CN106376223A - 一种液冷散热系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种液冷散热系统及电子设备，属于散热技术领域。所述散热系统用于设置在发热源上，所述散热系统包括：穿过所述发热源的循环回路，所述循环回路内具有液体金属；设置在所述循环回路上、用于使所述循环回路内的所述液体金属循环流动的泵；以及设置在所述循环回路上的散热器。本公开的液冷散热系统及电子设备采用液体金属替代去离子水等常规流体作为循环工质，由于液体金属导热系数远远高于去离子水，且粘度低，从而可以通过提高工质的导热系数和循环流量来有效提高整个液冷散热系统的散热能力。另外，采用电磁泵驱动液体金属流动，泵体结构紧凑，容易实现小型化，且无需旋转部件，避免了机械泵磨损问题，提高了该散热系统的可靠性。

Description

一种液冷散热系统及电子设备

技术领域

本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种液冷散热系统及电子设备。

背景技术

随着电子技术不断的发展，电子产品的集成度越来越高，频率越来越快，功率越来越大，使得对于效率高、性能好的散热技术的需求日益迫切。

传统的散热方式有空气自然对流冷却、强制风冷散热、热管散热和液冷散热。空气自然对流冷却和强制风冷散热造价低，但散热效率低；热管散热技术是利用相变和热管内部毛细作用驱动内部工质流动，具有良好的冷却效果，但其内部结构的复杂性使热管在超薄结构下毛细结构极易遭到破坏，从而影响散热能力，并且当热流密度超过热管热容量极限时，会使内部工质蒸干而失去原有的传热作用。

发明内容

为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种液冷散热系统及电子设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种液冷散热系统，所述散热系统用于设置在发热源上，所述散热系统包括：穿过所述发热源的循环回路，所述循环回路内具有液体金属；设置在所述循环回路上、用于使所述循环回路内的所述液体金属循环流动的泵；以及设置在所述循环回路上的散热器。

本公开实施例的液冷散热系统采用液体金属替代去离子水、油、碳氟有机液等常规流体作为循环工质，由于液体金属导热系数远远高于去离子水、油、碳氟有机液这些常规流体，并且粘度低，从而可以通过提高工质的导热系数和循环流量来有效提高整个液冷系统的散热能力。

在一种可能的实现方式中，所述金属的熔点在3-30℃，即工作时为液态，以保证包括所述液冷散热系统的电子设备在正常使用时，所述液冷散热系统能够正常散热。

在一种可能的实现方式中，在所述循环回路内的所述液体金属为镓或镓与铟、锡、铋、锌等的镓基合金，镓或镓基合金能够满足不同散热需求对循环工质的需要。

在一种可能的实现方式中，设置在所述循环回路上的所述泵为电磁泵，采用电磁泵驱动液体金属流动，泵体结构紧凑，容易实现小型化，且电磁泵无需旋转部件，避免了机械泵磨损问题，提高了该散热系统的可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述循环回路的管道的内表面是绝缘的，以避免所述循环回路的管道导电，提高所述散热系统的安全性。

在一种可能的实现方式中，所述电磁泵包括永磁体或电磁线圈。

在一种可能的实现方式中，在所述电磁泵的外部设置有电磁屏蔽罩，以避免电磁泵的磁性对其外部的电子元件造成干扰。

在一种可能的实现方式中，所述散热器为散热翅片。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括所述液冷散热系统。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种液冷散热系统示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种直流电磁泵的原理图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的例子。

液冷散热是利用泵使散热管中的冷却液循环流动并进行散热，其散热效果与工质的导热系数、循环面积、循环流量密切相关。传统的液冷散热系统通常采用去离子水、油、碳氟有机液等作为循环工质，并通过水泵强制进行循环流动，然而在空间受限的情况下，利用去离子水等作为循环工质无法有效提高散热能力。而现有的电子设备的小型化以及紧凑化，对散热效率提出了更高的要求。

图1是根据一示例性实施例示出的一种液冷散热系统示意图。如图1所示，该散热系统用于设置在发热源1上，该散热系统包括：穿过发热源1的循环回路2，循环回路2内具有液体金属；设置在循环回路2上、用于使循环回路2内的液体金属循环流动的泵4；以及设置在循环回路2上的散热器3。

本公开提供的液冷散热系统的工作原理为：在发热源1上设置该散热系统，循环回路2穿过发热源1，泵4驱动循环回路2内的液体金属进行循环流动，流动的液体经过发热源1，带走发热源1的热量，并将热量传递给具有较大表面积的散热器3。由于液体金属(例如，镓或镓基合金)的导热系数为去离子水的导热系数的数十倍，例如，水的导热系数为0.6W/m·k，而镓的导热系数约为40W/m·k，其导热能力远远高于去离子水，也即是说，当液体金属流过发热源1吸热并在散热器3放热，其所传递热量的速度远远高于去离子水传递热量的速度；并且液体金属的粘度比水低，这有利于其在回路中的流动从而提高循环流量。由此，本公开实施例提供的液冷散热系统通过提高工质的导热系数和循环流量可有效提高整个液冷散热系统的散热能力。

