CN101056522A - 散热器及应用该散热器的液冷散热装置 - Google Patents

散热器及应用该散热器的液冷散热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种散热器及应用该散热器的液冷散热装置，该散热器包括一外筒体、一内筒体以及分别设置于外筒体两端部的一第一端板和一第二端板；第一端板和第二端板与外筒体配合，形成一封闭的容腔；内筒体设置于外筒体中，将容腔分隔成一被内筒体的侧壁环绕的第一容置室以及一介于内筒体的侧壁与外筒体的侧壁之间的第二容置室；第一容置室与第二容置室彼此连通，并分别通过一第一流通口和一第二流通口与外界连通。上述散热器采用冷却液作为传热介质对热源进行散热，与传统的风冷散热装置相比，具有较高的散热效率。

Description

散热器及应用该散热器的液冷散热装置
【技术领域】
本发明涉及一种散热装置，特别涉及一种应用于电子元件上的液冷散热装置。
【背景技术】
中央处理器等高功率电子元件在运行过程中会产生大量的热量，如果这些热量不能被有效地散去，将直接导致温度上升，而严重影响到电子元件的正常运行。为此，需要散热装置来对电子元件进行散热，传统的散热装置为风冷式，一般包括散热器、结合于散热器顶部或侧部的风扇以及用于将散热器扣合在电子元件上的扣具。散热器通常包括基座以及多数从基座顶部延伸出来的散热鳍片。基座用于与电子元件接触，以吸收电子元件产生的热量，并扩散至散热鳍片上。散热鳍片可以增加散热器与环境空气的接触面积，以提高散热效率。风扇用于强制空气流动，以增强散热效率。
然而，随着电子技术的不断发展，电子元件的数据处理速度越来越快，相应地，其产生的热量也越来越多，传统的风冷散热装置的散热效率相对较低，且其风扇在运行过程中产生的噪音较大。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种散热效率较高的散热器及应用该散热器的液冷散热装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种散热器，包括一外筒体、一内筒体以及分别设置于所述外筒体两端部的一第一端板和一第二端板；所述第一端板和第二端板与所述外筒体配合，形成一封闭的容腔；所述内筒体设置于所述外筒体中，将所述容腔分隔成一被所述内筒体的侧壁环绕的第一容置室以及一介于所述内筒体的侧壁与所述外筒体的侧壁之间的第二容置室；所述第一容置室与所述第二容置室彼此连通，并分别通过一第一流通口和一第二流通口与外界连通。
一种液冷散热装置，包括一由冷却板、散热器以及冷却液驱动装置组成的冷却液循环回路，所述散热器包括一外筒体、一内筒体以及分别设置于所述外筒体两端部的一第一端板和一第二端板；所述第一端板和第二端板与所述外筒体配合，形成一封闭的容腔；所述内筒体设置于所述外筒体中，将所述容腔分隔成一被所述内筒体的侧壁环绕的第一容置室以及一介于所述内筒体的侧壁与所述外筒体的侧壁之间的第二容置室；所述第一容置室与所述第二容置室彼此连通，并分别通过一第一流通口和一第二流通口与所述冷却液循环回路连通。
上述散热器及液冷散热装置采用冷却液作为传热介质对热源进行散热，与传统的风冷散热装置相比，具有较高的散热效率。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一个实施例中散热器的立体组合图；
图2是图1所示散热器的立体分解图；
图3是图1所示散热器的轴向剖视图；
图4是图1所示散热器的IV-IV向剖视图；
图5是应用图1所示散热器的液冷散热装置的结构示意图。
【具体实施方式】
图1及图2示出了本发明一个实施例中的散热器1，其可以应用于为电子元件(例如，电脑CPU)散热的液冷散热装置中，对吸收电子元件产生的热量后的温度相对较高的冷却液进行冷却，并可兼具畜液功能。该散热器1主要包括用于散热的外筒体10、封盖于外筒体10底端的第一端板20、轴向套设于外筒体10中的内筒体30、安装于外筒体10顶端的第二端板40以及安装于外筒体10下方的承座50。
