CN219761758U - 两相流lts散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两相流LTS散热器，包括热端散热器和冷端散热器，其中热端散热器包括用于与热源连接在一起的热端蒸发腔和热管，热端蒸发腔内填充有传热工质，热管的一端与热端蒸发腔连通在一起，热管上套设有多个散热片；冷端散热器包括连通在一起的冷端蒸汽腔和冷端回液腔，冷端蒸汽腔和冷端回液腔分别通过热端‑冷端蒸汽通道和冷端‑热端回液通道与热端蒸发腔连通在一起。该两相流LTS散热器在传统LTS散热器的基础上结合热管和散热片，热管连接有散热片，可以快速的将热量传递到空气中，蒸气在热管里面释放热量，液化成液体在重力和压力差的作用下回到热端蒸发腔，提高了散热效率，可以适应在高功率电子元器件的散热场景。

Description

两相流LTS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LTS散热器。

背景技术

在现如今信息网络技术飞速发展，大数据、云计算、人工智能的大量应用，特别是在享受5G网络给人们带来的快速与便捷同时，对电子元件的散热需求也与日俱增。传统的常规散热器已不能满足高功率、高集成芯片的散热需求。因此，急需开发高效率散热器，以适应日新月异的高科技发展需求。

两相流LTS散热器便应运而生，两相流是指在一个流动系统中至少有一相为流体，两相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体运动。两相流LTS散热器是指散热器内冷却工质的气液两种状态，气液两相界面间发生随机变动，在气相与液相间形成不同组合的相界面，且相界面分布呈现不同的几何形状，将其称为流型。由于气液的可压缩性，使得其相变过程及形式极为复杂，也为两相流的研究和应用提供了广泛的发展空间。

但是对于具有高功率散热需求的应用场景，现有技术中的两相流LTS散热器无法满足散热要求，即无法适应在通讯电子设备、军工电子设备、工控设备中的高功率电子元器件的散热场景。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以满足高功率的散热需求，散热性能力高的两相流LTS散热器。

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LTS散热器，包括热端散热器和冷端散热器，其中所述热端散热器包括用于与热源连接在一起的热端蒸发腔和热管，所述热端蒸发腔内填充有传热工质，所述热管的一端与所述热端蒸发腔连通在一起，所述热管上套设有多个散热片；所述冷端散热器包括连通在一起的冷端蒸汽腔和冷端回液腔，所述冷端蒸汽腔和冷端回液腔分别通过热端-冷端蒸汽通道和冷端-热端回液通道与所述热端蒸发腔连通在一起。

进一步地，所述冷端蒸汽腔设置在所述冷端回液腔的上方。

进一步地，还包括冷端散热肋管，所述冷端散热肋管的两端分别与所述冷端蒸汽腔和冷端回液腔连通在一起。

进一步地，所述冷端散热肋管呈扁平状。

进一步地，还包括多个冷端散热波纹齿，多个所述冷端散热波纹齿固定安装在相邻的两个所述冷端散热肋管之间。

进一步地，所述冷端散热器还包括蒸汽腔上壳和蒸汽腔下壳，所述蒸汽腔上壳与蒸汽腔下壳扣合在一起形成所述冷端蒸汽腔。

进一步地，所述冷端散热器还包括回液腔上壳和回液腔下壳，所述回液腔上壳与回液腔下壳扣合在一起形成所述冷端回液腔。

进一步地，所述热端散热器还包括热端上壳和热端下壳，所述热端上壳和热端下壳扣合在一起形成所述热端蒸发腔。

进一步地，所述热端下壳的内表面上设有毛细结构。

进一步地，所述热端散热器还包括多个支撑柱，所述支撑柱设置于所述热端上壳和热端下壳之间，用于支撑所述热端上壳和热端下壳。

本实用新型的有益效果：

该两相流LTS散热器在传统LTS散热器的基础上结合热管和散热片，热管连接有散热片，可以快速的将热量传递到空气中，蒸气在热管里面释放热量，液化成液体在重力和压力差的作用下回到热端蒸发腔，提高了散热效率，可以适应在通讯电子设备、军工电子设备、工控设备中的高功率电子元器件的散热场景。

附图说明

图1为本实用新型的两相流LTS散热器在一个实施例中的立体结构示意图；

图2为本实用新型的热端散热器在一个实施例中的爆炸图；

图3为本实用新型的热端散热器在一个实施例中的侧剖视图；

图4为本实用新型的冷端散热器在一个实施例中的爆炸图。

附图标记包括：

200—冷端散热器 210—冷端蒸汽腔 211—蒸汽腔上壳

212—蒸汽腔下壳 2121—蒸汽腔下孔 220—冷端回液腔

221—回液腔上壳 2211—回液腔上孔 222—回液腔下壳

230—冷端散热肋管240—冷端散热波纹齿100—热端散热器

110—热端蒸发腔 111—热端上壳 1111—蒸发腔上孔

112—热端下壳 113—支撑柱 120—毛细结构

130—热管 140—散热片

310—热端-冷端蒸汽通道320—冷端-热端回液通道

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。

本申请是一款高功率两相流LTS散热器，主要利用冷却介质相变传热原理的散热器，可以适应在通讯电子设备、军工电子设备、工控设备的高功率电子元器件的散热上，能够满足高功率的散热需求，散热性能力高，可以维持元器件表面在一个相对较低的温度，大大增加设备性能和使用寿命。

