CN211481792U - 强制对流三维相变散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及散热设备技术领域，提供一种强制对流三维相变散热装置，包括底座、相互间隔排列地安装于底座上的若干散热单元及设于相邻的两散热单元之间的第一散热翅片，底座的内部形成用于容置散热工质的蒸发腔，各散热单元内均设有与蒸发腔连通的若干冷凝通道，上述强制对流三维相变散热装置的散热效率高，散热效果好，而且有效减少散热工质的泄漏风险，在相变作用下散热工质可循环使用，散热工质损耗小，可靠性较好。

Description

强制对流三维相变散热装置

技术领域

本实用新型涉及散热设备技术领域，尤其提供一种强制对流三维相变散热装置。

背景技术

随着社会发展,各类科技都在不断创新升级，超级计算机的研发进程也随之加快，在中长期天气预报、模拟风洞实验、三维地震数据处理、以至于新武器的开发和航天事业等领域都对超级计算机的计算能力提出了新的要求，相应地，计算机芯片的计算能力就要随之提高，由此带来的大功率器件的散热问题也就成了亟待解决的难题。

现有的散热技术大致可根据散热工质种类不同分为风冷和水冷。其中对于风冷方案，由于空气比热容小且密度低，故散热效率低，散热效果差，容易导致元器件过热烧毁；而与风冷方案相比，水冷方案效率高，效果好，但是因为水冷方案的散热工质是水，存在泄露风险，是限制水冷方案的技术发展的壁垒。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种强制对流三维相变散热装置，旨在解决现有的散热装置散热效果差且可靠性低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种强制对流三维相变散热装置，包括底座、相互间隔排列地安装于所述底座上的若干散热单元及设于相邻的两所述散热单元之间的第一散热翅片，所述底座的内部形成用于容置散热工质的蒸发腔，各所述散热单元内均设有与所述蒸发腔连通的若干冷凝通道。

本实用新型提供的强制对流三维相变散热装置至少具有以下有益效果：在使用时，将底座安装在外部热源上，热量经底座进入蒸发腔，使蒸发腔内的散热工质从液态蒸发成汽态，蒸发汽体进入冷凝通道内并将热量传递到散热单元，再经散热单元传递到第一散热翅片上，然后在外部气流设备的作用下将热量带走，随后蒸发汽体冷却成液态，并在重力作用下沿冷凝通道回流到蒸发腔中，如此循环。上述强制对流三维相变散热装置利用工质相变结合风冷技术实现散热，在散热工质的相变作用下有效将外部热源的热量带走，而在外部气流设备的作用下又可有效将散热单元和第一散热翅片的热量带走，可见，上述强制对流三维相变散热装置的散热效率高，散热效果好，而且上述强制对流三维相变散热装置是以蒸汽流动的方式传递热量，有效减少散热工质的泄漏风险，在相变作用下散热工质可循环使用，散热工质损耗小，可靠性较好。

在其中一实施例中，所述底座包括座体和盖设于所述座体上的盖板，所述座体内设有所述蒸发腔，所述盖板设有若干连接通孔，各所述散热单元密封连接于对应的所述连接通孔的边缘，以使所述冷凝通道与所述蒸发腔连通。

在其中一实施例中，所述散热单元折弯形成U型结构，所述散热单元的一端部密封连接于一所述连接通孔的边缘且另一端部密封连接于另一所述连接通孔的边缘。

在其中一实施例中，所述散热单元还包括若干第二散热翅片，各所述第二散热翅片设于对应的所述散热单元的两内侧壁之间。

在其中一实施例中，所述第二散热翅片为锯齿状结构或波纹状结构。

在其中一实施例中，所述底座内设有多个加强筋。

在其中一实施例中，多个所述加强筋呈阵列结构排布。

在其中一实施例中，所述底座设有与所述蒸发腔连通的注液接头。

在其中一实施例中，所述第一散热翅片为锯齿状结构或波纹状结构。

在其中一实施例中，所述蒸发腔的内壁面和/或底面设有烧结粉层或烧结网层。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的强制对流三维相变散热装置的结构示意图；

