CN212781924U - 计算机用散热装置 - Google Patents

Abstract

一种计算机用散热装置，属于计算机散热领域。它包括储液腔、促流泵和液冷模块；所述液冷模块包括至少两组液冷支路，所述液冷支路包括通过管道串接连接的截止阀、冷却器、散热器和保压阀，所述保压阀连接在其所在的液冷支路内的所述冷却器的液流出口侧的液冷支路管道上，所述液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组；所述促流泵采用恒压变量式液流泵。它的能量利用效率高，还可以根据计算机的发热面的发热量开通液冷支路的数量，进一步的根据需要调低促流泵的功率，节约能源。

Description

计算机用散热装置

技术领域

本实用新型涉及散热领域，具体涉及一种计算机用散热装置。

背景技术

计算机工作时，其CPU、显卡等部件会散发大量热量，热量蓄积在CPU或显卡部位造成对应部件温升后会影响元器件寿命，严重时还会诱发元器件保护机制，造成计算机关机。

在台式计算机散热领域，存在被动式散热装置、气冷式主动散热装置和液冷式主动散热装置。其中：被动式散热装置包括散热片，使用时，通过导热硅酯导热连接散热片和CPU，借助散热片增大CPU的散热表面积；气冷式主动散热装置包括散热片和散热风扇，使用时，通过导热硅酯导热连接散热片和CPU，散热风扇吹出的气流流经散热片时加快热量散发；液冷式主动散热装置包括顺次连接形成液流回路的储液腔、促流泵、冷却器、散热器，一般的，在散热器处还设有散热风扇，使用时，通过导热硅酯导热连接CPU和冷却器，与气体相比，液流回路内的冷却液导热系数更高、蓄热系数更大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种计算机用散热装置，以解决现有的液冷式散热装置能量利用效率低的技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一种计算机用散热装置，包括储液腔、促流泵和液冷模块；所述液冷模块包括至少两组液冷支路，所述液冷支路包括通过管道串接连接的截止阀、冷却器、散热器和保压阀，所述保压阀连接在其所在的液冷支路内的所述冷却器的液流出口侧的液冷支路管道上，所述液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组；所述促流泵采用恒压变量式液流泵。

优选的，还包括散热风扇，所述散热器上设有透气间隙，所述液冷模块的所有的散热器间隙叠置形成一组散热模组，所述散热风扇设置在所述散热模组的匹配位置，以使其吹出的气流能够流经所述液冷模块的所有的散热器。

进一步的，在所述冷却模组处，所述液冷模块的所有液冷支路的冷却器叠置并用于顺次热传导连接计算机的发热面，在所述散热模组处，所述液冷模块的所有液冷支路的散热器间隙叠置并逆次邻近所述散热风扇设置。

优选的，在每一液冷支路上，所述保压阀均设置在所述冷却器和所述散热器之间的液冷支路管道上。

优选的，所述冷却器包括多条冷却通道，在每一个冷却器内，相邻的两条冷却通道内的液流逆向流经所述冷却器。

优选的，还包括用于感测计算机的发热面温度的温度传感器和控制模块，所述控制模块用于耦合所述温度传感器和所述截止阀及所述温度传感器与所述促流泵，以使流经每一冷却器的液流压力维持恒定，并使所述温度传感器感测到的温度与该些截止阀的开通数量相关。

本实用新型的有益效果是：

1. 在计算机用散热装置中，冷却器与计算机的发热面的连接面积受计算机的发热面表面积所限，但散热器的设计表面积是可以根据需要设计的。本实用新型在液流通道上置至少两条液冷支路，且使液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组，这样，可以在液流通道主管道内截面一致的情况下，本实用新型的计算机用散热装置的冷却模组处，增大与冷却器壳体相接的液流表面积，充分利用“固体导热系数＞液体导热系数＞气体导热系数”这一原理，提高导热液与计算机的发热面的热传导效果，结合促流泵的恒压变量功能，可以充分发挥导热液的能力，降低计算机用散热装置的整体能耗。此外，通过控制液冷支路的截止阀的开闭，可以根据计算机的发热面的发热量开通液冷支路的数量，从而可以根据需要调低促流泵的功率，节约能源。

2. 一般地，为增大散热器的表面积，散热器多采用回形管道，回形管道间设有透气间隙，液冷模块的所有的散热器间隙叠置形成一组散热模组时，散热风扇吹出的气流仍可以流经散热模组的每一散热器的表面。应当明白，为避免散热风扇吹出的气流影响散热模组的不同层的散热器，散热模组的所有散热器的间距应满足气流携出的热量＞气流携入的热量。

3. 在冷却模组处，液冷模块的液冷支路的冷却器叠置并用于顺次热传导连接计算机的发热面，在散热模组处，液冷模块的所有液冷支路的散热器间隙叠置并逆次邻近散热风扇设置，这样，散热风扇吹的出气流流经的不同散热器内导热液温度依次升高，降低了散热风扇吹出的气流对散热模组的不同层的散热器的影响，从而可以缩减液冷模块的所有的散热器叠置间距，进而降低本实用新型的计算机用散热装置占用的空间。

4. 在每一液冷支路上，所述保压阀均设置在冷却器和散热器之间的管道上，这样有助于保持冷却器内的液体流速的一致，从而提高本实用新型的计算机用散热装置的散热效率的可估测性。

5. 冷却器包括多条冷却通道，这样，在冷却器的液流通道截面一致的情况下，与单条冷却通道的冷却器相比，本实用新型的计算机用散热装置的冷却器的导热液与冷却器壳体相接的表面积增大，充分利用“固体导热系数＞液体导热系数＞气体导热系数”这一原理，提高导热液与计算机的发热面的热传导效果。在每一个冷却器内，相邻的两条冷却通道内的液流逆向流经冷却器，这样，与所有的冷却通道的液流同向流经冷却器相比，计算机的发热面的降温效果更为均匀。

6. 在流经每一冷却器的液流压力维持恒定的情况下，液流的流速维持不变，导热液流经计算机的发热面的时长是可估测的，其热交换的热量也是可估测的，便于设定温度传感器感测到的温度与该些截止阀的开通数量的关系。以根据计算机的发热面的温度对应的散热需要，开通对应数量的截止阀。

附图说明

图1为一种本实用新型的计算机用散热装置的流道示意图。

图2为一种本实用新型的计算机用散热装置的控制模块的电路图之一；

图3为一种本实用新型的计算机用散热装置的控制模块的电路图之二。

图4为一种本实用新型的计算机用散热装置的冷却模组的剖面图。

图5为图4有A-A剖视图。

图6为一种本实用新型的计算机用散热装置的液冷模块、散热风扇和计算机的发热面的相对位置示意图。

附图标记说明，101-导热托板，102-固定架，103-连接组件，104-导热垫板，105-冷却器，11-第一液冷支路，1110-第一冷却通道，1111-第二冷却通道，1112-第三冷却通道，1113-第四冷却通道，1114-第五冷却通道，1115-第六冷却通道，1116-第七冷却通道，1117-第八冷却通道，1118-第九冷却通道，1119-第十冷却通道，115-第一冷却器，116-第一截止阀，117-第一保压阀，118-第一散热器，12-第二液冷支路，125-第二冷却器，126-第二截止阀，127-第二保压阀，128-第二散热器，13-第三液冷支路，135-第三冷却器，136-第三截止阀，137-第三保压阀，138-第三散热器，140-储液腔，141-促流泵，142-散热风扇，143-主管保压阀，2-计算机的发热面。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本实用新型，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本实用新型。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

现有技术中，液冷式散热装置包括储液腔、促流泵、冷却器和散热器，储液腔内用于盛装导热液，导热液尽量选择使用时能够形成流体的、导热系数高且蓄热系数高的材料，比如水。促流泵、冷却器、散热器通过管道串联连接形成一条导热液流道，该条导热液流道的抽液端没入储液腔的液面下，该条导热液流道的排液端延伸到储液腔内。

在计算机用散热装置中，冷却器与计算机的发热面的连接面积受计算机的发热面表面积所限，但散热器的设计表面积是可以根据需要设计的。

一般的，可以通过增加流经计算机的发热面的管道高度来增大与计算机的发热面处的导热液体积来抑制计算机的发热面的温升，但增大与计算机的发热面处的导热液体积仅有助于提高导热液的蓄热能力，也就是降低单位热量造成的导热液温升，但其反而不利于维持导热液的导热效果。其原因在于：在材料的导热性上，一般的存在“固体导热系数＞液体导热系数＞气体导热系数”的公知常识，在增大与计算机的发热面处的管管道高度后，计算机发热面处的导热液与管道表面积比反而会降低，基于液体导热系数弱于固体导热系数，可以预期导热液的吸热能力降低。

本实用新型的发明构思在于，通过提高计算机的发热面处的导热液与管道表面积比，利用固体导热系数＞液体导热系数，提高导热液与计算机的发热面的导热效率，并通过合理利用导热液的蓄热能力，降低计算机用散热装置的整体能耗。对于降低单位热量造成的导热液温升这一问题，可以提高导热液流速来解决；本实用新型拟选择恒压泵维持导热液的稳定流速，从而合理利用导热液的蓄热能力，实现了降低计算机用散热装置的整体能耗的目的。

本实用新型的计算机用散热装置，包括储液腔、促流泵和液冷模块；其中：储液腔用于储存导热液；液冷模块包括至少两组液冷支路，液冷支路包括通过管道串接连接的截止阀、冷却器、散热器和保压阀，保压阀连接在其所在的液冷支路内的冷却器的液流出口侧的液冷支路管道上，液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组；促流泵采用恒压变量式液流泵。恒压变量式液流泵用于泵送液体，其出口端的泵送压力维持恒定，从而维持液冷支路内的流速不变，并能够根据截止阀的开闭状态调整输出流量，从而根据液冷支路的通路与否调整输出功率，进一步的实现节约能源的目的。

实施例1：一种计算机用散热装置，包括储液腔、促流泵、散热风扇和液冷模块；其中：储液腔用于储存导热液；液冷模块包括至少两组液冷支路，液冷支路包括通过管道串接连接的截止阀、冷却器、散热器和保压阀，保压阀连接在其所在的液冷支路内的冷却器的液流出口侧的液冷支路管道上，液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组；促流泵采用恒压变量式液流泵；散热器上设有透气间隙，液冷模块的所有的散热器间隙叠置形成一组散热模组，散热风扇设置在散热模组的匹配位置，以使其吹出的气流能够流经液冷模块的所有的散热器。

图4示出了一种冷却模组，导热托板101、第一冷却器115、导热垫板104、第二冷却器125、导热垫板104、第三冷却器135、导热垫板104和固定架102顺次连接，连接组件103固定连接导热托板101和固定架102，并使导热托板101、第一冷却器115、导热垫板104、第二冷却器125、导热垫板104、第三冷却器135、导热垫板104和固定架102形成一个整体。导热垫板104用于导热连接相邻的两个冷却器。

现有技术中存在一种热管，典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3×（10^-1～10^-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段)，另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此往复循环，热量由热管的一端传至另—端。电子设计中常见直管热管的导热系数可设置为2000W/m·K，有效热阻为1K/W，最大导热能力一般为直径的平方，比如6mm直径热管，最大散热量为36W。

常见导热材料中，纯铜的导热系数为401W/m·K，水的导热系数为0.5～0.7W/mK，导热硅酯的导热系数为1.0～5.0W/m·K，可以看出，使用铜管制作的冷却器的导热系数远远大于使用水使用导热液的导热系数。

现有技术中，热管的蒸发段可以认为是冷却器，热管内的液体蒸发吸热，从而产生冷却计算机加热面的效果；热管的冷凝段可以认为是散热器，热管内的液体冷凝散热，从而产生散热的效果。

图1-6示出了一种计算机用散热装置，该计算机用散热装置中，液冷模块包括三条液冷支路，分别为第一液冷支路11、第二液冷支路12、第三液冷支路13。在每条液冷支路上，截止阀选择三位四通换向阀，三位四通换向阀的P口、T口分别与冷却器的进口、出口管道连通，三位四通换向阀的A口形成液冷支路的进口，三位四通换向阀的B口与保压阀的A进口连通，保压阀的B出口与散热器的进口连通，散热器的出口形成液冷支路的出口。促流泵141连接在液冷主管上，促流泵141的进口通过液冷主管延伸入储液腔140的液面下，促流泵141的出口通过一进三出管接头分别与第一液冷支路11的进口、第二液冷支路12的进口、第三液冷支路13的进口管道连通，第一液冷支路11的出口、第二液冷支路12的出口、第三液冷支路13的出口通过管道延伸入储液腔140内。为了维持流经散热器138的导热液压力，在图1所示的计算机用散热装置还包括主管保压阀143，第一液冷支路11的出口、第二液冷支路12的出口、第三液冷支路13的出口通过三进一出管接头与主管保压阀143的A进口管道连通，主管保压阀143的B出口通过液冷主管延伸入储液腔140内。

一般地，为增大散热器的表面积，散热器多采用回形管道，回形管道间设有透气间隙，液冷模块的所有的散热器间隙叠置形成一组散热模组时，散热风扇吹出的气流仍可以流经散热模组的每一散热器的表面。应当明白，为避免散热风扇吹出的气流影响散热模组的不同层的散热器，散热模组的所有散热器的间距应满足气流携出的热量＞气流携入的热量。

进一步优选的，在冷却模组处，液冷模块的液冷支路的冷却器105叠置并用于顺次热传导连接计算机的发热面2，在散热模组处，液冷模块的液冷支路的散热器间隙叠置并逆次邻近散热风扇142设置。参见图6，第三液冷支路13的第三冷却器135、第二液冷支路12的第二冷却器125、第一液冷支路11的第一冷却器115渐次邻近计算机的发热面2，计算机的发热面的热量顺次经第一冷却器115、第二冷却器125热传导至第三冷却器135，也即是说，使用时，第一冷却器115的温度＞第二冷却器125的温度＞第一冷却器135的温度，第一液冷支路11的第一散热器118的温度＞第二液冷支路12的第二散热器128的温度＞第三液冷支路13的第三散热器138的温度。在散热模组处，第三散热器138、第二散热器128、第一散热器118逆次临近散热风扇142，这样，散热器吹出的风流顺次流经第三散热器138、第二散热器128、第一散热器118。散热风扇吹的出气流流经的不同散热器内导热液温度依次升高，降低了散热风扇吹出的气流对散热模组的不同层的散热器的影响，从而可以缩减液冷模块的所有的散热器叠置间距，进而降低本实用新型的计算机用散热装置占用的空间。

优选的，在每一液冷支路上，保压阀均设置在冷却器和散热器之间的液冷支路管道上。这样有助于保持冷却器内的液体流速的一致，从而提高本实用新型的计算机用散热装置的散热效率的可估测性。

优选的，冷却器包括多条冷却通道，在每一个冷却器内，相邻的两条冷却通道内的液流逆向流经冷却器。参见图4，每个冷却器包括10条冷却通道，分别为：第一冷却通道1110、第二冷却通道1111、第三冷却通道1112、第四冷却通道1113、第五冷却通1114、第六冷却通道1115、第七冷却通道1116、第八冷却通道1117、第九冷却通道1118、第十冷却通道1119，其中第一冷却通道1110、第三冷却通道1112、第五冷却通1114、第七冷却通道1116、第九冷却通道1118内的液流方向相同，第二冷却通道1111、第四冷却通道1113、第六冷却通道1115、第八冷却通道1117、第十冷却通道1119内的液流方向相同，且第一冷却通道1110、第三冷却通道1112、第五冷却通1114、第七冷却通道1116、第九冷却通道1118内的液流方向与第二冷却通道1111、第四冷却通道1113、第六冷却通道1115、第八冷却通道1117、第十冷却通道1119内的液流方向相反。这样，在冷却器的液流通道截面一致的情况下，与单条冷却通道的冷却器相比，本实用新型的计算机用散热装置的冷却器的导热液与冷却器壳体相接的表面积增大，充分利用“固体导热系数＞液体导热系数＞气体导热系数”这一原理，提高导热液与计算机的发热面的热传导效果。在每一个冷却器内，相邻的两条冷却通道内的液流逆向流经冷却器，这样，与所有的冷却通道的液流同向流经冷却器相比，计算机的发热面的降温效果更为均匀。

优选的，本实用新型的计算机用散热装置还可以包括用于感测计算机的发热面温度的温度传感器和控制模块，控制模块用于耦合温度传感器和截止阀及温度传感器与促流泵，以使流经每一冷却器的液流压力维持恒定，并使温度传感器感测到的温度与该些截止阀的开通数量相关。参见图1-3，截止阀选择三位四通电磁阀，控制模块选择单片机，单片机选择STM8S105型单片机，温度传感器选择DS18B20型温度传感器，控制开关Q1、控制开关Q2、控制开关Q3、控制开关Q4均选择场效应管，电源芯片选择LM1117-5.0型稳压芯片，其输入端连接12V直流电源，输出端输出5.0V直流电压。一般的，计算机的电源输出有12V直流电压。STM8S105型单片机的引脚17输出高电平时，第一截止阀的线圈通电，STM8S105型单片机的引脚17输出低电平时，第一截止阀的线圈断电；STM8S105型单片机的引脚18输出高电平时，第二截止阀的线圈通电，STM8S105型单片机的引脚18输出低电平时，第二截止阀的线圈断电；STM8S105型单片机的引脚19输出高电平时，第三截止阀的线圈通电，STM8S105型单片机的引脚19输出低电平时，第三截止阀的线圈断电；STM8S105型单片机的引脚21输出高电平时，促流泵电源电路接通，STM8S105型单片机的引脚21输出低电平时，促流泵的电源电路断开。根据需要，STM8S105型单片机的GPIO引脚还与促流泵的流量调节端子对应电连接。比如，本实施例的计算机用散热装置包含三条液冷支路，促流泵具有低流量、中流量、高流量三种模式，单片机的两根引脚配合就能够实现三种模式的切换。在流经每一冷却器的液流压力维持恒定的情况下，液流的流速维持不变，导热液流经计算机的发热面的时长是可估测的，其热交换的热量也是可估测的，便于设定温度传感器感测到的温度与该些截止阀的开通数量的关系。以根据计算机的发热面的温度对应的散热需要，开通对应数量的截止阀。

使用前，配置计算机的发热面有三个温度区间：A区间、B区间、C区间，A区间、B区间、C区间温度渐次升高。在A区间，促流泵处于低流量输出模式，第一液冷支路11的第一截止阀115处于通路状态，第二液冷支路12的第二截止阀125、第三液冷支路13的第三截止阀135均处于断路状态；在B区间，促流泵处于中流量输出模式，第一液冷支路11的第一截止阀115、第二液冷支路12的第二截止阀125均处于通路状态，第三液冷支路13的第三截止阀135处于断路状态；在C区间，促流泵处于高流量输出模式，第一液冷支路11的第一截止阀115、第二液冷支路12的第二截止阀125、第三液冷支路13的第三截止阀135均处于通路状态。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能地阐述本实用新型得发明构思。在不脱离本实用新型的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本实用新型已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施方式，均应属于为本实用新型隐含公开的内容。

Claims (6)

1.一种计算机用散热装置，包括储液腔、促流泵和液冷模块；其特征在于：所述液冷模块包括至少两组液冷支路，所述液冷支路包括通过管道串接连接的截止阀、冷却器、散热器和保压阀，所述保压阀连接在其所在的液冷支路内的所述冷却器的液流出口侧的液冷支路管道上，所述液冷模块内的所有的冷却器叠置并热传导连接形成一组冷却模组；所述促流泵采用恒压变量式液流泵。

2.如权利要求1所述的计算机用散热装置，其特征在于：还包括散热风扇，所述散热器上设有透气间隙，所述液冷模块的所有的散热器间隙叠置形成一组散热模组，所述散热风扇设置在所述散热模组的匹配位置，以使其吹出的气流能够流经所述液冷模块的所有的散热器。

3.如权利要求2所述的计算机用散热装置，其特征在于：在所述冷却模组处，所述液冷模块的所有液冷支路的冷却器叠置并用于顺次热传导连接计算机的发热面，在所述散热模组处，所述液冷模块的所有液冷支路的散热器间隙叠置并逆次邻近所述散热风扇设置。

4.如权利要求1所述的计算机用散热装置，其特征在于：在每一液冷支路上，所述保压阀均设置在所述冷却器和所述散热器之间的液冷支路管道上。

5.如权利要求1所述的计算机用散热装置，其特征在于：所述冷却器包括多条冷却通道，在每一个冷却器内，相邻的两条冷却通道内的液流逆向流经所述冷却器。

6.如权利要求1所述的计算机用散热装置，其特征在于：还包括用于感测计算机的发热面温度的温度传感器和控制模块，所述控制模块用于耦合所述温度传感器和所述截止阀及所述温度传感器与所述促流泵，以使流经每一冷却器的液流压力维持恒定，并使所述温度传感器感测到的温度与该些截止阀的开通数量相关。

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