一同参照图3及图4，第一端板20和第二端板40与外筒体10配合，界定出一封闭的容腔。内筒体30置于上述容腔中，且底端面与外筒体10的底端面齐平，使第一端板20封盖外筒体10底端的同时，也将内筒体30的底端封盖，内筒体30的底端面与第一端板20的顶表面之间可以增加密封圈，以防止冷却液泄漏。第一端板20具有一与内筒体30和外筒体10的底端对应的表面(顶面)23，该表面23与内筒体30的内壁面一起围成一被内筒体30的侧壁环绕的第一容置室34，与内筒体30的外壁面和外筒体10的内壁面一起围成一环绕内筒体30侧壁的环状第二容置室14。第一容置室34和第二容置室14在顶端彼此相连，在底端分别通过设置在第一端板20上第一流通口21和第二流通口22与外界连通。从而，形成一依序由第一流通口21、第一容置室34、第二容置室14以及第二流通口22组成的冷却液流道。在本实施例中，第一流通口21和第二流通口22分别为该流道的入液口和出液口。需要说明的是，内筒体30并不一定要与第一端板20结合，例如，其可以在底端预先设置一端板，并其位于外筒10中时，底端与第一端板20保持一定间距，而通过一贯穿该预先设置的端板和第一端板20的导管与外界连通。
外筒体10可以采用铝、铜等导热性能良好的材料，通过挤压(Extrusion)、铸造(Casting)、剖削(Skiving)等常规方法成型，其包括一圆筒状导热本体11、设置于本体11内侧的吸热体以及设置于本体11外侧的散热体，吸热体用于吸收流经第二容置室14的冷却液的热量，散热体用于将吸热体吸收来的热量散发到环境空气中。在本实施例中，该吸热体为多数个从本体11内壁面向心地延伸的内鳍片12，该散热体为多数个从本体11外壁面呈放射状延伸出的外鳍片13。每一外鳍片13的末端均分叉，使外鳍片13的轴向投影大体呈Y字形(如图4所示)，以在外筒体10外形尺寸不变的情况下，增加散热面积。
在本实施例中，外鳍片13在轴向上的长度大于本体11的长度，从而在外筒体10的上、下两端形成内凹构造，该内凹构造一方面进一步增加了散热面积，另一方面可供第二端板40和第一端板20分别置于其中，使整体外形更加美观。内鳍片12横向(向心)穿过第二容置室14，并与内筒体30的外壁面热接触，将第二容置室14分隔成多数个独立的轴向流道(如图4所示)。该多数个流道于底端连通，以使从各个流道流过的冷却液可于底端汇集，然后通过第二流通口22导出，进入下一个冷却循环，亦即，各个独立的轴向流道均与第二流通口22连通。具体做法可以是：令内鳍片12与第一端板20的顶面23之间留有一预定间距，以便第二容置室14中由内鳍片12分隔的各流道连通。当然，根据需要也可以不留间距，而是通过在内鳍片12底端打孔或开槽来实现各流道的连通。
在本实施例中，内鳍片12和外鳍片13在轴向上均呈连续分布，并与轴线平行。但根据需要，其形状和分布均可以做适当的变化，例如，为增加内鳍片12与冷却液的接触面积，令内鳍片12呈螺旋状分布于本体11的内壁面，和/或为减少冷却液流动过程中的边界层，令内鳍片12呈间断分布(例如，间隔分布的柱状鳍片组)。
内筒体30共轴地套设于外筒体10内，并由第一端板20将底端封盖，使第一容置室34与第二容置室14彼此隔离。内筒体30的顶端与第二端板40间设有一预定间距，使第一容置室34与第二容置室14于内筒体30顶端连通。由此，冷却液从第一流通口21进入第一容置室34后，即可从顶端进入第二容置室14，再从第二流通口22导出。当然，内筒体30的顶端与第二端板40之间也可以没有间距，而通过在内筒体30顶端或接近顶端处侧壁上开设多数个通孔或缺槽，同样可以实现第一容置室34与第二容置室14的连通。需要说明的是，第一容置室34与第二容置室14并不局限于在内筒体30顶端或接近顶端处连通，实际上只要在内筒体30上与第一端板20的顶面23相距一定的间距的位置开孔也可实现类似功能，例如，在内筒体30的中部形成穿孔将两者连通，只是其液流通道(从第一流通口21至第二流通口22)比位于顶端连通时的液流通道要短，整体散热效果要弱些。
在本实施例中，内筒体30也可采用铝、铜等导热性能良好的材料，通过挤压、铸造、剖削等常规方式成型，其包括一圆筒状本体31、多数个从本体31内壁面向心地延伸出的内鳍片32以及多数个从本体31外壁面呈放射状延伸出的外鳍片33。内鳍片32伸入到第一容置室34内，用于吸收流经第一容置室34的冷却液的热量；外鳍片33伸入到第二容置室14的流道内，在周向上与外筒体10的内鳍片12间隔交替排列，用于提高流经第二容置室14的冷却液的紊流效应，从而提高外筒体10与冷却液之间的热交换率。
