CN108495539A - 一种整合式的液冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整合式的液冷散热系统，通过水箱整合式设置于所述散热装置上，同时本松装置一体式设置在散热装置上，且在所述水箱上还设置有吸热装置方案设计，节省了设备的占地空间，安装使用更加方便，使得冷却液的水路循环流程密封效果好，使用寿命长，不会产品液体泄露的现象，也使散热与泵送装置本身的效率提高，应用高热的电子设备效果更好，也可以对多个热源装置进行散热。同时根据不同的设备要求，可以更好的适用不同电子设备的定制散热要求包括与水箱连接的散热装置、通过水箱和动力系统以及散热装置的整合式连接，大大减少了液冷系统的占地面积，操作安装方便，具有较好的实用性。

Description

一种整合式的液冷散热系统

技术领域

本发明涉及一种液冷散热系统，尤其涉及一种应用到电子设备的整合式的液冷散热系统。

背景技术

目前，随着高端电子产品的热通量不断提高，传统的铝挤散热器，热管散热器已无法满足高效的散热需求，液冷散热技术逐渐成为电子散热领域的新宠儿。现有常用的液冷产品主要包括吸热装置、泵、鳍片散热器和连接上述组件的管道。吸热装置紧贴热源(即电子芯片，如CPU)，在泵驱动下的液体流经冷板时吸收电子器件的热量，而后进入鳍片散热器中将热量释放到外部环境中去，被冷却后的液体再次流经吸热装置，循环往复、连续不断地把热量从发热芯片传递到环境中。鳍片散热器可采用自然风冷或风扇强制冷却，冷却液体可采用去离子水、掺加防冻液的纯净水、或者其它液体及混合物(如四氟乙烷R134a)。对于现有的液冷散热器，由于采用管道连接各个组件，连接口位置发生液体泄漏的风险较高，且各组件布置分散，结构不够紧凑，不能最大程度的利用有限的散热空间。因此，对于热源散热量较大、安全系数要求较高且布置空间有限的电子设备的散热，传统的分散式或半集成式整合式的液冷散热系统都存在不适用性，开发出散热效率高、结构紧凑且装配简便的整合式的整合式的液冷散热系统成为一种必然的技术趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的液冷系统的缺陷，提供一种整合式的液冷散热系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种整合式的液冷散热系统，包括散热装置，泵送装置，水箱，吸热装置，其通过一体整合并贯通，所述散热装置本体上设置有所述泵送装置，其特征在于：所述水箱一体式设置于所述散热装置上，且在所述水箱上还设置有吸热装置。

所述水箱一体式设置于所述散热装置冷却管的中间或者一端或者两端。

所述水箱具备一定的容积用于液体存储或周转，其内部分隔至少两个区间。

其一体式设置制成工艺由所述水箱原材和所述散热装置原材通过专用设备直接焊接，或通过第三方焊料介质焊接，或者所述水箱和所述散热装置通过密封装置锁固并密封。

所述泵送装置包括泵壳、叶轮、马达及泵盖部件，所述泵送装置通过密封装置与所述水箱锁固并密封。

所述吸热装置为具备高导热性能的金属件：通过密封装置锁合密封在所述水箱上，或一体焊接于所述水箱上并密封，或在水箱内部设置有吸热装置，或者水箱内部原生结构构成吸热装置。

所述密封装置为弹性胶类密封圈、弹性胶类密封垫、胶状填充密封材料等。

所述水箱上可设置连接并贯通N≥2个所述吸热装置，所述水箱可串接、并接N≥2个所述散热装置,及散热装置本体上设置有所述泵送装置。

所述水箱的整体结构包括L型，U型或者圆弧形状。

本发明的一种整合式的液冷散热系统通过所述水箱一体式设置于所述散热装置上，且在所述水箱上还设置有吸热装置方案设计，相对于分体式的设计，节省了设备的占地空间，安装使用更加方便，通过将水箱进行分区空间设置后，使得冷却液的水路循环流程密封效果好，使用寿命长，不会产生液体泄露的现象，泵送装置一体式设置在散热装置上，也使散热与泵送装置本身的效率提高，应用高热的电子设备效果更好，也可以对多个热源装置进行散热。同时根据不同的设备要求，可以更好的适用不同电子设备的定制散热要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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，附图中：

