CN110430718A - 冷却装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种冷却装置，包括：冷却板，所述冷却板包括并排设置的一个或多个冷却通道，所述冷却通道用于流通冷却液；其中，所述一个或多个冷却通道中的至少一个冷却通道中设置有变截面部分，所述变截面部分包括收缩段和扩张段，所述收缩段的通道截面的尺寸由大变小，所述扩张段的通道截面的尺寸由小变大；所述压缩段的通道截面呈阶梯状缩小和/或所述扩大段的通道截面呈阶梯状扩大。本公开还提供了一种电子设备。

Description

冷却装置和电子设备

技术领域

本公开涉及一种冷却装置和一种电子设备。

背景技术

随着科学技术和网络技术的发展，用户对电脑、服务器等电子设备的要求越来越高，电子设备承担着大量的数据运算，在电子设备运行期间会产生热量，在温度较高时会影响电子设备的运行性能。为了使电子设备能够高效地运行，需要对电子设备中的各个发热元件进行冷却。现有技术中，可以利用冷却板对发热元件进行散热，冷却板上设置有多条用于流经冷却液的通道，冷却液通过热传导带走发热元件的热量。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题

冷却板如果采用相变换热的方式，冷却液在吸收热量后变为气体时容易产生气泡，气泡合并会造成逆流，导致通道堵塞和器件过热风险。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种冷却装置，包括：冷却板，所述冷却板包括并排设置的一个或多个冷却通道，所述冷却通道用于流通冷却液；其中，所述一个或多个冷却通道中的至少一个冷却通道中设置有变截面部分，所述变截面部分包括收缩段和扩张段，所述收缩段的通道截面的尺寸由大变小，所述扩张段的通道截面的尺寸由小变大；所述压缩段的通道截面呈阶梯状缩小和/或所述扩大段的通道截面呈阶梯状扩大。

根据本公开的实施例，所述收缩段的通道两侧均设置有阶梯状结构，位于所述通道两侧的阶梯状结构对称分布；所述阶梯状结构包括多级阶梯，所述收缩段的阶梯状结构从通道边缘逐级向通道中心靠近，以逐级缩小所述收缩段的通道截面的尺寸。

根据本公开的实施例，所述扩张段的通道两侧均设置有阶梯状结构，位于所述通道两侧的阶梯状结构呈对称分布；所述阶梯状结构包括多级阶梯，所述扩张段的阶梯状结构从通道中心逐级向通道边缘靠近，以逐级扩大所述扩张段的通道截面的尺寸。

根据本公开的实施例，所述收缩段的通道截面由第一尺寸缩小为第二尺寸；所述扩张段的通道截面由所述第二尺寸恢复至所述第一尺寸；所述阶梯状结构的拐角为直角或圆角。

根据本公开的实施例，所述至少一个冷却通道包括第一通道，所述第一通道包括等截面部分和所述变截面部分；其中，所述等截面部分的通道截面的尺寸固定，所述等截面部分和所述变截面部分交替设置。

根据本公开的实施例，所述至少一个冷却通道包括第二通道，所述第二通道包括连续的多个所述变截面部分，所述多个变截面部分依次首尾相接。

根据本公开的实施例，所述冷却装置用于冷却电子元件，所述冷却装置内流动的冷却液能够用于冷却所述电子元件。

根据本公开的实施例，所述收缩段与所述扩张段对称；或者所述收缩段的阶梯状结构中的阶梯数量不同于所述扩张段的阶梯状结构中的阶梯数量。

根据本公开的实施例，所述收缩段设置有阶梯状结构，所述压缩段的通道截面呈阶梯状缩小，所述扩张段设置有斜坡状结构，所述扩张段的通道截面逐渐扩大；或者所述收缩段设置有斜坡状结构，所述压缩段的通道截面逐渐缩小，所述扩张段设置有阶梯状结构，所述扩张段的通道截面呈阶梯状扩大。

本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：电子元件；以及上述任一项所述的冷却装置，其中，所述冷却装置与所述电子元件的表面相接触，所述冷却装置用于对所述电子元件散热。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开的实施例的冷却装置的应用场景；

图2A示意性示出了根据本公开实施例的冷却通道的示意图；

图2B示意性示出了根据本公开实施例的变截面部分的示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的收缩段的尺寸示意图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图；

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图；

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图；

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却通道的结构示意图；以及

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却通道的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的部件”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的部件等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开的实施例提供了一种冷却装置，包括冷却板，冷却板包括并排设置的一个或多个冷却通道，冷却通道用于流通冷却液。其中，一个或多个冷却通道中的至少一个冷却通道中设置有变截面部分，变截面部分包括收缩段和扩张段，收缩段的通道截面的尺寸由大变小，扩张段的通道截面的尺寸由小变大。压缩段的通道截面呈阶梯状缩小和/或扩大段的通道截面呈阶梯状扩大。

