CN210725823U - 一种相变散热器及散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变散热器及散热系统，其中相变散热器包括导热体和冷却体，所述导热体内形成有第一空腔，该第一空腔内填充有相变工质，所述冷却体内形成有第二空腔，该第二空腔内具有至少一个冷却管，该至少一个冷却管用于让冷却介质通过；第一空腔和第二空腔之间通过软管连通；第一空腔、第二空腔和软管形成封闭的散热回路。本技术由于软管可以改变形状，即改变导热体和冷却体的相对位置，使得在使用的时候将导热体与发热体贴合，将冷却体设置在外界环境，降低相变散热器占用空间，扩展应用范围；同时采用外接冷却工质流过冷却管实现冷却，冷却体由外部制冷系统带走热量，冷却速度快、效果好，而且能够降低噪音。

Description

一种相变散热器及散热系统

技术领域

本实用新型涉及散热装置技术领域，尤其是一种相变散热器及散热系统。

背景技术

随着电子器件产业逐渐向高性能、高集成度发展，电子器件热流密度不断提高，研究表明超过55％的电子设备失效是由温度过高引起的，散热技术及相关材料的研发，已经成为决定电子设备性能的关键。

传统的空气冷却系统结构简单，但散热能够有限、且散热不均，难以满足大功率电子器件的热管理要求。针对这一问题，出现有相变散热器，该类散热器通过热管将发热体的热量传导至内腔的相变材料处，相变材料受热气态，快速带走热量，实现快速散热。这类相变散热器，冷却体、导热体和管路往往是位置固定不变，即成为一个外形不变的整体式结构，这样在使用时很不方便而且占用过大的空间。另外，该类相变散热器的冷却端多采用传统的风冷、翅片散热等技术，采用风冷除了占用空间大之外，噪音也大；采用此片散热同样占用过大空间，而且散热效果不佳。

因此，上述技术问题需要解决。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种相变散热器及散热系统，目的在于解决现有相变散热器为整体式结构导致使用不便、占用过大空间以及采用传统冷却方式导致散热不佳的问题。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出的基本技术方案为：

一种相变散热器，包括导热体和冷却体，所述导热体内形成有第一空腔，该第一空腔内填充有相变工质，所述冷却体内形成有第二空腔，该第二空腔内具有两端连通至冷却体外侧的至少一个冷却管，该至少一个冷却管用于让冷却介质通过；

其中，第一空腔和第二空腔之间通过能够变换形状的至少一个第一软管和能够变换形状的至少一个第二软管连通；所述第一软管用以让受热变成气态的相变工质由第一空腔内流动至第二空腔，所述至少一个第二软管用以让在第二空腔内冷却成液态的相变工质回流至所述第一空腔。

