CN112261845B - 一种防凝露微细通道液冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防凝露微细通道液冷散热系统，包括外壳罩和位于外壳罩中的微细通道液冷板、超疏水结构层和超亲水结构层；外壳罩上预留有热源插孔，热源插孔的底部位于微细通道液冷板上，热源插孔穿过超亲水结构层，超亲水结构层中设置有空腔，空腔与外壳罩的一侧连通；外壳罩的内部及微细通道液冷板、超亲水结构层之间填充有超疏水结构层。本发明提供的防凝露微细通道液冷散热系统，利用超亲水和超疏水材料制成的超疏水结构层和超亲水结构层，通过超亲水结构层吸收空气中的水分，并通过超疏水结构层隔绝微细通道液冷板与空气中的水分，从而使微细通道液冷板表面处于干空气环境，防止液冷板表面凝露。

Description

一种防凝露微细通道液冷散热系统

技术领域

本发明涉及微细通道防凝露散热领域，尤其涉及一种防凝露微细通道液冷散热系统。

背景技术

随着微机电系统技术的发展，电子器件集成化和高频化程度不断提高，特征尺寸不断减小，单位容积的发热量不断增大，设备紧凑化的设计又使得散热更加困难，因此迫切需要解决高效散热技术难题。

微细通道液冷散热技术是一种高效换热方式，与传统的风冷和大尺寸管道液体对流换热相比，微细通道因通道尺寸微小，使其在相同体积下具有很大的传热面积，换热效率和换热系数显著提升。然而，由于微细通道采用液冷方式，为了提高微细通道散热器的散热性能，冷却液的温度一般都比较低，大多都是要低于环境温度，从而导致其液冷板表面温度一般都会低于环境温度。在环境湿度较大的情况下，极大可能会在液冷板表面出现凝露现象，凝露不仅会对液冷板的材料带来腐蚀等问题，长期凝露还可能滋生细菌等，甚至很有可能对其冷却的电子元器件带来短路等更严重的问题。

现有的防凝露方法多是采用抽湿、吹风、表面加热、涂层等方式，然而抽湿、吹风和表面加热方法需要额外安装除湿器、风扇或电加热器等设备，而涂层方法的防凝露效果一般，空气湿度大时涂层表面依然会出现凝露。

发明内容

本发明实施例提供一种防凝露微细通道液冷散热系统，用以防止微细通道液冷板凝露。

本发明实施例提供一种防凝露微细通道液冷散热系统，包括：

外壳罩和位于所述外壳罩中的微细通道液冷板、超疏水结构层和超亲水结构层；

所述外壳罩上预留有热源插孔，所述热源插孔的底部位于所述微细通道液冷板上，所述热源插孔穿过所述超亲水结构层，所述超亲水结构层中设置有空腔，所述空腔与所述外壳罩的一侧连通；所述外壳罩的内部及所述微细通道液冷板、所述超亲水结构层之间填充有所述超疏水结构层。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述空腔与所述外壳罩的底部连通。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述防凝露微细通道液冷散热系统还包括：

粉末槽和设置在所述粉末槽中的可溶性吸水粉末；所述粉末槽与所述空腔连通。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述粉末槽中安装有用于排出冷凝水的排液孔。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述粉末槽中安装有用于观察所述可溶性吸水粉末存量的观察孔。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述防凝露微细通道液冷散热系统还包括：

密封垫；所述密封垫安装在所述热源插孔的四周。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述超亲水结构层包括：

第一超亲水结构层和第二超亲水结构层；所述第一超亲水结构层位于靠近所述微细通道液冷板的一侧，所述第二超亲水结构层位于远离所述微细通道液冷板的一侧；所述第一超亲水结构层和所述第二超亲水结构层之间设置有所述空腔。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述第一超亲水结构层与所述微细通道液冷板之间设置有间隙。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述热源插孔的数量为多个，每个所述热源插孔均穿过所述超亲水结构层。

根据本发明一个实施例的防凝露微细通道液冷散热系统，所述热源插孔的底部位于所述微细通道液冷板的中间部位。

本发明提供的防凝露微细通道液冷散热系统，利用超亲水和超疏水材料制成的超疏水结构层和超亲水结构层，通过超亲水结构层吸收空气中的水分，并通过超疏水结构层隔绝微细通道液冷板与空气中的水分，从而使微细通道液冷板表面处于干空气环境，防止液冷板表面凝露。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统的内部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统的外部结构示意图；

