CN220627003U - 液冷组件、液冷装置和服务器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及散热装置技术领域，公开了一种液冷组件，该液冷组件包括主体和液冷管，其中主体为复合相变材质，主体和发热元件贴合以吸收发热元件产生的热量。液冷管贯穿主体的内部，液冷管具有进液口和出液口，进液口用于供冷却液进入，出液口用于供流经液冷管的冷却液流出，液冷管的外表面和主体贴合，以供流经液冷管的冷却液带走主体所吸收的热量。通过上述方式，本申请实施例提高了对发热量大的电子设备的散热效率。

Description

液冷组件、液冷装置和服务器

技术领域

本申请实施例涉及散热装置技术领域，具体涉及一种液冷组件、液冷装置和服务器。

背景技术

电子设备在工作运行过程中会产生热量，如果电子设备上的热量无法及时散去，会导致电子设备无法正常工作。目前市面上通过为电子设备配备风扇散热器以对电子设备进行散热，从而保障电子设备的正常运行。

随着电子设备技术的不断发展，电子设备的运行计算能力逐渐增强，电子设备的功率逐渐增大，其运行时所产生的热量随之增加，若还是使用传统的风冷技术，则无法满足电子设备的散热需求。因此，如何对发热量大的电子设备进行高效散热成为了目前亟需解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种液冷组件，用于解决如何对发热量大的电子设备进行高效散热的问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，本申请提供了一种液冷组件，所述液冷组件包括：主体，所述主体为复合相变材质，所述主体和发热元件贴合，以吸收所述发热元件产生的热量；液冷管，所述液冷管贯穿所述主体的内部，所述液冷管具有进液口和出液口，所述进液口用于供冷却液进入，所述出液口用于供流经所述液冷管的冷却液流出，所述液冷管的外表面和所述主体贴合，以供流经所述液冷管的冷却液带走所述主体所吸收的热量。

在一种可选的方式中，所述液冷管在所述主体的内部弯曲设置。

在一种可选的方式中，所述液冷管在所述主体的内部呈蛇形弯曲设置。

在一种可选的方式中，所述主体的边缘设置有螺纹连接件，所述螺纹连接件用于与主板连接，以将所述主体固定于所述主板上，并将所述主板上的所述发热元件夹持于所述主体和所述主板之间。

在一种可选的方式中，所述主体为弹性的复合相变材质，所述主体用于抵接在所述发热元件的表面并随所述发热元件表面的形状发生形变，以使所述主体与所述发热元件的表面紧密贴合。

在一种可选的方式中，所述液冷管的截面为椭圆状，所述液冷管的截面的短轴与所述主体的高度平行。

在一种可选的方式中，所述主体的表面具有贴合区域，所述贴合区域和所述发热元件贴合，所述主体的内部与所述贴合区域对应的区域贯穿有所述液冷管。

在一种可选的方式中，所述主体为实心结构。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种液冷装置，所述液冷装置包括多个上述任一实施例所述的液冷组件；多个所述液冷组件串联，其中，前一个所述液冷组件中的出液口与后一个所述液冷组件的进液口连接；或，多个所述液冷组件并联，其中，每个所述液冷组件的出液口并联于出液主管路，每个所述液冷组件的进液口并联于进液主管路。

根据本申请实施例的第三方面，提供了一种服务器，所述服务器包括：外壳以及设置于所述外壳内的主板、发热元件和上述任一实施例所述的液冷组件，所述发热元件设置于所述主板上，所述液冷组件贴合于所述发热元件上。

本申请实施例通过采用复合相变材料制成液冷组件的主体并将主体和发热元件贴合，使得主体可以迅速吸收发热元件所产生的热量，避免了发热元件过热。通过将液冷管贯穿主体的内部并且液冷管的外表面和主体贴合，使得主体完全覆盖了液冷管的外表面，增大了液冷管和主体之间的接触面积，以使液冷管可以更快地将主体所吸收的热量传导至其内部流动的冷却液。当冷却液从进液口进入液冷管，再从出液口流出时，冷却液将吸收发热元件的热量并将其传导至外界从而实现了对发热元件的高效散热。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的透视图；

