CN110062565B - 基于热电制冷技术的均热板加固服务器散热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置及方法，散热装置包括均热板冷板、印制板、上槽板、下槽板、热电制冷片、上均热板散热器、下均热板散热器和轴流风机；上、下槽板设有导热凸台，均热板冷板通过锁紧装置与上、下槽板导热凸台接触，印制板固定在均热板冷板上，印制板上发热元件热量通过均热板冷板传导到上、下槽板凸台，再由上、下槽板凸台传导到热电制冷片，然后由热电制冷片再传导到上、下均热板散热器，最后经轴流风机抽风将散热器的热量带走。本发明利用均热板和热电制冷进行结合散热，散热量大、散热稳定，并且降低了对散热设备的损害。

Description

基于热电制冷技术的均热板加固服务器散热装置及方法

技术领域

本发明属于抗恶劣环境加固服务器散热领域，特别是一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置及方法。

技术背景

随着微电子技术和大规模集成电路技术的迅速发展，电子设备性能不断提高的同时，电子设备功耗、单位体积热量也随之大幅增加。强迫风冷散热技术成本低，可靠性高，实施方便，是目前电子设备热控制技术中应用最为广泛的散热技术，但由于受空气密度、功耗值、安装空间限制，散热效能距离高性能加固电子设备的应用需求存在一定差距，国内外加固电子设备供应厂商普遍通过新材料、新工艺、新方法的应用提高强制风冷散热技术的散热效能，增加采用强制风冷散热加固电子设备的可靠性和应用范围。

热电制冷，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式，它的优点是无机械传动部分，无液、气工作介质，制冷参数不受空间方向以及重力影响，可在强振动环境下可靠工作，且作用速度快，使用寿命长，易于控制，其工作原理是，当一块N型半导体和一块P型半导体材料联结呈点偶对时，在这个电路中接通直流电后，就能产生能量的转移，N型元件的载流子是电子，P型元件的载流子是空穴，电流由N型元件流向 P型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

专利CN106102418B公开了一种基于均热板的液冷VPX机箱高效散热装置及方法，该技术中的冷板采用液冷散热技术，虽然散热能力高于风冷电子设备，但是从水冷散热电子设备的安全性、可靠性方面考虑，现有的水冷散热电子设备普遍存在结构复杂、体积大、维修性差、可靠性低、环境适应能力弱等缺点，限制了水冷散热电子设备的应用领域和使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置及方法，通过将均热板换热与半导体热电制冷技术结合起来，将其一体化运用于服务器结构中，达到更好的主动散热目的。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，包括均热板冷板、印制板、上槽板、下槽板、热电制冷片、上均热板散热器、下均热板散热器和轴流风机；

上槽板、下槽板的内侧设有导热凸台，外侧设置热电制冷片，顶部的热电制冷片上方设置上均热板散热器，底部的热电制冷片下方设置下均热板散热器；均热板冷板通过锁紧装置与上、下槽板的导热凸台连接，印制板固定在均热板冷板上；印制板上发热元件热量通过均热板冷板传导到上、下槽板的导热凸台，再由导热凸台传导到热电制冷片，然后由热电制冷片再传导到上均热板散热器、下均热板散热器，最后经轴流风机抽风将散热器的热量带走。

一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热方法，包括以下步骤：

(1)将热电制冷片分别固定于服务器上槽板和上均热板散热器之间，下槽板和下均热板散热器之间；

(2)将轴流风扇固定于上、下均热板散热器出口；

(3)分别将印制板和锁紧装置安装在均热板冷板上；

(4)将均热板冷板与服务器各槽位凸台接触面填充导热胶垫；

(5)将均热板冷板插入服务器槽位内，拧紧锁紧装置，使均热板冷板紧贴上、下槽板导热凸台；

(6)印制板上发热元件热量通过均热板冷板传导到上、下槽板凸台，再由上、下槽板凸台传导到热电制冷片冷端，热电制冷片冷端吸收热量，热电制冷片热端释放热量，热端释放的热量再传导到上、下均热板散热器，最后经轴流风机抽风将散热器的热量带走。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明提供的高导热均热板，其等效导热系数约为650W/(m.k)，减小了传导热阻，降低了冷板冷热端温差；(2)本发明将热电制冷片与均热板散热器上、下槽板制造工艺完全融合，热电制冷片能够提供较低的冷端温度，其制冷速度快、效率高、占用体积小，均热板散热器能够增加槽板的等效导热系数，大幅提高均热板散热翅片换热效率，能有效解决+55℃高温环境下，整板功耗100W 的加固模块热控制问题。

