一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及散熱系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)。包括一體化水冷箱、監(jiān)控系統(tǒng)，一體化水冷箱包括一體成型的儲液腔、導(dǎo)流腔、制冷腔、散熱腔、直流水泵，制冷腔和散熱腔通過絕熱隔板隔離，半導(dǎo)體制冷片的熱端面面向散熱腔并與散熱翅片貼合，冷端面與嵌入絕熱隔板的冷翅片基板貼合，冷翅片基板上設(shè)有伸入制冷腔內(nèi)的冷翅片，散熱翅片上設(shè)有風(fēng)扇；監(jiān)控系統(tǒng)包括有控制直流水泵和半導(dǎo)體制冷片的MCU，MCU產(chǎn)生半正弦波形信號驅(qū)動直流水泵生成脈動流。半正弦方式驅(qū)動直流水泵產(chǎn)生脈動流，方式簡便，散熱效率高，避免水流通路中雜質(zhì)的堆積；一體化結(jié)構(gòu)安裝方便，漏水可能性小，可靠性高；對漏水、溫度進(jìn)行多方面監(jiān)控，系統(tǒng)進(jìn)行多方位保護(hù)。
【專利說明】
-種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種散熱系統(tǒng)，特別是一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，忍片的集成度越來越高，單位面積上集成的電子元器件 越多，發(fā)熱量也就越大，大量的熱分布在較小的表面，對忍片的可靠性產(chǎn)生很大的威脅。因 此忍片的散熱顯得格外重要。目前的電腦CPU功率越來越大，已經(jīng)達(dá)到一百多瓦，超頻玩大 型游戲的玩家更是讓CPU"發(fā)燙"，為了使用電腦順楊和延長忍片壽命，高效的散熱必不可 少。
[0003] 電腦散熱主要有風(fēng)冷、熱管、水冷等方法，目前大多數(shù)電腦利用風(fēng)冷。熱管一般用 于筆記本，同時要結(jié)合風(fēng)冷同時使用。水冷用的比較少，主要是一些超頻玩家或者大型游戲 玩家用水冷。運些方法各有優(yōu)缺點，現(xiàn)在就臺式機(jī)常用的風(fēng)冷和水冷進(jìn)行比較。風(fēng)冷占用空 間小，但是散熱效率低，噪聲大，與CPU直接貼扣風(fēng)扇的震動對CPU和主板不利;水冷散熱效 果好、噪聲小，但是需要累、冷排、多根水管，導(dǎo)致占用空間大，多管路萬一漏水將會導(dǎo)致主 板短路甚至燒壞。此外，也有用半導(dǎo)體制冷片直接為CPU散熱的，但當(dāng)半導(dǎo)體制冷片冷端溫 度低于環(huán)境溫度時，其表面易結(jié)霜，運對于CPU和電腦主板來說是致命的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種一體化散熱效率高 的基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，包括一體化水冷箱、監(jiān)控系統(tǒng);一體化水冷箱包 括一體成型的儲液腔、導(dǎo)流腔、制冷腔、散熱腔、直流水累，儲液腔與導(dǎo)流腔之間通過限流孔 連通，導(dǎo)流腔與制冷腔之間通過導(dǎo)流孔連通，散熱腔通過絕熱隔板與制冷腔隔離;絕熱隔板 中鑲嵌有半導(dǎo)體制冷片;半導(dǎo)體制冷片的熱端面面向散熱腔并與散熱翅片貼合，其冷端面 與嵌入絕熱隔板的冷翅片基板貼合，冷翅片基板上設(shè)有伸入制冷腔內(nèi)的冷翅片，散熱翅片 上設(shè)有風(fēng)扇;直流水累進(jìn)水口連通制冷腔;儲液腔設(shè)置有進(jìn)水孔，直流水累出水口作為系統(tǒng) 出水孔;監(jiān)控系統(tǒng)包括有控制直流水累和半導(dǎo)體制冷片的MCU，MCU產(chǎn)生半正弦波形信號驅(qū) 動直流水累生成脈動流。導(dǎo)流孔使水從冷翅片的一端進(jìn)入制冷腔，水在制冷腔內(nèi)保持流動 狀態(tài)，避免冷水在冷翅片表面邊界層附著不動狀態(tài)，保證了進(jìn)入制冷腔的水都可W充分冷 卻;脈動流通過監(jiān)控系統(tǒng)生成半正弦波形驅(qū)動直流水累產(chǎn)生，脈動流場下比定常流場具有 更加優(yōu)越的熱量傳遞特性，同時可W避免水流通路中雜質(zhì)的堆積。
[0007] 進(jìn)一步的，本系統(tǒng)包括有水冷頭，水冷頭通過水管與一體化水箱的進(jìn)水孔和出水 孔連接，可根據(jù)不同散熱需要更換不同的水冷頭，滿足散熱需求。
[000引進(jìn)一步的，絕熱隔板上在半導(dǎo)體制冷片周圍設(shè)置有導(dǎo)線槽，導(dǎo)線槽便于半導(dǎo)體制 冷片與其它部件連接，也可方便設(shè)置其它部件。
[0009] 進(jìn)一步的，半導(dǎo)體制冷片與散熱翅片和冷翅片基板的貼合面均涂有導(dǎo)熱娃脂，減 少界面間的熱阻;半導(dǎo)體制冷片、冷翅片基板、絕熱隔板間縫隙填充有密封膠，絕熱隔板與 冷翅片基板之間還設(shè)有密封圈，保證半導(dǎo)體制冷片冷端面的氣密性，同時防止冷翅片板面 暴漏在散熱腔使其結(jié)霜。
