CN105404373A - 一种散热设备及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热设备，用于解决现有技术中芯片散热效率低的技术问题。所述设备具有第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及所述第二壳体构成封闭空间，所述第二壳体的一侧与热源接触，所述封闭空间有导热液，所述导热液通过流动传导所述热源的热量，所述散热设备还包括：振动件，设置在所述封闭空间内；其中，所述振动件能够机械运动，使得所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。本发明还公开了相应的散热方法。

Description

一种散热设备及散热方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种散热设备及散热方法。

背景技术

目前，随着电子技术的发展，芯片的功能越来越强大，随之而来的芯片的功耗也越来越大，导致芯片的温度过高，影响使用寿命。现有技术中一般采用水冷系统为芯片散热，即设置一个散热管道，令该散热管道与芯片接触，将水设置在管道内部，利用水流的流动将芯片上的热量带走。

然而，现有方式的散热效率还是较低，无法满足芯片散热的需求。

发明内容

本申请提供一种散热设备及散热方法，用于解决现有技术中芯片散热效率低的技术问题。

第一方面，提供一种散热设备，具有第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及所述第二壳体构成封闭空间，所述第二壳体的一侧与热源接触，所述封闭空间有导热液，所述导热液通过流动传导所述热源的热量，所述散热设备还包括：

振动件，设置在所述封闭空间内；其中，所述振动件能够机械运动，使得所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

可选的，所述振动件能够在电信号的作用下产生机械运动。

可选的，所述振动件设置有通孔，所述通孔用于使所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

可选的，所述振动件包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面与所述热源的距离大于所述第二表面与所述热源的距离，所述通孔在所述第一表面的孔径大于所述通孔在所述第二表面的孔径。

可选的，所述振动件的材料为压电材料。

可选的，所述振动件为压电陶瓷片。

可选的，所述振动件的外表面设置有突出部，用于使所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

可选的，所述振动件包括：

第一电极层；

第二电极层；所述第一电极层的极性与所述第二电极层的极性不同；

振动层，位于所述第一电极层与所述第二电极层之间；

其中，所述第一电极层与所述第二电极层在所述电信号作用下，触发所述振动层产生机械运动。

可选的，所述导热液为水。

可选的，所述散热设备还包括：

传感器，用于检测所述热源产生的热量；

处理器，与所述传感器连接，用于根据所述传感器检测的热量确定为所述振动件提供的电压；其中，在不同的电压作用下，所述振动件所产生的机械运动的强度不同。

第二方面，提供一种电子设备，包括：

热源；

存储装置；

散热设备；其中，所述散热设备具有第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及所述第二壳体构成封闭空间，所述第二壳体的一侧与所述热源接触，所述封闭空间有导热液，所述导热液通过流动传导所述热源的热量，所述散热设备还包括：振动件，设置在所述封闭空间内；其中，所述振动件能够机械运动，使得所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

第三方面，提供一种散热方法，包括：

确定为散热设备中的振动件提供的电信号的强度；其中，所述振动件能够在所述电信号作用下产生机械运动；

根据确定的电信号的强度为所述振动件供电，使得所述散热设备中的导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

本申请中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果和优点：

通过设置在散热设备的第一壳体以及第二壳体内部的振动件产生振动，使导热液在流动的过程中产生湍流，而湍流可以有效地增加热源与第二壳体接触部分的热量的传导，这样，即在单位时间内，导热液可以带走热源上更多的热量，有效地提升了散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中散热设备的第一种结构示意图的侧视图；

图2为本发明实施例中散热设备的振动件105振动的示意图；

图3为本发明实施例中散热设备的第二种结构示意图的侧视图；

图4为本发明实施例中散热设备的第三种结构示意图的侧视图；

图5为本发明实施例中散热设备中的振动件105的结构示意图；

图6为本发明实施例中散热设备的第四种结构示意图的侧视图；

图7为本发明实施例中包含有散热设备的电子设备的示意图；

图8为本发明实施例中散热方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

可选的，本发明实施例中，该散热设备可以设置在各种电子设备中，例如：该电子设备可以是个人计算机(PersonalComputer，PC)、平板电脑(PortableAndroidDevice，PAD)、手机等等不同的电子设备，本发明对此不作限制。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

请参见图1，本发明实施例提供一种散热设备，具有第一壳体101以及第二壳体102，第一壳体101以及第二壳体102构成封闭空间，第二壳体102的一侧与热源103接触，封闭空间有导热液104，导热液104通过流动传导热源103的热量，散热设备还包括振动件105，设置在封闭空间内。其中，振动件105能够机械运动，使得导热液104根据振动件105的机械运动产生湍流。

