CN220511510U - 回路型二相流散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及回路型二相流散热器，包括：散热基座；毛细蒸发组件，装配于散热基座且与热源接触，毛细蒸发组件具有相连通的回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔；所述毛细蒸发腔内设置有毛细结构；管道包括：冷却管道及回流管道，冷却管道与回流管道连接处的直径不同；本实用新型在管道到预设气‑液二相流介质，毛细结构处液体利用潜热吸收热源的热量，使底面均温，液态介质于毛细结构内蒸发，产生的蒸汽从缓冲腔流入冷却管道并释放潜热形成液态介质，液态介质在毛细压力及蒸汽的推力作用下流入回流管道并流入回流腔中，散热效果更好，液态介质的循环由毛细结构所产生的毛细力及气态蒸汽的推动力完成，无需外加其他驱动力，散热效率高、效果好。

Description

回路型二相流散热器

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，更具体的说是涉及回路型二相流散热器。

背景技术

由于通讯设备的快速发展与应用，设备散热的要求也愈发严格，而传统鳍片式散热器在有限的空间中已难以满足散热需求，解决这类散热难题常常采用风扇强制对流，或者改为水冷，又或者是以热管辅助传热方式，加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段，这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。然而，风扇强制对流需要充足的散热空间安装风扇并耗费电能，水冷散热效果虽然较好，但是需要较大冷却设备放置空间且成本较高，而热管由于结构的原因是线性均温,能够经过的区域有限，均温性不高；对小面积热源、有空间限制的条件下，热管均温不太理想，由于产品慢慢向大功率、高集成的方向发展，热管已经不能满足需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种回路型二相流散热器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：回路型二相流散热器，包括：

散热基座；

毛细蒸发组件，装配于散热基座且与热源接触，毛细蒸发组件具有相连通的回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔；

管道，管道第一端连通于回流腔，第二端连通于缓冲腔，以形成回路；

所述毛细蒸发腔内设置有毛细结构；

所述管道预埋安装于散热基座内向散热基座传导热量，管道包括：冷却管道及回流管道，冷却管道与回流管道连接处的直径不同，以产生毛细压力推动介质流动；

所述管道到预设气-液二相流介质，毛细结构处液体利用潜热吸收热源的热量，使底面均温，液态介质于毛细结构内蒸发，产生的蒸汽从缓冲腔流入冷却管道并通过冷却管道的散热作用释放潜热形成液态介质，液态介质在毛细压力及蒸汽的推力作用下流入回流管道并流入回流腔中，通过气-液二相流介质于所述管道及毛细蒸发组件内循环流动将热源的热量均匀分布至散热基座。

作为本实用新型优选的一种方案，所述回流腔与毛细蒸发腔连通，回流管道连接于回流腔；

所述缓冲腔与毛细蒸发腔连通，冷却管道连接于缓冲腔。

作为本实用新型优选的一种方案，所述回流腔与毛细蒸发腔通过第一回流孔连通，第一回流孔分布于低位，缓冲腔与毛细蒸发腔通过第二回流孔连通，第二回流孔设置于高位；第二回流孔大于第一回流孔。

作为本实用新型优选的一种方案，所述回流管道直径小于冷却管道直径。

作为本实用新型优选的一种方案，所述毛细蒸发腔内烧结有毛细结构。

作为本实用新型优选的一种方案，所述毛细蒸发组件连接于热源区域。

作为本实用新型优选的一种方案，所述散热基座第一侧面设置有安装槽，安装槽具有开口的一面，所述毛细蒸发组件及所述管道安装于安装槽内；

所述散热基座第二侧面设置有散热鳍片。

作为本实用新型优选的一种方案，所述毛细蒸发组件与一管道连接；所述散热基座上至少分布有一组毛细蒸发组件及管道。

作为本实用新型优选的一种方案，所述毛细蒸发组件包括：底座及上盖，底座与上盖之间配合组装，底部构造有所述的回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔，回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔顺序排列分布。

作为本实用新型优选的一种方案，所述底座上设置有隔断台阶，隔断台阶包括：设置于回流腔与毛细蒸发腔的第一隔断台阶，第一隔断台阶从底座内底壁延伸至上盖内底壁，第一隔断台阶上设置有第一回流孔；

以及设置于毛细蒸发腔及缓冲腔之间的第二隔断台阶，第二隔断台阶从底座内底壁向上盖方向延伸，在上盖内底壁与第二隔断台阶顶壁之间形成了第二回流孔。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