在本实施例中，第一端板20大体呈圆盘形，且直径与外筒体10的本体11的端面直径相当。第一端板20中部设置用于将第一容置室34与外界连通的第一流通口21，靠近边缘处设置用于将第二容置室14与外界连通的第二流通22。第一端板20的周缘间隔分布有多数个凸缘24，每一凸缘24上均开设有一通孔241，以供螺丝60穿过而与外筒体10结合在一起。在一些实施例中，第一端板20可与外筒体10或/和内筒体30一体成型，以减少元件数量，而方便组装。
第二端板40也大体呈圆盘形，且直径与外筒体10的本体11的端面直径相当。第二端板40中部开有一排气孔41，排气孔41的内壁面攻设有内螺纹，一带有外螺纹的封盖42与排气孔41对应。排气孔41一方面可以用于排除液冷回路中冷却液在循环过程中产生的气泡，防止气泡堵塞回路而影响到液冷回路散热的稳定性。另一方面，可方便向液冷回路中补充冷却液。第二端板40的端缘也间隔地设置有多数个凸缘43，每一凸缘43上形成有一通孔431，以供螺丝70穿过，而将第二端板40固定在外筒体10顶部。第二端板40可以采用压克力透明材料制成，以便观察第一容置室34和第二容置室14内冷却液的液位。
在本实施例中，外筒体10的底部和顶部均无需另钻螺孔与上述螺丝60、70配合，而只需通过相邻两外鳍片13之间夹槽(未标号)与螺丝60、70配合即可，根据需要，夹槽内可以形成与螺丝60、70配合的螺纹。
承座50大体呈喇叭状，其可采用金属、塑料等硬质材料制成。承座50顶部设有一用于承载外筒体10的圆环形平台51，平台51上开设有可供螺丝60穿过的通孔510。承座10使上述散热器可被放置在电子装置(例如，电脑)的机壳或机箱的外面，有效地节省了机壳或机箱的内部空间，从而进一步降低了液冷回路在机壳或机箱内部泄漏的几率，提高了电子装置的安全性能。
组装过程中，可以首先将内筒体30垂直固定(例如，焊接)在第一端板20的顶面23上，并使内筒体30的内壁面与第一端板20构成的第一容置室34与第一流通口21连通(例如，将内筒体30的轴线正对第一流通口21)，第二流通口22位于内筒体30外壁面的外侧。然后，将内筒体30从底部塞入外筒体10中，再通过螺丝60将第一端板20和外筒体10固定到底座50顶部。最后，将第二端板40安装在外筒体10的顶端即可。
图5示出了一种应用散热器1的液冷散热装置，其主要包括散热器1、冷却板2、泵3、风扇4以及导管5。冷却板2用于吸收一电子元件产生的热量，其内部形成有一冷却液流道，并具一与该冷却液流道相通的入液口和出液口。散热器1的第一流通口21通过导管5与冷却板2的出液口相连，第二流通口22通过导管5与泵3的入液口相连，泵3的出液口再通过导管5与冷却板2的入液口相连，从而构成供冷却液循环的闭合回路。
运行过程中，冷却板2贴合于发热电子元件(未图示)上，由泵3驱动冷却液于上述回路中循环。冷却板2吸收电子元件产生的热量，并将热量传递至冷却板2内的冷却液，冷却板2内的冷却液吸热后温度上升，变成高温冷却液。高温冷却液通过散热器1底部的第一流通口21进入第一容置室34，在从底部向顶部流动的过程中，将一部分热量传递给内筒体30。然后，从内筒体30的顶部进入第二容置室14，并在第二容置室14内从顶部向底部流动过程中，将大部分热量在传递给外筒体10，由外筒体10进行散热。如此，冷却液的温度迅速下降，而变成低温冷却液，低温冷却液在泵3的驱动下，通过第二流通口22流出，并再次进入到冷却板2中，进行下一个冷却循环。外筒体10直接(通过内鳍片12从冷却液中吸收)和间接(热量通过内鳍片12从内筒体30传导至外筒体10)地吸收了冷却液中大量的热量，这些热量均通过外鳍片13散发至环境空气中。为了提高散热效率，外筒体10上方还可以设置空气驱动装置4(例如风扇)，以产生强制对流。
需要说明的是，在一些实施例中，外筒体和内筒体的横截面的形状可以是其它形状，例如呈正六边形、椭圆形等，两者也可以非共轴布置，两者的内、外鳍片的形状、尺寸以及分布等参数也可以根据需要不同。另外，内筒体也可以先与外筒体固定，例如，通过两者之间常规的卡扣、焊接等方式固定，或者将内筒体与外筒体一体成型，并令内筒体的底端与外筒体本体的底端平齐，再将第一端板固定在外筒体的底端，在内筒体的底端与第一端板的顶面之间以密封圈密封。