根据本公开的实施例，通过在冷却板的冷却液通道中设置变截面部分，使流经该部分的冷却液先收缩再扩张，并且收缩过程和/或扩张过程是呈阶梯状地变化，使通道截面尺寸突然缩小和/或突然扩大，这种截面突缩突扩的通道结构可以触发水力空化效应，可以有效抑制沸腾换热时导致的气泡产生和逆流，保持液体在微通道内加热过程中稳定的沸腾现象，确保微通道内稳定的相变换热过程。

图1示意性示出了根据本公开的实施例的冷却装置的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，本公开的实施例的冷却装置100可以应用于电子元件120，电子元件120例如可以是CPU等在运行过程中发热的器件。

冷却装置100包括冷却板，冷却板中设置有一个或多个冷却通道111，冷却通道中可以流通冷却液，冷却装置100可以贴合于电子元件120的表面设置。对于冷却液相变冷却换热的情况，在冷却液流经各条冷却通道111过程中，冷却液可以吸热沸腾，进而降低电子元件120的温度，达到散热的效果。

现有的冷却通道均采用固定截面的流道，冷却液在吸收热量后变为气体时容易产生气泡，气泡合并会造成逆流，进而导致通道堵塞和器件过热风险。

本公开实施例提供的冷却装置100的冷却通道中设置变截面部分，使该部分的通道以阶梯状缩小再扩大，这种突缩和/或突扩的结构可以有效抑制沸腾换热时导致的气泡产生和逆流，保持液体在微通道内加热过程中稳定的沸腾现象，确保微通道内稳定的相变换热过程。

图2A示意性示出了根据本公开实施例的冷却通道的示意图。

图2B示意性示出了根据本公开实施例的变截面部分的示意图。

如图2A和图2B所示，本公开实施例的冷却装置200包括：

冷却板210，冷却板210上设置有并排的一条或多条冷却通道220，冷却通道220用于流通冷却液。其中，一条或多条冷却通道220中的至少一条冷却通道中设置有变截面部分221，变截面部分221包括收缩段221A和扩张段221B，收缩段221A的通道截面的尺寸由大变小，扩张段221B的通道截面的尺寸由小变大。压缩段221A的通道截面呈阶梯状缩小和/或扩大段221B的通道截面呈阶梯状扩大。

根据本公开的实施例，冷却装置200可以用于与所述电子元件的表面相接触，冷却装置200内流动的冷却液能够用于冷却电子元件。

根据本公开的实施例，冷却通道220可以是微通道，冷却通道220的通道宽度可以小于1mm，通道宽度例如可以是0.6mm、0.4mm等。

冷却板210上可以设置数十条冷却通道220，各条冷却通道平行排列。其中，至少一条冷却通道中设置有变截面部分221，变截面部分221沿冷却液的流动方向分为收缩段221A和扩张段221B。

收缩段221A的通道沿冷却液的流动方向由宽变窄，扩张段221B的通道沿冷却液的流动方向由窄变宽，使流经该部分的冷却液先压缩再扩张。其中，收缩段221A和扩张段221B中的至少一者是呈阶梯状变化的，阶梯状变化是指通道截面突然变化，例如由宽度为0.6mm的截面突然变化为宽度为0.4mm的截面，而非通过斜面等结构使通道宽度逐渐发生变化。

根据本公开的实施例，这种截面尺寸突然缩小或者突然扩大的通道结构可以触发水力空化效应，其中，空化效应是指由于压力的变化而产生气泡的暴发和崩溃的现象，可以有效抑制沸腾换热时导致的气泡产生和逆流，保持液体在微通道内加热过程中稳定的沸腾现象，确保微通道内稳定的相变换热过程。

需要说明的是，本公开实施例的收缩段和扩张段是相对于冷却液的流动方向而言的，在冷却液的流动方向与图示的箭头方向相反时，收缩段和扩张段也随之改变。

如图2A和图2B所示，根据本公开的实施例，可以在收缩段221A的通道两侧均设置有阶梯状结构，即在冷却通道的相对的两个侧壁上均设置阶梯状结构，且位于通道两侧的阶梯状结构对称分布。这样，在冷却液流入收缩段221A时，位于通道边缘的冷却液会向通道中心压缩汇聚，而后在扩张段221B由中心向边缘扩张。

