不同的排数。由于单板30的具体排列方式是通过槽体的排列方式限定的，因此在单板30可以采用不同的排列方式时，对应的槽体的排列方式也可以采用不同的排列方式进行设定。

继续参考图2，在单板30固定在槽体内时，为了使得单板30的热量尽快的通过液态介质散发出去，因此设置的单板30各个面均与液态介质接触，类似于单板30悬浮在液态介质中，以增大液态介质与单板30的接触面积，提高散热的效果。当然除了图2所示的单板30的放置方式外，还可以采用其他的方式，如单板30的底部与罐体12的底部接触，而其他面与液态介质接触也是可以达到散热的效果的。或者采用其他的放置方式将单板30固定在罐体12内。但是在一个具体的实施方案中，采用单板30的各个面均与液态介质接触的方式设置，以使得单板30产生的热量能够尽快通过液态介质吸收。

为了封堵罐体12上的开口，该浸没罐10还包括一个盖体11，该盖体11覆盖在罐体12的开口处。在具体设置盖体11时，可以采用与罐体12为分体结构的方式，也可以采用盖体11与罐体12之间转动连接。如在采用分体结构时，该盖体11与罐体12之间可以通过螺纹连接或者通过卡扣的方式连接，从而将盖体11覆盖在罐体12的开口处并固定。如图3中所示，在采用转动连接时，该盖体11与罐体12一端转动连接，而另一端通过卡扣进行固定。在卡扣扣合时，盖体11覆盖在罐体12的开口处。在盖体11覆盖在罐体12的开口处时，盖体11与罐体12之间也可以密封也可以不密封，如在采用密封时，可以通过在盖体11上设置密封垫，在盖体11覆盖在罐体12的开口处时，通过密封垫进行密封。

当然无论盖体11与罐体12之间采用哪种方式，盖体11均可以被打开以使得罐体12的开口外露，从而可以将单板30放入到罐体12内进行固定。

在本申请实施例提供的散热结构中对单板30散热时，除了上述提到的液态介质外，还设置了浸没在液态介质中的冷凝器20，该冷凝器20用于对液态介质进行散热，从而使得液态介质能够不断的吸附单板30的热量。由上述描述可以看出，热量在传递时首先通过单板30传递到液态介质，之后再通过液态介质传递给冷凝器20。在整个热传递的过程中，单板30的热量首先加热单板30附近的液态介质，而液态介质在吸收热量后温度升高，并且液态介质的密度减小。而远离单板30的液态介质相对来说温度相低，密度比较大，因此温度升高的液态介质会上升，即位于单板30周围的液态介质会上升。而设置的冷凝器20在给液态介质进行散热时，需要对热的液态介质进行降温，因此在设置冷凝器20时，冷凝器20位于单板30的上方，对应到浸没罐10的结构来说，就是冷凝器20位于槽体的上方。从而使得上升的液态介质能够尽快通过冷凝器20进行散热。由上述描述可以看出，液态介质在整个散热过程中由于温度的差异形成一个闭环的流动，整个流动的过程如图2中箭头所示：处于单板30周围的液态介质吸热温度升高，吸热后的液态介质开始上浮，远离单板30的液态介质填充到单板30周围继续对单板30进行散热，而吸热后的液态介质继续上浮并与冷凝器20接触，并通过冷凝器20进行换热，换热后的液态介质温度降低、密度增大，从而开始下沉。同时，远离单板30的液态介质朝向单板30流动也会带动降温后的液态介质开始下沉，从而整体形成由下到上并由上到下的一个环形的流动过程。

在具体的冷凝器20与单板30进行对应时，可以采用一个冷凝器20对应一个单板30，也可以采用一个冷凝器20对应两个或两个以上单板30，在具体设置时可以根据实际的散热要求进行布局。如图2中所示，图2中示出了一个冷凝器20对应一个单板30；而在如图4中示出了一个冷凝器20对应两个单板30的设置方式，此外，图5中示出了一个冷凝器20对应三个单板30时的设置方式。当然应当理解的是上述图2、图4及图5仅仅示例了一些具体的可实施方式，在本申请实施例提供的冷凝器20对应的单板30情况不仅限于上述的描述方式，还可以根据需要采用其他的不同的方式进行对应。但是无论采用哪种对应方式，在本申请实施例提供的冷凝器20在吸热时，需要将冷凝器20位于单板30的上方，因此本申请实施例对应的每个冷凝器20位于对应的槽体的上方，且每个冷凝器20至少对应一个槽体。

