CN105785698A - 一种液冷散热系统及激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种液冷散热系统及激光投影设备，涉及液冷散热领域，能够在对液冷散热系统进行补液的同时，减少管道内部的气泡，避免汽蚀现象的发生，并且降低系统噪声，提高系统性能。所述液冷散热系统包括通过管道连接的吸热装置、驱动装置和散热装置，还包括：加压补液装置；加压补液装置包括箱体，箱体内设置有与箱体侧壁配合的活塞，箱体中盛放有待补充冷却液；待补充冷却液位于活塞的一侧，待补充冷却液的液面与活塞表面接触；活塞上设置有施力物，施力物可向活塞施力，使得活塞挤压待补充冷却液；箱体上设置有出液口，当施力物向活塞施力时，待补充冷却液可通过出液口流入管道中。本发明用于设备散热。

Description

一种液冷散热系统及激光投影设备

技术领域

本发明涉及液冷散热系统，尤其涉及一种液冷散热系统及激光投影设备。

背景技术

液冷散热系统的工作原理是利用液体吸收热量并再传给散热器，然后用风冷或者被动散热的方式将热量从散热器散出到环境中。因液体的热容量大，能够带走大量的热量，散热效率高，使得系统温升慢，而传统的风冷散热系统，在工作时很快达到一个极限温度，与环境间的温差相对较大，因此当额定工作温度与环境温度相差较小时需要使用液冷散热。另外，液冷散热系统可以不提高热源部件内部的温度即可把热量传导给散热器，而不是利用液体来冷却热源，只要能提高散热器向空气中排放散热管所传导的热量的冷却性能，就能够通过降低冷却散热器的风扇转速或者采用无扇设计来实现静音设计。

现有技术中，如图1所示，液冷散热系统一般包括吸热装置01、驱动泵02、散热装置03和储液箱04，其散热流程如图2所示，整个液冷散热系统中冷却液传送的动力是靠驱动泵02来完成的。参考图2所示，由于吸热装置01与待散热设备接触，待散热设备上的热量会传导到吸热装置01中，当冷却液流过吸热装置01时，冷却液会带走吸热装置01中的热量，然后冷却液流到散热装置03中时，冷却液中的热量会传导到散热装置03中，散热装置03再将热量排出所述系统，至此实现了待散热设备的液冷散热。

为了防止液冷散热系统内的液体流出，同时防止外界的空气进入，现有技术中的液冷散热系统一般为封闭系统。然而，即使尽可能的做到密封，液冷散热系统的相关节点、管道接头等部位还会存在缝隙，液冷散热系统在工作的过程中，管道中的冷却液会从管壁或者缝隙处挥发到外界的空气中，导致系统管道内的冷却液逐渐减少，而冷却液减少会导致液冷散热系统的散热效率降低，最终可能导致液冷散热系统无法运行。因而现有技术中会通过储液箱04向液冷散热系统进行补液，以保证液冷散热系统的正常运行。然而，现有技术中的补液操作通常在常压状态下进行，这样容易导致外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道中，空气进入到液冷散热系统的冷却液中会形成气泡，而大量的气泡会导致液冷散热系统产生较大的振动和噪声，并且较易引起汽蚀现象，降低驱动泵02的性能，严重时还会破坏驱动泵02的部件。

发明内容

本发明的实施例提供一种液冷散热系统及激光投影设备，能够在对液冷散热系统进行补液的同时，减少管道内部的气泡，避免汽蚀现象的发生，并且降低系统噪声，提高系统性能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种液冷散热系统，包括通过管道连接的吸热装置、驱动装置和散热装置，还包括：

加压补液装置；所述加压补液装置包括箱体，所述箱体内设置有与所述箱体侧壁配合的活塞，所述箱体中盛放有待补充冷却液；所述待补充冷却液位于所述活塞的一侧，所述待补充冷却液的液面与所述活塞表面接触；所述活塞上设置有施力物，所述施力物可向所述活塞施力，使得所述活塞挤压所述待补充冷却液；