在本公开的一种可能的实施方式中，由于该散热系统通常用于笔记本电脑、智能终端等组件结构紧凑且热流密度较大的电子设备或通信设备中，所以根据具体设备的实际使用情况，所述金属的熔点可调整在3-30℃以内，以保证包括该液冷散热系统的电子设备在正常使用时，所述液冷散热系统能够正常散热。

在本公开的一种可能的实施方式中，在所述循环回路2内的所述液体金属为镓或镓基合金。一方面，镓的熔点为29.78℃，其与铟、锡、铋、锌等金属可组成一系列低熔合金(例如熔点在3℃到65℃)，另一方面，镓的导热系数约为40W/m·k，其镓基合金也具有相应水平的导热系数，采用镓或镓基合金能够满足在不同温度下、不同散热需求对循环工质的需要。

在本公开的一种可能的实施方式中，用于驱动所述液体金属循环流动的泵4可以为水泵，也可以为电磁泵。考虑到水泵的噪声较大，需要借助转动部件驱动循环，而转动部件长期使用也存在可靠性风险，本公开实施例设置在循环回路2上的泵4可为电磁泵。

图2是根据一示例性实施例示出的一种直流电磁泵的原理图。电磁泵包括一根非磁性、难熔的金属(例如铜)制的管道，管道周围是永磁体或电磁线圈，磁力线与管道垂直。当通入与管道和磁力线均垂直的电流时，根据左手定则，产生机械力把导电液体金属压送出管道。其中电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液体金属。在磁场中的导体，通过电流，则导体将受到磁场的推力(安培力)，若电流、磁力线和管道三者的方向相互垂直，则推力的大小为F＝I×B×L(其中F为推力，I为电流，B为磁感应强度，L为管道宽度)，从而推动液体金属在循环回路2内流动。采用电磁泵无需旋转部件，消除了噪音，避免了机械泵磨损问题，从而提高散热系统的可靠性；另外，电磁泵泵体结构紧凑，其管道内部结构简单，易于实现超薄管结构，从而可实现产品的超薄设计。

在本公开的一种可能的实施方式中，用于循环回路2的管道通常是由金属制成的，当使用电磁泵驱动液体金属流动时，为了避免循环回路2的管道导电，提高该散热系统的安全性，可设置循环回路2的管道的内表面是绝缘的。

在本公开的一种可能的实施方式中，由于该散热系统通常用于电子设备中，为了避免电磁泵的磁性对其外部的电子元件造成干扰，在该电磁泵的外部可设置有电磁屏蔽罩(图中未示出)，且通常地，该电磁屏蔽罩可以为金属冲压或钣金件。

在本公开的一种可能的实施方式中，散热器3用于扩大液体金属工质的循环面积，将液体金属所携带的热量扩散到外界中，本公开实施例对散热器3的类型没有严格限定，能够实现将热量扩散到外界中即可，例如可以为散热翅片。

在本公开的一种可能的实施方式中，该散热系统可用于电子产品中，例如笔记本电脑、智能终端等组件结构紧凑且热流密度较大的电子设备或通信设备中，本公开实施例的电子设备的散热系统采用液体金属替代去离子水、油、碳氟有机液等常规流体作为循环工质，由于液体金属导热系数远远高于去离子水、油、碳氟有机液这些常规流体，并且粘度低，从而可以通过提高工质的导热系数和循环流量来有效提高整个液冷系统的散热能力。

本公开实施例的液冷散热系统及电子设备采用液体金属替代去离子水、油、碳氟有机液等常规流体作为循环工质，由于液体金属导热系数远远高于去离子水、油、碳氟有机液这些常规流体，并且粘度低，从而可以有效提高整个液冷系统的散热能力。进一步地，本公开实施例的液冷散热系统及电子设备还采用电磁泵驱动液体金属流动，泵体结构紧凑，容易实现小型化，且无需旋转部件，避免了机械泵磨损问题，提高了该散热系统的可靠性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种液冷散热系统，其特征在于，所述散热系统用于设置在发热源(1)上，所述散热系统包括：

穿过所述发热源(1)的循环回路(2)，所述循环回路(2)内具有液体金属；

设置在所述循环回路(2)上、用于使所述循环回路(2)内的所述液体金属循环流动的泵(4)；以及

设置在所述循环回路(2)上的散热器(3)。

2.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述金属的熔点在3-30℃之间。

3.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，在所述循环回路(2)内的所述液体金属为镓或镓基合金。

4.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，设置在所述循环回路(2)上的所述泵(4)为电磁泵。

5.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述循环回路(2)的管道的内表面是绝缘的。

6.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，所述电磁泵包括永磁体或电磁线圈。

7.根据权利要求4所述的液冷散热系统，其特征在于，在所述电磁泵的外部设置有电磁屏蔽罩。

8.根据权利要求1所述的液冷散热系统，其特征在于，所述散热器(3)为散热翅片。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～8中的任一项所述的液冷散热系统。