图2为图1所示强制对流三维相变散热装置的爆炸图；

图3为图1所示强制对流三维相变散热装置中的散热单元的结构示意图；

图4为图1所示强制对流三维相变散热装置中的第一散热翅片的结构示意图；

图5为图1所示强制对流三维相变散热装置中的第二散热翅片的结构示意图；

图6为图1所示强制对流三维相变散热装置中的底座的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、底座，11、座体，111、蒸发腔，112、加强筋，12、盖板，121、连接通孔，13、注液接头，14、安装孔，20、散热单元，21、冷凝通道，30、第一散热翅片，40、第二散热翅片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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实用新型中的具体含义。

请结合图1至图3所示，一种强制对流三维相变散热装置，包括底座10、相互间隔排列地安装于底座10上的若干散热单元20及设于相邻的两散热单元20之间的第一散热翅片30，底座10的内部形成用于容置散热工质的蒸发腔111，各散热单元20内均设有与蒸发腔111连通的若干冷凝通道21。

上述强制对流三维相变散热装置在使用时，将底座10安装在外部热源上，热量经底座10进入蒸发腔111，使蒸发腔111内的散热工质从液态蒸发成汽态，蒸发汽体进入冷凝通道21内并将热量传递到散热单元20，再经散热单元20传递到第一散热翅片30上，然后在外部气流设备的作用下将热量带走，随后蒸发汽体冷却成液态，并在重力作用下沿冷凝通道21回流到蒸发腔111中，如此循环。上述强制对流三维相变散热装置利用工质相变结合风冷技术实现散热，在散热工质的相变作用下有效将外部热源的热量带走，而在外部气流设备的作用下又可有效将散热单元20和第一散热翅片30的热量带走，可见，上述强制对流三维相变散热装置的散热效率高，散热效果好，而且上述强制对流三维相变散热装置是以蒸汽流动的方式传递热量，有效减少散热工质的泄漏风险，在相变作用下散热工质可循环使用，散热工质损耗小，可靠性较好。

其中，请结合图1所示，散热单元20垂直地安装于底座10上，以使蒸发汽体冷凝成液态后在重力作用下迅速回流到蒸发腔111体，从而进一步加快上述强制对流三维相变散热装置的散热效率。

具体地，请结合图6所示，底座10的底面设有若干安装孔14，安装孔14用于连接外部热源，安装孔14均匀排布在底座10上，以保证底座10的底面与外部热源有效贴合，提高底座10与外部热源之间的热量传递效率。

具体地，请结合图1所示，多个散热单元20可采用单排结构排列，也可采用多排结构排列，当多个散热单元20采用多排结构排列时，各排散热单元20相互分隔，以进一步提高散热效率。

在一实施例中，请结合图2所示，底座10包括座体11和盖设于座体11上的盖板12，座体11内设有蒸发腔111，盖板12设有若干连接通孔121，各散热单元20密封连接于对应的连接通孔121的边缘，以使冷凝通道21与蒸发腔111连通。具体地，座体11、盖板12和散热单元20可采用真空钎焊、氮气保护焊或隧道炉连续焊等方式相互密封连接，使蒸发腔111与冷凝通道21连通成密封的腔体，有效防止散热工质蒸发后发生泄漏的情况。

进一步地，请结合图2和图3所示，散热单元20折弯形成U型结构，散热单元20的一端部密封连接于一连接通孔121的边缘且另一端部密封连接于另一连接通孔121的边缘。通过将散热单元20折弯形成U型结构，冷凝通道21也随之形成U型的双向通道，蒸发后的散热工质从冷凝通道21的两进口端进入冷凝通道21中，并在散热单元20的折弯位置交汇后冷却成液态，液态散热工质在重力作用下经任意方向的冷凝通道21回流至蒸发腔111中，有效加快散热工质的循环流动，进一步提高上述强制对流三维相变散热装置的散热效率。

进一步地，请结合图1和图2所示，散热单元20还包括若干第二散热翅片40，各第二散热翅片40设于对应的一散热单元20的两内侧壁之间。需要说明的是，散热单元20的两内侧壁是指散热单元20为U型结构时两直边相对向的两壁面。通过设置第二散热翅片40，可有效增加上述强制对流三维相变散热装置的散热面积，从而进一步提高强制对流三维相变散热装置的散热效率。

