循环冷却系统

技术领域

本发明属于冷却系统技术领域，具体涉及一种循环冷却系统。

背景技术

随着半导体行业的发展，对于电子元件的要求越来越高，要求电子元件具有高频、高效、高功率密度的特点，导致其单位面积热散耗增加，发热量也就不可避免的增大，散热与高频电磁兼容和高功率密度成重要矛盾。目前主要依靠散热器对半导体元件进行冷却，散热器的内部具有流动的冷却液，可以与半导体元件进行热交换来对半导体元件进行冷却。

但是现有的散热器内的冷却液升温后无法及时对其进行冷却，并且半导体元件在经过繁杂的加工工序后，容易产生变形，无法与散热器的散热面紧密贴合，而且散热器内部的冷却液存在大量的流动死角，导致冷却液局部温度过高，严重影响了散热器的散热效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环冷却系统，能够实现冷却液的循环利用并提高其散热效率。

为了实现上述目的，本发明一具体实施方式提供的技术方案如下：

一种循环冷却系统，包括散热器、隔板、热交换器、进液管和出液管，散热器的顶部为开口状并用于放置待冷却元件，该散热器的内部设有冷却舱及与冷却舱相连通的进液口和出液口，隔板设于冷却舱内且将进液口和出液口分隔在隔板的两侧，隔板的底端与散热器底部内壁连接，隔板的高度使得当待冷却元件放置于散热器的顶部时，该待冷却元件的底部与隔板的顶部之间具有间隙，热交换器的内部具有第一循环通道，进液管的一端与第一循环通道连接，另一端与进液口连接，进液管的中段连接有特斯拉管或泵，出液管的一端与第一循环通道连接，另一端与出液口连接。

在本发明的一个或多个实施方式中，热交换器的内部设有与第一循环通道隔开的第二循环通道，第二循环通道能够与第一循环通道热交换。

在本发明的一个或多个实施方式中，进液口和出液口设于散热器同一侧的侧壁上。

在本发明的一个或多个实施方式中，隔板上远离所述进液口和出液口的一端开设有回流孔。

在本发明的一个或多个实施方式中，隔板垂直于散热器的底壁及其具有进液口和出液口的侧壁。

在本发明的一个或多个实施方式中，进液口和出液口分别设于散热器相对侧的两个侧壁上。

在本发明的一个或多个实施方式中，隔板垂直于散热器的底壁及进液口和出液口两侧的侧壁。

在本发明的一个或多个实施方式中，隔板设有多个且间隔设置，且各个隔板的高度一致。

在本发明的一个或多个实施方式中，进液口和出液口的轴线位于不同的直线上。

在本发明的一个或多个实施方式中，进液口和出液口的中心高度均小于隔板顶部的高度。

在本发明的一个或多个实施方式中，隔板的高度小于散热器内壁的高度。

与现有技术相比，本发明实施方式的循环冷却系统，能够实现冷却液的循环利用，提高内部冷却液的流动范围，减小内部的流动死角，提高散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式中循环冷却系统的立体图；

图2为本发明一实施方式中散热器的立体图；

图3为本发明另一实施方式中散热器的立体图；

图4为本发明一实施方式中循环冷却系统的水平剖面图；

图5为本发明另一实施方式中循环冷却系统的垂直剖面图。

主要附图标记说明：1、散热器，11、冷却舱，12、进液口，13、出液口，2、隔板，21、回流孔，3、热交换器，4、进液管，5、出液管，6、密封圈，7、待冷却元件，8、下层流动路径，9、上层流动路径。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶端”、“底端”、“顶部”、“底部”、“高度”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发明和简化描述，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发明的限制。

如图1至图5所示为本发明一实施方式的循环冷却系统，包括散热器1、隔板2、热交换器3、进液管4和出液管5。散热器1的顶部呈开口状，散热器1的内部设有冷却舱11及与冷却舱11相连通的进液口12和出液口13。隔板2设于冷却舱11内且将进液口12和出液口13分隔在隔板2的两侧，隔板2的底端与散热器1底部内壁连接，隔板2的高度使得当待冷却元件7放置于散热器1的顶部时，该待冷却元件7的底部与隔板2的顶部之间具有间隙，热交换器3的内部具有第一循环通道，进液管4的一端与第一循环通道连接，另一端与进液口12连接，进液管4的中段连接有特斯拉管或泵，出液管5的一端与第一循环通道连接，另一端与出液口13连接。

在上述实施方式中，由于散热器1的顶部呈开口状，因此在使用时需要对其顶部进行密封，具体可以在散热器1的顶部安装密封圈6或真空硅胶等密封部件，然后再将待冷却元件7固定在散热器1的顶部，进而防止冷却液从散热器1的顶部泄漏。

对待冷却元件7进行冷却时，进液管4内的冷却液通过进液口12输送进冷却舱11内，冷却液可以是水或其他液体，由于隔板2将进液口12和出液口13隔开，因此进液口12处的冷却液无法直接从出液口13流出，而是会在冷却舱11内流动，避免冷却舱11内出现流动死角。尤其是在隔板2的顶部，隔板2顶部与待冷却元件7之间存在间隙，且隔板2的底部会对冷却液进行一定的阻挡，因此隔板2顶部的间隙给冷却液提供了流动空间，进而使得冷却液可以沿着该间隙并向着靠近出液口13的方向流动，进而提高上层冷却液与待冷却元件7之间的热交换效率，提高循环冷却系统的散热效率。