如图2及图3所示，在单板30工作时，需要冷凝器20位于单板30的上方，以对单板30加热后的液态介质进行降温，但是在单板30放入到罐体12内时，需要将冷凝器20移开，以便于将挡板***到罐体12内的槽体中，因此在设置冷凝器20时需要冷凝器20可以处于两种不同的状态：在单板30***时需要将冷凝器20移开以露出槽体的插口，在单板30***后，冷凝器20需要位于单板30的上方以对单板30进行散热。因此在本申请实施例提供的冷凝器20在设置时，可以采用每个冷凝器20与罐体12转动连接并可锁定在不同的设定位置。如在冷凝器20转动到第一设定位置时，冷凝器20避让槽体的开口；而冷凝器20转动到第二设定位置时，冷凝器20遮挡槽体的开口。在冷凝器20与罐体12转动连接时，冷凝器20的一端通过阻尼轴与罐体12的侧壁转动连接，此时，冷凝器20转动到第一设定位置以及第二设定位置时，可以通过阻尼轴的阻尼效果实现锁定。当然还可以采用现有技术中常见的卡扣与卡槽的配合实现对冷凝器20的锁定。如转轴与冷凝器20固定连接，而转轴上设置卡槽，且在穿设转轴的轴孔中设置弹性凸起，通过弹性凸起与卡槽的配合实现对冷凝器20在不同设定位置的锁定。当然除了上述冷凝器20与罐体12转动连接的方式外，还可以采用其他的方式。如每个冷凝器20与浸没罐10的盖体11固定连接。该盖体11采用上述描述的方式与罐体12可拆卸的连接。但是无论采用哪种连接方式，在盖体11从罐体12上取下时，冷凝器20均可以避让开槽体的开口。如图3中所示，在盖体11与罐体12转动连接时，冷凝器20固定在盖体11朝向罐体12的一面，在盖体11打开时，冷凝器20跟随盖体11一起转动，从而避让开了槽体的开口，方便单板30***。在盖体11盖在罐体12上时，冷凝器20跟随盖体11一起转动，并位于单板30的上方。在采用冷凝器20固定在盖体11上时，可以通过支架将冷凝器20与盖体11连接，以便于在盖体11与罐体12连接时，冷凝器20能够浸没在液态介质中。应当理解的是，上述列举的冷凝器20避让槽体的开口的方式仅仅为一个具体的示例，还可通过其他的连接方式实现冷凝器20的调整，如采用连杆组件也可以实现调整冷凝器20处于不同的位置。

在冷凝器20对液态介质进行散热时，冷凝器20的温度也会上升，为了能够持续的进行散热，在本申请实施例还提供了一个制冷装置60，设置的冷凝器20通过与其连接并用于给冷凝器20热交换的制冷装置60将热量带走散热出去。在具体实现冷凝器20与制冷装置60连接时，可以采用不同的方式。如图6及图7所示，冷凝器20与制冷装置60通过管道连接。在具体连接时，罐体12的侧壁上穿设有进液管40以及出液管50，其中，进液管40与冷凝器20的进液口连通，而出液管50与冷凝器20的出液口连通，且进液管40及出液管50分别与制冷装置60连通。从而通过进液管40以及出液管50将冷凝器20与制冷装置60内的液体流动形成回流，以进行散热。在冷凝器20的个数为两个或两个以上，两个或两个以上冷凝器20的进液口并联在进液管40上，两个或两个以上冷凝器20的出液口并联在出液管50上。其中冷凝器20的个数可以根据需要设置不同给的个数，如3个、4个、6个等不同的个数。在图6中冷凝器20的个数为16个，且16个冷凝器20并联在进液管40以及出液管50上。而图7中示出的冷凝器20的个数为3且，且3个冷凝器20并联在了进液管40以及出液管50上。在具体设置进液管40以及出液管50时，不仅限于图6中所示的进液管40及出液管50穿设在罐体12的侧壁。还可以采用其他的方式，如在冷凝器20与盖体11固定连接时，进液管40及出液管50分别穿设在盖体11上。

在具体设置制冷装置60时，该制冷装置60可以采用不同的制冷装置60。如图8所示，图8示出的制冷装置60为风冷散热模块，该风冷散热模块包括一个风扇61，且其中内部设置有管道用于流通单相介质，并且管道上设置了泵来驱动单相介质流通。管道的两端分别与进液管40以及出液管50连通，以与冷凝器20内部的管道形成一个回路，冷凝器20内的单项介质在吸热后流入到风冷散热模块内通过风扇61进行降温，之后再流回到冷凝器20中。或者还可以采用管道是两相工质，在重力作用下自然循环。此时，冷凝器20内的介质吸热后发生相变，如由液态变成气态，而气态的介质进入到制冷装置60中，通过风扇61降温后相变成液态，液态的介质再次回流到冷凝器20中。

