CN210959273U - 两相散热装置及电子器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两相散热装置及电子器件，其中两相散热装置包括蒸发器、冷凝器、输气管和输液管，输气管和输液管两端均与蒸发器和冷凝器两端连通，蒸发器包括基板及设置在基板上的微通道蒸发器模块，微通道蒸发器模块与基板的主流道连通，两相散热装置内腔填充有相变冷却介质。在本申请提供的两相散热装置中，由于微通道蒸发器模块散热能力提高，通过在发热器件的下方设置微通道蒸发器模块，便于发热器件的热量及时散出，进而提高两箱散热装置的散热效率提高。

Description

两相散热装置及电子器件

技术领域

本实用新型涉及散热工具技术领域，特别涉及一种两相散热装置。本实用新型还涉及一种包括上述两相散热装置的电子器件。

背景技术

在两相散热系统方案中，两相散热装置包括蒸发器、冷凝器、连通蒸发器冷凝器之间的气管、液管以及储液管组成。在系统内部充装可凝缩流动工质，工作时工质在蒸发器内部吸收热量气化，经汽管流至冷凝器，在冷凝器内部放热冷凝后，再经过液管在重力驱动下回到蒸发器，从而形成了高效的两相流动循环。

由于蒸发器散热能力有限，特别是遇到局部存在高热流密度热源时，散热能力不能满足需求，蒸发器的散热效率较低。

因此，如何提高蒸发器的散热效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种两相散热装置，该两相散热装置中蒸发器的散热效率提高。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述两相散热装置的电子器件。

为实现上述目的，本实用新型提供一种两相散热装置，包括蒸发器、冷凝器、输气管和输液管，所述输气管和所述输液管两端均与所述蒸发器和所述冷凝器连通，所述蒸发器包括基板及设置在所述基板上的微通道蒸发器模块，所述微通道蒸发器模块与所述基板的主流道连通，所述两相散热装置内腔填充有相变冷却介质。

优选地，所述微通道蒸发器模块为多个，所述微通道蒸发器模块与发热器件安装位一一对应，相邻两个所述微通道蒸发器模块串联或并联。

优选地，所述微通道蒸发器模块包括多个扰流柱，所有所述扰流柱呈阵列排布，所述扰流柱之间的孔隙形成介质流道，所述介质流道与所述主流道连通。

优选地，所述微通道蒸发器模块包括多个扰流柱，相邻两排所述扰流柱交叉设置，且所述扰流柱之间的孔隙形成介质流道，所述介质流道与所述主流道连通。

优选地，所述冷凝器包括冷凝集液管、冷凝集气管、扁管，所述冷凝集液管和所述冷凝集气管分别连通与所述扁管的流道两端，所述冷凝集液管和所述冷凝集气管分别位于所述扁管的底端和顶端，所述扁管为多个，多个所述扁管沿冷凝集液管的长度方向依次分布。

优选地，所述冷凝器还包括多个散热翅片，相邻两个所述扁管之间连接有所述散热翅片，相邻两个所述扁管的宽面相对设置，所述散热翅片与所述扁管的宽面固定连接。

优选地，所述蒸发器还包括连接在所述基板相对两端的蒸发集气管和蒸发集液管，所述蒸发集气管和蒸发集液管分别连接与所述基板的顶端和底端，所述蒸发集气管和蒸发集液管与所述基板的主流道连通。

