CN117406843A - 一种基于液态传热介质的散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液态传热介质的散热装置，属于传热散热技术领域。其中，冷却箱一侧与热源接触，另一侧安装第一散热风扇组；水冷循环机构，包括一端与所述冷却箱上连接的回流管，与所述回流管另一端连接的冷源箱，以及两端分别与所述冷源箱和所述冷却箱连接的进水管；所述回流管上设有高压泵；所述冷却箱上设有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装在所述冷却箱一侧的电机，与所述电机的输出端连接的传动机构，以及与所述传动机构连接并设置在所述冷却箱内的第一转动轴和第二转动轴。本发明加快冷却箱内的液体与外界的热交换，提高散热效率；且充分利用风冷，耗能低。
Description
技术领域
本发明属于传热散热技术领域，尤其是涉及一种基于液态传热介质的散热装置。
背景技术
随着高集成计算机芯片的发展，对高性能芯片冷却的需求已上升到前所未有的层面。传统的液体冷却虽然效率较高，但在运行中由于工质蒸发或泄露等会导致器件老化、腐蚀，对液体及流动管道的要求较高，可靠性尚有待提高，同时液冷系统中液泵和风扇的高速转动大大增加了系统噪音。此外，喷雾冷却、热管、微通道冷却、液体射流冲击冷却等新方法在一定程度增强了芯片的散热效果，但也各有优缺点。比如，热管是一种被动散热，利用相变传热的冷却方式，可以达到较之单相流体更高的热流转移通量，但热管制作工艺如芯体材料的制备、工质封装、维护及可靠性等仍有待于提高，这使其应用受到一定限制；而液体射流冲击冷却、直接浸液冷却及喷雾冷却均会给电子元器件的防潮带来困难，同时系统比较复杂，体积和重量较大，设备费用高，维修较困难，传统的冷却方法将趋于其散热极限。
而液体冷却是效果好且成本相对较低的，但是普通的液体冷却，液体处于静态，或者是只有在进行冷却循环的时候才流动，因此冷却组件中液体的热交换效率低，从而影响散热效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于液态传热介质的散热装置，以解决上述存在的技术问题。
技术方案：一种基于液态传热介质的散热装置，包括
冷却箱，一侧与热源接触，另一侧安装第一散热风扇组；
水冷循环机构，包括一端与所述冷却箱上连接的回流管，与所述回流管另一端连接的冷源箱，以及两端分别与所述冷源箱和所述冷却箱连接的进水管；
所述回流管上设有高压泵；
所述冷却箱上设有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装在所述冷却箱一侧的电机，与所述电机的输出端连接的传动机构，以及与所述传动机构连接并设置在所述冷却箱内的第一转动轴和第二转动轴。
在一个具体的可实施方案中，所述冷却箱内在靠近所述电机的一侧安装隔板，所述隔板与所述冷却箱靠近电机一侧的侧壁形成隔热仓，所述传动机构安装在所述隔热仓内。
通过上述技术方案，为传动机构提供安装空间。
在一个具体的可实施方案中，所述传动机构包括套接在所述电机输出端上的主动齿轮，与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；
所述主动齿轮与所述第一转动轴同轴设置，所述从动齿轮与所述第二转动轴同轴设置。
通过上述技术方案，当电机转动时，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从而使第一转动轴和第二转动轴旋转，对冷却箱内的液体进行搅拌。
在一个具体的可实施方案中，所述隔热仓内填充润滑油。
通过上述技术方案，能够对传动机构进行润滑，且能够隔绝电机产生的热量，同时能够更好地导热。
在一个具体的可实施方案中，所述第一转动轴与所述第二转动轴的一端均贯穿所述隔板并向所述冷却箱内延伸；
所述电机的输出端与所述冷却箱的连接处、所述第一转动轴和所述第二转动轴与所述隔板的连接处均安装有轴承。
通过上述技术方案，能够确保第一转动轴和第二转动轴只能沿轴的径向旋转。
