一种龙门吊式喷淋式液冷机构

本发明属于电子器件冷却，具体涉及一种龙门吊式喷淋式液冷机构。

背景技术：

1、电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要让各部件的工作温度保持在合理的范围内，除了保证器件工作环境的温度在合理范围内之外，还必须要对其进行散热处理。而随着云计算和大数据技术的蓬勃发展it设备性能逐步提高直接导致服务器功耗不断增加，特别是作为服务器关键部件的cpu，特别是作为服务器关键部件的cpu，随着性能提升功耗增加非常显著。常见的机房制冷主要依靠空气冷却来实现为服务器降温的目的，已逐渐不能满足高功率密度设备的要求。而随着芯片冷板及冷却液强化换热的技术发展完善，液冷成为业界新一轮的热点。

2、其中，喷淋式液冷技术与传统风冷技术相比可降低it设备制冷能耗，提升散热效率；由于内部没有风扇，大幅降低了运行时的噪音；该技术在工程上实现的难度相对较低，不需要对机房基础设施做太大的改动，只需要对服务器进行少量的改造就能实现较好的冷却性能。

3、目前常见的喷淋式液冷方案大多采用固定喷口，喷口的位置和朝向具有诸多限制；而电子设备产生的热量的分布在空间上和时间上往往不是均匀的，热量一般集中由高性能元件产生，且随运行情况往往存在发热周期。实现对高性能元件在空间和时间上的精准散热可以大幅提高散热系统的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述问题，提供一种单个喷口覆盖范围大，所需喷口数量少,减少冷却系统不必要的冗余，提高散热效率,降低所需散热工质的量，减少资源的浪费的龙门吊式喷淋式液冷机构。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种龙门吊式喷淋式液冷机构，包括基座、喷淋单元、移动单元和动力及控制单元，喷淋单元和移动单元构成龙门吊结构主体，控制单元安装在喷淋单元上，移动单元安装在基座上；所述基座用于安装固定整个液冷机构，提供支撑，基座中间设有散热区域，散热区域放置有待散热的电子器件；所述喷淋单元内安装有喷淋管，喷淋管下方有多个的喷口，用于向散热区域喷淋散热工质，散热工质吸收散热区域内电子器件散发的热量，从而降低散热区域的温度，以散发散热区域内积累的热量，使得电子器件能工作在适宜的环境温度范围；在所述控制单元的调控下移动单元为龙门吊结构提供动力，使其在基座上运动，以将喷淋单元送至待散热区域。

3、优选地，所述基座包括滑轨槽、主干支架、冷却液接口、连接支架、螺栓孔、冷却管、限位滑轮和滑轮槽，所述滑轨槽设置在主干支架上，用于连接、固定龙门吊结构，并使其可以沿滑轨槽滑动，滑轨槽与移动单元配合；所述冷却液接口、冷却管、限位滑轮、滑轮槽均位于主干支架内部，并与喷淋单元相连接；所述冷却液接口用于连接外部设备，供冷却液进入；所述冷却管为软质管道，滑轮槽沿着主干支架设置，限位滑轮安装在滑轮槽内，并沿滑轮槽滑动，滑轮槽内设有复位弹簧；当龙门吊结构相对基座整体移动时，在主体支架内，喷淋单元将沿主干支架移动，并带动冷却管移动；连接支架用于连接、固定主干支架，螺栓孔用于安装、固定基座。

4、优选地，所述冷却液接口一端位于主干支架的端部，另外一端位于滑轨槽内并与与喷淋单元相连且同步运动。

5、优选地，所述喷淋单元包括喷淋基座，喷淋基座上设有喷淋管、冷却管转接器和喷淋冷却管，喷淋管喷淋管下方有多个的喷口，用于向散热区域喷淋散热工质；所述冷却管转接器用于连接喷淋冷却管和冷却管，供冷却液流动，冷却管转接器的突出部分用于卡入滑轨槽起到连接、固定基座和喷淋单元的作用；喷淋冷却管用于连接喷淋管和冷却管转接器供冷却液流动。

