CN117190743A - 一种可调式散热器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可调式散热器及其使用方法，包括多个散热组件、多个软连接组件和多个锁定组件；多个软连接组件连接于相邻散热组件之间，以使相邻散热组件之间的夹角可调，且软连接组件用于连通散热组件内的热流体；锁定组件连接于软连接组件上，锁定组件用于固定软连接组件，以使调节夹角后的相邻散热组件保持固定，本申请具有可根据周围环境变动进行灵活调节、使用灵活性强、适用性强的优点。

Description

一种可调式散热器及其使用方法

技术领域

本申请涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种可调式散热器及其使用方法。

背景技术

换热器是调配不同物流之间能量、完成热量输运的通用工艺设备，广泛应用于发电、化工、动力、冶金等大量行业中，尤其是在以超临界二氧化碳为工质的动力循环系统中，换热器对于传递、调配工质之间的能量有着重要作用。随着科技水平的不断提升，人们对核电站、火电站、航空发动机所涉及的动力系统的特殊应用场景越来越重视，缩小设备体积、提高效率、降低设备制造运行成本和自然资源消耗是换热器未来发展的方向之一。目前在常规工业领域在用的换热器主要包括管壳式换热器、套管式换热器、板式换热器、板翅式换热器等，它们不能同时满足换热比表面积大、焊接强度高、体积小的要求。近年来，随着工业制造水平的提升，以高精度化学蚀刻和真空扩散焊为工艺核心的微通道换热器逐渐走向应用阶段，其微通道尺寸小、紧凑程度高，焊接方式无焊渣、连接处强度接近母材强度，具有明显优势。在能源、电子行业中，存在大量热管理场景例如电站热阱、设备机房散热等，一般采用翅片管式换热器阵列排布，其中待冷却工质处于管侧、冷却工质例如空气、水处于翅片侧，在开式环境下进行散热。

然而，现有换热器结构固定，无法根据周围环境变动进行调节，使用灵活性较差。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种可调式散热器及其使用方法，旨在解决现有换热器无法根据周围环境变动进行调节，使用灵活性较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种可调式散热器，包括多个散热组件、多个软连接组件和多个锁定组件；多个软连接组件连接于相邻散热组件之间，以使相邻散热组件之间的夹角可调，且软连接组件用于连通散热组件内的热流体；锁定组件连接于软连接组件上，锁定组件用于固定软连接组件，以使调节夹角后的相邻散热组件保持固定。

可选地，软连接组件包括接头管和软管，散热组件两端均连接接头管；相邻接头管之间均连接软管。

可选地，锁定组件包括第一锁定片、第二锁定片和固定部，第一锁定片连接于接头管上；第二锁定片一端连接于相邻接头管上，第二锁定片另一端滑动连接于第一锁定片上；固定部用于将第二锁定片固定于第一锁定片上。

可选地，夹角的范围为0°~180°。

可选地，散热组件包括第一流道板和第二流道板，第一流道板内开设有第一侧流道，第一侧流道两端均连接接头管，第一侧流道用于通入热流体；第二流道板连接于第一流道板的顶部或底部，第二流道板靠近第一流道板的一面开设有多个第二侧流道，第二侧流道与第一侧流道的方向垂直，第二侧流道用于通入冷流体。

可选地，第一流道板包括上流道板和下流道板，上流道板底部开设有第一弧形槽；下流道板顶部开设有第二弧形槽，下流道板连接于上流道板底部，以使第二弧形槽和第一弧形槽围成第一侧流道。