图3示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的正面示意图；

图4示出了图3沿A-A的局部剖视图；

图5示出了本实用新型实施例提供的液冷组件、发热元件和主板的组合示意图；

图6示出了本实用新型实施例提供的另一种液冷组件的正面示意图；

图7示出了本实用新型实施例提供的液冷装置的结构示意图；

图8示出了本实用新型实施例提供的服务器的结构示意图；

图9示出了本实用新型实施例提供的另一种服务器的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

100、液冷组件；110、主体；111、螺纹连接件；120、液冷管；121、进液口；122、出液口；130、宝塔接头；

200、发热元件；

300、主板；

400、液冷装置；410、连接管；

500、服务器；510、外壳。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

目前市面上通过在电子设备(一般为电子芯片)上设置热界面材料，然后将热界面材料和散热器件接触以使电子设备的热量沿着热界面材料传导至散热器件上，接着通过风扇散热器对散热器件吹风以实现对电子设备的散热，从而保障电子设备的正常运行。随着电子设备技术的不断发展，电子设备的运行计算能力逐渐增强，电子设备的功率逐渐增大，其运行时所产生的热量随之增加，若还是使用传统的风冷技术，由于空气的热导率为0.025W/m*k，为热的不良导体，即使对风扇散热器进行改进，提高风扇散热器的功率以提高风扇散热器的风速，也无法迅速带走散热器件吸收的热量，从而导致电子设备过热，影响正常工作。因此，如何对发热量大的电子设备进行散热成为了亟需解决的问题。

水的热导率为0.59W/m*k，远远超过空气的热导率，因此水相比于空气具有非常优异的导热效果。基于此，将以水为基础的液冷技术应用在对电子设备的散热上，可以提高对发热量大的电子设备进行散热的效率。

发明人经过深入研究，发明了一种液冷组件，首先，通过采用复合相变材料制成液冷组件的主体并将主体和发热元件贴合，使得主体可以迅速吸收发热元件所产生的热量，避免了发热元件过热。通过将液冷管贯穿主体的内部并且液冷管的外表面和主体贴合，使得主体完全覆盖了液冷管的外表面，增大了液冷管和主体之间的接触面积，以使液冷管可以更快地将主体所吸收的热量传导至其内部流动的冷却液。当冷却液从进液口进入液冷管，再从出液口流出时，冷却液将吸收发热元件的热量并将其传导至外界从而实现了对发热元件的高效散热。

本申请实施例提供的液冷组件包括但不限于用于主板上芯片及其他发热元件的散热、电池的散热以及电子设备外壳表面散热等领域。

请参阅图1至图4，图1示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的结构示意图，图2示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的透视图，图3示出了本实用新型实施例提供的液冷组件的正面示意图，图4示出了图3沿A-A的局部剖视图。以下结合图1至图4说明本申请一实施例的一种液冷组件。该液冷组件包括主体和液冷管。

液冷组件100的形状可以是板状、圆柱状等形状，在此不做限定，根据实际需要设置即可。本申请后续实施例中，以液冷组件100为板状结构进行说明。

主体110为复合相变材质，由复合相变材料制成。复合相变材料可以由石蜡、醋酸、结晶水合盐、熔融盐、合金等材料中的多种不同材料组合制成，当复合相变材料的物理状态发生变化时，会吸收或释放大量的热量，根据复合相变材料的该特性可以将其作为与发热元件200接触的热界面材料，即将主体110和发热元件200贴合，以迅速吸收发热元件200产生的热量。在一些实施例中，复合相变材料由石蜡和膨胀石墨制成。

