CN206412346U - 循环散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种循环散热系统，其包含：散热器以及镶嵌在散热器基板中的其中储存有低熔点金属的腔体；电磁泵，所述电磁泵安装在散热器和热源之间的回路上，并仅在所述低熔点金属全部变成液态之后进入运行状态；以及布置距离热源最远处的温度传感器，该温度传感器在检测到低熔点金属的温度高于其熔点时，发出启动信号以便启动所述电磁泵的运行。

Description

循环散热系统

技术领域

本实用新型涉及一种低熔点金属相变储能循环散热系统，由于低熔点金属的温度范围较广，该低熔点金属相变储能循环散热系统可广泛应用于热能的储存或散热领域。

背景技术

在电子设备系统中，有很多发热量很大的芯片都是间隙性工作，但由于工作时芯片发热量大，因此散热系统的设计需按照其最大发热功率，散热系统的功耗和体积都较大。

在一些电子设备散热系统中，也有使用相变材料的方法，但由于传统相变材料为非金属材料，材料密度较小，单位体积的相变潜热较小。又由于其导热系数低，相变材料的体积过大会导致系统热阻过大。因此，在电子设备散热系统中，传统的相变材料的相变潜热往往不足以满足系统工作时间内散热需求，相变材料的加入多为平衡系统不同工作状态时的芯片温度，而对散热系统功耗和体积的优化效果不大。

另外，在传统相变散热系统中，当相变材料完全融化后，就基本失去了功能，成为了散热系统的累赘。

发明内容

本实用新型的实用新型者考虑到本领域现有技术的上述技术需求，提供了一种循环散热系统，其包含散热器以及镶嵌在散热器基板中的其中储存有低熔点金属的腔体。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述腔体为曲线管道。

根据本实用新型的循环散热系统，其还包含有电磁泵，所述电磁泵安装在散热器和热源之间的回路上，并仅在所述低熔点金属全部变成液态之后进入运行状态。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述低熔点金属的熔点范围为-78.2℃～300℃。

根据本实用新型的循环散热系统，其还含有布置距离热源最远处的温度传感器，该温度传感器在检测到低熔点金属的温度高于其熔点时，发出启动信号以便启动所述电磁泵的运行。

根据本实用新型的循环散热系统，其中还含有布置距离热源最远处的流动传感器，该传感器在检测到低熔点金属的流动时，发出启动信号以便启动所述电磁泵的运行。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述腔体的截面为带倒角的长方形、圆形或椭圆形。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述截面的当量直径范围为1mm～ 20mm的常规尺寸或为0.1mm～1mm的微通道尺寸。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述低熔点金属腔体材质为金属，且在管路内壁涂覆一层绝缘材料。

根据本实用新型的循环散热系统，其中所述散热器的翅片可以布置在所述散热风扇的作用范围内，也可以布满整个散热器基板上。所述散热器4从上到下依次由基板、散热翅片和散热风扇组成。

所述低熔点金属为第ⅠA族金属元素及其合金、金属镓、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金、锡基合金或铋基合金。所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。所述铟基合金为铟铋锡合金。

根据本实用新型所制备的低熔点金属熔点为-78.2℃～300℃。通过将所述低熔点金属封闭在循环散热系统的封闭腔体中可以实现相变储能循环散热。通过温度控制器或检测低熔点金属的相变情况的传感器，监测低熔点金属的温度或相态来判断系统的散热性能，从而调整电磁泵供电电源的开关和功率大小来控制低熔点金属的工作状态，进而控制系统所应用的环境的温度。

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。

图1所示为使用根据本实用新型的低熔点金属的一种循环散热系统的实施例的原理结构示意图。

图2所示为使用根据本实用新型的低熔点金属的一种循环散热系统的实施例的侧视结构示意图。

附图标记说明：1-热源，2-低熔点金属腔体，3-电磁泵，4-散热器，5- 温度控制器，6-散热风扇。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

图1所示为使用根据本实用新型的低熔点金属的一种相变储能循环散热系统的实施例的原理结构示意图。图2所示为使用根据本实用新型的低熔点金属的一种循环散热系统的实施例的侧视结构示意图。如图1和2所示，根据本实用新型的循环散热系统包括：热源1，低熔点金属腔体2，电磁泵3，散热器4，温度控制器5，散热风扇6。所述低熔点金属腔体2镶嵌在散热器 4基板中，其中填充熔点为-78.2℃～300℃的低熔点金属。所述低熔点金属腔体2的轨迹为任意形状的封闭曲线，且整体密封，形成所述低熔点金属在液相状态下的流通管路。

所述低熔点金属在环境温度低于其熔点时，保持其固体状态，并在环境温度上升时，吸收环境内的热量，使得环境温度保持不超过其熔点。在环境温度不剧烈变化的情况下，仅仅通过容纳在腔体2内的一定量的低熔点金属的相变储热能力即可以防止环境温度的上升。所述低熔点金属的质量分数为 73.71％锶、22.14％钾、4.14％钠时，所述低熔点金属的熔点为-78.2℃。所述低熔点金属质量分数为85％锡、15％铜时，所述低熔点金属的熔点为300℃。所述低熔点金属质量分数为77％锶、23％钾时，所述低熔点金属的熔点为-37.5℃。所述低熔点金属质量分数为为76.7％钾、23.3％钠时，所述低熔点金属的熔点为-12.7℃。所述低熔点金属为61％镓、25％铟、13％锡、1％锌时，所述低熔点金属的熔点为8.5℃。所述低熔点金属为75.5％镓、24.5％铟时，所述低熔点金属的熔点为15.7℃。所述低熔点金属为金属镓时，所述低熔点金属的熔点为29.8℃；所述低熔点金属为铟铋锡合金，质量分数为51％铟、32.5％铋、16.5％锡时，所述低熔点金属的熔点为60.5℃。所述低熔点金属为锡锌合金，质量分数为88.2％锡、11.8％锌时，所述低熔点金属的熔点为198℃。

所述电磁泵3安装在散热器4基板上热源1与散热器4之间的液态金属流通管路2，用于在被通电运行时驱动腔体2中的液态金属。从而在环境温度剧烈上升时，通过液态金属的快速热交换特性迅速吸收热源处产生的热量，并迅速将所吸收的热量在散热器4处传递给散热器4，以便加速环境热量的排出，从而降低环境温度。

为此，在该散热系统中设置有温度传感器5或流量或粘稠度检测器5，以便感测腔体2中金属是否已经完全处于液相。该传感器5或检测器5通常设置在流通管道2中距离热源1最远的位置，并且在检测到该位置处的低熔点金属的温度高于其熔点或者该位置处的低熔点金属的粘稠度低于其可流动粘稠度时，向电磁泵3发出启动信号，使得电磁泵进入运行状态。所述温度传感器5或流量或粘稠度检测器5还根据实时检测到的温度或流量或粘稠度，调节所述电磁泵3的施加电流大小，从而控制其运行状态。举例而言，温度传感器5通过监测低熔点金属的温度来判断系统的散热性能，从而调整电磁泵供电电源的开关和功率大小来控制低熔点金属的工作状态，进而控制系统的温度。

由于低熔点金属在流动过程中需要通电，因此为了防止漏电，需要所述低熔点金属腔体或管路2内壁涂覆一层绝缘材料。所述低熔点金属腔体或管路2本身的材质可以为金属。所述低熔点金属腔体或管道2的截面为带倒角的长方形、圆形或椭圆形。所述截面的当量直径范围为1mm-20mm的常规尺寸或为0.1mm-1mm的微通道尺寸。根据散热系统的应用场合不同，例如在需要大功率散热的场合，所述低熔点金属腔体或管道2的截面的当量直径可为 15mm、20mm。在一些微小的应用场合，例如芯片散热领域，该所述低熔点金属腔体或管道2的截面为圆形或椭圆形，其截面的当量直径为0.1mm、0.5mm、 1mm。

所述散热器4从上到下依次由基板、散热翅片和散热风扇6组成。所述散热翅片布满整个散热器基板上。所述散热翅片布置在所述散热风扇6的作用范围内，或者说，散热翅片正对着散热风扇6的出风口。

通过上述结构的散热系统使用根据本实用新型的低熔点金属作为传热介质，在使用时，当热源发热量较小或环境温度较低时，发热时间较短时，低熔点金属从热源处或环境中吸收的热量不足以使其融化，温度传感器检测出温度未达到低熔点金属的熔点，从而不会触发其向电磁泵发出启动信号，因此电池泵处于断电不工作状态，此时，满足低功率热源的散热。当热源发热量增大，发热时间延长时，低熔点金属吸收足够的热量即发生相变，变为固液混合物或液态，温度控制器检测出温度达到低熔点金属的熔点，即给电磁泵通电，电磁泵处于工作状态，此时，满足高功率热源的散热。

根据本实用新型所述的低熔点金属，具有如下优点：熔点为-78.2℃～300 ℃的低熔点金属作为相变储热及散热材料使用，其相变潜热大、导热系数高，应用在短时间工作的系统中，可以大大降低发热器件的温度冲击，同时可使散热系统的体积减小、功耗降低。

根据本实用新型的低熔点金属在循环散热系统中应用时，当系统发热量较大，发热时间较长时，低熔点金属吸热变为液态，从而通过循环流动来散热，系统散热能力大大提高。

以上对本实用新型具体实施方式的描述，仅仅为了帮助理解本实用新型的实用新型构思，这并不意味着本实用新型所有应用只能局限在这些特定的具体实施方式。本领域技术人员应当理解，以上所述的具体实施方式，只是多种优选实施方式中的一些示例。任何体现本实用新型权利要求的具体实施方式，均应在本实用新型权利要求所要求保护的范围之内。本领域技术人员能够对上文各具体实施方式中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。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种循环散热系统，其包含：

散热器以及镶嵌在散热器基板中的其中储存有低熔点金属的腔体；

电磁泵，所述电磁泵安装在散热器和热源之间的回路上，并仅在所述低熔点金属全部变成液态之后进入运行状态；以及

布置距离热源最远处的温度传感器，该温度传感器在检测到低熔点金属的温度高于其熔点时，发出启动信号以便启动所述电磁泵的运行。

2.根据权利要求1所述的循环散热系统，其中所述腔体为曲线管道。

3.根据权利要求1所述的循环散热系统，其中所述低熔点金属的熔点范围为-78.2℃～300℃。

4.根据权利要求1所述的循环散热系统，其中还含有布置距离热源最远处的流动传感器，该传感器在检测到低熔点金属的流动时，发出启动信号以便启动所述电磁泵的运行。

5.根据权利要求1-4任一项所述的循环散热系统，其中所述腔体的截面为带倒角的长方形、圆形或椭圆形。

6.根据权利要求5所述的循环散热系统，其中所述截面的当量直径范围为1mm～20mm的常规尺寸或为0.1mm～1mm的微通道尺寸。

7.根据权利要求6所述的循环散热系统，其中所述低熔点金属腔体材质为金属，且在管路内壁涂覆一层绝缘材料。

8.根据权利要求7所述的循环散热系统，其中所述散热器的翅片可以布置在所述散热风扇的作用范围内。