CN103542765B - 内液式涵道增流平板散热器 - Google Patents

内液式涵道增流平板散热器 Download PDF

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Abstract

一种内液式无缝平板散热器，由板式驻液箱和导流散热涵道等组成。散热器在内部设置纵向贯通的涵道式导流散热管，通过其涵道式结构的增流效应提升散热器的换热效率，通过涵道式导流散热管的内表面增加散热器的有效换热面积。因换热效率高，可布设换热面积大，散热器的外形较为紧凑。该散热器载热液体与换热面间的导热距离短，壳体对材料的适应性强，可使用多种一般性材料生产，生产工艺简单；此外，该散热器外形平整、无接缝，结构可塑性强，可制作成多种应用形态。

Description

内液式涵道增流平板散热器
技术领域
本发明涉及一种使用液体载热的散热装置，尤其能够在保持外形紧凑、外表面无缝平板样式的状态下增强换热能力的散热器。
背景技术
目前，公知散热分为集热、导热、换热三个主要过程。按导热方式区分，主要有固态散热器、热管散热器、液循环散热器、压缩机循环散热器等几种类型；按换热方式区分，主要有强制对流散热器(以风扇式散热器为代表)、自然对流散热器(也称被动式散热器，以暖气片最具代表性)、液体汽化散热器(以液氮制冷、水喷淋散热器为代表)等几种。固态散热器自身热容、导热能力有限，一般只适合紧凑型小功率设备使用，液循环散热器和压缩机循环散热器虽能力较强，但其设备构成较为复杂。散热是以完成换热为根本目标，其中强制对流散热方式因为换热效率高、结构紧凑使用最为普遍，但强制对流散热方式存在工作方式耗能、可靠性差、工作噪音大等缺点。传统液体汽化散热器虽然结构简单，换热效率强，但其使用限制性较大，一般不易被采用。传统的自然对流散热器可靠性极强，但其换热效率低，换热能力主要依赖散热面积的大小，因此多造成此类散热器笨重、庞大且外形结构感过强。
发明内容
为了克服现有的液循环散热器结构复杂，被动式散热器换热效率低、笨重、庞大且外形结构感过强等不足，本发明提供一种内液式组合涵道平板散热器，该散热器使用液体作为热载体，利用涵道式结构增强换热效率、提高散热器有效换热面积。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，散热器由板式驻液箱、涵道式导流散热管和其它功能附件组成。涵道式导流散热管呈纵向贯通布设于板式驻液箱结构内，涵道式导流散热管的内换热面有效提升了散热器的总换热面积。涵道式导流散热结构可通过自身的结构性约束和流向引导，有效提升散热器内换热面与散热环境间的对流换热效率。由于液体比热容高，整体恒温性好，因此涵道式导流散热管可以获得相对较恒定的整体温差，有利于涵道式导流散热管内附面层流的形成，提高涵道式导流散热管的换热效率。较高的换热效率和较大的散热面布设比例可大幅压缩散热器的主体外形尺寸。内置换热面方式可缩短载热液体与换热面间导热距离，散热器对材料的适应性因此可得到加强。此外，板式驻液箱外形平整，结构紧凑。
本发明的有益效果是，可有效提升液体载热散热器的单位换热效率，简化液循环散热器的系统构成，降低生产成本，简化该类型散热器的外形结构。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一个实施例圆形涵道平板内液散热器。
图2是本发明的第二个实施例矩形涵道平板内液采暖散热器。
图3是本发明的第二个实施例矩形涵道平板内液采暖散热器的俯视图。
图4是本发明的第二个实施例矩形涵道平板内液采暖散热器的内部结构图。
图5是本发明的第三个实施例矩形涵道液体内循环平板散热器。
图6是本发明的第三个实施例矩形涵道液体内循环平板散热器的内部结构图。
图7是本发明的第四个实施例涵道式造型采暖散热器。
图8是本发明的第四个实施例涵道式造型采暖散热器的俯视图。
图9是本发明的第四个实施例涵道式造型采暖散热器。
图10是本发明的第四个实施例涵道式造型采暖散热器的内部结构图。
图11是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机。
图12是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机的俯视图。
图13是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机内部结构。
图14是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机的主机板构成。
图15是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机内部系统构成。
图16是本发明的第五个实施例涵道式泵循环水冷内液散热计算机散热系统构成。
图17是本发明的第六个实施例涵道式水冷内液散热机箱。
图18是本发明的第六个实施例涵道式水冷内液散热机箱的设备舱结构。
图19是本发明的第六个实施例涵道式水冷内液散热机箱的俯视图。
图20是本发明的第六个实施例涵道式水冷内液散热机箱的内部结构图。
图21是本发明的第六个实施例涵道式水冷内液散热机箱的内部结构图。
图中1.散热器壳体，2.涵道式导流散热管，3.外换热面，4.内换热面，5.进水孔，6.出水孔，7.热管，8.集热器，9.排气阀，10.驻液箱，11.机箱，12.补水孔，13.电源，14.循环泵，15.循环水管，16.主机板，17.泄水阀，18.内换热器。
具体实施方式
在图1、图2、图3、图4中，散热器壳体(1)内设置涵道式导流散热管(2)，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，散热器的无缝平板外壳的外表面为外换热面(3)，内换热面(4)与外换热面(3)之间的驻液箱(10)用来驻存循环流动性载热液体。载热液体由进水孔(5)流入驻液箱(10)，由出水孔(6)流出，排气阀(9)用来排除驻液箱(10)内的残存气体。散热器工作时，散热器壳体(1)的内壁与驻液箱(10)内的载热液体进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温。内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。当散热工作开始后，内换热面(4)持续与涵道式导流散热管(2)内的流体产生自然对流，并通过涵道式导流散热管(2)的结构性引导将这种对流强度不断放大，涵道式导流散热管(2)内的流体的流动性也因此得到加强。由于涵道式导流散热管(2)内的流体流速增加，内换热面(4)的换热效率也因此得到提高，从而直接加大散热器的散热效率。因为散热器的内换热面(4)与外换热面(3)设置，使其有效换热面积增大，加之涵道式导流散热管(2)可提升散热器的换热效率，所以散热器在完成相同的散热工作时，较传统被动式散热器可有效压缩外形尺寸。散热器的结构简单，可使用工程塑料整体压铸生产，也可使用普通金属焊接制成。
