(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640200.8 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221000 江苏省徐州市大 学路1号 (72)发明人 林欣茹　凌云志　刘展　李晓昭　 赵鹏　冯珺垲　汪峰　 (74)专利代理 机构 北京淮海知识产权代理事务 所(普通合伙) 32205 专利代理师 薛茹丹 (51)Int.Cl. F28D 15/04(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷 却系统 (57)摘要 一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷 却系统， 包括内循环回路和外循环回路， 一级内 循环回路的超薄环路脉动热管蒸发端采用烧结 制成的具有吸液芯结构的铜制蒸发器， 通过液体 工质的蒸发吸热对发热元件进行散热， 呈气液两 相状态的工质通过毛细换热管进入冷凝端， 冷凝 端为具有多个毛细弯头结构的铜制冷凝器， 循环 冷凝器通过多个翅片形成与外循环回路连通的 换热通道， 通过内循环与外循环双级回路共同作 用实现服务器级别的高效散热， 本系统无需额外 的动力系统， 且双级回路在保证 冷却水出水温度 要求的同时能够充分利用室外 冷源。 本系统有效 降低了能耗， 为服务器级别设备提供高效换热， 保证了其在合 适的温度范围内正常工作。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114857970 A 2022.08.05 CN 114857970 A 1.一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征在于， 包括内循环回路和 外循环回路， 所述内循环回路为超薄环路脉动热管， 其包括蒸发端(1)和冷凝端(2)， 蒸发端 (1)包括多个与电子元件直接接触的内循环蒸发器(101)， 各内循环蒸发器(101)之间通过 设置多个连接口和管路进行连通， 内循环蒸发器(101)内部设有吸液芯(102)， 所述吸液芯 (102)为多条平行分布的沟槽， 内循环蒸发器(101)内部的工质沿沟槽流动； 各内循环蒸发器(101)的两侧的连接口分别作为入口端和出口端， 并分别通过其所在 侧的毛细换 热管(3)与内循环回路 冷凝端(2)连接， 所述毛细换 热管(3)与沟槽平行设置； 所述的冷凝端(2)包括内循环冷凝器(201)、 毛细弯道(202)和翅片(203)， 所述的毛细 弯道(202)设置于内循环冷凝器(201)内， 包括多个连通的U形换热管(204)， 工质在 U形换热 管(204)内流动， 毛细弯道(202)两端分别与内循环蒸发器(101)的入口端和出口端 连通， 形 成内循环换热回路； 所述翅片(203)为多个， 其一侧贴合于毛细弯道(202)设置， 另一侧与外 循环回路连接， 形成与外循环回路连通的换 热通道(4)； 所述的外循环回路包括冷却塔(5)、 循环水泵一(501)、 阀门一(502)、 阀门二(503)、 循 环水泵二(504)和机械制冷模块(6)， 机械制冷模块(6)包括膨胀阀(601)、 蒸发器(602)、 冷 凝器(603)和压缩机(604)， 蒸发器(602)的一次侧入口和出口分别连接膨胀阀(601)的出口 和压缩机(604)的入口， 膨胀阀(601)的入口与冷凝器(603)的一次侧出口连接， 压缩机 (604)的出口连接冷凝器(6 03)的一次侧入口； 冷凝器(603)的二次侧入口和出口分别连接冷却塔(5)出口和循环水泵一(501)的吸水 口， 循环水泵一(501)的排水口分别连接阀门一(502)的进水口和阀门二(503)的进水口， 阀 门一(502)的出水口与换热通道(4)的入口连接， 换热通道(4)的出口与冷却塔(5)的入口连 接， 阀门二(5 03)的出水口与冷却塔(5)的入口连接； 蒸发器(602)的二次侧出口与换热通道(4)的入口连接， 换热通道(4)的出口连接循环 水泵二(5 04)的吸水口， 循环水泵二(5 04)的排水口连接蒸发器(6 02)的二次侧入口。 2.根据权利要求1所述的一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征在 于， 超薄环路脉动热 管具有均匀 加热和不均匀 加热两种加热模式。