CN1937214A - 液冷式散热*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供的液冷式散热***包括一具有一散热部的散热元件；流通在该液冷式散热***内的工作流体；一用于冷凝该散热部流出的工作流体的冷凝部；一用于使该工作流体循环流动的泵；所述散热元件还包括一紧贴所述散热部的热电转换部，该热电转换部和所述泵电连接，用于向该泵提供动力。该液冷式散热***可及时、高效率散热，另外，可节省能源。

Description

液冷式散热***
【技术领域】
本发明涉及一种散热***，尤其是涉及一种液冷式散热***。
【背景技术】
随着科技的进步，各种电子装置，如计算机、打印机、复印机等处理速度日趋高速化，导致上述电子装置内部所产生的热量也相应的提高，目前的散热方法一般是在芯片等发热电子元件上设置散热风扇，以气冷方式来协助散热，但散热风扇散热效率有限，对降低芯片温度的效果较差，且风扇运作时会有噪音产生。
为解决散热风扇的散热效率不高及噪音问题，开始出现一种液冷式散热装置，其和计算机相连，该液冷式散热装置包括：一冷却管路，工作流体填充在其中；一泵，其连接在所述冷却管路间；至少一散热片，其设置在欲散热的计算机芯片上，所述散热片内部设有和所述冷却管路相连接的管路；至少一散热板，其设置在计算机机壳上或计算机机壳外，所述散热板内部设有和所述冷却管路相连接的管路。该散热装置是通过工作流体循环流动将热量带至机壳上或机壳外，有效降低芯片温度，且不会有噪音产生。
但是，上述液冷式计算机散热***是通过动力泵驱动工作流体在冷却管路内循环流动以带走热量，只要计算机一开机，该动力泵就会驱动工作流体恒速流动以散热，无论计算机芯片所产生的热量或多或少，工作流体的流速均是恒定的。因此，当计算机芯片所产生的热量较少时，会导致浪费用于驱动该动力泵的能量；当计算机芯片所产生的热量较多时，会导致无法达成及时、高效率热交换，甚至烧毁计算机芯片。
有鉴在此，提供一种可及时、高效率散热且节能的液冷式散热***实为必要。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种可及时、高效率散热且节能的液冷式散热***。
所述液冷式散热***包括一具有一散热部的散热元件；流通在该液冷式散热***内的工作流体；一用于冷凝所述散热部流出的工作流体的冷凝部；一用于使所述工作流体循环流动的泵；所述散热元件还包括一紧贴所述散热部的热电转换部，该热电转换部和所述泵电连接，用于向该泵提供动力。
与现有技术相比较，上述液冷式散热***以热电转换部两端分别感应其和发热元件及散热部相接触表面的温度而转换成电流驱动泵工作，省略现有技术的外接电源，为自发性驱动，可节省电能；而且，现有技术的工作流体是匀速流动，本发明中，发热元件和工作流体的温差可控制驱动泵的电流大小，即可相应调节工作流体的流速，发热元件发热量大时，工作流体高速流动，可及时、高效率散热，发热元件发热量小时，工作流体低速流动甚至不流动，可节省能源，降低各元件损耗。
【附图说明】
图1是本发明较佳实施例中的液冷式散热***的示意图。
【具体实施方式】
通常，热电材料的相对两端面存在温度差时，在该两端面间将产生电动势E。这就是西伯克效应。由于西伯克效应而产生的电动势称作温差电动势。若将该热电材料制成热电转换器置于回路中，当该热电转换器的相对两端面存在温度差时，则该热电转换器的电输出端便会有电流产生，该电流沿该回路流回该热电转换器的电输入端，从而形成一电回路。
下面，结合附图对本发明进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明较佳实施例的液冷式散热***1包括：流通在该液冷式散热***1内的工作流体9；一用于使工作流体9循环流动的泵3；一散热元件2，其包括一散热部21及一紧贴该散热部21的热电转换部22，该热电转换部22和所述泵3电连接；一用于冷凝该散热部21流出的工作流体9的冷凝部4。
优选的，本液冷式散热***1还可设置一连接于所述泵3和冷凝部4之间、用于储存工作流体9的储液槽7。
优选的，本液冷式散热***1还可设置一连接于所述热电转换部22和泵3之间的稳压及电路控制装置10，用于稳压及控制由热电转换部22输出的电流。
本实施例中，冷凝部4的液输入端41通过导液管54和散热部21的液输出端212相连；冷凝部4的液输出端42通过导液管51和储液槽7的液输入端71连接；储液槽7的液输出端72通过导液管52和泵的液输入端31连接。泵的液输出端32通过导液管53连接散热部21的液输入端211。
本实施例中，稳压及电路控制装置10的电输入端101通过电线82连接热电转换部22的电输出端222；泵3的电输入端33通过电线83连接稳压及电路控制装置10的电输出端102；泵3的电输出端34通过电线81连接热电转换部22的电输入端221。
下面，对液冷式散热***1的各组成部分分别进行详细说明。
工作流体9在导液管51、52、53和54内循环流动，可以为水、甲醇、乙醇或庚烷等材料，本实施例中，选用内含纳米级粒子的纯水作为工作流体9，纳米级粒子包括纳米级铜粉、碳纳米管或纳米碳球。由于纳米级粒子尺寸小，其行为接近于液体分子，故不会限制工作流体9的流动；该纳米级粒子不但导热系数高(如碳纳米管，导热系数接近于6000瓦/米·摄氏度(W/m·℃)，为铜材料的15倍)，且接触面积大，可达到良好的导热效果。
为便于液冷式散热***1整体微型化，泵3可选择微型泵。该泵31在热电转换部22所提供的电流的驱动下抽取储液槽7内的工作流体9并驱动其在液冷式散热***1内循环流动。
散热部21采用具有封闭空腔的平板，其内可流通工作流体9，为便于和热电转换部22较好接合，散热部21和热电转换部22相接触的表面形状相匹配。优选的，热电转换部22和散热部21间通过一热界面材料23相接合。
热电转换部22是由热电材料制成的具有热电转化机能的片状部件。使用时，热电转换部22的一端面通过一热界面材料23和散热部21的一表面相接合，与该端面相对的另一端面也可通过一热界面材料23’贴靠至发热元件A的一表面上，当热电转换部22的分别贴靠至发热元件A和散热部21的相对两端面上产生温差时，其电输出端222便有电流产生，该电流在稳压及电路控制装置10作用后，驱动泵3作业，当热电转换部22两端温差较大时，由热电转换部22的电输出端222输出的电流较大，所述泵3在该大电流作用下驱动工作流体9在液冷式散热***1内快速流动，可达成及时、高效率散热；当热电转换部22两端温差较小时，由热电转换部22的电输出端222输出的电流也较小，所述泵3在该小电流作用下驱动工作流体9在液冷式散热***1内较慢流动，可节省能源，及维持发热元件A处于安全温度。热电转换部22材料可选择碲化铋、碲化铅或硅锗合金中一种。
冷凝部4用于冷却由散热部21经导液管54传递的工作流体9，并使热量散发到周围流动的空气中。为增强冷却效果，可采用风扇散热、散热鳍片散热等方式。
优选的，本液冷式散热***1还可设置多个单向阀6，将其分别设置在冷凝部4和储液槽7间的导液管51上、储液槽7和泵间的导液管52上、泵和散热部21间的导液管53上、散热部21和冷凝部4间的导液管54上，具有控制工作流体9的流率及使其单向流动的功能，防止工作流体9回流。
液冷式散热***1工作时，将所述散热元件的热电转换部22贴靠在发热元件A上，位于散热部21一侧的热电转换部22的一表面均匀感应散热部21，也是其中工作流体9的温度T1，热电转换部22的另一相对表面均匀感应发热元件A的温度T2，当T1和T2相接近时，热电转换部22的电输出端222没有电流输出，泵3由于没有源驱动力而不工作，即泵3不会对液冷式散热***1内工作流体9产生抽力，从而，该工作流体9不流动，液冷式散热***1不发挥作用；当T1和T2相差较大时，热电转换部22的电输出端222会有电流输出，该电流通过稳压及电路控制装置10的作用驱动泵3，该泵3抽出储液槽7内的工作流体9，该工作流体9经连接在泵3和散热部21间的导液管53进入散热部21，带走发热元件A经由热电转换部22传递到散热部21上的热量，该工作流体9再由散热部21的液输出端222进入冷凝部4，通过冷凝部4的致冷作用，工作流体9转变成低温状态，由冷凝部4的液输出端42而出进入储液槽7，泵3继续将该工作流体9由其液输入端71抽入，再转送入散热部21进行散热、降温的工作，直至T1和T2近似相等，如此周而复始即形成完整的液冷式散热循环过程。
本发明以热电转换部22两端分别感应其与发热元件A和散热部21相接触表面的温度而转换成电流驱动泵3工作，省略现有技术的外接电源，为自发性驱动，可节省电能；现有技术的工作流体是匀速流动，本实施例中，发热元件A和工作流体9的温差可控制驱动泵3的电流大小，即可相应调节工作流体9的流速，发热元件A发热量大时，工作流体9高速流动，可及时、高效率散热，发热元件A发热量小时，工作流体9低速流动甚至不流动，可节省能源，降低各元件损耗。

