CN116916627A - 一种翼型均温板及其热量传递方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种翼型均温板及其热量传递方法，是针对解决现有同类产品的量传热系数较小，传热能力较弱，内部工质容易受重力限制，气液相变效果不好，气柱和液柱在蒸发端和冷凝端之间振荡流动效果较差的技术问题。其要点是该翼型均温板的第一基板和/或第二基板的槽道处蒸发区根据功率器件位置设置蒸发区分隔条，蒸发区分隔条把横向槽道分为防止左部横向槽道受右部受热蒸发区域横向槽道干扰的两个部分，右部横向槽道的一级槽道和二级槽道之间设置冷凝区分隔条；所述一级槽道和所述二级槽道蜿蜒相连通的同时，作为机身位和机头位外侧区域槽道朝向机身位和机头位方向呈阵列蜿蜒连通形成机翼槽道，机头位槽道形成蒸发区，机身位和机翼槽道形成冷凝区。
Description
技术领域
本发明涉及板式的散热装置，是一种翼型均温板及其热量传递方法。
背景技术
散热装置是指机械设备、金属机柜、电路板等设备部件中用来将热量快速散出，从而保证设备部件正常工作的装置，包括散热风扇、散热板、冷却塔、冷凝液管、均温板等部件装置。随着电子产品逐步趋于集成化及小型化，尤其是电子元器件的功率密度越来越大；达到几百甚至上千的功率密度，传统的铝板或者铜板已经不能满足日益增长的高功率密度的传热需求，而且同尺寸下铜材质重了三倍多，不适用一些轻量化应用场合，并且超高功率密度下铜VC出现干烧，也满足不了超高功率密度的传热需求，特别是在一些功率器件安装在上部的抗重力应用场合。现有一些均温板结构，如中国专利文献中披露的申请号2023103426594，申请公布日2023.06.09，发明名称“均温板及均温板制作方法”；再如中国专利文献中披露的申请号202121834109.7，授权公告日2022.01.11，实用新型名称“复合毛细结构均温板”。但上述产品和同类产品内腔室一般设有毛细结构或复合毛细结构，体积较大，当量传热系数较小，传热能力较弱，成本较高，装配生产较为不便，内部工质容易受重力限制，气液相变效果不好，特别是内部气柱和液柱在蒸发端和冷凝端之间振荡流动效果较差，导致热量的传递效果较差。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种翼型均温板及其热量传递方法，使其解决现有同类产品的内部需要设计毛细结构，导致成本较高，装配生产较为不便；同时存在体积较大，当量传热系数较小，传热能力较弱，内部工质容易受重力限制，气液相变效果不好；特别是内部气柱和液柱在蒸发端和冷凝端之间振荡流动效果较差，导致热量的传递效果较差的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种翼型均温板，该翼型均温板包括第一基板和第二基板，所述第一基板与第二基板焊接连一体构成主体，主体一侧设有充注口；其结构设计要点是所述第一基板与第二基板焊接处一侧第一基板和/或第二基板的平面设有蜿蜒分布的槽道，所述槽道的蒸发区根据功率器件位置设置蒸发区分隔条，蒸发区分隔条把横向槽道分为防止左部横向槽道受右部受热蒸发区域横向槽道干扰的两个部分，右部横向槽道分为一级槽道和二级槽道，所述一级槽道和二级槽道之间设置冷凝区分隔条；所述一级槽道和所述二级槽道蜿蜒相连通的同时，蒸发区分隔条和冷凝区分隔条分隔的左边区域横向槽道作为机头位，右边区域横向槽道作为机身位，且在机身位和机头位外侧区域槽道朝向机身位和机头位方向呈阵列蜿蜒连通形成机翼槽道，所述机头位槽道形成蒸发区，所述机身位和机翼槽道形成冷凝区，所述槽道是闭环槽道，所述充注口与所述闭环槽道连通。从而该翼型均温板的当量传热系数大，能快速把热量均匀的分布在基板上，再通过冷组件把热量带走，解决了高功率密度的散热需求；同时，由于不受重力限制，适用功率器件不同安装方式的需求，应用场景更为广阔。
所述槽道蒸发区、一级槽道、冷凝区分隔条、二级槽道、蒸发区分隔条连为一体呈矩形槽道并设置于一侧边沿处，所述矩形槽道外侧的机翼槽道呈凹字形，机翼槽道围绕矩形槽道并通过所述机头位和机翼槽道处冷凝区两侧分别向外相通形成所述闭环槽道。上述为一种具体结构实施例，其亦可根据功率器件位置设置不同，进行相应的调整。
所述矩形槽道内蒸发区分隔条和冷凝区分隔条呈横向设置，矩形槽道外侧两边相通的机翼槽道呈纵向设置，矩形槽道对称另一侧的机翼槽道呈横向设置，所述闭环槽道内槽道分别蜿蜒呈几字形弯曲相连相通，蒸发区分隔条和冷凝区分隔条处槽道长度大于机翼槽道处槽道长度。上述为闭环槽道结构更进一步地具体实施例。
