CN2567651Y - 微槽群蒸发冷却装置 - Google Patents

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赵耀华
胡学功
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Abstract

本实用新型微槽群蒸发冷却装置涉及一种散热冷却装置。它包括一设置有受热面的蒸发器，所述蒸发器为抽真空的密封体且其内灌注有液体工质，所述蒸发器内的受热面刻布有许多微槽道，形成微槽群，所述微槽道的大小适合形成毛细力，以将所述微槽道边的液体工质吸入到微槽道内。本实用新型无功耗、散热面积小、散热热流密度高、散热强度大。

Description

微槽群蒸发冷却装置
技术领域
本实用新型涉及一种散热冷却装置，特别是应用于计算机芯片的蒸发冷却装置。
背景技术：
目前对发热体特别是计算机的CPU芯片的冷却主要采用散热片结合风扇进行空冷。这种技术通过在CPU芯片表面加贴散热翅片并在两者的接触面上涂抹导热硅胶(硅脂)以减小导热热阻，风扇安置在散热翅片端面上利用对流换热原理将从CPU导出的热量通过翅片表面散失到计算机的机箱环境中去，从而保证CPU芯片工作在正常工作温度范围内。这种技术的主要缺陷是：风扇的运转存在功耗，由于CPU主频越高，CPU维持正常工作温度所需散失的热量就越大，因而风扇的功耗就越大；同时，翅片所需的散热面积就越大，这在计算机狭窄的空间里无法实现，而散热面积的增大又会降低翅片效率，散热总能力无法大幅提高；目前，采用空冷的方法对CPU芯片进行散热，其最高的散热热流密度只能达到20W/cm2。而根据美国半导体业界SIA的数据表明，大约3年后，高性能芯片的发热密度将要达到50W/cm2的程度。因而常规的冷却技术已经不能满足高性能芯片的散热要求。
实用新型内容：
本实用新型解决现有风冷散热技术存在的功耗要求高、需较大散热面积、散热能力不足的技术缺陷，提供一种无功耗、散热面积小、散热热流密度高及散热总能力大的微槽群蒸发冷却装置。
本实用新型的技术方案是这样的：
一种微槽群蒸发冷却装置，包括一具有受热面的蒸发器，所述蒸发器为抽真空的密封体且其内灌注有液体工质，所述蒸发器内的受热面刻布有许多微槽道，形成微槽群，所述微槽道的大小适合形成毛细力，以将所述微槽道边的液体工质吸入到微槽道内。
上述受热面为发热体的外表发热面。
上述受热面的外表面通过导热硅胶与发热体外表面相粘连。
上述微槽道的宽度和深度在0.01-1mm范围内，微槽道之间的间距在0.01-10mm范围内。
上述微槽道的宽度和深度在0.01-0.6mm范围内，微槽道之间的间距在0.01-10mm范围内。
上述微槽道纵向密布排列。
上述微槽道纵向密布排列，纵向密布排列的微槽道上交叉排列有横向微槽道。
上述微槽道纵向密布排列，纵向密布排列的微槽道上交叉排列有横向微槽道，所述横向或纵向排列的一个或一个以上微槽道与循环回路连通
技术效果：本实用新型通过设置能产生毛细力的微槽道，将液体工质吸入到作为受热面的微槽道内，许多微槽道形成微槽群，从而使液体工质高强度蒸发带走被冷却物产生的热量，即本实用新型是通过液体工质的液态直接蒸发为气态这种相变的方式进行冷却，而不是对流换热冷却，省去了为强化对流换热冷却而常用到的电扇及其他相关部件，实现了无功耗的散热冷却。国内外的研究表明，微通道内的流动及传热的总体特性与大尺度通道内的络果有很大不同，微槽道内工质的蒸发有着极高的强度，属于微空间尺度下的传热传质的超常现象，是一种高性能的散热冷却方式。这种高效率的散热冷却可以使蒸发面尺寸小到与很小的发热体例如计算机芯片尺寸相匹配，其相变蒸发热流密度的理论极限比目前高性能芯片的最高热流密度还要高出约两个数量级，散热总能力大大提高。因而采用本实用新型能从根本上解决目前以及今后很小的发热体如高性能CPU芯片的散热问题，降低和控制高性能芯片的工作温度，保证并提高高性能芯片的工作性能。
微槽道的宽度和深度在0.01-1mm范围内时微槽道内产生的毛细力强，具有较强的吸附液体工质的能力。
设置横向排列的微槽道可吸附更多的液体工质到受热区，使蒸发掉的液体工质得到及时补充，从而提高冷却效率。
横向或纵向排列的一个微槽道与循环回路连通可以直接将循环冷却后的液体工质送入受热区，使蒸发掉的液体工质得到及时补充，也有助于提高冷却效率。
附图说明：
图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。
图2是本实用新型另一种实施例的结构示意图。
图3是本实用新型部件微槽群热沉的结构示意图。
图4是本实用新型微槽群的一种排布示意图。
图5是本实用新型微槽群的另一种排布示意图。
图6是本实用新型微槽群的再一种排布示意图。
具体实施方式：
实施例1：见图1，图1中计算机CPU芯片1与蒸发器3本体粘连。蒸发器3为抽真空的密封体且其内灌注有液体工质4，蒸发器3内的受热面刻布有许多微槽道2，形成微槽群，微槽道2的大小适合形成毛细力，以将所述微槽道的液体工质吸入到微槽道内。构成微槽群的微槽道2为矩形结构，见图3，微槽道2深度、宽度在0.01-1mm的范围内较佳，间距为0.01-10mm。本实施例蒸发器3受热面的外表面通过导热硅胶(硅脂)与芯片1外表面紧贴在一起。本实施例的蒸发器3为适应台式计算机的立式结构，即微槽道2竖直设置。蒸发器3内的液体工质4如无水乙醇或蒸馏水具有较高的汽化潜热，在毛细力的作用下，液体工质通过微槽道2被吸入受热区域里形成高强度的蒸发以此带走CPU芯片产生的热量，蒸汽在蒸发器3本体内冷却、凝结，凝结后的液体工质4重新落入蒸发器3本体内的液池中，形成循环。
实施例2：直接在芯片或其他发热体的外表面刻划许多微槽道2，形成微槽群，芯片1等发热体的刻有微槽道2的部分为微槽群热沉。本实施例的微槽道2的大小同实施例1，同样使微槽道2具有毛细力，将液体工质吸到微槽道2内蒸发从而带走芯片等发热体产生的热量。本实施例为发热体与蒸发器合为一体的一体型装置，与实施例1的接触型相比，这种一体型结构不存在接触热阻，CPU芯片等发热体可以直接将热量传导到微槽群热沉中。
实施例3：见图2。本实施例为笔记本电脑CPU芯片1与蒸发器3粘连，与实施例1的竖式结构相比，本实施例为卧式结构，即微槽道2平放在蒸发器3内，蒸发器3平放在CPU芯片上，蒸发器3底面的液体工质4微微浸入微槽道2内。图2中蒸发器3内可设置有循环管路与外部散热装置相连，冷却后的液体工质4通过循环管路流回蒸发器3本体内，形成循环，本实施例的其他同实施例1。
实施例4：见图4：本实施例微槽群热沉只有纵向密布排列的微槽道2。本实施例采用的微槽道2的槽宽0.2mm、槽深0.5mm、槽间距0.2mm。
实施例6：见图5：本实施例为另一种微槽群的排布示意图。本实施例纵向密布排列的微槽道2上交叉排列有横向微槽道2’。设置横向排列微槽道2’可吸附更多的液体工质到受热区，使蒸发掉的液体工质得到及时补充，从而提高冷却效率。本实施例微槽道2的槽宽0.2mm、槽深0.5mm、槽间距0.2mm，横向微槽道2’的槽宽0.4mm、槽深0.8mm、槽间距5mm。
实施例7，见图6。本实施例的微槽群有纵向密布排列的微槽道2，纵向密布排列的微槽道2上交叉排列有横向微槽道2’，一个横向微槽道2’与循环回路2″连通，也可以取纵向排列的一个微槽道2与循环回路连通。横向或纵向排列的一个微槽道与循环回路连通可以直接将循环冷却后的液体工质送入受热区，使蒸发掉的液体工质得到及时补充，也有助于提高冷却效率。

