CN111787760A - 散热装置、散热装置的控制方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散热设备技术领域，尤其涉及一种散热装置、散热装置的控制方法、电子设备。本发明涉及的散热装置包括控制器、循环管路以及设置于所述循环管路的管壁的挤压机构；所述循环管路的至少一部分节段为柔性节段；所述挤压机构包括设置在所述柔性节段上的磁性件和磁性吸附件；所述磁性吸附件被配置成基于所述控制器的驱动来吸附所述磁性件挤压所述柔性节段，以驱使所述循环管路内的散热工质流动。本发明提供的散热装置结构简单紧凑、成本低，适用于电子设备等空间狭小的散热场景；本发明提供的散热装置的控制方法可以使散热装置内的散热工质循环流动，从而将吸热节段的散热工质运送至散热节段进行散热或冷却。

Description

散热装置、散热装置的控制方法、电子设备

技术领域

本发明涉及散热装置技术领域，尤其涉及一种散热装置、散热装置的控制方法、电子设备。

背景技术

近年来，高集成度的计算机芯片、光电器件等引发的热障问题，已成为制约其持续发展的技术瓶颈之一。特别是计算机、光电芯片一直朝着提高集成度、减小尺寸及增加时钟频率的趋势发展，使得芯片工作时的功率和热流密度越来越大，器件内部因而产生较多的热量，而高热量极易导致芯片失效，因此“热障”问题变得日益严峻。事实上，不仅是计算机芯片，对于大功率电子设备、光电器件以及近年来发展迅速的微/纳电子机械系统等，都存在着类似的广泛而迫切的散热冷却需要。传统的散热技术如热管冷却、空气冷却、水冷却等难以满足大功率高热流密度散热需求，不适用于狭窄的应用场合，散热工质的泵送方式也比较单一。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明第一方面提供一种散热装置。所述散热装置包括控制器、循环管路以及设置于所述循环管路的管壁的挤压机构；所述循环管路的至少一部分节段为柔性节段；所述挤压机构包括设置在所述柔性节段上的磁性件和磁性吸附件；所述磁性吸附件被配置成基于所述控制器的驱动来吸附所述磁性件挤压所述柔性节段，以驱使所述循环管路内的散热工质流动。

在一个实施例中，所述挤压机构包括沿所述循环管路的轴线方向间隔设置的第一挤压机构和第二挤压机构；所述第一挤压机构包括第一磁性件和第一磁性吸附件；所述第二挤压机构包括第二磁性件和第二磁性吸附件；所述控制器用于控制所述第一挤压机构和所述第二挤压机构交替动作以挤压所述柔性节段。