在一个具体的可实施方案中，所述第一转动轴和所述第二转动轴上均安装有若干搅拌叶片，所述搅拌叶片的截面为弧形，所述冷却箱内壁上安装有若干所述弧形止挡块；
所述弧形止挡块与所述第一转动轴和所述第二转动轴一一对应。
通过上述技术方案，弧形的搅拌叶片能够在旋转时加大冷却箱内液体的旋转漩涡，从而提高液体的散热效果，当旋转漩涡碰到弧形止挡块时，又会快速扩散，加快了靠近热源处的液体与靠近散热风扇处的液体的交换速度，加快热交换，从而提高散热效果。
在一个具体的可实施方案中，所述散热片的一端贯穿所述隔板并向所述冷却箱内延伸，另一端贯穿所述冷却箱靠近电机的一侧并向外延伸。
通过上述技术方案，散热片将冷却箱内液体的温度向外部传送，提高了散热效果。
在一个具体的可实施方案中，与所述传动机构位于同一排的散热片设置在所述第一转动轴和所述第二转动轴之间。
通过上述技术方案，确保传动机构转动时，不会与散热片接触。
在一个具体的可实施方案中，所述回流管绕设在散热架上，且位于所述散热风扇的一侧。
通过上述技术方案，通过加长回流管的长度，以及利用散热风扇吹至冷却箱上回流过来的气流，加快降低回流管中液体的温度。
在一个具体的可实施方案中，所述散热架有若干，且错位放置在所述散热风扇的一侧。
通过上述技术方案，散热风扇吹至冷却箱上回流过来的气流能够对错位放置的散热架进行同时降温，提高散热效果。
有益效果：本发明通过将冷却箱的一侧与热源接触，另一侧设置散热风扇，能够提高冷却箱的散热效果；通过在冷却箱的一侧设置搅拌装置，加快冷却箱内靠近热源处的液体与靠近散热风扇处的液体进行位置交换，从而加快热交换。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中冷却箱的后视图。
图3为本发明中搅拌装置、冷却箱和散热片的安装结构示意图。
图4为本发明中搅拌叶片的截面图。
图5为本发明中第一散热风扇组和第二散热风扇组的安装示意图。
附图标记：1、热源；2、冷却箱；3、第一散热风扇组；4、第一散热架；5、第二散热架；6、进水管；7、冷源箱；8、高压泵；9、回流管；10、电磁阀；11、散热片；12、电机；13、隔板；14、隔热仓；15、第一转动轴；16、弧形止挡块；17、温度检测仪；18、主动齿轮；19、从动齿轮；20、第二转动轴；21、搅拌叶片；22、第二散热风扇组。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
参照图1至图4所示，一种基于液态传热介质的散热装置包括冷却箱2、第一散热风扇组3、水冷循环机构、搅拌装置以及若干散热片11。冷却箱2的一侧与热源1直接接触，另一侧设有第一散热风扇组3；水冷循环机构包括冷源箱7、回流管9、高压泵8和进水管6，回流管9的一端与冷却箱2的底部连通，另一端与冷源箱7连接，进水管6的一端与冷源箱7连通，另一端与冷却箱2连接，高压泵8安装在回流管9或进水管6上；当打开高压泵8时，冷却箱2内的液体通过回流管9流入冷源箱7内，冷源箱7内的液体通过进水管6流入冷却箱2内，完成水冷循环。
进一步的，为了增加水冷循环的散热效果，可以增加回流管9的长度，但是会增加设备的占地空间，因此将回流管9盘旋在散热架上，同时为了更好的回流管9进行散热，将散热架放置在第一散热风扇组3的一侧，第一散热风扇组3吹至冷却箱2上回流过来的气流对回流管9进行散热降温。
进一步，散热架可以设置若干个，当散热架有两个时，第一散热架4与第二散热架5之间错位分布，能够使第一散热风扇组3吹至冷却箱2上回流过来的气流对多个散热架上的回流管9同时降温，提高散热效率。
考虑到当第一散热风扇组3停止工作时，第一散热风扇组3的表面会堆积灰尘，影响散热效果，本发明中设置第二散热风扇组22，如图5所示，第二散热风扇组22设置在第一散热风扇组3一侧，对第一散热风扇组3表面进行除尘处理，减少灰尘对第一散热风扇组3工作时产生散热效果的影响。
搅拌装置包括电机12、传动机构、第一转动轴15和第二转动轴20，电机12安装在冷却箱2的一侧，传动机构与电机12的输出端连接，第一转动轴15和第二转动轴20均与传动机构连接的。
