CN212413694U - 正交架构插箱液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正交架构插箱液冷散热装置，包括具有正交架构的线卡、交换板及龙骨所构成的正交架构插箱，还包括液冷散热装置。所述液冷散热装置利用龙骨作为液冷流体通道的载体，龙骨同时还作为盲插液冷接插件的安装载体；所述龙骨中设有闭合通道作为液冷流体通道，所述发热器件所在的交换板上设有第一冷板，所述第一冷板中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件用于连接位于第一冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口。本实用新型所述的液冷散热装置解决了高功耗器件的散热难题，能保证电子设备的安全、稳定、高效工作。

Description

正交架构插箱液冷散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备液冷散热装置，尤其涉及一种正交架构插箱液冷散热装置。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子设备系统的功率越来越大，但物理尺寸却越来越小，热流密度也随之急剧增加，散热风险加大。尤其在某一类插箱设备中，功耗越来越大，传统风冷散热挑战越来越，散热难题突出。因此，解决该类设备散热，成为业内难点及痛点。

针对该类插箱设备，常规架构采用直通风形式，基风道为从前面板入风口进入冷风，经过线卡发热器件后通过定位及支撑作用的龙骨流入交换板，并将交换板及线卡热量带入位于后排的风扇并排入环境中。其线卡及交换板上发热器件散热方案通常采用风冷的翅片散热器解热。

如图1(俯视图)、图2(三维示意图)所示，为一种现有常规风冷散热正交架构插箱的方案示意图，包括插箱框架2、线卡1、交换板3、龙骨7、背板6、发热器件5、散热器4以及风扇8。其中风扇位于后排，风道为前进后出的直通风形式，系统为抽风形式，冷风经过线卡面板上孔隙进入线卡，带走线卡1上发热器件热量后从龙骨开孔位置进入交换板，再带走交换板3上发热器件热量后通过风扇排出系统。具体的，冷风从前面板孔隙中进入线卡1，发热器件5将热量传递给风冷翅片散热器4，进而通过散热器4传递到线卡周围的空气环境中。流过热源并获得热量风继续往下游运行，通过背板6及龙骨7(背板和龙骨为实现功能所需的结构件)进入交换板，并进而带走交换板上热源热量进入系统抽风风扇8，进而排入周围环境中。该直通风风道形式被是目前散热效率最高的风冷散热形式之一。

其中发热器件5与风冷散热器4接触面之间通常通过界面材料填充孔隙及粗糙度，以减少界面热阻。随着发热器件功率越来越大，而由于风冷散热器尺寸和散热能力限制，从而导致常规风冷散热方案无法满足器件热可靠性需求，进而导致器件过热、出现设备宕机等故障。综合上述可知，当遇到这类散热难题，该类设备散热通过常规风冷方案无法解决。

因此亟待需求一种全新散热方案及装置满足该正交架构插箱2的散热需求。从而保证电子设备对稳定、安全及可靠的运行。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本实用新型提出一种正交架构插箱液冷散热装置，能够提高插箱类电子设备的散热效率，解决插箱内部单板上高发热器件散热难题。

技术方案：本实用新型所采用的技术方案是一种正交架构插箱液冷散热装置，包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡、龙骨及交换板，所述线卡上含有发热器件，所述交换板上也含发热器件，所述龙骨作为液冷散热通道，其上设有液冷槽道。所述线卡和交换板之间通过龙骨以正交方式相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨作为液冷流体通道的载体，龙骨同时还作为盲插液冷接插件的安装载体；所述龙骨中设有闭合通道作为液冷流体通道，所述发热器件所在的交换板上设有第一冷板，所述第一冷板中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件用于连接位于第一冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；所述盲插液冷接插件包括公头和母头，所述公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道靠近第一冷板的端口以及发热器件所在交换板上相对应的第一冷板的液冷流体通道的端口，所述公头和母头中设有液冷流体通道；通过所述交换板上的第一冷板将发热器件的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第一冷板、液冷流体通道中流动，并将热量从发热器件传递给冷源。