在一个实施例中，所述循环管路包括循环相连的柔性节段、吸热节段和散热节段，所述吸热节段用于吸收被散热器件的热量，所述散热节段用于将热量传递至所述循环管路之外。

在一个实施例中，所述吸热节段设置有导热片。

在一个实施例中，所述散热节段被容纳在冷却机构中。

在一个实施例中，所述挤压机构为交流电磁继电器，所述磁性件为所述交流电磁继电器的衔铁，所述磁性吸附件为所述交流电磁继电器的电磁铁。

在一个实施例中，所述挤压机构为直流电磁继电器，所述磁性件为所述直流电磁继电器的衔铁，所述磁性吸附件为所述直流电磁继电器的电磁铁。

在一个实施例中，所述散热工质为液态金属工质；或者，所述散热工质为液态金属工质与液态非金属工质的混合物。

本发明第二方面提供一种用于包括第一挤压机构和第二挤压机构的散热装置的控制方法，包括：

步骤一、控制第一磁性吸附件通电并吸合第一磁性件；

步骤二、控制第二磁性吸附件通电并吸合第二磁性件；

步骤三、控制第一磁性吸附件断电并与第一磁性件分隔开；

步骤四、控制第一磁性吸附件通电并吸合第一磁性件，同时，控制第二磁性吸附件断电并与第二磁性件分隔开；

然后，循环实施步骤二、步骤三和步骤四。

本发明第三方面提供一种电子设备，包括上述任意一种散热装置。

本发明的有益效果是：本发明提供的散热装置结构简单紧凑、成本低，适用于电子设备等空间狭小的散热场景；

本发明提供的散热装置的控制方法可以使散热装置内部散热工质循环流动，从而将吸热节段的散热工质运送至散热节段进行散热或冷却；

本发明提供的电子设备采用了结构简单紧凑、成本低的散热装置，便于在保持散热效果的情况下缩小体积并降低总成本。

附图说明

图1是本发明实施例的散热装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的柔性节段的一个状态的示意图，图中第一挤压机构处于吸合状态；

图3是图2的柔性节段的另一个状态的示意图，图中第二挤压机构处于吸合状态；

图4是本发明实施例的柔性节段的一个状态的示意图，图中第一挤压机构处于吸合状态；

图5是图4的柔性节段的另一个状态的示意图，图中第二挤压机构处于吸合状态；

图6是本发明实施例的散热装置的控制逻辑图；

图7是本发明实施例的散热装置的控制方法的流程图；

附图标记说明：1、循环管路；11、柔性节段；12、吸热节段；13、散热节段；2、挤压机构；3、控制器；4、冷却机构；5、导热片；61、第一磁性件；62、第二磁性件；71、第一磁性吸附件；72、第二磁性吸附件；31、第一时间继电器；32、第二时间继电器；33、第三时间继电器；34、第四时间继电器；711、第一继电器；721、第二继电器；7111、第一继电器的常开触点；7112、第一继电器的常开触点；7113、第一继电器的常开触点；7211、第二继电器的常开触点；7212、第二继电器的常开触点；7213、第二继电器的常开触点；311、第一时间继电器的常闭触点；321、第二时间继电器的常闭触点；331、第三时间继电器常开触点；341、第四时间继电器常开触点。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图5所示，本发明第一方面提供一种散热装置，其包括控制器3、循环管路1以及设置于循环管路1的管壁的挤压机构2；循环管路1的至少一部分节段为柔性节段11；挤压机构2包括设置在柔性节段11上的磁性件和磁性吸附件；磁性吸附件被配置成基于控制器3的驱动来吸附磁性件挤压柔性节段11，以驱使循环管路1内的散热工质流动。磁性件可以直接接触或嵌设在循环管道的侧壁中。柔性节段11或整个循环管路1可采用橡胶等弹性材料制成。磁性吸附件可以是电磁铁，电磁铁包括线圈和设置在线圈内的铁芯，可以是交流供电或直流供电；只要在线圈两端输入一定的电压，线圈中流过一定的电流并产生电磁效应，磁性件就可以在电磁力的吸引的作用下向磁性吸附件的方向移动；当线圈断电后，磁性吸附件的电磁力消失而释放磁性件，磁性件能够在柔性节段11的反作用力下返回原来的位置；在不断的挤压-释放过程中，挤压机构2能够驱使循环管路1中的散热工质流动。磁性件可以被设置为各种形状，如条状、片状等，能够对柔性节段11起到挤压作用即可；为增进挤压效果，磁性件和柔性节段11的轴线之间可以设置夹角；为保证断电后磁性件可以远离磁性吸附件，磁性件与磁性吸附件之间可以设置弹性复位件，如扭簧、压缩弹簧和簧片等。

本发明提供的散热装置结构简单紧凑、成本低，适用于电子设备等空间狭小的散热场景；

另外，本发明提供的散热装置解决了用于电子设备的散热工质的驱动方式相对单一的问题，发展了一种新型的泵送技术，可以驱动循环管路1内的散热工质进行高效散热。

在一个实施例中，磁性件通过转轴转动地连接磁性吸附件，磁性件与磁性吸附件之间设置有复位弹簧；在这种情况下，复位弹簧能够为磁性件提供使其远离磁性吸附件的复位力，从而在磁性吸附件断电的情况下保证磁性件返回原来的位置；并且，由于复位过程不只依靠柔性节段11的反作用力，因此在这种情况下，对柔性节段11的耐疲劳要求和回弹性能要求较低，使得柔性节段11的材料选择范围更广。

