CN220108563U - 一种水冷头及水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水冷头及水冷系统，水冷头包括蒸发器、水冷器和至少一个冷凝支管，蒸发器内设有蒸发腔，蒸发腔内装有毛细散热器带以及可相变换热的传热工质，冷凝支管的下端与蒸发器连通，水冷器内设有水冷腔，水冷腔内装有水，冷凝支管向上倾斜的夹角θ为8～16度，冷凝支管的上端伸入水冷腔内，冷凝支管伸入水冷腔的部分的外表面浸没在水中，水冷系统包括冷排、水泵以及水冷头，本实用新型采用倾斜设置的冷凝支管和独立的水冷器，利用相变原理，使蒸发腔内的传热工质由液态变为气态，并由冷水腔内的水对冷凝支管进行冷却，使液态传热工质由气态变为液态倾斜回落至蒸发腔，散热效果更佳。

Description

一种水冷头及水冷系统

技术领域

本实用新型涉及，具体涉及一种水冷头及水冷系统。

背景技术

相变散热是利用可相变换热的传热工质在一定温度下吸热蒸发形成气态传热工质，然后气态传热工质在其他位置冷凝液化放热，从而实现了热量传递的散热方式，相变散热装置一般安装在发热源上，比如电脑的显卡或CPU。

传统的相变散热装置一般包括蒸发器、冷凝器和冷凝支管，冷凝支管与蒸发器内的蒸发腔连通，由于冷凝支管一般采用竖向设置垂直于蒸发器和冷凝器，不利于液态传热工质回流至蒸发腔，影响散热效率；并且由于蒸发腔通过冷凝支管与冷凝器内的冷凝腔直接连通，这样的结构导致气态传热工质冷凝速度慢，散热效果不佳。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在之缺失，提供一种水冷头及水冷系统，其采用倾斜设置的冷凝支管和独立的水冷器，有利于液态传热工质回落至蒸发器内的蒸发腔，有利于加快气态传热工质的冷凝速度，散热效果更佳。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种水冷头，包括蒸发器、水冷器和至少一个冷凝支管，所述蒸发器内设有蒸发腔，所述蒸发腔内装有可相变换热的传热工质，所述冷凝支管的下端与蒸发腔连通，所述水冷器内设有水冷腔，所述水冷腔内装有水，所述冷凝支管向上倾斜设置，所述冷凝支管的上端伸入水冷腔内，且所述冷凝支管伸入水冷腔的部分的外表面浸没在所述水中，所述蒸发腔中的传热工质吸收发热源的热量后形成气态传热工质上升进入冷凝支管内，所述水冷腔内的水使冷凝支管内的气态传热工质形成液态传热工质下落至蒸发腔内以对发热源进行冷却；通过设置向上倾斜的冷凝支管，有利于气态传热工质冷凝后形成的液态传热工质顺着冷凝支管的内壁倾斜往下流，使液态传热工质快速下落至蒸发腔重新吸热并蒸发，提高散热效率；同时采用独立的水冷器，冷凝支管的上端伸入水冷腔内，且冷凝支管伸入水冷腔的部分的外表面浸没在水中，从而使水冷腔内的水对冷凝支管进行冷却，加快气态传热工质的冷凝速度，散热效果更佳。

作为一种优选方案，所述冷凝支管向上倾斜的夹角θ为8～16度。

作为一种优选方案，所述蒸发器的上端设有与蒸发腔连通的第一开口，所述第一开口内盖设有一倾斜设置的第一盖板，所述冷凝支管安装于第一盖板上的第一安装孔中，且所述冷凝支管的长度方向垂直于第一盖板的平面。

作为一种优选方案，所述第一开口的内侧壁形成有环形定位凹槽，所述第一盖板的下表面的形成有环形定位凸台，组装时，所述环形定位凸台从上往下嵌入环形定位定位凹槽中。

作为一种优选方案，所述冷凝支管伸入水冷腔的长度大于所述冷凝支管的总长度的1/2。

作为一种优选方案，所述蒸发器的上表面与水冷器的下表面非接触连接，使得所述蒸发器的上表面与水冷器的下表面之间形成一间隔区，所述冷凝支管穿设于所述间隔区，所述间隔区的高度h小于冷凝支管总长度的1/2。

作为一种优选方案，所述冷凝支管的上端设有横向凸出的冷凝块，所述冷凝块位于水冷腔中，所述冷凝块内设有内腔，所述内腔的横截面的面积大于冷凝支管的横截面的面积，所述内腔通过冷凝支管与蒸发腔连通。