可选的，第一壳体101以及第二壳体102的材料可以选择热传导性较好且较为耐热的材料，例如铜。第一壳体101与第二壳体102构成的封闭空间可以是任何形状的，例如可以将第一壳体101与第二壳体102封闭形成截面为圆形的管道，或者可以将第一壳体101与第二壳体102封闭，形成截面为方形的方形管道，等等，本发明实施例对此不作限定。

本发明实施例中，导热液104可以有多种，例如，若热源103为汽车的发动机，则导热液104可以是汽车行业广泛使用的冷却液，或者导热液104也可以是在一般的溶剂(如，水或酒精等)中添加某些有利于溶剂导热的化学物质，具体是哪种化学物质，所属领域技术人员熟知，在此不多赘述。可选的，若热源为芯片，导热液104可以是水。由于水的获取较为便捷且成本较低，并且即使发生泄漏也不会对用户以及环境造成破坏，既经济实惠又环保，是非常理想的材料。

可选的，振动件105的材料可以使用韧性较好的材料，例如：铜、铝等等。振动件105的振动可以通过磁性控制，例如，请参考图2，第一壳体101与第二壳体102构成了封闭的导管，振动件105为薄铜片，在该导管外，设置有电磁铁，利用有规律的通电以及断电产生一定频率的磁场。这样，振动件105中靠近电磁铁的部分受到磁场的吸引就会向电磁铁的位置靠近，而当电磁铁断电时，磁场消失，则上述部分由于材料本身的应力，又会恢复到原位置，从而产生振动，进而对导热液104产生扰动，使导热液104产生湍流。

或者，可选的，振动件105能够在电信号的作用下产生机械运动。

例如，振动件105由电机控制，当电机接收到电信号时开始运动，使振动件105做机械振动。而振动件105产生湍流的原理与前述描述类似，在此不多赘述。

通过振动件105的振动，进而扰动流动着的导热液104，使导热液104产生湍流，利用湍流加速带走热源103上的热量。与现有技术相比，本发明实施例不需要为导热液104提供很大的流速，而在相同单位时间内，由于湍流的存在可以带走热源103上更多的热量，有效地提高了散热效率。

可选的，请参见图3，振动件105可以设置有通孔1051，通孔1051用于使导热液104根据振动件105的机械运动产生湍流。其中，通孔1051在振动件105表面的孔径可以相同也可以不同，本发明实施例不作限定。

由于振动件105的存在，导热液104在流过振动件105时，会产生部分分流，即一部分流动到振动件105的上表面的一侧，而另一部分的导热液104流动到了振动件105的下表面的一侧，而通孔1051可以加快振动件105上表面一侧的导热液104(以下简称上层导热液104)与振动件105下表面一侧的导热液104(以下简称下层导热液104)的对流。由于下层导热液104距离热源103的位置更近，在单位时间内，下层导热液104会吸收更多的热量，而由于上层导热液104相较于下层导热液104距离热源103更远，所以，在相同的单位时间内，上层导热液104吸收的热量较小。当导热液104产生湍流时，通过通孔1051，下层导热液104则会流动到振动件105远离热源103的一侧(即振动件105的上表面的一侧)。而上层导热液104可以流动到振动件105靠近热源103的一侧(即振动件105的下表面的一侧)，这样原本只吸收了较少热量的上层导热液104就可以吸收更多的热量。有效地提高了导热液104在流动时吸收热源103热量的效率，进而提高了散热效率。

可选的，请继续参见图3，振动件105包括第一表面1052以及与第一表面1052相对的第二表面1053，其中，第一表面1052与热源103的距离大于第二表面1053与热源103的距离，通孔1051在第一表面1052的孔径大于通孔1051在第二表面1053的孔径。

振动件105中靠近热源103的一侧的孔径大于远离热源103的一侧的孔径，这样，靠近热源103一侧的导热液104可以更快的流动到远离热源103的一侧，加快振动件105两侧的导热液104之间的流动，增加导热液104的热传导效率，进而提高散热效率。

可选的，振动件105的材料可以是压电材料。

压电材料具有逆压电效应，即在外电场作用下压电材料会产生形变，即压电材料在电场中发生极化时，会因压电材料自身的电荷的中心产生位移，从而导致材料变形，而压电材料的形变会引起压电材料的振动。

振动件105可使用的压电材料可以有多种，一般可以分为两大类：无机压电材料以及有机压电材料。无机压电材料一般包括压电单晶体材料以及压电多晶体材料。其中，压电单晶体是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心，因此具有压电性。如水晶(石英晶体)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。例如，振动件105可以是压电陶瓷片。压电陶瓷片是比较常用的压电多晶体材料。压电陶瓷片是指用必要成份的原料进行混合、成型、高温烧结，由粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而成的多晶体，有时也称铁电陶瓷。在这种陶瓷片的晶粒之中存在铁电畴，铁电畴由自发极化方向反向平行的180度畴壁和自发极化方向互相垂直的90度畴壁组成，这些电畴在人工极化(例如施加强直流电场)条件下，自发极化依外电场方向充分排列，并在外电场撤消后保持剩余极化强度，因此具有宏观压电性。如：钛酸钡、锆钛酸铅、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂、改性钛酸铅等。