1、本实用新型将毛细蒸发组件与管道安装于散热基座内，通过气、液二相流介质于毛细蒸发组件与管道内循环流动，通过潜热吸收-释放热量，将热源的热量均匀分布在散热基座上，以达到面均温的效果，热源快速降温，散热基座为铲齿结构或通过铝挤成型，与气流接触面积大，气流流经散热基座时能够快速地带走散热基座的热量，散热效果好，效率高。

2、本实用新型运用液态介质受热在毛细结构内沸腾的特性，气-液介质沸腾混合,形成气-液二相流推进，气态介质在冷却管内，在散热基座的帮助下快速释放热量液化，气态介质在边流动边释放热量变成气液混合态，热源处液态介质不断利用潜热吸收热量，使底面均温，这是面域的均温，效果更好；而液态介质的循环由毛细结构所产生的毛细力及气态蒸汽的推动力完成，无需外加其他驱动力，散热效率高、效果好；

3、气-液二相流中，蒸发冷却利用了液体(液相)物质转变成相同温度的蒸汽(气相)过程中，吸收热量来冷却热源表面，蒸发散热过程是热量由热壁传给与其接触的液态物质，液态介质不断产生蒸汽，蒸汽带着热量离开使液态物质温度始终保持不变，即使热量增大也只是使蒸汽产量增多，而液态物质温度不变，散热基座通过与空气的对流换热，把热量传递到周围的空气中，介质也从气态放热变为液态，在毛细力、气液混合态推动等作用下，回到热源处，从而完成循环；气液混合态的介质在散热鳍片与空气对流换热的时候释放热量变为液态，经回流小管重新回到热源侧，整个过程是汽化潜热和对流换热原理的综合利用，换热能力比传统冷却方式高，更比一般的对流换热高。

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为本实用新型回路型二相流散热器第一种实施方式的示意图；

图2为本实用新型回路型二相流散热器第一种实施方式的侧面示意图；

图3为本实用新型回路型二相流散热器第一种实施方式的爆炸图；

图4为本实用新型回路型二相流散热器毛细蒸发组件的爆炸图；

图5为本实用新型回路型二相流散热器第二种实施方式的示意图；

图6为本实用新型回路型二相流散热器第二种实施方式的侧面示意图；

图7为本实用新型中管道安装于散热基座的第一种方式；

图8为本实用新型中管道安装于散热基座的第二种方式。

附图标记说明：

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

回路型二相流散热器，请参阅图1-3所示，包括：散热基座100、毛细蒸发组件200及管道300。

所述散热基座100可以采用优良的吸热材质制成，如可以采用现有技术中常用的散热铝块，散热基座100具有第一表面101。

所述毛细蒸发组件200是安装于散热基座100的第一表面，毛细蒸发组件200需要是显露在散热基座100，以便于与热源400接触；这里，热源400是根据本实用新型所应用的领域不同，热源400代指不同的结构；

毛细蒸发组件200具有相连通的回流腔210、毛细蒸发腔220及缓冲腔230，本实施例中，回流腔210、毛细蒸发腔220及缓冲腔230直线分布，毛细蒸发腔220内设置有毛细结构221，该毛细结构221可以是通过铜材质烧结而成，毛细结构221具有很多的细微孔，通过毛细作用吸收回流腔210内的液态介质。

所述管道300第一端连通于回流腔210，第二端连通于缓冲腔220，以形成回路；管道300包括：冷却管道310及回流管道320，冷却管道310与回流管道320连接处的直径不同，且回流管道320直径小于冷却管道310直径以产生毛细压力推动介质流动。

使用前，预先通过注塑管相毛细蒸发组件200内注入气-液二相流介质，注入后将注塑管拆除以及将毛细蒸发组件200的注入孔封闭，该封闭可以是注塑封闭，以保留整个回路型二相流散热器内气-液二相流介质的质量不变。

毛细结构221处液体利用潜热吸收热源400的热量，使底面均温，液态介质于毛细结构221内蒸发，产生的蒸汽从缓冲腔230流入冷却管道310并通过冷却管道310的散热作用释放潜热形成液态介质，液态介质在毛细压力及蒸汽的推力作用下流入回流管道320并流入回流腔210中。

