CN220292418U - 一种新型冷媒相变液冷板及冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了液冷板，包括上壳体、下壳体、冷媒、空心弯管和吸液芯，上壳体和下壳体围合形成散热腔，空心弯管设于散热腔内，冷媒设于空心弯管内，吸液芯设于空心弯管的一侧，空心弯管上贯穿开设有若干个第一通孔；上壳体的一个侧面或下壳体的一个侧面上开设有若干个出气口；下壳体上设有进液口和出液口，进液口和出液口分别与空心弯管的两端连通，进液口上设有流量阀；下壳体的一个侧面上开设有盲孔，盲孔内设有温度传感器。冷却系统，包括前述的液冷板，还包括真空压缩机和控制模块，真空压缩机的一端连通出气口，真空压缩机的另一端连通进液口，控制模块与温度传感器连接和流量阀连接。本实用新型可以充分利用冷媒、提高冷媒的冷却效率。

Description

一种新型冷媒相变液冷板及冷却系统

技术领域

本实用新型涉及电子元器件相变散热领域，具体涉及一种新型冷媒相变液冷板及冷却系统。

背景技术

近年来，相变散热技术逐渐应用于工程实际，相变热控就是将相变材料置于被控设备与外部环境之间，当被控设备温度高于相变点时，相变材料通过相变吸收热量，维持设备温度在某一温度以下，防止设备过热；而当被控设备温度下降至低于相变点时，相变材料通过相变而放出热量；从而使得被控设备温度维持在某一温度以上，防止设备温度过低，以此实现对设备的热控。作为一种被动式热控方式，它具有没有工作部件、节能可靠，且原则上可以无限次使用、经济性高以及高储热密度等优点，能很好地满足热控装置轻质、紧凑、安全可靠的要求。

随着5G时代的到来，各类电子元器件得到了快速发展，电子元器件的集成度高，使得其功率密度也不断提高，随之而来的便是电子元器件发热量的增加，因此，为解决电子元器件高发热量带来的安全问题，一套成熟的散热系统则变得尤为重要。当前，大部分电子元器件的液冷散热方案均采用对流换热的原理进行散热，即不断地在流道内通液态冷媒来带走热量，然而，该冷却方式的效率较低，无法最大化液态工质的冷却效率。因此，本实用新型提出一种新型冷媒相变液冷板及冷却系统，在传统液冷散热方式的基础上，结合相变散热技术，以提高液态冷媒的冷却效率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种新型冷媒相变液冷板及冷却系统，可以充分利用冷媒，且能够提高冷媒的冷却效率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种新型冷媒相变液冷板，包括上壳体、下壳体、冷媒、用于流经冷媒的空心弯管和吸液芯，所述上壳体和下壳体围合形成散热腔，所述空心弯管设于散热腔内，所述冷媒设于所述空心弯管内，所述吸液芯设于所述空心弯管的一侧，所述空心弯管上贯穿开设有若干个第一通孔；

所述上壳体的一个侧面或所述下壳体的一个侧面上开设有若干个出气口；

所述下壳体上设有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述空心弯管的两端连通，所述进液口上设有流量阀；

所述下壳体的一个侧面上开设有盲孔，所述盲孔内设有温度传感器。

优选的，所述空心弯管为扁状弯管，所述空心弯管蜿蜒排布于散热腔内。

优选的，所述下壳体上设有与所述空心弯管形状配合的弯管槽，所述空心弯管设于弯管槽内，且所述第一通孔贯穿开设于所述空心弯管的上表面，所述吸液芯设于空心弯管的上方。

优选的，所述吸液芯的表面设有若干毛细孔，或，所述吸液芯为网状结构。

优选的，所述吸液芯的材料为金属。

优选的，所述温度传感器为热电偶。

优选的，所述冷媒的沸点低于10℃。

一种冷却系统，包括前述的一种新型冷媒相变液冷板，还包括真空压缩机和控制模块，所述真空压缩机的一端连通所述出气口，所述真空压缩机的另一端连通所述进液口，所述控制模块与所述温度传感器连接和流量阀连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、使用本实用新型为发热的电子元件降温/散热时，从进液口往空心弯管内填充液态冷媒，液态冷媒流经空心弯管，部分遇热后会直接相变形成气态冷媒，带走部分热量，还有部分会穿过第一通孔被吸液芯吸收，再受热蒸发产生相变，由液态转为气态并吸收大量热量，气态冷媒经气口排出，从而将其携带的热量释放到外界中去，少部分没有发生相变的液态冷媒则会从出液口中排出，以便下一次使用。