所述箱体上设置有出液口，当施力物向所述活塞施力时，所述待补充冷却液可通过所述出液口流入所述管道中。

另一方面，本发明实施例提供一种激光投影设备，包括上述任一种所述的液冷散热系统。

本发明实施例提供的液冷散热系统及激光投影设备，所述液冷散热系统包括通过管道连接的吸热装置、驱动装置和散热装置，还包括：加压补液装置；加压补液装置包括箱体，箱体内设置有与箱体侧壁配合的活塞，箱体中盛放有待补充冷却液；待补充冷却液位于活塞的一侧，待补充冷却液的液面与活塞表面接触；活塞上设置有施力物，施力物可向活塞施力，使得活塞挤压待补充冷却液；箱体上设置有出液口，当施力物向活塞施加压力时，待补充冷却液可通过出液口流入管道中。相较于现有技术，本发明实施例提供的液冷散热系统通过增设加压补液装置，所述加压补液装置可以将待补充液体挤压进液冷散热系统中，这样在对液冷散热系统进行补液的同时，还增大了液冷散热系统的管道内部的压强，使得液冷散热系统的管道在工作和非工作的状态下一直都保持正压状态，即管道内部的压强大于管道外部的压强，进而使得管道外部的空气无法进入到管道内部，这样避免了液冷散热系统在进行补液的过程中，外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道内，进而减少了管道内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生，并且降低了系统噪声，提高了系统性能。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种液冷散热系统的结构示意图；

图2为现有技术提供的一种液冷散热系统的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种液冷散热系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种加压补液装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种加压补液装置施加压力后的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种加压装置结构示意图；

图7为本发明又一实施例提供的一种加压装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种三通结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种加压装置与散热装置连接的结构示意图；

图10为本发明再一实施例提供的一种加压装置结构示意图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种液冷散热系统，如图3至图7所示，包括通过管道14连接的吸热装置11、驱动装置12和散热装置13，还包括：加压补液装置15；加压补液装置15包括箱体，箱体内设置有与箱体侧壁151配合的活塞152，箱体中盛放有待补充冷却液；待补充冷却液位于活塞152的一侧，待补充冷却液的液面与活塞152表面接触；活塞152上设置有施力物153，施力物153可向活塞152施力，使得活塞152挤压待补充冷却液；箱体上设置有出液口154，当施力物153向活塞152施力时，待补充冷却液可通过出液口154流入管道14中。

本发明实施例对于活塞152的形状、大小、厚度等均不做限定，只要活塞152能够与箱体侧壁151配合形成活塞结构即可，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。

参考图4至图7所示，由于活塞152上设置有施力物153，活塞152的一侧是待补充冷却液，施力物153向活塞152施力后，活塞152挤压待补充冷却液，从而将待补充冷却液挤压进液冷散热系统的管道14中。由于活塞152挤压待补充冷却液，使得待补充冷却液的压强增大，而待补充冷却液又与液冷散热系统的管道14内部的冷却液流通，这样使得液冷散热系统的管道14内部的压强增大。由于初始时液冷散热系统的管道14内部的压强与管道14外部的压强相同，当施力物153向活塞152施加压力使得液冷散热系统的管道14内部的压强增大后，液冷散热系统的管道14内部的压强大于了管道14外部的压强，即液冷散热系统的管道14内部为正压，这样使得管道14外部的空气无法进入到管道14内部，避免了液冷散热系统在进行补液的过程中，外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道内，减少了管道14内部的气泡。需要说明的是，由于施力物153一直会向活塞152施力，来挤压待补充冷却液进入液冷散热系统的管道14中，因而本发明实施例中提供的液冷散热系统在工作和非工作的状态下，加压补液装置15都会一直向液冷散热系统的管道14内补充冷却液，并保证管道14内一直处于正压状态，即管道14内部的压强大于管道14外部的压强。其中，对于施力物153向活塞152施加的压力的大小，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不做限定。

需要说明的是，加压补液装置15可以设置在液冷散热系统中的任一管道14处，也可以设置在吸热装置11、驱动装置12或散热装置13上与其形成一个部件，本发明实施例对此亦不做限定。较佳的，加压补液装置15连接在吸热装置11或者散热装置13的进/出口处，这样将加压补液装置15连接到液冷散热系统中时，不需要截断系统的管道14，使得连接比较简单方便。示例的，参考图9所示，散热装置13包括冷排131，和设置在冷排131两端的分配器132，可以将加压补液装置15连接在分配器132上。在实际应用中，参考图8所示，可以利用三通16将加压补液装置15连接到液冷散热系统。示例的，将液冷散热系统中的管道14的一处位置断开增加三通16，将三通16的任一接口与加压补液装置15的出液口154连接，其余的两个接口连接断开的管道14的两端。