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征 在于， 所述内循环蒸发器(101)上的入口端和出口端分别位于内循环蒸发器(101)壳体的两 侧， 与内循环蒸发器(101)壳体两侧开设的连接口呈错 位分布。 4.根据权利要求3所述的一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征在 于， 所述的超薄环路脉动热管内的工质为去离子水、 酮类工质、 醇类工质、 微纳胶囊相变材 料乳液、 纳米流体或磁流体， 工质充液率 为30％～70％。 5.根据权利要求4所述的一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征在 于， 所述的内循环蒸发器(101)数量与服 务器内电子元件的数量相等。 6.根据权利要求5所述的一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系统， 其特征在 于， 所述的毛细换 热管(3)的直径为2 ～3mm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114857970 A 2一种基于超薄环路 脉动热管的双级回路冷却系统 技术领域 [0001]本发明涉及 一种基于超薄环 路脉动热管的双级回路冷却系统， 属于电子设备冷却 技术领域。 背景技术 [0002]随着高性能电子设备散热功率需求的增长， 有效转移设备运行时散发的大量热量 以保证电子设备正常运行 是冷却系统关注的重心。 [0003]数据中心的年耗电量以15 ‑20％的速度持续增长， 其中冷却系统能耗约占数据 中 心总能耗的40％， 降低冷却系统能耗可以显著降低数据中心能耗； 数据中心内部用于容纳 电子设备 的服务器具有高发热密度的特点， 随着电子元件小型化和集成化， 多个高功率芯 片被放置在有限空间内工作， 大量冗热堆积会导致芯片损坏和信息丢失等问题， 因此， 需要 设计合理的冷却系统维持服 务器等设备在合 适的温度范围内工作以减少宕机现象的出现。 发明内容 [0004]针对上述现有技术存在的问题， 本发明提供一种基于超薄环 路脉动热管的双级回 路冷却系统， 该系统 能耗低， 且能够为服务器级别设备进行高效换热， 保证其在合适的温度 范围内正常工作。 [0005]为了实现上述目的， 本发明提供一种基于超薄环路脉动热管的双级回路冷却系 统， 包括内循环回路和外循环回路， 所述内循环回路为超薄环路脉动热管， 其包括蒸发端和 冷凝端， 蒸发端包括多个与电子元件直接接触的内循环蒸发器， 各内循环蒸发器之间通过 设置多个连接口和管路进行连通， 内循环蒸发器内部设有吸液芯， 所述吸液芯为多条平行 分布的沟槽， 内循环蒸发器内部的工质沿沟槽流动； [0006]各内循环蒸发器的两侧的连接口分别作为入口端和出口端， 并分别通过其所在侧 的毛细换 热管与内循环回路 冷凝端连接， 所述毛细换 热管与沟槽平行设置； [0007]所述的冷凝端包括内循环冷凝器、 毛细弯道和翅片， 所述的毛细弯道设置于内循 环冷凝器内， 包括多个连通的U 形换热管， 工质在U 形换热管内流动， 毛细弯道两端分别与内 循环蒸发器的入口端和出口端连通， 形成 内循环换热回路； 所述翅片为多个， 其一侧贴合于 毛细弯道设置， 另一侧与外循环回路连接， 形成与外循环回路连通的换 热通道； [0008]所述的外循环回路包括冷却塔、 循环水泵一、 阀门一、 阀门二、 循环水泵二和机械 制冷模块， 机械制冷模块包括膨胀阀、 蒸发器、 冷凝器和压缩机， 蒸发器的一次侧入口和出 口分别连接膨胀阀的出 口和压缩机的入口， 膨胀阀的入口与冷凝器的一次侧出 口连接， 压 缩机的出口连接冷凝器的一次侧入口； [0009]冷凝器的二次侧入口和出口分别连接冷却塔出口和循环水泵一的吸水口， 循环水 泵一的排水口分别连接阀门一的进水口和阀门二的进 水口， 阀门一的出水口与换热通道的 入口连接， 换 热通道的出口与冷却塔的入口连接， 阀门二的出 水口与冷却塔的入口连接； [0010]蒸发器的二次侧出口与换热通道的入口连接， 换热通道的出口连接循环水泵二的说　明　书 1/4 页 3 CN 114857970 A 3