[0010] 進(jìn)一步的，監(jiān)控系統(tǒng)還包括與MCU連接的流量計、第一濕度傳感器、第二濕度傳感 器、溫度傳感器、控制面板;第一濕度傳感器設(shè)置于導(dǎo)線槽內(nèi)，第二濕度傳感器設(shè)置于水冷 頭處，溫度傳感器設(shè)置于制冷腔內(nèi)，流量計檢測直流水累和水冷頭間的水流量，MCU通過串 口與上位機(jī)連接。如果半導(dǎo)體制冷片上結(jié)霜形成水珠，水珠必定流進(jìn)導(dǎo)線槽內(nèi)，第一濕度傳 感器能及時通過MCU控制半導(dǎo)體制冷片斷電；當(dāng)檢測到漏水情況、制冷腔水溫過高、直流水 累水流量異樣時，可W通過MCU發(fā)出報警提醒，提示電腦操作者關(guān)閉電腦。控制面板上設(shè)置 有顯示屏和調(diào)節(jié)旋鈕或按鈕，方便顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和控制系統(tǒng)，MCU控制直流水累進(jìn)行脈 動流頻率監(jiān)測與調(diào)節(jié)，上位機(jī)軟件可安裝配套軟件，軟件具有讀取CPU內(nèi)核溫度和控制電腦 關(guān)機(jī)功能，方便控制水冷系統(tǒng)。
[0011] 水從儲液腔通過限流孔進(jìn)入導(dǎo)流腔，再經(jīng)導(dǎo)流孔進(jìn)入制冷腔。在制冷腔內(nèi)水與冷 翅片充分接觸，降溫，冷水通過直流水累、流量計和水管進(jìn)入外界的水冷頭，對流換熱帶走 電腦部件產(chǎn)生的熱量。
[0012] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 1、半正弦方式驅(qū)動直流電機(jī)產(chǎn)生脈動流，方式簡便，脈動流場下比定常流場具有 更加優(yōu)越的熱量傳遞特性，同時可W避免水流通路中雜質(zhì)的堆積。
[0014] 2、半導(dǎo)體制冷和風(fēng)冷混合使用，提高水流冷卻效率。
[0015] 3、水冷箱一體化結(jié)構(gòu)安裝方便，漏水可能性小，可靠性高。
[0016] 4、對漏水、溫度進(jìn)行多方面監(jiān)控，系統(tǒng)進(jìn)行多方位保護(hù)。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的一體化水冷箱結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的冷翅片和熱翅片結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明的絕熱隔板示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖。
[0022] 圖中標(biāo)記：1為進(jìn)水孔，2為儲液腔，3為導(dǎo)流孔，4為導(dǎo)流腔，5為限流孔，6為控制板， 7為顯示屏，8為調(diào)節(jié)旋鈕，9為流量計，10為直流水累，11為固定孔，12-2為冷翅片，12-1為冷 翅片基板，13為溫度傳感器，14為絕熱隔板，15為散熱翅片，16為風(fēng)扇，17為密封膠，18為半 導(dǎo)體制冷片，18-1制冷片導(dǎo)線，19為制冷腔，20為密封圈，21為水箱壁，22為第一濕度傳感 器，23為導(dǎo)線槽。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[00巧]實施例
[0026] -種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，如圖2所示，包括一體化水冷箱、監(jiān)控系統(tǒng)，特征 在于，一體化水冷箱包括一體成型的儲液腔2、導(dǎo)流腔4、制冷腔19、散熱腔、直流水累10,儲 液腔2與導(dǎo)流腔4之間通過限流孔5連通，導(dǎo)流腔4與制冷腔19之間通過導(dǎo)流孔3連通，散熱腔 通過絕熱隔板14與制冷腔隔離;絕熱隔板14中鑲嵌有半導(dǎo)體制冷片18;半導(dǎo)體制冷片18的 熱端面面向散熱腔并與散熱翅片15貼合，其冷端面與嵌入絕熱隔板14的冷翅片基板12-1貼 合，冷翅片基板12-1上設(shè)有伸入制冷腔19內(nèi)的冷翅片12-2,散熱翅片15上設(shè)有風(fēng)扇;直流水 累10進(jìn)水口連通制冷腔19;儲液腔2設(shè)置有進(jìn)水孔1，直流水累10出水口作為系統(tǒng)出水孔;監(jiān) 控系統(tǒng)包括有控制直流水累10和半導(dǎo)體制冷片18的MCU，MCU產(chǎn)生半正弦波形信號驅(qū)動直流 水累10生成脈動流。本系統(tǒng)還包括有水冷頭，水冷頭通過水管與一體化水箱的進(jìn)水孔和出 水孔連接。本系統(tǒng)中所有未說明的隔板都是有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃之間用氯仿粘合。限流孔與 導(dǎo)流孔為方形，導(dǎo)流孔可設(shè)置多個。