2、气态冷媒经气口排入到真空压缩机中，经冷凝后转化为液态冷媒，使其再次由进液口输入至空心弯管内部，从而可以进行不间断的相变传热循环，充分利用冷媒。

3、通过温度传感器检测温度，并将温度信息发送到控制模块中，而由于主控模块同时连接着进液口处的流量阀，可以使控制模块接收到温度传感器反馈的温度信息时，快速发出指令到流量阀中，以达到自动调整液态冷媒流量的目的，并将本实用新型控制在一个稳定的工作状态。

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为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的爆炸示意图；

图3为本实用新型的内部结构图；

图4为本实用新型的局部截面剖视图。

附图标识：1-上壳体，2-下壳体，21-进液口，22-出液口，23-盲孔，24-弯管槽，3-空心弯管，31-第一通孔，4-吸液芯，5-气口，6-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

参见图1至图4，本实用新型实施方式公开了一种新型冷媒相变液冷板，包括上壳体1、下壳体2、冷媒、用于流经冷媒的空心弯管3和吸液芯4，上壳体1和下壳体2围合形成散热腔，空心弯管3设于散热腔内，冷媒设于空心弯管3内，吸液芯4设于空心弯管3的一侧，空心弯管3上贯穿开设有若干个第一通孔31；上壳体1的一个侧面或下壳体2的一个侧面上开设有若干个出气口5；下壳体2上设有进液口21和出液口22，进液口21和出液口22分别与空心弯管3的两端连通，进液口21上设有流量阀，用于调整液态冷媒的流速；下壳体2的一个侧面上开设有盲孔23，盲孔23内设有温度传感器6，用于测量温度。其中，气口5优选设于上壳体1的一个侧面上，使得轻质的气态冷媒可以在相变汽化后直接从气口5中排出。

使用本实用新型为发热的电子元件降温/散热时，本实用新型中，将冷源中的液态冷媒通过进液口21往空心弯管3内填充，液态冷媒流经空心弯管3，部分遇热后会直接相变形成气态冷媒，带走部分热量，还有部分会穿过第一通孔31被吸液芯4吸收，再受热蒸发产生相变，由液态转为气态并吸收大量热量，气态冷媒经气口5排出，从而将其携带的热量释放到外界中去，少部分没有发生相变的液态冷媒则会从出液口22中排出到冷源中，以便下一次循环利用。

进一步地，空心弯管3为扁状弯管，空心弯管3蜿蜒排布于散热腔内。蜿蜒排布的空心弯管3可以输入尽可能多的液态冷媒，从而达到最大化利用冷媒散热的效率，而空心弯管3为扁状弯管可以减少弯管的体积，从而增加吸液芯4所占据散热腔的空间，通过吸液芯4内的液态冷媒带走更多的热量，提高散热效率。

进一步地，下壳体2上设有与空心弯管3形状配合的弯管槽24，空心弯管3设于弯管槽24内，且第一通孔31贯穿开设于空心弯管3的上表面，吸液芯4设于空心弯管3的上方。通过弯管槽24固定空心弯管3的位置，可以防止空心弯管3在液态冷媒的流动作用下四处移动，避免造成散热不均的情况。

进一步地，吸液芯4的表面设有若干毛细孔，或，吸液芯4为网状结构。当吸液芯4的表面设有若干毛细孔时，毛细孔用于将作为液态冷媒传输通道的空心弯管3内的冷媒吸入吸液芯4中，具体为，当空心弯管3内有冷媒流经时，可穿过第一通孔31被毛细孔吸收；当吸液芯4为网状结构时，冷媒可穿过第一通孔31被网状结构的网孔吸收。因此，通过毛细孔或网孔的作用，可以提高冷媒进入吸液芯4的效率，进而提高了冷媒的更换速度，进而提高散热效率。