图中，1、外壳罩；2、微细通道液冷板；3、超疏水结构层；4、超亲水结构层；41、第一超亲水结构层；42、第二超亲水结构层；43、空腔；5、热源插孔；6、密封垫；7、粉末槽；71、可溶性吸水粉末；72、排液孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1和图2描述本发明实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统，该防凝露微细通道液冷散热系统包括：

外壳罩1和位于外壳罩1中的微细通道液冷板2、超疏水结构层3和超亲水结构层4；外壳罩1上预留有热源插孔5，热源插孔5的底部位于微细通道液冷板2上，热源插孔5穿过超亲水结构层4，超亲水结构层4中设置有空腔43，空腔43与外壳罩1的一侧连通；外壳罩1的内部及微细通道液冷板2、超亲水结构层4之间填充有超疏水结构层3。

为保证传热效果，热源插孔5的底部一般位于微细通道液冷板2的中间部位。

其中，超疏水结构层3可采用例如用PTFE、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物等来制作超疏水涂膜。超亲水结构层4则可采用新型的纳米材料。

本实施例中，超疏水结构层3和超亲水结构层4贴附在一起。超疏水结构层3采用隔热的多孔结构，隔绝微细通道液冷板2与超亲水结构层4，以及隔绝外壳罩1与超亲水结构层4，利用材料的超疏水特性，使超亲水结构层4吸收的水分只能往下流动，而不能往微细通道液冷板2和外壳罩1表面流动。

该防凝露微细通道液冷散热系统在使用时，热源可以直接插入热源插孔5中，热源发热面直接通过高导热界面材料与微细通道液冷板2紧密贴合，实现热量的高效导出。此时，外壳罩1内部空间的空气中的水分将受到超亲水结构层4的吸收，从而降低了空气的湿度，被超亲水结构层4吸收的水分，受到重力作用以及多孔结构间的毛细力和超亲水结构层4的快速导液能力，吸收的水会快速传递到外壳罩1的一侧。这样就可以在微细通道液冷板2和外壳罩1表面形成一个空气干度较大的区域，即使微细通道液冷板2的温度很低，但由于其周边的空气干度很大，所以微细通道液冷板2表面也不会发生凝露。于此同时，超疏水结构层3隔绝微细通道液冷板2与空气中的水分，从而使微细通道液冷板2表面处于干空气环境，防止微细通道液冷板2表面凝露。

本发明实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统，利用超亲水和超疏水材料制成的超疏水结构层和超亲水结构层，通过超亲水结构层吸收空气中的水分，并通过超疏水结构层隔绝微细通道液冷板与空气中的水分，从而使微细通道液冷板表面处于干空气环境，防止液冷板表面凝露。

基于上述实施例，本实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统，如图1和图2所示，空腔43与外壳罩1的底部连通。

其中，防凝露微细通道液冷散热系统还包括：粉末槽7和设置在粉末槽7中的可溶性吸水粉末71；粉末槽7与空腔43连通，位于外壳罩的底部。

当超亲水结构层4吸收空气中的水分后，将水向下传递到底部，进而被可溶性吸水粉末71吸收，使超亲水结构层4内部的水能及时排出，保证其吸水性能。

同时，还可在粉末槽7中安装有用于排出冷凝水的排液孔72。

当可溶性吸水粉末71吸水后，形成了溶液，这些溶液可以通过粉末槽7下方的排液孔72中排出。此外，粉末槽7一侧壁面可以设置观察孔，可以观察内部的可溶性吸水粉末存量，以便能及时补充粉末槽7内的可溶性吸水粉末71。

为防止外部湿空气进入外壳罩1内部空间，而减少内部凝露的可能性。防凝露微细通道液冷散热系统还包括：密封垫6。密封垫6安装在热源插孔5的四周。

其中，密封垫6可采用密封软垫，该密封软垫的功能是当热源插入热源插孔5后，密封软垫将紧贴附在热源表面上，从而具有一定的密封功能，使外壳罩1内部空间形成一个相对封闭的空间，防止外部湿空气进入外壳罩1内部空间，从而减少内部凝露的可能性。

本实施例中，超亲水结构层4包括：第一超亲水结构层41和第二超亲水结构层42；第一超亲水结构层41位于靠近微细通道液冷板2的一侧，第二超亲水结构层42位于远离微细通道液冷板2的一侧；第一超亲水结构层41和第二超亲水结构层42之间设置有空腔43。

其中，第一超亲水结构层41与微细通道液冷板2之间设置有间隙，用于保存经超亲水结构层4除湿之后的空气，这些空气干度较大，一定程度上可以起到隔绝外部湿空气进入的目的，同时也不会带来凝露问题。

