一种针对密闭结构高热流密度器件的散热器

摘要

本发明提供一种针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其包括液体金属管道以及散热翅片，所述液体金属管道贯穿于所述散热翅片中，并且所述液体金属管道中填充有能够流动的液体金属。还包括驱动泵，所述驱动泵设置于所述液体金属管道上并且用于驱动液体金属管道内的液体金属流动。本发明采用整体铸造或焊接等加工方式制作液态金属自循环冷板，吸热装置、散热板、散热翅片、液态金属管道为一体，最大程度地降低系统热阻，导热效率高；液态金属具有远高于水、空气及许多非金属介质的导热率，因此液态金属散热器相对传统水冷可实现更加高效的热量输运及极限散热能力。

权利要求

1.一种针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：包括液态金属自循环一体化冷板，所述液态金属自循环一体化冷板包括液体金属管道以及散热翅片，所述液体金属管道贯穿于所述散热翅片中，并且所述液体金属管道中填充有能够流动的液体金属；

所述液态金属自循环一体化冷板还包括散热板，所述散热板位于所述散热翅片下方；

所述液态金属自循环一体化冷板还包括吸热装置，所述吸热装置位于所述散热板下方并用于吸收密闭结构内部发热器件的热量，所述吸热装置设置在液体金属管道上；

所述液态金属自循环一体化冷板的结构为盖板或腔体形式。

2.根据权利要求1所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：还包括驱动泵，所述驱动泵设置于所述液体金属管道上并且用于驱动液体金属管道内的液体金属流动。

3.根据权利要求1所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：所述液态金属管道、散热翅片、散热板以及吸热装置通过整体铸造或焊接一体成型。

4.根据权利要求1所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：还包括强迫风冷装置，所述强迫风冷装置设置于散热翅片的一侧并用于对散热翅片进行降温。

5.根据权利要求4所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：所述强迫风冷装置为压电陶瓷风扇。

6.根据权利要求1所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：所述液态金属为室温下能呈现液态的金属。

7.根据权利要求6所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：所述液态金属为镓、汞、镓基二元合金、镓基多元合金、镓基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。

8.根据权利要求2所述的针对密闭结构高热流密度器件的散热器，其特征在于：所述驱动泵为电磁泵、机械泵、压电泵或电润湿泵。

说明书

一种针对密闭结构高热流密度器件的散热器

技术领域

[0001] 本发明属于散热技术领域，特别涉及一种集液态金属、强迫风冷装置、驱动泵及一体化冷板于一身的低能耗、小体积、高可靠性新型高效散热器。

背景技术

[0002] 目前，随着电子设备功能的提高，其器件的集成度和热流密度也在显著提升。单纯的采用强迫风冷已经无法满足热设计指标，而采用传统的液冷方案需将发热器件固定于液冷冷板上，通过液体流动能有效的带走热量。但是传统液冷所需的二次冷却设备空间的约束常常成为其限制性设计因素，同时也会带来低温下能耗增加、传统液冷源和设备之间管路连接的问题。

[0003] 特别是，由于应用环境的特殊性，很多电子设备要求采用密闭结构设计与外界潮湿、霉菌、盐雾空气隔绝，故无法用传统的风扇直接对器件散热，需要新型散热技术，将器件热量持续、快速、高效导出到设备盖板散热翅片处，再对盖板翅片提供高速、定向的稳定气流，将热量散发至设备周围空气中。

[0004] 鉴于此，本发明的发明人提供一种针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其能够有效解决上述技术问题，获得良好的散热效果。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其采用液体金属进行循环，导热效率高且安全可靠。

[0006] 为达上述目的，本发明提供一种针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其包括液体金属管道以及散热翅片，所述液体金属管道贯穿于所述散热翅片中，并且所述液体金属管道中填充有能够流动的液体金属。

[0007] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，还包括驱动泵，所述驱动泵设置于所述液体金属管道上并且用于驱动液体金属管道内的液体金属流动。

[0008] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，还包括散热板，所述散热板位于所述散热翅片下方。

[0009] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，还包括吸热装置，所述吸热装置位于所述散热板下方并用于吸收密闭结构内部发热器件的热量。

[0010] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其中所述液态金属管道、散热翅片、散热板以及吸热装置通过整体铸造或焊接一体成型。

[0011] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，还包括强迫风冷装置，所述强迫风冷装置设置于散热翅片的一侧并用于对散热翅片进行降温。

[0012] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其中所述强迫风冷装置推荐但不限定于压电陶瓷风扇。

[0013] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其中所述液态金属为室温下能呈现液态的金属。

[0014] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其中所述液态金属为镓、汞、镓基二元合金、镓基多元合金、镓基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。

[0015] 所述的针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器，其中：所述驱动泵为电磁泵、机械泵、压电泵或电润湿泵。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 1、采用整体铸造或焊接等加工方式制作液态金属自循环冷板，吸热装置、散热翅片、液态金属管道为一体，最大程度地降低系统热阻，导热效率高；

[0018] 2、液态金属不易蒸发，不易泄露，安全无毒，物化性质稳定，极易回收，是一种非常安全的流动工质，可以保证散热系统的高效、长期、稳定运行。本发明设计液态金属自循环管道系统位于盖板外部，杜绝了液体泄漏流向设备内部导致PCB短路的危险；