发热元件200可以为大功率电子元器件(例如大功率电子芯片)，其工作时会产生大量的热量。

如图5所示，图中示出了液冷组件的一种应用场景，主体110用于抵接在发热元件200的表面以吸收发热元件200所产生的热量。由于发热元件200的表面并不光滑平整，存在凹凸不平的表面区域，为了与发热元件200的表面完全抵接，在一些实施例中，主体110为弹性的复合相变材质，即由弹性的复合相变材料制成。通过上述方式，在主体110和发热元件200抵接时，主体110的形状会随着发热元件200表面的形状发生形变，以适应发热元件200表面的形状，使得主体110和发热元件200的表面紧密贴合，增大了主体110和发热元件200的接触面积，从而提高了主体110吸收发热元件200所产生的热量的效率。

在一些实施例中，弹性的复合相变材料包括45wt％的石蜡、20wt％的石墨、25wt％的热塑性共聚酯弹性体、5wt％的过氧化二异丙苯交联剂以及5wt％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯助交联剂。具体制备过程，首先制备膨胀石墨，然后将膨胀石墨加入熔融后的石蜡中进行搅拌混合得到二者的混合物，接着将热塑性共聚酯弹性体熔融加入混合后的石蜡和膨胀石墨的混合物中，最后再加入过氧化二异丙苯交联剂和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯助交联剂进行交联以生成具有弹性的复合相变材料，该复合相变材料的热导率为7W/m*k。并且通过上述方式制成的具有弹性的复合相变材料，其抗泄露能力优异，经过测试，石蜡的泄漏量仅为1.57％，石蜡的泄漏量越少，主体110的吸收热量的能力就越强。

参照图2和图4，主体110的内部贯穿有液冷管120，液冷管120具有进液口121和出液口122，进液口121用于供冷却液进入，出液口122用于供流经该液冷管120的冷却液流出，液冷管120的外表面和主体110贴合。液冷管120可以由银、铜或铝等材料制成，这些金属材料均具有良好的导热性，可以将主体110吸收的热量迅速传导至流经液冷管120的冷却液，使得当冷却液从进液口121进入，然后从出液口122流出时可以带走发热元件200所产生的热量。在一些实施例中，结合常见的金属材料的热导率以及制作成本，由于铜的低成本以及高热导率(铜的热导率为401W/m*k)，本申请实施例选取铜作为液冷管120的制备材料。

由于空气的热导率远远小于复合相变材料的热导率，因此若主体110的内部存在空气，会降低热量在主体110的内部的传导效率。在一些实施例中，主体110为实心结构。通过上述方式，使得热量可以迅速传导与主体110贴合的冷却管上，不会受到空气的影响。具体地，在制作液冷组件100时，可以将还未冷却的复合相变材料混合液直接倒入放置好液冷管120的模具中，使得液冷管120和主体110一体成型，主体110在完全覆盖液冷管120表面的同时，形成主体110的实心结构。

在一些实施例中，参照图1和图3，为了方便液冷管120和外界连接，液冷组件100的出液口122和进液口121设置有宝塔接头130，宝塔接头130可以起到方便液冷管120和外界的水管连接的作用，还可以起到避免液体在液冷管120和外界的水管的连接处泄露的作用。液冷管120的进液口121可以与水泵连接，水泵向液冷管120提供冷却液。冷却液一般采用热导率高的液体，以迅速吸收并带走发热元件200所产生的热量。在本申请的实施例中，结合常见的热导率高的液体以及制作成本，由于去离子水的低成本以及较高的热导率，本申请实施例选取去离子水作为冷却液以流经液冷管120从而带走发热元件200所产生的热量。

如果流经液冷管120的冷却液流速过慢，会导致冷却液吸收的热量无法迅速从液冷组件100中带走，而如果冷却液流速过快，则会导致流经液冷管120的冷却液吸收的热量少，吸收相同的热量所需的冷却液的体积增大，增加了成本。考虑到上述情况，需要对冷却液的流速进行合理地设置。在一些实施例中，冷却液的流速为1.2m/s，此时冷却液在保证能够迅速流出液冷管120带走热量的同时，让冷却液可以吸收更多的热量，实现了对冷却液的有效利用。

通过采用复合相变材料制成液冷组件100的主体110以及将主体110和发热元件200贴合，使得主体110可以迅速吸收发热元件200所产生的热量，避免了发热元件200过热。通过液冷管120贯穿主体110的内部以及液冷管120的外表面和主体110贴合，使得主体110完全覆盖了液冷管120的外表面，增大了液冷管120和主体110之间的接触面积以使液冷管120可以更快地将主体110所吸收的热量传导至其内部流动的冷却液。当冷却液从进液口121进入液冷管120，再从出液口122流出时，冷却液将吸收发热元件200的热量并将其传导至外界从而实现了对发热元件200的散热。

在一些实施例中，液冷管120在主体110的内部弯曲设置。通过弯曲设置液冷管120，增长了液冷管120在主体110内部的长度，增加了液冷管120的表面和主体110的接触面积，使得液冷管120在相同时间可以传导更多的热量至其内部流动的冷却液。

优选地，在一些实施例中，参照图2和图4，液冷管120在主体110的内部呈蛇形弯曲设置。通过多次弯曲液冷管120，使得在有限的空间范围内(主体110的内部)进一步增长了液冷管120在主体110的内部的长度，增加了液冷管120的表面和主体110的接触面积，使得液冷管120在相同时间可以传导更多的热量至其内部流动的冷却液。

为了让液冷组件100和发热元件200更好地贴合，在一些实施例中，参照图1和图5，主体110的边缘设置有螺纹连接件111，螺纹连接件111用于与主板300连接，以将主体110固定于主板300上，并将主板300上的发热元件200夹持于主体110和主板300之间。

螺纹连接件111可以是螺栓、螺柱或螺丝等用于紧固的器件，主板300上相应设置有与螺纹连接件111配合的安装槽。螺纹连接件111贯穿主体110，通过旋转螺纹连接件111以使螺纹连接件111将主体110固定于主板300上，通过旋转螺纹连接件111，使得设置于主板300上的位于主板300和主体110之间的发热元件200被主板300和主体110夹紧。适应性地调整螺纹连接件111的紧固程度，使得主体110在与发热元件200的接触面上能受到发热元件200的挤压以完全覆盖发热元件200的表面。通过上述方式，使得主体110和发热元件200的贴合程度更高，并且主体110还能够更加稳定地吸收发热元件200所产生的热量(不易滑动)。

如图2所示，由于主体110的内部设置有液冷管120，因此螺纹连接件111优选设置在主体110的边缘以避免对液冷管120造成影响。并且通过设置螺纹连接件111，后续若出现液冷组件100或发热元件200损坏的时候，方便对液冷组件100或发热元件200进行拆卸更换。

由于圆管的承压能力较强，所以液冷管120一般采取圆管的形式。液冷管120设置于主体110的内部，液冷管120的外壁和主体110的接触面积由液冷管120的半径决定，液冷管120的半径越大，接触面积越多，但是液冷管120的半径会受到主体110的高度的限制，所以在液冷管120于主体110的内部的长度一定的情况下，液冷管120和主体110的接触面积存在一个最大值。为了进一步增大液冷管120和主体110的接触面积，在一些实施例中，参照图6，将液冷管120的截面设置为椭圆状，液冷管120的截面的短轴b1和主体110的高度h1平行。液冷管120的截面的短轴b1仍然受到主体110的高度h1的限制，但通过增长液冷管120的截面的长轴a1，增大了液冷管120和主体110的接触面积，使得液冷管120在相同时间可以传导更多的热量至其内部流动的冷却液。

在一些实施例中，主体110的表面具有贴合区域，贴合区域和发热元件200贴合，主体110的内部与贴合区域对应的区域贯穿有液冷管120。通过将液冷管120设置在主体110的内部与贴合区域对应的区域，缩短了液冷管120和发热元件200之间的距离，使得热量可以更快地从发热元件200经过主体110传导至液冷管120，提高了液冷组件100的散热效率。