附图说明

图1基于热电制冷技术的均热板加固服务器含模块时主视图。

图2基于热电制冷技术的均热板加固服务器不含模块时主视图。

图3基于热电制冷技术的均热板加固服务器风道剖视图。

图4基于热电制冷技术的均热板加固服务器局部剖视图。

图5均热板散热器工作原理图。

图中：1-均热板冷板、2-印制板、3-上槽板、4-上均热板散热器、5-热电制冷片、6-下槽板、7-下均热板散热器、8-导热凸台、9-支撑柱、10-吸液芯、11-锁紧装置、12-轴流风机。

具体实施方式

结合图1、图2，一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，包括均热板冷板1、印制板2、上槽板3、下槽板6、热电制冷片5、上均热板散热器4、下均热板散热器7和轴流风机12；

上槽板3、下槽板6的内侧设有导热凸台8，外侧设置热电制冷片5，顶部的热电制冷片5上方设置上均热板散热器4，底部的热电制冷片5下方设置下均热板散热器7；均热板冷板1通过锁紧装置与上、下槽板的导热凸台8接触，印制板2固定在均热板冷板1上；印制板2上发热元件热量通过均热板冷板1传导到上、下槽板的导热凸台8，再由导热凸台8传导到热电制冷片5，然后由热电制冷片5再传导到上均热板散热器4、下均热板散热器7，最后经轴流风机12抽风将散热器的热量带走。

如图4、图5所示，上均热板散热器4、下均热板散热器7内部真空腔包含支撑柱9 和吸液芯10，支撑柱9的上下端分别与吸液芯10相互连通，上均热板散热器4、下均热板散热器7采用6061铝合金壳体，工质采用氟利昂R134A，吸液芯10采用折片式铝合金结构。

进一步的，所述均热板冷板1与上、下槽板的导热凸台8接触面粘贴导热胶垫。

进一步的，所述热电制冷片5的冷端与上、下槽板的接触面填充导热硅胶，热电制冷片5的热端与上、下均热板散热器的接触面填充导热硅胶，减小二者之间的接触热阻。

进一步的，所述上槽板3、下槽板6包含多组热电制冷片，热电制冷片之间空隙处填充保温隔热材料。

进一步的，如图3所示，所述轴流风机12设置于服务器箱体后部，固定于上均热板散热器4、下均热板散热器7出口处。

一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热方法，包括以下步骤：

(1)将热电制冷片5分别固定于服务器上槽板3和上均热板散热器4之间、下槽板6和下均热板散热器7之间；

(2)将轴流风扇11固定于上均热板散热器4、下均热板散热器7出口；

(3)分别将印制板2和锁紧装置11安装在均热板冷板上；

(4)将均热板冷板1与服务器各槽位凸台接触面填充导热胶垫；

(5)将均热板冷板1插入服务器槽位内，拧紧锁紧装置11，使均热板冷板1紧贴上、下槽板导热凸台8；

(6)印制板2上发热元件热量通过均热板冷板1传导到上、下槽板凸台8，再由上、下槽板凸台8传导到热电制冷片5冷端，热电制冷片5冷端吸收热量，热电制冷片5热端释放热量，热端释放的热量再传导到上均热板散热器4、下均热板散热器7，最后经轴流风机12抽风将散热器的热量带走。