所述蒸发区分隔条和冷凝区分隔条一体成型呈直线。根据现有同类产品，亦可采用波纹形或S形等形状一体组合实现槽道的分隔。
所述一级槽道和二级槽道的宽度不同或相同，且在冷凝区分隔条之间交替设置。上述一级槽道和二级槽道的宽度不同为最佳设计，便于受热后蒸发区工质的疏导流动。
所述第一基板或第二基板的另一侧设置用于安装功率器件的凸台。上述结构便于通过凸台安装功率器件。
所述凸台呈锥形凸起，凸台的顶部平面设有等距分布的纹理槽。上述结构便于凸台处的贴合，或是粘合剂的使用。
所述第一基板与第二基板焊接一侧槽道外侧设置定位凸柱，及对应的定位凹柱。上述结构便于第一基板与第二基板焊接一体及预焊接。
所述第一基板和第二基板呈正方形，端角处分别设置与第一基板、第二基板一体成型并对应的安装耳。上述结构便于该翼型均温板通过安装孔实现安装固定。
根据上述结构特点，该翼型均温板的热量传递方法具体如下：所述槽道通过充注口充入适当的传热工质，所述蒸发区受热后产生气泡，迅速膨胀和升压，通过流动达到冷凝区，在冷凝区遇冷破灭，压力下降，利用气泡生长和破灭产生压力差及相邻槽道存在的压力不平衡驱动传热工质定向运动；由于槽道管径足够小，管内形成间隔布置并随机分布的气柱和液柱；气柱和液柱在两端压力差的驱动下在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。
本发明结构设计合理，特别是槽道结构简单，加工自由度高，体积小，传热能力强，抗重力，成本低；其适合作为翼型均温板使用，及同类产品的进一步改进。
附图说明
图1是本发明的实施例立体结构示意图。
图2是图1的第一基板内部槽道结构示意图，图中虚线部分为作为机身位的蒸发区。
图3是图1的底部结构示意图。
图4是图3的第二基板内部槽道结构示意图。
附图序号及名称：1、第一基板，2、第二基板，3、内部槽道，4、凸台，5、安装耳，6、充注口，101、蒸发区，102、一级槽道，103、冷凝区分隔条，104、二级槽道，105，蒸发区分隔条，106、机翼槽道，107、定位凸柱，201、定位凹柱。
实施方式
现结合附图，对本发明结构和使用作进一步描述。如图1-图4所示，该翼型均温板以第一基板1和第二基板2的焊接面一侧设有相同对应的槽道结构为具体实施例，但根据实际情况所述槽道亦可设置于其中一个基板的焊接面一侧即可，其槽道的具体结构不限于以下几字形的蜿蜒相连通设计，以及一侧机头位的蒸发区、机身位的冷凝区、机翼槽道106的冷凝区槽道的具体结构也不限于凹字形结构设计，机翼槽道的冷凝区围绕于机头位的蒸发区、机身位的冷凝区外侧即可。该翼型均温板包括第一基板1和第二基板2；所述第一基板1与第二基板2焊接在一起构成该翼型均温板结构；所述第一基板1一面设置蜿蜒分布的槽道，所述槽道的蒸发区101根据功率器件位置设置蒸发区分隔条105，蒸发区分隔条105把横向槽道分为两个部分，防止左部横向槽道受右部受热蒸发区域横向槽道干扰，右部横向槽道分为一级槽道102和二级槽道104，所述一级槽道102和二级槽道104之间设置冷凝区分隔条103，所述一级槽道102和二级槽道104的宽度不同，且在冷凝区分隔条之间交替设置。
所述一级槽道102和所述二级槽道104蜿蜒相连通的同时，蒸发区分隔条105和冷凝区分隔条103分隔的左边区域横向槽道作为机头位，右边区域横向槽道作为机身位，且在机身位和机头位外侧区域槽道朝向机身位和机头位方向呈阵列蜿蜒连通形成机翼槽道106，所述机头位槽道形成蒸发区，所述机身位和机翼槽道形成冷凝区，所述槽道是闭环槽道，所述第一基板1与第二基板2焊接在一起形成的翼型均温板一侧设置有工质的充注口6，所述充注口6与所述闭环槽道连通。
所述槽道通过充注口6充入适当的传热工质，所述蒸发区101受热后产生气泡，迅速膨胀和升压，通过流动达到冷凝区，在冷凝区遇冷破灭，压力下降，利用气泡生长和破灭产生压力差及相邻槽道存在的压力不平衡驱动传热工质定向运动；由于槽道管径足够小，管内形成间隔布置并随机分布的气柱和液柱；气柱和液柱在两端压力差的驱动下在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。
所述第二基板2设置凸台4，用于安装功率器件；所述第二基板2槽道与所述第一基板1槽道一样，焊接在一起构成该翼型均温板的主体结构；所述第一基板1上设置定位凸柱107，所述第二基板2上设置相对应定位凹柱201，便于第一基板1与第二基板2焊接，不会发生位置偏移影响产品尺寸。
所述第一基板1和第二基板2分别设置对应的安装耳5，焊接在一起后构成产品的安装耳5。