这样一来，相较于现有技术，本发明实施例提供的液冷散热系统通过增设加压补液装置，所述加压补液装置可以将待补充液体挤压进液冷散热系统中，这样在对液冷散热系统进行补液的同时，还增大了液冷散热系统的管道内部的压强，使得液冷散热系统的管道在工作和非工作的状态下一直都保持正压状态，即管道内部的压强大于管道外部的压强，进而使得管道外部的空气无法进入到管道内部，这样避免了液冷散热系统在进行补液的过程中，外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道内，进而减少了管道内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生，并且降低了系统噪声，提高了系统性能。

可选的，参考图4和图5所示，施力物153位于活塞152远离待补充冷却液的一侧；施力物153为压缩气体；箱体还包括与箱体侧壁151固定的顶板155，顶板155与箱体侧壁151围成封闭气室；压缩气体填充在所述封闭气室中。

参考图4和图5所示，顶板155上设置有进气口156，充气时，打开进气口156，压缩气体通过进气口156进入所述封闭气室中，在将压缩气体充进所述封闭气室中后，关闭进气口156。图4示出了所述封闭气室未填充压缩气体时的状态，图5示出了所述封闭气室填充了压缩气体后的状态，对比图4和图5可知，随着压缩气体充进所述封闭气室中，封闭气室内的压强会大于活塞152另一侧的待补充冷却液的压强，此时压缩气体推动活塞152向下运动，从而挤压活塞152另一侧的待补充冷却液，减小待补充冷却液的容纳空间，即增大了活塞152另一侧的待补充冷却液的压强，活塞152的向下运动使得活塞152两侧的压强趋于一致，且均大于外界大气压强。由于活塞152另一侧的待补充冷却液与液冷散热系统中的冷却液相通，因而随着液冷散热系统中冷却液的循环，液冷散热系统中各个部分的管道14内部的压强均增大，使得液冷散热系统的管道14内部的压强大于管道14外部的压强，进而使得管道14外部的空气无法进入到管道14内部，进而减少了管道14内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生。其中，所述压缩气体可以为多种，示例的，可以是H₂、N₂、NO、CO、CH₄、C₂H₄或C₂H₂等气体，本发明实施例对此不做限定，一般需要压缩气体的溶解度小于或者等于0.004g，即在标准大气压下，常温状态时，100g待补充冷却液中压缩气体的溶解量小于或者等于0.004g，这样使得压缩气体较难溶于冷却液，避免增多液冷散热系统中的气泡。

需要说明的是，本发明实施例中的冷却液可以为多种，示例的，可以是水，或者是水与乙二醇的混合液，还可以是盐水或一些有机液体等，本发明实施例对此不做限定。由于水在0℃以下时容易结冰，影响液冷散热系统的循环效率，因而较佳的，本发明实施例中采用水与乙二醇的混合液作为液冷散热系统的冷却液。由于氮气性质比较稳定，易获取且较难溶于水，因而在实际应用中，一般会选用氮气作为压缩气体。

可选的，参考图6所示，施力物153位于活塞152远离待补充冷却液的一侧；施力物153为弹性件；箱体还包括与箱体侧壁151固定的顶板155，弹性件的一端与顶板155固定，弹性件的另一端与活塞152固定；弹性件处于压缩状态。

其中，弹性件可以为弹簧或者弹片，当弹性件为弹簧时，所述弹簧可以为气压弹簧、金属弹簧或橡胶弹簧等；当弹性件为弹片时，所述弹片可以为金属弹片或塑料弹片等，本发明实施例对此均不做限定。参考图6所示，弹性件为弹簧，弹簧的一端与顶板155固定，弹簧的另一端与活塞152固定，弹簧处于压缩状态，这样弹簧会给活塞152一个向下的推力，推动活塞152向下移动，进而挤压活塞152下方的待补充冷却液，使得活塞152下方的待补充冷却液的压强增大，这样导致液冷散热系统的管道14内部的压强大于管道14外部的压强，使得管道14外部的空气无法进入到管道14内部，进而减少了管道14内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生。

需要说明的是，利用弹性件作为施力物153，来向活塞152施力以挤压待补充冷却液的方式还有多种，示例的，可以将弹性件的两端分别固定在箱体相对的两个侧壁151上，弹性件与活塞152之间设置支撑件，支撑件的一端与活塞152表面中心抵靠，支撑件的另一端与弹性件的中部抵靠，弹性件处于拉伸状态，类似于弓箭的弦被拉开的状态，弹性件通过支撑件施加给活塞152一个压力，使得活塞152挤压待补充冷却液，进而实现在对液冷散热系统进行补液的同时，增大液冷散热系统内部压强的目的。