进一步地，吸液芯4的材料为金属。优选的，吸液芯4的材质为铝，具体的，吸液芯4为二维铝网吸液芯。

进一步地，温度传感器6为热电偶，热电偶在工作测量时不需外加电源，使用十分方便。

进一步地，冷媒的沸点低于10℃。

一种冷却系统，包括前述的一种新型冷媒相变液冷板，还包括真空压缩机和控制模块，真空压缩机的一端连通出气口5，真空压缩机的另一端连通进液口21，控制模块与温度传感器6连接和流量阀连接。

气态冷媒经出气口5进入到真空压缩机后，经过真空压缩机的冷凝作用重新变回液态冷媒，而液态冷媒又循环利用再次经由进液口21的流量阀输入到空心弯管3内进行循环，从而利用冷媒相变传递热量，使得循环散热最大化，进一步提高本实用新型的散热效率。

本冷却系统工作时，一方面，可通过空心弯管3内部的液态冷媒的流动带走热量，达到散热效果；另一方面，吸液芯4内的液态冷媒受热蒸发产生相变，由液态转为气态并吸收大量热量，使得气态冷媒经气口5中排出时，也一并将携带的热量释放到外界中去，再者，被真空压缩机冷凝后的液态冷媒再次由进液口21输入至空心弯管3内部，进行不间断的相变传热循环；液态冷媒汇聚到同一个流量阀并输出至液冷板处，完成闭环。

由于不同温度下冷媒的相变速度有所区别，温度高时相变速度快，此时为避免出现因液态冷媒相变速度大于吸液速度而烧干，需要调节进液口21处的流量阀，把液态冷媒的流量适当增大，反之，当温度低时相变速度慢，此时为避免出现液态冷媒相变速度小于吸液速度而导致的冷媒液面上升、压缩散热腔的气腔空间，需要调节进液口21处的流量阀，把液态冷媒的流量适当减小，因此，通过温度传感器检测温度，并将温度信息发送到控制模块中，而由于主控模块同时连接着进液口21处的流量阀，可以使控制模块接收到温度传感器反馈的温度信息时，快速发出指令到流量阀中，以达到自动调整液态冷媒流量的目的，并将本实用新型控制在一个稳定的工作状态。此处，主控模块可以为单片机、PID控制器或其他智能控制器，其均为现有技术，故不再赘述。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，包括上壳体(1)、下壳体(2)、冷媒、用于流经冷媒的空心弯管(3)和吸液芯(4)，所述上壳体(1)和下壳体(2)围合形成散热腔，所述空心弯管(3)设于散热腔内，所述冷媒设于所述空心弯管(3)内，所述吸液芯(4)设于所述空心弯管(3)的一侧，所述空心弯管(3)上贯穿开设有若干个第一通孔(31)；

所述上壳体(1)的一个侧面或所述下壳体(2)的一个侧面上开设有若干个出气口(5)；

所述下壳体(2)上设有进液口(21)和出液口(22)，所述进液口(21)和所述出液口(22)分别与所述空心弯管(3)的两端连通，所述进液口(21)上设有流量阀；

所述下壳体(2)的一个侧面上开设有盲孔(23)，所述盲孔(23)内设有温度传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述空心弯管(3)为扁状弯管，所述空心弯管(3)蜿蜒排布于散热腔内。

3.根据权利要求2所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述下壳体(2)上设有与所述空心弯管(3)形状配合的弯管槽(24)，所述空心弯管(3)设于弯管槽(24)内，且所述第一通孔(31)贯穿开设于所述空心弯管(3)的上表面，所述吸液芯(4)设于空心弯管(3)的上方。

4.根据权利要求3所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述吸液芯(4)的表面设有若干毛细孔，或，所述吸液芯(4)为网状结构。

5.根据权利要求4所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述吸液芯(4)的材料为金属。

6.根据权利要求1所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述温度传感器(6)为热电偶。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型冷媒相变液冷板，其特征在于，所述冷媒的沸点低于10℃。

8.一种冷却系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的一种新型冷媒相变液冷板，还包括真空压缩机和控制模块，所述真空压缩机的一端连通所述出气口(5)，所述真空压缩机的另一端连通所述进液口(21)，所述控制模块与所述温度传感器(6)连接和流量阀连接。