其中，所述冷源设置在所述插箱外围。

所述线卡上还设有第二冷板，所述第二冷板中设有闭合通道作为液冷流体通道；第二冷板的液冷流体通道的端口通过管道连接冷源，或者第二冷板的液冷流体通道的端口与龙骨上相应位置处的液冷流体通道的端口之间通过盲插液冷接插件连接。

所述龙骨中设有闭合通道作为液冷流体通道，仅作为供液流道，所述第一冷板上的液冷流体通道的回液端口通过管道与冷源相连；或者龙骨中的液冷流体通道仅作为回液流道，所述第一冷板上的液冷流体通道的供液端口通过管道与冷源相连。另一种龙骨液冷流体通道的供液方案是，所述龙骨中的闭合通道作为液冷流体通道，包括供液流道和回液流道，所述供液流道的端口和回液流道的端口通过管道与冷源相连。

本实用新型提出一种正交架构插箱液冷散热装置，龙骨上工作液体流道只供给线卡。包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡、龙骨及交换板，所述线卡上含有发热器件，所述交换板上也含发热器件，所述线卡、交换板之间正交相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨作为液冷流体通道的载体，龙骨同时还作为盲插液冷接插件的安装载体；所述龙骨中设有闭合通道作为液冷流体通道，所述线卡上设有第二冷板，所述第二冷板中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件包括公头和母头，用于连接位于所述第二冷板的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道的端口；通过所述第二冷板将线卡上线路的发热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第二冷板、液冷流体通道中流动，将热量从发热器件传递给冷源。

本实用新型提出一种内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其冷源可以设置在装置内部，节省空间，缩短了工作液体流入冷源的管道长度，进一步提高了冷却效率，利用现有风扇系统冷却冷源。该装置包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡、龙骨及交换板，所述线卡上含有发热器件，所述交换板上也含发热器件，所述龙骨作为液冷散热通道，其上设有液冷槽道。所述线卡和交换板之间通过龙骨以正交方式相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨作为液冷流体通道的载体，龙骨同时还作为盲插液冷接插件的安装载体；所述龙骨中设有闭合通道作为液冷流体通道，所述发热器件所在的交换板上设有第一冷板，所述第一冷板中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件用于连接位于第二冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；所述盲插液冷接插件包括公头和母头，所述公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道靠近第一冷板的端口以及发热器件所在交换板上相对应的第一冷板的液冷流体通道的端口，所述公头和母头中设有液冷流体通道；通过所述交换板上的第一冷板将发热器件的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第一冷板、液冷流体通道中流动，将热量从发热器件传递给冷源。该装置还包括风冷散热系统，所述龙骨上开设通风孔，所述冷源置于正交架构插箱的交换板一侧的空间中，所述风冷散热系统为冷源提供风冷散热。

在该冷源内置的正交架构插箱液冷散热装置中，所述风冷散热系统包括设于交换板一侧箱体上的风扇，冷风从龙骨上的通风孔进入交换板所在空间，经过冷源交换热量并排出箱体。

进一步的，所述线卡上还设有第二冷板，所述第二冷板中设有闭合通道作为液冷流体通道；第二冷板的液冷流体通道的端口通过管道连接冷源，或者第二冷板的液冷流体通道的端口与龙骨上相应位置处的液冷流体通道的端口之间通过盲插液冷接插件连接。

优选的，所述冷源包括多个分冷源，各个分冷源设置在各层交换板隔出的分立空间中。

有益效果：相比于现有技术，本实用新型所述的液冷散热装置解决了正交架构线卡及交换板高发热器件散热需求，其关键核心散热方案为利用龙骨，在龙骨上开设封闭通道作为液冷流体通道，实现交换板或者线卡的液冷散热需求。该实用新型解决了常规风冷无法实现散热难题，为一种正交架构插箱全新液冷散热方案。另外本实用新型还提出了一种多冷源内置的散热装置，多冷源内置具有占用空间少、散热效率高、方案灵活扩展性好的优点。