优选地，所述输气管和所述输液管分别设置在所述蒸发器的相对两端。

优选地，所述蒸发器位于所述冷凝器上方，所述蒸发器的板面与所述基板之间向上延伸面支架的夹角a为:a≤85°。

一种电子器件，包括功率模块及两相散热装置，所述两相散热装置为上述任一项所述的两相散热装置，所述功率模块安装在所述微通道蒸发器模块上。

在上述技术方案中，本实用新型提供的两相散热装置包括蒸发器、冷凝器、输气管和输液管，输气管和输液管两端均与蒸发器和冷凝器两端连通，蒸发器包括基板及设置在基板上的微通道蒸发器模块，微通道蒸发器模块与基板的主流道连通，两相散热装置内腔填充有相变冷却介质。两相散热装置在工作时，发热器件安装在微通道蒸发器模块上，微通道蒸发器模块内部存储着液态的制冷剂，当系统工作时，热源的热量通过基板传递至微通道蒸发器模块内部的液态制冷剂，制冷剂吸收大量的热量，汽化成气态，气态工质在通过输气管传递至冷凝器内部，再通过冷凝器内部结构与外界空气换热，温度降低，液化成液体，在重力的驱动下，顺着输液管回流至蒸发器内，完成一个循环。

通过上述描述可知，在本申请提供的两相散热装置中，由于微通道蒸发器模块散热能力提高，通过在发热器件的下方设置微通道蒸发器模块，便于发热器件的热量及时散出，进而提高两箱散热装置的散热效率提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的两相散热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的另一种两相散热装置的结构示意图；

图3为图2所示两相散热装置的侧视图；

图4为本实用新型实施例所提供的冷凝器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的蒸发器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的蒸发器的剖视图；

图7为本实用新型微通道蒸发器模块的结构图示意图；

图8为本实用新型实施例所提供的蒸发器内流道为串联的结构图；

图9为本实用新型实施例所提供的蒸发器内流道为并联的结构图。

其中图1-9：1、冷凝器；1-1、冷凝集液管；1-2、冷凝集气管；1-3、扁管；1-4、散热翅片；

2、蒸发器；2-1、基板；2-2、蒸发集气管；2-3、蒸发集液管；2-4、微通道蒸发器模块、2-5、流道；2-6、隔板；

3、输气管；4、输液管；5、发热器件。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种两相散热装置，该两相散热装置中蒸发器的散热效率提高。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述两相散热装置的电子器件。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图9。

在一种具体实施方式中，本实用新型具体实施例提供的两相散热装置包括蒸发器2、冷凝器1、输气管3和输液管4，输气管3和输液管4两端均与蒸发器2和冷凝器1两端连通，蒸发器2包括基板2-1及设置在基板2-1上的微通道蒸发器模块2-4，微通道蒸发器模块2-4与基板2-1的主流道2-5连通，两相散热装置内腔填充有相变冷却介质。具体的，蒸发器2位于冷凝器1上方，且蒸发器2的板面与基板2-1之间向上延伸面支架的夹角a大于90°，优选的，蒸发器2的板面与基板2-1之间向上延伸面支架的夹角a为:α≤85°，更为优选的蒸发器2的板面与基板2-1之间向上延伸面支架的夹角a＝0°。具体的，为了便于相变冷却介质输送，优选，输气管3和输液管4为直管结构。

两相散热装置在工作时，发热器件5安装在微通道蒸发器模块2-4上，微通道蒸发器模块2-4内部存储着液态的制冷剂，当系统工作时，热源的热量通过基板2-1传递至微通道蒸发器模块2-4内部的液态制冷剂，制冷剂吸收大量的热量，汽化成气态，气态工质在通过输气管3传递至冷凝器1内部，再通过冷凝器1内部结构与外界空气换热，温度降低，液化成液体，在重力的驱动下，顺着输液管4回流至蒸发器2内，完成一个循环。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的两相散热装置中，在蒸发器2的主流道2-5内部局部微通道蒸发器模块2-4，由于微通道蒸发器模块2-4散热能力提高，极大提升蒸发器2散热能力。且在发热器件5的下方设置微通道蒸发器模块2-4，便于发热器件5的热量及时散出，进而提高蒸发器2的散热效率提高。

另一方面，本申请中蒸发器2和冷凝器1之间通过输气管3和输液管4实现连接，使得系统的管路连接方式大大简化。

具体的，微通道蒸发器模块2-4可以为整个模块式结构，所有发热器件5均安装在微通道蒸发器模块2-4上。在另一种实施方式中，微通道蒸发器模块2-4为多个，微通道蒸发器模块2-4与发热器件5安装位一一对应。如图3所示，微通道蒸发器模块2-4为六个。微通道蒸发器模块2-4位于热源下方，其垂直投影面积略大于热源面积。优选的，相邻两个微通道蒸发器模块2-4串联或并联，具体的，为了使得每个发热器件安装位冷却介质温度大致相同，优选，所有微通道蒸发器模块2-4并联设置。