在本公开其他实施例中，也可以仅在收缩段221A的通道一侧设置阶梯状结构，在冷却液流入收缩段时，位于通道边缘的冷却液会向通道另一侧压缩汇聚。

根据本公开的实施例，阶梯状结构可以包括多级阶梯，收缩段221A的阶梯状结构从通道边缘逐级向通道中心靠近，以逐级缩小收缩段221A的通道截面的尺寸。其中，每级台阶的高度可以相等，即每级台阶使通道的宽度缩小的尺寸相等。

图3示意性示出了根据本公开实施例的收缩段的尺寸示意图。

如图3所示，收缩段的阶梯状结构例如可以包括两级阶梯，冷却通道最宽处例如可以是0.6mm，第一级阶梯将冷却通道宽度的宽度缩小为0.4mm，第二级阶梯将冷却通道宽度的宽度缩小为0.2mm。

在本公开其他实施例中，每级台阶的高度也可以不相等。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图。

如图4所示，在本公开其他实施例中，收缩段的阶梯状结构可以仅包括一级阶梯，将冷却通道的宽度由最大尺寸直接缩小至最小尺寸。

对于扩张段，同样可以在扩张段的通道两侧均设置有阶梯状结构，即在扩张段的冷却通道的相对两个侧壁上均设置阶梯状结构，且位于通道两侧的阶梯状结构呈对称分布。

在本公开其他实施例中，也可以仅在扩张段的通道一侧设置阶梯状结构。

根据本公开的实施例，扩张段的阶梯状结构可以包括多级阶梯，扩张段的阶梯状结构从通道中心逐级向通道边缘靠近，以逐级扩大扩张段的通道截面的尺寸。其中，每级台阶的高度可以相等或不相等。

在本公开其他实施例中，扩张段的阶梯状结构也可以仅包括一级阶梯，将冷却通道的宽度由最小尺寸直接扩大为最大尺寸。

根据本公开的实施例，收缩段的通道截面由第一尺寸缩小为第二尺寸，扩张段的通道截面由第二尺寸恢复至第一尺寸。

收缩段和扩张段均包括窄端和宽端，其中，收缩段的窄端和扩张段的窄端相连。收缩段的窄端的通道宽度和扩张段的窄端的通道宽度相等，均为第二尺寸，第二尺寸例如可以是0.2mm。收缩段的宽端的通道宽度和扩张段的宽端的通道宽度也可以相等，可以均为第一尺寸，第一尺寸例如可以是0.6mm。

在本公开其他实施例中，收缩段的宽端的通道宽度和扩张段的宽端的通道宽度也可以不相等。例如，收缩段将通道宽度由0.8mm缩小为0.2mm，扩展段将通道宽度由0.2mm扩大为0.6mm。

根据本公开的实施例，阶梯状结构的拐角可以是直角或圆角。直角相对于圆角使冷却液形成的涡流较大，压力变化较大，可以使气泡加速破裂，但是对冷却液的流通阻力也较大。

根据本公开的实施例，收缩段与扩张段可以是对称的。如图4所示，收缩段与扩张段相对于中间的某一平面N对称设置。

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图。

如图5所示，在本公开其他实施例中，收缩段与扩张段也可以是非对称的。例如，收缩段的阶梯状结构中的阶梯数量可以不同于扩张段的阶梯状结构中的阶梯数量，收缩段的阶梯状结构例如可以包括两级阶梯，而扩张段的阶梯状结构例如可以包括四级阶梯。

根据本公开的实施例，收缩段和扩张段中的至少一者是呈阶梯状变化的，也就是说，两者可以均为阶梯状变化的，也可以仅其中一者为阶梯状变化，而另一者为逐渐变化的。

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的变截面部分的结构示意图。

如图6所示，根据本公开的实施例，收缩段621A设置有斜坡状结构，压缩段621A的通道截面逐渐缩小。位于通道两侧的冷却液可以沿斜坡平滑地汇聚到通道中心。这样，相对于阶梯状结构，斜坡状的收缩段可以使冷却液在收缩段621A损失的动能较小。

扩张段621B设置有阶梯状结构，扩张段的通道截面呈阶梯状扩大。扩张段621B的通道截面尺寸突然扩大，可以在阶梯拐角处形成涡流，且由于冷却液经过压缩再释放形成一定的压力变化，这种斜坡状收缩段和阶梯状扩张段的设置同样可以触发水力空化效应，有效抑制沸腾换热时导致的气泡产生和逆流。

在本公开其他实施例中，收缩段可以设置有阶梯状结构，压缩段的通道截面呈阶梯状缩小。扩张段可以设置有斜坡状结构，扩张段的通道截面逐渐扩大。

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却通道的结构示意图。

如图7所示，根据本公开的实施例，至少一条冷却通道包括第一通道720，第一通道720包括变截面部分721和等截面部分722，其中，等截面部分722的通道截面的尺寸固定，等截面部分722和变截面721部分交替设置。