在图5、图6中，散热器壳体(1)内设置涵道式导流散热管(2)，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，散热器的无缝平板外壳的外表面为外换热面(3)，内换热面(4)与外换热面(3)之间的驻液箱(10)用来存放内循环液体。散热器工作时，集热器(8)收集的热量通过热管(7)输送给驻液箱(10)内的液体，驻液箱(10)内的液体受热升温并与散热器壳体(1)的内壁进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温。内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。当散热工作开始后，内换热面(4)持续与涵道式导流散热管(2)内的流体产生自然对流，并通过涵道式导流散热管(2)的结构性引导将这种对流强度不断放大，涵道式导流散热管(2)内的流体的流动性也因此得到加强。由于涵道式导流散热管(2)内的流体流速增加，内换热面(4)的换热效率也因此得到提高，从而直接加大散热器的散热效率。因为散热器的外换热面(3)与内换热面(4)设置，使其有效换热面积增大，加之涵道式导流散热管(2)可提升散热器的换热效率，所以散热器在完成相同的散热工作时，较传统被动式散热器可有效压缩外形尺寸。
在图7、图8、图9、图10中，散热器壳体(1)内设置涵道式导流散热管(2)，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，散热器的无缝平板外壳的外表面为外换热面(3)，内换热面(4)与外换热面(3)之间的驻液箱(10)用来驻存循环流动性载热液体。载热液体由进水孔(5)流入驻液箱(10)，由出水孔(6)流出。散热器工作时，散热器壳体(1)的内壁与驻液箱(10)内的载热液体进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温。内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。当散热工作开始后，内换热面(4)持续与涵道式导流散热管(2)内的流体产生自然对流，并通过涵道式导流散热管(2)的结构性引导将这种对流强度不断放大，涵道式导流散热管(2)内的流体的流动性也因此得到加强。由于涵道式导流散热管(2)内的流体流速增加，内换热面(4)的换热效率也因此得到提高，从而直接加大散热器的散热效率。因为散热器的内换热面(4)与外换热面(3)设置，使其有效换热面积增大，加之涵道式导流散热管(2)可提升散热器的换热效率，所以散热器在完成相同的散热工作时，较传统被动式散热器可有效压缩外形尺寸。散热器的结构简单，可使用工程塑料整体压铸生产，也可使用普通金属焊接制成。
在图11、图12、图13、图14、图15、图16中，计算机主要由机箱(11)、电源(13)、主机板(16)和液循环散热系统等构成。其中液循环散热系统由循环泵(14)、循环水管(15)、集热器(8)、内换热器(18)、驻液箱(10)、涵道式导流散热管(2)等构成。涵道式导流散热管(2)纵向贯通布设于驻液箱(10)结构内，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，外表面为外换热面(3)，内换热面(4)与外换热面(3)之间的驻液箱(10)用来驻存循环流动性载热液体。循环泵(14)用于加速循环水管(15)与驻液箱(10)内的液体流动，补水孔(12)用于补充载热液体。计算机在工作状态下，集热器(8)采集CPU、GPU、主板芯片组等发热元器件产生的热量，并通过内换热器(18)传递至循环液体，载热液体受热升温，散热器壳体(1)的内壁与驻液箱(10)内的载热液体进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温。内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。当散热工作开始后，内换热面(4)持续与涵道式导流散热管(2)内的流体产生自然对流，并通过涵道式导流散热管(2)的结构性引导将这种对流强度不断放大，涵道式导流散热管(2)内的流体的流动性也因此得到加强。由于涵道式导流散热管(2)内的流体流速增加，内换热面(4)的换热效率也因此得到提高，从而直接加大散热器的散热效率。因为散热器的内换热面(4)与外换热面(3)设置，使其有效换热面积增大，加之涵道式导流散热管(2)可提升散热器的换热效率，所以液循环散热系统可以在较紧凑的结构下完成计算机散热工作。
在图17、图18、图19、图20、图21中，机箱由外壳、集热器(8)、内换热器(18)、驻液箱(10)、涵道式导流散热管(2)等构成。涵道式导流散热管(2)纵向贯通布设于驻液箱(10)结构内，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，机箱外表面为外换热面(3)。驻液箱(10)用来驻存载热液体，补水孔(12)用于补充载热液体，泄水阀(17)用于排放载热液体。当机箱内设备工作并产生热量时，集热器(8)采集发热元器件产生的热量，并通过内换热器(18)传递至驻液箱(10)内的液体，载热液体受热升温，散热器壳体(1)的内壁与驻液箱(10)内的载热液体进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温。内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。当散热工作开始后，内换热面(4)持续与涵道式导流散热管(2)内的流体产生自然对流，并通过涵道式导流散热管(2)的结构性引导将这种对流强度不断放大，涵道式导流散热管(2)内的流体的流动性也因此得到加强。由于涵道式导流散热管(2)内的流体流速增加，内换热面(4)的换热效率也因此得到提高，从而直接加大散热器的散热效率。因为散热器的内换热面(4)与外换热面(3)设置，使其有效换热面积增大，加之涵道式导流散热管(2)可提升散热器的换热效率，所以散热系统可以在较紧凑的结构下完成散热工作。