附图说明

图1是现有正交架构插箱风冷散热方案俯视图；

图2是现有正交架构插箱风冷散热方案整体示意图；

图3是本实用新型所述的正交架构插箱液冷散热装置的内部结构示意图；

图4是本实用新型所述的内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置的示意图；

图5是本实用新型所述的正交架构插箱液冷散热装置中冷源的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例1

如图3所示为本实用新型所述的正交架构插箱液冷散热装置的内部结构示意图，该装置包括正交架构插箱以及液冷散热装置。其中正交架构插箱包括箱体、线卡1、龙骨7及交换板3，线卡1上含有发热器件，交换板3上也含发热器件，龙骨7作为液冷散热通道，其上设有液冷槽道。线卡1和交换板3之间通过龙骨7以正交方式相接。液冷散热装置包括液冷源10、位于交换板上的第一冷板91、盲插液冷接插件12以及龙骨液冷流体通道11。液冷流体通道11通过管道(包括进液管、出液管)接入冷源10。其中龙骨中液冷流体通道11靠近第一冷板的出液口/进液口安装盲插液冷接头，其位置相对应于发热器件所在单交换板3上第一冷板91的进出液位置，单板3上相应位置安装有盲插液冷插头，插头和接头的位置可以互换。插头和接头中设有相对应的闭合通道用于工作液体流通，当单板沿着插箱的导轨插入时，单板上的液冷接头和龙骨上的液冷接头对接而连通液冷通道，从而实现工作液体流入冷板。系统泵作用于冷源10中的工作液体，提供流动动力。图3中的箭头指向代表工作液体的流向，发热器件的热量通过冷板传入冷板中的工作液体中，带走热量的工作液体温度升高，在系统泵动力驱使下，再次流入龙骨7中的回液通道，并流入液冷冷源10中，通过液冷冷源10的冷却，降低工作液体的温度，再次送入系统中。这样不断循环从而将发热器件的热量带走并进而降低温度，从而实现系统解热目的，保证设备安全、稳定可靠的运行。另外，还对线卡1的散热进行了单独设计，线卡上设有第二冷板92，第二冷板92中的液冷流体通道的端口与龙骨7上相应位置处的液冷流体通道的端口之间通过盲插液冷接插件连接。线卡1上吸收热量的工作液体也可以不经过龙骨液体流道，直接由冷板流道流向液冷冷源冷却，可以灵活满足线卡的散热要求。

本实用新型所述的正交架构插箱液冷散热装置利用龙骨实现液体流道，并通过液冷接头为交换板发热器件提供液冷散热通道。冷源为获得热量的液体冷却从而使得工作液体循环利用，进而不断冷却发热器件；盲插液冷接插件可以实现交换板和线卡插拔更换需求，并进而打通龙骨和冷板之间的液体连接通道。液冷冷源为工作液体携带热量最终聚集和散热装置。工作液体从冷板中获得的热量，通过龙骨流体通道、盲插液冷接插件、流体管道最终汇集在液冷源中，液冷源通过风冷或者二次冷却等冷却方式将高温的工作液体降低为低温工作液体并送送回冷板中再次吸收热量而对发热器件冷却。冷板和发热器件之间采用界面材料减小接触热阻。

工作液体从冷源冷却后，经过进液管道流向龙骨中的液冷流体通道，并通过液冷接头流向发热器件所在交换板上的冷板，带走热量后再返回经过出液口进入冷源进行热交换。龙骨中的液冷流体通道可以只作为供液流道，也可以只作为回液流道；也可以同时作为供回液通道；龙骨上工作液体流道可以只供给交换板，也可以同时供给交换板和线卡。进液管、出液管可以为金属也可以为塑料管道，冷板、液冷源、液冷进出管道为常规部件，盲插液冷接插件作为液冷快速插拔接头为在常规部件中开设液冷流体通道而成。

