CN110707250A - 一种翅片式相变散热装置 - Google Patents

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Abstract

一种翅片式相变散热装置，包括中空的散热箱体；散热箱体内设有泡沫金属‑相变材料复合体，泡沫金属‑相变材料复合体底面设有翅片式热沉，翅片式热沉的翅片插装在泡沫金属‑相变材料复合体内；散热箱体侧壁上在泡沫金属‑相变材料复合体上方设有进气栅，散热箱体上在进气栅相对向的侧壁上设有抽风风扇，散热箱体设有顶盖。本发明的翅片式热沉有助于热源的热量迅速传导到相变材料中去，有效对热源进行冷却；相变材料在完全相变之后，吸热能力大大降低，热源热量无法排出，因此需要及时地将储存在相变材料中的热量导出，抽风风扇造成的强制对流，使热量迅速从相变材料中排走。

Description

一种翅片式相变散热装置
技术领域
本发明涉及散热技术领域，具体涉及了一种翅片式相变散热装置。
背景技术
随着通信系统逐渐向5G过渡，通信基站设备也越来越向大容量，大功率，高集成度方向发展，系统的热耗密度越来越大，环境适应性要求越来越高，而体积却越来越小，热可靠性已经逐渐成为可靠性设计的瓶颈。同样地，通信基站需要一种合理的散热系统维持其内部设备的正常运行。
另外，近年来新能源汽车由于其独特的环境友好优势，使得其在国内大受欢迎。锂离子电池的出现或多或少的满足了纯电动汽车对于续航里程的要求，但是其动力电池的发热问题却一直没有得到有效的解决。动力电池的发热严重会影响电池的稳定性和一致性，进而影响电池的容量与安全性。因此，电动汽车电池需要一种高效、稳定的散热系统使得电动汽车面对各种复杂的使用情况。
目前，常见的冷却方式有四种，分别是空气冷却、热管冷却、液体冷却和相变冷却。空气冷系统虽然结构简单，制备成本较低，但该系统中空气与热源的对流换热系数较小，冷却效率低，并不能满足一些大功率器件的散热需求；热管冷却系统制备成本相对较高、结构复杂，不耐用；液体冷却系统整体重量大，结构较为复杂，存在液体泄露的风险。相变散热系统能利用相变材料在相变材料融化时从热源中吸收大量热量，该系统结构相对简单、体积小、易于维护，能灵活应用到散热领域的许多情况。
相变材料可以根据其相变的形式分为四类：固-液相变材料、固-气相变材料、液-气相变材料和固-固相变材料。根据实际的散热需求，更为常见的是固-液相变材料和固-固相变材料。固-液相变材料相变潜热值较大，相变温度范围广，但相变材料主要的缺点是其导热系数低，而且相变后容易泄露。由于较低的导热系数，相变材料难以从热源迅速地吸收热量起到冷却的效果。另外，当相变材料在完全相变后，如果热量无法及时排走，会导致其无法吸收热源热量，造成热失控。传统的复合相变结构仅仅将相变材料与泡沫金属简单的复合在一起，较少考虑到复合相变结构的内部导热问题以及装置的二次散热问题。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种翅片式相变散热装置，以提高相变换热效率，加快冷却效率，并及时疏散储存在相变材料中的热量，避免相变材料发生泄露。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种翅片式相变散热装置，包括中空的散热箱体；散热箱体内设有泡沫金属-相变材料复合体，泡沫金属-相变材料复合体底面设有翅片式热沉，翅片式热沉的翅片插装在泡沫金属-相变材料复合体内；散热箱体侧壁上在泡沫金属-相变材料复合体上方设有进气栅，散热箱体上在进气栅相对向的侧壁上设有抽风风扇，散热箱体设有顶盖。
由上可知，在使用时，本发明利用翅片式热沉与热源紧密接触吸收热量，吸收的热量迅速通过翅片传导至泡沫金属-相变材料复合体中，泡沫金属-相变材料复合体通过自身的相变过程吸收大量热能，在初始阶段，热量被存储在相变材料中，抽风风扇造成的强制对流，使得泡沫金属-相变材料复合体中的热量能够及时排出。
综上所述，没翅片式热沉的情况下，热源的热量难以传导到相变材料内部，散热效率较低，本发明的翅片式热沉有助于热源的热量迅速传导到相变材料中去，有效对热源进行冷却；相变材料在完全相变之后，吸热能力大大降低，热源热量无法排出，因此需要及时地将储存在相变材料中的热量导出，抽风风扇造成的强制对流，使热量迅速从相变材料中排走；相变材料普遍导热系数较少，将泡沫金属与相变材料复合，增加了整体的导热效率，使相变材料更有快地吸收来自热源的热量；本发明结构简单、紧凑、空间利用率高，有效地将相变材料中存储的热量散去。