在一个实施例中，磁性件通过导轨滑动地连接磁性吸附件，磁性件与磁性吸附件之间设置有复位弹簧。

在一个实施例中，所述挤压机构2包括沿所述循环管路1的轴线方向间隔设置的第一挤压机构和第二挤压机构；所述第一挤压机构包括第一磁性件61和第一磁性吸附件71；所述第二挤压机构包括第二磁性件62和第二磁性吸附件72；所述控制器3用于控制所述第一挤压机构和所述第二挤压机构交替动作以挤压所述柔性节段11。在这种情况下，由于第一挤压机构和第二挤压机构可以交替工作，能够产生更好的挤压效果，并且易于控制；当然，每个循环管路1周围的挤压机构2的数量可以更多，也可以只设置一个。

在一个实施例中，循环管路1包括循环相连的柔性节段11、吸热节段12和散热节段13，吸热节段12用于吸收被散热器件的热量，散热节段13用于将热量传递至循环管路1之外。柔性节段11、吸热节段12和散热节段13可以采用不同的材料制成，以适应不同的功能需求；比如柔性节段11可以采用高弹性材料，而吸热节段12和散热节段13可以采用金属材料以增强导热效果；柔性节段11、吸热节段12和散热节段13可以分别制成不同的形状；比如柔性节段11的截面形状可以被设置为适应挤压机构2的形状，柔性节段11可以是不对称形状或者回转体；吸热节段12可以根据被散热器件的形状或者排列规律设置为直管路或蛇形管路；散热节段13也可以被设置为直管路或者蛇形管路。

在一个实施例中，吸热节段12设置有导热片5。导热片5与被散热器件之间接触，用于将被散热器件中的热量通过热传导的方式传至循环管路1中的散热工质；导热片5与被散热器件之间可以是直接接触，也可以通过热界面材料(如导热硅脂)进行接触；导热片5可以采用铜、铝、石墨等材料制成。

在一个实施例中，散热节段13被容纳在冷却机构4中。冷却机构4用于对循环管路1中的散热工质进行冷却；冷却机构4可以采用风冷、水冷或其它冷却形式，即冷却机构4可以包括散热风机和/或冷却介质管路，散热风机用于促进空气流动以促进散热节段13与空气间的热交换，冷却介质管路用于与散热节段13进行热交换。进一步的，散热节段13为蛇形管路，提高与冷却机构4的接触面积，从而增强换热效果。

如图6所示，在一个实施例中，挤压机构2包括第一挤压机构和第二挤压机构，控制器3包括第一时间继电器31、第二时间继电器32、第三时间继电器33、第四时间继电器34、用于直接控制第一磁性吸附件71的第一继电器711和用于直接控制第二磁性吸附件72的第二继电器721；第一时间继电器31与第一继电器的常开触点7112串联，第二时间继电器32与第二继电器的常开触点7212相串联，第三时间继电器33与第一继电器的常开触点7113相串联，第四时间继电器34与第二继电器的常开触点7213相串联；第一继电器711、第四时间继电器的常开触点341、第一时间继电器的常闭触点311相串联，第一继电器的常开触点7111与第四时间继电器的常开触点341并联；第二继电器721、第三时间继电器的常开触点331、第二时间继电器的常闭触点321相串联，第二继电器的常开触点7211与第二时间继电器的常开触点311并联。当第四时间继电器34(或者第三时间继电器33)接收到信号后，控制器3可以使第一继电器711的线圈和第二继电器721的线圈交替通电，使第一磁性吸附件71和第二磁性吸附件72交替通电，从而使第一挤压机构和第二挤压机构交替挤压循环管路1。