可选地，第一侧流道和第二侧流道的长度方向的形状为直线型、折线型或S线型。

可选地，第一侧流道的截面形状为圆形、椭圆形或多边形，第二侧流道的截面形状为半圆形或多边形。

可选地，第一流道板和第二流道板的长度方向的截面形状为矩形、弧形或波浪形。

一种可调式散热器的使用方法，包括以下步骤：

将具有多个散热组件的可调式散热器按预设夹角展开，并将可调式散热器置于大气环境中；

获取调节夹角θ，θ的表达式为：

式中，θ为散热组件与竖直平面的夹角，N为散热组件的数量，Q为初始空气流量，Q'为预设时间后检测到的空气流量；

将空气流量Q'与空气流量Q进行对比；

若Q'＞Q，调节相邻散热组件的夹角，以使调节夹角θ增大至达到预设的空气流速；

若Q'＜Q，调节相邻散热组件的夹角，以使调节夹角θ减小至达到预设的空气流速。

本申请所能实现的有益效果如下：

本申请包括多个散热组件、多个软连接组件和多个锁定组件；多个软连接组件连接于相邻散热组件之间，以使相邻散热组件之间的夹角可调，且软连接组件用于连通散热组件内的热流体；多个锁定组件连接于软连接组件上，多个锁定组件用于固定软连接组件，以使调节夹角后的相邻散热组件保持固定。因此本申请通过软连接组件可将多个散热组件进行软连接，同时软连接组件还可连通散热组件内的热流体，使得多个散热组件组成的散热器可形成一个能流通热流体的整体结构，同时由于其软连接，多个散热组件之间的夹角可随意调节，从而可以根据实际外界环境改变散热器的整体迎风面积，实现结构可调以适应环境，调节后再通过锁定组件固定软连接组件，使得相邻散热组件保持一定的夹角不动，因此本申请相比现有散热器，实现结构可调以适应环境的功能，满足散热器灵活机动的要求，提高了使用灵活性和结构紧凑程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请的实施例中一种可调式散热器的结构示意图；

图2为本申请的实施例中散热组件的结构示意图；

图3为本申请的实施例中散热组件的另一种结构示意图；

图4为本申请的实施例中一种可调式散热器的另一种结构示意图；

图5为本申请的实施例中一种可调式散热器的另一种结构示意图。

图中实心箭头为热流体流向，空心箭头为冷流体流向。

附图标记：

100-散热组件，110-第一流道板，111-上流道板，112-下流道板，120-第一侧流道，130-第二流道板，131-第二侧流道，200-软连接组件，210-接头管，220-软管，300-锁定组件，310-第一锁定片，320-第二锁定片，330-固定部。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1-图5，本实施例提供一种可调式散热器，包括多个散热组件100、多个软连接组件200和多个锁定组件300；多个软连接组件200连接于相邻散热组件100之间，以使相邻散热组件100之间的夹角可调，且软连接组件200用于连通散热组件100内的热流体；锁定组件300连接于软连接组件200上，锁定组件300用于固定软连接组件200，以使调节夹角后的相邻散热组件100保持固定。

在本实施例中，通过软连接组件200可将多个散热组件100进行软连接，同时软连接组件200还可连通散热组件100内的热流体，热流体可通过前一个散热组件100进入下一个散热组件100内，使得多个散热组件100组成的散热器可形成一个能流通热流体的整体结构，同时由于其软连接，多个散热组件100之间的夹角可随意调节，从而可以根据实际外界环境改变散热器的整体迎风面积，实现结构可调以适应环境，调节后再通过锁定组件300固定软连接组件200，使得相邻散热组件100保持一定的夹角不动，因此本实施例相比现有散热器，实现结构可调以适应环境的功能，满足散热器灵活机动的要求，提高了使用灵活性和结构紧凑程度。

需要说明的是，相邻散热组件100的夹角可相同，也可不同，可以根据实际环境状况进行更加精细地调节，所有散热组件100的迎风面积达到使用要求即可，使用灵活；调节后的散热组件100需要通过支撑件（图中未画出）支撑固定，其支撑方式可以采用工字钢支架、模块化型材台架或者直接迈入地面等方法进行支撑。

作为一种可选的实施方式，软连接组件200包括接头管210和软管220，散热组件100两端均连接接头管210；相邻接头管210之间均连接软管220。

在本实施方式中，接头管210可焊接于散热组件100两端出口位置，而相邻接头管210之间通过软管220连接，软管220可实现相邻散热组件100随意摆动，从而可便于相邻散热组件100夹角的调节。

需要说明的是，软管220可通过卡套或粘胶等常规方法连接固定于接头管210上，便于装配，且装配结构牢靠稳定；软管220材质为聚四氟乙烯、橡胶等可密封、易变形的非金属材料；软管220可为尺寸稍小于接头管210尺寸的橡胶软管，这样将其套在接头管210上时才会与其紧密接触保证流体不会泄漏。