根据本申请的实施例，还提供了一种液冷装置400，参照图7，该液冷装置400包括多个上述任一实施例所述的液冷组件100，多个液冷组件100串联，其中，前一个液冷组件100中的出液口122与后一个液冷组件100的进液口121连接。

前一个液冷组件100中的出液口122与后一个液冷组件100的进液口121通过连接管410连接，连接管410可以是铜管、铝管或其他水管。在一些实施例中，连接管410可以为波纹管，波纹管的安装拆卸较为方便，并且波纹管的抗压抗震能力较强，不易出现损毁，冷却液可以更稳定地通过波纹管从一个液冷组件100流向另一个液冷组件100。

在一些实施例中，液冷装置400中的多个液冷组件100还可以是并联，其中，每个液冷组件100的出液口122并联于出液主管路，每个液冷组件100的进液口121并联于进液主管路，进液主管路上可以设置水泵，以获取水泵提供的冷却液。

根据本申请的实施例，还提供了一种服务器500，参照图8，服务器500包括外壳510、设置于外壳510内的主板300、发热元件200和上述任一实施例所述的液冷组件100，发热元件200设置于主板300上，液冷组件100贴合于发热元件200上。

根据本申请的实施例，还提供了一种服务器500，参照图9，服务器500包括外壳510、设置于外壳510内的主板300、发热元件200和上述任一实施例所述的液冷装置400，主板300上设置有多个发热元件200，该液冷装置400中的液冷组件100的数量和发热元件200的数量对应，每个发热元件200上均贴合有液冷组件100。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种液冷组件，其特征在于，所述液冷组件包括：

主体，所述主体为复合相变材质，所述主体和发热元件贴合，以吸收所述发热元件产生的热量；

液冷管，所述液冷管贯穿所述主体的内部，所述液冷管具有进液口和出液口，所述进液口用于供冷却液进入，所述出液口用于供流经所述液冷管的冷却液流出，所述液冷管的外表面和所述主体贴合，以供流经所述液冷管的冷却液带走所述主体所吸收的热量。

2.如权利要求1所述的液冷组件，其特征在于，所述液冷管在所述主体的内部弯曲设置。

3.如权利要求2所述的液冷组件，其特征在于，所述液冷管在所述主体的内部呈蛇形弯曲设置。

4.如权利要求1所述的液冷组件，其特征在于，所述主体的边缘设置有螺纹连接件，所述螺纹连接件用于与主板连接，以将所述主体固定于所述主板上，并将所述主板上的所述发热元件夹持于所述主体和所述主板之间。

5.如权利要求4所述的液冷组件，其特征在于，所述主体为弹性的复合相变材质，所述主体用于抵接在所述发热元件的表面并随所述发热元件表面的形状发生形变，以使所述主体与所述发热元件的表面紧密贴合。

6.如权利要求1所述的液冷组件，其特征在于，所述液冷管的截面为椭圆状，所述液冷管的截面的短轴与所述主体的高度平行。

7.如权利要求1所述的液冷组件，其特征在于，所述主体的表面具有贴合区域，所述贴合区域和所述发热元件贴合，所述主体的内部与所述贴合区域对应的区域贯穿有所述液冷管。

8.如权利要求1所述的液冷组件，其特征在于，所述主体为实心结构。

9.一种液冷装置，其特征在于，所述液冷装置包括多个如权利要求1-8任一项所述的液冷组件；

多个所述液冷组件串联，其中，前一个所述液冷组件中的出液口与后一个所述液冷组件的进液口连接；或，

多个所述液冷组件并联，其中，每个所述液冷组件的出液口并联于出液主管路，每个所述液冷组件的进液口并联于进液主管路。

10.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括外壳以及设置于所述外壳内的主板、发热元件和如权利要求1-8任一项所述的液冷组件，所述发热元件设置于所述主板上，所述液冷组件贴合于所述发热元件上。