Claims (9)

1.一种微槽群蒸发冷却装置，其特征在于包括一具有受热面的蒸发器，所述蒸发器为抽真空的密封体且其内灌注有液体工质，所述蒸发器内的受热面刻布有许多微槽道，形成微槽群，所述微槽道的大小适合形成毛细力，以将所述微槽道边的液体工质吸入到微槽道内。
2.根据权利要求1所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述微槽道的宽度和深度在0.01-1mm范围内，微槽道之间的间距在0.01-10mm范围内。
3.根据权利要求2所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述微槽道的宽度和深度在0.01-0.6mm范围内，微槽道之间的间距在0.01-10mm范围内。
4.根据权利要求1或2所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所所述受热面为发热体的外表发热面。
5.根据权利要求1或2所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述受热面的外表面通过导热硅胶与发热体外表面相粘连。
6.根据权利要求1或2所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述微槽道纵向密布排列。
7.根据权利要求1或2所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述微槽道纵向密布排列，纵向密布排列的微槽道上交叉排列有横向微槽道。
8.根据要求1所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述微槽道纵向密布排列，纵向密布排列的微槽道上交叉排列有横向微槽道，所述横向或纵向排列的一个或一个以上微槽道与循环回路连通。
9.根据权利要求1所述的微槽群蒸发冷却装置，其特征在于所述蒸发器内设置有循环管路，所述循环管路与外部散热装置相连通。
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