6、优选地，所述喷淋基座呈“n”形结构，喷淋管沿喷淋基座布置，冷却管转接器和喷淋冷却管的数量均为二且对称的分布在喷淋基座的两边。

7、优选地，所述移动单元包括移动块，移动块内设有电机和齿轮，移动块与喷淋基座相连，滑轨槽11的底部表面设有带齿表面与齿轮啮合，电机驱动齿轮转动时，带动整个龙门吊式结构沿基座的滑轨槽运动，电机连接外部电源，并与控制单元电连接，受控制单元控制。

8、优选地，所述控制单元内安装有芯片，芯片由外部电源供电，芯片用于控制电机，进而控制龙门吊结构的运动；控制单元既可采用根据使用经验，提前编写冷却程序，烧录至控制单元内的芯片，控制装置对整个散热区域进行周期性遍历，对不同区域喷洒一定量的散热工质，持续一定的时间；也可以配合实时检测发热情况的设备，如红外相机，所获取的实时的温度数据，由系统或人工调动装置对相关区域进行喷淋。

9、本发明的有益效果是：

10、1、本发明所提供的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，针对当前常见的喷淋式液冷方案喷口覆盖范围小、喷口较多及由此造成的管线较为复杂，缺少对高性能元件发热时精准降温能力的问题，采用龙门吊式喷口喷洒冷却液的喷淋式液冷方案，具有单个喷口覆盖范围更大，所需喷口数量更少；结合机箱热监控模块实现精确制冷，减少冷却系统不必要的冗余，提高散热效率；降低系统所需散热工质的量，减少资源的浪费，并减轻泵动系统和冷却工质循环系统的负荷的有益效果。

11、2、本发明的移动单元为龙门吊式结构，其可在基座上活动，以将喷淋机构送至待散热区域，同时，喷淋机构可在其上活动；如此设置，喷头可以有针对性的移动到温度较高的散热区域，实现定点精准喷淋散热，有效提高了散热的效率，且喷头能在多个散热区域之间移动，提高了喷头的作业范围，无需设置大量喷口以完全覆盖散热区域，使得喷淋组件的结构更加简化，提升系统整体效率。

12、3、本发明相比传统冷却方案，该系统可以与控制系统配合，实现更高效的散热：既可采用根据使用经验，提前为系统编写冷却程序，通过最优路径算法，使系统对整个散热区域进行周期性遍历，对不同区域喷洒一定量的散热工质，持续一定的时间；也可以配合实时检测发热情况的设备，通过实时的发热数据，由系统给出实时的散热方案，动态调整喷淋系统的工作状态，以提升散热系统的效率并提升其对不同工作状态的适应性。

13、4、本发明相比传统的喷淋式液冷技术，该技术方案的特点有：单个喷口覆盖范围更大，所需喷口数量更少；结合机箱热监控模块实现精确制冷，减少冷却系统不必要的冗余，提高散热效率；降低系统所需散热工质的量，减少资源的浪费，并减轻泵动系统和冷却工质循环系统的负荷。

14、5、本发明相比冷板式液冷，该技术方案不用安装重量大，覆盖面积大的冷板，可有效减少冷却系统所占的体积，也可降低对泵动系统和冷却循环系统的要求。

15、6、本发明相比浸入式液冷，该技术方案所占用空间更小，方便对内部元器件的检修和更换，还可降低对泵动系统和冷却循环系统的要求。

16、7、本发明相比风冷，技术方案具有低能耗、高散热、低噪声、低tco等优势，比风冷冷却效率更高，更能满足当前更高功率设备的散热需求。

技术特征：

1.一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：包括基座(1)、喷淋单元(2)、移动单元(3)和动力及控制单元(4)，喷淋单元(2)和移动单元(3)构成龙门吊结构主体，控制单元(4)安装在喷淋单元(2)上，移动单元(3)安装在基座(1)上；所述基座(1)用于安装固定整个液冷机构，提供支撑，基座(1)中间设有散热区域，散热区域放置有待散热的电子器件；所述喷淋单元(2)内安装有喷淋管，喷淋管下方有多个的喷口，用于向散热区域喷淋散热工质，散热工质吸收散热区域内电子器件散发的热量，从而降低散热区域的温度，以散发散热区域内积累的热量，使得电子器件能工作在适宜的环境温度范围；在所述控制单元(4)的调控下移动单元(3)为龙门吊结构提供动力，使其在基座(1)上运动，以将喷淋单元(2)送至待散热区域。