同时，上述一级槽道和二级槽道的宽度或相同，槽道蒸发区、一级槽道、冷凝区分隔条、二级槽道、蒸发区分隔条连为一体呈矩形槽道并设置于一侧边沿处，所述矩形槽道外侧的机翼槽呈凹字形，机翼槽道围绕矩形槽道并通过所述机头位和机翼槽道处冷凝区两侧分别向外相通形成所述闭环槽道。矩形槽道内蒸发区分隔条和冷凝区分隔条呈横向设置，矩形槽道外侧两边相通的机翼槽道呈纵向设置，矩形槽道对称另一侧的机翼槽道呈横向设置，所述闭环槽道内槽道分别蜿蜒呈几字形弯曲相连相通，蒸发区分隔条和冷凝区分隔条处槽道长度大于机翼槽道处槽道长度。凸台呈锥形凸起，凸台的顶部平面设有等距分布的纹理槽。
综上所述，该翼型均温板的槽道结构简单，加工自由度高，依靠工质的表面张力，使得工质在流道中自然形成气液相间的分布形式，在热作用下，气柱和液柱在蒸发段和冷凝段震荡，实现热量的传递，其体积小，当量传热系数大，且无需毛细极限设计，不受重力限制，应用场景更为广阔；符合现有同类产品体积小、传热能力强，抗重力，以及低成本的新型传热件要求。
Claims (10)
1.一种翼型均温板，该翼型均温板包括第一基板（1）和第二基板（2），所述第一基板与第二基板焊接连一体构成主体，主体一侧设有充注口（6）；其特征在于所述第一基板（1）与第二基板（2）焊接处一侧第一基板和/或第二基板的平面设有蜿蜒分布的槽道，所述槽道的蒸发区（101）根据功率器件位置设置蒸发区分隔条（105），蒸发区分隔条把横向槽道分为防止左部横向槽道受右部受热蒸发区域横向槽道干扰的两个部分，右部横向槽道分为一级槽道（102）和二级槽道（104），所述一级槽道和二级槽道之间设置冷凝区分隔条（103）；所述一级槽道和所述二级槽道蜿蜒相连通的同时，蒸发区分隔条和冷凝区分隔条分隔的左边区域横向槽道作为机头位，右边区域横向槽道作为机身位，且在机身位和机头位外侧区域槽道朝向机身位和机头位方向呈阵列蜿蜒连通形成机翼槽道（106），所述机头位槽道形成蒸发区，所述机身位和机翼槽道形成冷凝区，所述槽道是闭环槽道，所述充注口（6）与所述闭环槽道连通。
2.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述槽道蒸发区（101）、一级槽道（102）、冷凝区分隔条（103）、二级槽道（104）、蒸发区分隔条（105）连为一体呈矩形槽道并设置于一侧边沿处，所述矩形槽道外侧的机翼槽道（106）呈凹字形，机翼槽道围绕矩形槽道并通过所述机头位和机翼槽道处冷凝区两侧分别向外相通形成所述闭环槽道。
3.根据权利要求2所述的翼型均温板，其特征在于所述矩形槽道内蒸发区分隔条（105）和冷凝区分隔条（103）呈横向设置，矩形槽道外侧两边相通的机翼槽道（106）呈纵向设置，矩形槽道对称另一侧的机翼槽道呈横向设置，所述闭环槽道内槽道分别蜿蜒呈几字形弯曲相连相通，蒸发区分隔条和冷凝区分隔条处槽道长度大于机翼槽道处槽道长度。
4.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述蒸发区分隔条（105）和冷凝区分隔条（103）一体成型呈直线。
5.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述一级槽道（102）和二级槽道（104）的宽度不同或相同，且在冷凝区分隔条之间交替设置。
6.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述第一基板（1）或第二基板（2）的另一侧设置用于安装功率器件的凸台（4）。
7.根据权利要求6所述的翼型均温板，其特征在于所述凸台（4）呈锥形凸起，凸台的顶部平面设有等距分布的纹理槽。
8.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述第一基板（1）与第二基板（2）焊接一侧槽道外侧设置定位凸柱（107），及对应的定位凹柱（201）。
9.根据权利要求1所述的翼型均温板，其特征在于所述第一基板（1）和第二基板（2）呈正方形，端角处分别设置与第一基板、第二基板一体成型并对应的安装耳（5）。
10.根据权利要求1所述的翼型均温板的热量传递方法，其特征在于所述槽道通过充注口（6）充入适当的传热工质，所述蒸发区（101）受热后产生气泡，迅速膨胀和升压，通过流动达到冷凝区，在冷凝区遇冷破灭，压力下降，利用气泡生长和破灭产生压力差及相邻槽道存在的压力不平衡驱动传热工质定向运动；由于槽道管径足够小，管内形成间隔布置并随机分布的气柱和液柱；气柱和液柱在两端压力差的驱动下在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |