CN113766803A - 喷雾冷却散热装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及散热设备技术领域，该喷雾冷却散热装置包括导热件，所述导热件上设置有多个孔隙，所述导热件设置在电子设备的后壳的外表面上，用于将电子设备的热量导出到所述导热件上；雾化组件和喷管，所述喷管的一端伸入到所述孔隙内，另一端与雾化组件连接，用于向所述孔隙内喷水，该装置能够通过雾化组件、喷管、导热件和导热件上设置的孔隙，能够有效地增加整个装置的散热效率，采用体积较小且雾化程度可控的超声波雾化装置生成微小雾滴，并由多个喷管均匀的喷洒在孔隙表面，大幅增加了雾滴接触的表面积，能够达到快速降低电子设备的温度的效果，这种方式散热效率高，而且结构简单，具有普适性，整个装置为电子设备的外接散热设备，喷出的水雾和蒸发的气体均不会对电子设备内部的结构有所影响。

Description

喷雾冷却散热装置

技术领域

本公开涉及散热设备技术领域，尤其涉及一种喷雾冷却散热装置。

背景技术

未来，智能终端高度集成化是必然趋势，终端产品的性能不断提升，芯片集成度增加带来的功耗攀升、用户体验要求提高等等都对设备的散热提出了更高的要求，传统的自然散热已经不满足设备使用要求，继而催生出了一系列的主动式冷却技术。

目前高功耗智能终端例如手机、平板等都采用内部被动式两相液冷及外部自然冷却散热方式为主，部分采用内部主动风冷的设备会压缩内部空间的有效使用率。因此外置主动冷却散热装置成为了提高散热的重要手段，例如外置风冷散热器、外置半导体散热器、外置水冷散热器等，但是目前使用的风冷散热器，散热效果较差，换热效率受环境影响较大；目前使用的半导体散热器，肋片强迫风冷的散热模式限制了半导体制冷片热面散热的极限，且由于风扇噪音、尺寸的限制，散热效果更加有限。同时由于人手操作舒适性以及手机热源分布不均匀的限制降导致热源与冷端无法直接贴合；目前使用的水冷散热器，散热体积较大不适合移动便携使用、高功耗下水冷散热效果有限，通常只能循环提供高于室温的水。

发明内容

为了解决上述散热器散热效果一般，体积较大不方便使用，无法针对热源位置多点分布散热以及使用时影响使用者操作设备的技术问题，本公开提供了一种喷雾冷却散热装置。

本公开提供了一种喷雾冷却散热装置，包括导热件，所述导热件上设置有多个孔隙，所述导热件设置在电子设备的后壳的外表面上，用于将电子设备的热量导出到所述导热件上；

雾化组件和喷管，所述喷管的一端伸入到所述孔隙内，另一端与雾化组件连接，用于向所述孔隙内喷水。

可选的，所述导热件与后壳之间设置有半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括第一半导体制冷片和第二半导体制冷片，所述第一半导体制冷片设置在后壳的中间位置，所述第二半导体制冷片设置在后壳上与PCB对应的位置处。

可选的，还包括热管，所述热管的蒸发段与所述第二半导体制冷片的热端连接，所述热管的冷凝段设置在所述第一半导体制冷片的热端与所述导热件之间。

可选的，所述热管的蒸发段与所述第二半导体制冷片之间设置有热沉。

可选的，所述导热件与后壳之间设置有散热底座，所述散热底座与所述导热件贴合设置。

可选的，所述散热底座设置在所述第一半导体制冷片与所述导热件之间，所述散热底座上设置有与所述热管的冷凝段配合的凹槽，所述热管的冷凝段嵌入到所述凹槽内。

可选的，还包括罩盖和导热片组，所述导热片组设置在所述导热件与后壳之间，所述罩盖扣在导热片组上与所述导热片组共同形成一个容纳腔，所述导热件、所述雾化组件、所述喷管、所述半导体制冷组件、所述热管、所述热沉和所述散热底座均设置于所述容纳腔内。

可选的，所述散热底座和所述热沉均与所述导热片组固定连接。

可选的，所述罩盖包括背板和风扇壳，所述背板上开设有通风口，通风口与所述导热件相对设置，所述背板与所述导热片组之间设置有隔热垫，所述风扇壳设置在所述通风口处，且所述风扇壳内设有风扇，所述风扇壳上开设有进风口和出风口，所述风扇壳内设置有风扇。

可选的，还包括PLC、干湿度计和烟雾传感器，所述PLC与所述雾化组件电连接，所述干湿度计和所述烟雾传感器均设置在所述出风口处，所述干湿度计和所述烟雾传感器均与PLC电连接。

可选的，所述罩盖上设置有用于夹持电子设备的夹具，所述夹具与所述罩盖通过弹性件连接。

可选的，所述导热件的表面为超疏水表面。

可选的，所述导热件为泡沫金属。

可选的，雾化组件包括水箱和雾化件，所述水箱内装有水，所述喷管上设置有喷雾孔，所述喷管通过所述雾化件与所述水箱连接。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的喷雾冷却散热装置，能够通过雾化组件、喷管、导热件和导热件上设置的孔隙，能够有效地增加整个装置的散热效率，采用体积较小且雾化程度可控的超声波雾化装置生成微小雾滴，并由多个喷管均匀的喷洒在孔隙表面，大幅增加了雾滴接触的表面积，能够达到快速降低电子设备的温度的效果，这种方式散热效率高，而且结构简单，具有普适性，整个装置为电子设备的外接散热设备，喷出的水雾和蒸发的气体均不会对电子设备内部的结构有所影响。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置的剖视图；

图2为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置的结构示意图；

图3为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置中导热件的结构示意图；

图4为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置中夹具的结构示意图；

图5为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置中罩盖的结构示意图；

图6为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置中热管与半导体制冷组件的结构示意图；

图7为本公开实施例所述的喷雾冷却散热装置中雾化组件的结构示意图。

其中，1、导热件；21、水箱；22、雾化件；23、喷管；24、透气孔；25、注水盖；26、水位检测器；31、第一半导体制冷片；32、第二半导体制冷片；4、热管；5、热沉；6、散热底座；7、背板；81、导热垫；82、石墨导热片；83、高导热金属片；9、风扇壳；10、风扇；11、夹具；12、隔热垫。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

未来式智能终端高度集成化的必然趋势，终端产品的性能不断提升，芯片集成度增加带来的功耗攀升、用户体验要求提高等等都对设备的散热提出了更高的要求，传统的自然散热已经不满足设备使用要求，继而催生出了一系列的主动式冷却技术。

现有技术主要是采用内部被动式两相液冷及外部自然冷却散热方式为主，部分采用内部主动风冷的设备会压缩内部空间的有效使用率。因此外置主动冷却散热装置成为了提高散热的重要手段，例如外置风冷散热器、外置半导体散热器、外置水冷散热器等，但是目前使用的风冷散热器，散热效果较差，换热效率受环境影响较大；目前使用的半导体散热器，肋片强迫风冷的散热模式限制了半导体制冷片热面散热的极限，且由于风扇噪音、尺寸的限制，散热效果更加有限。同时由于人手操作舒适性以及手机热源分布不均匀的限制降导致热源与冷端无法直接贴合；目前使用的水冷散热器，散热体积较大不适合移动便携使用、高功耗下水冷散热效果有限，通常只能循环提供高于室温的水。

基于此，本实施例提供一种喷雾冷却散热装置，能够通过雾化组件、喷管、导热件和导热件上设置的孔隙，能够有效地增加整个装置的散热效率，采用体积较小且雾化程度可控的超声波雾化装置生成微小雾滴，并由多个喷管均匀的喷洒在孔隙表面，大幅增加了雾滴接触的表面积，能够达到快速降低电子设备的温度的效果，这种方式散热效率高，而且结构简单，具有普适性，整个装置为电子设备的外接散热设备，喷出的水雾和蒸发的气体均不会对电子设备内部的结构有所影响。下面通过具体的实施例对其进行详细说明：

参照图1至图7所示，本实施例提供的一种喷雾冷却散热装置包括导热件1，导热件1上设置有多个孔隙，导热件1设置在电子设备的后壳的外表面上，用于将电子设备的热量导出到导热件1上；雾化组件和喷管23，喷管23的一端伸入到孔隙内，另一端与雾化组件连接，用于向孔隙内喷水，其中喷管23设置有多根，并且每根喷管23上均设置有多个多向喷口，通过雾化组件、喷管23、导热件1和导热件1上设置的孔隙，能够有效地增加整个装置的散热效率，采用体积较小且雾化程度可控的超声波雾化装置生成微小雾滴，并由多个喷管23均匀的喷洒在孔隙表面，大幅增加了雾滴接触的表面积，能够达到快速降低电子设备的温度的效果，这种方式散热效率高，而且结构简单，具有普适性，整个装置为电子设备的外接散热设备，喷出的水雾和蒸发的气体均不会对电子设备内部的结构有所影响。

参照图1和图7所示，其中，实线箭头为气体流动方向，虚线箭头为水雾的流动方向。

参照图2和图6所示，较为优选的，导热件1与后壳之间设置有半导体制冷组件，半导体制冷组件包括第一半导体制冷片31和第二半导体制冷片32，第一半导体制冷片31设置在后壳的中间位置，与导热件1对应，并且使用导热件1对其进行散热，第二半导体制冷片32设置在后壳上与PCB对应的位置处，第一半导体制冷片31的尺寸最大，相应的制冷量也最大；第二半导体制冷片32的数量可根据热源的分布及背板7的尺寸进行设置，其尺寸往往偏小，制冷量也相应的小一些，通过半导体制冷组件的设置，能够有效地提高整个设备的散热效率，同时，将半导体制冷组件分别分布在后壳的中间位置处和PCB对应的位置处，能够精准针对电子设备的热源区进行分布式散热工作，散热效果更好，第一半导体制冷片31的冷热两端以及第二半导体制冷片32的冷热两端均涂抹热界面材料，例如：导热硅脂、导热膏、液态金属等。

参照图2、图3和图6所示，喷雾冷却散热装置还包括热管4，热管4的蒸发段与第二半导体制冷片32的热端连接，热管4的冷凝段设置在第一半导体制冷片31的热端与导热件1之间，通过热管4将第一半导体制冷片31和第二半导体制冷片32连接在一起，使整个半导体制冷组件共用导热件1和雾化组件来进行散热，这样共用散热端的设计，可以减小该装置的尺寸，大幅降低第二半导体制冷片32的厚度，方便用户人手的操作，能够达到快速导热以及减少冷量损失的目的。

继续参照图2、图3和图6所示，热管4的蒸发段与第二半导体制冷片32之间设置有热沉5，热沉5焊接到热管4上，也可以使用其他方式固定在热管4上，热沉5能够增加热管4的蒸发段与第二半导体制冷片32热端的接触面积，增大热管4的等效换热面积，强化第二半导体制冷片32和热管4之间的换热能力，同时还能对第二半导体制冷片32压紧固定。

继续参照图2、图3和图6所示，导热件1与后壳之间设置有散热底座6，散热底座6与导热件1贴合设置，散热底座6与导热件1焊接成一体，或者通过螺栓固定等其他方式固定在一起，散热底座6设置在第一半导体制冷片31与导热件1之间，散热底座6上设置有与热管4的冷凝段配合的凹槽，热管4的冷凝段嵌入到凹槽内，散热底座6的设置，能够为导热件1、半导体制冷组件和热管4提供一个固定底座，将整个结构连接在一起，同时通过散热底座6与导热件1、半导体制冷组件和热管4的接触设置，提高换热效率，进一步加快散热，为了充分的散热，第一半导体制冷片31的热端直接贴附到散热底座6上。

参照图1、图2和图5所示，具体实现时，喷雾冷却散热装置还包括罩盖和导热片组，导热片组设置在导热件1与后壳之间，罩盖扣在导热片组上与导热片组共同形成一个容纳腔，导热件1、雾化组件、喷管23、半导体制冷组件、热管4、热沉5和散热底座6均设置于容纳腔内，需要说明的是，导热片组包括从后壳至导热件1依次设置的导热垫81、石墨导热片82和高导热金属片83，通过导热片组的设置能够进一步提高后壳到导热件1之间的导热效率，其中，导热垫81具有一定的柔软度，以适应不同凹凸表面，减小接触热阻，导热片组能够提高水平方向的导热均温性能，石墨导热片82正反面都有粘胶用于与导热垫81和高导热金属片83固定，其导热性能是普通金属的几十甚至上百倍；高导热金属片83可以采用铝、铜等，并在其上方预留有半导体制冷组件的凹槽和固定孔；用于保温隔热以减小高导热金属片83的冷量损失。

继续参照图2、图3和图6所示，散热底座6和热沉5均与高导热金属片83固定连接，散热底座6和热沉5可以通过螺栓连接、铆接、卡接或其他方式安装在高导热金属片83上，散热底座6上设置有与第一半导体制冷片31配合的压槽，并且直接将第一半导体制冷片31压在压槽内，使整个结构更加稳定牢靠，不容易发生内部零件松动，从而导致损坏的情况。

参照图1、图2和图5所示，罩盖包括背板7和风扇壳9，背板7上开设有通风口，通风口与导热件1相对设置，背板7和高导热金属片83之间的空隙填充隔热垫12，同时在隔热垫12两侧附有粘胶用于与背板7之间的固定，风扇壳9设置在通风口处，且风扇壳9内设有风扇10，风扇壳9上开设有进风口和出风口，风扇壳9内设置有风扇10，其中，背板7上还设置用于为风扇10充电的充电口，隔热垫12能够防止操作电子设备时，被导热片组上导出的热量影响，同时背板7也能够起到高效均温的效果，使半导体制冷组件的冷量能够往两侧传递满足不同发热区域的散热需求，同时风扇10能够提高导热件1上的水雾蒸发速度并且流动的空气也能直接通过接触导热件1上没有附着水珠的表面直接将热量带走，进风口与出风口的设置能够对风扇10产生的气流进行有效的导流工作，使散热效果更好。

需要说明的是，还包括PLC、干湿度计和烟雾传感器，PLC与雾化组件电连接，干湿度计和烟雾传感器均设置在出风口处，干湿度计和烟雾传感器均与PLC电连接，通过干湿度计能够测量出空气的相对湿度，通过烟雾传感器能够测量出水雾的浓度，从而通过二者信息的结合，能够及时检测到导热件1内部的含水量情况，从而通过调整雾化件22的功率，使喷雾量始终与导热件1所需的水雾量相匹配，其中，干湿度计可以是干湿球温度计或其它能够测量相对湿度的装置。

参照图1、图2、图4和图5所示，在本实施例中，较为优选的，罩盖上设置有用于夹持电子设备的夹具11，夹具11与罩盖通过弹性件连接，夹具11的设置能够使该设备普适性更强，能够夹持到不同尺寸的电子设备上进行散热工作。

其中，导热件1的表面为超疏水表面，通过超疏水处理，能够增加导热件1表面液滴的接触角，降低液滴聚并或铺张形成液膜的概率，等效的增加了液体蒸发的表面积，从而提高蒸发冷却的换热效率。

具体实现时，导热件1为泡沫金属，泡沫金属为高导热金属基材发泡而成，内部有许多连通的孔洞，常见的有铝或紫铜，孔隙率越大相应的换热比表面积越大，比常规的散热肋片要大上许多，同时由于复杂孔隙对流体的扰动作用增强，相应的换热性能得到提高，泡沫金属的导热性和其自身的孔隙能够非常高效的完成整个导热和散热工作，需要说明的是，泡沫金属的孔隙率在80％～90％左右。

参照图2和图7所示，雾化组件包括水箱21、雾化件22、透气孔24、注水盖25、和水位检测器26，水箱21内装有水，喷管23上设置有喷雾孔，喷管23通过雾化件22与水箱21连接，透气孔24设置在水箱21的顶部，用于平衡水箱21内外的压力，保证液体能够持续供应到雾化件22内产生雾化蒸汽，水箱21与雾化件22的连接处设置有密封环，防止出现漏液现象，雾化件22的数量可以根据需求选择安装，同时注水盖25设置在水箱21的顶部，方便进行加水和倒水的工作，同时，水位检测器26设置在水箱21的侧壁上，当水箱21内水量不足时及时提醒操作人员加水，防止雾化组件无法工作。

具体实现方式和实现原理与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述喷雾冷却散热装置实施例的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种喷雾冷却散热装置，其特征在于，包括

导热件(1)，所述导热件(1)上设置有多个孔隙，所述导热件(1)设置在电子设备的后壳的外表面上，用于将电子设备的热量导出到所述导热件(1)上；

雾化组件和喷管(23)，所述喷管(23)的一端伸入到所述孔隙内，另一端与雾化组件连接，用于向所述孔隙内喷水。

2.根据权利要求1所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述导热件(1)与后壳之间设置有半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括第一半导体制冷片(31)和第二半导体制冷片(32)，所述第一半导体制冷片(31)设置在后壳的中间位置，所述第二半导体制冷片(32)设置在后壳上与PCB对应的位置处。

3.根据权利要求2所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，还包括热管(4)，所述热管(4)的蒸发段与所述第二半导体制冷片(32)的热端连接，所述热管(4)的冷凝段设置在所述第一半导体制冷片(31)的热端与所述导热件(1)之间。

4.根据权利要求3所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述热管(4)的蒸发段与所述第二半导体制冷片(32)之间设置有热沉(5)。

5.根据权利要求4所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述导热件(1)与后壳之间设置有散热底座(6)，所述散热底座(6)与所述导热件(1)贴合设置。

6.根据权利要求5所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述散热底座(6)设置在所述第一半导体制冷片(31)与所述导热件(1)之间，所述散热底座(6)上设置有与所述热管(4)的冷凝段配合的凹槽，所述热管(4)的冷凝段嵌入到所述凹槽内。

7.根据权利要求6所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，还包括罩盖和导热片组，所述导热片组设置在所述导热件(1)与后壳之间，所述罩盖扣在导热片组上与所述导热片组共同形成一个容纳腔，所述导热件(1)、所述雾化组件、所述喷管(23)、所述半导体制冷组件、所述热管(4)、所述热沉(5)和所述散热底座(6)均设置于所述容纳腔内。

8.根据权利要求7所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述散热底座(6)和所述热沉(5)均与所述导热片组固定连接。

9.根据权利要求7所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述罩盖包括背板(7)和风扇壳(9)，所述背板(7)上开设有通风口，通风口与所述导热件(1)相对设置，所述背板(7)与所述导热片组之间设置有隔热垫(12)，所述风扇壳(9)设置在所述通风口处，且所述风扇壳(9)内设有风扇(10)，所述风扇壳(9)上开设有进风口和出风口，所述风扇壳(9)内设置有风扇(10)。

10.根据权利要求9所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，还包括PLC、干湿度计和烟雾传感器，所述PLC与所述雾化组件电连接，所述干湿度计和所述烟雾传感器均设置在所述出风口处，所述干湿度计和所述烟雾传感器均与PLC电连接。

11.根据权利要求7所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述罩盖上设置有用于夹持电子设备的夹具(11)，所述夹具(11)与所述罩盖通过弹性件连接。

12.根据权利要求1所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述导热件(1)的表面为超疏水表面。

13.根据权利要求1所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，所述导热件(1)为泡沫金属。

14.根据权利要求1所述的喷雾冷却散热装置，其特征在于，雾化组件包括水箱(21)和雾化件(22)，所述水箱(21)内装有水，所述喷管(23)上设置有喷雾孔，所述喷管(23)通过所述雾化件(22)与所述水箱(21)连接。

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