CN207132758U - 一种液态金属自驱动散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液态金属自驱动散热装置，包括吸热腔、第一连接管、第二连接管与散热组件；吸热腔的腔体内填充有液态金属和低沸点工质；第一连接管的第一端与第二连接管的第一端均插入吸热腔内的液态金属中，且第一连接管的第一端与腔体底部的距离大于所述第二连接管的第一端与腔体底部的距离；所述散热组件的第一端与所述第一连接管的第二端连接，散热组件的第二端与所述第二连接管的第二端连接；腔体、第一连接管、散热组件与第二连接管构成供液态金属与低沸点工质流通的循环管路。本实用新型提供的一种液态金属自驱动散热装置，其散热效率高，结构简单，且散热过程不产生任何噪音，提高了用户使用的舒适度，并延长设备使用寿命。

Description

一种液态金属自驱动散热装置

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实设备的散热技术领域，具体涉及一种液态金属自驱动散热装置。

背景技术

VR设备是利用仿真技术创建三维空间的模拟环境，以向使用者提供包含视觉、听觉、触觉等感官的沉浸式体验，让用户能够及时、无限制的实现高级人机交互。VR设备现阶段面临的一个主要问题是短时间使用发热严重，威胁设备使用寿命，同时影响用户体验的舒适度。

现有的相关技术专利主要通过使用高导热材料冷却、风冷和水冷的方式实现对VR设备的散热。一、通过柔性多层石墨烯降温膜进行降温。该降温膜由两个相变层及固定在它们之间的散热层组成，散热层采用不同厚度的条状石墨烯复合成型，使用时相变层材料吸收、储存热源热量并对外释放，配合石墨烯能快速导热的特性，实现对VR设备的温度控制。二、在VR设备运行的过程中通过侧面的风扇运作，将外界环境中的空气吸入到结构内部，空气流经内部通道将电子元件产生的热量带出，实现对设备的散热。三、在VR设备的结构设计中加入回路管道，使用时水箱中的泵工作，驱动水流经VR设备并最终流回水箱，水箱底部设置放有冰块的冰室对回流的水进行快速降温。

上述设备能够实现对VR设备的降温，但仍存在缺陷：使用高导热材料冷却，在短时间范围内能将VR设备的温度控制在一定值，但由于膜与外部环境间未采取主动对流或其他有效的强制散热手段，随使用时间延长，散热效率降低，温度会迅速上升；风冷受空气低导热率的限制，散热的效率较低；使用水冷冷却，一方面需要增设水、泵和管道，使得整套设备重量大幅增加，另一方面泵在工作时会发出噪音，直接影响到用户使用的舒适度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种液态金属自驱动散热装置，以解决现有散热技术中的散热效率低的问题，提高散热效率和和用户使用舒适度，并延长设备使用寿命。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种液态金属自驱动散热装置，包括吸热腔、第一连接管、第二连接管与散热组件；其中，所述吸热腔的腔体内填充有液态金属和低沸点工质；所述第一连接管的第一端与第二连接管的第一端均插入所述吸热腔内的液态金属中，且所述第一连接管的第一端与腔体底部的距离大于所述第二连接管的第一端与腔体底部的距离；所述散热组件的第一端与所述第一连接管的第二端连接，所述散热组件的第二端与所述第二连接管的第二端连接；所述腔体、第一连接管、散热组件与第二连接管构成供液态金属与低沸点工质流通的循环管路。

其中，所述第一连接管的第一端位于所述低沸点工质与液态金属的界面处，所述第二连接管的第一端与所述腔体的底部接触。

其中，所述第一连接管的内径大于所述第二连接管的内径。

其中，所述第一连接管与第二连接管由铜、镍或不锈钢制成。

其中，所述散热组件包括散热板，所述散热板上设有“S”形流道，所述流道的第一端与所述第一连接管连接，所述流道的第二端与所述第二连接管连接。

其中，所述流道的内径大于所述第二连接管的内径。

其中，所述流道为设于所述散热板上的凹槽或管路。

其中，所述散热组件还包括设于所述散热板上的导热翅片。

其中，所述散热组件还包括设于散热板外的散热风扇。

(三)有益效果

本实用新型提供一种液态金属自驱动散热装置，通过低沸点工质和液态金属吸收设备热量；低沸点工质汽化，腔体内压强升高，使吸热腔与散热组件产生压力差，进而使吸收了热量的液态金属流向散热组件；液态金属及汽态工质在散热组件内迅速降温，汽态工质液化并随降温后的液态金属回流到吸热腔的腔体内。经过上述的连续循环流动，热量不间断地被液态金属吸收并从散热组件散发，将设备温度控制在较低的状态。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：一方面，液态金属具有高导热率，有利于提高散热效率，并延长设备使用寿命。另一方面，只需热源与吸热腔之间存在一个极小的温度差(>5℃)即可实现动力的长期、稳定供给，结构简单，且散热过程不产生任何噪音，提高了用户使用的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型一种液态金属自驱动散热装置的结构示意图；附图标记说明

1-散热组件；2-散热板；3-流道；4-第一连接管；5-吸热腔；6-腔体；7-液态金属；8-低沸点工质；9-热源；10-密封件；11-第二连接管；12-散热风扇。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，为本实施例提供的一种液态金属自驱动散热装置，包括吸热腔5、第一连接管4、第二连接管11与散热组件1。

