CN215872383U - 一种两相流高性能散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两相流高性能散热器，包括蒸发腔、汇流平衡腔和多个用于传输气液两相冷媒介子的微通道平流管，蒸发腔、汇流平衡腔分别设置在微通道平流管的两端，且与微通道平流管连通，至少一对相邻两个微通道平流管之间安装有散热鳍片。相比于利用热传导把热量从蒸发区域带到热消散区域的传统散热器结构，由于该两相流高性能散热器液态冷媒相变转化为气态，携带的热能值大大增强，而且气‑液两相变化的速率非常高，从而也使散热器的散热能力得到很大提高。该两相流高性能散热器，可应用于电子产品的散热装置中，尤其适合应用于高功率处理器的散热结构中，可以大大降低芯片工作温度，提升并稳定产品的性能，延长产品的使用寿命。

Description

一种两相流高性能散热器

技术领域

本实用新型属于散热器领域，具体涉及一种两相流高性能散热器。

背景技术

近年来，随着科技进步、应用需求提升，终端型电脑的CPU、GPU处理的芯片功率越来越高，对散热器的散热功能要求也越来越高。受到产品结构固有的局限性，传统的电子散热器解决高功率散热需求就越来难，急需一款高性能的散热器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种两相流高性能散热器，可应用于电子产品的散热装置中,尤其是适合应用于CPU、GPU等高功率处理器的散热结构中，可以大大降低芯片工作温度，提升并稳定产品的性能，延长产品的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种两相流高性能散热器，包括蒸发腔、汇流平衡腔和多个用于传输气液两相冷媒介子的微通道平流管，所述蒸发腔、汇流平衡腔分别设置在所述微通道平流管的两端，且与所述微通道平流管连通，至少一对相邻两个所述微通道平流管之间安装有散热鳍片。

进一步地，相邻两个所述微通道平流管之间均安装有散热鳍片。

进一步地，所述蒸发腔由蒸发底座和蒸发腔盖板围设而成。

进一步地，所述蒸发底座上固定设有多个用于支撑所述蒸发腔盖板的第一支撑体。

进一步地，所述蒸发腔盖板上开设有与所述微通道平流管连通的第一开孔。

进一步地，所述微通道平流管的截面上设有多流道的沟槽。

进一步地，所述汇流平衡腔由汇流平衡端盖和汇流平衡腔盖板围设而成。

进一步地，所述汇流平衡端盖上固定设有多个用于支撑所述汇流平衡腔盖板的第二支撑体。

进一步地，所述汇流平衡腔盖板上开设有与所述微通道平流管连通的第二开孔。

进一步地，还包括注液管，注液管与所述蒸发腔连通。

本实用新型的有益效果：

相比于利用热传导把热量从蒸发区域带到热消散区域的传统散热器结构，由于该两相流高性能散热器液态冷媒相变转化为气态，携带的热能值大大增强，而且气-液两相变化的速率非常高，从而也使散热器的散热能力得到很大提高。该两相流高性能散热器，可应用于电子产品的散热装置中，尤其是适合应用于CPU、GPU等高功率处理器的散热结构中，可以大大降低芯片工作温度，提升并稳定产品的性能，延长产品的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的两相流高性能散热器在一个优选实施例中的立体结构示意图；

图2为本实用新型的两相流高性能散热器在一个优选实施例中的爆炸图。

附图标记包括：

1—蒸发底座 10—第一支撑体 2—蒸发腔盖板

20—第一开孔 3—注液管 4—散热鳍片

5—微通道平流管 6—汇流平衡腔盖板 60—第二开孔

7—汇流平衡端盖 70—第二支撑体

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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。

请参照图1及图2，为本实用新型的一较佳实施例，该两相流高性能散热器包括蒸发腔、汇流平衡腔和多个用于传输气液两相冷媒介子的微通道平流管5，所述蒸发腔、汇流平衡腔分别设置在所述微通道平流管5的两端，且与所述微通道平流管5连通，至少一对相邻两个所述微通道平流管5之间安装有散热鳍片4。

