浸没式冷却装置的制作方法

本申请涉及用于冷却产生热量的电子设备的技术。

背景技术：

1、近来的电子设备包括许多半导体电路，具体地，诸如中央处理单元(cpu)或处理器之类的集成电路是电子设备执行各种控制所必需的电子组件。通常，面向消费者的电子组件不是为在恶劣环境下使用而设计的。因此，在预期电子设备将在温度、压力、振动等的正常范围之外的环境中使用的情况下，加固技术是必不可少的。

2、作为加固技术的示例，jp2002-166899(下文中，被称为专利文献1)公开了一种用于保护消费电子组件免受宇宙射线影响的太空环境加固容器。该太空环境加固容器由3毫米厚的铝制成，旨在减轻重量并可靠地屏蔽宇宙射线(主要是电子和质子)。

3、另一方面，许多电子组件包括在运行期间产生热量的半导体电路(例如，处理器)。在将这种发热电子组件密封在容器内的情况下，需要提供一种将热量散发到外部的方法。例如，安装在人造卫星上的电子设备包括电路板，该电路板包含执行高速计算且产生高热量的集成电路。因此，不仅加固而且冷却是必不可少的技术。

4、上述专利文献1公开了一种在容器的底板上设置冷却板的结构，以将电子组件产生的热量引导到外部来进行散热。此外，jp h07-025395(下文中，被称为专利文献2)公开了一种提高散热效率的散热设备。更具体地，将安装在卫星的机载设备的发热部件上的热管接合到发热部件之外的安装在散热部件上的热管。

5、近年来，将电子设备本身浸没在冷却剂浴中的浸没式冷却作为用于冷却诸如计算机之类的电子设备的方法已经受到关注。例如，在日本专利no.6720752(下文中，被称为专利文献3)中，将电子设备浸没在填充有第一冷却剂的冷却剂浴中。此外，提供液体冷却套以通过使第二冷却剂从外部流入液体冷却套来冷却电子设备。在冷却剂浴中设置液流发生器以使第一冷却剂在冷却剂浴中流动来提高冷却效率。美国专利no.9750159b2(下文中，被称为专利文献4)也公开了一种通过泵使冷却剂流动的液体浸没式冷却设备，并且描述了通过冷却剂的对流和沸腾有效地从电子组件散热的示例。

6、相关技术文献列表：

7、[专利文献1]jp2002-166899；

8、[专利文献2]jp h07-025395；

9、[专利文献3]日本专利no.6720752；以及

10、[专利文献4]美国专利no.9750159b2。

技术实现思路

1、根据专利文献1和专利文献2中公开的散热方法，难以实现高的散热效率，因为来自集成电路的热量借助于通过多个组件的热传导来散发。

2、根据专利文献3和专利文献4所述的浸没式冷却设备，需要不同的冷却剂流动方式：使其中浸没有电子设备的第一冷却剂流动的方式；以及使用于冷却第一冷却剂的第二冷却剂流动的另一方式，这导致复杂的结构和制造工艺。

3、专利文献3和专利文献4中描述的浸没式冷却设备采用了被设计用于在地面上正常使用的冷却系统。换言之，它们不是为在恶劣环境下使用而设计的，例如零重力环境和火箭发射时剧烈振动的极端条件。因此，当将这种浸没式冷却设备原样安装在航天器上时，在失重太空中不会发生冷却剂的对流，并且由于沸腾产生的气泡不会从散热片上移除，从而造成干涸现象。

