冷却装置和电子设备的制作方法

本公开涉及一种冷却装置和一种电子设备。

背景技术：

随着科学技术和网络技术的发展，用户对电脑、服务器等电子设备的要求越来越高，电子设备承担着大量的数据运算，在电子设备运行期间会产生热量，在温度较高时会影响电子设备的运行性能。为了使电子设备能够高效地运行，需要对电子设备中的各个发热元件进行冷却。其中，冷却板为一种可以对发热元件进行散热的装置，冷却板上设置有多条用于流经冷却液的通道，冷却液通过热传导带走发热元件的热量。

但是传统冷板的散热能力有限，无法满足高功率的发热器件，因此，如何改善冷板液冷散热效率，打破冷板系统的散热瓶颈成为亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本公开的一个方面提供了一种冷却装置，包括：冷却板，包括用于流通冷却流体的至少一条冷却通道；其中，所述至少一条冷却通道中设置有通道扩大结构，所述通道扩大结构包括沿所述冷却流体的流动方向依次设置的第一级通道和第二级通道，所述第二级通道的截面面积大于所述第一级通道的截面面积，以使所述冷却流体由所述第一级通道流入所述第二级通道时体积增大；所述第一级通道的截面面积大于等于所述至少一条冷却通道入口处的截面面积。

可选地，所述通道扩大结构被配置为靠近热源区域；所述通道扩大结构包括多级通道，所述多级通道在朝向热源区域方向上截面面积逐级扩大。

可选地，所述通道扩大结构被配置为靠近热源区域；所述通道扩大结构中的相邻两级通道在热源区域处发生截面变化。

可选地，所述第一级通道包括一条第一子通道；所述第二级通道包括并排设置的至少两条第二子通道；所述第一子通道与所述至少两条第二子通道分别连通，且所述至少两条第二子通道的截面面积之和大于所述第一子通道的截面面积。

可选地，所述第一级通道包括一条第一子通道；所述第二级通道包括一条第二子通道；所述第二子通道与所述第一子通道连通，且所述第二子通道的截面面积大于所述第一子通道的截面面积。

可选地，所述通道扩大结构包括多级通道，所述多级通道中的第一级通道至最后一级通道沿所述流动方向依次设置；所述第一级通道至所述最后一级通道的截面面积依次增大。

可选地，所述多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量大于位于前方的一级通道的子通道的数量；以及/或者所述多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量与位于前方的一级通道的子通道的数量相等，并且位于后方的一级通道的各个子通道的截面面积大于位于前方的一级通道中对应的子通道的截面面积；以及/或者所述多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量小于位于前方的一级通道的子通道的数量，并且位于后方的一级通道的各个子通道的截面面积之和大于位于前方的一级通道的各个子通道的截面面积之和。

可选地，所述多级通道中的最后一级通道包括一条子通道；位于所述最后一级通道前方的一级通道包括多条子通道，所述多条子通道汇聚至所述最后一级通道的一条子通道中。

可选地，所述第一级通道包括多条第一子通道；所述第二级通道包括一条第二子通道；所述第二子通道的截面面积大于所述多条第一子通道的截面面积之和。

本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：电子元件；以及如上所述的冷却装置，其中，所述冷却装置与所述电子元件的表面靠近或接触，所述冷却装置用于对所述电子元件散热。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开的实施例的冷却装置的应用场景；

图2a示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置200的示例性结构图；

图2b示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置200的示例性立体结构图；

图3示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置300的示例性结构图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置400的示例性结构图；

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置500的示例性结构图；

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置600的示例性结构图；以及

图7示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置710和电子器件720的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。

本公开的实施例提供了一种冷却装置，该冷却装置包括冷却板，冷却板包括用于流通冷却流体的至少一条冷却通道。其中，至少一条冷却通道中设置有通道扩大结构，通道扩大结构包括沿冷却流体的流动方向依次设置的第一级通道和第二级通道，第二级通道的截面面积大于第一级通道的截面面积，以使冷却流体由第一级通道流入第二级通道时体积增大。第一级通道的截面面积大于等于至少一条冷却通道入口处的截面面积。

图1示意性示出了根据本公开的实施例的冷却装置的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，本公开的实施例的冷却装置100例如可以应用于电子元件120，电子元件120例如可以是cpu等在运行过程中产生热量的器件。

冷却装置100包括冷却板，冷却板中设置有多条冷却通道111，冷却通道111中可以流通冷却流体。冷却流体例如包括氟化液等冷却液，冷却装置100可以贴合于电子元件120的表面。对于冷却液相变冷却换热的情况，在冷却液流经各条冷却通道111过程中，冷却液可以吸热沸腾变为气体，进而降低电子元件120的温度，达到散热的效果。

相关技术中，冷却板中的各条通道均为固定截面的通道，对于一些高功率器件或者器件的局部高温区域的散热效果较差。

本公开实施例利用焦耳-汤姆逊效应提供了一种冷却装置，焦耳-汤姆逊效应是指对于某些气体，尤其对于压缩性较强的气体(例如氟化液汽化得到的气体)，在气体膨胀体积增大时，气体压力降低，同时气体温度会下降。

本公开实施例的冷却装置的冷却板中的冷却通道设置有通道扩大结构，通道扩大结构处的通道截面面积沿流体流动方向发生扩大，流体中的气体在流经通道扩大结构处时发生膨胀，体积增大，从而温度降低，提供更多的冷量。

图2a示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置200的示例性结构图。

图2b示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置200的示例性立体结构图。

如图2a和图2b所示，冷却装置200包括冷却板210，冷却板210包括用于流通冷却流体的至少一条冷却通道。

其中，至少一条冷却通道220中设置有通道扩大结构，通道扩大结构包括沿冷却流体的流动方向依次设置的第一级通道221和第二级通道222。第二级通道222的截面面积大于第一级通道221的截面面积，以使冷却流体由第一级通道221流入第二级通道222时体积增大。

例如，第一级通道221和第二级通道222的截面可以是矩形，第二级通道222的宽度d2大于第一级通道221的宽度d1，第一级通道221和第二级通道222的高度相等，因此，第二级通道222的截面面积大于第一级通道221的截面面积。需要说明的是，本公开实施例中的截面是指垂直于流体流动方向的截面。

例如，通道内的冷却流体可以是在换热过程中会发生相变的液体，例如可以是氟化液，换热过程中会吸热汽化产生气体。冷却流体由第一级通道221流入第二级通道222过程中，通道的截面面积增大，通道空间增大，流体中的气体膨胀，气体体积增大，基于焦耳-汤姆逊效应，可以使流体的温度有所下降，可以起到进一步冷却的作用。

如图2a和图2b所示，第一级通道221和第二级通道222之间可以是突然增大，例如第一级通道221和第二级通道222之间呈阶梯状扩大。第一级通道221和第二级通道222之间也可以是逐渐增大，例如第一级通道221和第二级通道222之间呈斜坡状扩大。

此外，还可以通过增大通道的高度来增大截面面积。

以上示例中，冷却通道可以通过增大通道宽度或高度来增大单条通道的截面面积，实现扩容。此外，还可以通过增加通道条数的方式来增大通道的截面面积，例如，第二级通道可以包括多条子通道，即在第一级通道的末端分流形成多条子通道，将多条子通道作为第二级通道。这种情况下，第二级通道的截面面积是指第二级通道的总体截面面积，即，是指第二级通道包含的多条子通道的截面面积之和。

图3示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置300的示例性结构图。

如图3所示，根据本公开的实施例，第一级通道321可以包括一条第一子通道3211，第二级通道322可以包括并排设置的至少两条第二子通道，第一子通道3211与至少两条第二子通道分别连通，且至少两条第二子通道的截面面积之和大于第一子通道3211的截面面积。

例如，第二级通道322包括两条第二子通道3221和3222，第一子通道3211与两条第二子通道3221和3222分别连通。第一子通道3211以及两条第二子通道3221和3222的截面例如可以是矩形，第一级通道221的宽度为d1，两条第二子通道3221和3222的宽度均为d2，且d1＜2*d2，因此，第二级通道322的截面面积大于第一级通道321的截面面积。