为了给传动机构提供安装位置，在冷却箱2靠近电机12的一侧安装隔板13，隔板13与冷却箱2靠近电机12一侧的侧壁形成隔热仓14，传动机构安装在隔热仓14内。传动机构包括主动齿轮18和若干从动齿轮19，主动齿轮18套设在电机12的输出端上，从动齿轮19与主动齿轮18相啮合，当电机12转动时，带动主动齿轮18转动，从而带动与主动齿轮18啮合的从动齿轮19转动。
基于电机12和传动机构在工作时会产生热量，会将热量传送给冷却箱2内的液体，从而影响散热，本发明中，将隔热仓14内填入润滑油，不仅能够隔绝电机产生的热量，且能对传动机构进行润滑，由于液体比空气具有更好的导热性，同时隔热仓14能够更好的导热。
第一转动轴15与主动齿轮18连接，第二转动轴20与从动齿轮19连接，第一转动轴15与第二转动轴19的一端均贯穿隔板13并向冷却箱2内延伸，电机12的输出端与冷却箱2的连接处、第一转动轴15和第二转动轴20与隔板13的连接处均安装有轴承，使传动机构带动第一转动轴和第二转动轴旋转时，只能沿轴的径向旋转。
基于冷却箱2尺寸规格不同，根据大小决定是否在从动齿轮的两侧再啮合一组齿轮或多组齿轮，从而提高传热效率。
为了进一步提高冷却箱2的传热效果，在第一转动轴15和第二转动轴20上设有若干搅拌叶片21，搅拌叶片21的截面为弧形，且在冷却箱2远离电机12一侧的内壁上安装弧形止挡块16，弧形止挡块16与第一转动轴15和所述第二转动轴20一一对应，当第一转动轴15与第二转动轴20旋转时，转动轴不会与弧形止挡块16接触；转动轴旋转时加大冷却箱2中液体的旋转漩涡的径长，加快了靠近热源1处的液体与靠近第一散热风扇组3处的液体的交换速度，同时漩涡遇到弧形止挡块16时又会快速扩散开来，增加了液体的流动性，从而加快了热交换。
考虑到第一转动轴15与第二转动轴20在旋转时，两轴上的搅拌叶片21不会发生碰撞，因此，搅拌叶片21间隔设置。
为了提高冷却箱2的散热效果，使冷却箱2的液体更快的散热，因此，在冷却箱2上安装若干散热片11，散热片11的一端向冷却箱2内延伸且当搅拌干旋转时不与搅拌杆15接触，另一端向冷却箱2外部延伸。
当散热片11安装在与电机12安装在冷却箱2上相同一侧时，且该散热片11与传动机构位于同一排时，散热片11设置在第一转动轴15和第二转动轴20之间，且不与传动机构发生接触。
当热源1持续性散发高密度热量时，打开电机12、第一散热风扇组3和高压泵8，电机12的输出端带动第一锥齿轮转动，使转动杆19旋转，通过第二锥齿轮第二转动轴21转动，使搅拌杆15旋转，加快冷却箱2内部的热交换；同时第一散热风扇组3对冷却箱2进行散热，此外冷源箱7中的液体通过进水管6流入冷却箱2内，冷却箱2中的液体通过回流管9流入冷源箱7中，反复上述过程，提高对热源1的散热效率。
当热源1间接性散发热量，如果电机12、第一散热风扇组3和高压泵8全部打开的话，增加耗能，因此在冷却箱2的底部安装温度检测仪17，且在回流管9上安装电磁阀10，高压泵8上安装有接收器，当检测到冷却箱2内的温度超过设定温度时，接收器接收信号，打开电磁阀10，此时高压泵8进行工作，将冷却箱2中的液体通过回流管9流至冷源箱7内，冷源箱7内的水通过进水管6进入冷却箱2内，直至温度检测器检测到温度未达到设定温度时，关闭电磁阀10和高压泵8。
具体原理如下，冷却箱2之间与热源1接触，且另一侧防止第一散热风扇组3，提高冷却箱2的散热效果；
通过在冷却箱2内安装搅拌装置，加快冷却箱2内靠近热源1处的液体与靠近第一散热风扇组3处的液体进行位置交换，加快冷却箱2内部的热交换；同时在冷却箱2上安装若干散热片11，加快冷却箱2内的液体与外界的热交换，提高散热效率；
通过在冷却箱2上设置水冷循环系统，且回流管9盘旋在散热架上，在增加回流管9长度的前提下，不占用空间，同时将散热架放置在第一散热风扇组3远离冷却箱2的一侧，利用第一散热风扇组3吹至冷却箱2上回流过来的气流，加快降低回流管9中液体的温度，也将多个散热架错位放置在第一散热风扇组3的一侧，能对其进行同时降温，充分利用风冷；