实施例2

龙骨7上工作液体流道可以只供给线卡1上的第二冷板92，仅为线卡1提供散热。该设计对应装置结构是：包括箱体以及位于箱体内部的线卡1、龙骨7及交换板3，线卡1上含有发热器件，交换板3上也含发热器件，龙骨7作为液冷散热通道，其上设有液冷槽道。线卡1和交换板3之间通过龙骨7以正交方式相接。该装置还包括液冷散热装置，液冷散热装置利用龙骨7作为液冷流体通道11的载体，龙骨7同时还作为盲插液冷接插件12的安装载体；龙骨7中设有闭合通道作为液冷流体通道11，线卡1上设有第二冷板92，第二冷板92中也设有闭合通道作为液冷流体通道，盲插液冷接插件12用于连接位于第二冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；盲插液冷接插件12包括公头和母头，公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道11靠近第二冷板92的端口以及发热器件所在交换板3上相对应的第二冷板的液冷流体通道的端口，公头和母头中设有液冷流体通道；通过交换板3上的第二冷板92将线卡1上线路的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第二冷板和龙骨中的液冷流体通道中流动，将热量从发热器件传递给冷源。

实施例3

通常情况下，在正交架构插箱液冷散热装置中，液冷源外置在正交架构插箱外，液冷源可设置在正交架构插箱的下方，如图5所示。

本实用新型则提出一种内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其冷源可以设置在装置内部，节省空间，缩短了工作液体流入冷源的管道长度，进一步提高了冷却效率。该设计可利用现有风扇系统冷却冷源，如图4所示。还可以设置多个冷源10，各冷源置于交换盒体13内部，为对应的交换板散热，进一步提高散热装置设计的灵活性和散热效率。该装置还包括风冷散热系统为冷源提供风冷散热。龙骨7上开设通风孔，冷风从龙骨上的通风孔进入交换板所在空间，经过冷源交换热量并排出箱体。

需要说明的是，本实用新型背景为正交架构的插箱设备，其液冷方案为大功耗器件进行局部散热器，系统风扇仍然可以保留，且为其他低功耗器件散热。为液冷与风冷并存散热方案。利用龙骨为液冷流体通道，也可以实现整机液冷方案。

综上所述，本实用新型所述液冷散热装置能解决常规风冷散热措施无法解决高功耗器件散热难题；尤其适用于原有正交架构系统风冷散热改造、单板布局限制、器件高发热量而导致风冷散热无法解决时。与常规风冷散热相比，由于采用了高效的液冷散热方案。其能实现更小的散热面积而带走更多、更高密度的器件热量。本方案能使电子设备散热实现高效、不受功耗限制；能保证电子元器件的安全、稳定、高效工作。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对各设施位置进行调整，这些调整也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于，包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡(1)、龙骨(7)及交换板(3)，所述线卡(1)上含有发热器件，所述交换板(3)上也含发热器件，所述线卡(1)和交换板(3)之间通过龙骨以正交方式相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨(7)作为液冷流体通道(11)的载体，龙骨(7)同时还作为盲插液冷接插件(12)的安装载体；所述龙骨(7)中设有闭合通道作为液冷流体通道(11)，所述发热器件所在的交换板(3)上设有第一冷板(91)，所述第一冷板(91)中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件(12)用于连接位于第一冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；所述盲插液冷接插件(12)包括公头和母头，所述公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道(11)靠近第一冷板(91)的端口以及发热器件所在交换板(3)上相对应的第一冷板的液冷流体通道的端口，所述公头和母头中设有液冷流体通道；通过所述交换板(3)上的第一冷板(91)将发热器件的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第一冷板和龙骨中的液冷流体通道中流动，并将热量从发热器件传递给冷源。

2.根据权利要求1所述的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述冷源设置在所述插箱的外围。

3.根据权利要求1所述的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述线卡(1)上还设有第二冷板，所述第二冷板中设有闭合通道作为液冷流体通道；第二冷板的液冷流体通道的端口通过管道连接冷源，或者第二冷板的液冷流体通道的端口与龙骨(7)上相应位置处的液冷流体通道的端口之间通过盲插液冷接插件连接。

