CN214281969U - 水冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种水冷散热系统，水冷散热系统包括两相流导热装置、水冷散热装置。两相流导热装置包括相连接的热源接触部以及导热部，热源接触部用于接触需要散热的热源部件；导热部具有散热壳体以及设置在散热壳体内的两相流换热模块；两相流换热模块用于将热源接触部所吸收的热量传热至散热壳体上；水冷散热装置包括水循环管路以及连接在水循环管路之间的水冷换热座；散热壳体容置于水冷换热座中，且与水冷换热座之间形成过水间隙，以使水循环管路中的水流经过水间隙时，与散热壳体换热。因此本申请方案提高了对热源部件的散热效率。

Description

水冷散热系统

技术领域

本申请涉及电子设备散热领域，特别涉及一种水冷散热系统。

背景技术

电子设备中，CPU、MCU以及主板等部件发热量大，若不及时降温，将导致温度过高而触发保护启动，影响电子设备的正常工作进行。

相关技术中，通常使用铜质散热器通过接触发热器件而为发热器件散热，然而，这种散热方式的散热效率较低，无法快速的为发热器件进行散热。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请的一个目的在于提出一种水冷散热系统，以提高散热效率。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

根据本申请的一个方面，本申请提供一种水冷散热系统，包括：

两相流导热装置，包括相连接的热源接触部以及导热部，所述热源接触部用于接触需要散热的热源部件；所述导热部具有散热壳体以及设置在所述散热壳体内的两相流换热模块；所述两相流换热模块用于将所述热源接触部所吸收的热量传热至所述散热壳体上；

水冷散热装置，包括水循环管路以及连接在所述水循环管路之间的水冷换热座；所述散热壳体容置于所述水冷换热座中，且与所述水冷换热座之间形成过水间隙，以使所述水循环管路中的水流经所述过水间隙时，与所述散热壳体换热。

根据本申请一实施例，所述热源接触部呈片状，所述热源接触部的一侧表面用于与所述热源部件贴合，另一侧与所述导热部固定连接。

根据本申请一实施例，所述散热壳体呈柱状，且与所述热源接触部围合形成腔体，所述两相流换热模块容置在所述腔体内。

根据本申请一实施例，所述散热壳体包括散热板以及自所述散热板隆起的罩板，所述散热板与所述罩板围合形成腔体，以用于容置所述两相流换热模块；

所述热源接触部形成在所述罩板表面，且位于所述罩板背离所述散热板的一侧。

根据本申请一实施例，所述散热壳体呈扁平状设置，且所述罩板背离所述散热板的一侧的表面为平面。

根据本申请一实施例，所述水冷换热座内形成有供所述散热壳体容置的腔体，所述水冷换热座上具有与所述腔体连通的进水口和出水口；所述进水口、所述出水口均串联连接于所述水循环管路中，以使水流自所述进水口流入所述腔体，并从所述出水口流出。

根据本申请一实施例，所述水冷换热座具有开口，在所述导热部自所述开口容置于所述水冷换热座内时，所述热源接触部与所述开口密封连接。

根据本申请一实施例，所述水冷散热装置还包括流速调节阀，所述流速调节阀安装在所述水循环管路上，以调节所述水循环管路中水的流速。

根据本申请一实施例，所述水冷换热座内表面上或所述散热壳体的外表面上凸设有导流片，在沿所述水冷换热座的高度方向上，所述导流片对应呈螺旋形排布，以形成螺旋形的流道。

根据本申请一实施例，所述水冷散热装置包括水冷循环模组，所述水循环管路至少部分形成于所述水冷循环模组中。

本实施例所提出的水冷散热系统包括有两相流导热装置，和水冷散热装置，其中两相流导热装置的热源接触部从热源部件上吸收的热量，会传递至导热部。导热部内的两相流换热模块通过介质的两相转化，以迅速吸收热源接触部上的热量并传递至散热壳体上，从而提高热源接触部与热源部件的热交换效率。通过将散热壳体安装在水冷散热装置内的水冷换热座内，并通过水循环管路中的水流经水冷换热座与散热壳体之间的间隙，以迅速带走散热壳体上的热量，从而使散热壳体保持较佳的吸热能力，保证两相流换热模块的正常运作，以持续不断的转移热源部件上的热量，因此本申请方案提高了对热源部件的散热效率，提高了热源部件在持续工作于高发热状态下，稳定工作的能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一实施方式示出的一种两相流导热装置的结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是图1中热源接触部的结构示意图。