在本公开其他实施例中，第二级通道322包括的子通道的数量还可以是3个、4个或者更多个。

根据本公开的实施例，第一级通道可以仅包括一条第一子通道，第二级通道也可以仅包括一条第二子通道，第二子通道与第一子通道连通，且第二子通道的截面面积大于第一子通道的截面面积。即，可以不采用分流的方式，而是采用如图2a和图2b所示的结构，通过增大单条通道的截面面积的方式来实现扩容。

根据本公开的实施例，第一级通道的截面面积大于等于冷却通道入口处的截面面积，其中，冷却通道入口可以是指冷却板的流体流入口，冷却流体经由冷却通道入口流入冷却板，或者，冷却通道入口可以是指一条冷却通道的端部的流体流入口，冷却流体经由冷却通道入口流入该条冷却通道。例如，冷却通道入口至第一级通道之间可以是等截面的通道结构，或者冷却通道入口至第一级通道之间可以是截面逐渐增大的通道结构。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置400的示例性结构图。

如图4所示，根据本公开的实施例，通道扩大结构可以包括多级通道，多级通道中的第一级通道至最后一级通道沿流动方向依次设置。第一级通道至最后一级通道的截面面积依次增大。

例如，通道扩大结构包括沿流体流动方向依次排列的第一级通道421、第二级通道422、第三级通道423和第四级通道424。

例如，第一级通道421的宽度为d1、第二级通道422的宽度为d2、第三级通道423的宽度为d3、第四级通道424的宽度为d4，且d1＜d2＜d3＜d4，且该四级通道的高度相等，因此，第一级通道421至第四级通道424的截面面积依次增大。

基于以上方式，通过多级通道来实现流体的扩容，可以实现流体的多次降温，冷却效果更佳。

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置500的示例性结构图。

如图5所示，例如，多级通道包括沿流体流动方向依次排列的第一级通道521、第二级通道522、第三级通道523、第四级通道524和第五级通道525。

逐级增大多级通道的截面面积可以通过以下方式中的任意一种方式实现：

根据本公开的实施例，多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量大于位于前方的一级通道的子通道的数量。

其中，位于后方的一级通道是指相邻两级通道中位于流动方向下游的一级通道，位于前方的一级通道是指相邻两级通道中位于流动方向上游的一级通道。

例如，第一级通道521和第二级通道522为相邻的两级通道，第二级通道522位于第一级通道521的下游，因此，第一级通道521为位于前方的一级通道，第二级通道522为位于后方的一级通道。

相邻两级通道可以通过增加子通道数量的方式来增大截面面积。例如，第一级通道521仅包括一个子通道，第二级通道522包括两个子通道，即，第一级通道521的末端分流形成第二级通道522的两个子通道，且第二级通道522的两个子通道的截面面积之和大于第一级通道521的截面面积。因此，第二级通道522的截面面积大于第一级通道521的截面面积，流体由第一级通道521流入第二级通道522的过程中体积扩大。

类似地，第二级通道522和第三级通道523可以通过增加子通道数量的方式来增大截面面积。第三级通道523包含四个子通道，该四个子通道的截面面积之和大于第二级通道522包含的两个子通道的截面面积之和，因此，第三级通道523的截面面积大于第二级通道522的截面面积。

需要说明的是，在某一级通道包含多个子通道的情况下，该级通道的截面面积是指其包含的所有子通道的截面面积之和。

根据本公开的实施例，多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量与位于前方的一级通道的子通道的数量相等，并且位于后方的一级通道的各个子通道的截面面积大于位于前方的一级通道中对应的子通道的截面面积。

相邻两级通道的子通道数量可以相等，通过增大各个子通道的通道宽度的方式来增大截面面积。

例如，第三级通道523和第四级通道524为相邻的两级通道，第四级通道524位于第三级通道523的下游，因此，第三级通道523为位于前方的一级通道，第四级通道524为位于后方的一级通道。

第三级通道523包括四个子通道，第四级通道524同样包括四个子通道，第四级通道524中的四个子通道与第三级通道523中的四个子通道一一对应，第四级通道524中各个子通道的宽度均大于第三级通道523中的对应子通道的宽度，因此，第四级通道524的截面面积大于第三级通道523的截面面积。