或者，压电材料还可以使用有机压电材料，又称压电聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜及以它为代表的其他有机压电薄膜材料。这类材料的材质柔韧，密度较低，阻抗较低，应用较为广泛。

可选的，请参见图4，振动件105的外表面可以设置突出部1054，用于使导热液104根据振动件105的机械运动产生湍流。

例如，振动件105的外表面可以设置多个突出部1054，当振动件105振动时，振动件105的突出部1054可以增加对导热液104的扰动，进而产生更多的湍流。

可选的，请参见图5，振动件105包括第一电极层1055、第二电极层1056和振动层1057，第一电极层1055的极性与第二电极层1056的极性不同，振动层1057位于第一电极层1055与第二电极层1056之间。其中，第一电极层1055与第二电极层1056在电信号作用下，可以触发振动层1057产生机械运动。

可选的，例如将振动件105设置为三层，中间的一层为振动层1057，可以采用压电材料，而振动层1057的外侧则分别设置两层电极层(即，第一电极层1055以及第二电极层1056)。振动层1057可以根据第一电极层1055以及第二电极层1056上的电荷进行振动，从而扰动导热液104，使导热液104产生湍流。

需要说明的是，振动层1057与第一电极层1055以及第二电极层1056分别接触，在图5中为了看的更清楚，令振动层1057与第一电极层1055以及第二电极层1056之间存在一定的空隙。

可选的，请参见图6，散热设备还包括：传感器106和处理器107，传感器106用于检测热源103产生的热量，处理器107与传感器106连接，用于根据传感器106检测的热量确定为振动件105提供的电压。其中，在不同的电压作用下，振动件105所产生的机械运动的强度不同。

例如传感器106可以包括温度传感器106，并且温度传感器106可以设置在热源103的附近，用于检测热源103的温度。处理器107可以根据传感器106采集的热源103的温度确定为振动件105提供的电压。例如：若温度传感器106采集到的热源103的温度为50度时，处理器107可以为振动件105提供5伏特的电压，此时振动件105的振动幅度为3毫米。若温度传感器106采集到的热源103的温度为60度时，处理器107可以为振动件105提供8伏特的电压，此时振动件105的振动幅度为4毫米。即，热源103的温度较高时，相应的为振动件105提供的电压也较高，进而振动件105的振动幅度也较大，而当热源103的温度较低时，相应的为振动件105提供的电压也较低，进而振动件105的振动幅度也较小。这样，散热设备可以根据热源103的不同的温度，实时调整振动件105的振动幅度。

本发明实施例中，多个散热设备配合使用时，散热的效率较现有技术而言更高。例如：电子设备中存在两个热源103，如：两个芯片(芯片1以及芯片2)其中，芯片1的温度较高，为70度。芯片2的温度较低，为40度。现有技术中，采用串联散热的方式，即导热液104依次流过芯片1以及芯片2的表面，而为了使芯片1更快的散热，则需要增加导热液104的流速，然而芯片2的温度并不高，没有必要使用高速流动的导热液104，此时芯片2的散热资源就会产生浪费。而本发明中，针对芯片1以及芯片2设置两个散热设备(即散热设备1以及散热设备2)，这样，针对芯片1的散热设备1中的振动件105的振幅就较大，而针对芯片2的散热设备2中的振动件105的振幅较小，充分使用散热资源，避免了不必要的浪费。

请参见图7，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

热源103；

存储装置108；

散热设备109；其中，散热设备具有第一壳体101以及第二壳体102，第一壳体101以及第二壳体102构成封闭空间，第二壳体102的一侧与热源103接触，封闭空间有导热液104，导热液104通过流动传导热源103的热量，散热设备109还包括：振动件105，设置在封闭空间内；其中，振动件105能够机械运动，使得导热液104根据振动件105的机械运动产生湍流。

本发明实施例中，热源103可以是芯片，例如中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，图形处理器(GraphicsProcessingUnit，GPU)等，本发明不作限定。

请参见图8，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种散热方法，包括：

S801：确定为散热设备中的振动件105提供的电信号的强度；其中，振动件105能够在电信号作用下产生机械运动；

S802：根据确定的电信号的强度为振动件105供电，使得散热设备中的导热液104根据振动件105的机械运动产生湍流。

本发明实施例中电信号的强度可以通过电压表征。或者也可以通过电流以及功率表征，本发明对此不作限定。

本发明实施例中，为振动件105提供的电信号的强度，可以采取很多方式。以下列举几例：

第一种确定方式：通过检测热源103的温度确定振动件105提供的电信号的强度，例如，在热源103附近设置温度传感器106，利用温度传感器106检测热源103的温度，若检测到的热源103的温度较高时，为振动件105提供的电信号的强度就较高，若检测到的热源103的温度较低时，为振动件105提供的电信号的强度就较低。

