CN104567499B - 一种用于电子器件的脉动热管散热装置及其散热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电子器件的脉动热管散热装置及其散热方法，散热装置包括板式脉动热管和管式脉动热管；所述板式脉动热管的蒸发端与电子器件相接触，所述管式脉动热管置于所述板式脉动热管的冷凝端。通过结合板式和管式脉动热管的运行特点对散热装置进行综合设计，通过工作介质的蒸发与冷凝，有效实现了对电子器件运行产热的快速传递。

Description

一种用于电子器件的脉动热管散热装置及其散热方法
技术领域
本发明涉及电子器件的散热技术，具体涉及一种用于电子器件的脉动热管散热装置及其散热方法。
背景技术
电子元器件功率的增加、结构的微型化及其可靠性能的改善都直接取决于器件本身的热控制的完善程度，因此关于电子电器设备的高效散热是现代强化传热技术应用的主要领域之一。随着电子技术的发展，集成电路的密集化和小型化和电子元件的高频、高速化，这些因素都导致电子元件的单位容积发热量迅速升高，恶劣的工作热环境将严重影响到电子元件的可靠性及使用寿命，如：电子器件的正常工作温度范围为-5-65℃，相关研究表明，在正常范围之外，电子器件的性能随着温度的升高显著下降，每升高10℃，单个电子元件的可靠性能甚至会降低50％。
由于电子器件的散热需要小型化和集成化，所以需要的散热手段须具备紧凑、高效、可靠和灵活等特点，但目前用于电子器件的散热设备存在结构复杂、局部热流密度过高、散热效率低以及散热速度慢等明显缺陷，因此电子器件的冷却技术越来越成为制约电子工业发展的关键因素之一，如何有效解决电子器件的散热成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种脉动热管散热装置及其散热方法，旨在有效提高电子器件的散热效率及散热速率。
本发明采用的技术方案具体为：
一种用于电子器件的脉动热管散热装置，包括板式脉动热管和管式脉动热管；所述板式脉动热管的蒸发端与电子器件相接触，所述管式脉动热管置于所述板式脉动热管的冷凝端。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述板式脉动热管包括基板和盖板，所述盖板贴置于所述基板的内侧，所述基板和盖板形成弯折结构。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述弯折结构的底部为所述板式脉动热管的蒸发端，所述弯折结构的两侧为所述板式脉动热管的冷凝端，所述电子器件与所述弯折结构的底部的基板相接触，所述弯折结构的两侧分别置有所述管式脉动热管。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述基板上分布有槽道，所述槽道包括总管槽道和支管槽道，若干个所述支管槽道设于所述总管槽道，所述总管槽道和支管槽道形成闭合回路，所述槽道内充注有工作介质一。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述工作介质一为去离子水、无水乙醇或者丙酮。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，至少一组所述管式脉动热管嵌入所述基板，所述管式脉动热管内充注有工作介质二。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述工作介质二的沸点不大于所述工作介质一。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置中，所述管式脉动热管的冷凝端侧置有风扇。
一种用于电子器件的脉动热管散热装置的散热方法，具体过程为：
第一蒸发端与电子器件接触，电子器件在工作过程中的产热量作为热源，对充注于板式脉动热管内的工作介质一进行加热，吸热后的工作介质一发生相变，第一蒸发端的压力增大，推动充注于槽道中的气液塞或者蒸汽向第一冷凝端移动，到达第一冷凝端的工作介质一释放热量再次发生相变，以液柱或者附着于槽道内壁的液膜的形式返回第一蒸发端，继续进行对电子器件的吸热循环；
工作介质一在第一冷凝端释放的热量被第二蒸发端的工作介质二吸收，吸热后的工作介质二相变蒸发，流向第二冷凝端，工作介质二在第二冷凝端放热后变为液态，液态工质返回第二蒸发端7，继续进行对板式脉动热管的吸热循环。
在上述用于电子器件的脉动热管散热装置的散热方法中，所述工作介质二的沸点不大于所述工作介质一。