相比于利用热传导把热量从蒸发区域带到热消散区域的传统散热器结构，由于该两相流高性能散热器液态冷媒相变转化为气态，携带的热能值大大增强，而且气-液两相变化的速率非常高，从而也使散热器的散热能力得到很大提高。该两相流高性能散热器，可应用于电子产品的散热装置中，尤其是适合应用于CPU、GPU等高功率处理器的散热结构中，可以大大降低芯片工作温度，提升并稳定产品的性能，延长产品的使用寿命。

在本申请的优选实施例中，两相流高性能散热器主要包括蒸发腔、微通道平流管5、散热鳍片4、汇流平衡腔、注液管3和冷媒介子(图中未示出)。以下对上述各个组成部分分别作进一步详细介绍。

蒸发腔是一个可以盛装冷媒介子的腔体，蒸发腔在产品制成后会注入冷媒介子。蒸发腔设置在所述微通道平流管5的一端，具体地，是由蒸发底座1和蒸发腔盖板2围设而成的。

其中蒸发底座1优选由金属铝通过机加工的方式获得。可以理解的是蒸发底座1也可以由其它导热率高的材料，通过其它方式获得。所述蒸发底座1的下底面接触热源。

优选地，蒸发腔内部可以根据需要预留第一支撑体10，例如在蒸发底座1上固定设有多个第一支撑体10。第一支撑体10在结构上可以是圆柱体、方形体、条桩体等，确保蒸发底座1和蒸发腔盖板2之间焊接牢固、耐压耐胀，不会在使用过程中因为承受冷媒介子气化后增大的压力，而出现鼓胀、脱落等失效特征。

蒸发腔盖板2主要用于固定微通道平流管5和封盖蒸发腔。具体地，蒸发腔盖板2整体呈板状，优选由金属铝通过冲压成型的方式获得。可以理解的是，蒸发腔盖板2也可以由其它导热率高的材料，通过其它方式获得。

所述蒸发腔盖板2上开设有多个第一开孔20，微通道平流管5的一端固定安装在第一开孔20内，使微通道平流管5与蒸发腔连通。

微通道平流管5为用于传输气液两相冷媒介子的流道，优选由金属铝通过挤铝成型的方式获得。可以理解的是，微通道平流管5也可以由其它导热率高的材料，通过其它方式获得。根据需要，可以在微通道平流管5的截面上做多流道的沟槽。

散热鳍片4安装在相邻两个所述微通道平流管5之间，为首尾依次连接的多个折叠片。散热鳍片4优选由金属铝通过使用鳍片冲折一体成型机制备而成。散热鳍片4焊接在两条微通道平流管5中间，承接通过微通道平流管5传导过来的热量，然后利用流经折叠片之间的空隙冷风，把热量带到环境中。

汇流平衡腔设置在所述微通道平流管5的另一端，具体地，是由汇流平衡端盖7和汇流平衡腔盖板6围设而成。

其中汇流平衡端盖7优选由金属铝通过冲压成型的方式获得。可以理解的是汇流平衡端盖7也可以由其它导热率高的材料，通过其它方式获得。

与第一支撑体10类似地，在汇流平衡端盖7上固定设有多个第二支撑体70。第二支撑体70在结构上可以是圆柱体、方形体、条桩体等，确保汇流平衡端盖7和汇流平衡腔盖板6之间焊接牢固、耐压耐胀，不会在使用过程中因为承受冷媒介子气化后增大的压力，而出现鼓胀、脱落等失效特征。

