CN110874125A - 一种微机用主动散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微机用主动散热系统。该系统由微机组件箱和压缩制冷箱构成双箱体，两个箱体用一组固定栓固定。微机组件箱用来固定和完全封闭微机组件。压缩制冷箱包含两种分支方案：第一种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路，管路的蒸发段向微机组件箱引出，穿过微机组件箱外壳和保温层直至微机组件箱内部的吸热装置内。第二种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路、水箱、水箱保温层。其中压缩制冷回路中的蒸发段管道穿过液箱，借由冷却液冷却微机组件箱内的设备。冷却液分别由三个液循环回路分别输送到CPU冷却头、GPU冷却头和吸热装置。

Description

一种微机用主动散热系统

技术领域

本发明涉及微机散热领域，具体涉及一种以相变制冷为主要方法的主动降温系统。

背景技术

在微机发展成熟甚至是饱和的今天，微机的散热技术业已成熟多样。众所周知高温对于电子元器件是有害的，会导致电子元器件、线路板加速老化甚至烧毁。而中低温（零下25摄氏度到零上20摄氏度左右的区间）对电子器件的工作不但有利，甚至会提升微机的性能，众所周知，这主要是因为高温会带来导体和半导体的电气性能改变从而导致系统的不稳定。现在市售的主流风冷、水冷散热产品虽然制造简单、成本低廉但只能保证微机元件不至于太高温，并且对环境温度依赖较大，当夏季环境温度过高时，风冷、水冷散热设备就显得力不从心了。这就是为什么夏季总是微机故障高发季节的原因。为应对这一挑战，科研人员把主动制冷如：相变压缩制冷技术引入到微机制冷应用中，并取得了较好的效果。微机的主要发热元件——半导体芯片的发热问题得到了有效解决。但随之而来也产生了一些新问题。其中水汽凝结和压缩机振动的问题对微机的电子元器件危害最大，这也导致了相变制冷技术的应用场景狭小。例如，专利名：《一种具有气流交换式散热功能的计算机主机箱》专利号：CN201720689549.5的技术方案中采用的是开放式机箱，并且用吸湿棉遮挡风口，这样做虽然能尽量避免水汽侵蚀电子元器件，但是外界空气中的水汽会源源不断的凝结在蒸发器和吸湿棉上。这就导致使用繁琐，需要不断更换吸湿棉，稍有疏忽就会使吸湿棉中的水饱和以致被气流吹到机箱中去，从而损坏箱内的电子元器件。且吸湿棉若密度较大则阻挡气流，密度过小又不能很好的保护内部电子元器件，这势必带来风扇功率的浪费和整体性能的下降。又如专利名：《基于电动压缩制冷的高散热大功率电脑主机箱》 专利号：CN201520736118.0的技术方案中，压缩机和冷凝器、蒸发器均固定于机箱内部，使整个机箱和其中的电子元器件尤其硬盘都置于压缩机的振动影响之下，而振动对于机械硬盘和其他一些连接较松散的元器件是非常有害的。多数的数据丢失都是因为机械硬盘损坏导致，而机械硬盘又对振动极其敏感。尤其是在机械硬盘旋转垂直方向的振动更是致命的。所以，为了使相变制冷技术更好的运用在微机散热领域，就必须解决这些问题。

发明内容

为解决这些问题，本技术方案提供一种由微机组件箱和压缩制冷箱构成的双箱体微机主动制冷防振系统，两个箱体用一组固定栓固定，但是此固定不是完全锁死，而是可以让两个箱体可以轻微地在垂直和水平方向活动，其活动范围在0.5厘米以内，这样可以保证电动压缩机的振动不会传导到微机组件箱。微机组件箱用来固定和完全封闭微机组件，这样可形成一个密闭的空间，内部设置装有吸水材料的除湿盒。这样，压缩制冷箱可以通过一组管路和吸热装置将微机组件箱的热量带走并且不传导振动到微机组件箱。进一步地，由于微机组件箱是密闭的，其中空气的含水量是固定的，降温所带来的水汽凝结会集中在吸热装置上，这样就可以把水吸收到除湿盒中。并且由于微机器件的温度始终是高于吸热装置的，水汽就不会凝结在微机器件上，从而保证了微机器件不受凝结水的破坏。压缩制冷箱包含两种分支方案：第一种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路，管路的蒸发段向微机组件箱引出，穿过微机组件箱外壳和保温层直至微机组件箱内部的吸热装置内（蒸发器），从而形成了一个完整的制冷回路。第二种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路、水箱、水箱保温层。其中压缩制冷回路中的蒸发段管道穿过液箱，借由冷却液冷却微机组件箱内的设备。冷却液分别由三个液循环回路分别输送到CPU冷却头、GPU冷却头和吸热装置。液箱内另设一套铜管连接于冷凝器，用于在不启动压缩机的情况下单独用风冷的方式冷却液箱中的液体，这么做的好处是可以让用户根据需要选择是否使用能耗更高的压缩制冷方式来加强散热，从而在外界温度较低的情况下节约能源。