当然除了图8所示的结构外，还可以采用如图9所示的结构。图9中示出的制冷装置60为自然散热模块，该自然散热模块内不含风扇61，其他的结构与图8所示的结构相近似，其内部的管道连接方式以及散热方式可以参考上述图8中的方式，与图8唯一的区别在于将图8中的通过风扇61降温变成了通过自然散热的方式对介质进行降温。

除了图8及图9所示的结构外，制冷装置60还可以采用室外干冷器/冷却塔，或者室内的冷水机组等不同的结构对冷凝器20进行降温。

对于本申请实施例提供的冷凝器20以及制冷装置60除了上述的描述结构外，还可以采用其他的结构方式，如图10所示，冷凝器20还可以是浸没罐10，而制冷器为外界水源。此时浸没罐10内的液态介质吸收的热量传递给浸没罐10，并且通过将浸没罐10浸泡在水源中，如浸泡在河流、湖泊等自外界水源中，或者室内的冷水源中，通过外界水源吸收浸没罐10的热量，进而达到对单板30进行散热的效果。

在上述示例时，均是以一个浸没罐10内设置有多个单板30的方式进行的描述，但是该浸没罐10还可以设置一个单板30，如图11中所示，每个浸没罐10内设置一个单板30，即浸没罐10与单板30之间一一对应，且浸没罐10内的冷凝器20通过管道与外部的制冷装置60进行连接。在图11所示的结构中，多个单板30对应多个浸没罐10，同样可以实现对单板30的散热效果。

在具体设置浸没罐10时，无论采用浸没罐10与单板30一对一的方式设置，还是采用一对多的方式设置。当液态介质在吸收热量时，会造成液态介质的体积增大，此时可能会造成浸没罐10内的压力过大。因此在浸没罐10上设置了一个安全阀，避免浸没罐10内的压力过大造成安全事故。

此外，本申请实施例还提供了一种处理器，该处理器包括上述任一项的散热装置，以及插设在散热装置内的单板30。单板30发热后，热量加热单板30附近的液态介质，液态介质在受热后密度减小并向上浮，热的液态介质与冷凝器20接触后热量传递给冷凝器20，液态介质温度降低后密度增大再次下沉，又沉入罐底。这样利用液体介质的密度与温度的变化关系，会形成一个“自然对流”的循环，将会源源不断的通过浸没罐10内的液态介质作为媒介将单板30热量传递给浸没罐10内的冷凝器20。之后冷凝器20再通过与其连接并用于给冷凝器20热交换的制冷装置60，将热量带走散热出去。通过上述描述可以看出，在上述实施例中直接通过液态介质的由于温度形成回流将热量带走，降低了对散热装置的密封要求，同时保证了对单板30的散热效果。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：浸没罐；设置在所述浸没罐内并用于浸泡单板并对所述单板散热的液态介质；还包括浸泡在所述液态介质中的冷凝器，所述冷凝器位于所述单板的上方；还包括与所述冷凝器连接并用于给所述冷凝器热交换的制冷装置；所述液态介质在受热后密度减小并向上浮，受热后的所述液态介质与所述冷凝器接触后将热量传递给所述冷凝器，温度降低后的所述液态介质密度增大再次下沉至所述浸没罐的罐底。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述浸没罐包括罐体以及与所述罐体连接的盖体。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，还包括穿设在所述浸没罐的进液管以及出液管，其中，所述进液管与所述冷凝器的进液口连通，所述出液管与所述冷凝器的出液口连通，且所述进液管及所述出液管分别与所述制冷装置连通。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述冷凝器的个数至少为一个，且在所述冷凝器的个数为两个或两个以上时，且所述两个或两个以上的冷凝器的进液口并联在所述进液管上，所述两个或两个以上的冷凝器的出液口并联在所述出液管上。

5.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述浸没罐内设置有用于固定所述单板的槽体。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述槽体的个数为至少一个，且在所述槽体为两个或两个以上时，且所述两个或两个以上的槽体阵列排列。

7.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，每个冷凝器至少对应一个槽体，且每个冷凝器位于对应的槽体的上方。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，每个冷凝器与所述浸没罐转动连接，且在所述冷凝器转动到第一设定位置时，所述冷凝器避让所述槽体的开口。

9.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述浸没罐包括罐体以及与所述罐体连接的盖体；且每个冷凝器与所述浸没罐的盖体固定连接。

10.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述制冷装置为室外干冷器/冷却塔，或者室内的冷水机组。

11.根据权利要求1～7任一项所述的散热装置，其特征在于，所述制冷装置为风冷散热模块或自然散热模块。

12.一种处理器，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的散热装置，以及插设在所述散热装置内的单板。

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