在一个实施例中，控制器3包括可编程逻辑控制器(即PLC)。可编程逻辑控制器便于控制不同数量的挤压机构，适用范围更广泛。

在一个实施例中，挤压机构2为交流电磁继电器，磁性件为交流电磁继电器的衔铁，磁性吸附件为交流电磁继电器的电磁铁，其中，电磁铁由线圈和铁芯组成。只要为电磁继电器加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下被吸向铁芯；断电后，衔铁就会在复位弹簧和/或柔性节段11的反作用力返回原来的位置。进一步的，衔铁被设置在柔性节段11的外侧，与柔性节段11的侧壁直接接触；衔铁与线圈之间设置有复位弹簧。

在一个实施例中，挤压机构2为直流电磁继电器，磁性件为直流电磁继电器的衔铁，磁性吸附件为直流电磁继电器的电磁铁，其中，电磁铁由线圈和铁芯组成。进一步的，衔铁被设置在柔性节段11的外侧，与柔性节段11的侧壁直接接触；衔铁与线圈之间设置有复位弹簧。

在一个实施例中，散热工质为液态金属工质；或者，散热工质为液态金属工质与液态非金属工质的混合物。由于液态金属的导热系数比水高一个数量级以上，因而具有较高的散热效率；从而可以使散热装置的体积小、结构紧凑，适用于狭窄空间的散热场合。

进一步的，液态金属工质包括熔点小于300℃的镓基、铋基合金等金属材料；液态非金属工质包括电解液、无水乙醇以及异戊烷等低沸点工质。液态金属工质具有系列优异的特征，例如：液相温区宽广、对流换热系数高等，在单相对流情况下，液态金属工质的对流换热系数可以比水高数个量级。

在一个实施例中，散热工质采用非金属液体工质；进一步的，非金属液体工质为水、电解液、无水乙醇以及异戊烷中的一种或几种。

本发明第二方面提供一种基于包括第一挤压机构和第二挤压机构的散热装置的控制方法；图7为该散热装置的控制方法的流程图。应注意的是，根据散热装置的挤压机构2的数量，散热装置的控制方法实际上可以有很多种，只要挤压机构2能够根据一定的规律挤压柔性节段11，就可以使散热工质流动，起到散热作用。

接下来，结合散热装置的两个实施例来说明该散热装置的控制方法。

如图2和图3所示，在散热装置的一个实施例中，挤压机构2包括第一磁性吸附件71、第二磁性吸附件72、第一磁性件61和第二磁性件62；第一磁性件61和第二磁性件62与循环管路1直接接触；第一磁性吸附件71和第二磁性吸附件72均为直流供电的磁性吸附件；冷却机构4采用风冷形式；循环管路1与第一磁性件61和第二磁性件62直接接触的柔性节段采用橡胶制成；循环管路1与导热片5接触的吸热节段和置于冷却机构4中的散热节段均为直形管形式；导热片5与被散热器件之间直接接触。该实施例的散热装置的工作原理为：通过控制器3对第一磁性吸附件71和第二磁性吸附件72进行控制，使第一磁性件61和第二磁性件62交替工作以挤压柔性节段，从而使散热工质在循环管路1中循环以起到热量传递的效果；散热装置的控制方法包括：