本发明的有益效果是：

（1）可以精确控制微机器件温度。

（2）缩小微机使用环境的限制。

（3）解决了低温下微机器件结霜结露的问题。

（4）防止压缩机振动损害微机器件。

（5）增加液冷循环系统的热容量，提升散热量上限。

附图说明

图1是本技术方案第一种分支方案的结构图。图中1表示卡扣、2表示盖板、3表示控制面板和单片机、4表示外设连接线保温盒、5表示外壳和保温层、6表示风扇、7表示散热片、8表示蒸发器、9表示连接杆、10表示储水盒和吸水材料、111表示微机器件、112表示器件安装板、11表示冷凝器风扇、12表示压缩制冷箱外壳、13表示冷凝器、14表示节流阀、15表示铜管、16表示压缩机、17表示供电模块和电源接口。

图2是本技术方案第二种分支方案的结构图。图中1表示卡扣、2表示盖板、3表示控制面板和单片机、4表示外设连接线保温盒、5表示外壳和保温层、6表示风扇、7表示水泵、8表示集热器、9表示连接杆、10表示储水盒和吸水材料、111表示水管、112表示微机器件、113表示微机器件安装板、11表示冷液箱和隔热层、12表示节流阀、13表示压缩制冷箱外壳、14表示冷凝器风扇、15表示压缩机、16表示水箱水泵、17表示供电模块和电源接口。

图3是本技术方案的运转原理图，也是摘要附图。

图4是连接杆的结构图。图中1代表螺栓、2代表连接杆。

图5是外设连接线保温盒的结构图。图中1代表连接线接口、2代表隔热材料。

具体实施方式

下面将结合附图对本实施例技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实施例的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实施例的保护范围。

下面根据图1详细阐述本技术方案第一种分支方案的具体实施方式。左侧箱体的外部由隔热的外壳和保温层5和盖板构2成主体框架，卡扣1用来锁死箱体。控制面板和单片机3位箱体于一侧，其作用在于控制整个系统运转（调整风扇、水泵转速和压缩机的功率）和监测箱内温度，单片机的面向箱内一面设有感温探头。外设连接线保温盒4用于连接并延长微机所有外设的接口，向内连接微机接口，向外在机箱表面有对应的接口，这样可以使外设安装简便又可保持箱体密封。一组风扇6用来驱动箱内气体，其吹向可形成一个圆形环路，从而带动器件降温。散热片7安装在主要发热器件如CPU、GPU上，这样可以增大其散热面积，散热片的间隙是平行于气体流动方向的。储水盒和吸水材料10安置在蒸发器8正下方，吸水材料用来吸收凝结的水并使水不再蒸发，这样做的好处是干燥箱内空气从而保护电子器件。微机器件111包括微机所有组件，固定在器件安装板112上，器件安装板112是兼容ATX、Micro ATX等所有规格主板，并且还有其他微机组件的固定接口，器件安装板112固定在左侧箱体底部，是一个可拆卸的金属板，拆装或者改装微机时，打开盖板2拆下微机器件板112即可，操作简便。连接杆9用来连接两个箱体，但是连接杆是可以相对活动的，活动范围在0.5厘米左右，这样即可以保护左侧箱体不受振动影响，又可使两个箱体成为一个整体，便于搬运。冷凝器风扇11和箱体风扇6都由供电模块17供电，并且其转速受控制面板和单片机3调节。冷凝器13是由肋片状金属散热片构成，铜管15穿过冷凝器13、外表壳和保温层5、蒸发器8，其内装有用于相变制冷的冷媒。节流阀14用来控制冷媒流量。压缩机16由供电模块17驱动，并且其运转频率由单片机3控制。

