[发明专利]一种应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构及其制作方法

说明书

本发明涉及一种应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构及其制作方法。该均热板结构包括强化传热壳体和安装在强化传热壳体顶部的盖板。强化传热壳体是一个整体加工成型的异形结构，该异形结构的表面积大。强化传热壳体和盖板形成异形密闭空间，且该异形密闭空间内设有采用铝粉烧结成型的3D毛细芯。所述强化传热壳体侧面上设置有均热板工质充注管。由以上技术方案可知，本发明构建了一种新的基于铝粉结构烧结芯的整体式3D均热板强化传热结构，利用所述异形密闭空间内的工质气液相变实现强化传热，满足相变蓄冷装置的快速传热需求和热源器件的温度控制需求。

技术领域

本发明涉及相变传热强化及均温板技术领域，具体涉及一种应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构及其制作方法。

背景技术

随着激光、红外探测等短时、间歇性工作器件的发展和广泛应用，相应的相变蓄冷装置也得到了快速发展。典型的相变蓄冷装置主要包括壳体、相变工质(一般为石蜡)、相变强化传热结构等，是利用相变工质的相变潜热来吸收器件产生的热量，保证激光、红外等热源器件的可靠工作。

目前相变强化传热结构多采用常规铝翅片、泡沫铜、泡沫石墨等方式进行传热强化，但受限于强化传热结构材料本身的传热限制，整体强化效果有限，对于需要快响应的蓄冷装置来说，传热瓶颈的限制更为突出，直接影响整个蓄冷装置的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构及其制作方法，该均热板结构能够利用相变传热的高速热导率实现3D的强化传热。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构，包括强化传热壳体和安装在强化传热壳体顶部的盖板。强化传热壳体为整体加工成型的异形结构，内外表面接触面积大。所述强化传热壳体和盖板形成异形密闭空间，且异形密闭空间内设有采用铝粉烧结成型的3D毛细芯。

进一步的，所述强化传热壳体和盖板均采用铝合金材质。

进一步的，所述强化传热壳体上安装有均热板工质充注管。

本发明还涉及一种上述应用于相变蓄冷装置的3D均热板结构的制作方法，该方法包括以下步骤：

(1)采用数控精密加工方式分别加工好盖板、强化传热壳体和均热板工质充注管。

(2)将均热板工质充注管焊接在强化传热壳体上，得到壳体组件。

(3)在强化传热壳体中填充直径为30-100微米的铝粉，得到填充有铝粉的壳体组件。

(4)将填充有铝粉的壳体组件置于烧结炉中进行烧结，工作温度控制在550-600℃，时间为8-10小时，烧结完成后铝粉呈蜂窝状的3D毛细芯，并与强化传热壳体结合在一起，形成烧结好的壳体组件。

(5)将烧结好的壳体组件与盖板装配好，采用工装进行限位、固定，然后置于钎焊炉中对壳体组件和盖板进行焊接，形成3D均热板结构。

(6)将焊接好的3D均热板结构进行抽真空，并在抽真空结束后通过均热板工质充注管向3D均热板结构中充入一定的工质，所述工质为去离子水。

和现有技术相比，本发明的优点为：

(1)本发明构建了一种新的基于铝粉结构烧结芯的整体式3D均热板强化传热结构，利用所述异形密闭空间内的工质气液相变传热实现强化传热，满足相变蓄冷装置的快速传热需求和热源器件的温度控制需求。

(2)本发明所述3D均热板结构应用于相变蓄冷装置时，首先将3D均热板结构、相变蓄冷装置壳体和相变工质充注管装配到一起，连接处可采用电子束焊或搅拌摩擦焊进行封口，形成相变蓄冷装置结构，所述结构制作完成后充注相变工质，如石蜡，形成相变蓄冷装置。