CN207219287U - 一种液冷均液器及使用该液冷均液器的液冷散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液冷均液器以及液冷散热器，包括用于收集液体冷却工质的敞口的集液盒，集液盒的底板是用于均分液体冷却工质的毛细均液板，毛细均液板是具有众多孔隙的毛细结构，集液盒上设有用于固定在发热器件散热器上的固定部件，液冷均液器用于设置在发热器件散热器的散热翅片的正上方，使得位于集液盒内的液体冷却工质在重力作用下通过孔隙流到散热翅片上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片并沿散热翅片的表面流动，将散热翅片表面的热量均匀快速带走。本实用新型通过毛细作用将液体冷却工质快速、全面、均匀地分布到发热器件散热器的散热翅片上，液体冷却工质的利用率可达100％，可实现液体冷却工质对发热器件针对性、集中均匀的喷淋。

Description

一种液冷均液器及使用该液冷均液器的液冷散热器

技术领域

本实用新型属于发热器件的液冷散热领域，尤其涉及一种液冷均液器，还涉及使用该液冷均液器的液冷散热器，主要应用于数据中心服务器中的发热器件的散热。

背景技术

当今，随着网络科技迅猛发展，电子元器件日益集成化、小型化、高功率化，这对电子元器件的散热提出了更高的要求。传统的风冷技术已无法满足现有数据中心等高功率场合的散热需要，目前数据中心更多地正逐渐采用液冷方式进行散热。

本申请人的实用新型专利申请(申请号：201610439358.3)公开了一种高功率电磁波发生器的工质接触式冷却系统，它包括喷嘴、喷淋支管、工质泵、过滤器和盛装有绝缘液体导热工质的工质箱，工质泵沉于绝缘液体导热工质中，过滤器安装在工质泵的入口，工质泵连接喷淋总管，多个喷淋支管并联连接喷淋总管，每个喷淋支管设有多个喷嘴，喷嘴对着高功率电磁波发生器的正面和背面喷淋，形成相对开放式的喷淋结构。

虽然，上述工质喷淋接触式冷却系统有效地解决了大功率器件的散热问题，但是，该冷却系统以及现有的其它液体喷淋方式都还存在着以下缺点：当液体工质喷淋接触发热元件时，无法保证对发热元件有针对性的、集中均匀地进行喷淋，造成液体工质在非发热主体部位聚积，而发热主体部位却无法进行良好的散热，导致冷却效果较差，且冷却效率低，从而直接影响冷却系统的散热效果和发热元件的运行质量。另外，液体工质也没有得到充分利用，造成了变相浪费。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种结构简单、制造成本低、冷却效果好、提高冷却效率的液冷均液器。

本实用新型的第二个目的在于提供一种使用上述液冷均液器的液冷散热器。

本实用新型的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种液冷均液器，其特征在于：它包括用于收集液体冷却工质的敞口的集液盒，所述集液盒的底板是用于均分液体冷却工质的毛细均液板，所述毛细均液板为板块状且是具有众多孔隙的毛细结构，所述集液盒上设有用于固定在发热器件散热器上的固定部件，所述液冷均液器用于设置在发热器件散热器的散热翅片的正上方，使得位于集液盒内的液体冷却工质在重力作用下通过孔隙流到散热翅片上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片并沿散热翅片的表面流动，将散热翅片表面的热量均匀快速带走。

本实用新型的毛细均液板上密布各种孔径的孔隙，通过毛细作用可将集液盒中聚集的液体冷却工质快速、全面、均匀地分布到发热器件散热器的散热翅片上，液体冷却工质的利用率可达100％，能够实现液体冷却工质对发热器件针对性、集中均匀的喷淋，冷却效果好，冷却效率高，提高了冷却系统的散热效果和发热器件的运行质量。另外，本实用新型可应用于不同功率、不同热流密度下的迅速传热，适用范围广，而且外形多变，可针对不同结构的散热器使用；本实用新型结构简单、成本低，易于实现工业化量产，因此，适于广泛推广和适用。

