CN207266509U - 一种多冷却方式散热装置 - Google Patents

Abstract

一种多冷却方式散热装置，包括散热单元、冷却单元、动力单元、控制单元，散热单元包括安装板、散热片、导热板、温度传感器、风扇、第一冷却水管、第二冷却水管；冷却单元包括用于存放冷却液的存储容器；动力单元连接冷却单元和散热单元，并通过控制单元控制其将冷却单元的冷却液输送至散热单元；控制单元基于温度传感器检测到的温度控制风扇和动力单元的运行。通过该装置根据热源功率，能自动选择开启自然冷却或者增加风冷或者再加水冷系统，可用在系列产品的不同功率散热所需，具有散热效果好，智能控制，型号、体积统一，工耗低的特点。

Description

一种多冷却方式散热装置

技术领域

本实用新型涉及电子产品核心部件散热领域，特别是一种多冷却方式散热装置。

背景技术

随着电子产品的不断发展，核心部件散热问题尤为重要。如何快速有效的解决热源散热问题，是设备稳定运行的保证。

在热力学中，散热就是热量传递，而热量传递方式主要有三中：热传导，热对流和热辐射。实际工作过程中，散热器基本上会同时使用以上三种热传递，只是侧重点不同，散热效果各有优劣。

目前，市场散热片产品多采用空气自然冷却、风冷或者水冷进行热交换，其冷却单元未形成闭环温控系统。冷却过程多根据热源参数设定散热片大小及风速或者水流速度等条件，冷却过程持续不间断。尤其受环境温度等条件影响较大，存在散热系统型号、体积大小不统一，散热系统不稳定、耗能等特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上面技术的不足，提供一种多冷却方式散热装置。具体技术方案如下：

一种多冷却方式散热装置，包括散热单元、冷却单元、动力单元、控制单元，散热单元包括安装板、散热片、导热板、温度传感器、风扇、第一冷却水管、第二冷却水管，散热片固定在安装板上，并具有多个通孔；导热板由底板和垂直于底板的两个侧壁组成，侧壁的两端固定在安装板上，将散热片罩在导热板内部；第一冷却水管布置于导热板的底板的内部，第二冷却水管通过散热片上的通孔穿插在散热片之间，第一冷却水管和第二冷却水管连通；风扇固定在安装板上，并通过控制线与控制单元电连接；温度传感器用于检测导热板的温度，并通过控制线与控制单元电连接；冷却单元包括用于存放冷却液的存储容器；动力单元连接冷却单元和散热单元，并通过控制单元控制其将冷却单元的冷却液输送至散热单元；控制单元基于温度传感器检测到的温度控制风扇和动力单元的运行。

优选的，第一冷却水管和第二冷却水管均为蛇形水管。

优选的，第一冷却水管具有第一进水口和第一出水口，第二冷却水管具有第二进水口和第二出水口，第一进水口通过动力单元与冷却单元连接，第一出水口通过连接管与第二进水口连通，第二出水口与冷却单元连接。

优选的，温度传感器布置于导热板的底板靠近热源的一面。

优选的，冷却液为冷却水。

优选的，动力单元包括水泵、上阀门和下阀门，水泵通过控制线与控制单元电连接。

优选的，冷却单元还包括布置于存储容器上的加液口及用于控制加液口工作的电磁阀，电磁阀通过控制线与控制单元电连接。

优选的，冷却单元还包括布置于存储容器内的上液位传感器和下液位传感器，上液位传感器和下液位传感器分别通过控制线与控制单元电连接。

优选的，控制单元基于DSP芯片设计。

优选的，控制单元包括DSP芯片、以及与DSP芯片连接的信号采集及放大电路、复位电路、通信电路、电源电路、时钟电路和光电隔离及放大电路。

有益效果：

(1)本实用新型所公开的多冷却方式散热装置集成了空气自然冷却、风冷、水冷的多种冷却方式，可采用组合冷却方式进行热交换，并通过控制单元形成闭环温控系统，冷却过程根据传感器、DSP芯片精确智能控制，并能通过控制单元的程序设计实现可控、可间断冷却，实现灵活控制。

(2)该装置根据热源功率，能通过控制单元设定的不同的温度范围，基于温度传感器采集到的温度自动选择开启自然冷却或者增加风冷或者再加水冷。

(3)散热单元的冷却水管采用蛇形水管设计，能充分达到冷却导热板目的同时，水流通过蛇形布局水管回流过程中，通过风冷达到冷却目的。

(4)冷却单元采用高低液位传感器及电磁阀控制冷却液口，实现冷却液位的自动补偿功能。

(5)该系统受环境温度等外在条件影响较小，可用在系列产品的不同功率散热所需，具有散热效果好，智能控制，型号、体积统一，工耗低的特点。

附图说明

图1为多冷却方式散热装置原理布局图；

图2为多冷却方式散热装置部件说明图；

图3为多冷却方式散热装置散热单元正视图；

图4为多冷却方式散热装置散热单元A-A截面图；

图5为多冷却方式散热装置散热单元B-B截面图；

图6为多冷却方式散热装置控制单元原理图；

附图标注：散热单元1；冷却单元2；控制单元3；动力单元4；控制线单元5；管件单元6；安装板1.1；散热片1.2；导热板1.3；热源1.4；进水口1.5；出水口1.6；温度传感器1.7；风扇罩1.8；风机1.9；蛇形水管1.10；蛇形水管1.11；出水口1.12；进水口1.13；连接管1.14；存储容器2.1；冷却液2.2；加液口2.3；电磁阀2.4；上液位传感器2.5；下液位传感器2.6；水泵4.1；上阀门4.2；下阀门4.3。

具体实施方式

如图1所示，多冷却方式散热装置主要包括散热单元1、冷却单元2、控制单元3、动力单元4、控制线单元5、管件单元6和供电系统。

其中，控制线单元5由多根控制线组成，管件单元6由多根水管组成，结合图1所示，虚线连接线是控制线，用于传感器、风扇、泵、电磁阀等部件与控制单元3的电连接；实线连接线是水管，用于连接存储容器和水管，泵和存储容器。

结合图2至图5所示，散热单元1主要包括安装板1.1、散热片1.2、导热板1.3、进水口1.5、出水口1.6、温度传感器1.7、风扇罩1.8、风扇1.9、蛇形水管1.10、蛇形水管1.11、出水口1.12、进水口1.13和连接管1.14。

散热片1.2固定在安装板1.1上，散热片1.2上设有多个用于穿插蛇形水管的通孔。

导热板1.3呈近似U型结构，由具有一定厚度的底板和垂直于底板的两个侧壁构成，侧壁的两端固定在安装板1.1上，将散热片1.2罩在近似U型结构的内部，导热板1.3的底板的厚度可容纳蛇形水管的分布。

蛇形水管1.10为蛇形结构，其内嵌于导热板1.3的底板；蛇形水管1.11也为蛇形结构，其通过散热片1.2上的通孔穿插在散热片1.2之间，并与散热片1.2呈正交垂直分布。

蛇形水管1.10的进水口1.5穿过导热板1.3的侧壁并通过连接管1.14与蛇形水管1.11的出水口1.6连通，蛇形水管1.10的出水口1.12穿过导热板1.3的侧壁并通过连接管1.14与蛇形水管1.11的进水口1.13连通。

散热装置的散热对象热源1.4通常位于在导热板1.3的底板的背面中心位置，因此，实施例中也温度传感器1.7安装在导热板1.3的底板的背面，并通过控制线与控制单元3连接。

安装板1.1上还固定有风扇1.9和用于保护风扇的风扇罩1.8，风扇1.9通过控制线与控制单元3连接。

所述冷却单元2包括存储容器2.1、加液口2.3、电磁阀2.4、上液位传感器2.5、下液位传感器2.6。

存储容器2.1用于存放冷却液2.2，并设置有加液口2.3及控制加液口2.3工作的电磁阀2.4，以及布置于存储容器2.1内部的上液位传感器2.5和下液位传感器2.6。电磁阀2.4、上液位传感器2.5和下液位传感器2.6通过控制线分别与控制单元3电连接。

所述动力单元4包括水泵4.1、上阀门4.2和下阀门4.3，动力单元4通过水管连接冷却单元2和散热单元1，其中，水泵4.1还通过控制线与控制单元3电连接。

结合图1和图6所示，控制单元3包括DSP芯片、以及与DSP芯片连接的信号采集及放大电路、复位电路、通信电路、电源电路、时钟电路和光电隔离及放大电路。其中：

DSP芯片：数字信号处理器采用专门或者通用的数字信号处理电路，用数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小以及可靠性高的特点，满足对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。

信号采集及放大电路：温度及水位信息均采用传感器来测量采集，可以用多个传感器采集多处多路信号，提高精准度。该电路具体包括信号采集电路和放大电路，信号采集电路可以用电桥电路实现温度信号的测量；由于采集的信号可能是较弱的信号，因此在转换之前要经过放大电路，使其满足芯片内转换器的输入信号要求。

复位电路：芯片运行有问题或运行结束要进行复位，由于自功复位电路具有复位功能和监视系统运行并在系统发生故障或死机时进行复位的能力，所以采用具有监视功能的自动复位电路。基本原理是：电路提供一个用于监视系统运行的监视线，当系统正常运行时，在规定的时间内给监视线提供一个高低电平发生变化的信号，如果在规定的时间内这个信号不发生变化，自动复位电路就认为系统运行不正常，并重新对系统进行复位。

通信电路：可以用标准的串行数字通信接口，实现半双工或者双工通信及多机之间的通信。用串行通信总线可以实现基于DSP的温度控制系统与计算机之间的数据通信，使计算机实时地读取DSP存储器内的数据。

电源电路：DSP芯片工作时选用具有复位功能的、稳定电压的电源来供电，提供稳定的电压输出和监视电压的输出，且可接收相应复位信号，保证DSP芯片复位。

时钟电路：DSP芯片工作是需要外部提供合适频率的时钟信号，给DSP芯片提供时钟一般有两种方法：—是用DSP芯片内部提供的晶振电路，二是用外部振荡源。

光电隔离及放大电路：采用光电耦合器件，工作原理是：在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。进而确保DSP芯片与设备之间的绝缘，输出信号不影响输入端。

可见，控制单元通过控制线分别与风机、温度传感器、水泵、上液位传感器、下液位传感器、电磁阀等连接，通过温度传感器温度信号分别控制风机及水泵的工作状态，通过上液位传感器及下液位传感器的信号，控制电磁阀得启闭状态，完成液位的自动补偿过程。

下面对该装置的工作原理进行简要说明：

温度传感器1.7采集散热单元1的温度，将温度信号传递给控制单元3，并通过控制单元3控制动力单元4及风扇1.9的工作状态，即控制控制水泵4.1、上阀门4.2、下阀门4.3开启及关闭，风扇1.9的风机运转或停止。

当温度传感器1.7检测到热源1.4的温度达到温度设定值时，温度传感器1.7发出信号，控制单元3接收信号并控制动力单元4运行，即将水泵4.1、上阀门4.2、下阀门4.3打开运行，其中，上阀门4.2通过水管连接蛇形水管1.10的进水口1.5，冷却液2.2通过动力单元4作用从进水口1.5进入蛇形水管1.10，并由出水口1.12经连接管1.14从进水口1.13进入蛇形水管1.11，再由出水口1.6通过水管回流至存储器2.1，从而完成一个水冷却循环过程，此过程循环往复。

在冷却单元2中，通过上液位传感器2.5及下液位传感器2.6的信号控制电磁阀的启闭状态，完成液位的自动补偿过程。具体的，当冷却液2.2低于下液位传感器2.6时，控制单元3通过控制线接收到下液位传感器2.6发出的信号，并发出指令开启电磁阀2.4进行液位补充，同理，当液位高于上液位传感器2.5，电磁阀关闭。

综上可见，本装置结合了空气自然冷却、风冷、水冷三种冷却方式，在实际应用时，通过控制单元3还可设定在不同的温度区间采用不同的冷却方式或冷却方式组合。如设定：在低于50度时，采用空气自然冷却即可；50～60度之间，采用空气自然冷却和风冷结合的方式；在高于60度时，开通水冷功能，从而达到有效且合理的冷却控制方式，实现节能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多冷却方式散热装置，其特征在于，包括散热单元、冷却单元、动力单元、控制单元，散热单元包括安装板、散热片、导热板、温度传感器、风扇、第一冷却水管、第二冷却水管，散热片固定在安装板上，并具有多个通孔；导热板由底板和垂直于底板的两个侧壁组成，侧壁的两端固定在安装板上，将散热片罩在导热板内部；第一冷却水管布置于导热板的底板的内部，第二冷却水管通过散热片上的通孔穿插在散热片之间，第一冷却水管和第二冷却水管连通；风扇固定在安装板上，并通过控制线与控制单元电连接；温度传感器用于检测导热板的温度，并通过控制线与控制单元电连接；冷却单元包括用于存放冷却液的存储容器；动力单元连接冷却单元和散热单元，并通过控制单元控制其将冷却单元的冷却液输送至散热单元；控制单元基于温度传感器检测到的温度控制风扇和动力单元的运行。

2.如权利要求1所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，第一冷却水管和第二冷却水管均为蛇形水管。

3.如权利要求1或2所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，第一冷却水管具有第一进水口和第一出水口，第二冷却水管具有第二进水口和第二出水口，第一进水口通过动力单元与冷却单元连接，第一出水口通过连接管与第二进水口连通，第二出水口与冷却单元连接。

4.如权利要求1或2所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，温度传感器布置于导热板的底板靠近热源的一面。

5.如权利要求1或2所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，所述冷却液为冷却水。

6.如权利要求1所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，动力单元包括水泵、上阀门和下阀门，水泵通过控制线与控制单元电连接。

7.如权利要求6所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，冷却单元还包括布置于存储容器上的加液口及用于控制加液口工作的电磁阀，电磁阀通过控制线与控制单元电连接。

8.如权利要求7所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，冷却单元还包括布置于存储容器内的上液位传感器和下液位传感器，上液位传感器和下液位传感器分别通过控制线与控制单元电连接。

9.如权利要求1所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，控制单元基于DSP芯片设计。

10.如权利要求9所述的多冷却方式散热装置，其特征在于，控制单元包括DSP芯片、以及与DSP芯片连接的信号采集及放大电路、复位电路、通信电路、电源电路、时钟电路和光电隔离及放大电路。