Claims (20)

1.一种散热器，其特征在于：包括一外筒体、一内筒体以及分别设置于所述外筒体两端部的一第一端板和一第二端板；所述第一端板和第二端板与所述外筒体配合，形成一封闭的容腔；所述内筒体设置于所述外筒体中，将所述容腔分隔成一被所述内筒体的侧壁环绕的第一容置室以及一介于所述内筒体的侧壁与所述外筒体的侧壁之间的第二容置室；所述第一容置室与所述第二容置室彼此连通，并分别通过一第一流通口和一第二流通口与外界连通。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述第一流通口和第二流通口分别设置于所述第一端板的中部和靠近边缘处。
3.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述第一容置室与所述第二容置室于所述内筒体上与所述第一端板相距一预定间距处彼此连通。
4.如权利要求3所述的散热器，其特征在于：所述第一容置室与所述第二容置室于所述内筒体的第二端部彼此连通。
5.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述第一端板具有一与所述外筒体和内筒体的第一端部对应的表面，该表面与所述内筒体的内壁面一起围成所述第一容置室，与所述内筒体的外壁面和所述外筒体的内壁面一起围成所述第二容置室。
6.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述外筒体包括一筒状本体、一设置于所述本体内侧的吸热体以及一设置于所述本体外侧的散热体。
7.如权利要求6所述的散热器，其特征在于：所述吸热体为多数个自所述本体的内壁面延伸出的内鳍片。
8.如权利要求7所述的散热器，其特征在于：所述内鳍片横穿所述第二容置室与所述内筒体的外壁面接触。
9.如权利要求6所述的散热器，其特征在于：所述散热体为多数个自所述本体的外壁面延伸出的外鳍片。
10.如权利要求9所述的散热器，其特征在于：所述外鳍片的末端分叉，且在轴向上的长度大于所述本体的长度，从而在所述外筒体上端和/或下端形成内凹构造。
11.如权利要求7或8所述的散热器，其特征在于：所述内筒体的外壁面延伸出多数个与所述外筒体的内鳍片在周向上间隔交替布置的外鳍片。
12.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述内筒体的内壁面延伸出多数个内鳍片。
13.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：包括一承座，所述外筒体轴向地设置在该承座上。
14.一种液冷散热装置，包括一由冷却板、散热器以及冷却液驱动装置组成的冷却液循环回路，其特征在于：所述散热器包括一外筒体、一内筒体以及分别设置于所述外筒体两端部的一第一端板和一第二端板；所述第一端板和第二端板与所述外筒体配合，形成一封闭的容腔；所述内筒体设置于所述外筒体中，将所述容腔分隔成一被所述内筒体的侧壁环绕的第一容置室以及一介于所述内筒体的侧壁与所述外筒体的侧壁之间的第二容置室；所述第一容置室与所述第二容置室彼此连通，并分别通过一第一流通口和一第二流通口与所述冷却液循环回路连通。
15.如权利要求14所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第一流通口和第二流通口分别设置于所述第一端板的中部和靠近边缘处。
16.如权利要求14所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第一容置室与所述第二容置室于所述内筒体上与所述第一端板相距一预定间距处彼此连通。
17.如权利要求16所述的液冷散热装置，其特征在于：所述第一容置室与所述第二容置室于所述内筒体的第二端部彼此连通。
18.如权利要求14所述的液冷散热装置，其特征在于：所述外筒体的内侧设有吸热体，外侧设有散热体。
19.如权利要求14所述的液冷散热装置，其特征在于：所述散热器还包括一承座，所述外筒体轴向地设置在该承座上。
20.如权利要求14所述的液冷散热装置，其特征在于：所述散热器上设置有一空气驱动装置。
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Assignee: Hongfutai precision electronics (Yantai) Co., Ltd.

Assignor: Hung Fujin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd.|Hon Hai Precision Industry Co

Contract record no.: 2010990000395

Denomination of invention: Liquid-cooled radiator and liquid-cooled heat radiator applying the same

License type: Exclusive License

Open date: 20071017

Record date: 20100629

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Granted publication date: 20100804

Termination date: 20150414

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