吸热腔5的腔体6内填充有液态金属7和低沸点工质8。其中，低沸点工质8与液态金属7不发生反应。本实施例中以镓铟合金(液态金属)和异戊烷(低沸点工质)为例进行说明。镓铟合金的热导率约为32W/(m·℃)，水的热导率仅为0.58W/(m·℃)，说明镓铟合金的传热能力是水的近55倍。异戊烷的沸点为28℃，极易汽化。进一步的，液态金属7加入到吸热腔5的腔体6前需要进行去氧化处理，去氧化的溶液为NaOH或其他碱性及酸性溶液。

第一连接管4的第一端与第二连接管11的第一端均插入吸热腔5内的液态金属7中，且第一连接管4的第一端与腔体6底部的距离大于第二连接管11的第一端与腔体6底部的距离。本实施例中，吸热腔5的顶板处设有通孔，第一连接管4与第二连接管11穿过通孔伸入腔体6内，且第一连接管4与第二连接管11通过密封件10与通过连接。第一连接管4的第一端位于低沸点工质8与液态金属7的界面以下设定距离处，第二连接管11的第一端与腔体6的底部接触。进一步的，第一连接管4的内径大于第二连接管11的内径。进一步的，第一连接管4与第二连接管11由铜、镍或不锈钢制成。

散热组件1的第一端与第一连接管4的第二端连接，散热组件1的第二端与第二连接管11的第二端连接；腔体6、第一连接管4、散热组件1与第二连接管11构成供液态金属7与低沸点工质8流通的循环管路。本实施例中，散热组件1包括散热板2与散热风扇12。散热风扇12设于散热板2外侧。散热板2上设有“S”形流道3，流道3的第一端与第一连接管4连接，流道3的第二端与第二连接管11连接。进一步的，流道3的内径大于第二连接管11的内径。进一步的，流道3为设于散热板2上的凹槽或管路。流道3的截面形状可以为方形、矩形、圆形或其他形状。进一步的，为提高散热效率，散热板2上还设有导热翅片。

下面通过具体的散热过程，进一步详细的描述。

准备工作；向吸热腔5的腔体6内先注入适量异戊烷，稍适加热使异戊烷汽化以排出腔体6、第一连接管4、流道3、第二连接管11内的空气；向吸热腔5的腔体6内加入去氧化处理的镓铟合金。将VR设备的热源9与吸热腔5的顶板贴合，本实施例中的热源9为芯片。

开启阶段；VR设备使用时，热源9产生热量，腔体6内的镓铟合金和异戊烷同时吸热。当温度超过28℃时，异戊烷汽化，腔体6内的压强升高；腔体6与流道3之间产生压力差，使少量液态镓铟合金经第一连接管4和第二连接管11流入流道3。进入流道3的液态镓铟合金和汽态异戊烷在散热风扇12的作用下迅速冷却。当第一连接管4的第一端到达液态镓铟合金和异戊烷的界面处时，液态镓铟合金和异戊烷交替进入第一连接管4，第一连接管4内的液态金属柱被打断为独立的小段，流道3的第一端的压力产生变化，使流道3内的液态镓铟合金和液化异戊烷从第二连接管11流回到腔体6，循环流动开始。

稳定阶段；液态镓铟合金及异戊烷连续快速吸收热源9热量，在压力作用下交替进入第一连接管4内。在流道3内，液态镓铟合金及异戊烷携带的热量快速散发，降温后经第二连接管11回流至腔体6，进入下一个循环过程。

本实施例提供一种液态金属自驱动散热装置，通过镓铟合金及异戊烷吸收设备热量；异戊烷汽化，使腔体内压强升高；吸热腔与流道产生压力差，进而使吸收了热量的液态金属流向流道；液态镓铟合金及异戊烷在流道内迅速降温，汽态异戊烷液化并随降温后的液态金属回流到吸热腔的腔体内。经过上述的连续循环流动，热量不间断地被液态金属吸收并从散热组件散发，将设备温度控制在较低的状态。具有如下优点：一方面，液态金属具有高导热率，有利于提高散热效率，并延长设备使用寿命。另一方面，只需热源与吸热腔之间存在一个极小的温度差(>5℃)即可实现动力的长期、稳定供给，结构简单，且散热过程不产生任何噪音，提高了用户使用的舒适度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液态金属自驱动散热装置，其特征在于，包括吸热腔、第一连接管、第二连接管与散热组件；其中，所述吸热腔的腔体内填充有液态金属和低沸点工质；所述第一连接管的第一端与第二连接管的第一端均插入所述吸热腔内的液态金属中，且所述第一连接管的第一端与腔体底部的距离大于所述第二连接管的第一端与腔体底部的距离；所述散热组件的第一端与所述第一连接管的第二端连接，所述散热组件的第二端与所述第二连接管的第二端连接；所述腔体、第一连接管、散热组件与第二连接管构成供液态金属与低沸点工质流通的循环管路。

2.根据权利要求1所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述第一连接管的第一端位于所述低沸点工质与液态金属的界面处，所述第二连接管的第一端与所述腔体的底部接触。

3.根据权利要求1所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述第一连接管的内径大于所述第二连接管的内径。

4.根据权利要求1所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述第一连接管与第二连接管由铜、镍或不锈钢制成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述散热组件包括散热板，所述散热板上设有“S”形流道，所述流道的第一端与所述第一连接管连接，所述流道的第二端与所述第二连接管连接。

6.根据权利要求5所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述流道的内径大于所述第二连接管的内径。

7.根据权利要求5所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述流道为设于所述散热板上的凹槽或管路。

8.根据权利要求5所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述散热组件还包括设于所述散热板上的导热翅片。

9.根据权利要求8所述的液态金属自驱动散热装置，其特征在于，所述散热组件还包括设于所述散热板外的散热风扇。