冷却液吸收完待冷却元件7的热量后，其温度升高并从出液口13流入出液管5，然后再流入热交换器3内的第一循环通道内，通过热交换器3对第一循环通道内的冷却液进行降温，然后再将降温后的冷却液重新输入进液管4以及冷却舱11内，进而实现了冷却液的循环利用。

另外，由于待冷却元件7直接与散热器1的顶部开口连接，即使待冷却元件7的底部发生了曲翘变形，冷却舱11内的冷却液仍可以直接与待冷却元件7的底壁接触，使得冷却能够最大程度的与待冷却元件7进行热交换，提高散热器1对待冷却元件7的散热效率，使得待冷却元件7上元件和线路可以布置的更加密集。而且，隔板2顶部与待冷却元件7之间的间隙能够给待冷却元件7提供一定的变形挤压空间。

在一实施方式中，热交换器3的内部设有与第一循环通道隔开的第二循环通道，第二循环通道能够与第一循环通道热交换。第二循环通道内可以通入冷却风流，对第一循环通道内的高温冷却液进行热交换，从而对高温冷却液进行降温。而第二循环通道内的冷却风流同样可以再利用其他的冷却设备对其进行冷却，进而实现冷却风流和冷却液的双循环利用。

在一实施方式中，进液口12和出液口13设于散热器1同一侧的侧壁上，而隔板2的一端则设于该侧壁且分隔进液口12和出液口13，隔板2的另一端则向着远离进液口12和出液口13的方向延伸。

进一步的，隔板2上远离进液口12和出液口13的一端开设有回流孔21，进而使得冷却舱11内的冷却液形成两条主要的流动路径。具体可参照图3所示，其中下层冷却液从进液口12沿着隔板2的一侧流动，当其流动至回流孔21时，通过回流孔21流动至隔板2的另一侧，并通过出液口13流出冷却舱11，该路径为U形的下层流动路径8。而上层冷却液则从隔板2的一侧直接流动至隔板2的另一侧，且流动路径大致与隔板2的延伸方向垂直，该路径为上层流动路径9。

需要说明的是，下层冷却液和上层冷却液并非两个相互分隔的独立流体，其本质上均为冷却液的一部分，仅是冷却液在冷却舱11不同部位的流体状态有所差异，因此以下层冷却液和上层冷却液作为区分便于本领域技术人员理解。

基于上述流动路径，下层冷却液的流动范围大，可以避免冷却舱11内出现流动死角，防止冷却舱11内冷却液的局部温度过高。而上层冷却液则可以充分与待冷却元件7进行热交换。并且下层冷却液能够一定程度地加快上层冷却液的流速并与其进行热交换，来降低上层冷却液的温度并提高上层冷却液的流速，进而提高整个循环冷却系统的散热效率。

进一步的，隔板2垂直于散热器1的底壁及其具有进液口12和出液口13的侧壁。垂直设置的隔板2能够最大程度保证下层冷却液的流动路径的长度，提高下层冷却液的流动范围，进一步减小冷却舱11内的流动死角，并使得隔板2两侧的冷却液分布的更加均匀，冷却液的流动状态更加稳定。

在一实施方式中，进液口12和所述出液口13分别设于散热器1相对侧的两个侧壁上，而使得冷却舱11内的冷却液形成另外两条主要的流动路径。具体可参照图4所示，其中下层冷却液在冷却舱11的底部整体向着靠近出液口13的方向流动，当下层冷却液流动至隔板2处时，会沿着隔板2向上流动，当其流动至隔板2顶部的间隙处时，会通过间隙流动至隔板2的另一侧并沿着隔板2向下流动，然后接着向着靠近出液口13的方向流动，然后再向上流动由出液口13流出冷却舱11，该路径为U形的下层流动路径8。而上层冷却液则从隔板2的一侧直接流动至隔板2的另一侧，该路径为上层流动路径9。

上述两个流动路径上的冷却液在邻近处会形成正交流面，当下层冷却液和上层冷却液具有速度差时，根据伯努利原理，流速快的地方压强小，从而使得下层冷却液和上层冷却液具有压差，使得下层冷却液和上层冷却液上下滚动搅拌，使得循环冷却系统达到最佳的冷却效果。

进一步的，隔板2垂直于散热器1的底壁及进液口12和出液口13两侧的侧壁，垂直设置的隔板2能够使得冷却液的流动状态更加稳定。

进一步的，隔板2设有多个且间隔设置，具体地，考虑到循环冷却系统的实际尺寸，可以设置两个隔板2。并且，各个隔板2的高度一致，保证各个隔板2与待冷却原件之间的间隙相等，进而保证上层冷却液流动的稳定性。

进一步的，如图2所示，进液口12和出液口13的轴线位于不同的直线上，能够进一步增加冷却舱11内的冷却液的流动范围，减少冷却舱11内冷却液的流动死角。

在一实施方式中，为了保证冷却舱11底部的冷却液按照下层流动路径8流动，防止进液口12处的冷却液直接越过隔板2流至出液口13，进液口12和出液口13的中心高度均小于隔板2顶部的高度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。