图4是根据一实施方式示出的两相流导热装置内水汽循环示意图。

图5是根据一实施方式示出的一种水冷换热座的结构示意图。

图6是图5的俯视图；

图7是根据另一实施方式示出的两相流导热装置的结构示意图

图8是图7的另一视角图。

图9是图7中两相流导热装置中热量传导方向示意图。

附图标记说明如下：

1、两相流导热装置；10、热源接触部；101、第一螺孔；11、导热部；111、散热壳体；1111、铜粉层；1112、散热板；1113罩板；1121、第三螺孔；20、水冷换热座；201、进水口；202、出水口；203、凸耳；204、第二螺孔。

具体实施方式

尽管本申请可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本申请原理的示范性说明，而并非旨在将本申请限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本申请的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本申请的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本申请的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本申请的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本申请方案提出一种水冷散热系统，请参阅图1至图3。具体的，水冷散热系统包括两相流导热装置1、水冷散热装置。两相流导热装置1包括相连接的热源接触部10以及导热部11，热源接触部10用于接触需要散热的热源部件；导热部11具有散热壳体111以及设置在散热壳体111内的两相流换热模块；两相流换热模块用于将热源接触部10所吸收的热量传热至散热壳体111上；水冷散热装置包括水循环管路以及连接在水循环管路之间的水冷换热座20；散热壳体111容置于水冷换热座20中，且与水冷换热座20之间形成过水间隙，以使水循环管路中的水流经过水间隙时，与散热壳体111换热。

在此热源部件可以为电子设备或电子设备内的发热部件。例如电子设备可以是桌上型电脑，笔记本电脑、充电器等。发热部件可以是电子设备内的主板、主板上发热量较大的芯片、CPU、电池等。

热源接触部10用于直接接触热源部件，也可以通过导热性能更强的材料实现间接接触热源部件。热源接触部10用于将热源部件上的热量导入两相流散热装置。导热部11可以采用导热能力较好的金属材质制成，例如铜。

热源接触部10从热源部件上吸收的热量，会传递至导热部11。在本实施例中，导热部11的散热壳体111内形成有腔体，该腔体内容置有两相流换热模块。两相流换热模块的吸热侧与热源接触部10接触，通过介质的两相转化，以迅速吸收热源接触部10上的热量，从而提高热源接触部10与热源部件的热交换效率。两相流换热模块中的散热侧与散热壳体111接触，以通过介质的相态转化向散热壳体111释放热能，从而通过散热壳体111向外进行散热。释放热量后的介质进一步恢复到吸热状态，回到吸热侧，从而再一次从热源接触部10吸收热量。如此，在介质的两相变化中，实现热量从热源接触部10到导热部11之间的快速传递。

在此，两相流换热模块中的介质可以采用纯水或其他类型的传热介质。在此，以水为例。请参参阅图4，散热壳体111为双层结构，双层结构之间具有能够让冷凝成液态的传热介质运用毛细现象回流的结构,此毛细结构可以包含铜粉结构，铜网结构，沟槽结构，铜粉沟槽复合结构中的一种或多种。以毛细结构为铜粉层111为例说明，两相流换热模块中水在吸收了热源接触部10的热量后形成蒸汽而上升，上升后的水蒸汽遇到温度低的散热壳体111而冷凝成为水，从铜粉层111落回热源接触部10上。如此通过水汽的相变循环，实现源源不断地将热量从热源接触部10传导至具有更大散热面积的散热壳体111上，从而降低热源接触部10的问题，使得热源接触部10一直处于高效率的吸热状态。

水冷散热系统还包括水冷散热装置。水冷散热装置用于为已吸收了热量的散热壳体111进行水冷散热。请参阅图5和图6。在此，水冷换热座20内形成有腔体，散热壳体111容置于水冷换热座20中，并在水冷换热座20和散热壳体111之间形成过水间隙。需要说明的是，散热壳体111可以部分或全部容置于水冷换热座20中。

水冷换热座20上具有与腔体连通的进水口201和出水口202；进水口201、出水口202均串联连接于水循环管路中，以使水流自进水口201流入过水间隙，并从出水口202流出。可以理解，水在流经过水间隙过程中，会与散热壳体111进行热交换，从而吸取散热壳体111上的热量，使散热壳体111的温度得以下降。

在此，为了保证水冷换热座20与散热壳体111之间的密封性能，防止水流溢出散热壳体111从而导致热源部件因浸入水而损坏。因此在一实施例中，设置所述水冷换热座20具有开口，在所述散热壳体111自所述开口容置于所述水冷换热座20内时，所述热源接触部10与所述开口密封连接。密封连接的方式可以是通过螺钉、焊接等方式紧密连接水冷换热座20与散热壳体111，和/或在水冷换热座20的开口与散热壳体111的接触处涂抹防水胶或使用密封橡胶填充。

水循环管路内可以循环流动水或其他可用于吸热的液体介质。此外，水循环管路可以是闭环的，也可以是开环的。闭环的水循环管路即在散热过程中，无新的水源流入，水在吸取散热壳体111上的热量后，通过在水循环管路内流动而散热降温，进而再循环流动至散热壳体111处吸取其热量。闭环的水循环管路有利于形成水冷散热装置的模块化，便于安装于结构较为封闭的电子设备内或环境中。

开环的水循环管路是指在散热过程中，有新的温度较低的水流入(但是水循环管路中水的总量大致不变)以部分或全部替换吸热后的温度较高的水。开环的水循环管路设置能够提高对散热壳体111的降温速度，从而提高了对热源部件的降温效果。示意性的，开环的水循环管路可以连通一外置水箱，水箱内存储有纯水。水箱内的水经由水泵抽入水循环管路内。借由水循环管路内水的流动，使温度较低的纯水流过散热壳体表面。换热后的水再回流至水箱中。

在一实施例中，开环的水循环管路可以包括支架，水循环管路架设在支架上；该实施例方案可用于对暴露在环境中的热源部件进行散热。

在另一实施例中，水冷散热装置包括水冷循环模组，水循环管路至少部分形成于水冷循环模组中。水冷循环模块呈模块状，便于安装于电子设备中，且便于单独携带。水冷循环模块中包括水冷排以及形成在水冷排中的水循环管路。水冷排能够与水循环管路中的水进行换热，以对水进行降温。水冷排可以采用传热率较高的材质。例如铝或铜。

水循环管路可以是直接形成在水冷排中的通道，也可以是由水循环管道埋设于水冷排内形成。水循环管路可以全部或部分形成在该水冷排内或水冷排表面。

应当理解，水冷散热装置内还可以设置有泵体，以保证水流能够稳定流经水冷换热座20与散热壳体111之间的过水间隙。在一些实施例中，所述水冷散热装置还包括流速调节阀，所述流速调节阀安装在所述水循环管路上，以调节所述水循环管路中水的流速。

在此，可以设置该流速调节阀受控于电子设备中的主控制器，主控制器根据热源部件的工作功率或温度来调节流速调节阀的参数，从而调控水循环管路中水的流速。当然，主控制器也可以通过控制流速调节阀，控制水循环管路的通断。

本实施例所提出的水冷散热系统包括有两相流导热装置1，和水冷散热装置，其中两相流导热装置1的热源接触部10从热源部件上吸收的热量，会传递至导热部11。导热部11内的两相流换热模块通过介质的两相转化，以迅速吸收热源接触部10上的热量并传递至散热壳体111上，从而提高热源接触部10与热源部件的热交换效率。通过将散热壳体111安装在水冷散热装置内的水冷换热座20内，并通过水循环管路中的水流经水冷换热座20与散热壳体111之间的间隙，以迅速带走散热壳体111上的热量，从而使散热壳体111保持较佳的吸热能力，保证两相流换热模块的正常运作，以持续不断的转移热源部件上的热量，因此本申请方案提高了对热源部件的散热效率，提高了热源部件在持续工作于高发热状态下，稳定工作的能力。

在下述实施例中，将对水冷散热系统的具体实施方式进行说明。

请参阅图1至图3。在一实施例中，热源接触部10呈片状，热源接触部10的一侧表面用于与热源部件贴合，另一侧与导热部11固定连接。可选的，与导热部11固定连接后的热源接触部10能够与两相流换热模块的吸热侧直接接触。片状的热源接触部10能够提高与热源部件的接触面积，从而提高与热源部件的换热效率。并且还能够提高与两相流换热模块的换热效率。

进一步的，可以设置散热壳体111呈柱状，且与热源接触部10围合形成腔体，两相流换热模块容置在腔体内。在此，柱状可以是方柱，可以是圆柱，或其他截面结构不规则的柱形。散热壳体111有一侧呈开口状，该开口与片状的热源接触部10密封连接。并且，可以设置片状的热源接触部10的面积大于该开口的面积。

与此相对应的，水冷换热座20也对应呈柱形，其横截面积大于散热壳体111的横截面积，因此在水冷换热座20与散热壳体111之间形成有过水间隙。示意性的，片状的热源接触部10的边缘处设置有多个第一螺孔101，水冷换热座20的开口处设有凸耳203，该凸耳203上也对应设置有第二螺孔204，通过固定连接件，例如螺钉，以将热源接触部10与水冷换热座20固定连接，在水冷换热座20的开口与热源接触部10之间可以涂抹防水胶或加塞防水材料，以保证热源接触部10与水冷换热座20之间的密封性。

在实施例中，进水口201和出水口202可以相邻设置，且设置在同一高度上。也可以在沿水冷换热座20的高度方向，设置水冷换热座20上的进水口201可以设置在出水口202的上方，以使水无需额外动力即可在重力作用下流向出水口202。也可以设置水冷换热座20上的进水口201可以设置在出水口202的下方，水以较慢的速度向上流动至出水口202，从而在向上流动的过程中，得以与散热壳体111进行充分的热交换，提高换热量。

