CN100453823C - 微型集热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于散热的泵。微型集热泵，它包括进水管、泵体、叶片、电机、泵盖、叶轮和出水管，泵盖与泵体固定连接，泵盖与泵体之间的空腔为水腔，泵体上设有进水管、出水管，进水管、出水管分别与水腔相通，电机、叶轮和叶片位于水腔内，电机安装在泵盖上；电机的输出与叶轮固定连接，叶轮上设有2-6个叶片；其特征在于：泵体(2)的底部的内侧面设有散热翘，泵体(2)的底部外侧面为平面，使用时，泵体(2)的底部外侧面与热源紧密接触。本发明具有热交换效率高、体积小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于散热的泵。
背景技术
近40年来半导体产业遵循摩尔定理迅猛发展，芯片中单位面积的集成晶体管数量每18个月就会增加一倍；同时为了满足对数据快速处理日益增长的需求，通用计算芯片的计算频率也大幅提升；并且随着晶体管的体积越来越小，漏电流将大幅度增加导致了芯片内部的发热急剧上升。而这些热量仅仅依靠固体散热器(即：风冷散热器)散热是远远不够的，因为固体散热器的散热效率及方式的局限，已经不能满足当前半导体产品发展的需求。而目前一般的液冷散热器使用的是分离的集热装置和循环泵体，这将降低了整个系统的集热能力，同时增加了安装和维护的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热交换效率高、体积小的微型集热泵。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：微型集热泵，它包括进水管、泵体、电机、泵盖、叶轮、叶片和出水管；泵盖与泵体固定连接，泵盖与泵体之间的空腔为水腔，泵体上设有进水管、出水管，进水管、出水管分别与水腔相通，电机、叶轮和叶片位于水腔内，电机与泵盖固定连接，电机的输出与叶轮固定连接，叶轮上设有2-6个叶片；其特征在于：泵体2的底部的内侧面设有散热翘，泵体2的底部外侧面为平面；使用时，泵体2的底部外侧面与热源紧密接触。
所述的散热翘为同心圆式的散热翘8。
所述的散热翘为抛物线式的散热翘12。
所述的进水管位于泵体2的侧面靠底部位置，进水管的出口位于泵体底部的内侧中部。
所述的叶片的下端相对上端顺着主流动方向倾斜3-5度。
本发明利用泵体底部外侧光滑的平面和需冷却的元器件(如CPU)直接紧密接触，保证元器件所发的热量能通过泵体底部传人泵体内，传入泵体内的热量，又通过泵体底部内侧的散热翘导入冷却液中；吸收热量的冷却液，在电机高速旋转时叶轮上的叶片所产生的离心力作用下，从出水管中流出。而被冷却了的冷却液由进水管流入，冷却液的这种循环将元器件所发出的热量带走，使得元器件在正常工作时不致于过热而烧毁。
本发明采用泵体底部的内侧面设有散热翘，泵体2的底部外侧面为平面；大幅度地提高了热交换的效率。本发明集成了集热和循环功能为一体，具有体积小的特点，充分提升了集热能力，大幅增强了可靠性，有效地减少了安装空间，进而能在多种不同尺寸的设备中使用。
本发明具有如下特点：
1、集热装置和泵的一体化设计：
液冷散热器的一个重要难题是在提高散热效率的同时，兼顾体积小和安装、使用方便。目前一般的液冷散热器采用的是三段式或四段式设计，即(1)具有吸热功能的液冷头；(2)用于产生液体流动的泵；(3)将热量散去的装置；(4)水箱；这种方案必然要求整个散热器必须分别安装三个或四个装置，从而大大增加了安装使用的难度，并且降低了系统的可靠性和效率。
本发明采用了一体化设计，它具有如下功能：(1)高效率的吸热能力；(2)冷却液的储存及热交换；(3)驱动冷却液循环。实际上就是将三段式或四段式设计中的液冷头、泵和水箱(由泵盖5与泵体2组成水腔9)巧妙的组合成一体，这样安装既方便、运行也可靠。
2、具有高效吸热的微型集热泵结构设计：
本发明由下列结构组成：(1)泵体：由高导热的金属材料(如铜、铝等)制成。它具有下列功能：a)泵体底部的外侧面与热源紧密的接触充分有效的吸取热源的热量；b)泵体底部的内侧面是散热翘，能迅速地将热量充分传递给冷却液；c)泵体与泵盖组成一个密封的水箱可盛装一定量的冷却液；d)泵体上装有冷却液的进水管、出水管。(2)泵盖：由热变形小的固体材料(如金属或非金属)制成。它具有下列功能：a)电机就安装在泵盖上；b)泵盖与泵体组成一个密封的水箱盛装冷却液。(3)电机：可采用微型永磁无刷直流电机，体积小、效率高，是微型集热泵的强劲动力源；它安装在泵盖上，转子上带有叶轮；通过叶轮的高速旋转，a)将使进入泵内的低温冷却液随之快速旋转，并与泵体底部的内侧面充分接触最大限度地吸收热量后成为高温冷却液，这样保证了集热过程中热传递的高效和均匀；b)通过冷却液的快速旋转所产生的离心力，将吸收热量后的高温冷却液压入出水口，进入循环管道。