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。

实施例

如图1、2所示，基于热电制冷技术的均热板加固服务器，包括均热板冷板1、印制板2、上槽板3、下槽板6、热电制冷片5、上均热板散热器4、下均热板散热器7、轴流风机12。上、下槽板设有导热凸台8，导热凸台8一端与上、下槽板连接，另一端向散热装置内部方向延伸；均热板冷板1通过锁紧装置11与上、下槽板导热凸台8接触，印制板2固定在均热板冷板1上，印制板2上发热元件热量通过均热板冷板1传导到上、下槽板凸台8，再由上、下槽板凸台8传导到热电制冷片5，然后由热电制冷片5再传导到上均热板散热器4、下均热板散热器7，最后经轴流风机12抽风将散热器的热量带走。

如图4、5所示，其为本发明实例提供的均热板散热器的结构示意图及原理图，所述均热板散热器内部真空腔包含支撑柱9、吸液芯10，支撑柱9的上下端分别与吸液芯 10相互连通，所述均热板散热器采用6061铝合金壳体，工质采用无毒、无可燃性氟利昂R134A，吸液芯10采用折片式铝合金结构。提高了均热板散热器的均温性，增大风道散热片与冷却气流间的算术平均差，提高加固服务器的换热效能。

均热板冷板1与上、下槽板的导热凸台8接触面粘贴导热胶垫。

热电制冷片5的冷端与上、下槽板的接触面填充导热硅胶，热电制冷片5的热端与上、下均热板散热器的接触面填充导热硅胶，减小二者之间的接触热阻。

上、下槽板包含多组热电制冷片，热电制冷片之间空隙处填充保温隔热材料。

轴流风机设置于服务器箱体后部，固定于上均热板散热器4、下均热板散热器7出口处。

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，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，其特征在于，包括均热板冷板(1)、印制板(2)、上槽板(3)、下槽板(6)、热电制冷片(5)、上均热板散热器(4)、下均热板散热器(7)和轴流风机(12)；

上槽板(3)、下槽板(6)的内侧设有导热凸台(8)，外侧设置热电制冷片(5)，顶部的热电制冷片(5)上方设置上均热板散热器(4)，底部的热电制冷片(5)下方设置下均热板散热器(7)；均热板冷板(1)通过锁紧装置(11)与上、下槽板的导热凸台(8)连接，印制板(2)固定在均热板冷板(1)上；印制板(2)上发热元件热量通过均热板冷板(1)传导到上、下槽板的导热凸台(8)，再由导热凸台(8)传导到热电制冷片(5)，然后由热电制冷片(5)再传导到上均热板散热器(4)、下均热板散热器(7)，最后经轴流风机(12)抽风将散热器的热量带走；所述轴流风机(12)固定设置在上均热板散热器(4)、下均热板散热器(7)出口处。

2.根据权利要求1所述的基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，其特征在于，上均热板散热器(4)、下均热板散热器(7)内部真空腔包含支撑柱(9)和吸液芯(10)，上均热板散热器(4)、下均热板散热器(7)采用6061铝合金壳体，工质采用氟利昂R134A，吸液芯(10)采用折片式铝合金结构。

3.根据权利要求1所述的基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，其特征在于，所述均热板冷板(1)与上、下槽板的导热凸台(8)接触面粘贴导热胶垫。

4.根据权利要求1所述的基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热装置，其特征在于，所述热电制冷片(5)的冷端与上、下槽板的接触面填充导热硅胶，热电制冷片(5)的热端与上、下均热板散热器的接触面填充导热硅胶。

5.一种基于热电制冷技术的均热板加固服务器高效散热方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将热电制冷片分别固定于服务器上槽板和上均热板散热器之间，下槽板和下均热板散热器之间；

(2)将轴流风扇固定于上、下均热板散热器出口；

(3)分别将印制板和锁紧装置安装在均热板冷板上；

(4)将均热板冷板与服务器各槽位凸台接触面填充导热胶垫；

(5)将均热板冷板插入服务器槽位内，拧紧锁紧装置，使均热板冷板紧贴上、下槽板导热凸台；

(6)印制板上发热元件热量通过均热板冷板传导到上、下槽板凸台，再由上、下槽板凸台传导到热电制冷片冷端，热电制冷片冷端吸收热量，热电制冷片热端释放热量，热端释放的热量再传导到上、下均热板散热器，最后经轴流风机抽风将散热器的热量带走。

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