CN110035642A - 一种液冷式导热块及水冷式散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液冷式导热块，由均热板和上盖板构成水冷腔，在水冷腔中流通冷却水；均热板用于接触热源，均热板内部设置导热腔，导热腔为真空状态，导热腔中填充设置相变液体；在不受热时，导热腔的下表面会积聚相变流体，均热板受热时，热源产生的热量传递给均热板，均热板吸收热量，内腔中的相变液体发生汽化，相变成为气态，气态的相变液体向上移动，到达上表面后与水冷腔中的冷却水发生热交换，热量传递给冷却水，相变液体的温度降低，重新凝结为液态，回流到导热腔的下表面，重新吸收热量，如此不断循环导热。本发明的液冷式导热块利用相变液体发生相变的过程传递热量，充分利用了相变液体的潜热，导热效率更高。

Description

一种液冷式导热块及水冷式散热器

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，更进一步涉及一种液冷式导热块。此外，本发明还涉及一种水冷式散热器。

背景技术

随着电子器件产业逐渐向高性能、高集成度发展，电子器件热流密度不断提高，研究表明超过55％的电子设备失效是由温度过高引起的，散热技术及相关材料的研发，已经成为决定电子设备性能的关键。

传统的空气冷却系统结构简单，但散热能够有限、且散热不均，难以满足大功率电子器件的热管理要求；水冷散热的换热介质比热大，换热效果更好，但传统的水冷导热块与热源接触的部分为铜片或铝片，铜片或铝片将热源产生的热量传递给冷却水，也即热量经过导热固体传递给冷却水，但固态的铜片或铝片的热阻较大，热量传递效果并不理想，进一步提升散热效率难度很大。

对于本领域的技术人员来说，如何设计一种导热效果更好的导热结构，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种液冷式导热块，利用液体相变的潜热实现更高的导热效率，具体方案如下：

一种液冷式导热块，包括：

均热板，用于接触热源，其内部设置与外界密封隔离的导热腔，真空的所述导热腔中填充设置吸热汽化的相变液体；

上盖板，与所述均热板固定形成水冷腔，所述水冷腔中流通冷却水。

可选地，所述均热板上垂直设置多个散热鳍片，所述散热鳍片位于所述水冷腔内、与所述上盖板接触；所述散热鳍片的长度小于水冷腔的宽度。

可选地，所述均热板包括热沉板和底板，所述热沉板的板面中心设置凹槽，所述底板为平板。

可选地，所述底板的板面上凸出设置支撑柱，所述支撑柱能够与所述热沉板的凹槽底面接触。

可选地，所述导热腔的四周设置吸液芯，所述吸液芯能够与所述热沉板和所述底板的表面接触。

可选地，所述热沉板的凹槽外周设置缺口，缺口处装配注液管。

可选地，所述散热鳍片中至少设置一个间隔片，所述间隔片的其中一端与所述水冷腔的侧壁接触，使所述水冷腔中形成导流通道。

可选地，所述均热板为板状，所述上盖板为凹槽状，所述上盖板上设置进水与出水的管道接头。

可选地，所述均热板与所述上盖板之间可拆卸连接固定，并通过环状的密封圈密封。

本发明还提供一种水冷式散热器，包括上述任一项所述的液冷式导热块。

本发明提供一种液冷式导热块，由均热板和上盖板构成水冷腔，在水冷腔中流通冷却水；均热板用于接触热源，均热板内部并非实心构造，其内部设置导热腔，导热腔与外界密封隔离，并且导热腔为真空状态，导热腔中填充设置相变液体，相变液体可吸热汽化；在不受热时，导热腔的下表面会积聚液相的相变液体，均热板受热时，热源产生的热量传递给均热板，均热板吸收热量，内腔中的相变液体发生汽化，相变成为气态，气态的相变液体向上移动，到达上表面后与水冷腔中的冷却水发生热交换，热量传递给冷却水，相变液体的温度降低，重新凝结为液态，回流到导热腔的下表面，重新吸收热量，如此不断循环导热。本发明的液冷式导热块利用相变液体发生相变的过程传递热量，充分利用了相变液体的潜热，导热效率更高。