在实际应用中，还可以利用弹力绳、橡皮筋等拉动活塞152来挤压待补充冷却液。具体的，参考图10所示，施力物153位于活塞152接触待补充冷却液的一侧；施力物153为弹性件；所述箱体还包括与箱体侧壁151固定的底板157；弹性件的一端与活塞152固定，弹性件的另一端与底板157固定；弹性件处于拉伸状态。弹性件通过拉动活塞152来挤压待补充冷却液，实现在对液冷散热系统进行补液的同时，增大液冷散热系统内部压强的目的。

可选的，参考图7所示，施力物153位于活塞152远离待补充冷却液的一侧；施力物153为重量大于或等于预设重量的物体。其中，所述预设重量为预先设置的一个重量值，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不做限定。

采用具有一定重量的物体下压活塞152，使得活塞152挤压另一侧的待补充冷却液，从而在实现对液冷散热系统进行补液的同时，增大液冷散热系统的管道14内部的压强，这样使得管道14外部的空气无法进入到管道14内部，减少了管道14内部的气泡。在实际应用中，一般选用实心的金属块来作为施力物153。

需要说明的是，当施力物153向活塞152施力后，液冷散热系统的管道14内部的压强会增大，此时液冷散热系统的管道14内部的压强大于管道14外部的压强，即实现了管道14外部的空气无法进入到管道14内部，减少管道14内部的气泡的目的，本发明实施例对于具体的施加压力的大小不做限定，也就是说对于管道14内部的压强高于管道14外部的压强的程度不做限定。一般情况下，管道14内部的压强比管道14外部的压强高0.6KPa～300KPa。这样使得施力物153施加的压力不必过大，实现起来比较容易，且能获得较好避免管道14外部的空气进入管道14内部的效果。

在液冷散热系统运行的过程中，由于液冷散热系统中的冷却液会发生气化现象而产生气泡，使得在液冷散热系统中运行的冷却液中具有较多的气泡，容易发生汽蚀现象。而在冷却液为水，或者为水和乙二醇的混合液时，当管道内部的压强比管道外部的压强高20KPa～60KPa时，就会减少冷却液的气化现象，从而减少冷却液中的气泡，避免汽蚀现象的发生。因而，较佳的，管道内部的压强比管道外部的压强高20KPa～60KPa。

本发明实施例提供的液冷散热系统，包括通过管道连接的吸热装置、驱动装置和散热装置，还包括：加压补液装置；加压补液装置包括箱体，箱体内设置有与箱体侧壁配合的活塞，箱体中盛放有待补充冷却液；待补充冷却液位于活塞的一侧，待补充冷却液的液面与活塞表面接触；活塞上设置有施力物，施力物可向活塞施力，使得活塞挤压待补充冷却液；箱体上设置有出液口，当施力物向活塞施加压力时，待补充冷却液可通过出液口流入管道中。相较于现有技术，本发明实施例提供的液冷散热系统通过增设加压补液装置，所述加压补液装置可以将待补充液体挤压进液冷散热系统中，这样在对液冷散热系统进行补液的同时，还增大了液冷散热系统的管道内部的压强，使得液冷散热系统的管道在工作和非工作的状态下一直都保持正压状态，即管道内部的压强大于管道外部的压强，进而使得管道外部的空气无法进入到管道内部，这样避免了液冷散热系统在进行补液的过程中，外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道内，进而减少了管道内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生，并且降低了系统噪声，提高了系统性能。

本发明另一实施例提供一种激光投影设备，包括上述任一种所述的液冷散热系统。本发明上述实施例中的液冷散热系统可以应用在激光投影设备中。

对于激光投影设备来说，高散热率，低噪音一直是追求的目标，相比于传统的风冷散热系统，由于液冷散热系统的液体的热容量大，能够带走大量的热量，散热效率高，使得投影设备温升慢，从而光源，光机，镜头，电路板等各部件处于相对稳定或者温升幅度较小的工作环境下，减少因为高温造成的荧光轮转换效率降低，镜片变形等不良问题。

以双色激光光源为例，激光投影设备光源包括蓝色激光器和红色激光器，激光器可以为多组，形成阵列排列方式。以及，通过荧光轮部件受激发出荧光组成激光光源部件。

由于红色激光器半导体器件对于温度相对蓝色激光器半导体器件更为敏感，当温度过高时，可能造成发射光谱变化，因此需要及时控制其温升幅度，以及整个光源系统工作温度不超过45℃，以保证红色激光器正常工作。而蓝色激光器的耐温性能要高于红色激光器。