作为一种优选方案，所述蒸发腔内还装有毛细散热器带。

一种水冷系统，包括冷排、水泵以及所述的水冷头，所述水冷器的外侧壁设有第一出口和第一进口，所述冷排上设有第二进口和第二出口，所述第一出口与第二进口通过第一管道连通，所述第一进口与第二出口通过第二管道连通，所述水泵设于第一管道或第二管道上。

作为一种优选方案，所述水冷腔内间隔分布有多个隔板，多个所述隔板将水冷腔分隔形成一曲折水道，所述冷凝支管设有多个，多个所述冷凝支管的上端伸入曲折水道中，所述曲折水道的一端与第一进口连通，所述曲折水道的另一端与第一出口连通。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，

通过设置向上倾斜的冷凝支管，有利于气态传热工质冷凝后形成的液态传热工质顺着冷凝支管的内壁倾斜往下流，使液态传热工质快速下落至蒸发腔重新吸热并蒸发，提高散热效率；同时采用独立的水冷器，冷凝支管的上端伸入水冷腔内，且冷凝支管伸入水冷腔的部分的外表面浸没在水中，从而使水冷腔内的水对冷凝支管进行冷却，加快气态传热工质的冷凝速度，散热效果更佳。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型作进一步详细说明：

附图说明

图1是本实用新型之水冷头第一实施例组装结构示意图；

图2是本实用新型之水冷头第一实施例分解示意图；

图3是本实用新型之水冷头第一实施例的水冷腔内部结构示意图；

图4是本实用新型之水冷头第一实施例的剖视图；

图5是本实用新型之水冷头第一实施例的另一视角剖视图；

图6是本实用新型之水冷头第二实施例的分解示意图；

图7是本实用新型之水冷头第二实施例的剖视图；

图8是本实用新型之实施例的水冷系统组装结构示意图。

附图标识说明：

10-水冷头 20-蒸发器 21-蒸发腔

22-传热工质 23-充注管 24-第一开口

241-环形定位凹槽 25-第一盖板 251-第一安装孔

252-环形定位凸台 26-间隔区 27-毛细散热器带

30-水冷器 31-水冷腔 32-水

33-第二开口 34-第二盖板 341-第二安装孔

35-第一出口 36-第一进口 37-隔板

38-曲折水道 39-安装槽 40-冷凝支管

41-冷凝块 42-内腔 50-冷排

51-第二进口 52-第二出口 53-第一管道

54-第二管道 60-水泵

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水32平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如1和图4所示，为方便秒速及理解，图1和图4中Z表示上下方向。

如图1-7所示，本实用新型公开一种水冷头10，包括蒸发器20、水冷器30和多个并排间隔设置的冷凝支管40，所述冷凝支管40呈扁平状设置，所述蒸发器20内设有蒸发腔21，所述蒸发腔21内装有毛细散热器带27以及可相变换热的传热工质22，具体的，所述毛细散热器带27呈折叠状设置，所述毛细散热器带27的作用是让液态传热工质22可以流动，使液态传热工质22在蒸发腔21内均匀分布，且液态传热工质22可以由低处往高处流动，所述传热工质22为冷媒，所述蒸发器20的外侧壁设有与蒸发腔21连通的充注管23，通过所述充注管23可将传热工质22注入蒸发腔21中，所述冷凝支管40的下端与蒸发腔21连通。

在第一实施例中，所述水冷器30内设有水冷腔31，所述水冷腔31内装有水32，所述冷凝支管40向上倾斜设置，所述冷凝支管40的上端伸入水冷腔31内，且所述冷凝支管40伸入水冷腔31的部分的外表面浸没在所述水32中，所述蒸发腔21中的传热工质22吸收发热源的热量后形成气态传热工质22上升进入冷凝支管40内，所述水冷腔31内的水32使冷凝支管40内的气态传热工质22形成液态传热工质22下落至蒸发腔21内以对发热源进行冷却。

所述冷凝支管40向上倾斜的夹角θ为8～16度，优选的，所述冷凝支管40向上倾斜的夹角θ为10～12度，具体以θ为10度最佳；通过设置冷凝支管40向上倾斜的夹角θ为8～16度，有利于气态传热工质22冷凝后形成的液态传热工质22顺着冷凝支管40的内壁往下流，使液态传热工质22下落至蒸发腔21重新吸热并蒸发，提高散热效率。

