[发明专利]一种有池沸腾的环路热管散热装置

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件冷却散热技术领域，涉及一散热装置，尤其是一种有池沸腾的环路热管散热装置。

背景技术

随着电子元器件的高度集成化、大功率化和小型化发展，电子元器件的热处理问题变得越来越严峻，如何及时有效地将热量导出，已成为制约电子元件发展的重要因素，传统的风冷等冷却技术已不能满足其高散热率的要求。

利用液体对电子元器件进行冷却是一种高效的散热方式，尤其是将电子元器件直接浸没在装有不导电液体的小池中，利用池沸腾装置的相变传热对其进行冷却。为了强化沸腾换热，发明人在电子器件的表面加工了不同的微结构。如中国专利第200810236502.9号就公开了一种芯片的沸腾强化换热结构及其制作方法，它首先将芯片表面腐蚀出多个微柱状结构的凸台，然后在带有凸台的芯片表面溅射SiO₂层，将其腐蚀为多孔结构。其特点是在较低的壁面过热度下提供了较大的强化换热表面积和足够多的汽化核心数，从而解决了芯片在沸腾起始到核态沸腾时存在的较大温度热冲击问题，使核态沸腾得到很大程度的改善，同时，它还显著地提高了临界热流密度值。但是，这种有方柱微结构的池沸腾装置仍存在若干缺点：

1、电子元器件浸没在静止的工质中进行换热，临界热流密度值偏低，需要增大过冷度才能提高临界热流密度。

2、虽然方柱微结构能够使电子元器件的热量及时有效地传递到池内液体中，但由于系统没有动力，难以将这部分热量导出系统之外，以维持池内液体温度。

3、在对池内的液体进行冷却时，还需要额外的散热系统，结构复杂。

由此可见，上述池沸腾装置还需进一步改进，才能满足实际应用的要求。

环路热管是一种高效的两相传热设备，其依靠工质在毛细芯内部形成的毛细力来驱动回路的运转。具有散热能力强、传输距离远、无需额外附加驱动力、可靠性高等众多优势，使得环路热管可以广泛应用于电子元器件的高效散热及空间冷却技术等相关领域，近年来引起人们的广泛关注。

最开始的环路热管是圆筒形，但由于电子元器件的散热面一般是平板状，所以从协同作用的角度，平板式环路热管更适用于电子元器件的散热。其蒸发器底板与散热面紧密贴合，热阻小，导热高，在一些电子器件的散热中，已获得了应用。

但是，平板式环路热管散热能力有限，背向漏热多，且温度波动往往较大，尤其是在功率较低时，这不利于电子器件性能的稳定发挥。此外，补偿器的布置主要有两种方式，一是位于毛细芯上部，通过增加高度来增加储液量；二是置于蒸汽槽道一侧，通过增加长和宽来增加储液量，都不适合于小空间的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种有池沸腾的环路热管散热装置，该装置充分利用方柱微结构池沸腾体积小、散热效率高的特性，以平板式环路热管的毛细芯为其提供动力，既可以保持池内液体的温度，又可以把热量传到距离较远的系统之外。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这有池沸腾的环路热管散热装置，包括平板型蒸发器、第一冷凝器、池沸腾蒸发器、第二冷凝器；所述平板型蒸发器的金属腔体最上部设置有补偿器；所述平板型蒸发器的出口通过第一连接管道连接至池沸腾蒸发器的出口；所述第一冷凝器为套管式并套装在第一连接管道上；所述池沸腾蒸发器的出口通过第二连接管道与补偿器连接，所述第二冷凝器也为套管式并套装在第二连接管道上；所述第一冷凝器的冷凝液出口通过管道与第二冷凝器的冷凝液入口连接；所述平板型蒸发器与补偿器之间布置有毛细芯；所述池沸腾蒸发器的底部设置有一层带有方柱微结构的金属泡沫。

上述池沸腾蒸发器的底部是通过焊接或粘接的方式设置所述金属泡沫。

上述平板型蒸发器上刻有蒸汽槽道，所述蒸汽槽道的横截面是矩形或三角形；蒸汽槽道的轴向方向与第一蒸汽管道相同；所述蒸汽槽道的侧面设有一个蒸汽腔。

上述平板型蒸发器是方柱型或圆柱型，金属壁面的上下两部分通过螺栓连接，并通过第一O型圈密封。

上述池沸腾蒸发器的池沸腾发生在一个小方柱或圆柱型腔体中，池沸腾蒸发器由上下两部分通过螺栓连接组成，并通过第二O型圈密封。

上述第一冷凝器的冷凝液出口与第二冷凝器的冷凝液入口之间通过橡胶管连接。

进一步，在第二连接管道上，于池沸腾蒸发器与第二冷凝器之间，还通过接支管设置有阀门。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：