传统的散热方式是将热源400安装在散热基座100或者是直接与散热基座100接触，依靠散热基座100自身进行散热，会造成散热基座100与热源400的接触处温度高，而周边温度低的情况，散热效果有效高；而本实施例中，毛细蒸发组件200是装配于散热基座100，毛细蒸发组件200与热源400接触，毛细结构221处的液态介质通过潜热不断吸收热源400的热量，产生蒸汽，蒸汽带着热量离开使液态物质温度始终保持不变，即使热量增大也只是使蒸汽产量增多，而液态物质温度不变，蒸汽进入缓冲腔230并且从缓冲腔230进入冷却管道310，在冷却管道310中流动的过程中冷却换热，蒸汽释放热量转换为液态，散热基座100吸收热量；

蒸汽在冷却管道310中从气态转换为液态，冷却管道310内存在气-液二相流介质，在冷却管道310和回流管道320的交接处，通过毛细力以及气-液二相流介质推动力作用下，推动液态介质进入回流管道320进而回流至回流腔210，以此进行循环。通过气-液二相流介质在管道300内循环，将热量传递至散热基座100，进行快速、有效的散热。

在一个实施方式中，所述回流腔210与毛细蒸发腔220连通，回流管道320连接于回流腔210；缓冲腔230与毛细蒸发腔220连通，冷却管道310连接于缓冲腔230。

如图1所述，本实施例中，在散热基座100上设置有一个循环路径，而在冷却管道310和回流管道320之间的连接处直径为渐变设置，是从冷却管道310向回流管道320直径渐小，有助于通过毛细力推动液态介质单向流动的目的；同时连接处直径渐小设置，也是为了防止管道直径突变而导致产生反向冲击力，干扰液态介质流动的问题。

在一个实施方式中，所述回流腔210与毛细蒸发腔220通过第一回流孔211连通，第一回流孔211分布于低位，缓冲腔230与毛细蒸发腔220通过第二回流孔231连通，第二回流孔231设置于高位；第二回流孔231大于第一回流孔211；

在液态介质回流至回流腔210后，毛细结构221通过毛细作用力吸收回流腔210内的液态介质，液态介质同时在毛细结构221中通过潜热吸收热量而形成蒸汽，液态介质在毛细结构221中是大致以从下向上移动的路径，移动过程中通过潜热吸收热量而形成蒸汽，因此，第一回流孔211需要分布在低位，同时第一回流孔211的孔径比第二回流孔231小，液态介质以毛细渗透的原理慢慢渗入毛细结构221中通过潜热吸收热量，将液态介质充分转换为气态介质。

由于液态介质吸热转换为蒸汽，即气态，气态介质上升流动，因此第二回流孔231分布于高位，流入缓冲腔230再流入冷却管道310内。

在一个实施方式中，所述散热基座100为铲齿结构或者是采用铝挤工艺制造而成，具有良好的导热性能，并且通过气流吹过散热基座100，散热基座100与气流接触面积大，能够达到快速散热的目的。

所述散热基座100第一侧面设置有安装槽110，安装槽110具有开口的一面，毛细蒸发组件200及所述管道300安装于安装槽110内；散热基座100第二侧面设置有散热鳍片120。

具体地，如图3所示，冷却管道310和回流管道320可以采用铜管制成，铜管具有良好的导热性能，上述阐述到由于毛细蒸发组件200是需要与热源400连接，因此毛细蒸发组件200安装在安装槽110内并显露于外，而管道300可以是预埋在散热基座100内，也可以是显露在散热基座100，这里优选的方式的安装于安装槽110并显露在散热基座100。

管道300安装于安装槽110中，有两种方式，如图7所示，第一种是散热基座100上预设安装槽110，安装槽110为扁状，同时将管道300打扁后紧配安装于安装槽110中，再进行填胶、锡焊固定；

如图8所示，第二种方式，管道300为圆管设置，安装槽110同时为圆孔设置，管道300安装于安装槽110后直接进行填胶、锡焊固定。

所述散热基座100第二侧通过散热鳍片120辅助散热，本实施例中，散热鳍片120是垂直于散热基座100的第二侧分布的。

在一个实施方式中，毛细蒸发组件200与一管道300连接，散热基座100上至布有一组毛细蒸发组件200及管道300。

具体地，如图4所示，所述毛细蒸发组件200包括：底座201及上盖202，底座201与上盖202之间配合组装，组装后内部封闭；底座201和上盖202可以采用导热金属，如铜制成；