步骤一、控制第一磁性吸附件71通电并吸合第一磁性件61；此时，第一磁性件61将散热工质沿着图2中箭头方向压向第二磁性吸附件72的方向；

步骤二、控制第二磁性吸附件72通电并吸合第二磁性件62；使循环管路1中的散热工质被分隔开；

步骤三、控制第一磁性吸附件71断电并与第一磁性件61分隔开；图3中左侧的散热工质流向第一磁性吸附件71；

步骤四、控制第一磁性吸附件71通电并吸合第一磁性件61，同时，控制第二磁性吸附件72断电并与第二磁性件62分隔开；

然后，控制第二磁性吸附件72、第一磁性吸附件71重复步骤二、步骤三、步骤四。

如图4和图5所示，在散热装置的一个实施例中，挤压机构2包括第一磁性吸附件71、第二磁性吸附件72、第一磁性件61和第二磁性件62；第一磁性件61和第二磁性件62与循环管路1直接接触；第一磁性吸附件71和第二磁性吸附件72均为交流供电的磁性吸附件；冷却机构4采用水冷形式；循环管路1与第一磁性件61和第二磁性件62直接接触的柔性节段由橡胶制成；循环管路1与导热片5接触的吸热节段和置于冷却机构中的散热节段为蛇形管形式；导热片5与被散热器件之间通过导热硅脂层来接触。该实施例的散热装置的工作原理为：通过控制器3对第一磁性吸附件71和第二磁性吸附件72进行控制，使第一磁性件61和第二磁性件62交替工作以挤压柔性节段，从而使散热工质在循环管路1中循环以起到热量传递的效果；散热装置的控制方法包括：

步骤一、控制第一磁性吸附件71通电并吸合第一磁性件61；此时，第一磁性件61将散热工质沿着图4中箭头方向压向第二磁性吸附件72的方向；

步骤二、控制第二磁性吸附件72通电并吸合第二磁性件62；使循环管路1中的散热工质被分隔开；

步骤三、控制第一磁性吸附件71断电并与第一磁性件61分隔开；图5中左侧的散热工质流向第一磁性吸附件71；

步骤四、控制第一磁性吸附件71通电并吸合第一磁性件61，同时，控制第二磁性吸附件72断电并与第二磁性件62分隔开；

然后，控制第二磁性吸附件72、第一磁性吸附件71循环实施步骤二、步骤三和步骤四。

本发明提供的散热装置的控制方法可以使散热装置内部的散热工质循环流动，从而将吸热节段的散热工质运送至散热节段进行散热或冷却。

本发明第三方面提供一种电子设备，包括上述任意一种散热装置。电子设备可以包括计算机、电视和投影设备等。本发明提供的电子设备采用了结构简单紧凑、成本低的散热装置，便于在保持散热效果的情况下缩小体积并降低总成本。

虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括控制器、循环管路以及设置于所述循环管路的管壁的挤压机构；所述循环管路的至少一部分节段为柔性节段；所述挤压机构包括设置在所述柔性节段上的磁性件和磁性吸附件；所述磁性吸附件被配置成基于所述控制器的驱动来吸附所述磁性件挤压所述柔性节段，以驱使所述循环管路内的散热工质流动。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述挤压机构包括沿所述循环管路的轴线方向间隔设置的第一挤压机构和第二挤压机构；所述第一挤压机构包括第一磁性件和第一磁性吸附件；所述第二挤压机构包括第二磁性件和第二磁性吸附件；所述控制器用于控制所述第一挤压机构和所述第二挤压机构交替动作以挤压所述柔性节段。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述循环管路包括循环相连的柔性节段、吸热节段和散热节段，所述吸热节段用于吸收被散热器件的热量，所述散热节段用于将热量传递至所述循环管路之外。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述吸热节段设置有导热片。

5.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述散热节段被容纳在冷却机构中。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述挤压机构为交流电磁继电器，所述磁性件为所述交流电磁继电器的衔铁，所述磁性吸附件为所述交流电磁继电器的电磁铁。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述挤压机构为直流电磁继电器，所述磁性件为所述直流电磁继电器的衔铁，所述磁性吸附件为所述直流电磁继电器的电磁铁。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热工质为液态金属工质；或者，

所述散热工质为液态金属工质与液态非金属工质的混合物。

9.一种用于如权利要求2所述的散热装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、控制第一磁性吸附件通电并吸合第一磁性件；

步骤二、控制第二磁性吸附件通电并吸合第二磁性件；

步骤三、控制第一磁性吸附件断电并与第一磁性件分隔开；

步骤四、控制第一磁性吸附件通电并吸合第一磁性件，同时，控制第二磁性吸附件断电并与第二磁性件分隔开；

步骤五、循环实施步骤二、步骤三和步骤四。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的散热装置。

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