综上所述，本发明中的微型集热泵具有下列功能：(1)能高效地将发热体的热量传递给冷却液；(2)能强有力地驱动冷却液在系统中快速流动进行热交换。正是由于微型集热泵的这种设计，才使应用本微型集热泵的散热系统仅包含两个装置：集热装置和散热装置。从而不仅使整个散热系统的安装和使用方便、可靠，而且更重要的是大幅度地提高了热交换的效率。
3、进水管由泵体侧面靠底部位置进入的设计：
本微型集热泵为了提高热交换的效率，采用了进水管(低温冷却液)由泵体侧面靠底部进入的设计。本微型集热泵是通过泵体底部直接吸收热源的热量，如果采用其他液冷散热系统惯用的进水管由顶端进入的设计，必然使得温度较低的冷却液不能充分与底部接触从而不能充分吸收热源的热量。因此为了提高散热器的吸热效率，本发明设计了进水管在泵体靠底部位置进入，充分保证了温度低的冷却液第一时间直接和泵体底部充分接触，从而减少了热交换的环节，有效地提高了热交换的效率。
4、泵体底部的内侧面设有散热翘：
结合本微型集热泵的集热和动力泵的一体化设计，为了增大热交换面积、提高吸热效率，对泵的底座内表面采用了同心圆式的散热翘(如图2)或抛物线式的散热翘(如图3)的设计。其设计特点：(1)在底座内表面加工成截面呈峰状的散热翘，这样可使热交换面积增大3-4倍；(2)为了使散热翘与冷却液的流动方向相吻合，将峰状的散热翘在底部做成同心圆或抛物线形状。这种设计保证了尽可能大的散热表面积以及尽可能小的液体流动的扰动，这样既提高了集热能力又减小了电能的消耗。
5、叶片的设计：
本发明叶片为下倾式叶片，叶片的下端相对上端顺着主流动方向倾斜3-5度(见图1)。本发明的进水管由泵体侧面靠底部进入，而出水管设计在泵体侧面靠底部壁中部切线方向。温度低的冷却液从泵体底部的内侧中央进入，在叶片转动时产生的离心力作用下，沿着环形散热翘向泵体外围移动，在移动的过程中冷却液吸收热量不断升温。同时依靠下倾式叶片所产生的提升力，促使泵底部温度较高的冷却液尽快进入水腔9中部的出水管，从而避免温度高的冷却液长时间滞留在下部散热翘的沟槽内，加快热循环提高了热循环效率。
附图说明
图1是本发明的结构示图
图2是图1沿A-A线的剖视图
图3是本发明实例2的结构示图
图中：1-进水管，2-泵体，3-叶片，4-电机，5-泵盖，6-密封圈，7-叶轮，8-同心圆式的散热翘，9-水腔，10-混流区，11-出水管，12-抛物线式的散热翘。
具体实施方式
实例1：
如图1、图2所示，微型集热泵，它包括进水管1、泵体2、叶片3、电机4、泵盖5、密封圈6、叶轮7、出水管11，泵盖5与泵体2相盖固定连接，泵盖5与泵体2间设有密封圈6，泵盖5与泵体2之间的空腔为水腔9，泵体2上设有进水管1、出水管11，进水管1、出水管11分别与水腔9相通，所述的进水管1位于泵体2的侧面靠底部位置，进水管1的出口位于泵体底部的内侧中部；电机4、叶轮7和叶片3位于水腔9内，电机4与泵盖5固定连接，电机4的输出与叶轮7固定连接，叶轮7上设有4个叶片3，叶片的下端相对上端顺着主流动方向倾斜3-5度；泵体底部的内侧面设有同心圆式的散热翘8，散热翘之间设有混流区10；泵体2的底部外侧面为平面，使用时，泵体2的底部外侧面与热源紧密接触。
实例2：
如图1、图3所示，微型集热泵，它包括进水管1、泵体2、叶片3、电机4、泵盖5、密封圈6、叶轮7、出水管11，泵盖5与泵体2相盖固定连接，泵盖5与泵体2间设有密封圈6，泵盖5与泵体2之间的空腔为水腔9，泵体2上设有进水管1、出水管11，进水管1、出水管11分别与水腔9相通，所述的进水管1位于泵体2的侧面靠底部位置，进水管的出口位于泵体底部的内侧中部；电机4、叶轮7和叶片3位于水腔9内，电机4安装在泵盖5上，电机4的输出与叶轮7固定连接，叶轮7上设有2-6个叶片3，叶片的下端相对上端顺着主流动方向倾斜3-5度；泵体底部的内侧面设有散热翘为抛物线式的散热翘12，泵体2的底部外侧面为平面。使用时，泵体2的底部外侧面与热源紧密接触。
Claims (5)
1.微型集热泵，它包括进水管、泵体、叶片、电机、泵盖、叶轮和出水管，泵盖与泵体固定连接，泵盖与泵体之间的空腔为水腔，泵体上设有进水管、出水管，进水管、出水管分别与水腔相通，电机、叶轮和叶片位于水腔内，电机安装在泵盖上，电机的输出与叶轮固定连接，叶轮上设有2-6个叶片；其特征在于：泵体(2)的底部的内侧面设有散热翘，泵体(2)的底部外侧面为平面，使用时，泵体(2)的底部外侧面与热源紧密接触。
2.根据权利要求1所述的微型集热泵，其特征在于：所述的散热翘为同心圆式的散热翘(8)。
3.根据权利要求1所述的微型集热泵，其特征在于：所述的散热翘为抛物线式的散热翘(12)。
4.根据权利要求1所述的微型集热泵，其特征在于：所述的进水管位于泵体(2)的侧面靠底部位置，进水管的出口位于泵体底部的内侧中部。
5.根据权利要求1所述的微型集热泵，其特征在于：所述的叶片的下端相对上端顺着主流动方向倾斜3-5度。
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