在一种具体实施方式中，微通道蒸发器模块2-4包括多个扰流柱，所有扰流柱呈阵列排布，扰流柱之间的孔隙形成介质流道，介质流道与主流道2-5连通。具体的，扰流柱可以矩形柱或圆柱形等结构。

在另一种具体实施方式中，微通道蒸发器模块2-4包括多个扰流柱，相邻两排扰流柱交叉设置，且扰流柱之间的孔隙形成介质流道，介质流道与主流道2-5连通。通过设置扰流柱，实现对冷却介质扰流，便于对发热的热量及时带出。具体的，蒸发器2可以为一体成型结构，或者扰流柱后期工作人员焊接完成加工。

在一种具体实施方式中，冷凝器1包括冷凝集液管1-1、冷凝集气管1-2、扁管1-3，冷凝集液管1-1和冷凝集气管1-2分别连通与扁管1-3的流道两端，冷凝集液管1-1和冷凝集气管1-2分别位于扁管1-3的底端和顶端，扁管1-3为多个，多个扁管1-3沿冷凝集液管1-1的长度方向依次分布，优选的，多个扁管1-3沿冷凝集液管1-1的长度方向依次等间距分布。具体的，相邻扁管1-3的窄面相对设置，具体的，扁管1-3的窄面是指扁管1-3厚度方向的面，即长度和厚度构成的平面，扁管1-3的宽面为扁管1-3长度和宽度方向构成的平面，其中宽度大于厚度。

如图4所示，进一步，冷凝器1还包括多个散热翅片1-4，相邻两个扁管1-3之间连接有散热翅片1-4。相邻两个所述扁管1-3的宽面相对设置，所述散热翅片1-4与所述扁管1-3的宽面固定连接。具体的，散热翅片1-4可以为平行设置，也可呈三角形或波浪形设置，当然，根据实际需要还可以设置为其它形状。

在一种具体实施方式中，蒸发器2还包括连接在基板2-1相对两端的蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3，蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3分别连接与基板2-1的顶端和底端，蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3与基板2-1的主流道2-5连通。

本申请在蒸发器2两端设置蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3，蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3可以充当流体分配器和储液器的作用，不管蒸发器2内部有几路主流道2-5，都可以通过蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3实现不同主流道2-5的并联或串联，从而使系统管路设计更简便灵活。

具体的，对应主流道2-5上设有微通道蒸发器模块2-4。如图8所示，当主流道2-5并联时，蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3为连接结构，未设有隔板2-6。如图9所示，当主流道2-5串联时，在蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3设置隔板2-6实现主流道2-5串联。

具体的，输气管3和输液管4分别设置在蒸发器2的相对两端。蒸发器2做成微通道的形式，大大提升系统散热能力，在蒸发器2两端集成集液管和集气管，可以实现多路流体回路的串并联设计。

在一种具体实施方式中，冷凝器1和蒸发器2内部同时分别包含n(n≥2)个子冷凝器1和子蒸发器2，每个子蒸发器2与子冷凝器1之间通过独立的输气管3与输液管4连接，每个子蒸发器2由若干条带有微通道蒸发器模块2-4并联或串联而成。利用冷凝器1中的冷凝集液管1-1和冷凝集气管1-2实现对相邻子冷凝器1的分割，同时利用蒸发器2两端的蒸发集气管2-2和蒸发集液管2-3实现对相邻子蒸发器2的分割。