4.根据权利要求1所述的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述龙骨(7)中设有闭合通道作为液冷流体通道，仅作为供液流道，所述第一冷板上的液冷流体通道的回液端口通过管道与冷源相连；或者龙骨(7)中的液冷流体通道仅作为回液流道，所述第一冷板上的液冷流体通道的供液端口通过管道与冷源相连。

5.根据权利要求1所述的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述龙骨(7)中设有闭合通道作为液冷流体通道，包括供液流道和回液流道，所述供液流道的端口和回液流道的端口通过管道与冷源相连。

6.一种正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于，包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡(1)、龙骨(7)及交换板(3)，所述线卡(1)上含有发热器件，所述交换板(3)上也含发热器件，所述线卡(1)和交换板(3)之间通过龙骨以正交方式相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨(7)作为液冷流体通道(11)的载体，龙骨(7)同时还作为盲插液冷接插件(12)的安装载体；所述龙骨(7)中设有闭合通道作为液冷流体通道(11)，所述线卡(1)上设有第二冷板(92)，所述第二冷板(92)中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件(12)用于连接位于第二冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；所述盲插液冷接插件(12)包括公头和母头，所述公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道(11)靠近第二冷板(92)的端口以及发热器件所在交换板(3)上相对应的第二冷板的液冷流体通道的端口，所述公头和母头中设有液冷流体通道；通过所述交换板(3)上的第二冷板(92)将线卡(1)上线路的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第二冷板和龙骨中的液冷流体通道中流动，并将热量从发热器件传递给冷源。

7.一种内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于，包括正交架构插箱，所述正交架构插箱包括箱体以及位于箱体内部的线卡(1)、龙骨(7)及交换板(3)，所述线卡(1)上含有发热器件，所述交换板(3)上也含发热器件，所述线卡(1)和交换板(3)之间通过龙骨以正交方式相接；该装置还包括液冷散热装置，所述液冷散热装置利用龙骨(7)作为液冷流体通道(11)的载体，龙骨(7)同时还作为盲插液冷接插件(12)的安装载体；所述龙骨(7)中设有闭合通道作为液冷流体通道(11)，所述发热器件所在的交换板(3)上设有第一冷板(91)，所述第一冷板(91)中也设有闭合通道作为液冷流体通道，所述盲插液冷接插件(12)用于连接位于第二冷板中的液冷流体通道的端口以及龙骨上相应位置处的液冷流体通道端口；所述盲插液冷接插件(12)包括公头和母头，所述公头和母头分别安装在龙骨中的液冷流体通道(11)靠近第一冷板(91)的端口以及发热器件所在交换板(3)上相对应的第一冷板的液冷流体通道的端口，所述公头和母头中设有液冷流体通道；通过所述交换板(3)上的第一冷板将发热器件的热量传递到工作液体中，在系统泵动力驱使下工作液体在第一冷板和龙骨中的液冷流体通道中流动，并将热量从发热器件传递给冷源；该装置还包括风冷散热系统，所述龙骨(7)上开设通风孔，所述冷源置于正交架构插箱的交换板(3)一侧的空间中，所述风冷散热系统为冷源提供风冷散热。

8.根据权利要求7所述的内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述风冷散热系统包括设于交换板(3)一侧箱体上的风扇，冷风从龙骨上的通风孔进入交换板所在空间，经过冷源交换热量并排出箱体。

9.根据权利要求7所述的内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述线卡(1)上还设有第二冷板，所述第二冷板中设有闭合通道作为液冷流体通道；第二冷板的液冷流体通道的端口通过管道连接冷源，或者第二冷板的液冷流体通道的端口与龙骨(7)上相应位置处的液冷流体通道的端口之间通过盲插液冷接插件连接。

10.根据权利要求7所述的内置冷源的正交架构插箱液冷散热装置，其特征在于：所述冷源包括多个分冷源，各个分冷源设置在各层交换板(3)隔出的分立空间中。

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