CN107979957A - 一种射流散热设备 - Google Patents

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蒋清林
周罗琴
盛磊
刘静
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Yunnan Jing Jing Liquid Metal Heat Control Technology Research And Development Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
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    • H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds

Abstract

本发明提供一种射流散热设备，包括散热器本体和控制单元；散热器本体为腔体结构；腔体的底板与元器件连接；腔体内设有吸气泵、热交换器和喷雾组件；吸气泵、热交换器和喷雾组件依次连接，且吸气泵的进气口与腔体连通；喷雾组件用于向腔体的底板喷射低熔点液态金属，以冷却腔体的底板；吸气泵用于回收腔体内的气态低熔点液态金属；热交换器用于冷却低熔点液态金属；吸气泵、热交换器和喷雾组件与控制单元电连接。一方面，低熔点液态金属喷射在腔体的底板上，实现射流冷却，散热效果好；另一方面，低熔点液态金属受热后汽化带走热量，散热效率高；另外，吸气泵回收腔体内的气态低熔点液态金属，热交换器冷却低熔点液态金属，实现循环使用。

Description

一种射流散热设备
技术领域
本发明涉及元器件散热设备技术领域，具体涉及一种射流散热设备。
背景技术
随着微电子技术的发展，大功耗电子封装已发展成一个完整的机械式组件。目前，新一代综合化航空电子系统，大量采用了多芯片组件(MCM)；另外，随着技术的发展，SOC(system on chip)也将逐步应用于航空电子领域。为了使上述电子系统适应机载条件恶劣的热环境，需要配套的设置冷却设备。同时，由于电子设备集成度和工作频率的提高，导致芯片的功率密度越来越高，对冷却设备的结构和性能的要求也越来越高。但目前的电子系统的冷却设备占据的空间大，冷却性能低，无法适应机载条件，工作可靠性低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种占据空间小，冷却性能高且工作可靠性高的射流散热设备。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种射流散热设备，包括散热器本体和控制单元；其中，所述散热器本体为腔体结构，所述腔体的底板与元器件连接；所述腔体内设有吸气泵、热交换器和喷雾组件；所述吸气泵、热交换器和喷雾组件依次连接，且所述吸气泵的进气口与所述腔体连通；所述喷雾组件用于向所述腔体的底板喷射低熔点液态金属，以冷却所述腔体的底板；所述吸气泵用于回收所述腔体内的气态低熔点液态金属；所述热交换器用于冷却所述低熔点液态金属；所述吸气泵、热交换器和喷雾组件分别与所述控制单元电连接。
其中，所述低熔点液态金属的熔点小于200℃。
其中，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元电连接，用于检测所述腔体的底板的温度。
其中，所述喷雾组件包括喷管，所述喷管与所述热交换器连接，且所述喷管上设有多个微喷嘴。
其中，所述喷雾组件还包括增压泵，所述增压泵的进液口与所述热交换器的出液口连接，所述增压泵的出液口与所述喷管的进液口连接，所述增压泵与所述控制单元连接。
其中，所述散热器本体的底部设有传热贴片，所述散热器本体通过所述传热贴片与所述发热元器件连接。
其中，所述传热贴片上设有多个翅片，且所述翅片嵌入所述腔体的底板内。
其中，所述翅片内填充有低熔点液态金属。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种射流散热设备，包括散热器本体，散热器本体为腔体结构，腔体的底板与元器件连接，并在腔体内设置吸气泵、热交换器和喷雾组件。一方面，低熔点液态金属喷射在腔体的底板上，实现射流冷却，散热效果好；另一方面，低熔点液态金属受热后汽化带走热量，散热效率高；另外，通过吸气泵回收腔体内的气态低熔点液态金属，热交换器冷却低熔点液态金属，实现循环使用。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种射流散热设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中吸气泵、热交换器和喷雾组件的连接示意图；
附图标记说明
1-腔体的底板；2-传热贴片；3-喷雾组件；4-吸气泵；5-热交换器；6-翅片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，为本实施例提供的一种射流散热设备，包括散热器本体和控制单元。
