CN101977489B - 用于发热元件的冷却装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于发热元件的冷却装置，包括与发热元件直接进行接触的导热底座，所述导热底座为具有空腔的导热底座，导热底座的空腔中设有垂直的凸起，该导热底座上端面的中部设置具有空腔的辅助散热部件，导热底座的空腔与辅助散热部件的空腔结合形成一个储液腔，该储液腔中储存有用于吸收来自于导热底座热量的冷却液，在辅助散热部件的一端设置有冷却液的流入管，辅助散热部件的另一端设置有冷却液的回流管，一个冷却循环器与流入管和回流管的端部分别连接，在辅助散热部件的左侧面和右侧面均设有若干散热鳍片。本发明的冷却装置通过主体散热和辅助散热，能使发热元件的热量得到快速散发。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却装置，具体涉及一种用于发热元件的冷却装置及方法。
背景技术
在现有的个人电脑等的信息处理装置中，采用在CPU上安装散热片，进而在散热片的上部安装冷却风扇，通过空冷对CPU进行强制空冷的冷却方法。在个人电脑等的信息处理装置中使用的CPU，沿着高速化的道路发展，需要对各类数据进行高速处理，CPU的运算速度也就被迫加快，从CPU的发热量也随之增加，现有技术中采取的强制空冷的冷却能力不足。为了满足对CPU的冷却需求，现有技术中出现了水冷技术。
对于现有的水冷技术，是通过散热器被散热并被冷却的液体致冷剂流入在其金属框体内形成的流路内。虽然以往的冷却装置中能够起到相应的散热作用，但是对于其散热的形式，即通过壁部扩大液体接触面积，也不能有效地将热量从壁面向液体致冷剂传递，热阻大。因此，其产生的冷却效率并不高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于发热元件的冷却装置，本发明的冷却装置通过主体散热和辅助散热，能使发热元件的热量得到快速散发。
实现上述目的的技术方案如下：
用于发热元件的冷却装置，包括与发热元件直接进行接触的导热底座，所述导热底座为具有空腔的导热底座，导热底座的空腔中设有垂直的凸起，该导热底座上端面的中部设置具有空腔的辅助散热部件，导热底座的空腔与辅助散热部件的空腔结合形成一个储液腔，该储液腔中储存有用于吸收来自于导热底座热量的冷却液，在辅助散热部件的一端设置有冷却液的流入管，辅助散热部件的另一端设置有冷却液的回流管，回流管上设有散热片，一个冷却循环器与流入管和回流管的端部分别连接，在辅助散热部件的左侧面和右侧面均设有若干散热鳍片。
采用了上述方案，通过导热底座本身可以使热量沿导热底座的水平方向传递，导热底座的空腔中设有垂直的凸起，通过凸起可以使发热元件的热量向垂直的方向传递，因此，在水平和垂直方向均在热传递的情况下，有利于加快发热元件上热量的传递。导热底座的空腔与辅助散热部件的空腔结合形成一个储液腔，该储液腔中储存有用于吸收来自于导热底座热量的冷却液，通过储液腔中的冷却液可以对来自于导热底座上的热量进行快速地吸收，对导热底座进行降温。在辅助散热部件的一端设置有冷却液的流入管，辅助散热部件的另一端设置有冷却液的回流管，回流管上设有散热片，一个冷却循环器与流入管和回流管的端部分别连接，通过循环的方式使冷却液流动，有利于冷却液快速地吸收热量。在辅助散热部件的左侧面和右侧面均设有若干散热鳍片，散热鳍片同样可以加快辅助散热部件上热量的散发。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图2的A向示意图；
图3为本发明中的控制装置的第一实施方式电路结构图；
图4为本发明中的控制装置的第一实施方式电路结构图；
图5为本发明中的辅助冷却方法的第一实施例的流程图；
图6为本发明中的辅助冷却方法的第二实施例的流程图；
附图中，1为导热底座，1a为空腔，1b为凸起，2为散热部件，2a为空腔，2b为过渡部，2c为连接口，3为冷却液，4为流入管，5为回流管，6为冷却循环器，7为散热鳍片，8为微控制器，9为第一温度传感器，10为备用储存器，11为电磁阀，12为微控制器，13为第二温度传感器，14为风扇，15为发热元件。
具体实施方式