可选地，请结合图5所示，第二散热翅片40为锯齿状结构或波纹状结构。在同样的体积尺寸下，第二散热翅片40采用锯齿状结构或波纹状结构可进一步增加散热面积，从而更进一步地提高强制对流三维相变散热装置的散热效率。

当然，第二散热翅片40的结构形式有多种，如相互平行的多片结构、开窗翅片结构等，在此不作具体限定。

在一实施例中，请结合图2所示，底座10内设有多个加强筋112。具体地，加强筋112设置于蒸发腔111的底面，通过设置加强筋112，有效提高底座10的强度，有效防止底座10因蒸汽压力过大而导致变形，进而导致强制对流三维相变散热装置散热失效，有效增加强制对流三维相变散热装置的承压能力，进一步提高强制对流三维相变散热装置的可靠性，加之，加强筋112的表面也可作为对散热工质的传热面，更有利于底座10的热量传递，进一步提高强制对流三维相变散热装置的散热效率。

进一步地，请继续参阅图2，多个加强筋112呈阵列结构排布。通过将多个加强筋112呈阵列结构均匀排布在底座10内，使底座10整体强度均匀，有效避免蒸发腔111内部蒸汽压力过大而导致底座10局部变形，更有效的增加强制对流三维相变散热装置的承压能力，更进一步地提高强制对流三维相变散热装置的可靠性。

在一实施例中，请结合图1和图2所示，底座10设有与蒸发腔111连通的注液接头13。通过设置注液接头13，方便用户往蒸发腔添注散热工质，提高上述强制对流三维相变散热装置的使用便捷性。

具体地，注液接头13安装在底座10后可对注液接头13与底座10之间的连接处进行焊接密封，以防止蒸发汽体泄漏，进一步提高强制对流三维相变散热装置的可靠性。其中，焊接方式有多种，如激光焊接、火焰点焊等，在此不作具体限定。

在一实施例中，请结合图4所示，第一散热翅片30为锯齿状结构或波纹状结构。在同样的体积尺寸下，第一散热翅片30采用锯齿状结构或波纹状结构可进一步增加散热面积，从而更进一步地提高强制对流三维相变散热装置的散热效率。

当然，第一散热翅片30的结构形式有多种，如相互平行的多片结构、开窗翅片结构等，在此不作具体限定。

在一实施例中，蒸发腔111的内壁面和/或底面设有烧结粉层或烧结网层。当热流密度加大时，烧结粉层或烧结网层可有效提高对散热工质的携带能力，有效防止底座10内部干烧而导致强制对流三维相变散热装置的热性能恶化，有效保证上述强制对流三维相变散热装置的散热性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强制对流三维相变散热装置，其特征在于：包括底座、相互间隔排列地安装于所述底座上的若干散热单元及设于相邻的两所述散热单元之间的第一散热翅片，所述底座的内部形成用于容置散热工质的蒸发腔，各所述散热单元内均设有与所述蒸发腔连通的若干冷凝通道。

2.根据权利要求1所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述底座包括座体和盖设于所述座体上的盖板，所述座体内设有所述蒸发腔，所述盖板设有若干连接通孔，各所述散热单元密封连接于对应的所述连接通孔的边缘，以使所述冷凝通道与所述蒸发腔连通。

3.根据权利要求2所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述散热单元折弯形成U型结构，所述散热单元的一端部密封连接于一所述连接通孔的边缘且另一端部密封连接于另一所述连接通孔的边缘。

4.根据权利要求3所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述散热单元还包括若干第二散热翅片，各所述第二散热翅片设于对应的所述散热单元的两内侧壁之间。

5.根据权利要求4所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述第二散热翅片为锯齿状结构或波纹状结构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述底座内设有多个加强筋。

7.根据权利要求6所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：多个所述加强筋呈阵列结构排布。

8.根据权利要求1-5任一项所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述底座设有与所述蒸发腔连通的注液接头。

9.根据权利要求1-5任一项所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述第一散热翅片为锯齿状结构或波纹状结构。

10.根据权利要求1-5任一项所述的强制对流三维相变散热装置，其特征在于：所述蒸发腔的内壁面和/或底面设有烧结粉层或烧结网层。

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