本发明产生的有益效果是：
本发明的散热装置综合了板式脉动热管以及管型脉动热管的运行特点，通过工作介质的蒸发与冷凝，实现了对电子器件运行产热的快速传递，并将热量放散到周围环境中；而且该脉动热管散热装置的结构简单，运行稳定，散热热流密度大，散热效率高，很好地保证了电子器件在运行时的稳定性。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种用于电子器件的脉动热管散热装置的结构示意图；
图2为本发明一种用于电子器件的脉动热管散热装置的板式脉动热管的槽道结构示意图。
图中：1、电子器件 2、基板 3、盖板 4、第一蒸发端 5、第一冷凝端 6、第一充注口 7、第二蒸发端 8、第二冷凝端 9、第二充注口 10、风扇 111、总管槽道 112、支管槽道。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-2所示的一种用于电子器件的脉动热管散热装置，包括板式脉动热管和管式脉动热管；板式脉动热管的蒸发端与电子器件1相接触，管式脉动热管置于板式脉动热管的冷凝端，管式脉动热管可以起到增大换热面积的作用，从而增大散热量。
板式脉动热管包括基板2和盖板3，盖板3贴置于基板2的内侧，基板2和盖板3形成弯折结构，弯折结构的底部为板式脉动热管的蒸发端(即第一蒸发端4)，弯折结构的两侧为板式脉动热管的冷凝端(即第一冷凝端5)，电子器件1与弯折结构的底部的基板2相接触，弯折结构的两侧分别置有管式脉动热管，基板2上分布有槽道，槽道包括总管槽道111和支管槽道112，若干个支管槽道112设于总管槽道111，总管槽道111和支管槽道112形成闭合回路，槽道内充注有工作介质一，工作介质一可以为去离子水、无水乙醇或者丙酮。
至少一组管式脉动热管嵌入基板2，能够充分与板式脉动热管的冷凝端相接触；管式脉动热管内充注有工作介质二，为保证散热装置的工作可靠性，工作介质二的沸点不大于工作介质一。
作为一种较佳实施例，板式脉动热管和管式脉动热管均设有工质充注口(即第一充注口6和第二充注口9)，工作介质一和工作介质二分别通过第一充注口6和第二充注口9注入板式脉动热管基板2的槽道和管式脉动热管的多弯回路内。
对于板式脉动热管：基板2和盖板3的材质可采用铜板或铝板，基板2和盖板3采用3-5mm厚的铝板或铜板，槽道的尺寸为2*3mm的矩形通道；充注的充液率为50-70％，且充注前需对脉动热管抽真空，并保证在24h内的真空度不变。
对于多弯回路闭合结构的管式脉动热管：是采用内径为2-3mm的铜管或者不锈钢管铜管通过弯折的方式制作加工，最后首尾相连形成闭合回路，管式脉动热管以一组或多组的结构布置于板式脉动热管的冷凝端，每组管式脉动热管的竖向通道数可以根据散热装置的容量进行设计，一般取5-50个。充注前需要先对脉动热管系统抽真空，充液率为50-70％。
管式脉动热管侧还置有风扇10，作用是引起空气的流动与扰动，能够强化管式脉动热管的冷凝端的换热。
将上述脉动热管散热装置用于电子器件的工作过程具体为：
第一蒸发端4(即板式脉动热管的蒸发端)与电子器件1的表面直接接触，电子器件1在工作过程中的产热量作为热源，对充注于板式脉动热管内的工作介质一进行加热，吸热后的工作介质一发生相变，第一蒸发端4的压力增大，推动充注于槽道中的气液塞或者蒸汽向第一冷凝端5(即板式脉动热管的冷凝端)移动，到达第一冷凝端5的工作介质一释放热量再次发生相变，以液柱或者附着于槽道内壁的液膜的形式返回第一蒸发端4，继续进行对电子器件1的吸热循环；
工作介质一在第一冷凝端5释放的热量被第二蒸发端7(即管式脉动热管的蒸发端)的工作介质二吸收，吸热后的工作介质二相变蒸发，流向第二冷凝端8(即管式脉动热管的冷凝端)，工作介质二在第二冷凝端8放热后变为液态，液态工质返回第二蒸发端7，继续进行对板式脉动热管的吸热循环。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电子器件的脉动热管散热装置，其特征在于，包括板式脉动热管和管式脉动热管；所述板式脉动热管的蒸发端与电子器件相接触，所述管式脉动热管置于所述板式脉动热管的冷凝端；其中：
所述板式脉动热管包括基板和盖板，所述盖板贴置于所述基板的内侧，所述基板和盖板形成弯折结构；
所述基板上分布有槽道，所述槽道包括总管槽道和支管槽道，若干个所述支管槽道设于所述总管槽道，所述总管槽道和支管槽道形成闭合回路，所述槽道内充注有工作介质一；