其中，等截面部分722的通道两侧的壁面平行，通道截面的宽度固定不变，冷却液在等截面部分722平行流动。

等截面部分722和变截面部分721可以交替设置，冷却液经过等截面部分722平行流动一段距离后，再经过收缩段压缩汇聚并经过扩张段释放，而后再经过一段等截面部分722平行流动，以这种平行-收缩-扩张-平行的交替的方式流经整条冷却通道。

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却通道的结构示意图。

如图8所示，根据本公开的实施例，至少一条冷却通道包括第二通道820，第二通道820包括连续的多个变截面部分，多个变截面部分依次首尾相接。

其中，第二通道820可以不设置等截面部分，而是连续设置多个变截面部分，冷却液以反复压缩和扩张的方式流经整条冷却通道。

此外，冷却通道中也可以仅设置一个变截面部分。或者，某些冷却通道中可以不设置变截面部分，全程采用等截面的形式。

冷板上设置的多条冷却通道的结构可以相同，例如冷板上设置的全部冷却通道中均采用上述等截面部分和变截面部分交替设置的方式。或者，冷板上设置的多条冷却通道中可以采用不同的结构，例如，其中一条通道采用上述等截面部分和变截面部分交替设置的方式，与其相邻的另一条通道可以采用全程等截面的设置方式。

本公开的实施例还提供了一种电子设备，包括：

电子元件；以及

冷却装置，其中，冷却装置与电子元件的表面相接触，冷却装置用于对电子元件散热。

其中，电子设备例如可以是服务器、电脑主机等设备，电子元件例如可以是CPU、显卡等器件。

冷却装置可以固定于电子元件表面，冷却液流经冷却装置中的冷却通道的过程中，冷却液可以吸热沸腾，进而降低电子元件的温度，达到散热的效果。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种冷却装置，包括：

冷却板，所述冷却板包括并排设置的一个或多个冷却通道，所述冷却通道用于流通冷却液；

其中，所述一个或多个冷却通道中的至少一个冷却通道中设置有变截面部分，所述变截面部分包括收缩段和扩张段，所述收缩段的通道截面的尺寸由大变小，所述扩张段的通道截面的尺寸由小变大；

所述压缩段的通道截面呈阶梯状缩小和/或所述扩大段的通道截面呈阶梯状扩大。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述收缩段的通道两侧均设置有阶梯状结构，位于所述通道两侧的阶梯状结构对称分布；

所述阶梯状结构包括多级阶梯，所述收缩段的阶梯状结构从通道边缘逐级向通道中心靠近，以逐级缩小所述收缩段的通道截面的尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中：

所述扩张段的通道两侧均设置有阶梯状结构，位于所述通道两侧的阶梯状结构呈对称分布；

所述阶梯状结构包括多级阶梯，所述扩张段的阶梯状结构从通道中心逐级向通道边缘靠近，以逐级扩大所述扩张段的通道截面的尺寸。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述收缩段的通道截面由第一尺寸缩小为第二尺寸；

所述扩张段的通道截面由所述第二尺寸恢复至所述第一尺寸；

所述阶梯状结构的拐角为直角或圆角。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述至少一个冷却通道包括第一通道，所述第一通道包括等截面部分和所述变截面部分；

其中，所述等截面部分的通道截面的尺寸固定，所述等截面部分和所述变截面部分交替设置。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述至少一个冷却通道包括第二通道，所述第二通道包括连续的多个所述变截面部分，所述多个变截面部分依次首尾相接。

7.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述冷却装置用于与所述电子元件的表面相接触，所述冷却装置内流动的冷却液能够用于冷却所述电子元件。

8.根据权利要求3所述的冷却装置，其中：

所述收缩段与所述扩张段对称；或者

所述收缩段的阶梯状结构中的阶梯数量不同于所述扩张段的阶梯状结构中的阶梯数量。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

所述收缩段设置有阶梯状结构，所述压缩段的通道截面呈阶梯状缩小，所述扩张段设置有斜坡状结构，所述扩张段的通道截面逐渐扩大；或者

所述收缩段设置有斜坡状结构，所述压缩段的通道截面逐渐缩小，所述扩张段设置有阶梯状结构，所述扩张段的通道截面呈阶梯状扩大。

10.一种电子设备，包括：

电子元件；以及

根据权利要求1至9中任一项所述的冷却装置，其中，所述冷却装置与所述电子元件的表面相接触，所述冷却装置用于对所述电子元件散热。