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为本发明提供的液冷式导热块各部件的爆炸图；

图2为均热板上设置散热鳍片的结构图；

图3A为底板的结构图；

图3B为热沉板的结构图；

图4为上盖板的结构图。

图中包括：

均热板1、热沉板11、底板12、支撑柱121、上盖板2、管道接头21、散热鳍片3、间隔片31、密封圈4、注液管5。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种液冷式导热块，利用液体相变的潜热实现更高的导热效率。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的液冷式导热块及水冷式散热器进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的液冷式导热块各部件的爆炸图；其中包括均热板1和上盖板2等结构，其中均热板1用于接触热源，在均热板1的内部设置导热腔，导热腔与外界密封隔离，导热腔为一独立的腔体的结构，其内部被抽成真空，真空的导热腔中填充设置吸热汽化的相变液体，当相变液体吸收热量时发生汽化，由液体变为气体；因为压强差，相变液体汽化后会扩散到低压区，即上升到导热腔的顶部。

上盖板2与均热板1固定形成水冷腔，水冷腔与导热腔为两个相互隔离的独立腔体；水冷腔中流通冷却水，在水冷腔与导热腔之间通过均热板1相互隔离，并起到导热的作用。

均热板1的下表面与热源接触，均热板1的下表面温度较高，均热板1传递热源的热量，导热腔内的相变液体吸收热量发生汽化，气体上升到达导热腔的上表面，由于水冷腔中流通冷却水，冷却水与均热板1的上表面接触，冷却水吸收均热板1上表面的热量，使均热板1上表面的温度降低；当气态的相变液体到达导热腔的上表面时发生热交换，热量经过均热板1的上表面向上传递，气态的相变液体温度降低，液化形成液态的相变液体，液态的相变液体重新回流到导热腔的下表面，相变液体实现循环运动，不断将热量向上传递。

由于热量的吸收与传递过程利用了相变液体的相态变化，吸收热量与释放热量效率更高，利用相变液体的潜热，使整个均热板的导热效率得以提高，热量能够更快地从均热板的下表面传递到上表面。

在上述方案的基础上，如图2所示，为均热板1上设置散热鳍片3的结构图；本发明在均热板1上垂直设置多个散热鳍片3，散热鳍片3位于均热板1的外表面，位于水冷腔内，散热鳍片3的下沿固定在均热板1上，散热鳍片3的上沿与上盖板2接触，能够散热鳍片3将水冷腔间隔为若干个独立的流道，对水流起到导向的作用；散热鳍片3的长度小于水冷腔的宽度，在散热鳍片3的端部与水冷腔的侧壁之间形成通道，水从通道可进入任意一条由散热鳍片3间隔形成的流道；从进入水冷腔时首先到达散热鳍片3的端部与水冷腔的侧壁之间形成的通道，再进入由散热鳍片3间隔形成的流道，水流在各个流道中均匀分布，使各处的换热效果更加均匀。

均热板1包括热沉板11和底板12，热沉板11的板面中心设置凹槽，底板12为平板，导热腔由热沉板11的凹槽和底板12围成；如图3A所示，为底板12的结构图，图3B为热沉板11的结构图；热沉板11和底板12的外周通过焊接形成一体，内部形成密封的空腔。

具体地，如图3A所示，在底板12的板面上凸出设置支撑柱121，支撑柱121的一端固定设置在底板12的板面，另一端与热沉板11的凹槽底面接触；由于导热腔内部为真空，外界的气压大于导热腔内部的气压，为了避免导热腔凹陷，通过间隔设置的多个支撑柱121起到支撑的作用，使底板12与热沉板11之间的间距保持恒定，导热腔的高度保持恒定。

导热腔的四周设置吸液芯，吸液芯能够与热沉板11和底板12的表面接触；吸液芯用于导流相变液体，相变液体从气态液化形成液态后，通过吸液芯引导，从上向下流动；导热腔的中部设置间隔的支撑柱121，相变液体汽化后从中部向上运动，相变液体液化后从四周设置的吸液芯处向下流动，到达导热腔的四周的下表面，相变液体完成循环，相变液体的汽化与液化运动过程相互不产生干扰。

