CN114944372A - 适用于大热流密度园晶的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，包括：散热器，其外侧壁用于安装固定园晶芯片；且散热器具有中空的换热冷却腔；换热冷却腔包括由内置在散热器中的隔板分隔形成的上腔体和下腔体；在隔板上设有多个连通上腔体和下腔体的喷嘴；以及在散热器的壳体壁上设有连通上腔体的入口和连通下腔体的出口；冷却工质储存罐，其通过第一管道连接入口；且该冷却工质储存罐通过第二管道连接出口；以及在第二管道上配置有压缩机。本发明可以有效提高对于园晶芯片的冷却效率。

Description

适用于大热流密度园晶的冷却装置
技术领域
本发明涉及冷却装置技术领域，尤其涉及一种适用于大热流密度园晶的冷却装置。
背景技术
电子信息技术的高速发展，芯片晶体管呈现出高集成化、高性能化和小型化趋势，导致芯片热流密度迅速提高，散热问题愈加突出。而电子元件散热情况的好坏以及元器件表面温度的均匀性将直接影响电子设备工作的性能及使用寿命。因此如何提高芯片的冷却效率，保证芯片正常工作对推动信息技术高效稳定发展至关重要。
传统的计算机芯片冷却技术是由换热器及风扇组成的强迫风冷系统，冷却效果差且效率低。而液体冷却、热管冷却、热电冷却等新型制冷技术由于散热效率高、能耗低、冷却均匀等优良性能正日益受到研究者的青睐。其中，液体喷射冷却由于其换热强烈、临界热流密度值高等优势在一些对温度要求很严格的领域(如微电子、激光技术、航天技术等)得到较好的应用。当前主要冷却工质为水等液体，尚存在系统复杂、有泄漏风险、散热速度较慢等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，以解决提高对于园晶芯片的冷却效率的技术问题。
本发明的适用于大热流密度园晶的冷却装置是这样实现的：
一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，包括：
散热器，其外侧壁用于安装固定园晶芯片；且所述散热器具有中空的换热冷却腔；所述换热冷却腔包括由内置在散热器中的隔板分隔形成的上腔体和下腔体；在所述隔板上设有多个连通上腔体和下腔体的喷嘴；以及在所述散热器的壳体壁上设有连通上腔体的入口和连通下腔体的出口；
冷却工质储存罐，其通过第一管道连接所述入口；且该冷却工质储存罐通过第二管道连接所述出口；以及在所述第二管道上配置有压缩机。
在本发明可选的实施例中，所述园晶芯片与散热器的外侧壁之间设有导热硅脂。
在本发明可选的实施例中，所述园晶芯片装配在散热器对应其下腔体的外侧壁上。
在本发明可选的实施例中，所述冷却工质储存罐中储存有液态CO2工质。
在本发明可选的实施例中，所述隔板上的多个喷嘴呈阵列式分布结构。
在本发明可选的实施例中，所述散热器采用导热材质制成。
在本发明可选的实施例中，在所述下腔体朝向隔板的内壁上设置有多个间隔部分的微型肋片。
在本发明可选的实施例中，所述微型肋片设于下腔体对应设有散热器的部位的内壁上。
在本发明可选的实施例中，在所述第一管道上沿着冷却工质储存罐向散热器的方向依次设有减压阀、流量控制阀和质量流量计。
在本发明可选的实施例中，所述上腔体的体积小于下腔体的体积。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的适用于大热流密度园晶的冷却装置，通过冷却工质储存罐在散热器中发生液-气相变来吸收大量潜热，从而实现对于园晶芯片的冷却效果。
再者，本发明的采用液态CO2工质作为冷却工质，换热系数高，可以提高对于园晶芯片的冷却效率。
此外，本发明还通过在散热器中内置有带阵列式分布的多个喷嘴的隔板，可以对冷却工质的流量进行合理分配，避免热点的出现，从而提升冷却的均匀性。
附图说明
图1为本发明的适用于大热流密度园晶的冷却装置的整体结构示意图；
图2为本发明的适用于大热流密度园晶的冷却装置的隔板的结构示意图；
图3为本发明的适用于大热流密度园晶的冷却装置的微型肋片的分布结构示意图。
图中：液态CO2工质1、减压阀2、流量控制阀3、质量流量计4、第一管道5、入口6、散热器7、上腔体8、喷嘴9、隔板10、下腔体11、微型肋片12、导热硅脂13、园晶芯片14、出口15、第一控制阀16、压缩机17、第二控制阀18、冷却工质入口19、冷却工质储存罐20、冷却工质存储罐出口21、第二管道22。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
请参阅图1和图2所示，本实施例提供了一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，包括：一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，包括：用于固定装配园晶的散热器7和连接散热器7的冷却工质储存罐20。其中的散热器7采用例如但不限于碳纳米管、金刚石等的导热材质制成。
且考虑到进一步提高对于园晶芯片14的冷却效果，本实施例中的园晶芯片14与散热器7的外侧壁之间设有导热硅脂13，使得热量更高效地传递到散热器7中，提升换热效果。
本实施例中的冷却工质储存罐20中储存有液态CO2工质1，即由换热系数高的液态CO2工质1来实现在散热器7中发生液-气相变来吸收大量潜热，从而实现对于园晶芯片14的冷却效果，此处的冷却工质还具有对环境无污染的优点。
举例一种具体可选的舒适情况来说，园晶芯片14安装在散热器7的壳体的外侧壁上，而冷却工质是通入到散热器7内再从散热器7内离开，也就是说冷却工质不会直接接触到园晶芯片14。
在上述结构的基础上，进一步来说，本实施例中的散热器7具有中空的换热冷却腔；且换热冷却腔包括沿上下方向分布的上腔体8和下腔体11，此处的上腔体8和下腔体11通过内置在散热器7中的隔板10来分隔形成，并且在隔板10上设有多个连通上腔体8和下腔体11的喷嘴9；以及在散热器7的壳体壁上设有连通上腔体8的入口6和连通下腔体11的出口15，其中的入口6优选设置在上腔体8的顶部，使得从入口6进入到上腔体8内的冷却工质可以直喷向隔板10；在此基础上，需要加以说明的是，园晶芯片14装配在散热器7对应其下腔体11的外侧壁上。
如此结构下，冷却工质液态CO2通过对应上腔体8的入口6进入上腔体8，接着通过隔板10上的喷嘴9，形成喷雾，进入下腔体11，喷向散热器7的固定有园晶芯片14的侧壁上，产生对流换热效果。在这个过程中，液态CO2工质1经历减压气化过程，吸收大量汽化潜热。因而园晶芯片14产生的高热流得以被冷却工质吸收，其温度急剧下降，达到冷却效果。吸热气化后的CO2将通过对应下腔体11的出口15逸出，以便回收再利用，开始新一轮循环。
对于在隔板10上的多个喷嘴9来说，可选的一种结构下，多个呈阵列式分布结构，这种情况下可以对冷却工质的流量进行合理分配，避免热点的出现，从而提升冷却的均匀性，延长园晶芯片14的使用寿命。
此外，对于隔板10在散热器7内部的安装位置，可选的一种情况下，隔板10安装在散热器7内部的中部偏上的位置，使得上腔体8的体积小于下腔体11的体积，这样的结构下，增大对应园晶芯片14的下腔体11中形成的换热空间，从而提高对于园晶芯片14的冷却效果。
再者，关于本实施例的适用于大热流密度园晶的冷却装置还需要加以说明的是，本实施例的冷却工质储存罐20通过第一管道5连接散热器7的入口6；且该冷却工质储存罐20通过第二管道22连接散热器7的出口15；以及在第二管道22上配置有压缩机17。另外，在散热器7的出口15处还配置有第一控制阀16，且在冷却工质入口19与第二管道22的连接处也配置有第二控制阀18。其中，在第一管道5上沿着冷却工质储存罐20向散热器7的方向依次设有减压阀2、流量控制阀3和质量流量计4。本实施中的第一管道5和第二管道22均可采用硅胶橡胶软管制成。
综上，对于本实施例的适用于大热流密度园晶的冷却装置来说，其具体的实施原理如下：
将液态CO2工质1注入冷却工质存储罐中，然后密封好各连接口防止液体或气体泄漏。系统开始运行时，打开冷却工质存储罐出口21，液态CO2工质1流出，依次流经减压阀、流量控制阀和质量流量计，通过第一管道5和散热器7的入口6进入上腔体8，接着通过隔板10上阵列分布的多个喷嘴9，形成喷雾，进入下腔体11，喷向散热器7的底部，产生对流换热效果。此外在这个过程中，液态CO2工质1经历减压气化过程，吸收大量汽化潜热。因而园晶芯片14产生的高热流得以被冷却工质吸收，其温度急剧下降，达到冷却效果。吸热气化后的CO2将通过下腔体11的出口15逸出，进入压缩机，经历加压液化过程，回收再利用，开始新一轮循环。
实施例2：
请参阅图1和图3所示，在实施例1的适用于大热流密度园晶的冷却装置的基础上，本实施例提供的适用于大热流密度园晶的冷却装置还在下腔体11朝向隔板10的内壁上设置有多个间隔部分的微型肋片12。
一种可选的实施情况下，为了最大化达到对于园晶芯片14的冷却效率，本实施例中的微型肋片12设于下腔体11对应设有散热器7的部位的内壁上。并且，本实施例中的多个微型肋片12在下腔体11的内壁上呈错位式分布结构，以增强对于冷却工质的扰动作用来强化换热效果。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，包括：
散热器，其外侧壁用于安装固定园晶芯片；且所述散热器具有中空的换热冷却腔；所述换热冷却腔包括由内置在散热器中的隔板分隔形成的上腔体和下腔体；在所述隔板上设有多个连通上腔体和下腔体的喷嘴；以及在所述散热器的壳体壁上设有连通上腔体的入口和连通下腔体的出口；
冷却工质储存罐，其通过第一管道连接所述入口；且该冷却工质储存罐通过第二管道连接所述出口；以及在所述第二管道上配置有压缩机。
2.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述园晶芯片与散热器的外侧壁之间设有导热硅脂。
3.根据权利要求1或2所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述园晶芯片装配在散热器对应其下腔体的外侧壁上。
4.根据权利要求1或2所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述冷却工质储存罐中储存有液态CO2工质。
5.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述隔板上的多个喷嘴呈阵列式分布结构。
6.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述散热器采用导热材质制成。
7.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，在所述下腔体朝向隔板的内壁上设置有多个间隔部分的微型肋片。
8.根据权利要求7所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述微型肋片设于下腔体对应设有散热器的部位的内壁上。
9.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，在所述第一管道上沿着冷却工质储存罐向散热器的方向依次设有减压阀、流量控制阀和质量流量计。
10.根据权利要求1所述的适用于大热流密度园晶的冷却装置，其特征在于，所述上腔体的体积小于下腔体的体积。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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