4、本发明的目的是提供一种浸没式冷却设备，该浸没式冷却设备允许增强对恶劣环境的抵抗力、提高冷却效率、以及易于设计和制造。

5、根据本发明的实施例，一种用于包括发热部分的电路板的浸没式冷却装置，包括：压力容器，包括容器主体和至少一个盖子，其中该至少一个盖子可拆卸地接合到容器主体，其中至少一个盖子中的某个盖子具有冷却剂出口和冷却剂入口，其中压力容器填充有液体冷却剂；以及安装构件，该安装构件将电路板放置在压力容器内介于冷却剂出口与冷却剂入口之间的位置处，其中电路板浸没在压力容器内的液体冷却剂中，使得电路板被液体冷却剂围绕，其中液体冷却剂通过冷却剂出口从电路板的一侧强制流向压力容器外部，并且通过冷却剂入口从压力容器外部强制流入电路板的另一侧。

6、根据本发明，电路板浸没在液体冷却剂中并牢固地放置在压力容器中，其中液体冷却剂沿着电路板强制流动。这增强了对恶劣环境的抵抗力并提高了冷却效率。此外，冷却剂出口和冷却剂入口设置在压力容器的一个盖子上，从而简化了设计和制造。

技术特征：

1.一种用于包括发热部分的电路板的浸没式冷却装置，包括：

2.根据权利要求1所述的浸没式冷却装置，还包括

3.根据权利要求1或2所述的浸没式冷却装置，其中，所述安装构件包括在所述电路板的两个端部支撑所述电路板的第一安装构件和第二安装构件。

4.根据权利要求3所述的浸没式冷却装置，所述容器主体具有所述第一安装构件和所述第二安装构件。

5.根据权利要求3所述的浸没式冷却装置，其中，所述容器主体具有所述第一安装构件，并且所述某个盖子具有所述第二安装构件。

6.根据权利要求1或2所述的浸没式冷却装置，其中，所述容器主体具有分别被第一盖子和第二盖子可拆卸地封闭的两个开口表面，其中所述第一盖子具有所述冷却剂出口和所述冷却剂入口，所述第二盖子具有连接到所述电路板的电气端子。

7.根据权利要求6所述的浸没式冷却装置，其中，所述容器主体为圆柱形且具有两个彼此相对的开口表面。

8.根据权利要求6所述的浸没式冷却装置，其中，所述安装构件包括：从所述两个开口表面中的一个向外突出的第一安装构件，以及从所述两个开口表面中的另一个向外突出的第二安装构件，

9.根据权利要求8所述的浸没式冷却装置，其中，所述第一盖子在所述第一盖子中介于所述冷却剂出口与所述冷却剂入口之间的位置处的内壁上具有突出壁，其中所述突出壁和所述第一安装构件组合以形成分隔所述压力容器的第一盖子侧内部空间的分隔壁，使得所述分隔壁防止所述液体冷却剂直接从所述冷却剂入口流到所述冷却剂出口。

10.根据权利要求1或2所述的浸没式冷却装置，其中，所述容器主体具有被单个盖子可拆卸地封闭的单个开口表面，其中所述单个盖子具有所述冷却剂出口、所述冷却剂入口、以及连接到所述电路板的电气端子。

11.一种航天器，所述航天器配备有根据权利要求1或2所述的浸没式冷却装置。

12.一种用于冷却包括发热部分的电路板的方法，其中所述电路板放置在压力容器内，其中至少一个盖子可拆卸地接合到容器主体，其中所述电路板浸没在所述压力容器内的液体冷却剂中，使得所述电路板被所述液体冷却剂围绕，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

技术总结
一种浸没式冷却装置，包括压力容器，该压力容器包括容器主体和至少一个盖子。至少一个盖子可拆卸地接合到容器主体，其中至少一个盖子中的某个盖子具有冷却剂出口和冷却剂入口。压力容器填充有液体冷却剂。安装构件将电路板放置在压力容器内介于冷却剂出口与冷却剂入口之间的位置处。电路板浸没在压力容器内的液体冷却剂中，使得电路板被液体冷却剂围绕。液体冷却剂通过冷却剂出口从电路板的一侧强制流向外部，并且通过冷却剂入口从外部强制流入电路板的另一侧。

技术研发人员：德田笃树,持田则彦
受保护的技术使用者：日本电气株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15