2.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述基座(1)包括滑轨槽(11)、主干支架(12)、冷却液接口(13)、连接支架(14)、螺栓孔(15)、冷却管(16)、限位滑轮(17)和滑轮槽(18)，所述滑轨槽(11)设置在主干支架(12)上，用于连接、固定龙门吊结构，并使其可以沿滑轨槽(11)滑动，滑轨槽(11)与移动单元(3)配合；所述冷却液接口(13)、冷却管(16)、限位滑轮(17)、滑轮槽(18)均位于主干支架(12)内部，并与喷淋单元(2)相连接；所述冷却液接口(13)用于连接外部设备，供冷却液进入；所述冷却管(16)为软质管道，滑轮槽(18)沿着主干支架(12)设置，限位滑轮(17)安装在滑轮槽(18)内，并沿滑轮槽(18)滑动，滑轮槽(18)内设有复位弹簧；当龙门吊结构相对基座(1)整体移动时，在主体支架内，喷淋单元(2)将沿主干支架(12)移动，并带动冷却管(16)移动；连接支架(14)用于连接、固定主干支架(12)，螺栓孔(15)用于安装、固定基座(1)。

3.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述冷却液接口(13)一端位于主干支架(12)的端部，另外一端位于滑轨槽(11)内并与与喷淋单元(2)相连且同步运动。

4.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述喷淋单元(2)包括喷淋基座，喷淋基座上设有喷淋管(21)、冷却管转接器(22)和喷淋冷却管(23)，喷淋管(21)喷淋管下方有多个的喷口，用于向散热区域喷淋散热工质；所述冷却管转接器(22)用于连接喷淋冷却管(23)和冷却管(16)，供冷却液流动，冷却管转接器(22)的突出部分用于卡入滑轨槽(11)起到连接、固定基座(1)和喷淋单元(2)的作用；喷淋冷却管(23)用于连接喷淋管(21)和冷却管转接器(22)供冷却液流动。

5.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述喷淋基座呈“n”形结构，喷淋管(21)沿喷淋基座布置，冷却管转接器(22)和喷淋冷却管(23)的数量均为二且对称的分布在喷淋基座的两边。

6.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述移动单元(3)包括移动块，移动块内设有电机(31)和齿轮(32)，移动块与喷淋基座相连，滑轨槽(11)的底部表面设有带齿表面与齿轮(32)啮合，电机(31)驱动齿轮(32)转动时，带动整个龙门吊式结构沿基座(1)的滑轨槽(11)运动，电机(31)连接外部电源，并与控制单元(4)电连接，受控制单元(4)控制。

7.根据权利要求1所述的一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：所述控制单元(4)内安装有芯片，芯片由外部电源供电，芯片用于控制电机(31)，进而控制龙门吊结构的运动；控制单元(4)既可采用根据使用经验，提前编写冷却程序，烧录至控制单元(4)内的芯片，控制装置对整个散热区域进行周期性遍历，对不同区域喷洒一定量的散热工质，持续一定的时间；也可以配合实时检测发热情况的设备，如红外相机，所获取的实时的温度数据，由系统或人工调动装置对相关区域进行喷淋。

技术总结本发明公开了一种龙门吊式喷淋式液冷机构，其特征在于：包括基座、喷淋单元、移动单元和动力及控制单元，喷淋单元和移动单元构成龙门吊结构主体，控制单元安装在喷淋单元上，移动单元安装在基座上。所述基座用于安装固定整个液冷机构，提供支撑，基座中间设有散热区域，散热区域放置有待散热的电子器件。所述喷淋单元内安装有喷淋管，喷淋管下方有多个的喷口，用于向散热区域喷淋散热工质，散热工质吸收散热区域内电子器件散发的热量，从而降低散热区域的温度，以散发散热区域内积累的热量，使得电子器件能工作在适宜的环境温度范围。在所述控制单元的调控下移动单元为龙门吊结构提供动力，使其在基座上运动，以将喷淋单元送至待散热区域。技术研发人员：李迅波,杨天佑,王振林,柴江波受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23