进一步的，所述至少一个第一软管的第一端通过至少一个第一管接口可拆卸连通所述第一空腔的中间部分，其第二端通过第二管接口可拆卸连通至所述第二空腔的中间部分；

所述至少一个第二软管的第一端通过至少一个第三管接口可拆卸连通所述第一空腔的边缘部分，其第二端通过至少一个第四管接口可拆卸连通至所述第二空腔的边缘部分。

进一步的，包括若干个第一管接口，该若干个第一管接口均布在所述第一空腔的中间部分；

包括若干个第二管接口，该若干个第二管接口均布在所述第二空腔的中间部分；

包括若干个第三管接口，该若干个第三管接口均布在所述第一空腔的边缘部分；

包括若干个第四管接口，该若干个第四管接口均布在所述第二空腔的边缘部分。

进一步的，所述第一空腔上表面大体呈中间部分高边缘部分低。

进一步的，所述第二空腔的下表面大体呈中间部分高边缘部分低。

进一步的，所述冷却管形状为波浪状或螺旋状。

进一步的，包括若干个所述冷却管，该若干个所述冷却管平行间隔布置。

进一步的，所有所述冷却管横向方向上的总有效长度占所述所述第二空腔横向长度的50％-100％。

进一步的，所述导热体和冷却体均两部分可拆卸密封盖合形成。

另外一方面，还提出一种散热系统，具有：

至少一热平衡交换机，每一台热平衡交换机包括有冷端输出管，该冷端输出管包括相通的第一部分和第二部分；

至少一个上述任意一种相变散热器，每个相变散热器的冷却管的一端连通所述第一部分，另一端连通所述第二部分。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的技术方案一种相变散热器，包括导热体和冷却体，所述导热体内形成有第一空腔，该第一空腔内填充有相变工质，所述冷却体内形成有第二空腔，该第二空腔内具有两端连通至冷却体外侧的至少一个冷却管，该至少一个冷却管用于让冷却介质通过；第一空腔和第二空腔之间通过能够变换形状的至少一个第一软管和能够变换形状的至少一个第二软管连通；所述第一软管用以让受热变成气态的相变工质由第一空腔内流动至第二空腔，所述至少一个第二软管用以让在第二空腔内冷却成液态的相变工质回流至所述第一空腔。本技术通过软管实现导热体的第一空腔和冷却体的第二空腔之间的连接，该软管可以改变形状，即改变导热体和冷却体的相对位置，在使用的时候将导热体与发热体贴合，将冷却体设置在外界环境，降低相变散热器占用空间，扩展应用范围；同时采用外接冷却工质流过冷却管实现冷却，能够实现能量充分利用，提高冷却效率，而且能够降低噪音；相变介质在发热体达到一定温度下汽化并输送到达冷却体，冷却体由外部制冷系统带走热量，冷却速度快、效果好。

附图说明

图1为本实用新型的一种相变散热器的外形结构示意图；

图2为相变散热器的剖视图；

图3为导热体为圆形时的结构示意图；

图4为导热体为方形时的结构示意图；

图5为冷却体为方形时的结构示意图；

图6为散热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1至附图6对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示) 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。

参见图1和图2，本实施例一种相变散热器包括导热体1和冷却体2，所述导热体1内形成有第一空腔11，该第一空腔11内填充有相变工质，所述冷却体2内形成有第二空腔21，该第二空腔21内具有两端连通至冷却体2外侧的至少一个冷却管22，该至少一个冷却管22用于让冷却介质通过；其中，第一空腔11和第二空腔21之间通过能够变换形状的至少一个第一软管3和能够变换形状的至少一个第二软管4连通；所述第一软管3用以让受热变成气态的相变工质由第一空腔11内流动至第二空腔21，所述至少一个第二软管4用以让在第二空腔21内冷却成液态的相变工质5回流至所述第一空腔11。

使用时，将所述导热体1与发热体贴合，用第一软管3和第二软管4将冷却体2和导热体1连通，并且将冷却管22的两端与外界的冷却管路连通以使得冷却工质流过所述冷却管。发热体与导热体1之间可以通过导热胶固定连接。发热体发出的热量传输到导热体1，这些热量被传导至第一空腔11内的相变工质，相变工质在受热时变成气态，在气化过程迅速带走热量，变成气态后的相变工质沿着所述第一软管3流向所述第二空腔21，气态的相变工质与冷却管 22接触，热量被传导至冷却管22内部的冷却工质，而冷却工质在该冷却管22处不停流动，由此将热量带走，实现对发热体的散热处理。期间，在第二空间 21内，气态的冷却工质被冷却，变成液态或固态的相变工质，这些液态或固态的相变工质由第二软管4回流至第一空腔11，这样不断循环重复实现快速散热。

详细的，本实施例中，所述第一软管3和第二软管4是能够变换形状的，及可根据不同的使用场合变换成所需要的形状。该第一软管3和第二软管4可以采用现有的合适的材料制成，例如橡胶。且该第一软管3和第二软管4的长度根据使用场合自由选择。另外，应当说明，在本实施例中，所述相变工质可以采用常态下为液态或固态的相变材料。具体，采用现有技术中任意的合适的材料制成。

应当说明，在本实施例中，所述第一软管3和第二软管的数量可以根据不同尺寸导热体1和冷却体2进行选定。一般来说，小尺寸的相变散热器采用数量较少的软管，大尺寸的相变散热器采用数量较多的软管。