具体地，如图1所示，微细通道液冷板2内置于外壳罩1内。微细通道液冷板2四周贴附着一层超疏水结构层3，在微细通道液冷板2与热源接触面一侧，超疏水结构层3层右侧紧接着贴附第一超亲水结构层41。类似的，在右侧外壳罩1内壁面上，紧贴外壳罩1内壁面贴附一层超疏水结构层3，其左侧紧贴第二超亲水结构层42。微细通道液冷板2右侧与第一超亲水结构层41之间保留的间隙，用于保存经超亲水结构层4除湿之后的空气，这些空气干度较大，可以起到隔绝外部湿空气进入的目的，同时也不会带来凝露问题。

本实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统在使用时，热源可以直接插入热源插孔5中，热源发热面直接通过高导热界面材料与微细通道液冷板2紧密贴合，实现热量的高效导出。此时，外壳罩1内部空间的空气中的水分将受到超亲水结构层4的吸收，从而降低了空气的湿度，被超亲水结构层4吸收的水分，受到重力作用以及多孔结构间的毛细力和超亲水结构层4的快速导液能力，吸收的水会快速传递到外壳罩1底部的粉末槽7中，进而被可溶性吸水粉末71吸收，形成溶液通过粉末槽7下方的排液孔72中排出。于此同时，超疏水结构层3隔绝微细通道液冷板2与空气中的水分，从而使微细通道液冷板2表面处于干空气环境，防止微细通道液冷板2表面凝露。

此外，超疏水结构层3和超亲水结构层4形成的多孔结构层还起着保温材料的作用，使微细通道液冷板2的低温不能轻易地传递到外壳罩上，保证外壳罩1的表面温度处于一个与环境温度基本相同的水平，进而避免外壳罩1外表面出现凝露。

在其它实施例中，热源插孔5的数量可设置为多个，以满足不同的散热需求。每个热源插孔5均穿过超亲水结构层4，即热源位置处的外壳罩1以及内部的超疏水结构层3和超亲水结构层4均被挖空，形成多个热源插孔5。

综上所述，本发明实施例提供的防凝露微细通道液冷散热系统具有如下优点：

1、利用超亲水结构层吸收外壳罩内部空间空气中的水分，提高内部空气干度，降低空气湿度，壁面液冷板表面凝露，并利用重力作用、多孔结构间的毛细力和超亲水结构层的快速导液能力将吸收的水传递到底部。

2、利用超疏水结构层的超疏水特性，防止超亲水结构层中的吸收的水往微细通道液冷板表面和外壳罩内壁表面的移动，使水只能向下传输；同时超疏水结构层还起到保温的作用，避免外壳罩表面温度降低。

3、利用密封垫紧密贴合热源表面，使外壳罩内部形成相对封闭的空间，减少外部湿空气进入外壳罩内部，进一步降低液冷板凝露风险。

4、利用可更换的可溶性吸水粉末或颗粒，吸收超亲水结构层传输到底部的水分，保证超亲水结构层的吸收性能，同时还可以将吸收的水分及时排出，提高系统的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (8)

1.一种防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，包括：

外壳罩和位于所述外壳罩中的微细通道液冷板、超疏水结构层和超亲水结构层；

所述外壳罩上预留有热源插孔，所述热源插孔的底部位于所述微细通道液冷板上，所述热源插孔穿过所述超亲水结构层，所述超亲水结构层包括：第一超亲水结构层和第二超亲水结构层；所述第一超亲水结构层位于靠近所述微细通道液冷板的一侧，所述第二超亲水结构层位于远离所述微细通道液冷板的一侧；所述第一超亲水结构层和所述第二超亲水结构层之间设置有空腔；所述空腔与所述外壳罩的一侧连通；所述微细通道液冷板的四周以及所述微细通道液冷板和所述超亲水结构层之间填充有所述超疏水结构层。

2.根据权利要求1所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述空腔与所述外壳罩的底部连通。

3.根据权利要求2所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述防凝露微细通道液冷散热系统还包括：

粉末槽和设置在所述粉末槽中的可溶性吸水粉末；所述粉末槽与所述空腔连通。

4.根据权利要求3所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述粉末槽中安装有用于排出冷凝水的排液孔。

5.根据权利要求3所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述粉末槽中安装有用于观察所述可溶性吸水粉末存量的观察孔。

6.根据权利要求1所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述防凝露微细通道液冷散热系统还包括：

密封垫；所述密封垫安装在所述热源插孔的四周。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述热源插孔的数量为多个，每个所述热源插孔均穿过所述超亲水结构层。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的防凝露微细通道液冷散热系统，其特征在于，所述热源插孔的底部位于所述微细通道液冷板的中间部位。

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