Claims (5)

1.一种液循环散热系统在计算机散热中的应用，其特征是：计算机主要由机箱(11)、电源(13)、主机板(16)和液循环散热系统构成，液循环散热系统包括循环泵(14)、循环水管(15)、集热器(8)、内换热器(18)、驻液箱(10)、涵道式导流散热管(2)，涵道式导流散热管(2)纵向贯通布设于驻液箱(10)结构内，涵道式导流散热管(2)的内壁为内换热面(4)，外表面为外换热面(3)，内换热面(4)与外换热面(3)之间的驻液箱(10)驻存封闭的循环流动性载热液体；集热器(8)采集CPU、GPU、主板芯片组发热元器件产生的热量，并通过内换热器(18)传递至循环流动性载热液体，循环流动性载热液体受热升温，散热器壳体(1)的内壁与驻液箱(10)内的循环流动性载热液体进行对流换热，散热器壳体(1)外的内换热面(4)与外换热面(3)随之升温；内换热面(4)和外换热面(3)随着温度的上升与散热环境产生温度差异，并因为温度差异产生自然对流，开始散热工作。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征是：涵道式导流散热管的横截面为圆形、矩形、多边型或其他不规则形状的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征是：同一散热器上的涵道式导流散热管使用统一的设置方式或使用多种不同的设置方式。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征是：涵道式导流散热管的中心线为直线或弧线。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征是：循环流动性载热液体为外部进入的液体或者为散热器内部封闭储存的液体。
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