本發(fā)明涉及為包括電腦計算機主機、電源、充電樁等在內(nèi)的電子電路設備散熱的液冷散熱，具體為一種套腔結構及具有其的泵箱、液冷散熱器、液冷柜。

背景技術：

1、隨著科技的發(fā)展，計算機以及充電樁等帶電設備功耗逐漸增大，其散熱需求也日漸迫切，目前市場上有三大類散熱器但效果不佳，分別是1被動散熱器,其只有散熱片，散熱能力不足；2風冷散熱器，在散熱片基礎上加裝風扇，增強散熱能力但是風噪也大；3液冷散熱器，目前市場上常見的液冷散熱器都是正壓散熱器，即因水泵向液冷頭泵水，同時冷液受熱膨脹導致包含液冷頭在內(nèi)的關鍵液路段液路內(nèi)部壓力大于外界大氣壓，一旦破損即會向外漏液，又由于目前液冷頭接口在機箱內(nèi)部，所以一旦漏液就容易造成嚴重電氣損害。

2、最近又出現(xiàn)一種內(nèi)部負壓的液冷散熱系統(tǒng)，但其必須依靠真空泵等外部設備才能形成負壓，導致體積臃腫、結構復雜，不利于推廣使用。

3、目前采用經(jīng)浸沒液冷技術，無法避免氟化液的泄漏損耗，導致成本居高不下，蒸發(fā)的氟化液對生命安全也存在一定的安全隱患。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述缺憾提出一種套腔結構及具有其的泵箱、液冷散熱器、液冷柜，以解決含電子電路設備采用液冷散熱時產(chǎn)生的漏液及衍生電氣故障問題和現(xiàn)有負壓液冷散熱器體積臃腫結構復雜的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

3、公開一種套腔結構，包括第二腔體，所述第二腔體由單個致密材料構成或多個致密材料密封形成，所述致密材料包括高分子材料或金屬或塑料或膠體，所述第二腔體外為環(huán)境流體，所述環(huán)境流體具有環(huán)境壓強，所述環(huán)境流體包括水或空氣，所述第二腔體內(nèi)設有第二空腔，所述第二空腔內(nèi)設有第一腔體，所述第一腔體由金屬材料或非金屬材料構成，所述第一腔體內(nèi)設有第一空腔，所述第一空腔內(nèi)設有第一流體，所述第一流體具有第一壓強，所述第二腔體與所述第一腔體間設有第二流體，所述第二流體具有第二壓強，所述第二腔體部分或完全包裹所述第一腔體，所述第一腔體外側被第二空腔包裹的區(qū)域為覆蓋區(qū)，所述第二腔體將所述第二流體與環(huán)境流體相互隔絕，所述第一流體、第二流體、環(huán)境流體包括氣體或液體，所述第一腔體上覆蓋區(qū)內(nèi)同一點的內(nèi)側的第一壓強與外側的第二壓強存在第一壓強差或所述第二腔體上同一點的內(nèi)側的第二壓強與外側的環(huán)境壓強存在第二壓強差或所述第一壓強與環(huán)境壓強存在第三壓強差，所述第一壓強差或第二壓強差的絕對值大于2kpa，所述第三壓強差的絕對值大于等于0，所述第一壓強差或第二壓強差由高低落差或彈性勢能或外部的壓力源來提供，所述高低落差包括所述第一流體或第二流體或環(huán)境流體的高低落差，所述彈性勢能包括所述第一腔體或第二腔體的彈性勢能，所述壓力源包括連接到所述第一流體或第二流體或環(huán)境流體的高壓源或真空源，所述第一壓強差或第二壓強差具體如下：

4、當用于防止覆蓋區(qū)破損后第一流體泄露到第一腔體外時，所述覆蓋區(qū)破損處的外側的第二壓強大于內(nèi)側的第一壓強，

5、當用于防止第二腔體破損后第二流體泄漏出第二腔體外時，所述第二腔體破損處的內(nèi)側的第二壓強小于外側的環(huán)境壓強，

6、當用于防止覆蓋區(qū)破損后第一流體泄露到所述第二腔體外時，所述覆蓋區(qū)內(nèi)破損處的外側的第二壓強大于內(nèi)側的第一壓強，或所述第二腔體破損處的內(nèi)側的第二壓強小于外側的環(huán)境壓強，