作为本实用新型的一种实施方式，所述孔隙是在平板上开设的毛细通孔，所述毛细通孔与散热翅片的形状相适应且一一上下对应，所述毛细均液板的底面与散热翅片的顶端之间具有间隙。

作为本实用新型的一种推荐方式，所述毛细通孔为长条形孔，数条毛细通孔间隔并列排布。

本实用新型所述毛细通孔的宽度是0.5～5mm。

本实用新型通过限定毛细均液板上的毛细通孔与散热翅片之间的距离，保证集液盒中的液体冷却工质通过毛细作用均匀分布到每一个散热翅片表面，当毛细通孔的宽度大于散热翅片的宽度时，所述毛细通孔的下孔沿与该毛细通孔相对应的散热翅片的顶端之间距离是0～1mm；当所述毛细通孔的宽度小于或等于散热翅片的宽度时，所述毛细通孔的下孔沿与该毛细通孔相对应的散热翅片的顶端之间距离是0.5～5mm。

本实用新型所述毛细均液板主要由至少一层毛细多孔材料组成，当毛细多孔材料为两层以上时，所述毛细均液板由多层毛细多孔材料依次铺叠而成，所述孔隙即是毛细多孔材料本身具有的孔隙，所述毛细均液板的底面与散热翅片的顶端相接触。毛细多孔材料可以选用金属材料、无机非金属材料或高分子材料等。毛细多孔材料的孔径和铺叠厚度依赖于所选的液体冷却工质，一般来说，表面张力小的液体冷却工质所选的毛细多孔材料的孔径小，铺叠厚度大；表面张力大的液体冷却工质所选的毛细多孔材料的孔径大，铺叠厚度小。

作为本实用新型的优选实施方式，所述毛细均液板的厚度为0.2～2mm，毛细多孔材料的孔隙孔径为30um～5mm。

本实用新型的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种使用上述液冷均液器的液冷散热器，其特征在于：它包括所述液冷均液器和位于液冷均液器正下方的发热器件散热器，所述发热器件散热器主要由基板和设于基板上的散热翅片组成，相邻的散热翅片之间具有间隙，所述毛细均液板上的孔隙与散热翅片上下相对应，使得位于集液盒内的液体冷却工质在重力作用下通过孔隙流到散热翅片上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片并沿散热翅片的表面流动，将散热翅片表面的热量均匀快速带走。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述固定部件采用可发生弹性形变的卡扣件，所述卡扣件分布在集液盒的底面周缘上，所述卡扣件通过弹性形变所带来的回复作用力卡合在发热器件散热器的散热翅片上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型的毛细均液板上密布各种孔径的孔隙，通过毛细作用可将集液盒中聚集的液体冷却工质快速、全面、均匀地分布到发热器件散热器的散热翅片上，液体冷却工质的利用率可达100％，可实现液体冷却工质对于发热器件针对性、集中均匀的喷淋，冷却效果好，冷却效率高，提高了冷却系统的散热效果和发热器件的运行质量。

⑵本实用新型可应用于不同功率、不同热流密度下的迅速传热，适用范围广，而且外形多变，可针对不同结构的散热器使用。

⑶本实用新型结构简单、成本低，易于实现工业化量产，适于广泛推广和适用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的结构爆炸图；