微通道蒸发器模块2-4内部存储着液态的制冷剂，当系统工作时，热源的热量通过基板2-1传递至蒸发器2内部的液态制冷剂，制冷剂吸收大量的热量，汽化成气态，气态工质在集气管内部汇集，通过蒸发集气管2-2传递至输气管3，再通过输气管3进入冷凝器1的扁管1-3中，扁管1-3及翅片与外界空气换热，温度降低，液化成液体，在重力的驱动下，顺着输液管4回流至蒸发器2的蒸发集液管2-3，通过蒸发集液管2-3分配至蒸发器2内部各主流道2-5，完成一个循环。

本申请提供的一种电子器件，包括功率模块及两相散热装置，其中两相散热装置为上述任一种两相散热装置，功率模块安装在微通道蒸发器模块2-4上。前文叙述了关于两相散热装置的具体结构，本申请包括上述两相散热装置，同样具有上述技术效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种两相散热装置，其特征在于，包括蒸发器(2)、冷凝器(1)、输气管(3)和输液管(4)，所述输气管(3)和所述输液管(4)两端均与所述蒸发器(2)和所述冷凝器(1)连通，所述蒸发器(2)包括基板(2-1)及设置在所述基板(2-1)上的微通道蒸发器模块(2-4)，所述微通道蒸发器模块(2-4)与所述基板(2-1)的主流道(2-5)连通，所述两相散热装置内腔填充有相变冷却介质。

2.根据权利要求1所述的两相散热装置，其特征在于，所述微通道蒸发器模块(2-4)为多个，所述微通道蒸发器模块(2-4)与发热器件(5)安装位一一对应，相邻两个所述微通道蒸发器模块(2-4)串联或并联。

3.根据权利要求1所述的两相散热装置，其特征在于，所述微通道蒸发器模块(2-4)包括多个扰流柱，所有所述扰流柱呈阵列排布，所述扰流柱之间的孔隙形成介质流道，所述介质流道与所述主流道(2-5)连通。

4.根据权利要求1所述的两相散热装置，其特征在于，所述微通道蒸发器模块(2-4)包括多个扰流柱，相邻两排所述扰流柱交叉设置，且所述扰流柱之间的孔隙形成介质流道，所述介质流道与所述主流道(2-5)连通。

5.根据权利要求1所述的两相散热装置，其特征在于，所述冷凝器(1)包括冷凝集液管(1-1)、冷凝集气管(1-2)、扁管(1-3)，所述冷凝集液管(1-1)和所述冷凝集气管(1-2)分别连通与所述扁管(1-3)的流道两端，所述冷凝集液管(1-1)和所述冷凝集气管(1-2)分别位于所述扁管(1-3)的底端和顶端，所述扁管(1-3)为多个，多个所述扁管(1-3)沿所述冷凝集液管(1-1)的长度方向依次分布。

6.根据权利要求5所述的两相散热装置，其特征在于，所述冷凝器(1)还包括多个散热翅片(1-4)，相邻两个所述扁管(1-3)之间连接有所述散热翅片(1-4)，相邻两个所述扁管(1-3)的宽面相对设置，所述散热翅片(1-4)与所述扁管(1-3)的宽面固定连接。

7.根据权利要求1所述的两相散热装置，其特征在于，所述蒸发器(2)还包括连接在所述基板(2-1)相对两端的蒸发集气管(2-2)和蒸发集液管(2-3)，所述蒸发集气管(2-2)和所述蒸发集液管(2-3)分别连接与所述基板(2-1)的顶端和底端，所述蒸发集气管(2-2)和蒸发集液管(2-3)与所述基板(2-1)的主流道(2-5)连通。

8.根据权利要求7所述的两相散热装置，其特征在于，所述输气管(3)和所述输液管(4)分别设置在所述蒸发器(2)的相对两端。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的两相散热装置，其特征在于，所述蒸发器(2)位于所述冷凝器(1)上方，所述蒸发器(2)的板面与所述基板(2-1)之间向上延伸面支架的夹角a为:a≤85°。

10.一种电子器件，包括功率模块及两相散热装置，其特征在于，所述两相散热装置为权利要求1-9中任一项所述的两相散热装置，所述功率模块安装在所述微通道蒸发器模块(2-4)上。

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