7、當用于防止覆蓋區(qū)破損后第二流體泄漏到第一空腔內(nèi)時，所述覆蓋區(qū)破損處的外側的第二壓強小于內(nèi)側的第一壓強，

8、當用于防止第二腔體破損后環(huán)境流體泄漏到第二空腔內(nèi)時，所述第二腔體破損處的內(nèi)側的第二壓強大于外側的環(huán)境壓強，

9、當用于防止第二腔體破損后環(huán)境流體通過第二腔體泄露到所述覆蓋區(qū)的第一空腔內(nèi)時，所述第一腔體覆蓋區(qū)內(nèi)的外側的第二壓強小于內(nèi)側的第一壓強，或所述第二腔體破損處的內(nèi)側的第二壓強大于外側的環(huán)境壓強。

10、所述套腔結構通過壓力差，實現(xiàn)在腔體破損時對相應流體的運動限制，控制流體流向安全區(qū)域，避免次生損害發(fā)生，延長維保窗口時間。

11、所述套腔結構可以用于液體的防漏，也可用于氣體的防漏，可以用于防止內(nèi)部流體向外泄漏，也可以用于防止外部流體泄漏進內(nèi)部?？梢杂糜诜乐褂泻ξ镔|(zhì)的外泄，也可以用于防止環(huán)境泄漏進腔體中影響內(nèi)部流體的純度。

12、優(yōu)選地，包括傳感器，所述傳感器檢測所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差或能間接反應所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差的物理量，并發(fā)出信號。所述物理量包括液面高低或折射率或體積或質(zhì)量。通過檢測所述壓強差，判斷所述套腔結構是否破損，進而在破損后及時發(fā)出信號，提醒維護。

13、優(yōu)選地，包括控壓結構來調(diào)整所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差，所述控壓結構包括固定型或可調(diào)型，所述固定型不可改動，所述可調(diào)型能再次調(diào)整，所述控壓結構包括流阻調(diào)節(jié)器或容積調(diào)節(jié)器或控壓通道或泵功率控制器，所述流阻調(diào)節(jié)器包括調(diào)壓閥或球閥或流道轉換閥，所述流阻調(diào)節(jié)器控制流道迂回程度或流道長度或孔徑或狹縫的大小或數(shù)量，所述容積調(diào)節(jié)器包括可變?nèi)莘e腔體或彈性腔壁，所述可變?nèi)莘e腔體包括設于所述第一空腔內(nèi)或第一腔體上的有彈性或無彈性的囊體或氣囊或氣泡或設于所述第二空腔內(nèi)或第二腔體上的彈性的囊體或氣囊或氣泡，所述彈性腔壁設于所述第一腔體上或第二腔體上，所述彈性腔壁包括硅膠或橡膠薄膜，所述控壓通道設于所述第一腔體上連通所述第一流體與環(huán)境流體，或連通所述第一流體與壓力源，所述泵功率控制器在所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差不滿足預設值時改變連通所述第一空腔或第二空腔的泵的運行功率使所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差滿足所述預設值。

14、所述控壓結構進一步控制所述第一壓強差或第二壓強差或第三壓強差，通過調(diào)節(jié)流阻或泵運行功率或各空腔內(nèi)流體質(zhì)量比或向內(nèi)增壓或向外泄壓來確保形成足夠的壓強差使空腔內(nèi)流體在腔體破損后受控按預定方向流動。

15、公開一種泵箱，包括所述的一種套腔結構，包括泵、流阻器、泵箱進口和泵箱出口，所述泵包括泵腔、泵進口和泵出口，所述泵包括容積泵或軸流泵或離心泵，所述流阻器包括迂回的流道或柵格或孔徑小于所述第一腔體的小孔或狹縫或細道或溝槽陣列或柱陣列或濾網(wǎng)或單向閥或調(diào)壓閥或球閥，所述泵進口連通第一腔體或第二腔體，