第二种确定方式：通过检测流过热源103的导热液104的温度，例如：在散热设备中设置液体温度传感器106，检测流过热源103的导热液104的温度，若此时导热液104的温度较正常值高，则表征此时热源103的热量较大，此时确定的电信号的强度就较强。若此时导热液104的温度较正常值低，则表征此时热源103的热量较小，此时确定的电信号的强度就较弱。

第三种确定方式：通过检测热源103的输出电流以及热源103两端的电压，通过电流以及电压可以确定热源103的功率，这样根据热源103的功率确定电信号的强度。当热源103的功率较大时，确定的电信号的强度就较强。若热源103的功率较小时，确定的电信号的强度就较小时，确定的电信号的强度就较弱。

上述仅仅是举例，并不是对本发明的限定，所属领域技术人员可以根据实际情况采用不同的实施方式。

本发明实施例中，可以根据热源103的状态(如：热源103的功率、热源103的温度等)确定不同的电信号的强度，可以充分利用散热资源，在保证高效散热的同时，可以有效的避免散热资源的浪费。

本发明实施例中，图1-图6所述的散热设备与图8所述的散热方法对应，此外，图7所述的电子设备中的散热设备109与图8所述的散热方法对应，实施方式可相互参考，因此在描述散热方法时对于重复的内容部分不多赘述。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果和优点：

通过设置在散热设备的第一壳体101以及第二壳体102内部的振动件105产生振动，使导热液104在流动的过程中产生湍流，而湍流可以有效地增加热源103与第二壳体102接触部分的热量的传导，这样，即在单位时间内，导热液104可以带走热源103上更多的热量，有效地提升了散热效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

具体来讲，本发明实施例中的一种散热方法对应的计算机程序指令可以被存储在光盘，硬盘，U盘等存储介质上，当存储介质中的与一种散热方法对应的计算机程序指令被一电子设备读取或被执行时，包括如下步骤：

确定为散热设备中的振动件提供的电信号的强度；其中，所述振动件能够在所述电信号作用下产生机械运动；

根据确定的电信号的强度为所述振动件供电，使得所述散热设备中的导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种散热设备，具有第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及所述第二壳体构成封闭空间，所述第二壳体的一侧与热源接触，所述封闭空间有导热液，所述导热液通过流动传导所述热源的热量，所述散热设备还包括：

振动件，设置在所述封闭空间内；其中，所述振动件能够机械运动，使得所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

2.如权利要求1所述的散热设备，其特征在于，

所述振动件能够在电信号的作用下产生机械运动。

3.如权利要求2所述的散热设备，其特征在于，

所述振动件设置有通孔，所述通孔用于使所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

4.如权利要求3所述的散热设备，其特征在于，

所述振动件包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面与所述热源的距离大于所述第二表面与所述热源的距离，所述通孔在所述第一表面的孔径大于所述通孔在所述第二表面的孔径。

5.如权利要求4所述的散热设备，其特征在于，所述振动件的材料为压电材料。

6.如权利要求5所述的散热设备，其特征在于，所述振动件为压电陶瓷片。

7.如权利要求2所述的散热设备，其特征在于，

所述振动件的外表面设置有突出部，用于使所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

8.如权利要求2所述的散热设备，其特征在于，所述振动件包括：

第一电极层；

第二电极层；所述第一电极层的极性与所述第二电极层的极性不同；

振动层，位于所述第一电极层与所述第二电极层之间；

其中，所述第一电极层与所述第二电极层在所述电信号作用下，触发所述振动层产生机械运动。

9.如权利要求2-8任一所述的散热设备，其特征在于，所述导热液为水。

10.如权利要求9所述的散热设备，其特征在于，还包括：

传感器，用于检测所述热源产生的热量；

处理器，与所述传感器连接，用于根据所述传感器检测的热量确定为所述振动件提供的电压；其中，在不同的电压作用下，所述振动件所产生的机械运动的强度不同。

11.一种电子设备，包括：

热源；

存储装置；

散热设备；其中，所述散热设备具有第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及所述第二壳体构成封闭空间，所述第二壳体的一侧与所述热源接触，所述封闭空间有导热液，所述导热液通过流动传导所述热源的热量，所述散热设备还包括：振动件，设置在所述封闭空间内；其中，所述振动件能够机械运动，使得所述导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。

12.一种散热方法，包括：

确定为散热设备中的振动件提供的电信号的强度；其中，所述振动件能够在所述电信号作用下产生机械运动；

根据确定的电信号的强度为所述振动件供电，使得所述散热设备中的导热液根据所述振动件的机械运动产生湍流。