通过在在冷却箱2下方设置温度检测仪17，在回流管9上安装电磁阀10，高压泵8上安装接收器，能够在冷却箱2内温度高于设定温度时，打开电磁阀10和高压泵8，冷源液中的液体经进水管6进入冷却箱2内，而冷却箱2内的液体通过回流管9进入冷源箱7内，重复上述过程，直至冷却箱2内的温度低于设定温度，这种设置，当热源1温度不是持续散发高密度的热量时，能够节省耗能。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。
Claims (10)
1.一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：包括
冷却箱(2)，一侧与热源(1)接触，另一侧安装第一散热风扇组(3)；
水冷循环机构，包括一端与所述冷却箱(2)上连接的回流管(9)，与所述回流管(9)另一端连接的冷源箱(7)，以及两端分别与所述冷源箱(7)和所述冷却箱(2)连接的进水管(6)；
所述回流管(9)上设有高压泵(8)；
所述冷却箱(2)上设有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装在所述冷却箱(2)一侧的电机(12)，与所述电机(12)的输出端连接的传动机构，以及与所述传动机构连接并设置在所述冷却箱(2)内的第一转动轴(15)和第二转动轴(20)。
2.根据权利要求1所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述冷却箱(2)内在靠近所述电机(12)的一侧安装隔板(13)，所述隔板(13)与所述冷却箱(2)靠近电机(12)一侧的侧壁形成隔热仓(14)，所述传动机构安装在所述隔热仓(14)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述传动机构包括套接在所述电机(12)输出端上的主动齿轮(18)，与所述主动齿轮(18)啮合的从动齿轮(19)；
所述主动齿轮(18)与所述第一转动轴(15)同轴设置，所述从动齿轮(19)与所述第二转动轴(20)同轴设置。
4.根据权利要求2所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述隔热仓(14)内填充润滑油。
5.根据权利要求2所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述第一转动轴(15)与所述第二转动轴(19)的一端均贯穿所述隔板(13)并向所述冷却箱(2)内延伸；
所述电机(12)的输出端与所述冷却箱(2)的连接处、所述第一转动轴(15)和所述第二转动轴(19)与所述隔板(13)的连接处均安装有轴承。
6.根据权利要求3所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述第一转动轴(15)和所述第二转动轴(19)上均安装有若干搅拌叶片(21)，所述搅拌叶片(21)的截面为弧形，所述冷却箱(2)内壁上安装有若干所述弧形止挡块(16)；
所述弧形止挡块(16)与所述第一转动轴(15)和所述第二转动轴一一对应。
7.根据权利要求5所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述散热片(11)的一端贯穿所述隔板(13)并向所述冷却箱(2)内延伸，另一端贯穿所述冷却箱(2)靠近电机(12)的一侧并向外延伸。
8.根据权利要求3所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：与所述传动机构位于同一排的散热片(11)设置在所述第一转动轴(15)和所述第二转动轴(19)之间。
9.根据权利要求1所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述回流管(9)绕设在散热架上，且位于所述第一散热风扇组(3)的一侧。
10.根据权利要求9所述的一种基于液态传热介质的散热装置，其特征在于：所述散热架有若干，且错位放置在所述第一散热风扇组(3)的一侧。
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