[0027] 普通家用臺式電腦機(jī)箱一般至少有=個光驅(qū)位，除了放置光驅(qū)外，剩余兩個光驅(qū) 位基本閑置，本發(fā)明的水冷箱尺寸正式W雙光驅(qū)位尺寸為基準(zhǔn)的。水冷箱的外觀整體尺寸 為 145mmX82mmX71mm，儲液腔 2 尺寸為 42mmX100mmX56mm，導(dǎo)流腔 3 的尺寸為 41mmX15mm X 71mm，制冷腔19尺寸為76mm X 60mm X 71mm，散熱腔尺寸76mm X 20mm X 71mm，控制面板6尺 寸為145mm X 76mm X 5mm。導(dǎo)流腔4上開有=個矩形導(dǎo)流孔4，尺寸都是7mm X 56mm。冷翅片12 與水接觸的總面積為57288mm2。絕熱隔板14上在半導(dǎo)體制冷片18周圍設(shè)置有導(dǎo)線槽23,導(dǎo) 線槽23內(nèi)設(shè)置有密封圈20。
[0028] 半導(dǎo)體制冷片18與散熱翅片15和冷翅片基板12-1的貼合面均涂有導(dǎo)熱娃脂。半導(dǎo) 體制冷片18、冷翅片基板12-1、絕熱隔板14間縫隙填充有密封膠17,絕熱隔板14與冷翅片基 板12-1之間還設(shè)有密封圈20。
[0029] 監(jiān)控系統(tǒng)還包括與MCU連接的流量計9、第一濕度傳感器22、第二濕度傳感器、溫度 傳感器13、控制面板6;第一濕度傳感器22設(shè)置于導(dǎo)線槽23內(nèi)，第二濕度傳感器設(shè)置于水冷 頭處，溫度傳感器13設(shè)置于制冷腔內(nèi)，流量計9檢測直流水累10和水冷頭間的水流量9，MCU 通過串口與上位機(jī)連接。控制面板6上設(shè)置有顯示屏7和調(diào)節(jié)旋鈕SdMCU采用微控制器 STM32。直流水累10的脈動流產(chǎn)生利用MCU和DA忍片PCF8591產(chǎn)生半正弦波形信號
經(jīng)過LM358放大得到
的電流驅(qū)動直流水累 10,運個正弦電流的周期為^，最小電壓是6V，最大電壓是12V。溫度傳感器和濕度傳感器 J島 為了保證信號采集精度，分別通過電壓比較器連接到MCU。
[0030] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，包括一體化水冷箱、監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，一體 化水冷箱包括一體成型的儲液腔、導(dǎo)流腔、制冷腔、散熱腔、直流水栗，儲液腔與導(dǎo)流腔之間 通過限流孔連通，導(dǎo)流腔與制冷腔之間通過導(dǎo)流孔連通，散熱腔通過絕熱隔板與制冷腔隔 離;絕熱隔板中鑲嵌有半導(dǎo)體制冷片;半導(dǎo)體制冷片的熱端面面向散熱腔并與散熱翅片貼 合，其冷端面與嵌入絕熱隔板的冷翅片基板貼合，冷翅片基板上設(shè)有伸入制冷腔內(nèi)的冷翅 片，散熱翅片上設(shè)有風(fēng)扇;直流水栗進(jìn)水口連通制冷腔;儲液腔設(shè)置有進(jìn)水孔，直流水栗出 水口作為系統(tǒng)出水孔； 所述監(jiān)控系統(tǒng)包括有控制直流水栗和半導(dǎo)體制冷片的MCU，M⑶產(chǎn)生半正弦波形信號驅(qū) 動直流水栗生成脈動流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括有水冷 頭，水冷頭通過水管與一體化水箱的進(jìn)水孔和出水孔連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述絕熱隔板 上在半導(dǎo)體制冷片周圍設(shè)置有導(dǎo)線槽。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體制 冷片與散熱翅片和冷翅片基板的貼合面均涂有導(dǎo)熱硅脂，半導(dǎo)體制冷片、冷翅片基板、絕熱 隔板間縫隙填充有密封膠，絕熱隔板與冷翅片基板之間還設(shè)有密封圈。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于脈動流的電腦水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng) 還包括與Μ⑶連接的流量計、第一濕度傳感器、第二濕度傳感器、溫度傳感器、控制面板;第 一濕度傳感器設(shè)置于導(dǎo)線槽內(nèi)，第二濕度傳感器設(shè)置于水冷頭處，溫度傳感器設(shè)置于制冷 腔內(nèi)，流量計檢測直流水栗出水流量，MCU通過串口與上位機(jī)連接。
【文檔編號】G06F1/20GK106020392SQ201610310787
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】徐尚龍, 張曉飛, 湯文杰, 王瑞甫
【申請人】電子科技大學(xué)