所述底座201构造有所述的回流腔210、毛细蒸发腔220及缓冲腔230，回流腔210、毛细蒸发腔220及缓冲腔230顺序排列分布，底座201上设置有隔断台阶，隔断台阶包括：设置于回流腔210与毛细蒸发腔220的第一隔断台阶203，第一隔断台阶203从底座201内底壁延伸至上盖202内底壁，第一隔断台阶203上设置有第一回流孔211；

毛细蒸发腔220及缓冲腔230之间的第二隔断台阶204，第二隔断台阶204从底座201内底壁向上盖202方向延伸，在上盖202内底壁与第二隔断台阶204顶壁之间形成了第二回流孔231。

又或者，直接在底座201上设置有向上凸出的隔断台阶，隔断台阶直接连接至上盖202的内底壁，同时在两个隔断台阶处分别开设所述第一回流孔211和第二回流孔231。

如图1所示，在一个实施方式中，在散热基座100上设置一组的毛细蒸发组件200以及管道300，气-液二相流介质在毛细蒸发组件200和管道300循环，通过潜热吸收热源400的热量，在冷却管道310内释放潜热转化为液态，通过散热基座100进行散热，散热效率高；

在一个实施方式中，或者在散热基座100上可以设置有两组的毛细蒸发组件200以及管道300，如图5-6所示，每组的毛细蒸发组件200分别连接于一热源400，达到快速散热的目的，因此，毛细蒸发组件200以及管道300的数量可以根据热源400的数量不同而改进。

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.回路型二相流散热器，其特征在于：包括：

散热基座；

毛细蒸发组件，装配于散热基座且与热源接触，毛细蒸发组件具有相连通的回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔；

管道，管道第一端连通于回流腔，第二端连通于缓冲腔，以形成回路；

所述毛细蒸发腔内设置有毛细结构；

所述管道预埋安装于散热基座内向散热基座传导热量，管道包括：冷却管道及回流管道，冷却管道与回流管道连接处的直径不同，以产生毛细压力推动介质流动；

所述管道到预设气-液二相流介质，毛细结构处液体利用潜热吸收热源的热量，使底面均温，液态介质于毛细结构内蒸发，产生的蒸汽从缓冲腔流入冷却管道并通过冷却管道的散热作用释放潜热形成液态介质，液态介质在毛细压力及蒸汽的推力作用下流入回流管道并流入回流腔中，通过气-液二相流介质于所述管道及毛细蒸发组件内循环流动将热源的热量均匀分布至散热基座。

2.根据权利要求1所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述回流腔与毛细蒸发腔连通，回流管道连接于回流腔；

所述缓冲腔与毛细蒸发腔连通，冷却管道连接于缓冲腔。

3.根据权利要求2所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述回流腔与毛细蒸发腔通过第一回流孔连通，第一回流孔分布于低位，缓冲腔与毛细蒸发腔通过第二回流孔连通，第二回流孔设置于高位；

第二回流孔大于第一回流孔。

4.根据权利要求1或3所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述回流管道直径小于冷却管道直径。

5.根据权利要求1所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述毛细蒸发腔内烧结有毛细结构。

6.根据权利要求4所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述毛细蒸发组件连接于热源区域。

7.根据权利要求1所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述散热基座第一侧面设置有安装槽，安装槽具有开口的一面，所述毛细蒸发组件及所述管道安装于安装槽内；

所述散热基座第二侧面设置有散热鳍片。

8.根据权利要求1所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述毛细蒸发组件与一管道连接；所述散热基座上至少分布有一组毛细蒸发组件及管道。

9.根据权利要求5-8中任意一项所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述毛细蒸发组件包括：底座及上盖，底座与上盖之间配合组装，底部构造有所述的回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔，回流腔、毛细蒸发腔及缓冲腔顺序排列分布。

10.根据权利要求9所述的回路型二相流散热器，其特征在于：所述底座上设置有隔断台阶，隔断台阶包括：设置于回流腔与毛细蒸发腔的第一隔断台阶，第一隔断台阶从底座内底壁延伸至上盖内底壁，第一隔断台阶上设置有第一回流孔；

以及设置于毛细蒸发腔及缓冲腔之间的第二隔断台阶，第二隔断台阶从底座内底壁向上盖方向延伸，在上盖内底壁与第二隔断台阶顶壁之间形成了第二回流孔。