CN203896653U - 一种结合制冷循环的热管式电子器件散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种结合制冷循环的热管式电子器件散热器，该散热器包含膨胀阀、冷凝器、压缩机以及蒸发器；膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器通过管路按顺序连接构成蒸汽压缩制冷回路；蒸发器底部为蒸发面板，蒸发面板能够将其下表面紧密扣置在电子器件发热件上；蒸发器内部设有与蒸发面板垂直的热管群，热管群的底部与蒸发面板固定。膨胀阀能够将制冷剂节流雾化、向蒸发器内部喷射并充满蒸发器内部。冷凝器采用风冷，安装有冷却风扇。本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，使电子器件温度快速降低且均匀分布，散热效率提高，同时也能进一步为热管应用在电子器件冷却技术中提供基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电子器件散热装置，具体地，涉及一种结合制冷循环和热管强化传热技术的电子器件散热器。
背景技术
目前，在我国电子工业发展迅速，随着电子器件的高频、高速以及集成电路技术的进步，电子器件的性能越来越高，使得单位容积电子器件的发热量和热流密度大幅度增加，就拿电子芯片来说，目前电子芯片的最大发热功率已经超过了100w/cm2，而且还在快速增加，电子散热装置的布置和设计遇到的约束越来越多。
常用传统的散热方式如风冷（强制对流），由于其冷却效率与风扇的速度成正比，当热流密度达到一定的数值时，这种冷却方式显得力不从心。流行的散热方式还有水冷散热、半导体制冷和热管技术。
热管是上世纪六十年代发展起来的具有特别高的导热性能的传热元件，结构比较简单，图1为热管的工作原理简图，管壳采用金属管，其内壁贴附丝网状吸液芯，以利用毛细力使工作液体在吸液芯内不受热管位置的限制而移动。管壳两端封死，管内抽真空，灌入适量的工作液。工作时，蒸发段5的工作液体被热管外的热流体加热，吸取潜热蒸发，其蒸汽经绝热段4流向冷凝段3，工作液蒸汽放出潜热，凝结为液体。蒸汽液化释放出来的潜热通过管壁传递给热管外面的冷流体。积聚在冷凝段3吸液芯中的凝结液借助吸液芯毛细力的作用回到蒸发段5再吸热蒸发。工作液的这种循环就把热量从蒸发段5传递到冷凝段3。在由热管束组成的热管传热器中，通过热管这个中间媒介，热流体的热量就可以传给冷流体，实现传热过程。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电子器件散热的装置，结合制冷循环和热管强化传热技术，制冷剂和热管的使用增大了散热面积和传热温差，使电子器件温度快速降低且均匀分布，散热效率提高。同时也能进一步为热管应用在电子器件冷却技术中提供相关理论和实验基础。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，该散热器包含膨胀阀、冷凝器、压缩机以及蒸发器；所述的膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器通过管路按顺序连接构成蒸汽压缩制冷回路；所述的蒸发器底部为蒸发面板，所述蒸发面板能够将其下表面紧密扣置在电子器件发热件上；所述的蒸发器内部设有与所述蒸发面板垂直的热管群，所述热管群的底部与所述蒸发面板固定。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的膨胀阀能够将制冷剂节流雾化、向蒸发器内部喷射并充满整个蒸发器内部。制冷剂优选为无毒无污染且不可燃的制冷工质的替代物HFC-123（二氯三氟乙烷）、HFC134a（四氟乙烷）、R290（丙烷）、HFC-152（二氟乙烷）、HFC-22（二氟一氯甲烷）等工质中的一种或者是由其中的两种或两种以上混合而成。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的蒸发器内部的所述热管群的热管直径范围为4-16mm，长度范围为150-200mm。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的热管群的热管底部通过冲孔工序与蒸发面板的上表面固定，蒸发面板的下表面能够扣在电子器件发热件上。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的热管由蒸发面板向上依次包含蒸发段、绝热段、冷凝段。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的热管采用圆管或扁管。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的热管在蒸发器内部采用叉排的方式排列，沿制冷剂的流动方向的热管间距为管径长度的一半，垂直制冷剂流动方向上的每两排热管的间距和管径长度相等。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的热管内设有吸液芯，其结构为丝网结构、纤维结构、沟槽结构、烧结芯结构中的任意一种。依据工质不同，管内按需求可抽成负压。热管的导热系数为105W/m·s数量级。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的冷凝器采用风冷，安装有冷却风扇。
上述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其中，所述的散热器中的连接管路上包覆有绝热材料如泡沫类制作的保温层。
本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器具有以下优点：
（1）膨胀阀能将制冷剂雾化、喷射并充满整个蒸发器，增加了制冷剂的传热面积，强化了传热过程。
（2）采用制冷剂来冷却，一定程度上增加了传热温差，强化了传热过程。
（3）热管群等效于增加了蒸发面板的传热面积，强化了传热过程。
（4）叉排的方式使得制冷剂流体横向冲刷热管表面，增加了制冷剂的扰动，强化了传热。
（5）热管导热系数极高，为105W/m·s数量级，能迅速的把电子器件散发的热量从蒸发段传递到冷凝段，可实现热管均温且同步升温。
（6）热管内可填充不同工质或抽成负压，能适应不同的工作温度需求。
附图说明
图1为现有的热管工作的原理示意图。