图1-a是本发明的方案一的结构示意图；

图1-b是本发明的方案二的结构示意图；

图2-a是图1-a的爆炸图；

图2-b是图1-b的爆炸图；

图3-a是图1-a的示意图及剖面水路图；

图3-a1是图3-a的局部放大图；

图3-b是图1-b的示意图及剖面水路图；

图3-b1是图3-b的吸热装置端局部放大图；

图3-b2是图3-b的泵送装置端局部放大图；

图4-a是本发明的水箱与散热装置焊接方式a的示意图；

图4-b是本发明的水箱与散热装置焊接方式b的示意图；

图4-c是本发明的水箱与散热装置焊接方式c的示意图；

图5是本发明的水箱与散热装置的锁合方式示意图；

图6-a是本发明的吸热装置与水箱结合方式a示意图；

图6-b是本发明的吸热装置与水箱结合方式b示意图；

图6-c是本发明的吸热装置与水箱结合方式c示意图；

图6-d是本发明的吸热装置与水箱结合方式d示意图；

图7-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案三结构示意图；

图7-b是图7-a的剖面水路示意图；

图8-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案四结构示意图；

图8-b是图8-a的剖面水路示意图；

图9-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案五结构立体示意图；

图9-b是图9-a的平面示意图；

图9-c是图9-b中沿着A-A剖面水路示意图；

图10-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案六结构立体示意图；

图10-b是图10-a的平面示意图；

图10-c是图10-b中沿着A-A剖面水路示意图；

图10-c1是图图10-c的一端局部放大图；

图10-c2是图图10-c的另一端局部放大图；

图11-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案七结构立体示意图；

图11-b是图11-a的反面立体示意图；

图11-c是图图11-a中沿着A-A剖面水路示意图；

图11-d是图图11-a中沿着B-B剖面水路示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

参照图1-a和图1-b所示，图1-a是本发明的方案一的结构示意图；图1-b是本发明的方案二的结构示意图；本发明的整合式的液冷散热系统，包括水箱1、泵送装置2、散热装置3、吸热装置4，其通过一体整合并贯通，散热装置3本体上设置有所述泵送装置2，所述水箱1一体式连接设置于所述散热装置3的一端，且在所述水箱1上设置有吸热装置4。

图1-a与图1-b中两个方案的区别是泵送装置2设置在散热装置3的位置不同，方案一中的泵送装置2一体式连接在散热装置的冷却管301之间，水箱1焊接在散热装置的一端；具体的见图2-a，所述泵送装置2包括泵壳21、叶轮22、马达23及泵盖部件24，所述泵送装置2通过密封装置5与所述散热装置3通过螺丝锁固并密封。吸热装置4通过密封装置5再有螺丝锁合固定密封。需要说明的是：孔槽结构的内壁也可以作为泵送装置的泵壳，从而节省泵送装置的成本，当然也可以为完整的泵送装置安装到孔槽结构内并贯通。

具体的见图2-b是图1-b爆炸图，此方案中，泵送装置2设置在散热装置3的一端，水箱1设置在散热装置3的另一端，泵送装置2同样的包括泵壳21、叶轮22、马达23及泵盖部件24，所述泵送装置2通过密封装置5与所述散热装置3通过螺丝锁固并密封。

进一步地，方案一中，冷却液的水路见图3-a，上方为结构草图，下方为草图中沿着A-A剖面的水路图，图3-a1是图3-a的局部放大图；具体为散热装置3上半部流出的冷却液体从出水口(1)进入A区，再流至泵送装置2进水口(2)，经由泵送装置2施压流出出水口(3)进入B区,经入水口(4)进入散热装置3上半部，通过散热装置3后由出水口(5)进入水箱C区，再进入吸热装置4的进水口(6)，吸热后从出水口(7)流出至D区，经入水口(8)再回到散热装置上半部，从而进入下一轮循环。

方案二中，图3-b1和图3-b2是图3-b的吸热装置端和泵送装置端的局部放大图；见图3-b、图3-b1和图3-b2，散热装置3上半部左侧流出的冷却液体从出水口(1)进入A区，再流至泵送装置2的进水口(2)，经由泵送装置2施压流出出水口(3)进入B区,经入水口(4)进入散热装置下半部左侧，通过散热装置3后经入出口(5)进水箱的C区，再进入吸热装置4进水口(6)，吸热后从出水口(7)流出至D区，经入水口(8)进入到散热装置3，从而进入下一轮循环。

所述水箱1与所述散热装置3的一体焊接制成方式包括由二种原材界面对接后通过专用设备直接焊接或通过第三方焊料介质焊接。见图4-a是本发明的水箱与散热装置焊接方式a的示意图，此时，所述水箱1上具有复数个凹洞结构101，在散热装置3的对应部分具有复数条冷却管301与所述凹洞结构101相吻合，通过在接触面焊接即可将水箱和散热装置一体制成；