请参照图1，为本实用新型的一较佳实施例，该两相流LTS散热器包括热端散热器100和冷端散热器200，热端散热器100和冷端散热器200内填充有传热工质。传热工质是将两相流LTS散热器焊接成一个整体，确保密封性良好后，对内部腔体先抽真空，再往内部灌入适量冷媒。传热工质可根据实际使用场景进行更改调整，可以采用低沸点低潜热的氟系(HCFC)冷媒做工质，也可采用高沸点高潜热的水做工质，既可以满足低温环境高功率工况，也可以满足相对较高环境较高功率工况。

该两相流LTS散热器利用介质相变传热原理：通过传热工质的液态-汽态之间的相变吸热放热原理，来达到快速导热的目的。该两相流LTS散热器利用低气压下液体沸点降低的原理，通过抽出腔体内部的空气，降低内部的气压，使得传热工质沸点降低，使得传热工质在相对低温情况下可以启动，散热器性能达到最佳工作状态。

如图2和图3所示，其中所述热端散热器100包括热端蒸发腔110、毛细结构120、热管130和散热片140。优选地，所述热端散热器100的各个子部件，可以采用铝或者铜，先通过冲压成型或者直接CNC加工成型，再通过焊接形成一个整体。

其中，热端蒸发腔110整体大致呈长方体状，用于与热源连接在一起。所述热端散热器100还包括热端上壳111和热端下壳112，所述热端上壳111和热端下壳112扣合在一起后形成所述热端蒸发腔110。所述热端下壳112的内表面上设有毛细结构120，可以增加沸腾作用，强化传热工质汽化吸热。优选地，毛细结构120由铜粉烧结而成。

进一步地，所述热端散热器100还包括多个支撑柱113。所述支撑柱113设置于所述热端上壳111和热端下壳112之间，用于支撑所述热端上壳111和热端下壳112，以便保持热端蒸发腔110的形状，防止热端蒸发腔110坍缩。

所述热端上壳111上开设有多个蒸发腔上孔1111，所述蒸发腔上孔1111处安装有多个所述热管130。所述热管130的底端与热端蒸发腔110连通在一起，即所述热管130由所述热端上壳111向上延伸；所述热管130的顶端为自由端。可以根据散热空间的高低来设计所述热管130伸出长度。如图1所示，所述热管130上套设有多个叠放的散热片140，散热片140可以采用铜或者铝材质冲压加工成型，主要起散热作用，可以快速地将热量传递到空气中。

所述热端上壳111上的蒸发腔上孔1111处还安装有热端-冷端蒸汽通道310和冷端-热端回液通道320。热端-冷端蒸汽通道310和冷端-热端回液通道320的一端与热端蒸发腔110连通在一起，热端-冷端蒸汽通道310和冷端-热端回液通道320的另一端分别与冷端散热器200的冷端蒸汽腔210和冷端回液腔220连通在一起。

热管130、热端-冷端蒸汽通道310和冷端-热端回液通道320分别由外径不一样的铜管加工成型。

所述热端蒸发腔110内部的传热工质吸热后，变成具有高潜热的蒸汽，分别进入热管130和热端-冷端蒸汽通道310，再从热端-冷端蒸汽通道310进入冷端散热器200。在热管130内部的蒸汽通过散热片140散热液化成液体工质，在重力的作用下回到热端蒸发腔110的毛细结构120里面，继续受热汽化参与循环，而热端-冷端蒸汽通道310内的蒸汽经过冷端散热器200后液化成液体，再经过冷端-热端回液通道320回到热端蒸发腔110的毛细结构120里面参与循环。

如图4所示，所述冷端散热器200包括连通在一起的冷端蒸汽腔210和冷端回液腔220，所述冷端蒸汽腔210设置在所述冷端回液腔220的上方。所述冷端蒸汽腔210和冷端回液腔220分别通过热端-冷端蒸汽通道310和冷端-热端回液通道320与所述热端蒸发腔110连通在一起。所述冷端散热器200还包括蒸汽腔上壳211和蒸汽腔下壳212，所述蒸汽腔上壳211与蒸汽腔下壳212扣合在一起形成所述冷端蒸汽腔210。所述冷端蒸汽腔210整体大致呈长方体状。所述冷端散热器200还包括回液腔上壳221和回液腔下壳222，所述回液腔上壳221与回液腔下壳222扣合在一起形成所述冷端回液腔220。所述冷端回液腔220整体大致也呈长方体状。