本发明实施例中，通过将液冷散热系统应用到双色激光光源的投影设备中，能够满足红色激光器的工作温度要求，同时也满足蓝色激光器的工作温度要求。具体的，液冷散热系统中的吸热装置包括至少一个内部留有冷却液通道的金属块，通常称为水冷块或水冷头，当应用于激光器阵列模块，比如红色激光器阵列模块的散热时，通过将水冷块或水冷头与红色激光器阵列模块的壳体接触，使得红色激光器工作时发出的热量传导到水冷块或水冷头中，在驱动装置即驱动泵的驱动下，当冷却液流过水冷块或水冷头时，冷却液会带走水冷块或水冷头中的热量，然后吸收了热量的冷却液流到散热装置中，散热装置一般由冷排和风扇组成，冷却液把热量传导到冷排的散热片后，再通过风扇把热量强制的排到激光投影设备外部，至此实现对红色激光器阵列模块的液冷散热，同理可以应用到对荧光轮，光机部分的散热，因此本发明实施例激光投影设备能够实现高效的散热，满足设备工作要求，同时，由于液冷散热系统的散热效率高，可以减少风扇的使用，从而减少因为风扇转动造成的噪声。

由于本发明实施例激光投影设备中的液冷散热系统包括加压补液装置，所述加压补液装置可以保证所述液冷散热系统的管道在工作和非工作的状态下都保持补液状态和正压状态，即管道内部的压强大于管道外部的压强，这样使得管道外部的空气无法进入到管道内部，这样避免了液冷散热系统在进行补液的过程中，外界空气跟随待补充冷却液一起进入液冷散热系统的管道内，从而减少了管道内部的气泡，避免了汽蚀现象的发生，延长了液冷散热系统的使用寿命，而不必因为汽蚀现象造成部件损坏或系统内异响问题而需要对散热系统进行频繁维修或更换。由于激光投影设备为精密仪器，不便于经常拆卸，因此应用本发明前述实施例提供的液冷散热系统，可以减少液冷散热系统维修更换的次数，避免经常拆卸激光投影设备，也降低了维护成本，提高了用户体验。

上述激光投影设备可以是激光投影仪，或者激光影院，或者激光电视。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种液冷散热系统，包括通过管道连接的吸热装置、驱动装置和散热装置，其特征在于，还包括：

加压补液装置；所述加压补液装置包括箱体，所述箱体内设置有与所述箱体侧壁配合的活塞，所述箱体中盛放有待补充冷却液；所述待补充冷却液位于所述活塞的一侧，所述待补充冷却液的液面与所述活塞表面接触；所述活塞上设置有施力物，所述施力物可向所述活塞施力，使得所述活塞挤压所述待补充冷却液；

所述箱体上设置有出液口，当施力物向所述活塞施力时，所述待补充冷却液可通过所述出液口流入所述管道中。

2.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述施力物位于所述活塞远离所述待补充冷却液的一侧；所述施力物为压缩气体；

所述箱体还包括与所述箱体侧壁固定的顶板，所述顶板与所述箱体侧壁围成封闭气室；

所述压缩气体填充在所述封闭气室中。

3.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述施力物位于所述活塞远离所述待补充冷却液的一侧；所述施力物为弹性件；

所述箱体还包括与所述箱体侧壁固定的顶板，所述弹性件的一端与所述顶板固定，所述弹性件的另一端与所述活塞固定；

所述弹性件处于压缩状态。

4.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述施力物位于所述活塞接触所述待补充冷却液的一侧；

所述施力物为弹性件；

所述箱体还包括与所述箱体侧壁固定的底板；所述弹性件的一端与所述活塞固定，所述弹性件的另一端与所述底板固定；

所述弹性件处于拉伸状态。

5.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述施力物位于所述活塞接触所述待补充冷却液的一侧；所述施力物为重量大于或者等于预设重量的物体。

6.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，当所述施力物向所述活塞施加压力后，所述管道内部的压强比所述管道外部的压强高0.6KPa～300KPa。

7.根据权利要求6所述的液冷散热系统，其特征在于，所述管道内部的压强比所述管道外部的压强高20KPa～60KPa。

8.根据权利要求2所述的液冷散热系统，其特征在于，所述压缩气体的溶解度小于或者等于0.004g。

9.根据权利要求3或4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

10.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述加压补液装置连接在所述吸热装置或者所述散热装置的进/出口处。

11.一种激光投影设备，其特征在于，包括权利要求1～10中任一项所述的液冷散热系统。