下面根据图2详细阐述本技术方案第二种分支方案的具体实施方式。左侧箱体的外部由隔热的外壳和保温层5和盖板构2成主体框架，卡扣1用来锁死箱体。控制面板和单片机3位箱体于一侧，其作用在于控制整个系统运转（调整风扇转速、水泵转速和压缩机的功率）和监测箱内温度，单片机的面向箱内一面设有感温探头。外设连接线保温盒4用于连接并延长微机所有外设的接口，向内连接微机接口，向外在机箱表面有对应的接口，这样可以使外设安装简便又可保持箱体密封。一组风扇6用来驱动箱内气体，其吹向可形成一个圆形环路，从而带动器件降温。一组水泵7用来驱动液体箱内的液体循环于管路111和液箱之间，这样做的好处是可以利用液体比热较气体比热大的特点，瞬间带走CPU、GPU等器件的热量，从而加强这些器件的稳定性；进一步地，水泵7还可调整液体流速，加强整个系统的制冷能力并且节约能源。连接杆9用来连接两个箱体，但是连接杆是可以相对活动的，活动范围在0.5厘米左右，这样即可以保护左侧箱体不受振动影响，又可使两个箱体成为一个整体，便于搬运。储水盒和吸水材料10安置在集热器8正下方，吸水材料用来吸收凝结的水并使水不再蒸发，这样做的好处是干燥箱内空气从而保护电子器件。微机器件112包括微机所有组件，固定在器件安装板113上，器件安装板113是兼容ATX、Micro ATX等所有规格主板的一块金属板，并且还有其他微机组件的固定接口，器件安装板113固定在箱体底部，是一个可拆卸的金属板，拆装或者改装微机时，打开盖板2拆下微机器件板113即可，操作简便。冷液箱和隔热层11用于储存冷却液，冷却液可以是水、变压器油、饱和食盐水等，因为冷夜循环回路和冷液箱内不存在高压和低压，冷却液的种类可因使用情况自行选择。节流阀12用来控制冷媒流量。压缩制冷箱外壳13是一个半开放结构，起到固定器件的作用。在冷凝器18处两侧设有通风开口。冷凝器风扇14和箱体风扇6都由供电模块17供电，并且其转速受控制面板和单片机3调节。压缩机15由供电模块17驱动，并且其运转频率由单片机3控制。水箱水泵16由供电模块17供电，并且其转速受控制面板和单片机3调节。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (12)

1.一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件箱和压缩制冷箱构成的双箱体的微机主动制冷防振系统，两个箱体用一组固定栓固定，但是此固定不是完全锁死，两个箱体可以轻微地在垂直和水平方向活动，其活动范围在0.5厘米以内，这样可以保证电动压缩机的振动不会传导到微机组件箱，微机组件箱内设有微机组件固定板，微机组件箱用来固定和完全封闭微机组件，这样可形成一个密闭的空间，内部设置装有吸水材料的除湿盒，进一步地，由于微机组件箱是密闭的，其中空气的含水量是固定的，降温所带来的水汽凝结会集中在吸热装置上，这样就可以把水吸收到除湿盒中，并且由于微机器件的温度始终是高于吸热装置的，水汽就不会凝结在微机器件上，从而保证了微机器件不受凝结水的破坏，微机组件箱中设有外设延长线保温盒，压缩制冷箱包含两种分支方案：第一种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路，管路的蒸发段向微机组件箱引出，穿过微机组件箱外壳和保温层直至微机组件箱内部的吸热装置内（蒸发器），从而形成了一个完整的制冷回路；第二种是压缩机位于压缩制冷箱底部，在其上部设置冷凝器、节流阀、风扇、管路、水箱、水箱保温层，其中压缩制冷回路中的蒸发段管道穿过液箱，借由冷却液冷却微机组件箱内的设备，冷却液分别由三个液循环回路分别输送到CPU冷却头、GPU冷却头和吸热装置，液箱内另设一套铜管连接于冷凝器，用于在不启动压缩机的情况下单独用风冷的方式冷却液箱中的液体。

2.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件箱是完全密闭的常压箱体，一侧设有箱盖，是可以打开的。

3.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：除湿盒内的吸水材料采用不会二次蒸发的吸水材料。

4.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：外设延长线保温盒是一个带有隔热功能的外设延长线集线盒，两端都有外设接口，不会因为连接外设而影响箱体密封性。

5.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：压缩制冷箱是一个半开放的箱体，用一组可轻微活动的固定栓固定在微机组件箱一侧。

6.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件箱内设有一组风扇，可为微机组件箱制造一个环形内循环气流。

7.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件箱内设有一组可调速水泵，可根据需要调节冷液流速，从而增加热容量。

8.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：整套系统由一个单片机精确控制风扇、水泵转速和压缩机频率。

9.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：水箱导液管采用橡胶软管或金属波纹管，其柔韧性和可塑性强。

10.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：在第二种分支方案中，压缩机是可以根据需要停止工作的，这样系统就成为一套液冷和液冷加相变制冷的可切换系统。

11.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件固定板是一块可拆装的金属板，可以兼容安装ATX、Micro ATX等所有规格主板，并且微机电源、硬盘等所有微机组件都在此板上预留接口。

12.根据权利要求1所述一种微机用主动散热系统，其特征在于：微机组件固定板将为组件箱分割为两个互通的腔体，从而形成环形气流。

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