[0019] 3、液态金属具有远高于水、空气及许多非金属介质的导热率，因此液态金属散热器相对传统水冷可实现更加高效的热量输运及极限散热能力；

[0020] 4、液态金属的高电导属性使其可采用无任何运动部件的电磁泵驱动，驱动效率高，无噪音，能耗低，因而性能更加稳定可靠；

[0021] 5、采用强迫风冷装置提供冷却气流吹向翅片，在保证散热器整体尺寸更小的前提下提高了翅片的冷却效率。气流仅吹向翅片，不吹向设备内部，因此设备可采用密闭结构设计与外界潮湿、霉菌、盐雾空气隔绝。

附图说明

[0022] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

[0023] 图1是根据本发明的高效散热器的工作原理图；

[0024] 图2是根据本发明的高效散热器的俯视图；

[0025] 图3是根据本发明的高效散热器的立体图；

[0026] 图4是根据本发明的高效散热器的侧视图。

[0027] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

[0028] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0029] 首先，如图1所示，其为本发明提供一种针对密闭结构高热流密度器件的高效散热器的工作原理图。本发明的工作原理是：液体金属管道12形成一个回路并且其内填充有液体金属，在液体金属管道12上设置有用于吸收密闭结构内部发热器件热量的吸热装置11、用于驱动液体金属流动的驱动泵2以及用于对液体金属进行散热的散热翅片13以及散热板14。当液体金属管道12内的液体金属从吸热装置11吸收到热量时，散热翅片13和散热板14共同对液体金属进行散热。此外，所述散热翅片13和散热板14的其中一侧还设置有强迫风冷装置3，用于对散热翅片13和散热板14进行散热、降温，进一步加强对液体金属的散热效果。

[0030] 具体地，如图2至图4所示，本发明的高效散热器至少包括：液态金属自循环一体化冷板1、驱动泵2以及强迫风冷装置3。其中，所述液态金属自循环冷板1包括吸热装置11、液体金属管道12、散热翅片13以及散热板14，特别如图2所示，所述液体金属管道12可采用任何形状弯曲延伸并贯穿于所述散热翅片13中，所述散热板14位于所述散热翅片13下方，所述吸热装置11位于所述散热板14下方并用于吸收密闭结构内部发热器件的热量。

[0031] 优选地，所述液体金属管道12的形状根据结构设计需要设计，管道可选用钛合金管、不锈钢管、铜管等金属管道。

[0032] 其中，液态金属自循环一体化冷板1可采用整体铸造或焊接等加工方式将吸热装置11、液态金属管道12、散热翅片13与散热板14做成一体，从而最大化降低系统热阻。其中，液态金属自循环一体化冷板1的结构可衍生为盖板、腔体等多种形式。

[0033] 所述驱动泵2设置于所述液体金属管道12上，并且用于驱动液体金属管道12内的液体金属流动。优选地，所述驱动泵2为电磁泵、机械泵、压电泵或电润湿泵，但不限于此。

[0034] 此外，所述强迫风冷装置3可设置于散热翅片13的一侧，用于对散热翅片13进行降温，从而对液体金属管道12的液体金属进行降温。优选地，所述强迫风冷装置3为压电陶瓷风扇，但不限于此。选用可靠性高，能耗低，噪音小且结构尺寸小、安装方式灵活的强迫风冷装置，根据设备的具体结构形式针对性地布局以达到最大的散热效率。

[0035] 所述液态金属为室温下能呈现液态的镓、汞、镓基二元合金、镓基多元合金、镓基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。需要说明的是，传统液冷散热系统利用泵使散热管中的冷却液(水或有机溶液)循环并进行散热。然而，流动的液态金属具有远高于非金属流体的导热率，因此，理论上使用液态金属替代水，可以获得极高的散热能力。本发明利用驱动泵2驱动液态金属流动来完成热传输，热传输效率由液态金属流量来控制。

[0036] 本发明集合了液态金属高效导热技术及强迫风冷对流散热技术的优点，结合先进工艺，设计了一套低能耗、小体积、高可靠性新型高效散热器。本发明的技术方案是：充分利用液态金属的高导热率和流动性，采用驱动泵驱动管道内的液态金属，形成一个自循环热量输运系统，液态金属源源不断地将器件工作时产生的热量从吸热装置带到散热翅片处，强迫风冷装置提供高速、定向的稳定气流吹向翅片，将翅片中的热量散发至周围空气中，从而降低管道内液态金属的温度，降温后的液态金属重新流向吸热装置，如此反复循环，持续不断地将热量从芯片带走，达到降低器件温度的效果。

[0037] 综上所述，本发明的优点在于：

[0038] 1、采用整体铸造或焊接等加工方式制作液态金属自循环冷板，吸热装置、散热板、散热翅片、液态金属管道为一体，最大程度地降低系统热阻，导热效率高；

[0039] 2、液态金属不易蒸发，不易泄露，安全无毒，物化性质稳定，极易回收，是一种非常安全的流动工质，可以保证散热系统的高效、长期、稳定运行。本发明设计液态金属自循环管道系统位于盖板外部，杜绝了液体泄漏流向设备内部导致PCB短路的危险；

[0040] 3、液态金属具有远高于水、空气及许多非金属介质的导热率，因此液态金属散热器相对传统水冷可实现更加高效的热量输运及极限散热能力；

[0041] 4、液态金属的高电导属性使其可采用无任何运动部件的电磁泵驱动，驱动效率高，无噪音，能耗低，因而性能更加稳定可靠；

[0042] 5、采用强迫风冷装置提供冷却气流吹向翅片，在保证散热器整体尺寸更小的前提下提高了翅片的冷却效率。气流仅吹向翅片，不吹向设备内部，因此设备可采用密闭结构设计与外界潮湿、霉菌、盐雾空气隔绝。

[0043] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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。本发明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。