Охладитель вычислительных модулей компьютера

Предлагается охладитель вычислительных модулей компьютера, включающий две скрепленные вместе плоские пластины с пазами, вместе образующие, по меньшей мере, один канал для прохождения хладагента, герметизированный вкладышами, и являющиеся теплоотводящим основанием для контактирующих с ними тепловыделяющих электронных компонентов вычислительных модулей компьютера, при этом канал для прохождения хладагента имеет впускное и выпускное отверстия, соответственно для подачи и слива хладагента. Технический результат - повышение эффективности и экономичности конструкции системы охлаждения вычислительных модулей компьютера, упрощение их конструкции и улучшение надежностных характеристик, сокращение энергопотребления системы охлаждения. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для охлаждения силовых блоков питания вычислительных модулей компьютера

Известно охлаждающее устройство (патент США 6457514, кл. Н05К 7/20, от 01.10.2002), использующее жидкий хладоноситель с направляющими для выборочного охлаждения электронных компонентов, включающее каналы, образованные параллельно расположенными направляющими элементами, обеспечивающими параллельный подвод охлаждающей жидкости к охлаждаемым электронным компонентам, рассеивающие тепло ребра, установленные в потоке хладагента непосредственно под охлаждающими модулями.

Недостатком описанного устройства является увеличение локальной теплоотдачи в местах установки охлаждаемых модулей за счет внесения в поток хладагента дополнительных элементов (ребер, по выгнутых вставок), что приводит к увеличению гидравлического сопротивления каналов охладителя и стоимости конструкции.

Известен модуль радиоэлектронного блока (авторское свидетельство 1637051, кл. Н05К 7/20, опубл. 23.03.1991), содержащий раму, печатные платы с рядом электронных компонентов на одних их сторонах жестко закрепленные на ней и теплоотводящий узел, состоящий из многослойных пластин которые формируют каналы для прохождения жидкого хладоносителя, в модуле печатные платы соединены с теплоотводящим узлом своими свободными сторонами с целью повышения плотности компоновки и улучшения теплообмена, а каналы для жидкого хладоносителя расположены во внутреннем слое теплоотводящего узла с обеспечением контакта по всей их длине с внешними слоями и выполнены с продольным сечением в форме меандра, ориентированного по направлению рядов электронных компонентов.

Недостатком данного изобретения является неэкономичность конструкции и недостаточная эффективность за счет того, что теплоотвод осуществляется от практически всей поверхности основания с частичной локализацией вдоль рядов электронных блоков.

Наиболее близким техническим решением является охладитель силовых электронных модулей (патент России 2273970, кл. Н05К 7/20, от 10.04.2006), содержащий теплоотводящее основание с установленными на нем рядами тепловыделяющих электронных модулей, крышку и включающий каналы для прохождения хладагента, при этом каналы для прохождения жидкого хладагента выполнены с использованием формы меандра, теплоотводящее основание включает выполненные под местами установки электронных модулей полости с установленными в них, сопряженными с крышкой вкладышами, формирующими форму каналов, указанные каналы для прохождения хладагента выполнены в виде расположенных в разных плоскостях, связанных между собой прямолинейных участков и меандрических секций, каждая из которых расположена в указанной полости, при этом указанные каналы соединены в параллельно-последовательную схему движения жидкого хладагента; для крепления электронных модулей в основании выполнены приливы, проходящие сквозь меандрические секции каналов для прохождения жидкого хладагента, при этом участки приливов, расположенные внутри канала, выполнены в виде удобообтекаемых лопаток, а в местах поворота потока жидкого хладагента указанные каналы снабжены поворотными лопатками, и площади поперечных сечений каналов для прохождения жидкого хладагента пропорциональны мощности соответствующих им силовых электронных модулей, при этом для снижения гидравлических потерь в каждом из каналов площадь поперечного сечения прямолинейных участков превышает площадь поперечного сечения участков, выполненных в виде меандрических секций, а по меньшей мере, один из каналов для прохождения хладагента снабжен дросселем для выравнивания расходов охлаждающей жидкости.

Недостатками предложенного охладителя являются:

- нагретый после первого тепловыделяющего электронного компонента хладагент поступает далее ко второму тепловыделяющему электронному компоненту, что требует дополнительного расхода хладоносителя, особенно проявляется этот недостаток при использовании электронных компонент с различными, по ходу движения хладоносителя, тепловыделяющими параметрами;

- отсутствуют элементы конструкции, позволяющие регулировать объем подачи хладоносителя индивидуально к каждому электронному компоненту и скорость движения хладоносителя по каналу, что снижает эффективность теплопереноса;

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности и экономичности конструкции системы охлаждения вычислительных модулей компьютера, упрощение их конструкции и улучшение надежностных характеристик, сокращение энергопотребления системы охлаждения.