16、當所述泵進口連通第一腔體時，所述第一腔體連通流阻器，

17、所述流阻器連通泵箱進口，所述泵出口連通第二腔體，第二腔體連通泵箱出口，

18、或所述流阻器連通第二腔體，所述第二腔體連通泵箱進口，所述泵箱出口連通泵出口，

19、當所述泵出口連通第一腔體時，所述第一腔體連通流阻器，

20、所述流阻器連通泵箱出口，所述泵進口連通第二腔體，第二腔體連通泵箱進口，

21、或所述流阻器連通第二腔體，所述第二腔體連通泵箱出口，所述泵箱進口連通泵進口。

22、所述泵箱通過泵箱進口和泵箱出口方便對接外部設備形成完整循環(huán)回路，同時無需額外的真空源或高壓源即可產(chǎn)生第二壓強差，來防止環(huán)境流體向內(nèi)泄漏或內(nèi)部流體向外泄漏，減少了設備損壞的可能性，提高整體可靠性，結構簡單，降低成本。

23、公開一種液冷散熱器，包括所述的一種套腔結構，包括循環(huán)泵、流阻器、控壓結構，所述循環(huán)泵包括泵腔、泵進口和泵出口，所述循環(huán)泵包括容積泵或軸流泵或離心泵，所述流阻器包括流阻結構，所述流阻結構包括迂回的流道或柵格或孔徑小于所述第一腔體的小孔或狹縫或細道或溝槽陣列或柱陣列或濾網(wǎng)或單向閥或調(diào)壓閥或球閥，所述泵出口連通第一腔體，所述第一腔體連通流阻器，所述流阻器連通第二腔體，所述第二腔體連通泵進口，形成與環(huán)境流體隔絕的循環(huán)回路，所述循環(huán)回路內(nèi)設有冷卻液，所述冷卻液同時是所述第一流體和第二流體，所述冷卻液包括水或氟化液或礦物油，在所述循環(huán)泵穩(wěn)定運行、冷卻液穩(wěn)定循環(huán)時，所述控壓結構控制負壓段回路內(nèi)壓強低于環(huán)境壓強，沿冷卻液循環(huán)方向，由流阻器至泵進口段為所述負壓段回路，

24、當所述流阻器不作冷頭用時，包括冷頭蓋，所述冷頭蓋與待散熱面密封連接形成冷頭腔體或所述冷頭蓋與導熱塊密封連接形成冷頭腔體，所述導熱塊與待散熱面熱接觸，所述導熱塊由導熱材料構成，所述導熱材料包括銅或鋁或銀或相變熱管，所述冷頭腔體內(nèi)設有冷頭空腔，所述冷頭空腔與導熱塊或待散熱面熱接觸，所述冷頭空腔串聯(lián)進負壓段回路中，

25、當所述流阻器作冷頭用時，所述流阻器包括冷頭蓋，所述冷頭蓋與待散熱面密封連接形成冷頭腔體或所述冷頭蓋與導熱塊密封連接形成冷頭腔體，所述導熱塊與待散熱面熱接觸，所述導熱塊由導熱材料構成，所述導熱材料包括銅或鋁或銀或相變熱管，所述冷頭腔體內(nèi)設有冷頭空腔，所述冷頭空腔與導熱塊或待散熱面熱接觸，面向所述第一腔體的所述導熱塊中部或待散熱面中部連通第一腔體，所述中部的四周圈設流阻結構，流阻結構外側連通第二腔體。

26、在循環(huán)泵啟動、冷卻液穩(wěn)定循環(huán)后，循環(huán)泵進口處為循環(huán)回路中壓力最低點，循環(huán)回路中其他位置依次根據(jù)各自流阻提升壓力，至循環(huán)泵出口處為循環(huán)回路中壓力最高點，所述控壓結構控制所述流阻結構出口處壓強小于環(huán)境壓強，使流阻結構出口處至循環(huán)泵進口處段循環(huán)回路內(nèi)壓強全部小于環(huán)境壓強，記為負壓段回路。冷卻液由第一腔體流向冷頭腔體中部，全部的冷卻液經(jīng)過流阻結構，壓強降至小于環(huán)境壓強后才能接觸冷頭蓋與導熱塊的接縫或冷頭蓋與待散熱面的接縫，從而防止接縫處向外泄漏冷卻液。

27、所述液冷散熱器將冷頭微水道同時作流阻結構使用，進一步精簡結構，減小體積，同時將冷頭底部的接縫覆蓋于負壓區(qū)內(nèi)，即使接縫處破損也能通過負壓防止冷液向外泄漏，在所述第一空腔內(nèi)壓強高于環(huán)境壓強時，只有當所述冷頭的中部出現(xiàn)破損才有可能泄漏，而慣常使用的銅底冷頭鮮少出現(xiàn)冷頭中間出現(xiàn)破漏的情況。