参照图1及图2，本发明的用于发热元件的冷却装置，包括与发热元件15(CPU等元器件)直接进行接触的导热底座1，该导热底座采用导热性能好的金属材料制成，例如，铜或者铝。导热底座1为具有空腔1a的导热底座，导热底座1的空腔中设有垂直的凸起1b，该凸起位于整个空腔1a的中部，导热底座进行吸热时，热量除了会向水平方向扩散外，通过凸起1b还可以使热量进行垂直方向的扩散。导热底座1上端面的中部设置具有空腔2a的辅助散热部件2，实际上辅助散热部件2是与导热底座1通过铸造一体成型，这种铸造方式是消失模的铸造方式，即采用泡沫为模芯，当泡沫受热时会汽化，从而得到所需的空腔。辅助散热部件2为一个大致呈矩形的散热块，该散热块沿导热底座1的纵向布置(从图1方向所示)，散热块的下端设有弧形的过渡部2b。导热底座1的空腔1a与辅助散热部件2的空腔2a结合形成一个储液腔，该储液腔中储存有用于吸收来自于导热底座热量的冷却液3，冷却液可以及时地将导热底座上的热量带走，储液腔中的冷却液成为主要的散热区域。在辅助散热部件2的一端设置有冷却液的流入管4，辅助散热部件2的另一端设置有冷却液的回流管5，回流管上设有散热片5a，通过散热片5a，可以为冷却液中热量的散发提供很大帮助。辅助散热部件2上设有两个呈喇叭形的连接口2c，所述流入管4和回流管5分别与一个连接口2c连接。辅助散热部件2设有沟槽，所述回流管经弯折后嵌在该沟槽中。一个冷却循环器6与流入管4和回流管5的端部分别连接，冷却循环器包括一个泵和一个储液箱，在储液箱中设有多个圆筒吸热片，这些圆筒吸热片以层叠方式设置，通过该圆筒吸热片有利于对冷却液中所含热量进行吸收，降低冷却液温度。冷却循环器6可以使冷却液3循环地流动起来，以利于使冷却液3中所含的热量有效地得到散发。在辅助散热部件2的左侧面和右侧面均设有若干散热鳍片7。
在上述冷却装置基础上，结合如图3所示，对于本发明的冷却装置来说，除了有上述散热部件外，还包括一个控制装置，该控制装置主要是辅助上述冷却装置降温。控制装置包括微控制器8以及用于检测发热元件15的第一温度传感器9，第一温度传感器9与微控制器连接，冷却循环器6与微控制器连接。微控制器8为一个单片机。对于此种方式，冷却循环器6主要是受微控制器8的控制，以改为冷却液的流动速度，如果发热元件15温度超出预设值时，则微控制器会控制冷却循环器6加速运行，从行带动冷却液3快速流动，这样有利于加快降低发热元件15的热量。对于本实施方式中的控制装置来说，还包括存有冷却液的备用储存器10，该备用储存器通过电磁阀11与冷却循环器连通，所述电磁阀11与微控制器连接。在备用储存器10中储存备用冷却液，主要是防止当发热元件15通过上面加快冷却液3的方式都无法使发热元件15的温度降低到所需值时，这时通过微控制器11控制电磁阀开启，使备用储存器10中的备用冷却液流入冷却循环器6中，与冷却液3进行汇合，冷却液3中的热量一部分通过热传递方式传递给备用冷却液，相对而言，冷却液整体的温度比先前的温度要低，从而有利于降低发热元件15的温度。
如图4，对于控制装置而言，本发明还不局限于上述实施例，即控制装置包括微控制器12以及用于检测发热元件15的第二温度传感器13，以及在辅助散热部件的上端还设有辅助散热的风扇14。第二温度传感器13与微控制器12连接，风扇14与微控制器12连接。同样地，微控制器12也为单片机，微控制器12中预设有控制软件，其按照软件程序进行工作，关于这一点，在下面会有相应的记载。对于本实施方式的控制装置，同样地也是辅助上述冷却装置降温。
参照图3和图5，本发明中的第一种辅助冷却方法，提供一个微控制器8和第一温度传感器9，包括以下步骤：
步骤(100)，初始化发热元件15的温度值，即在微控制器中设置一个用于比较的温度值，这个温度值可以决定微控制器8是否启动相应的器件工作，以帮助导热底座1和散热部件2对发热元件15进行散热。
步骤(101)，第一温度传感器9检测发热元件15的当前温度值。第一温度传感器9时时检测发热元件15的温度，并将检测到地温度值传递给微控制器，供微控制器进行分析和判断。
步骤(102)，微控制器将第一温度传感器提供的温度值与初始预设的温度值进行运算比较，如果发热元件15的当前的温度值小于初始化的温度值，则说明发热元件15通过导热底座1和散热部件2进行冷却后，其发热量在正常的范围以内，无需控制冷却循环器加速运行进行辅助散热，只需返回步骤(101)，通过第一温度传感器9重新对发热元件15的当前温度进行检测即可。
步骤(103)，微控制器8将第一温度传感器提供的温度值与初始预设的温度值进行运算比较时，得出的结论是，如果发热元件15的当前的温度值大于初始化的温度值，则微控制器控制冷却循环器加速运行，即微控制器控制冷却循环器加速运行，使冷却液3的循环流动速度加快，提高冷却液对热量的吸收效率。
执行完步骤(103)后，进入步骤(104)，即通过第一温度传感器9继续检测发热元件15的当前的温度值；其目的是用于供微控制器判断通过上面加速冷却液流动后，辅助降温是否达到相应的目的。