所述弯折结构的底部为所述板式脉动热管的蒸发端，所述弯折结构的两侧为所述板式脉动热管的冷凝端，所述电子器件与所述弯折结构的底部的基板相接触，所述弯折结构的两侧分别置有所述管式脉动热管；至少一组所述管式脉动热管嵌入所述基板，所述管式脉动热管内充注有工作介质二。
2.根据权利要求1所述的用于电子器件的脉动热管散热装置，其特征在于，所述工作介质一为去离子水、无水乙醇或者丙酮。
3.根据权利要求1所述的用于电子器件的脉动热管散热装置，其特征在于，所述工作介质二的沸点不大于所述工作介质一的沸点。
4.根据权利要求1所述的用于电子器件的脉动热管散热装置，其特征在于，管式脉动热管包括冷凝端和蒸发端；所述管式脉动热管的冷凝端侧置有风扇。
5.根据权利要求1所述的一种用于电子器件的脉动热管散热装置的散热方法，其特征在于，具体过程为：
板式脉动热管的蒸发端与电子器件接触，电子器件在工作过程中的产热量作为热源，对充注于板式脉动热管内的工作介质一进行加热，吸热后的工作介质一发生相变，板式脉动热管的蒸发端的压力增大，推动充注于槽道中的气液塞或者蒸汽向板式脉动热管的冷凝端移动，到达板式脉动热管的冷凝端的工作介质一释放热量再次发生相变，以液柱或者附着于槽道内壁的液膜的形式返回板式脉动热管的蒸发端，继续进行对电子器件的吸热循环；
工作介质一在板式脉动热管的冷凝端释放的热量被管式脉动热管蒸发端的工作介质二吸收，吸热后的工作介质二相变蒸发，流向管式脉动热管的冷凝端，工作介质二在管式脉动热管的冷凝端放热后变为液态，液态工质返回管式脉动热管蒸发端，继续进行对板式脉动热管的吸热循环。
6.根据权利要求5所述的散热方法，其特征在于，所述工作介质二的沸点不大于所述工作介质一的沸点。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104818000A (zh) * 2015-05-12 2015-08-05 天津商业大学 一种用于脉动热管的三元混合工质
CN106052444B (zh) * 2016-07-13 2017-11-14 桂林电子科技大学 一种平板热管阵列式散热器
CN106885485B (zh) * 2017-02-25 2019-07-05 长沙理工大学 一种热端变截面多脉动冷端热管散热器
CN109463962B (zh) * 2019-01-10 2020-09-01 北京建筑大学 一种速冷保温杯
CN110030773A (zh) * 2019-03-27 2019-07-19 北京建筑大学 一种脉动热管回热的单级蒸气压缩式循环系统
CN112762744B (zh) * 2021-01-29 2024-07-23 西南交通大学 电子元器件脉动与整体型热管耦合式风冷散热器及方法
CN114245665B (zh) * 2021-11-30 2022-10-21 珠海格力电器股份有限公司 一种空调

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101059522B1 (ko) * 2003-09-30 2011-08-26 트랜스퍼시픽 소닉, 엘엘씨 히트 파이프를 이용한 통신장비의 방열장치
CN101510533B (zh) * 2009-03-24 2011-06-15 赵耀华 新型微电子器件散热器
FR2951856A1 (fr) * 2009-10-26 2011-04-29 Areva T & D Sas Procede et dispositif de refroidissement d'une installation electrique moyenne tension sous gaine
CN202562341U (zh) * 2012-03-22 2012-11-28 中国科学院工程热物理研究所 一种脉动热管扩热板
CN102607305B (zh) * 2012-04-01 2013-12-18 大连海事大学 一种侧面固定有电控压电陶瓷块的板式脉动热管传热系统
CN104197760A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 东华大学 一种管线式脉动热管换热器
CN204438872U (zh) * 2015-01-20 2015-07-01 北京建筑大学 一种用于电子器件的脉动热管散热装置

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