作为一种可选的实施方式，锁定组件300包括第一锁定片310、第二锁定片320和固定部330，第一锁定片310连接于接头管210上；第二锁定片320一端连接于相邻接头管210上，第二锁定片320另一端滑动连接于第一锁定片310上；固定部330用于将第二锁定片320固定于第一锁定片310上。

在本实施方式中，可在第一锁定片310上开设滑槽，第二锁定片320可滑动地嵌设于滑槽内，通过滑动伸缩，从而可改变第一锁定片310和第二锁定片320的整体长度，即可适应相邻散热组件100调节夹角后的两接头管210之间的间距变化，通用性强，然后再通过固定部330将第二锁定片320固定于第一锁定片310上，以将第一锁定片310和第二锁定片320长度保持固定，从而使得相邻接头管210相对位置不再发生变化，实现对相邻散热组件100保持固定的作用。

需要说明的是，这里第一锁定片310和第二锁定片320可为金属制片状结构，第一锁定片310和第二锁定片320可焊接或铰接于对应接头管210上；当为焊接结构时，先将相邻散热组件100夹角调节好，然后将第一锁定片310和第二锁定片320进行滑动伸缩，再通过固定部330将其固定住，使第一锁定片310和第二锁定片320的整体长度可适用调节后的两接头管210之间的间距，然后将第一锁定片310和第二锁定片320两端分别焊接于对应接头管210上，即可形成固定结构以长期使用；当为铰接结构时，第一锁定片310和第二锁定片320已提前铰接于对应的接头管210上，当调节相邻散热组件100夹角时，可带动第一锁定片310和第二锁定片320自动伸缩，具有自适应功能，调节后再通过固定部330固定住，下次使用时，可松开固定部330重新调节，可二次利用，通用性强，为防止铰接结构的转动，这里可通过支撑件对整个散热器进行支撑限位；固定部330可采用旋钮结构，还可采用螺栓螺母固定或者热熔胶等其他固定结构，满足能够随时固定和解锁的要求即可，这里不做限定，当为螺栓固定时，第一锁定片310和第二锁定片320上开设对应的条形槽，以配合螺栓贯穿固定。

作为一种可选的实施方式，夹角的范围为0°~180°。

在本实施方式中，多个散热组件100组合形式较多，可将多个散热组件100按照一字排开进行首尾连接，如图4所示，此时散热组件100夹角为180°；也可将多个散热组件100进行上下叠合连接，如图5所示，此时散热组件100夹角为0°；而散热组件100夹角在0°到180°之间时，布置关系如图1所示。布置方式灵活，可满足各种使用要求。

作为一种可选的实施方式，散热组件100包括第一流道板110和第二流道板130，第一流道板110内开设有第一侧流道120，第一侧流道120两端均连接接头管210，第一侧流道120用于通入热流体；第二流道板130连接于第一流道板110的顶部或底部，第二流道板130靠近第一流道板110的一面开设有多个第二侧流道131，第二侧流道131与第一侧流道120的方向垂直，第二侧流道131用于通入冷流体。

在本实施方式中，当所有首尾相连的散热组件100调节好夹角好，从一端接头管210流入热流体，热流体进入第一侧流道120内，热流体则从另一端接头流出，冷流体（一般为空气）则直接通过暴露在外的第二侧流道131即可冷却热流体，从而实现热交换，同时第二侧流道131与第一侧流道120的方向垂直且具有多条，可提高散热效率。

需要说明的是，第一流道板110和第二流道板130可通过真空扩散焊、钎焊、熔焊等焊接方式连接后一体成型，连接强度高，为提高散热效率，可将多组散热组件100按照上下顺序叠放焊接一体成型，从而形成一个多通道的散热组件100（如图3所示），满足更多使用需求。

作为一种可选的实施方式，第一流道板110包括上流道板111和下流道板112，上流道板111底部开设有第一弧形槽；下流道板112顶部开设有第二弧形槽，下流道板112连接于上流道板111底部，以使第二弧形槽和第一弧形槽围成第一侧流道120。