作为本发明的一种改进，所述泡沫金属-相变材料复合体顶面设有泡沫金属。
作为本发明的一种改进，所述抽风风扇为变频风扇，翅片式热沉上设有温度传感器，散热箱体上设有控制器，温度传感器与控制器的输入端电连接，控制器根据温度传感器的数值而控制变频风扇的转速。
进一步地，所述抽风风扇的数量为两个。
与现有技术相比，本发明技术方案的创新点和有益效果在于：
没翅片式热沉的情况下，热源的热量难以传导到相变材料内部，散热效率较低，本发明的翅片式热沉有助于热源的热量迅速传导到相变材料中去，有效对热源进行冷却；
相变材料在完全相变之后，吸热能力大大降低，热源热量无法排出，因此需要及时地将储存在相变材料中的热量导出，抽风风扇造成的强制对流，使热量迅速从相变材料中排走；
相变材料普遍导热系数较少，将泡沫金属与相变材料复合，增加了整体的导热效率，使相变材料更有快地吸收来自热源的热量；
本发明结构简单、紧凑、空间利用率高，有效地将相变材料中存储的热量散去；
泡沫金属-相变材料复合体顶面的泡沫金属部分增大了与空气之间的接触面积，有效提高了散热速率；
通过控制器合理地调节风扇的转速使散热装置具有更优的效率。
附图说明
图1为本发明翅片式相变散热装置的示意图；
图2为图1的分解图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例
请参考图1和图2，一种翅片式相变散热装置，包括中空的散热箱体10；散热箱体10内设有泡沫金属-相变材料复合体20，泡沫金属-相变材料复合体20底面设有翅片式热沉30，翅片式热沉30的翅片插装在泡沫金属-相变材料复合体10内；
散热箱体10侧壁上在泡沫金属-相变材料复合体20上方设有进气栅11，散热箱体10上在进气栅11相对向的侧壁上设有抽风风扇40，散热箱体10设有顶盖50。
由上可知，在使用时，本发明利用翅片式热沉与热源紧密接触吸收热量，吸收的热量迅速通过翅片传导至泡沫金属-相变材料复合体中，泡沫金属-相变材料复合体通过自身的相变过程吸收大量热能，在初始阶段，热量被存储在相变材料中，抽风风扇造成的强制对流，使得泡沫金属-相变材料复合体中的热量能够及时排出。
综上所述，没翅片式热沉的情况下，热源的热量难以传导到相变材料内部，散热效率较低，本发明的翅片式热沉有助于热源的热量迅速传导到相变材料中去，有效对热源进行冷却；相变材料在完全相变之后，吸热能力大大降低，热源热量无法排出，因此需要及时地将储存在相变材料中的热量导出，抽风风扇造成的强制对流，使热量迅速从相变材料中排走；相变材料普遍导热系数较少，将泡沫金属与相变材料复合，增加了整体的导热效率，使相变材料更有快地吸收来自热源的热量；本发明结构简单、紧凑、空间利用率高，有效地将相变材料中存储的热量散去。
在本实施例中，所述泡沫金属-相变材料复合体20顶面设有泡沫金属60。泡沫金属-相变材料复合体顶面的泡沫金属部分增大了与空气之间的接触面积，有效提高了散热速率。
在本实施例中，所述抽风风扇40为变频风扇，翅片式热沉30上设有温度传感器70，散热箱体10上设有控制器，温度传感器70与控制器的输入端电连接，控制器根据温度传感器70的数值而控制变频风扇的转速。通过控制器合理地调节风扇的转速使散热装置具有更优的效率。
而且，在本实施例中，所述抽风风扇40的数量为两个。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种翅片式相变散热装置，其特征在于：包括中空的散热箱体；散热箱体内设有泡沫金属-相变材料复合体，泡沫金属-相变材料复合体底面设有翅片式热沉，翅片式热沉的翅片插装在泡沫金属-相变材料复合体内；散热箱体侧壁上在泡沫金属-相变材料复合体上方设有进气栅，散热箱体上在进气栅相对向的侧壁上设有抽风风扇，散热箱体设有顶盖。
2.根据权利要求1所述的翅片式相变散热装置，其特征在于：所述泡沫金属-相变材料复合体顶面设有泡沫金属。
3.根据权利要求1所述的翅片式相变散热装置，其特征在于：所述抽风风扇为变频风扇，翅片式热沉上设有温度传感器，散热箱体上设有控制器，温度传感器与控制器的输入端电连接，控制器根据温度传感器的数值而控制变频风扇的转速。
4.根据权利要求1所述的翅片式相变散热装置，其特征在于：所述抽风风扇的数量为两个。
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