28、上述無導熱塊的冷頭結構形式省去了銅底，直接將冷卻液沖刷待散熱面的方案十分適用已經(jīng)出現(xiàn)的片上水冷方案，所述片上水冷方案將流阻結構（冷卻液微流道）蝕刻在芯片表面，上述冷頭蓋可以貼附在所述芯片上，同時芯片四周與冷頭蓋密封的接縫處充滿負壓的冷卻液，即使接縫處破損，也只會導致外界空氣吸入散熱器循環(huán)回路中，而不會導致冷卻液外泄進而芯片短路造成損失。

29、同時由于芯片四周冷卻液壓強小于環(huán)境壓強，冷卻液沒有外泄的動力，進而可以降低冷頭蓋與芯片之間的密封壓力，進一步降低芯片的使用風險，從而降低使用成本。

30、優(yōu)選地，包括降蒸發(fā)結構，所述降蒸發(fā)結構包括控制閥或輕質(zhì)覆蓋層或所述容積調(diào)節(jié)器，所述控制閥包括單向閥或球閥或電磁閥或減壓閥，所述控制閥設于所述控壓通道上，所述輕質(zhì)覆蓋層包括浮油或浮塊或防水透氣膜，所述輕質(zhì)覆蓋層密度小于第一流體且大于空氣，所述輕質(zhì)覆蓋層設于第一空腔內(nèi)液面上，所述輕質(zhì)覆蓋層上方為氣體，下方為冷卻液。

31、所述浮油包括液體石蠟或硅油或甘油，所述浮塊包括木塊或塑料塊，設于第一空腔內(nèi)液面上減少液面面積，降低冷卻液蒸發(fā)。

32、所述控制閥可以進一步控制循環(huán)回路內(nèi)壓強，當用于降低冷卻液蒸發(fā)消散時，可以使第一空腔內(nèi)壓強高于冷卻液飽和蒸汽壓，進而使已經(jīng)蒸發(fā)的冷卻液蒸汽重新液化，當用于防止循環(huán)泵進口處負壓過低導致循環(huán)泵發(fā)生氣蝕時，可以提高所述第一空腔內(nèi)壓強進而使循環(huán)泵進口壓強高于冷卻液飽和蒸汽壓，控壓通道在循環(huán)泵啟動后開啟向外泄壓且泄壓后關閉，可以使循環(huán)回路在循環(huán)泵停止后繼續(xù)保持負壓。上述效果可以同時實現(xiàn)。

33、比如當穩(wěn)定循環(huán)時循環(huán)泵提供30kpa的壓差、流阻結構前后壓差為20kpa、冷卻液飽和蒸汽壓為10kpa、循環(huán)泵進口壓強小于-30kpa時循環(huán)泵發(fā)生氣蝕、環(huán)境壓強為3kpa時，可控制所述第一空腔內(nèi)壓強為約10~20kpa，此時已蒸發(fā)的冷卻液蒸汽在第一空腔內(nèi)容易液化，與環(huán)境接觸的第二空腔內(nèi)壓強小于環(huán)境壓強所以破損后冷卻液不會外泄，循環(huán)泵進口處壓強高于發(fā)生氣蝕的壓強。

34、優(yōu)選地，所述第二壓強小于環(huán)境壓強時所述冷頭蓋與導熱塊之間或冷頭蓋與待散熱面之間的整體壓強產(chǎn)生的合力為吸力。通過將所述合力控制為吸力，減少冷頭蓋與導熱塊或冷頭蓋與待散熱面相互分離的可能，進一步防止冷頭蓋邊緣處的冷卻液外泄。