如图3B所示，热沉板11的凹槽外周设置缺口，缺口处装配注液管5，注液管5连通导热腔与外界，相变液体从注液管5处进入导热腔，通过注液管5将导热腔抽成真空。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明的散热鳍片3中至少设置一个间隔片31，各散热鳍片3呈平行设置，间隔片31与散热鳍片3相互平行设置，间隔片31的长度大于散热鳍片3；并且间隔片31的其中一端与水冷腔的侧壁接触，使水冷腔中形成导流通道；如图2所示，其中设置一个间隔片31，通过一个间隔片31形成“U”形的导流通道，水流在水冷腔内呈“U”字形流动，冷却水从左下方开始流动，沿箭头所示方向流动，到达散热鳍片3的另一端后运动方向180度转向。通过设置间隔片31增加了冷却水在冷却腔内的流动距离，从而保证了换热效果，冷却水得以更加充分利用。当然，若有需要，也可在水冷腔中设置两个或更多间隔片31，间隔形成“S”形的导流通道，这些具体的设置形式均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明中的均热板1为板状，上盖板2为凹槽状，上盖板2的凹槽和均热板1共同围成水冷腔；如图4所示，为上盖板2的结构图；上盖板2上设置进水与出水的管道接头21，图中所示设置两个管道接头21，一个用于进水，另一个用于出水，使冷却水在水冷腔中流动循环。

优选地，均热板1与上盖板2之间可拆卸连接固定，并通过环状的密封圈4密封，方便后期拆卸维护；环状的密封圈4被压接在均热板1与上盖板2的外周，在两者之间的接缝处形成密封。

本发明还提供一种水冷式散热器，包括上述的液冷式导热块，该水冷式散热器可实现相同的技术效果，水冷式散热器的其他结构请参考现有技术，本发明在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液冷式导热块，其特征在于，包括：

均热板(1)，用于接触热源，其内部设置与外界密封隔离的导热腔，真空的所述导热腔中填充设置吸热汽化的相变液体；

上盖板(2)，与所述均热板(1)固定形成水冷腔，所述水冷腔中流通冷却水。

2.根据权利要求1所述的液冷式导热块，其特征在于，所述均热板(1)上垂直设置多个散热鳍片(3)，所述散热鳍片(3)位于所述水冷腔内、与所述上盖板(2)接触；所述散热鳍片(3)的长度小于水冷腔的宽度。

3.根据权利要求2所述的液冷式导热块，其特征在于，所述均热板(1)包括热沉板(11)和底板(12)，所述热沉板(11)的板面中心设置凹槽，所述底板(12)为平板。

4.根据权利要求3所述的液冷式导热块，其特征在于，所述底板(12)的板面上凸出设置支撑柱(121)，所述支撑柱(121)能够与所述热沉板(11)的凹槽底面接触。

5.根据权利要求4所述的液冷式导热块，其特征在于，所述导热腔的四周设置吸液芯，所述吸液芯能够与所述热沉板(11)和所述底板(12)的表面接触。

6.根据权利要求4所述的液冷式导热块，其特征在于，所述热沉板(11)的凹槽外周设置缺口，缺口处装配注液管(5)。

7.根据权利要求2至6任一项所述的液冷式导热块，其特征在于，所述散热鳍片(3)中至少设置一个间隔片(31)，所述间隔片(31)的其中一端与所述水冷腔的侧壁接触，使所述水冷腔中形成导流通道。

8.根据权利要求7所述的液冷式导热块，其特征在于，所述均热板(1)为板状，所述上盖板(2)为凹槽状，所述上盖板(2)上设置进水与出水的管道接头(21)。

9.根据权利要求7所述的液冷式导热块，其特征在于，所述均热板(1)与所述上盖板(2)之间可拆卸连接固定，并通过环状的密封圈(4)密封。

10.一种水冷式散热器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的液冷式导热块。