CN103629948A - 一种水冷散热器 - Google Patents

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曾志
杨静轩
范涛
胡文峰
王皓
彭倍
黄洪钟
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Abstract

本发明的一种水冷散热器，包括底板和外壳，底板和外壳组成密封腔体；外壳上设置进水口和出水口与密封腔体连通；底板上设置隔板将密封腔体隔离成S型流道，S型流道两端分别连接进水口和出水口。隔板焊接或胶接到底板上向外壳延伸至几乎接触外壳的位置。且进水口和出水口设置在外壳两侧，朝向不同方向。有益效果在于本发明的散热器为纯水冷式散热器，相比背景技术中的高效水冷电脑散热器而言，本发明无风扇、无噪音，最大限度的减少了噪音污染，避免了由风扇启动而产生热量的问题。并且具有体型小、易于控制和方便单个散热器调试换取等特点。

Description

一种水冷散热器
技术领域
本发明涉及温度控制技术领域，涉及一种无风扇无噪声的水冷散热技术，特别涉及一种水冷散热器。 
背景技术
温度是工业生产中常见的工艺参数之一，绝大多数的物理变化和化学变化反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中，温度控制占有着极为重要的地位。特别是在冶金、化工、建材、食品、机械和石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式以及燃料、控制等方案也有所不同。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 
目前市面上的散热器多采用散热排，散热排上有高速风扇，散热的时候水在散热排中流动，风吹在散热排上而达到散热的目的，如高效水冷电脑散热器（专利号ZL200920020099.6）。夏天时，由于风扇的转速过快导致散热效率不高，同时产生风扇噪音，所以设计一种无噪音的高效散热器是非常有前景的。工业中使用的散热器体型往往很大，而部分空间并不需要散热器，这样会让大型散热器的利用率下降，所以设计小型的专门针对散热器件的散热器有助于提高利用率。但是，把大型散热器分解成若干小型散热器后会产生管道排布，散热器排布等问题，要是排布不均，散热效率也会下降，有些地方甚至达不到散热效果。诸多小型散热器中，用的多数为散热片，散热片的作用为增加散热面积，散去更多的热量，而大多数纯水冷式散热器的散热效率不高并且散热速度慢。 
发明内容
本发明为了解决现有的风冷散热器散热效率不高、风扇运行产生噪声以及现有的水冷散热器或体型大不利于控制或效率性价比不高等缺点，提出了一种水冷散热器。 
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水冷散热器，其特征在于，包括底板和外壳，底板和外壳组成密封腔体；外壳上设置进水口和出水口与密封腔体连通；底板上设置隔板将密封腔体隔离成S型流道，S型流道两端分别连接进水口和出水口。 
进一步的，隔板焊接或胶接到底板上向外壳延伸至几乎接触外壳的位置。 
进一步的，进水口和出水口设置在外壳两侧，朝向不同方向。 
进一步的，上述进水口和出水口朝向夹角为180°。 
进一步的，底板上包括立柱，立柱自底板延伸向S型流道内。 
进一步的，立柱在S型流道内向外壳到几乎接触外壳的位置。 
进一步的，立柱为圆立柱。立柱通过焊接的方式连接在底板上。 
进一步的，进水口和出水口位于外壳相对两侧面的互为对角的位置，并朝向对方所在侧面。 
进一步的，进水口和出水口位于外壳同一侧面相对的两边缘处，并朝向相同。 
进一步的，散热器材料为金属铜。 
本发明的有益效果：本发明的散热器为纯水冷式散热器，相比背景技术中的高效水冷电脑散热器而言，本发明无风扇、无噪音，最大限度的减少了噪音污染，避免了由风扇启动而产生热量的问题。并且具有体型小、易于控制和方便单个散热器调试换取等特点。 
附图说明
图1为本发明一实施例的散热器结构示意图； 
图2为图1散热器的透视结构图； 
图3为图1/图2散热器的底板焊接立柱的结构示意图； 
图4为本发明一实施例的散热器结构示意图； 
图5为本发明另一实施例的散热器结构示意图。 