详细的如图1和图2所示，所述至少一个第一软管3的第一端通过至少一个第一管接口12可拆卸连通所述第一空腔11的中间部分，其第二端通过第二管接口23可拆卸连通至所述第二空腔21的中间部分；所述至少一个第二软管 4的第一端通过至少一个第三管接口13可拆卸连通所述第一空腔11的边缘部分，其第二端通过至少一个第四管接口24可拆卸连通至所述第二空腔21的边缘部分。即导热体1上具有连通第一空腔11上表面的第一管接口12和第三管接口13，所述冷却体2上具有连通第二空腔21下表面的第二管接口23和第四管接口24。软管和导热体1、冷却体2的连通是通过管接口来实现的，软管与管接口的连接采用可拆卸连接，这样可以任意选择需要的软管进行连接，在使用的时候直接将软管套接在管接口即可，使用非常方便。应当理解，在本实施例中，当所述冷却体2和导热体1的横向形状大致呈圆形时，所述中间部分指圆心周边的部分区域，如图3所示的阴影部分；当所述冷却体2和导热体1的横向形状为方形时，所述中间部分指沿长度方向中轴线周边的部分，如图4所示的阴影部分。

详细的，在本方案中，可以包括若干个管接口。具体的，包括若干个第一管接口12，该若干个第一管接口12均布在所述第一空腔11的中间部分；包括若干个第二管接口23，该若干个第二管接口23均布在所述第二空腔21的中间部分；包括若干个第三管接口13，该若干个第三管接口13均布在所述第一空腔11的边缘部分；包括若干个第四管接口24，该若干个第四管接口24均布在所述第二空腔21的边缘部分，具体如图4和图5所示。

需要说明的是，上述的管接口的布局和数量仅作为一种优选方案，在具体应用中，只要保证有气态相变工质的流动路径以及经过冷却后的相变工质回流路径即可，管接口的数量和分布可以是任意合适的选用，仅仅改变管接口的数量和分布形式的仍然落入在本实用新型的保护范围内。

为了保证第一空腔11内的相变工质变成气态后能够迅速沿着所述第一软管3流动指第二空腔21，所述第一空腔11上表面大体呈中间部分高边缘部分低，如图2所示。例如该第一空腔11的上表面设计为锥形，尖端朝上。这样受热变成气态的相变材料在该上表面围城的空间内形成积聚，方便流动。

为了保证冷却变回液态或固态的相变材料回流至第一空前11内，所述第二空腔21的下表面大体呈中间部分高边缘部分低。即该第二空腔21设置成向第二软管4方向倾斜的斜面，在该斜面的作用下，冷却后的相变材料能够沿着斜面流向第二软管4。

为了提高冷却效果，增加了冷却管22在所述第二空腔21内的有效长度，具体所述冷却管22形状为波浪状或螺旋状。这样能够提高整个冷却管22在第二空腔21内与气态的相变材料的接触面积，提高冷却效率。

进一步的，在一些具体实施例中，尤其针对尺寸较大的散热器，其包括若干个所述冷却管22，该若干个所述冷却管22平行间隔布置。

另外，为了尽量提高气态的材料与冷却管接触面积，所有所述冷却管22 横向方向上的总有效长度占所述所述第二空腔21横向长度的50％-100％。

需要说明，在本实施例中，所述导热体1和冷却体2均两部分可拆卸密封盖合形成。即通过两部分密封盖合后形成对应的空腔。

参见图6，另外一方面，还提出一种散热系统，该散热系统具有：

至少一热平衡交换机10，每一台热平衡交换机10包括有冷端输出管，该冷端输出管包括相通的第一部分101和第二部分102；

至少一个上述任意一种相变散热器20，每个相变散热器20的冷却管22 的一端连通所述第一部分101，另一端连通所述第二部分102。

即本方案中，所述相变散热器20的冷却管22与热平衡交换机10冷端连通以实现冷却介质的供应。应当理解，该冷却介质可以是流体也可以是气体。优选的，该热平衡交换机10可以是一种HTM机(High Temperature Talent Machine)，其是高温智能机器，智能地把较低温热媒介抽取热能变换成高温热能，平衡地输出低温媒介和高温媒介，满足低温和高温需求应用。HTM是热平衡机组，同时满足低温和高温应用的需求，主要用于热能循环利用系统，常用于冷水机、热能储备/利用系统。例如该热平衡交换机可以是空调、锅炉、冰水机等能量交换机器中的一种，但并不局限于此，其还可以是其他任意的能够提供冷却源的设备或装置。