根据本公开的实施例，多级通道中的相邻两级通道中位于后方的一级通道的子通道的数量小于位于前方的一级通道的子通道的数量，并且位于后方的一级通道的各个子通道的截面面积之和大于位于前方的一级通道的各个子通道的截面面积之和。

相邻两级通道可以通过减少子通道的数量但是增大总的通道宽度的方式来增大截面面积。

例如，第四级通道524和第五级通道525为相邻的两级通道，第五级通道525位于第四级通道524的下游，因此，第四级通道524为位于前方的一级通道，第五级通道525为位于后方的一级通道。

第四级通道524包括四个子通道，第五级通道525包括两个子通道，但是第五级通道525包含的两个子通道的总的截面面积大于第四级通道524包含的四个子通道的截面面积之和，因此，第五级通道525的截面面积大于第四级通道524的截面面积。

根据本公开的实施例，多级通道中的最后一级通道包括一条子通道。位于最后一级通道前方的一级通道包括多条子通道，多条子通道汇聚至最后一级通道的一条子通道中。

例如，在上述的第五级通道525之后还包括第六级通道，第六级通道仅包括一条子通道，第五级通道525的两个子通道可以汇聚至第六级通道的一条子通道中。

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的冷却装置600的示例性结构图。

如图6所示，根据本公开的实施例，第一级通道621可以包括多条第一子通道，例如第一级通道621可以包括三条第一子通道。第二级通道包括一条第二子通道，第二子通道621的截面面积大于多条第一子通道的截面面积之和。流体流经三条第一子通道后汇聚至一条第二子通道中，流体进入第二子通道后气体发生膨胀，体积增大，温度降低。

图7示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置710和电子器件720的示意图。其中，(a)为冷却装置710和电子器件720的立体示意图；(b)为(a)中的结构沿x-x方向的剖视图。

如图7所示，根据本公开的实施例，冷却装置710上设置有通道扩大结构711，通道扩大结构711被配置为靠近热源区域721，热源区域721为局部高发热区域，热源区域721相比于其他区域的温度较高。

通道扩大结构711包括多级通道，多级通道在朝向热源区域方向上截面面积逐级扩大。例如，通道扩大结构711靠近热源区域721，通道扩大结构711包括第一级通道711a、第二级通道711b和第三级通道711c，第一级通道711a、第二级通道711b和第三级通道711c在朝向热源区域721的方向上截面面积逐级增大，这样，可以使热源区域对应的通道的截面面积相对于其他区域较大。冷却流体由其他区域向热源区域流动，在流经第一级通道711a、第二级通道711b和第三级通道711c的过程中不断扩容，温度不断降低，在到达热源区域位置时气体体积膨胀较大，同时温度也较低。

根据本公开的实施例，通道扩大结构被配置为靠近热源区域，通道扩大结构中的相邻两级通道在热源区域处发生截面变化。

例如，如图7所示，第二级通道711b和第三级通道711c为相邻的两级通道，第二级通道711b和第三级通道711c之间发生截面变化，第三级通道711c的截面面积大于第二级通道711b的截面面积，流体在由第二级通道711b流入第三级通道711c时发生膨胀，温度降低，如果相邻两级通道在热源区域处发生截面变化，则可以使流体在热源区域处发生温度下降，使热源区域得到更好的冷却效果。

本公开实施例的另一个方面还提供了一种电子设备，电子设备包括电子元件以及上述的冷却装置。其中，冷却装置与电子元件的表面靠近或接触，冷却装置用于对电子元件散热。

其中，电子设备例如可以是服务器、电脑主机等设备，电子元件例如可以是cpu、显卡等器件。

冷却装置可以固定于电子元件表面，冷却液流经冷却装置中的冷却通道的过程中，冷却液可以吸热沸腾，并且在经过通道扩大结构时温度能够进一步降低，进而降低电子元件的温度，达到散热的效果。

通道扩大结构被配置为靠近热源区域，通道扩大结构包括多级通道，多级通道在朝向热源区域方向上截面面积逐级扩大。

通道扩大结构被配置为靠近热源区域，通道扩大结构中的相邻两级通道在热源区域处发生截面变化。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。