相变液冷散热装置的制作方法

本申请涉及电子控温技术领域，特别是电脑中的散热装置，具体而言，涉及一种用于cpu超负荷状态下散热的相变液冷散热装置。

背景技术：

中央处理器(简称cpu)是电脑的核心电子元件之一，随着人们对计算机能力需求的增加，以及现在各种大型软件以及游戏的大力发展，导致cpu计算负荷越来越大。目前计算机的cpu功耗已经达到80w左右了，高功率、高频率的计算机会导致cpu温度升高，缩短cpu的使用寿命，降低cpu的性能。

cpu的正常工作温度一般维持在45℃-55℃之间。目前，现有的计算机中的散热设备主要有散热铝、风扇构成，在使用过程中，使用电源驱动风扇，以到达快速散热的目的，这种方式消耗电能高、功率高。最重要的一点就是，当cpu超过散热装置所能散热的状态的时候，即：散热装置无法满足cpu过热的时候，也就是cpu有时候会在超负荷状态下，持续工作，导致cpu所产生的热量超过预定的温度，散热风扇无法快速将热量带走，导致的cpu在较高温度下工作，从而导致cpu性能降低、使用寿命降低的技术问题。本发明将解决在电脑中的cpu，由于cpu在超负荷状态下，无法快速散热而导致的cpu性能、cpu使用寿命均下降，进而导致电脑无法正常使用的技术问题。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种相变液冷散热装置，以解决在电脑中的cpu，由于cpu在超负荷状态下，无法快速散热而导致的cpu性能下降、cpu使用寿命下降，进而导致电脑无法正常使用的技术问题。本发明将能够有效解决cpu在超负荷工作状态下，无法快速散热的技术问题，能够有效预防过热状态下，无法及时散热对cpu本身的损害。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种相变液冷散热装置，该相变液冷散热装置从上到下依次包括：相变储能模块、水冷模块和导热腔体，水冷模块的吸热机构上、下分别与相变储能模块、导热腔体固定安装，导热腔体安装于cpu上；所述导热腔体内填充水且水的添加量与导热腔体内的体积之比为0.2～0.9，导热腔体由紫铜材质制成；相变储能模块内填充相变材料。导热腔体主要通过导热腔体内的液态水和导热腔体壁将热量传递给水冷模块，相变储能模块与导热腔体之间主要为水冷模块的吸热机构，吸热后将通过水冷模块的散热机构进行散热。当出现cpu超负荷状态的时候，相变储能模块开始发挥作用，相变储能模块内的相变材料能够吸收热量，当cpu恢复正常状态的时候，相变材料将热量释放到水冷模块中，恢复正常状态，起到了cpu超负荷尖峰时刻缓冲保护的作用。所述导热腔体内填充水且水的添加量与导热腔体内体积比为0.2～0.9，即导热腔体内有液态的水和空气层，采用液态水蒸发后，通过水蒸气传递给水冷模块，效率更高。导热腔体由紫铜材质制成，紫铜材质导热性非常好，且不易生锈，使用时间长，耐久性好。水冷模块的吸热机构上、下分别与相变储能模块、导热腔体可用强力胶水贴附式固定安装，当然不限定其他固定方式进行固定。水冷模块也可称为液冷模块。

优选地，所述相变储能模块包括密闭的储能腔体和第一散热片，第一散热片设于储能腔体内，相变材料填充于储能腔体内。

优选地，所述第一散热片与储能腔体一体成型。

优选地，所述相变储能模块内相变材料选用相变点为56～75℃的相变材料，进一步优选的，选用相变点为56～65℃的相变材料。当然本发明中，选用相变材料的时候，根据cpu正常温度和cpu极限温度进行选择，一般来说，比cpu正常工作温度高出5～10℃即可。一般的cpu正常工作温度为45～55℃，因此选用相变点为56～65℃的相变材料即可。