附图标记说明：进水口1，立柱2，隔板3，密封腔体4，外壳5，出水口6，底板7。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述。 
实施例一： 
如图1、图2及图3所示，本实施例的一种水冷散热器，包括底板7和外壳5，底板7和外壳5组成密封腔体4；外壳5上设置进水口1和出水口6与密封腔体连通4；底板7上设置隔板3将密封腔体隔离成S型流道，S型流道两端分别连接进水口1和出水口6。 
为了使冷却水流有效流经散热区域，防止水流直接从进水口流向出水口，本方案优选为将隔板焊接或胶接到底板上向外壳延伸至几乎接触外壳的位置。为了使进水口连接的冷水管道和经散热器后排水的热水管道之间不至于产生热场影响，本方案进一步优选为进水口和出水口设置在外壳两侧，朝向不同方向。特别得，上述进水口和出水口朝向夹角为180°。为了便于装置安装和进出水管道连接，进水口和出水口均向上倾斜一定角度，角度以15°到60°效果较好。为了增加底板的吸热效果，提高装置的散热效率，在底板上设置立柱2，立柱自底板延伸向S型流道内。设置立柱可以增加底板在密封腔体内的散热面积，提高装置的散热效率。优选的，立柱在S型流道内向外壳延伸到几乎接触外壳的位置。在本实施例中，立柱优选为圆立柱。立柱通过焊接的方式连接在底板上。 
实施例二： 
如图4所示，本实施例与实施例一相比，均具有上述实施例的基本特征及优选特征，所不同的是本实施例中进水口和出水口位于外壳相对两侧面的互为对角的位置，并朝向对方所在侧面。这是由于在某些散热场合并不允许向进水口和出水口分别朝向两侧，为了便于安装、适应更多的使用环境采用本方案。 
实施例三： 
如图5所示，与实施例二出发点相同，本实施例的进水口和出水口位于外壳同一侧面相对的两边缘处，并朝向相同。本实施例的优点在于可以安装在比如待散热装置有立壁阻挡的环境。 
考虑到铜应用于散热领域的性价比较优，因此本发明各实施例的方案材料优选为金属铜。 
由于本发明为纯水冷式散热器，相比高效水冷电脑散热器（专利号ZL200920020099.6），本设计无风扇，无噪音，最大限度的减少了噪音污染，避免了由风扇启动而产生的热量问题。其中进水口由水泵通入冷却液，经“S”型腔体由出水口流出，本设计相比半导体制冷器及其散热装置（专利号ZL200920067420.6）又具有体型小、易于控制、方便单个散热器调试换取以及底面面积是针对散热器件大小设计等优势。如一种半导体制冷装置（专利号ZL200620046327.3）中的散热器是为半导体片散热，而半导体间的间隙是不用散热的，如果采用这种大型散热器必然会产生材料的浪费，并可能影响散热效果。本发明可根据散热器件的大小设计，从而有效避免了大型散热器材料浪费，散热器利用率不高的缺点。小型散热器间的间隙增加了空气流通，加快了散热，而且“S”型腔体比其他多管道型散热器也易于加工。本设计的另一大优点在于进出管道口斜面设计，这样可以根据实际情况设计角度，让管道不仅能在平面排布，而且可以在空间随意排布，避免出现在管道交叉处由于散热器排布紧凑，导致管道没有空间排放的局面，而且“S”型腔体让进出口分布在不同方向，让进水口冷溶液与出水口热溶液分布在不同方向，解决了管道间的热量干扰等问题。 
腔体隔板与外壳的高度和厚度相同，这样方便加工，外壳与底板通过焊接而成，以防漏水，隔板与底板胶接，底板与立柱底面焊接，立柱上面与外壳内侧相切。为了提高散热器的散热效率，可以增加散热器的散热面积，也可以增加散热器的吸热量，增加腔体内部散热片可以提高散热面积，从而提高散热效率。相比一种半导体制冷装置（专利号ZL200620046327.3）中的散热片（21），本发明的立柱采用圆立柱外形。若假设散热片为长l，宽a，高h，分别是8，2，2的矩形。 
V矩=a×h×l                    （1） 
S矩=（S上+S前+S侧）×2          （2） 
由公式（1）（2）得：V矩=2×2×8=32，S矩=2×8×2+2×2×2=40（不算上下面）。为了最大限度的提高散热效率，把矩形换成相同面积的等高圆立柱（不算上下面）。 
S圆柱=2×S圆柱上面+h×2πr       （3） 
V柱=S圆柱上面×h                 （4） 
由公式（3）（4）得：
Figure BDA0000420580030000041
V柱=π×3.182×2≈63.5。 
吸热量公式 
Q=cρvΔt                     （5） 