图2为本实用新型的结合制冷循环的热管式电子器件散热器的结构示意图。
图3为本实用新型的结合制冷循环的热管式电子器件散热器的蒸发器A-A截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
如图2所示，本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，包含膨胀阀1、冷凝器10、压缩机9以及蒸发器2。膨胀阀1、蒸发器2、压缩机9、冷凝器10通过管路按顺序连接构成蒸汽压缩制冷回路。
冷凝器10采用风冷，安装有冷却风扇11。
散热器中的连接管路上包覆有绝热材料如泡沫类制作的保温层。
膨胀阀1能够将制冷剂节流雾化、向蒸发器2内部喷射并充满整个蒸发器2内部。制冷剂优选为无毒无污染且不可燃的制冷工质的替代物HFC-123（二氯三氟乙烷）、HFC134a（四氟乙烷）、R290（丙烷）、HFC-152（二氟乙烷）、HFC-22（二氟一氯甲烷）等工质中的一种或者是由其中的两种或两种以上混合而成。
蒸发器2底部为蒸发面板7，蒸发面板7能够将其下表面紧密扣置在电子器件发热件8上；蒸发器2内部设有与蒸发面板7垂直的热管群6，热管群6的底部与蒸发面板7固定。
蒸发器2内部的热管群6的热管直径范围为4-16mm，长度范围为150-200mm。热管群6的热管底部通过冲孔工序与蒸发面板7的上表面固定，蒸发面板7的下表面能够扣在电子器件发热件8上。热管由蒸发面板7向上依次包含蒸发段5、绝热段4、冷凝段3。热管采用圆管或扁管。热管在蒸发器2内部采用叉排的方式排列，沿制冷剂的流动方向的热管间距为管径长度的一半，垂直制冷剂流动方向上的每两排热管的间距和管径长度相等。热管内设有吸液芯，其结构为丝网结构、纤维结构、沟槽结构、烧结芯结构中的任意一种。依据工质不同，管内按需求可抽成负压。热管的导热系数为105W/m·s数量级。
本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其蒸发器2通过以下办法制造：
第一步：如图3所示，蒸发面板7（铜板薄片）上冲孔构成热管的端盖（即热管蒸发段5），热管群6的端盖整体在同一平面。
第二步：机械加工把热管的壳管（即热管绝热段4）连接到端盖上。
第三步：使热管内壁贴附丝网状吸液芯，并灌入适量的工作液。
第四步：依据需要将管内抽真空，封死壳管的封头端（即热管冷凝段3），热管与热管之间采用叉排的方式排列。
第五步：将以上改装后的蒸发面板7紧扣在电子器件发热件8上。
本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，在运行时，制冷剂通过膨胀阀1降压降温，被雾化后喷至蒸发器2。热管蒸发段5中的工作液体被电子器件8散发的热量加热蒸发，其蒸汽经绝热段4流向冷凝段3冷凝，放出的潜热被管外横向冲刷的制冷剂雾化液滴吸收。积聚在冷凝段吸液芯中的凝结液借助吸液芯毛细力的作用回到蒸发段5再吸热蒸发，实现循环，把电子器件散发的热量不断从蒸发段5传递到冷凝段3。制冷剂吸热后变成蒸汽，被压缩机9吸入并提高压力和温度后送入冷凝器10，在相应冷凝压力下将凝结热通过冷却风扇11传递给外界空气，冷凝成液体后进入膨胀阀1。制冷剂由此在装置中形成蒸汽压缩制冷循环。
本实用新型提供的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，结合制冷循环和热管强化传热技术，制冷剂和热管的使用增大了散热面积和传热温差，使电子器件温度快速降低且均匀分布，散热效率提高。同时也能进一步为热管应用在电子器件冷却技术中提供相关理论和实验基础。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，该散热器包含膨胀阀（1）、冷凝器（10）、压缩机（9）以及蒸发器（2）；
所述的膨胀阀（1）、蒸发器（2）、压缩机（9）、冷凝器（10）通过管路按顺序连接构成蒸汽压缩制冷回路；
所述的蒸发器（2）底部为蒸发面板（7），所述蒸发面板（7）能够将其下表面紧密扣置在电子器件发热件（8）上；所述的蒸发器（2）内部设有与所述蒸发面板（7）垂直的热管群（6），所述热管群（6）的底部与所述蒸发面板（7）固定。
2.如权利要求1所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的膨胀阀（1）能够将制冷剂节流雾化、向蒸发器（2）内部喷射并充满蒸发器（2）内部。
3.如权利要求2所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的蒸发器（2）内部的所述热管群（6）的热管直径范围为4-16mm，长度范围为150-200mm。
4.如权利要求3所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的热管群（6）的热管底部通过冲孔工序与蒸发面板（7）的上表面固定，蒸发面板（7）的下表面能够扣在电子器件发热件（8）上。
5.如权利要求3所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的热管由蒸发面板（7）向上依次包含蒸发段（5）、绝热段（4）、冷凝段（3）。
6.如权利要求5所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的热管采用圆管或扁管。
7.如权利要求6所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的热管在蒸发器（2）内部采用叉排的方式排列，沿制冷剂的流动方向的热管间距为管径长度的一半，垂直制冷剂流动方向上的每两排热管的间距和管径长度相等。
8.如权利要求7所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的热管内设有吸液芯，其结构为丝网结构、纤维结构、沟槽结构、烧结芯结构中的任意一种。
9.如权利要求1所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的冷凝器（10）采用风冷，安装有冷却风扇（11）。
10.如权利要求1所述的结合制冷循环的热管式电子器件散热器，其特征在于，所述的散热器中的连接管路上包覆有绝热材料制作的保温层。
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