优选地，所述水冷模块包括：吸热机构、冷却液泵和散热机构，吸热机构用于吸收导热腔体传递的热量，吸热机构、冷却液泵、散热机构之间通过软管相连，冷却液泵驱动吸热机构中的水与散热机构中的水实现循环。

优选地，吸热机构包括：传热腔体和第二散热片，第二散热片固定于传热腔体内部，液态水灌装于传热腔体内，传热腔体为紫铜材质制成。吸热机构主要用于吸收导热腔体传递过来的热量。

优选地，吸热机构的传热腔体内安装温度传感器。温度传感器能够测量出吸热机构中的热量，便于调整散热机构中的风扇的挡位大小。

优选地，所述散热机构包括：第三散热片、金属管道和风扇，液态水填充于金属管道中，风扇将第三散热片和金属管道的热量释放到空气中。

优选地，第三散热片为“w型”的散热片。w型的散热片散热更加迅速。

优选地，导热腔体内水的添加量与导热腔体内的体积比为0.4～0.6，导热腔体内空气压强为小于1.01×10⁵pa。即导热腔体内的空气抽成低气压，小于标准大气压，降低液态水汽化的温度。热量传递过程中，导热腔体内的水不断发生汽化、液化的反应，不断吸收和释放热量，提升了整体的散热和热传导的效率。

该相变液冷散热装置的基本工作过程为：cpu温度升高的时候，将热量通过导热腔体内的液态水和水蒸气传递给水冷模块，并通过水冷模块进行散热。当温度超过水冷模块所能散热的时候，cpu处于超负荷状态的时候，并且温度超过相变储能模块内相变材料相变点的时候，相变储能模块开始工作，相变材料液化，快速吸收大量热量，阻止水冷模块升温。当cpu恢复正常负荷时，水冷模块也会回到相变点以下的正常温区。随着温度降低，液化的相变材料释放热量重新固化，将尖峰时吸收的热量返回给水冷模块，通过水冷模块的散热机构散失在空气中。在这个过程中，相变材料通过相态变化吸收或释放部分热量，来阻止cpu温度的升高，保护了系统的稳定运行。

在本申请中，采用相变储能模块、水冷模块、导热腔体三层的结构的方式，通过相变储能模块所产生的作用，达到了cpu在超负荷状态下，降低cpu的温度，使cpu能够在正常温度下正常工作，解决了在电脑中的cpu，由于cpu在超负荷状态下，无法快速散热而导致的cpu性能、cpu使用寿命均下降，进而导致电脑无法正常使用的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种相变液冷散热装置的结构示意图；

图2是根据本申请实施例一种相变液冷散热装置的吸热机构内部的结构图；

图3是根据本申请实施例一种相变液冷散热装置的相变储能模块内部结构图；

其中，图中标号表示：1、相变储能模块；2、水冷模块；3、导热腔体；4、cpu；5、储能腔体；6、第一散热片；7、吸热机构；8、冷却液泵；9、散热机构；10、软管；11、传热腔体；12、第二散热片；13、第三散热片；14、金属管道；15、风扇；16、主板；17、温度传感器；18、电源；19、控制面板；20、导向隔离板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请中，术语“上”、“下”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置或组成部分必须具有特定方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-3所示，本申请涉及一种相变液冷散热装置，该相变液冷散热装置从上到下依次包括：相变储能模块1、水冷模块2和导热腔体3，水冷模块的吸热机构7上、下分别与相变储能模块、导热腔体固定安装，导热腔体安装于cpu4上；导热腔体内填充水且水的添加量与导热腔体内体积比为0.2～0.9，导热腔体由紫铜材质制成；相变储能模块内填充相变材料。导热腔体主要通过导热腔体内的液态水和导热腔体壁将热量传递给水冷模块，相变储能模块与导热腔体之间主要为水冷模块的吸热机构，吸热后将通过水冷模块的散热机构进行散热。当出现cpu超负荷状态的时候，相变储能模块开始发挥作用，相变储能模块内的相变材料能够吸收热量，当cpu恢复正常状态的时候，相变材料将热量释放到水冷模块中，恢复正常状态，起到了cpu超负荷尖峰时刻缓冲保护的作用。导热腔体内填充水且水的添加量与导热腔体内体积比为0.5，即导热腔体内有液态的水和空气层，采用液态水蒸发后，通过水蒸气传递给水冷模块，效率更高。导热腔体由紫铜材质制成，紫铜材质导热性非常好，且不易生锈，使用时间长，耐久性好。cpu安装于主板16上。

如图1-3所示，相变储能模块包括密闭的储能腔体5和第一散热片6，第一散热片设于储能腔体内，相变材料填充于储能腔体内。第一散热片与储能腔体一体成型。

相变储能模块内相变材料的相变点为59℃。相变点为59℃的相变材料能够保证cpu正常高效的工作，cpu正常工作温度区间为45℃-55℃，当超过59℃的时候，相变储能模块发挥作用。

如图1-3所示，水冷模块包括：吸热机构7、冷却液泵8和散热机构9，吸热机构用于吸收导热腔体传递的热量，吸热机构、冷却液泵、散热机构之间通过软管10相连，冷却液泵驱动吸热机构中的水与散热机构中的水实现循环。冷却液泵8与电源18电连接，电源18与控制面板19电连接，控制面板用于控制风扇的挡位和冷却液泵开关，温度传感器17与控制面板电连接，控制面板与电源电连接。

如图2所示，吸热机构包括：传热腔体11和第二散热片12，第二散热片固定于传热腔体内部，液态水灌装于传热腔体内，传热腔体为紫铜材质制成。吸热机构主要用于吸收导热腔体传递过来的热量。图2中还设有2个导向隔离板20，导向隔离板长度小于第二散热片的长度，导向隔离板主要起到液态水倒流的作用。

吸热机构的传热腔体内还可以安装温度传感器。温度传感器能够测量出吸热机构中的热量，通过控制面板便于调整散热机构中的风扇的挡位大小。温度传感器与控制面板电连接，当温度传感器超过正常温度的时候，调整风扇挡位，加快风扇运转，增大散热能力。

如图1-3所示，散热机构包括：第三散热片13、金属管道14、风扇15以及控制面板，控制面板即为小型控制器，液态水填充于金属管道中，风扇将第三散热片和金属管道的热量散失到空气中。第三散热片为“w型”的散热片。w型的散热片散热更加迅速。

如图1所示，导热腔体内空气压强为小于0.8×10⁵pa。即导热腔体内的空气抽成低气压，小于标准大气压，降低液态水汽化的温度。热量传递过程中，导热腔体内的水不断发生汽化、液化的反应，不断吸收和释放热量，提升了整体的散热和热传导的效率。

该相变液冷散热装置的基本工作过程为：cpu温度升高的时候，将热量通过导热腔体内的液态水和水蒸气传递给水冷模块，并通过水冷模块进行散热。当温度超过水冷模块所能散热的时候，cpu处于超负荷状态的时候，并且温度超过相变储能模块内相变材料相变点的时候，相变储能模块开始工作，相变材料液化，快速吸收大量热量，阻止水冷模块升温。当cpu恢复正常负荷时，水冷模块也会回到相变点以下的正常温区。随着温度降低，液化的相变材料释放热量重新固化，将尖峰时吸收的热量返回给水冷模块，通过水冷模块的散热机构散失在空气中。在这个过程中，相变材料通过相态变化吸收或释放部分热量，来阻止cpu温度的升高，保护了系统的稳定运行。

在本实施例中，采用相变储能模块、水冷模块、导热腔体三层的结构的方式，通过相变储能模块所产生的作用，达到了cpu在超负荷状态下，降低cpu的温度，使cpu能够在正常温度下正常工作，解决了在电脑中的cpu，由于cpu在超负荷状态下，无法快速散热而导致的cpu性能、cpu使用寿命均下降，进而导致电脑无法正常使用的技术问题。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。