图4-b是本发明的水箱与散热装置焊接方式b的示意图；通过在水箱1边缘处的外周面102与散热装置3对应的边缘内周面302一体焊接，将水箱和散热装置一体制成；

图4-c是本发明的水箱与散热装置焊接方式c的示意图，在散热装置3上冷却管外缘设置有水室，并在水室外缘设置有边缘内周面303，在水箱1上具有对应的外周面103，通过两者插接在一起并焊接制成。

图5是本发明的水箱与散热装置的锁合方式示意图，水箱1通过密封圈和螺丝40锁合固定密封；

图6-a是本发明的吸热装置与水箱结合方式a示意图，吸热装置4可通过螺丝锁合固定在水箱1上；图6-b是本发明的吸热装置与水箱结合方式b示意图，吸热装置4的外缘周面涂有焊料介质，对应的在水箱1上也涂有一圈焊料介质，通过焊料介质可使吸热装置4和水箱1一体焊接；参照图6-c，水箱1内部设置有具备高导热性能的金属件，通过锁合固定在所述水箱1内部底面，或一体焊接于所述水箱内部底面上形成散热装置；见图6-d，是本发明的吸热装置与水箱结合方式d示意图，吸热装置4为水箱1内部的原生结构，即在水箱1内通过机械加工，生长或者数控机床加工的具有与水箱1一体的吸热结构。根据图6-c,图6-d所述，当所述吸热装置4置于水箱1内部，对发热器件进行传热时，由水箱1对应吸热装置4设置位置的外表面，直接贴合发热器件即可进行热量的传导。

图7-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案三结构示意图，此时泵送装置一体设置在散热装置的冷却管之间，水箱成L型，吸热装置设置在水箱L型内侧，并且设置有相互垂直的两个；当然吸热装置根据实际设置在L型水箱的外侧或上下侧也是可行的。

图7-b是图7-a的剖面水路示意图，这种方案中，散热装置3上半部左侧流出的冷却液体从出水口(1)进入A区，再流至泵送装置2的进水口(2)，经由泵送装置2施压流出出水口(3)进入B区,经冷却管(4)进入散热装置上半部右侧，通过散热后通过出水口(5)进入水箱得C区空间，再均匀进入吸热装置4-1、吸热装置4-2进水口(6-1)(6-2)，吸热后从出水口(7-1)(7-2)流出至D区，进入散热装置下半部入水口(8)，再U型水路回到散热装置3上半部，从而进入下一轮循环。

图8-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案四结构示意图，这个方案中吸热装置设置有三个，在水箱也制成U型，在水箱U的三个内侧面设置有三个吸热装置，图8-b是图8-a的剖面水路示意图，散热装置3上半部左侧流出的冷却液体从出水口(1)进入A区，再流至泵送装置进水口(2)，经由泵送装置施压流出出水口(3)进入B区,经入水口(4)进入散热装置上半部右侧，通过散热后进入(5)水箱C区，再均匀进入吸热装置4-1、吸热装置4-2、吸热装置4-3进水口(6-1)(6-2)(6-3)，吸热后从出水口(7-1)(7-2)(7-3)流出至D区，进入散热装置下半部(8)，再U型水路回到散热装置上半部，从而进入下一轮循环。

图9-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案五结构立体示意图，此时泵送装置2与水箱1均设置在所述散热装置3的冷却管之间，并且叠加在一起，注意：泵送装置与水箱不直接联接，为分开二件。他们分别与散热装置冷却管联接。图9-b是图9-a的平面示意图，图9-c是图9-b中沿着A-A剖面水路示意图，散热装置1上半部流出的冷却液体从(1)进入A区，再流至泵送装置进水口(2)，经由泵送装置施压流出出水口(3)进入B区,经(4)进入散热装置2上半部，通过散热U形水路通过散热装置2下半部进入(5)水箱C区，再进入吸热装置进水口(6)，吸热后从出水口(7)流出至D区，进入散热装置1下半部入水口(8)，再U型水路回到散热装置1上半部，从而进入下一轮循环。

图10-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案六结构立体示意图，这个方案中，所述水箱1有两个分别设置在散热装置的两侧，同样的在两侧的水箱1上也分别设置有吸热装置4；泵送装置设置在散热装置的冷却管之间，图10-b是图10-a的平面示意图。

图10-c是图10-b中沿着A-A剖面水路示意图，图10-c1和图10-c2是图10-c的两端局部放大水路示意图，图中散热装置3上半部左侧流出的冷却液体从水出口(1)进入A区，再流至泵送装置进水口(2)，经由泵送装置施压流出出水口(3)进入B区,经入水口(4)进入散热装置上半部右侧，通过散热后进入水箱1经过(5)进入C区，再进入吸热装置1进水口(6)，吸热后从出水口(7)流出至D区，进入散热装置下半部(8)，经散热后进水箱2经过(9)进入E区，再进入吸热装置2进水口(10)，吸热后从出水口(11)流出至F区，通过入水口(12)回到散热装置上半部从而进入下一轮循环。

图11-a是本发明的整合式的液冷散热系统方案七结构立体示意图，在此方案中散热装置3为圆弧形状，两端分别连接泵送装置和水箱，形成圆环形；这种结构构成所述泵送装置和所述水箱分别设置在散热装置的冷却管之间，吸热装置4设置在水箱1的一侧；图11-b是图11-a的反面立体示意图；图11-c是图图11-a中沿着A-A剖面水路示意图，图11-d是图图11-a中沿着B-B剖面水路示意图；A-A剖面图所示散热装置3左侧流出的冷却液体从出水口(1)进入A区,再进入泵送装置进水口(2),经由泵送装置施2压流出出水口(3)进入B区(4),再进入到散热装置右侧，进入B-B剖面图所示散热装置左侧(5)至C区，进入吸热装置进水口(6)，吸热后再从出水口(7)流出至D区(8)，回到A-A剖面图所示散热装置左侧，从而进入下一轮循环。

需要说明的是：本发明方案中冷却液液体循环的动力均由泵送装置2提供，水箱1和动力系统的整合式贯通连接、以及整合式的水箱和动力系统与散热装置的结构设计，其加工方式包括但不限于焊接、铸造、数控铣床加工或3D打印成型；所述泵送装置可以为离心泵、轴流泵和混流泵；所述散热装置同水箱的设计一样，也可以进行大面积的散热，即由多个小型散热装置组合为大型散热装置以加快散热速度，散热装置与水箱的连接方式可以为焊接、胶黏连接等，所述散热装置的散热鳍片可以是波带状或片状等形状。所述散热装置可装置风扇增强散热效果。

本发明的一种整合式的液冷散热系统通过所述水箱一体式设置于所述散热装置上，且在所述水箱上还设置有吸热装置方案设计，相对于分体式的设计，节省了设备的占地空间，安装使用更加方便，通过将水箱进行分区空间设置后，使得冷却液的水路循环流程密封效果好，使用寿命长，不会产品液体泄露的现象，泵送装置一体式设置在散热装置上，也使散热与泵送装置本身的效率提高，应用高热的电子设备效果更好，也可以对多个热源装置进行散热。同时根据不同的设备要求，可以更好的适用不同电子设备的定制散热要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种整合式的液冷散热系统，包括散热装置，泵送装置，水箱，吸热装置，其通过一体整合并贯通，所述散热装置本体上设置有所述泵送装置，其特征在于：所述水箱一体式设置并连接所述散热装置，且所述吸热装置设置在水箱上。

2.根据权利要求1所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述水箱一体式设置于所述散热装置冷却管的中间或者所述散热装置一端或者两端。

3.根据权利要求2所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述水箱具备一定的容积用于液体存储或周转，其内部分隔至少两个区间。

4.根据权利要求1所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：其一体式设置制成工艺由所述水箱原材和所述散热装置原材通过专用设备直接焊接，或通过第三方焊料介质焊接，或者所述水箱和所述散热装置通过密封装置锁固并密封。

5.根据权利要求1所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述泵送装置包括泵壳、叶轮、马达及泵盖部件，所述泵送装置通过密封装置与所述水箱锁固并密封。

6.根据权利要求1所述的一种无管整合式的液冷散热系统，其特征是：所述吸热装置为具备高导热性能的金属件：通过密封装置锁合密封在所述水箱上，或一体焊接于所述水箱上并密封，或在水箱内部设置有吸热装置，或者水箱内部原生结构构成吸热装置。

7.根据权利要求4至6之一所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述密封装置为弹性胶类密封圈、弹性胶类密封垫、胶状填充密封材料等。

8.根据权利要求7之一所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述水箱上可设置连接并贯通N≥2个所述吸热装置，所述水箱可串接、并接N≥2个所述散热装置，及散热装置本体上设置有所述泵送装置。

9.根据权利要求8之一所述的一种整合式的液冷散热系统，其特征是：所述水箱的整体结构包括L型，U型或者圆弧形状。