步骤(105)，如果发热元件15的当前的温度值小于初始化的温度值，则说明控制冷却循环器加速运行后，发热元件15的温度降低到所需的范围内，起到了冷却效果，这时返回到步骤(101)，通过第一温度传感器9重新对发热元件15的当前温度进行检测即可。
步骤(106)，微控制器8将第一温度传感器提供的温度值与初始预设的温度值进行运算比较时，如果得出发热元件的当前的温度值还是大于初始化的温度值，则微控制器输出电流到电磁阀，电磁阀开启，备用储存器10中的备用冷却液流入冷却循环器6中，与冷却液3进行汇合，冷却液3中的热量一部分通过热传递方式传递给备用冷却液，冷却液整体的温度比先前的温度要低，从而有利于降低发热元件的温度。电磁阀通电120秒后返回步骤(100)。当发热元件的温度降低到低于预设范围以内，这时，微控制器控制电磁阀换向，将冷却循环器6中的冷却液补充到备用储存器10中。
参照图4和图6，本发明中的第二种辅助冷却方法，提供一个微控制器12和第二温度传感器13，包括以下步骤：
步骤(200)，初始化发热元件的温度值。即在微控制器中设置一个用于比较的温度值，这个温度值可以决定微控制器12是否启动相应的器件工作，以帮助导热底座1和散热部件2对发热元件进行散热。
步骤(201)，第二温度传感器检测发热元件的当前温度值。第二温度传感器13时时检测发热元件的温度，并将检测到地温度值传递给微控制器12，供微控制器进行分析和判断。
步骤(202)，微控制器12将第二温度传感器13提供的温度值与初始预设的温度值进行运算比较，如果发热元件的当前的温度值小于初始化的温度值，则说明发热元件通过导热底座1和散热部件2进行冷却后，其发热量在正常的范围以内，无需启动风扇工作对导热底座1和散热部件2进行辅助降温，返回步骤(201)，通过第二温度传感器13重新对发热元件的当前温度进行检测即可。
步骤(203)，如果发热元件的当前的温度值大于初始化的温度值，则微控制器输出电流到风扇，启动风扇工作，通过风扇对导热底座1和散热部件2进行强制散热，加快导热底座1和散热部件2表面的热量散发，使发热元件的热量快速传递，间接地加快发热元件上的热量散发。风扇工作600秒后返回步骤(201)。
Claims (5)
1.一种用于发热元件的冷却装置，包括与发热元件直接进行接触的导热底座，其特征在于：所述导热底座为具有空腔的导热底座，导热底座的空腔中设有垂直的凸起，该导热底座上端面的中部设置具有空腔的辅助散热部件，导热底座的空腔与辅助散热部件的空腔结合形成一个储液腔，该储液腔中储存有用于吸收来自于导热底座热量的冷却液，在辅助散热部件的一端设置有冷却液的流入管，辅助散热部件的另一端设置有冷却液的回流管，回流管上设有散热片，一个冷却循环器与流入管和回流管的端部分别连接，在辅助散热部件的左侧面和右侧面均设有若干散热鳍片；还包括一控制装置，该控制装置包括微控制器以及用于检测发热元件的第一温度传感器，第一温度传感器与微控制器连接，冷却循环器与微控制器连接；控制装置还包括存有备用冷却液的备用储存器，该备用储存器通过电磁阀与冷却循环器连通，所述电磁阀与微控制器连接。
2.根据权利要求1所述的用于发热元件的冷却装置，其特征在于：所述辅助散热部件设有沟槽，所述回流管经弯折后嵌在该沟槽中。
3.根据权利要求1所述的用于发热元件的冷却装置，其特征在于：所述辅助散热部件为一个散热块，该散热块沿导热底座的纵向布置，散热块的下端设有弧形的过渡部。
4.根据权利要求1所述的用于发热元件的冷却装置，其特征在于：所述辅助散热部件上设有两个呈喇叭形的连接口，所述流入管和回流管分别与一个连接口连接。
5.一种用于发热元件的冷却方法，其特征在于，提供一个微控制器和第一温度传感器，包括以下步骤：步骤(100)，初始化发热元件的温度值；
步骤(101)，第一温度传感器检测发热元件的当前温度值；
步骤(102)，如果发热元件的当前的温度值小于初始化的温度值，则返回步骤(101)；
步骤(103)，如果发热元件的当前的温度值大于初始化的温度值，则微控制器控制冷却循环器加速运行；
步骤(104)，执行完步骤(103)后，继续检测发热元件的当前的温度值；
步骤(105)，如果发热元件的当前的温度值小于初始化的温度值，则返回步骤(101)；
步骤(106)，如果发热元件的当前的温度值还是大于初始化的温度值，则微控制器输出电流到电磁阀，电磁阀通电120秒后返回步骤(100)。
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