[發明專利]適應脈沖式大熱量散熱的高效相變儲能熱沉

在審

• 申請號: 201810201790.8
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108521745A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 劉岡云;曹建光;徐濤;阮世庭;張濟民;王江;陳鋼;董麗寧;王濤
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種適應脈沖式大熱量散熱的高效相變儲能熱沉，包括器件安裝面和針狀強化導熱骨架，針狀強化導熱骨架安裝于器件安裝面上，且骨架孔隙內填充有相變材料，針狀強化導熱骨架外包裹有用于封閉相變材料的框架，用于封閉相變材料的框架上安裝有與針狀強化導熱骨架相連通的相變材料充注口，針狀強化導熱骨架背面還安裝有一與其內部空隙相連通的流體回路通道，流體回路通道上連接有流體進口管和流體出口管，流體回路通道上罩設有流體回路蓋板，流體回路蓋板針狀強化導熱骨架固接。本發明可以使星內單機(器件)溫度變化平緩，有效降低流體回路系統流量，減小驅動泵功耗需求，可有效減小衛星內部單機(器件)的溫度波動，并降低熱控資源需求。

技術領域

本發明涉及一種相變儲能熱沉，具體地，涉及一種適應脈沖式大熱量散熱的高效相變儲能熱沉。

背景技術

近年來，隨著航天技術、信息和電子技術、MEMS技術、生物技術和生命科學等高新技術的發展，各類電(單機)的功耗越來越大。并且大多數電(單機)(尤其是衛星上的電(單機))都是間歇性工作，在短時間的工作期內產生大量的廢熱，而在工作間歇期內又需要保持一定的溫度。

傳統的被動熱控方式主要通過開足夠大的散熱面，以保證(單機)工作時能夠及時將熱量排散，避免(單機)溫度過高。然而，這會導致(單機)工作間歇期內散熱量過大，需要消耗大量的電功率來加熱補償。

流體回路主動熱控方式需要在(單機)工作時增大流經電(單機)熱沉的流體流量，以保證(單機)工作過程中產生的大量廢熱能被及時帶走，而在(單機)工作間歇期內需要大幅減小流經電(單機)熱沉的流體流量，盡量減小(單機)散熱。然而，這一熱控方式不僅需要配置大流量、高揚程的驅動泵，導致系統對重量和功耗等資源的需求增加；還需要配置溫控閥(或電磁閥)及旁通回路等來調節流經電(單機)熱沉的流體流量，造成流體回路系統復雜程度大幅提升，可靠性和穩定性降低。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種適應脈沖式大熱量散熱的高效相變儲能熱沉。

本發明通過以下技術方案實現：

一種適應脈沖式大熱量散熱的高效相變儲能熱沉，包括器件安裝面和針狀強化導熱骨架，所述針狀強化導熱骨架安裝于所述器件安裝面上，且骨架孔隙內填充有相變材料，所述針狀強化導熱骨架外包裹有用于封閉相變材料的框架，所述用于封閉相變材料的框架上安裝有與針狀強化導熱骨架相連通的相變材料充注口，所述針狀強化導熱骨架背面還安裝有一與其內部空隙相連通的流體回路通道，所述流體回路通道上連接有流體進口管和流體出口管，所述流體回路通道上罩設有流體回路蓋板，所述流體回路蓋板針狀強化導熱骨架固接。

優選地，所述針狀強化導熱骨架采用焊接或鑄造方式與器件安裝面1緊密結合為一體，以減小兩者之間的導熱熱阻。

優選地，所述相變材料為具有穩定的固-液相變溫度和高相變潛熱的有機或無機材料，其相變過程簡單可逆，僅受溫度因素影響。

優選地，所述的針狀強化導熱骨架的空隙率不低于85％，且所有的空隙互相連通。

優選地，所述的器件安裝面、針狀強化導熱骨架、流體回路通道均采用鋁及鋁合金或其他高導熱材料。

優選地，所述的高效相變儲能熱沉組裝焊接完成后，內部腔體具有足夠的氣密性和承壓能力。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明適用于短時大功率脈沖式工作(單機)器件的散熱和溫度控制，能夠利用相變材料的潛熱，在大功率(單機)器件工作時吸收并存儲熱量，在(單機)器件工作間歇期內在緩慢的將熱量釋放給冷卻流體中。使星內(單機)器件溫度變化平緩，有效降低流體回路系統流量，減小驅動泵功耗需求，特別適用于短時大功率脈沖式工作(單機)器件的散熱和溫度控制，有效減小衛星內部(單機)器件的溫度波動，并降低熱控資源需求。

附圖說明