图3是本实用新型实施例1的轴向剖视图；

图4是本实用新型实施例1的轴向剖视图(显示出液体冷却工质)；

图5是本实用新型实施例2的轴向剖视图。

具体实施方式

实施例1

如图1～4所示，是本实用新型一种液冷均液器4，它包括用于收集液体冷却工质1的敞口的集液盒2，集液盒2为塑料材质的长方形盒体，液冷均液器4用于设置在发热器件散热器5的散热翅片6的正上方，集液盒2上设有用于固定在发热器件散热器5上的固定部件，集液盒2的底板是用于均分液体冷却工质1的毛细均液板3，毛细均液板3密封安装在集液盒2的底部，毛细均液板3为板块状且是具有众多孔隙的毛细结构，毛细均液板3是液冷均液器4的关键组成部件。在本实施例中，毛细均液板3选用与集液盒2相同材质的板材，孔隙是在平板上开设的毛细通孔7，毛细通孔7为长条形孔，毛细通孔7与散热翅片6的形状相适应且一一上下对应，数条毛细通孔7间隔并列排布。毛细通孔7的宽度是0.5～5mm。毛细均液板3的底面与散热翅片6的顶端之间具有间隙，在本实施例中，毛细通孔7的宽度D小于散热翅片6的宽度d，毛细通孔7的下孔沿与该毛细通孔7相对应的散热翅片6顶端之间的距离L＝0.5～5mm，使得位于集液盒2内的液体冷却工质1在重力作用下通过毛细通孔7流到散热翅片6上后，按照A方向通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片6的表面并沿散热翅片6的表面流动，将散热翅片6表面的热量均匀快速带走。通过限定毛细均液板上的毛细通孔与散热翅片之间的距离，可保证集液盒中的液体冷却工质通过毛细作用均匀分布到每一个散热翅片表面上。

在其它实施例中，当毛细通孔的宽度大于散热翅片的宽度时，毛细通孔的下孔沿与该毛细通孔相对应的散热翅片的顶端之间距离是0～1mm，以保证集液盒中的液体冷却工质通过毛细作用均匀分布到每一个散热翅片表面上。

一种使用上述液冷均液器的液冷散热器，液冷均液器4和位于液冷均液器4正下方的发热器件散热器5，二者的形状均为长方体形状，发热器件散热器5主要由长方形的基板10和设于基板10上的散热翅片6组成，相邻的散热翅片6之间具有间隙8，毛细均液板3上的毛细通孔7与散热翅片6的形状相适应且一一上下对应，使得位于集液盒2内的液体冷却工质1在重力作用下通过毛细通孔7流到散热翅片6上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片6并沿散热翅片6的表面流动，将散热翅片6表面的热量均匀快速带走。

在本实施例中，固定部件采用可发生弹性形变的片状卡扣件11，卡扣件11分布在集液盒2的底面周缘上，它与集液盒2注塑一体成型，当卡扣件11卡合在散热翅片6上时，卡扣件11发生弹性形变，此时，卡扣件11会发生向外的微小位移，卡扣件11利用自身的弹性回复力紧紧卡合在散热翅片6上，通过卡扣件11将液冷均液器4固定在发热器件散热器5的上方，以保证毛细均液板3的底部与散热翅片6之间的间距是0.5～5mm。

本实用新型的工作过程如下：在数据中心服务器的工质喷淋接触式冷却系统中，服务器每个发热器件上方安装一个液冷均液器4，当工质接触式冷却系统工作时，液体冷却工质1首先汇聚到集液盒2内，然后通过底部的毛细均液板3到达散热翅片6的外表面，通过毛细作用迅速、全面的流过散热翅片表面，实现快速、高效的冷却发热器件的效果。当液体冷却工质流过散热翅片表面6后，在发热器件散热器5的底部汇聚，然后通过工质接触式冷却系统回流至外部冷却，如此循环。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于毛细均液板的结构不同，实施例1需要在毛细均液板上开设毛细通孔，并且需要根据散热翅片的排布方式来确定毛细均液板的孔隙位置，制作工艺比较复杂。在本实施例中，毛细均液板3主要由至少一层毛细多孔材料铺叠组成，当毛细多孔材料为两层以上时，毛细均液板3由多层毛细多孔材料依次铺叠而成，孔隙即是毛细多孔材料本身具有的孔隙，可简化制作工艺，采用块状毛细多孔材料代替开设毛细通孔的毛细均液板。毛细均液板3的厚度为0.2～2mm，毛细多孔材料的孔隙孔径为30um～5mm。毛细多孔材料可以选用多孔的金属材料、无机非金属材料或高分子材料等，例如泡沫铜、铝、镍、陶瓷和碳纤维等。毛细多孔材料的孔径和铺叠厚度依赖于所选的液体冷却工质，一般来说，表面张力小的液体冷却工质所选的毛细多孔材料的孔径小，铺叠厚度大；表面张力大的液体冷却工质所选的毛细多孔材料的孔径大，铺叠厚度小。

