CN207969270U - 一种水冷装置和水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷装置和水冷系统，该水冷装置包括水冷板体和盖板，所述盖板盖合于所述水冷板体之上，其中：在所述水冷板体中设置有进水口、出水口以及水道，所述进水口、所述水道以及所述出水口连通设置，所述水道设置有至少两个设定形状的水冷腔体以及用于连通所述不同的水冷腔体的流道；在所述水冷腔体中，设置有用于改善散热效果的散热结构；所述水冷腔体在所述水冷板体中的设置位置，与所述水冷装置所适配的待散热装置中发热元件的设置位置相匹配。本实用新型通过水冷腔体的使用使得水冷液在水冷装置的水道中产生紊流，从而使得水冷装置的对流换热系数较高，可以提高散热效率。

Description

一种水冷装置和水冷系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种水冷装置和水冷系统。

背景技术

水冷散热是近年来针对大功率密度的应用场合而兴起的散热方式，比如，激光、服务器、光伏能源、医疗设备、固态发射机以及军工设备等中，对温度的要求极为苛刻，相较于金属外壳的直接自主热传递的散热方式，水冷散热由于其较高的散热效率能明显降低硬件工作时的温度。

目前，水冷的水道通常设计成圆形或矩形，采用内接或外接水管的形式对设备进行散热。而圆形或矩形的水道设计的缺陷在于水流在这种水道中不能产生紊流，造成对流换热系数低，散热效果差等问题。对于较大功率的热源，如热源，瞬时产生的较高热量在传统的水道中不能及时散热，将导致局部温度过高，使得热源的性能产生影响甚至损坏。

实用新型内容

本实用新型提供一种水冷装置和水冷系统，可以提高水冷装置以及水冷系统的散热效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种水冷装置，包括：水冷板体和盖板，所述盖板盖合于所述水冷板体之上，其中：

在所述水冷板体中设置有进水口、出水口以及水道，所述进水口、所述水道以及所述出水口连通设置，所述水道设置有至少两个设定形状的水冷腔体以及用于连通所述不同的水冷腔体的流道；

在所述水冷腔体中，设置有用于改善散热效果的散热结构；所述水冷腔体在所述水冷板体中的设置位置，与所述水冷装置所适配的待散热装置中发热元件的设置位置相匹配。

可选的，所述散热结构包括：设置于所述水冷腔体内部的多个散热齿片，所述散热齿片在所述水冷腔体中的排布方向与水冷液在所述水冷腔体中的流动方向相一致。

可选的，所述水冷装置的水冷腔体的形状与所述水冷腔体所匹配的发热元件的形状相匹配。

可选的，所述水冷装置的水冷腔体中的散热齿片的排布稀疏度与所述水冷腔体所匹配的发热元件的发热特征相匹配。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种水冷系统，包括：如本实用新型任意实施例所述的水冷装置和热源，其中，

所述热源包括：功放元件安装面，以及设置于所述功放元件安装面一侧的发热元件；

所述功放元件安装面中远离所述发热元件的一侧与所述水冷装置之间通过紧固元件固定。

可选的，所述发热元件包括功放管和吸收负载。

可选的，所述热源的总发热量为5千瓦；所述功放管的数量是8个，每个功放管的发热量为0.5千瓦；所述吸收负载的数量是7个，总的发热量是1千瓦；所述功放管的管座的散热面的尺寸是4厘米*1厘米；

各所述功放管按照设定间隔纵向设置于所述功放元件安装面之上，且各所述功放管到达所述功放元件安装面的一个纵向侧边的距离均相同；

各所述吸收负载按照设定间隔纵向设置于所述功放元件安装面之上，且相邻设置的吸收负载到达所述功放元件安装面的一个纵向侧边的距离不相同，间隔一个吸收负载的两个间隔吸收负载到达所述功放元件安装面的一个纵向侧边的距离相同。

可选的，所述散热齿片的齿间距设置为1毫米，齿高设置为3毫米。

可选的，所述功放管的管座与所述功放元件安装面之间，以及所述吸收负载与所述功放元件安装面之间，均通过适配紧固元件固定。

可选的，所述出水口和所述进水口设置在所述水冷板体同一侧，所述出水口设置在所述功放管所对应的水冷腔体所在的列，所述进水口设置在所述吸收负载所对应的水冷腔体所在的列。