Указанный технический результат достигается тем, что охладитель вычислительных модулей компьютера включает две скрепленные вместе плоские пластины с пазами, вместе образующие, по меньшей мере, один канал для прохождения хладагента, герметизированный вкладышами, и являющиеся теплоотводящим основанием для контактирующих с ними тепловыделяющих электронных компонентов вычислительных модулей компьютера, при этом канал для прохождения хладагента имеет впускное и выпускное отверстия, соответственно для подачи и слива хладагента.

При этом электронные компоненты вычислительных модулей компьютера контактируют с плоскими пластинами непосредственно через контактные площадки и/или через различные термоинтерфейсы.

Соответственно канал для прохождения хладагента в сечении может иметь форму квадрата, или прямоугольника, или круга, или овала.

Предпочтительно чтобы плоские пластины с пазами скреплялись посредством крепежных элементов или свариваются между собой. При этом каждая плоская пластина имеет изолированную замкнутую канавку для установки в нее герметизирующих вкладышей. Также две скрепленные вместе плоские пластины в своей конструкции могут иметь средства крепления для крепления охладителя в монтажный шкаф. Канал для прохождения хладагента предпочтительно имеет последовательную схему для прохождения хладагента.

Кроме того впускное и выпускное отверстия должны иметь средства для быстрого подключения шлангов или трубопроводов, фитинги типа john guest.

Принцип работы системы охлаждения вычислительных модулей компьютера заключается в полном снятии теплопритоков, образующихся в электронных компонентах, с помощью жидкого хладоносителя. Жидкий хладоноситель движется в канале, предварительно сформированном таким образом, что бы сократить гидравлические потери и выровнять температуру на поверхности тепловыделяющих компонент компьютера. Стабильная температура компонент компьютера увеличивает надежность работы компьютера в целом. Экономия электроэнергии достигается следующим:

Температура отепленного жидкого хладоносителя позволяет использовать свободное охлаждение в атмосфере и полностью отказаться от фреоновых и подобных систем охлаждения.

Для снятия одинакового теплопритока потребный объем жидкого хладоносителя в 4000 раз меньше, чем эквивалентный по теплоемкости объем воздуха. Это связано с отличием теплоемкости разных сред.

Предложенная система охлаждения включает в себя одну или более охлаждающих пластин, которые сформированы таким образом, чтобы быть соединенными с тепловыделяющими электронными компонентами вычислительных модулей компьютера непосредственно или через различные термоинтерфейсы. Среди прочих электронных компонент система охлаждения используется для охлаждения дисков размером 2.5" или 1 диска размером 3.5". Пластина охлаждения также используется в качестве элемента корпуса и придает жесткость и конструктивную целостность вычислительных модулей компьютера. Внутри у охлаждающей пластины циркулирует охлаждающаяся жидкость по крайней мере в одном канале. Таким образом, охлаждающая жидкость удаляет теплопритоки с поверхностей электронных компонент прежде всего за счет контактной теплопередачи. Вход и выход охладителя вычислительных модулей компьютера (вычислителя) присоединены к внешней системе жидкостного охлаждения.

Краткое описание конструкции.

Охладитель системы охлаждения вычислительных модулей состоит из 2-х половин, включающих каналы для прохождения хладагента, герметизирующие вкладыши, теплоотводящие основания с контактирующих с тепловыделяющими электронными компонентами вычислительных модулей компьютера непосредственно или через различные термоинтерфейсы. Для охлаждения стандартных модулей памяти используется теплообменник, в пазы которого устанавливаются модули памяти и фиксируются внутри с помощью термоинтерфейсов. Сам теплообменник крепится к охладителю вычислительных модулей компьютера, теплоперенос от модулей памяти через теплообменник к охладителю осуществляется контактным способом.

Канал для прохождения хладагента выполнен теле охладителя вычислительных модулей компьютера (вычислителя) в виде прямоугольного паза и имеет последовательную схему для прохождения хладагента; половины охладителя (одна или обе) имеют 2 изолированных замкнутых канала для установки герметизирующих вкладышей, содержат крепежные элементы для установки охладителя в структуру монтажного шкафа.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующими фигурами.

Фиг.1 - общий вид охладителя вычислительных модулей компьютера;

Фиг.2 - вид охладителя изнутри;

Фиг.3 - вид одной из пластин охладителя;

Фиг.4 - показаны различные виды контактных площадок охладителя для подключения к ним охлаждаемых элементов компьютера;

Фиг.5 - Общий вид охладителя сбоку.