蒸发底座1接触热源的面积一般比蒸发底座1自身的尺寸偏小。在蒸发底座1接触热源的区域，热量集中度大，液态冷媒相变为气态的过程比边缘区域更剧烈，在流经对应的微通道平流管5过程中，气-液转化不会全部完成，部分冷媒介子以气态相继续冲向汇流平衡腔，在汇流平衡腔内形成气-液共存状态；并因为初始气-液的不均衡存在压力差，在压力差的作用下，气-液会流向低压区域，形成汇流平衡腔内部的汇流和自平衡过程，并让冷媒介子最终随微通道平流管5返回蒸发腔。

汇流平衡腔盖板6主要用于固定微通道平流管5和封盖汇流平衡腔。具体地，汇流平衡腔盖板6整体呈板状，优选由金属铝通过冲压成型的方式获得。可以理解的是，汇流平衡腔盖板6也可以由其它导热率高的材料，通过其它方式获得。

所述汇流平衡腔盖板6上开设有多个第二开孔60，微通道平流管5的另一端固定安装在第二开孔60内，使微通道平流管5与汇流平衡腔连通。

注液管3与所述蒸发腔连通，为蒸发腔、汇流平衡腔和微通道平流管5内抽真空及注入冷媒介子的通道。优选地，注液管3由金属铜制成。

制备时，先将蒸发底座1、蒸发腔盖板2、微通道平流管5、散热鳍片4、汇流平衡端盖7、汇流平衡腔盖板6，根据安装产品结构需求，通过工装治具固定后，利用高温钎焊技术，焊接成一个整体两相流高性能散热器；接着，把注液管3插入固定位置孔后，使用氩弧焊焊接上去；然后对整个产品内部蒸发腔、汇流平衡腔型腔和微通道平流管5通过注液管3先抽真空，达到一定真空度后，注入一定量的冷媒介子，再把注液管3的端口进行封闭处理，一个完整的两相流高性能散热器制备完成。

该两相流高性能散热器通过紧固件，或者其它装配方式，安装到应用场景后，热源开始工作，散发热量；在蒸发区域受热后，蒸发腔内的液态冷媒介子会气化，成为带有高潜热的气流，随着微通道平流管5流动；在流动过程中，气态冷媒介子蕴含的潜热会传导到散热鳍片4，通过流经散热鳍片4的冷风，把热量带走；同时，气态冷媒介子在释放潜热的同时，也会逐渐转化为液态，重新流回到蒸发腔，进入下一个热循环；完成两相流高性能散热器的换热过程，周而复始。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种两相流高性能散热器，其特征在于：包括蒸发腔、汇流平衡腔和多个用于传输气液两相冷媒介子的微通道平流管(5)，所述蒸发腔、汇流平衡腔分别设置在所述微通道平流管(5)的两端，且与所述微通道平流管(5)连通，至少一对相邻两个所述微通道平流管(5)之间安装有散热鳍片(4)。

2.根据权利要求1所述的两相流高性能散热器，其特征在于：相邻两个所述微通道平流管(5)之间均安装有散热鳍片(4)。

3.根据权利要求1或2所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述蒸发腔由蒸发底座(1)和蒸发腔盖板(2)围设而成。

4.根据权利要求3所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述蒸发底座(1)上固定设有多个用于支撑所述蒸发腔盖板(2)的第一支撑体(10)。

5.根据权利要求3所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述蒸发腔盖板(2)上开设有与所述微通道平流管(5)连通的第一开孔(20)。

6.根据权利要求1所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述微通道平流管(5)的截面上设有多流道的沟槽。

7.根据权利要求1或2所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述汇流平衡腔由汇流平衡端盖(7)和汇流平衡腔盖板(6)围设而成。

8.根据权利要求7所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述汇流平衡端盖(7)上固定设有多个用于支撑所述汇流平衡腔盖板(6)的第二支撑体(70)。

9.根据权利要求7所述的两相流高性能散热器，其特征在于：所述汇流平衡腔盖板(6)上开设有与所述微通道平流管(5)连通的第二开孔(60)。

10.根据权利要求1所述的两相流高性能散热器，其特征在于：还包括注液管(3)，注液管(3)与所述蒸发腔连通。

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