块状毛细多孔材料密封安装在集液盒2的底部，液冷均液器4通过卡扣件11卡紧在发热器件散热器5的散热翅片6上，毛细均液板3的底面与散热翅片6的顶端相接触。由于毛细多孔材料内部密布具有众多孔隙的毛细结构，与散热翅片6的接触部位直接形成毛细作用，集液盒内液体工质通过毛细多孔材料内部孔隙直接均布在散热翅片6的外表面上，沿外表面均匀、快速的流动，实现散热效果。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷均液器，其特征在于：它包括用于收集液体冷却工质的敞口的集液盒，所述集液盒的底板是用于均分液体冷却工质的毛细均液板，所述毛细均液板为板块状且是具有众多孔隙的毛细结构，所述集液盒上设有用于固定在发热器件散热器上的固定部件，所述液冷均液器用于设置在发热器件散热器的散热翅片的正上方，使得位于集液盒内的液体冷却工质在重力作用下通过孔隙流到散热翅片上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片表面并沿散热翅片的表面流动，将散热翅片表面的热量均匀快速带走。

2.根据权利要求1所述的液冷均液器，其特征在于：所述孔隙是在平板上开设的毛细通孔，所述毛细通孔与散热翅片的形状相适应且一一上下对应，所述毛细均液板的底面与散热翅片的顶端之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细通孔为长条形孔，数条毛细通孔间隔并列排布。

4.根据权利要求3所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细通孔的宽度是0.5～5mm。

5.根据权利要求4所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细通孔的宽度大于散热翅片的宽度，所述毛细通孔的下孔沿与该毛细通孔相对应的散热翅片的顶端之间距离是0～1mm。

6.根据权利要求4所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细通孔的宽度小于或等于散热翅片的宽度，所述毛细通孔的下孔沿与该毛细通孔相对应的散热翅片的顶端之间距离是0.5～5mm。

7.根据权利要求1所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细均液板主要由至少一层毛细多孔材料组成，当毛细多孔材料为两层以上时，所述毛细均液板由多层毛细多孔材料依次铺叠而成，所述孔隙即是毛细多孔材料本身具有的孔隙，所述毛细均液板的底面与散热翅片的顶端相接触。

8.根据权利要求7所述的液冷均液器，其特征在于：所述毛细均液板的厚度为0.2～2mm，毛细多孔材料的孔隙孔径为30um～5mm。

9.一种使用权利要求1所述的液冷均液器的液冷散热器，其特征在于：它包括所述液冷均液器和位于液冷均液器正下方的发热器件散热器，所述发热器件散热器主要由基板和设于基板上的散热翅片组成，相邻的散热翅片之间具有间隙，所述毛细均液板上的孔隙与散热翅片上下相对应，使得位于集液盒内的液体冷却工质在重力作用下通过孔隙流到散热翅片上后，通过毛细作用向下均匀分布到每个散热翅片并沿散热翅片的表面流动，将散热翅片表面的热量快速均匀带走。

10.根据权利要求9所述的液冷散热器，其特征在于：所述固定部件采用可发生弹性形变的卡扣件，所述卡扣件分布在集液盒的底面周缘上，所述卡扣件通过弹性形变所带来的回复作用力卡合在发热器件散热器的散热翅片上。