散热器本体为腔体结构，腔体的底板1与元器件连接。腔体内设有吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3；吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3依次连接，且吸气泵4的进气口与腔体连通；喷雾组件3用于向腔体的底板1喷射低熔点液态金属，以冷却腔体的底板1；吸气泵4用于回收腔体内的气态低熔点液态金属；热交换器5用于冷却低熔点液态金属；吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3分别与控制单元电连接。
本实施例中，低熔点液态金属的熔点小于200℃；具体的，低熔点液态金属可为镓、镓基合金、铋、铋基合金、铟、铟基合金、铟锡合金、铋铟锡合金、镓锡合金镓铟锡合金中的一种。
其工作原理为：元器件产生热量，并将热量传递至腔体的底板1；喷雾组件3将低熔点液态金属喷射到腔体的底板1，低熔点液态金属吸收大量的热量气化，控制单元控制吸气泵4运行，将气态的低熔点液态金属回收至热交换器5，热交换器5冷却气态的低熔点液态金属，并将冷却后的液态低熔点液态金属输送至喷雾组件3，循环运行。
本实施例中，还包括温度传感器，温度传感器与控制单元电连接，用于检测腔体的底板1的温度。温度传感器检测腔体的底板1的温度，并将其传送至控制单元；控制单元根据温度传感器的反馈信息，控制吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3的运行，具体的：当温度变低，降低吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3的运行功率；当温度变高时，提高吸气泵4、热交换器5和喷雾组件3的运行功率。
本实施例中，喷雾组件3包括喷管，喷管与热交换器5连接，且喷管上设有多个微喷嘴。微喷嘴将低熔点液态金属雾化后，喷射到腔体的底板1上。
本实施例中，喷雾组件3还包括增压泵，增压泵的进液口与热交换器5的出液口连接，增压泵的出液口与喷管的进液口连接，且增压泵与控制单元连接。增强喷管内的低熔点液态金属的压力，提高微喷嘴的雾化效果和喷射速度。
进一步的，散热器本体的底部设有传热贴片2，散热器本体通过传热贴片2与发热元器件连接。传热贴片2用于固定散热器本体和元器件，并进行热量传递。
进一步的，传热贴片2上设有多个翅片6，且翅片6嵌入腔体的底板1内。当元器件产生热量时，传热贴片2就会把热量传递到翅片6上，翅片6就会快速吸热并且均匀散热把热量传到腔体的底板1。
进一步的，翅片6里填充有相变材料，相变材料具有快速吸热和很大的相变潜热，具有散热均匀的特点，高的热导率，小体积变化率，稳定、安全的特点。本实施例中，相变材料为低熔点液态金属，即翅片6内填充有低熔点液态金属。
下面通过具体的过程，进一步详细的描述。
当元器件产生热量时，贴在热源上的传热贴片2就会把热量传递到翅片6上，翅片6就会快速吸热并且均匀散热把热量传到腔体的底板1；当温度传感器检测到腔体的底板1的温度上升，控制单元控制增压泵运行，使热交换器5内低熔点液态金属输送至喷管，并经微喷嘴喷射到腔体的底板1上；低熔点液态金属吸热并气化，将腔体的底板1上的热量带走；吸气泵4运行，将气态低熔点液态金属送到热交换器5中进行冷却成液体，完成循环。
本实施例提供一种射流散热设备，一方面，低熔点液态金属喷射在腔体的底板上，腔体的底板作为射流面，实现射流冷却，散热效果好；另一方面，低熔点液态金属受热后汽化带走热量，散热效率高；另外，通过吸气泵回收腔体内的气态低熔点液态金属，热交换器冷却低熔点液态金属，实现循环使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种射流散热设备，其特征在于，包括散热器本体和控制单元；其中，所述散热器本体为腔体结构，所述腔体的底板与元器件连接；所述腔体内设有吸气泵、热交换器和喷雾组件；所述吸气泵、热交换器和喷雾组件依次连接，且所述吸气泵的进气口与所述腔体连通；所述喷雾组件用于向所述腔体的底板喷射低熔点液态金属，以冷却所述腔体的底板；所述吸气泵用于回收所述腔体内的气态低熔点液态金属；所述热交换器用于冷却所述低熔点液态金属；所述吸气泵、热交换器和喷雾组件分别与所述控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的射流散热设备，其特征在于，所述低熔点液态金属的熔点小于200℃。
3.根据权利要求1所述的射流散热设备，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元电连接，用于检测所述腔体的底板的温度。
4.根据权利要求1所述的射流散热设备，其特征在于，所述喷雾组件包括喷管，所述喷管与所述热交换器连接，且所述喷管上设有多个微喷嘴。
5.根据权利要求4所述的射流散热设备，其特征在于，所述喷雾组件还包括增压泵，所述增压泵的进液口与所述热交换器的出液口连接，所述增压泵的出液口与所述喷管的进液口连接，所述增压泵与所述控制单元连接。
6.根据权利要求1所述的射流散热设备，其特征在于，所述散热器本体的底部上设有传热贴片，所述散热器本体通过所述传热贴片与所述发热元器件连接。
7.根据权利要求6所述的射流散热设备，其特征在于，所述传热贴片上设有多个翅片，且所述翅片嵌入所述腔体的底板内。
8.根据权利要求7所述的射流散热设备，其特征在于，所述翅片内填充有低熔点液态金属。
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