35、優(yōu)選地，包括氣體控制結構來控制循環(huán)回路中出現(xiàn)的氣體隨循環(huán)的冷卻液集中到第一空腔內(nèi)，所述氣體控制結構包括排氣結構和滯氣結構，所述排氣結構設于所述第一空腔以外的循環(huán)回路中，所述排氣結構不包括能產(chǎn)生大氣泡的結構，所述大氣泡指能夠影響循環(huán)泵泵送冷卻液的一個或多個氣泡，所述滯氣結構設于第一腔體中，所述滯氣結構設于第一空腔內(nèi)阻礙部分或全部所述第一空腔內(nèi)的氣泡流出所述第一空腔，所述滯氣結構包括設于液面以下的供冷卻液流出第一空腔的第一腔體出口或降低冷卻液流速的擾流板或氣液分離器，所述氣液分離器包括靜置分層式或旋轉離心分層式。

36、當所述第二腔體剛剛開始破損泄漏時，空氣由破損口泄漏進循環(huán)回路中，泄漏量大概率是緩慢的由小變大，在泄漏量較小時，小氣泡在負壓段回路中無滯留的通過（避免積聚成大氣泡，從而避免循環(huán)泵一次進入過量氣泡進而影響冷卻液循環(huán)），小氣泡進入循環(huán)泵中，循環(huán)泵能繼續(xù)保持冷卻液循環(huán)，此時循環(huán)泵進氣產(chǎn)生雜音，能及時提醒使用者注意此異常情況，及時查漏維保，從而避免冷卻液向外泄漏引起次生災害。小氣泡進入第一腔體后滯留其中，也能減少總液面，降低冷卻液蒸發(fā)速度，同時利于控壓通道向外排氣而非排出冷卻液。

37、公開一種液冷柜，包括所述的一種套腔結構，所述第一空腔內(nèi)設有待冷卻熱源，所述第一流體為與所述熱源熱接觸的冷卻液，所述第二流體為傳熱液，所述第一腔體設有傳熱部，所述傳熱部與冷卻液熱接觸，所述傳熱部與傳熱液熱接觸，將冷卻液的熱量傳遞到傳熱液中，所述第二腔體連通真空源或所述第二腔體連通泵進口或所述第一腔體連通高壓源，使所述第一腔體上同一點處內(nèi)側的第一壓強大于外側的第二壓強，且第二壓強低于環(huán)境壓強或第二壓強高于環(huán)境壓強。

38、所述液冷柜的第一腔體上同一點內(nèi)側的第一壓強大于外側的第二壓強，在所述第一腔體破損時，破損口處冷卻液流出第一腔體，從而防止傳熱液流入第一腔體。同時通過將第一腔體設于第二腔體的結構方式，縮小第一腔體的體積，進而減少冷卻液用量，降低成本。通過設置傳熱部將冷卻液的熱量傳送給傳熱液，提高熱交換效率。

39、當?shù)诙簭娦∮诃h(huán)境壓強時，在所述第二腔體輕微破損后，傳熱液無法向外泄漏。同時負壓可以減少第二腔體所需的結構強度，降低成本，減輕重量。另外負壓可以使第二腔體緊貼第一腔體，提高傳熱液對第一腔體或傳熱部的傳熱效率，再者第二腔體的負壓可以作為第一腔體的防爆屏障，進一步降低第一腔體爆裂的可能性和損害程度。

40、優(yōu)選地，所述第二腔體包括分離器，所述分離器通過溫度或重力分離冷卻液和傳熱液。所述冷卻液逸散到所述傳熱液中時，因重力不同而靜置分層或離心分層，或因蒸發(fā)率不同或因沸點不同而出現(xiàn)蒸發(fā)比例不同，進而分離收集所述冷卻液，減少所述冷卻液的消耗，同時減少所述冷卻液蒸發(fā)造成使用者吸入導致的健康風險。

41、本發(fā)明的有益效果是：

42、通過套腔結構的形式，將破損后容易泄漏造成危害的循環(huán)回路部分內(nèi)置到破損后不容易泄漏造成危害的循環(huán)回路部分中，省略現(xiàn)有方案中必須增加的額外保障機構而獲得相似的安全保障，從而優(yōu)化結構，降低故障率，降低成本，提高可靠性。通過提高壓強或減少液面面積來降低冷卻液蒸發(fā)。通過設置冷頭合力為吸力防止冷頭爆裂。通過防止氣泡積聚防止循環(huán)泵短時間進入過量氣體影響冷卻液循環(huán)。通過在浸沒熱源的液冷柜外設置負壓殼，防止液冷柜泄漏或爆裂導致次生損害。通過設置分離器，降低浸沒冷液的消耗量。