在本实施方式中，将第一流道板110分成上流道板111和下流道板112两部分，可分别加工出第一弧形槽和第二弧形槽后，再将上流道板111和下流道板112通过真空扩散焊、钎焊、熔焊等焊接方式连接后一体成型，从而使第二弧形槽和第一弧形槽围成第一侧流道120，并得到一体成型的第一流道板110，降低了制造难度。

需要说明的是，上流道板111、下流道板112以及第二流道板130可采用长宽尺寸相同、厚度相同或不相同的金属板片，三种流道板上都通过化学蚀刻等工艺加工出尺寸较小的流道，其中第一侧流道120和第二侧流道131的形状可不相同；散热器零部件的材质可采用包括不锈钢、碳钢、钛合金等金属材料或陶瓷等非金属材料；各流道板和接头管210之间、接头管210和锁定片之间的连接可以使用包括氩弧焊、钎焊、离子焊等各种电焊方法；根据设计在不锈钢镜面板上使用化学蚀刻、机械切削等方法加工出大量流道获得对应流道板，进一步将流道板按顺序堆叠，通过扩散焊连接形成散热组件100，将尺寸合适的接头管210焊接在散热组件100两侧的第一侧流道120上，根据使用环境下的流量，计算与散热功率匹配的流通面积，并调节相邻散热组件100之间的夹角后固定即可进行散热。

作为一种可选的实施方式，第一侧流道120和第二侧流道131的长度方向的形状为直线型、折线型或S线型，直线型易于加工，折线型或S线型可提高流体流程，从而提高散热效果。

作为一种可选的实施方式，第一侧流道120的截面形状为圆形、椭圆形或多边形（例如矩形、正方形、五边形），第二侧流道131的截面形状为半圆形或多边形，也可采用其他合适的截面形状，均可满足使用要求。

作为一种可选的实施方式，第一流道板110和第二流道板130的长度方向的截面形状为矩形、弧形或波浪形，满足相邻流道板叠合后不留缝隙的要求即可。

需要说明的是，各流道板的厚度在2mm左右，侧流道的横截面尺寸在1-10mm范围内，每个侧流道之间的横向偏移距离在0.5-10mm范围内，侧流道内可以通过改变粗糙度、添加附着物、增加涡发生器等方式改变表面流动传热特性。

综上所述，本实施例的散热器通过可调结构增加了散热器的夹角调节功能，可以根据实际外界环境改变散热器的迎风面积，实现结构可调以适应环境，且采用微通道设计，提高工质流动换热能力，具有较强的适用性，可在热管理场景广泛应用，具有广阔的市场应用前景。

实施例2

参照图1-图5，本实施例提供一种可调式散热器的使用方法，包括以下步骤：

将具有多个散热组件100的可调式散热器按预设夹角展开，并将可调式散热器置于大气环境中；

获取调节夹角θ，θ的表达式为：

式中，θ为散热组件100与竖直平面的夹角，N为散热组件100的数量，Q为初始空气流量，Q'为预设时间后检测到的空气流量；

将空气流量Q'与空气流量Q进行对比；

若Q'＞Q，调节相邻散热组件100的夹角，以使调节夹角θ增大至达到预设的空气流速（即最经济的空气流速）；

若Q'＜Q，调节相邻散热组件100的夹角，以使调节夹角θ减小至达到预设的空气流速。

在本实施例中，加工N台散热组件100并配有对应数量的软连接组件200，将其首尾相连连成一体，其中每个散热组件100的第二侧流道131的截面积总和，即冷流体流通面积为S₂，每个散热组件100的第一侧流道120的截面积总和，即热流体流通面积为S₁；当散热组件100如图5所示叠放（第二侧流道131均正对冷流体流向），热流体从管内流动，冷流体沿平行于锁定片的方向流动进行冷却散热时，热流体的流通面积为S₁，冷流体的流通面积为S₂；当需要调节散热器弯折角度时，调节散热组件100与竖直平面夹角θ后，最后将所有固定部330拧紧，即可完成该散热器的调节，此时热流体从管内流通，冷流体从垂直于锁定片的方向流动进行冷却散热时，热流体的流通面积为S₁，冷流体的流通面积为N*S₂*sinθ，如图1所示；极限情况下，当所有散热组件100排布在同一水平线上时，如图4所示，冷流体的流通面积变为N*S₂。