本实用新型实施例通过在水冷装置的水道中设置水冷腔体，水冷腔体中设置有用于改善散热效果的结构，并且水冷腔体在所述水冷板体中的设置位置与水冷装置所适配的待散热装置中的发热元件的设置位置相匹配，水冷腔体的使用使得水冷液在水冷装置的水道中产生紊流，从而使得水冷装置的对流换热系数较高，可以提高散热效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种水冷装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种水冷腔体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种水冷系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的一种功放元件安装面的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的一种水冷装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的一种水道的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的另一种水道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种水冷装置的结构示意图，本实施例可适用于对温度要求较为苛刻的大功率设备散热的情况，如图1所示，该水冷装置包括水冷板体11和盖板12，箭头表示盖板12盖合于水冷板体之上，用于构成封闭的水冷散热装置，其中：

在水冷板体11中设置有进水口13、出水口14以及水道15(在图1中用虚线框所框选)，进水口13、水道15以及出水口14连通设置，水道15设置有至少两个设定形状的水冷腔体16以及用于连通不同的水冷腔体16的流道17。

其中，设定形状可以与待散热装置中的发热元件的形状相匹配，如，发热元件是长方形，则水冷腔体可以设置为与该发热元件的大小相匹配的长方形。

需要说明的是，作为示例在图1中将各个水冷腔体16的形状设置为相同，实际上，不同水冷腔体的形状可以相同或者不同。

进水口、水道以及出水口之间连通设置，可以是在进水口和水道之间设置一个连通的流道，在水道与出水口之间也可以设置一个连通的流道。流道可以根据水冷腔体之间、进水口与水道之间以及水道与出水口之间的位置结构进行适配设置，可以方便加工并且利于散热。

盖板可以根据实际需要设置，如可以在盖板上设置至少一个凹槽，不仅可以减轻盖板的重量，而且方便拆卸。

在水冷腔体16中，设置有用于改善散热效果的散热结构；水冷腔体16在水冷板体中的设置位置，与水冷装置所适配的待散热装置中发热元件的设置位置相匹配。

其中，散热结构可以是螺旋式的、风扇式的散热结构，也可以是散热齿片，在水冷腔体中设置散热结构可以使水冷液在水冷腔体中形成紊流，从而提高对流换热系数，有助于热量的扩散。

图2是本实用新型实施例提供的一种水冷腔体的结构示意图，如图2所示，在水道中设置的散热结构包括设置于水冷腔体内部的多个散热齿片18，散热齿片18在水冷腔体中的排布方向与水冷液在水冷腔体中的流动方向相一致。

其中，散热齿片的数量可以由散热齿片之间的间隙，和与散热齿片适配的待散热装置中的发热元件所呈现的形状来决定。例如，发热元件的形状是长方形，长是10毫米，散热齿片的间隙是2毫米，则，可以设置6个散热齿片。水冷液可以采用冷水、蒸馏水等，也可以采用特定的导热液。

可选的，水冷装置的水冷腔体16的形状与水冷腔体16所匹配的发热元件的形状相匹配。

可选的，水冷装置的水冷腔体16中的散热齿片18的排布稀疏度与水冷腔体16所匹配的发热元件的发热特征相匹配。

可以理解的是，如果发热元件的不同位置体现不同的发热特征，散热齿片可以根据发热元件的发热特征设置排布的稀疏度，如图4所示，散热齿片的排布稀疏度不均匀。如发热元件的一个位置所在的区域发热量是0.3千瓦，而在另一个位置所在的区域发热量是0.03千瓦，则可以在发热量是0.3千瓦的位置区域设置相对密集的散热齿片，而对于发热量是0.03千瓦的位置区域设置相对稀疏的散热齿片。

本实用新型实施例通过在水冷装置的水道中设置水冷腔体，水冷腔体中设置有用于改善散热效果的结构，并且水冷腔体在所述水冷板体中的设置位置与水冷装置所适配的待散热装置中的发热元件的设置位置相匹配，水冷腔体的使用使得水冷液在水冷装置的水道中产生紊流，从而使得水冷装置的对流换热系数较高，可以提高散热效率。

实施例二

图3是本实用新型实施例二提供的一种水冷系统的结构示意图，本实施例可以适用于热源散热的情景。如图3所示，该水冷系统包括上述实施例所述的水冷装置10以及热源20，其中，热源20包括：功放元件安装面21，以及设置于功放元件安装面21一侧的发热元件22。

如图3所示，箭头表示热源20与水冷装置10衔接，功放元件安装面21中远离发热元件的一侧与水冷装置10之间通过紧固元件固定。

其中，紧固元件包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销。例如，紧固元件可以是螺钉，在水冷装置的上设置有螺纹结构的孔洞，功放元件安装面设置有适配该螺纹结构孔洞的开孔，通过螺钉穿过功放安装面设置的开孔旋进水冷装置设置的螺纹结构的孔洞，使功放元件安装面与水冷装置固定，可以方便水冷系统的封装和模块化。

图4是本实用新型实施例二提供的一种功放元件安装面的结构示意图，如图3及图4所示，在该功放元件安装面21上设置有多个发热元件22，该发热元件22包括多个功放管23和多个吸收负载24。

其中，吸收负载可以是吸收电阻和电容。

可选的，热源的总发热量为5千瓦；功放管23的数量是8个，每个功放管23的发热量为0.5千瓦；吸收负载24的数量是7个，总的发热量是1千瓦；功放管23的管座的散热面的尺寸是4厘米*1厘米。

其中，5千瓦热源由于其较高的发热量而难以集成和使用，一直是固态发射机领域的一个难点。本实施例设置适配数量和发热量的功放管和吸收负载，将其集成为5千瓦的热源。每个功放管的热流密度可达125w/cm²，是热流密度超过100w/cm²的高热流密度。

如图4所示，各功放管23按照设定间隔纵向设置于功放元件安装面21之上，且各功放管23到达功放元件安装面21的一个纵向侧边的距离均相同。纵向侧边可以是如图4所示的长方形所表征的功放元件安装面的左侧边界或右侧边界。

各吸收负载24按照设定间隔纵向设置于功放元件安装面21之上，且相邻设置的吸收负载24到达功放元件安装面21的一个纵向侧边的距离不相同，间隔一个吸收负载24的两个间隔吸收负载24到达功放元件安装面的一个纵向侧边的距离相同。如图4所示，第一个、第三个、第五个和第七个吸收负载的设置位置相同，第二个、第四个和第六个吸收负载的设置位置相同，相邻的负载设置位置不同，与功放元件安装面所在的左侧边界或右侧边界的距离不同。

可选的，功放管的管座与功放元件安装面之间，以及吸收负载与功放元件安装面之间，均通过适配紧固元件固定。

其中，功放管的底座可以通过与之适配的紧固元件安装于功放安装面上，吸收负载也可以通过与之适配的紧固元件安装于功放安装面上。

可以理解的是，将功放管和吸收负载集成在功放元件安装面上，功放元件安装面与水冷装置固定连接，因此，将热源和水冷装置集成到一个模块中，可以作为一个5千瓦热源的水冷系统加以应用于固态发射机中。现有技术中，通常热源的射频放大链比较分散，5千瓦热源的将整个射频放大链与水冷装置集成在一起，缩短放大链路，减小射频引线对热源反射系数以及插入损耗等指标的影响，同时，还可以使得热源的结构更加紧凑，整机功率容量更高。

在一个具体实施方式中，适用于5千瓦热源散热的水冷装置可以设置为如图5所示，图5是本实用新型实施例提供的一种水冷装置的结构示意图，该水冷装置设置于远离功放元件安装面的一侧，水冷腔体的位置与该水冷装置中的功放管和吸收负载的位置相匹配。该水冷装置包括进水口13、出水口14以及水道15。水道15包括水冷腔体16和流道17。

出水口和进水口设置在水冷板体的同一侧，出水口设置在功放管所对应的水冷腔体所在的列，进水口设置在吸收负载所对应的水冷腔体所在的列。水道呈现为U型结构，这样的设置有利于水冷液在进水口和出水口的压差稳定，可以使水冷液分流均匀。温升稳定。

可选的，图6是本实用新型实施例提供的一种水道的结构示意图，该水道适用于上述具体实施方式中功放管对应的水道的结构，图7是本实用新型实施例提供的另一种水道的结构示意图，该水道适用于上述具体实施方式中吸收负载对应的水道的结构。如图6和图7所示，功放管对应的水道结构和吸收负载对应的水道结构均包括散热齿片18和流道17，水冷腔体的形状与功放管和吸收负载的形状相匹配，并且根据功放管和吸收负载的散热特性、安装位置以及排列方式设置水道的结构。

水冷腔体设置为散热齿片，并且散热齿片的齿间距设置为1毫米，齿高设置为3毫米。

可以理解的是，在水冷腔体中设置散热齿片，不仅要加工简便，而且要保证较高的散热效率。因此，需要设置的高度、齿间距，可以利用ANSYS ICEPAK热分析软件对不同结构参数的散热齿片进行分析，可以设置仿真的入水温度为20℃，入水流速均为4m/s，根据仿真结果分析不同齿高和齿间距下的散热效果，可以将齿间距设置为1毫米，齿高设置为3毫米，此时，散热效果最好，并且易于加工。

该散热齿片的设置，可以使得当水冷装置的流量为10L/min时，5千瓦热源的功放管的管座最高温度不超过150℃，从而实现热源在水冷装置上的高效率散热。

本实用新型实施例在功放元件安装面一侧设置发热元件，在功放元件安装面远离发热元件的一侧设置水冷装置，将热源和水冷装置加以集成为水冷系统，从而可以使热源的结构更加紧凑，整机功率容量更高。同时，水冷装置还可以提高热源的散热效率。

值得注意的是，上述水冷装置和水冷系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种水冷装置，其特征在于，包括：水冷板体和盖板，所述盖板盖合于所述水冷板体之上，其中：

在所述水冷板体中设置有进水口、出水口以及水道，所述进水口、所述水道以及所述出水口连通设置，所述水道设置有至少两个设定形状的水冷腔体以及用于连通所述不同的水冷腔体的流道；

在所述水冷腔体中，设置有用于改善散热效果的散热结构；所述水冷腔体在所述水冷板体中的设置位置，与所述水冷装置所适配的待散热装置中发热元件的设置位置相匹配。

2.根据权利要求1所述的水冷装置，其特征在于，所述散热结构包括：设置于所述水冷腔体内部的多个散热齿片，所述散热齿片在所述水冷腔体中的排布方向与水冷液在所述水冷腔体中的流动方向相一致。

3.根据权利要求2所述的水冷装置，其特征在于，所述水冷装置的水冷腔体的形状与所述水冷腔体所匹配的发热元件的形状相匹配。

4.根据权利要求3所述的水冷装置，其特征在于，所述水冷装置的水冷腔体中的散热齿片的排布稀疏度与所述水冷腔体所匹配的发热元件的发热特征相匹配。

5.一种水冷系统，其特征在于，包括：如权利要求1-4任一项所述的水冷装置和热源，其中，

所述热源包括：安装面，以及设置于所述热源安装面一侧的发热元件；

所述热源安装面中远离所述发热元件的一侧与所述水冷装置之间通过紧固元件固定。

6.根据权利要求5所述的水冷系统，其特征在于，所述发热元件包括功放管和吸收负载。

7.根据权利要求6所述的水冷系统，其特征在于，所述热源的总发热量为5千瓦；所述功放管的数量是8个，每个功放管的发热量为0.5千瓦；所述吸收负载的数量是7个，总的发热量是1千瓦；所述功放管的管座的散热面的尺寸是4厘米*1厘米；

各所述功放管按照设定间隔纵向设置于所述热源安装面之上，且各所述功放管到达所述热源安装面的一个纵向侧边的距离均相同；

各所述吸收负载按照设定间隔纵向设置于所述热源安装面之上，且相邻设置的吸收负载到达所述热源安装面的一个纵向侧边的距离不相同，间隔一个吸收负载的两个间隔吸收负载到达所述热源安装面的一个纵向侧边的距离相同。

8.根据权利要求7所述的水冷系统，其特征在于，所述散热齿片的齿间距设置为1毫米，齿高设置为3毫米。

9.根据权利要求7所述的水冷系统，其特征在于，所述功放管的管座与所述热源安装面之间，以及所述吸收负载与所述热源安装面之间，均通过适配紧固元件固定。

10.根据权利要求7所述的水冷系统，其特征在于，所述出水口和所述进水口设置在所述水冷板体的同一侧，所述出水口设置在所述功放管所对应的水冷腔体所在的列，所述进水口设置在所述吸收负载所对应的水冷腔体所在的列。