由公式（5）可知Q圆柱体>Q长方体，圆柱比长方体散热片吸收的热量多，在水冷散热器中由于冷却液比热容大，而且冷却液的流速可由水泵调节，可以轻易带走大量的热量，因此设计水冷散热器内部的重点在于材料吸热量的多少而不在于散热面积的大小，所以本设计采用圆柱型设计，这比相同面积的散热片具有更明显优势，底板与被散热物体接触并吸收热量，通过立柱把热量传给腔体中的冷却液，通过冷却液带走底板和立柱的热量，若热量过多，可以通过铜质外壳散热到空气中，也可以增加冷却液的流速，从而提高散热效率。本发明的优点在于：通过本设计去除了风扇设计，极大的减少了噪音污染。可以根据实际情况针对散热物体设计大小不一的散热器，这样可以节省大型散热器的材料，提高散热器利用率与单个散热器的可控性，而且易于更换散热器，小型散热器的组合增加了空间间隙，让空气易于流通从而更好的散热。管道口的斜面设计让管道可以处于不同空间，解决了散热器间管道排布问题。“S”型管道设计让入水口与出水口分布在不同方向，巧妙的解决了进出口管道的热干扰问题。本散热器内部的立柱设计比同面积的散热片体积大，增加了吸热量，可以让冷却液带走更多热量，大大提高了散热效率。 
本实施例的水冷散热器的进水口1由水泵通入未吸收热量的冷却液（比如水），经S型腔体由出水口6流出，此时冷却液已经吸收热量，“S”型腔体让冷热管道分开，避免了管道间的热干扰。外壳5进出水口处为斜面，为方便调整管道口角度设计，由于被冷却物体可能分布紧凑，而小型散热器组也会跟着分布紧凑，斜面设计让管道排布由平面延伸到空间，解决了散热器与散热器间，管道与管道之间空间小的问题。底板7与被散热物体接触并吸收热量，通过立柱2把热量传给密封腔体4中的冷却液，冷却液同时吸收底板7与立 柱2的热量，流动的冷却液把热量带走，多余的热量则通过铜质的外壳5散热到空气中。其中腔体隔板3与外壳5的高度和厚度相同，外壳5与底板7通过焊接而成，以防漏水到外界，隔板3与底板7胶接，底板7与立柱2底面焊接，为方便拆卸与加工，立柱2上面与外壳内侧8相切。本设计增加了吸热量，针对单个散热物体设计，大大提高了散热效率。 
以上所述仅为本发明的具体实施方式，本领域的技术人员将会理解，在本发明所揭露的技术范围内，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此本发明不应由上述事例来限定，而应以权利要求书的保护范围来限定。 

Claims (10)

1.一种水冷散热器，其特征在于，包括底板和外壳，底板和外壳组成密封腔体；外壳上设置进水口和出水口与密封腔体连通；底板上设置隔板将密封腔体隔离成S型流道，S型流道两端分别连接进水口和出水口。
2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，隔板焊接或胶接到底板上向外壳延伸至几乎接触外壳的位置。
3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于，进水口和出水口设置在外壳两侧，朝向不同方向。
4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，进水口和出水口朝向夹角为180°。
5.根据权利要求1-3之任一项权利要求所述的散热器，其特征在于，底板上包括立柱，立柱自底板延伸向S型流道内。
6.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于，立柱在S型流道内向外壳到几乎接触外壳的位置。
7.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于，立柱为圆立柱，立柱通过焊接的方式连接在底板上。
8.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，进水口和出水口位于外壳相对两侧面的互为对角的位置，并朝向对方所在侧面。
9.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，进水口和出水口位于外壳同一侧面相对的两边缘处，并朝向相同。
10.根据权利要求2-4之任一项权利要求所述的散热器，其特征在于，散热器材料为金属铜。
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