使用时，将由N个散热组件100组成的散热器的初始状态为全部叠放，并将其置于大气环境中，冷流体为空气，此时空气的流通面积为S₂，它的流量为Q，存在一个θ₀使得N*S₂*sinθ₀=S₂，θ₀为临界夹角。当θ<θ₀时，代表此时散热器的空气流通面积小于全部叠放时的流通面积，能够使空气的流速提高，当θ>θ₀时，代表此时散热器的空气流通面积大于全部叠放时的流通面积，能够使空气的流速降低。

在实际运行过程中，如果由于气候原因，空气的流量发生变化变为Q'，为了保持原有最经济的空气流速，需要对散热器的夹角进行调节，使得：

其中，S'₂=N*S₂*sinθ，由上式可得：Q'S₂=QS'₂，即Q'S₂=QN*S₂*sinθ，

即可求解获得应该调整的夹角大小θ为：

若Q'＞Q时，需要将θ变大，提高流通面积以保持流速不变，若提高到θ等于180°时仍不能满足流速不变，就减小热流体流速以匹配冷却功率；若Q'＜Q时，需要将θ减小，减少流通面积以保持流速不变；根据上式，可有效指导对散热组件100相邻夹角的调节，以使保持最经济的空气流速，使用方式更加科学合理。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可调式散热器，其特征在于，包括：

多个散热组件；

多个软连接组件，多个所述软连接组件连接于相邻所述散热组件之间，以使相邻所述散热组件之间的夹角可调，且所述软连接组件用于连通所述散热组件内的热流体；

多个锁定组件，所述锁定组件连接于所述软连接组件上，所述锁定组件用于固定所述软连接组件，以使调节所述夹角后的相邻所述散热组件保持固定。

2.如权利要求1所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述软连接组件包括：

接头管，所述散热组件两端均连接所述接头管；

软管，相邻所述接头管之间均连接所述软管。

3.如权利要求2所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述锁定组件包括：

第一锁定片，所述第一锁定片连接于所述接头管上；

第二锁定片，所述第二锁定片一端连接于相邻所述接头管上，所述第二锁定片另一端滑动连接于所述第一锁定片上；

固定部，所述固定部用于将所述第二锁定片固定于所述第一锁定片上。

4.如权利要求1所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述夹角的范围为0°~180°。

5.如权利要求2所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述散热组件包括：

第一流道板，所述第一流道板内开设有第一侧流道，所述第一侧流道两端均连接所述接头管，所述第一侧流道用于通入热流体；

第二流道板，所述第二流道板连接于所述第一流道板的顶部或底部，所述第二流道板靠近所述第一流道板的一面开设有多个第二侧流道，所述第二侧流道与所述第一侧流道的方向垂直，所述第二侧流道用于通入冷流体。

6.如权利要求5述的一种可调式散热器，其特征在于，所述第一流道板包括：

上流道板，所述上流道板底部开设有第一弧形槽；

下流道板，所述下流道板顶部开设有第二弧形槽，所述下流道板连接于所述上流道板底部，以使所述第二弧形槽和所述第一弧形槽围成所述第一侧流道。

7.如权利要求5所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述第一侧流道和所述第二侧流道的长度方向的形状为直线型、折线型或S线型。

8.如权利要求5或6所述的一种可调式散热器，其特征在于，所述第一侧流道的截面形状为圆形、椭圆形或多边形，所述第二侧流道的截面形状为半圆形或多边形。

9.如权利要求5述的一种可调式散热器，其特征在于，所述第一流道板和所述第二流道板的长度方向的截面形状为矩形、弧形或波浪形。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的一种可调式散热器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

将具有多个所述散热组件的可调式散热器按预设夹角展开，并将所述可调式散热器置于大气环境中；

获取调节夹角θ，θ的表达式为：

式中，θ为所述散热组件与竖直平面的夹角，N为所述散热组件的数量，Q为初始空气流量，Q'为预设时间后检测到的空气流量；

将空气流量Q'与空气流量Q进行对比；

若Q'＞Q，调节相邻所述散热组件的夹角，以使调节夹角θ增大至达到预设的空气流速；

若Q'＜Q，调节相邻所述散热组件的夹角，以使调节夹角θ减小至达到预设的空气流速。