还可以设置水冷换热座20内表面上或散热壳体111的外表面上凸设有导流片，在沿散热壳体111的高度方向上，导流片对应呈螺旋形排布，以形成螺旋形的流道，在对散热壳体111散热的过程中，水沿螺旋形流道流动。在此螺旋的层数不做限定。

导流片可以设置能够提高对水流的导向有效性。导流片的设置使得水流道呈螺旋形，以提高水流与散热壳体111的接触时长，增大换热量，提高对散热壳体111的降温效果；并且导流片本身也能够增加散热壳体111的散热面积。

请参阅图7至图9。在另一实施例中，散热壳体111包括散热板1112以及自所述散热板1112隆起的罩板1113，罩板1113与散热板1112围合形成腔体，以用于容置两相流换热模块；热源接触部10形成在罩板1113表面，且位于散热壳体111背离罩板1113的一侧。具体在使用中，散热板1112所在侧为上侧，热源接触部10所在侧为下侧。

两相流换热模块的吸热侧为热源接触部10所在侧，且与热源接触部10的位置相对应；两相流换热模块的散热侧为散热板1112所在侧，散热侧也可以是散热壳体111上除去热源接触部10所在区域后的其他区域。

在该实施例中，罩板1113自散热板1112隆起，且与散热板1112之间形成上述腔体。在一示例中，热源接触部10为一凸起，凸出于散热壳体111表面。在另一示例中，热源接触部10为罩板1113表面的一部分。

进一步的，可以设置散热壳体111呈扁平状设置，且散热壳体111背离散热板1112的一侧的表面为平面。扁平状的结构设置使得两相流导热装置1在能够提高在横向上温度的均衡性，有利于为表面积较大的热源部件散热，例如GPU、CPU、记忆体等；且扁平状的结构的体积更小，适合设置在厚度较小的电子设备中。在此，扁平状是指散热壳体111的高度小于其长度，或小于其宽度。

与该实施例中的散热壳体111向对应的，水冷换热座20也大致呈扁平状，可以设置水冷换热座20包裹散热壳体111上除去热源接触部10以外的所有区域，水冷换热座20的内表面与散热壳体111上之间形成过水间隙。也可以设置水冷换热座20仅包覆散热板1112。水冷换热座20的内表面与散热板1112之间形成过水间隙。

在此，可以在散热板1112上开设第三螺孔1121，第三螺孔1121用于通过螺钉与水冷换热座20固定连接。此时过水间隙形成在水冷换热座20与散热板1112之间。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种水冷散热系统，其特征在于，包括：

两相流导热装置，包括相连接的热源接触部以及导热部，所述热源接触部用于接触需要散热的热源部件；所述导热部具有散热壳体以及设置在所述散热壳体内的两相流换热模块；所述两相流换热模块用于将所述热源接触部所吸收的热量传热至所述散热壳体上；

水冷散热装置，包括水循环管路以及连接在所述水循环管路之间的水冷换热座；所述散热壳体容置于所述水冷换热座中，且与所述水冷换热座之间形成过水间隙，以使所述水循环管路中的水流经所述过水间隙时，与所述散热壳体换热。

2.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述热源接触部呈片状，所述热源接触部的一侧表面用于与所述热源部件贴合，另一侧与所述导热部固定连接。

3.根据权利要求2所述的水冷散热系统，其特征在于，所述散热壳体呈柱状，且与所述热源接触部围合形成腔体，所述两相流换热模块容置在所述腔体内。

4.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述散热壳体包括散热板以及自所述散热板隆起的罩板，所述散热板与所述罩板围合形成腔体，以用于容置所述两相流换热模块；

所述热源接触部形成在所述罩板表面，且位于所述罩板背离所述散热板的一侧。

5.根据权利要求4所述的水冷散热系统，其特征在于，所述散热壳体呈扁平状设置，且所述罩板背离所述散热板的一侧的表面为平面。

6.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷换热座内形成有供所述散热壳体容置的腔体，所述水冷换热座上具有与所述腔体连通的进水口和出水口；所述进水口、所述出水口均串联连接于所述水循环管路中，以使水流自所述进水口流入所述腔体，并从所述出水口流出。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷换热座具有开口，在所述散热壳体自所述开口容置于所述水冷换热座内时，所述热源接触部与所述开口密封连接。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热装置还包括流速调节阀，所述流速调节阀安装在所述水循环管路上，以调节所述水循环管路中水的流速。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷换热座内表面上或所述散热壳体的外表面上凸设有导流片，在沿所述水冷换热座的高度方向上，所述导流片对应呈螺旋形排布，以形成螺旋形的流道。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的水冷散热系统，其特征在于，所述水冷散热装置包括水冷循环模组，所述水循环管路至少部分形成于所述水冷循环模组中。

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