如图4所示，所述冷端散热器200还包括冷端散热肋管230。所述冷端散热肋管230的两端分别与所述冷端蒸汽腔210和冷端回液腔220连通在一起。蒸汽腔下壳212上开设有多个回液腔上孔2211，回液腔上壳221上开设有多个回液腔上孔2211。所述冷端散热肋管230的两端分别安装在回液腔上孔2211和回液腔上孔2211处，所述冷端蒸汽腔210与冷端回液腔220通过所述冷端散热肋管230连通在一起。优选地，所述冷端散热肋管230呈扁平状。

进一步地，如图4所示，所述冷端散热器200还包括多个冷端散热波纹齿240，多个所述冷端散热波纹齿240呈波浪状，固定安装在相邻的两个所述冷端散热肋管230之间。本实用新型的两相流LTS散热器可以根据散热空间的高低来设计冷端散热肋管230和冷端散热波纹齿240的数量，从而提高利用本实用新型的两相流LTS散热器的散热效率。冷端散热波纹齿240可直接选用购买的波纹齿，也可以选用常规冲压散热片，选用冷端散热波纹齿240可以增大换热面积和增大换热效率。

所述冷端散热器200由各个子部件整体焊接形成，能将热端-冷端蒸汽通道310传过来的、处于冷端蒸汽腔210内的热蒸汽，经过冷端散热波纹齿240散热后变成低温的液体，在重力作用下汇集在冷端回液腔220内部，再经过冷端-热端回液通道320回到热端蒸发腔110内部。

该两相流LTS散热器的热端下壳112接触发热器件受热后，快速地将热量传导到热端下壳112上面的毛细结构120里面的传热工质中，传热工质受热后汽化成含有高潜热的水蒸气，再通过蒸汽腔道，分别进入热管130和热端-冷端蒸汽通道310，而热管130连接有散热片140，散热片140可以快速的将热量传递到空气中，蒸气在热管130里面释放热量，液化成液体在重力和压力差的作用下回到热端蒸发腔110，而热端-冷端蒸汽通道310内的蒸气通过冷端蒸汽腔210进入冷端散热肋管230，冷端散热肋管230间焊接有冷端散热波纹齿240，可以将热量快速的传递到空气中，冷端散热肋管230里面的蒸汽快速放热液化成水在重力和压力差的作用下汇集到冷端回液腔220内，从端-热端回液通道320回到热端蒸发腔110内部。

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LTS散热器，其特征在于，包括热端散热器(100)和冷端散热器(200)，其中所述热端散热器(100)包括用于与热源连接在一起的热端蒸发腔(110)和热管(130)，所述热端蒸发腔(110)内填充有传热工质，所述热管(130)的一端与所述热端蒸发腔(110)连通在一起，所述热管(130)上套设有多个散热片(140)；所述冷端散热器(200)包括连通在一起的冷端蒸汽腔(210)和冷端回液腔(220)，所述冷端蒸汽腔(210)和冷端回液腔(220)分别通过热端-冷端蒸汽通道(310)和冷端-热端回液通道(320)与所述热端蒸发腔(110)连通在一起。

2.根据权利要求1所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述冷端蒸汽腔(210)设置在所述冷端回液腔(220)的上方。

3.根据权利要求1所述的两相流LTS散热器，其特征在于，还包括冷端散热肋管(230)，所述冷端散热肋管(230)的两端分别与所述冷端蒸汽腔(210)和冷端回液腔(220)连通在一起。

4.根据权利要求3所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述冷端散热肋管(230)呈扁平状。

5.根据权利要求3或4所述的两相流LTS散热器，其特征在于，还包括多个冷端散热波纹齿(240)，多个所述冷端散热波纹齿(240)固定安装在相邻的两个所述冷端散热肋管(230)之间。

6.根据权利要求1所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述冷端散热器(200)还包括蒸汽腔上壳(211)和蒸汽腔下壳(212)，所述蒸汽腔上壳(211)与蒸汽腔下壳(212)扣合在一起形成所述冷端蒸汽腔(210)。

7.根据权利要求1所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述冷端散热器(200)还包括回液腔上壳(221)和回液腔下壳(222)，所述回液腔上壳(221)与回液腔下壳(222)扣合在一起形成所述冷端回液腔(220)。

8.根据权利要求1所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述热端散热器(100)还包括热端上壳(111)和热端下壳(112)，所述热端上壳(111)和热端下壳(112)扣合在一起形成所述热端蒸发腔(110)。

9.根据权利要求8所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述热端下壳(112)的内表面上设有毛细结构(120)。

10.根据权利要求8所述的两相流LTS散热器，其特征在于，所述热端散热器(100)还包括多个支撑柱(113)，所述支撑柱(113)设置于所述热端上壳(111)和热端下壳(112)之间，用于支撑所述热端上壳(111)和热端下壳(112)。