Claims (11)

1.一种液冷式散热***，其包括一具有一散热部的散热元件；流通在该液冷式散热***内的工作流体；一用于冷凝所述散热部流出的工作流体的冷凝部；及一用于使所述工作流体循环流动的泵；其特征在于：所述散热元件还包括一热电转换部，该热电转换部紧贴所述散热部，并和所述泵电连接，用于向该泵提供动力。
2.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述液冷式散热***还包括一连接于所述泵和所述冷凝部之间的储液槽。
3.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述液冷式散热***还包括一连接于所述热电转换部和所述泵之间的稳压及电路控制装置。
4.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述热电转换部由热电材料制成。
5.如权利要求4所述的液冷式散热***，其特征在于，所述热电材料包括碲化铋、碲化铅或硅锗合金。
6.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述散热部和热电转换部间通过一热界面材料相连接。
7.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述散热部和热电转换部间相接触表面的形状相匹配。
8.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述液冷式散热***还可设置至少一个单向阀，用于防止所述工作流体回流。
9.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述工作流体包括水、甲醇、乙醇或庚烷。
10.如权利要求1所述的液冷式散热***，其特征在于，所述工作流体中含纳米粒子。
11.如权利要求10所述的液冷式散热***，其特征在于，所述纳米粒子包括纳米级铜粉、碳纳米管或纳米碳球。
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