在具体实施例中，根据热平衡交换机10的冷端输出管的情况，可以并列设置多个相变散热器20，即如果热平衡交换机10的冷端输出管能够满足多台相变散热器20的散热功能则可以在冷端输出管连接多台并列的相变散热器 20。应当连接，此处所述并列指相变散热器20的冷却管22的两端都是连接第一部分101和第二部分102，形成冷却管22内冷却工质流动路径上的并列，如图6所示。

总之，本实用新型的技术方案能够减小相变散热器的占用体积，减小对使用环境的影响，并且能够实现采用现有能源系统的冷却端实现冷源，起到节能减排的效果。例如相较于传统风扇风冷式相变散热器，还能降低噪音。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种相变散热器，包括导热体(1)和冷却体(2)，所述导热体(1)内形成有第一空腔(11)，该第一空腔(11)内填充有相变工质，其特征在于：

所述冷却体(2)内形成有第二空腔(21)，该第二空腔(21)内具有两端连通至冷却体(2)外侧的至少一个冷却管(22)，该至少一个冷却管(22)用于让冷却介质通过；

其中，第一空腔(11)和第二空腔(21)之间通过能够变换形状的至少一个第一软管(3)和能够变换形状的至少一个第二软管(4)连通；所述第一软管(3)用以让受热变成气态的相变工质由第一空腔(11)内流动至第二空腔(21)，所述至少一个第二软管(4)用以让在第二空腔(21)内冷却成液态的相变工质回流至所述第一空腔(11)。

2.如权利要求1所述的一种相变散热器，其特征在于：

所述至少一个第一软管(3)的第一端通过至少一个第一管接口(12)可拆卸连通所述第一空腔(11)的中间部分，其第二端通过第二管接口(23)可拆卸连通至所述第二空腔(21)的中间部分；

所述至少一个第二软管(4)的第一端通过至少一个第三管接口(13)可拆卸连通所述第一空腔(11)的边缘部分，其第二端通过至少一个第四管接口(24)可拆卸连通至所述第二空腔(21)的边缘部分。

3.如权利要求2所述的一种相变散热器，其特征在于：

包括若干个第一管接口(12)，该若干个第一管接口(12)均布在所述第一空腔(11)的中间部分；

包括若干个第二管接口(23)，该若干个第二管接口(23)均布在所述第二空腔(21)的中间部分；

包括若干个第三管接口(13)，该若干个第三管接口(13)均布在所述第一空腔(11)的边缘部分；

包括若干个第四管接口(24)，该若干个第四管接口(24)均布在所述第二空腔(21)的边缘部分。

4.如权利要求2所述的一种相变散热器，其特征在于：

所述第一空腔(11)上表面大体呈中间部分高边缘部分低。

5.如权利要求2所述的一种相变散热器，其特征在于：

所述第二空腔(21)的下表面大体呈中间部分高边缘部分低。

6.如权利要求1所述的一种相变散热器，其特征在于：

所述冷却管(22)形状为波浪状或螺旋状。

7.如权利要求1所述的一种相变散热器，其特征在于：

包括若干个所述冷却管(22)，该若干个所述冷却管(22)平行间隔布置。

8.如权利要求1所述的一种相变散热器，其特征在于：

所有所述冷却管(22)横向方向上的总有效长度占所述第二空腔(21)横向长度的50％-100％。

9.如权利要求1所述的一种相变散热器，其特征在于：

所述导热体(1)和冷却体(2)均两部分可拆卸密封盖合形成。

10.一种散热系统，其特征在于，具有：

至少一热平衡交换机(10)，每一台热平衡交换机(10)包括有冷端输出管，该冷端输出管包括相通的第一部分(101)和第二部分(102)；

至少一个如权利要求1至9所述的任意一种相变散热器(20)，每个相变散热器(20)的冷却管(22)的一端连通所述第一部分(101)，另一端连通所述第二部分(102)。

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