所述蒸发器20的上端设有与蒸发腔21连通的第一开口24，所述第一开口24内盖设有一倾斜设置的第一盖板25，多个所述冷凝支管40分别安装于第一盖板25上对应的第一安装孔251中，且所述冷凝支管40的长度方向垂直于第一盖板25的平面；通过在第一盖板25上设置用于安装冷凝支管40的第一安装孔251，冷凝支管40的长度方向垂直于第一盖板25的平面，在组装时，可先将第一盖板25放置在平台上，再将冷凝支管40从上往下压入第一安装孔251，最后将第一盖板25组装至蒸发器20上的第一开口24即可，安装方便。

所述第一开口24的内侧壁形成有环形定位凹槽241，所述第一盖板25的下表面的形成有环形定位凸台252，组装时，所述环形定位凸台252从上往下嵌入环形定位定位凹槽中；通过设置环形定位凸台252和环形定位凹槽241，提高第一盖板25与蒸发器20的安装精度。

所述冷凝支管40伸入水冷腔31的长度L2大于所述冷凝支管40的总长度L1的1/2，优选为2/3；通过设置冷凝支管40伸入水冷腔31的长度L2大于所述冷凝支管40的总长度L1的1/2，使得冷凝支管40浸没在水32中的部分更多，加快对冷凝支管40内的气态传热工质22的冷却，提高散热效率。

所述蒸发器20的上表面与水冷器30的下表面非接触连接，使得所述蒸发器20的上表面与水冷器30的下表面之间形成一间隔区26，所述冷凝支管40穿设于所述间隔区26，所述间隔区26的高度h小于冷凝支管40总长度L1的1/2，优选的，所述间隔区26的高度h小于冷凝支管40总长度L1的1/3；通过在蒸发器20与水冷器30之设置间隔区26，避免水冷器30的下表面对蒸发器20的上表面降温，从而防止因温度降低导致气态传热工质22无法正常进入冷凝支管40；通过设置间隔区26的高度h小于冷凝支管40总长度L1的1/2，使得蒸发器20与水冷器30结构更紧凑，体积小。

所述水冷器30的下端设有与水冷腔31连通的第二开口33，所述第二开口33内盖设有一倾斜设置的第二盖板34，所述冷凝支管40的上端穿过所述第二盖板34上的第二安装孔341伸入水冷腔31中。

如图6-7所示，在第二实施例中，其与第一实施例的区别在于，所述冷凝支管40的上端设有横向凸出的冷凝块41，所述冷凝块41位于水冷腔31中，所述冷凝块41内设有内腔42，所述内腔42通过冷凝支管40与蒸发腔21连通，具体的，多个所述冷凝支管40的上端一体连接于同一个冷凝块41，具体的，所述内腔42的横截面的面积大于冷凝支管40的横截面的面积；通过设置在冷凝支管40的上端设置冷凝块41，冷凝块41的内腔42通过冷凝支管40与蒸发腔21连通，冷凝块41位于水冷腔31中，从而增大冷凝支管40与水32的接触面积，使得加快冷却内腔42与冷凝支管40内的气态传热工质22，提高冷却效果。

如图1-8所示，本实用新型还公开一种水32冷系统，包括冷排50、水泵60以及所述的水冷头10，所述水冷器30的外侧壁设有第一出口35和第一进口36，所述冷排50上设有第二进口51和第二出口52，所述第一出口35与第二进口51通过第一管道53连通，所述第一进口36与第二出口52通过第二管道54连通，所述水泵60设于第一管道53或第二管道54上。

所述水冷腔31内间隔分布有多个隔板37，多个所述隔板37的上端与水冷腔31的顶壁一体连接，且多个所述隔板37将水冷腔31分隔形成一曲折水道38，所述冷凝支管40设有多个，多个所述冷凝支管40的上端伸入曲折水道38中，所述曲折水道38的一端与第一进口36连通，所述曲折水道38的另一端与第一出口35连通；通过设置曲折水道38，冷凝支管40的上端伸入曲折水道38中，使得水冷腔31内的水32充分循环，将热量更好的带离至冷排50中。

需要说明的是，在第二实施例的水冷头10中，为了避开所述冷凝块41的安装位置，所述隔板37的下端与第二盖板34一体连接，所述隔板37的上端与水冷腔31的顶壁之间形成有安装槽39，所述冷凝块41设于安装槽39中。