Охладитель системы охлаждения может также крепиться различными известными средствами к охлаждаемым модулям компьютера. Указанный охладитель модулей компьютера совместно со стандартными модулями памяти и дисками, содержащий 2 половины и включающих каналы для прохождения хладоносителя, герметизирующие вкладыши, теплоотводящие основания с установленными на них термоинтерфейсами, непосредственно контактирующими с тепловыделяющими электронными компонентами вычислительных модулей компьютера, канал для прохождения хладоносителя выполнен в теле половин (одной или двух) виде прямоугольного паза и имеет последовательную схему для прохождения хладагента; половины имеют 2 изолированных замкнутых канала для установки герметизирующих вкладышей, содержат крепежные элементы для установки охладителя в структуру монтажного шкафа. Для охлаждения стандартных модулей памяти используется теплообменник, в пазы которого устанавливаются модули памяти и фиксируются внутри с помощью термоинтерфейсов. Сам теплообменник крепится к охладителю вычислительных модулей компьютера, теплоперенос от модулей памяти через теплообменник к охладителю осуществляется контактным способом. Среди прочих электронных компонентов пластина используется для охлаждения 2-х дисков размером 2.5" или 1 диска размером 3.5".

Охладитель модулей компьютера изготавливается методом фрезерования 2-х половин 1 и 2 (Фиг.2, 3, 5), включающих каналы для прохождения хладагента 3. Для обеспечения герметичности канала используются герметизирующие вкладыши, укладываемые в пазы 4 Фиг.2, вкладыши изготовленные в виде колец из упругого материала. На половине 1 с наружной стороны расположены приливы (теплообменники) для контакта с тепловыделяющими электронными компонентами вычислительных модулей компьютера Фиг.4 позиция 5. В боковых стенках половины 1 для подачи и вывода охлаждающей жидкости выполнены впускное 6 и выпускное 7 отверстия, связанные с каналом 3 для прохождения хладагента, закрытые половиной 2 с герметизирующими вкладышами 4. Половина 1 (Фиг.2) содержит направляющие элементы для установки охладителя в монтажный шкаф 8. Среди прочих электронных компонент пластина используется для охлаждения 2-х дисков размером 2.5" или 1 диска размером 3.5" поз.9 (Фиг.2). На Фиг.5 показано сечение охладителя вычислительных модулей компьютера, содержащего 2 половины 1 и 2, с установленным теплообменником охлаждения стандартных модулей памяти (поз 10 Фиг.5). Теплообменник смонтирован на охладитель с применением термоинтерфейсов 11.

Охладитель вычислительных модулей компьютера работает следующим образом.

Хладагент через впускное отверстие 6 в половине 1 поступает в канал для прохождения хладагента 3, образованный соединенными между собой половиной 1 и половиной 2. Хладагент движется в направлении стрелки по каналу для прохождения хладагента; канал для прохождения хладагента выполнен в теле половин виде прямоугольного паза и имеет последовательную схему для прохождения хладагента, что позволяет оптимизировать расход хладагента и повысить экономичность и эффективность охладителя. Исполнение канала между двумя половинами позволяет создать оптимальную форму поперечного сечения, обеспечивающую высокую скорость прохождения жидкости, повысить эффективность и упростить конструкцию охладителя, в том числе за счет исключения лишних герметизирующих прокладок. Удаление теплопритоков от стандартных модулей памяти выполняет теплообменник, в пазы которого устанавливаются модули памяти и фиксируются внутри с помощью термоинтерфейсов. Сам теплообменник крепится к охладителю вычислительных модулей компьютера, теплоперенос от модулей памяти через теплообменник к охладителю осуществляется контактным способом.

Выше были раскрыты основные особенности охладителя вычислительных модулей компьютера, но любому специалисту в данной области техники, очевидно, что на основе раскрытых данных можно создать вариации охлаждающих устройств, например, с различным расположением пластин относительно модулей компьютера и т.д.

1. Охладитель вычислительных модулей компьютера, включающий две скрепленные вместе плоские пластины с пазами, вместе образующие, по меньшей мере, один канал для прохождения хладагента, герметизированный вкладышами, и являющиеся теплоотводящим основанием для контактирующих с ними тепловыделяющих электронных компонентов вычислительных модулей компьютера, при этом канал для прохождения хладагента имеет впускное и выпускное отверстия соответственно для подачи и слива хладагента.

2. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что электронные компоненты вычислительных модулей компьютера контактируют с плоскими пластинами непосредственно или через различные термоинтерфейсы.

3. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что канал для прохождения хладагента в сечении имеет форму квадрата, или прямоугольника, или круга, или овала.

4. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что плоские пластины с пазами скрепляются посредством крепежных элементов или свариваются между собой.

5. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что каждая плоская пластина имеет изолированную замкнутую канавку для установки в нее герметизирующих вкладышей.

6. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что две скрепленные вместе плоские пластины в своей конструкции имеют средства крепления для крепления охладителя в монтажный шкаф.

7. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что канал имеет последовательную схему для прохождения хладагента.

8. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.1, отличающийся тем, что впускное и выпускное отверстия имеют средства для быстрого подключения шлангов или трубопроводов.

9. Охладитель вычислительных модулей компьютера по п.8, отличающийся тем, что средства для быстрого подключения шлангов или трубопроводов представляет собой фитинг john guest.