本实用新型的水32冷系统工作原理：将蒸发器20的下表面贴合在发热源的表面，发热源将热量传递至蒸发器20，使蒸发腔21内的传热工质22吸收热量后形成气态传热工质22，气态传热工质22上升至冷凝支管40的上端，水冷腔31内的水32对冷凝支管40的上端进行冷却降温，使冷凝支管40内的气态传热工质22冷凝形成液态传热工质22，液态传热工质22沿冷凝支管40的内壁下落至蒸发腔21内，与此同时在上述过程中，水泵60会同步工作，使水32在水冷腔31、第一出口35、第一管道53、第二进口51、冷排50、第二出口52、第二管道54、水泵60以及第一进口36之间循环流动，将热量带离水冷头10。

综上所述，本实用新型通过设置向上倾斜的冷凝支管40，有利于气态传热工质22冷凝后形成的液态传热工质22顺着冷凝支管40的内壁倾斜往下流，使液态传热工质22下落至蒸发腔21重新吸热并蒸发，提高散热效率；同时采用独立的水冷器30，冷凝支管40的上端伸入水冷腔31内，且冷凝支管40伸入水冷腔31的部分的外表面浸没在水32中，从而使水冷腔31内的水32对冷凝支管40进行冷却，加快气态传热工质22的冷凝速度，散热效果更佳。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，故凡是依据本实用新型的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水冷头，包括蒸发器和至少一个冷凝支管，所述蒸发器内设有蒸发腔，所述蒸发腔内装有可相变换热的传热工质，所述冷凝支管的下端与蒸发腔连通，其特征在于：

还包括一水冷器，所述水冷器内设有水冷腔，所述水冷腔内装有水，所述冷凝支管向上倾斜设置，所述冷凝支管的上端伸入水冷腔内，且所述冷凝支管伸入水冷腔的部分的外表面浸没在所述水中，所述蒸发腔中的传热工质吸收发热源的热量后形成气态传热工质上升进入冷凝支管内，所述水冷腔内的水使冷凝支管内的气态传热工质形成液态传热工质下落至蒸发腔内以对发热源进行冷却。

2.根据权利要求1所述的水冷头，其特征在于，所述冷凝支管向上倾斜的夹角θ为8～16度。

3.根据权利要求2所述的水冷头，其特征在于，所述蒸发器的上端设有与蒸发腔连通的第一开口，所述第一开口内盖设有一倾斜设置的第一盖板，所述冷凝支管安装于第一盖板上的第一安装孔中，且所述冷凝支管的长度方向垂直于第一盖板的平面。

4.根据权利要求3所述的水冷头，其特征在于，所述第一开口的内侧壁形成有环形定位凹槽，所述第一盖板的下表面的形成有环形定位凸台，组装时，所述环形定位凸台从上往下嵌入环形定位定位凹槽中。

5.根据权利要求1所述的水冷头，其特征在于，所述冷凝支管伸入水冷腔的长度大于所述冷凝支管的总长度的1/2。

6.根据权利要求1所述的水冷头，其特征在于，所述蒸发器的上表面与水冷器的下表面非接触连接，使得所述蒸发器的上表面与水冷器的下表面之间形成一间隔区，所述冷凝支管穿设于所述间隔区，所述间隔区的高度h小于冷凝支管总长度的1/2。

7.根据权利要求1所述的水冷头，其特征在于，所述冷凝支管的上端设有横向凸出的冷凝块，所述冷凝块位于水冷腔中，所述冷凝块内设有内腔，所述内腔的横截面的面积大于冷凝支管的横截面的面积，所述内腔通过冷凝支管与蒸发腔连通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水冷头，其特征在于，所述蒸发腔内还装有毛细散热器带。

9.一种水冷系统，其特征在于，包括冷排、水泵以及如权利要求1-8任一项所述的水冷头，所述水冷器的外侧壁设有第一出口和第一进口，所述冷排上设有第二进口和第二出口，所述第一出口与第二进口通过第一管道连通，所述第一进口与第二出口通过第二管道连通，所述水泵设于第一管道或第二管道上。

10.根据权利要求9所述的水冷系统，其特征在于，所述水冷腔内间隔分布有多个隔板，多个所述隔板将水冷腔分隔形成一曲折水道，所述冷凝支管设有多个，多个所述冷凝支管的上端伸入曲折水道中，所述曲折水道的一端与第一进口连通，所述曲折水道的另一端与第一出口连通。