[發(fā)明專利]易于氣泡生成和逃逸的相變散熱器

有效

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112423572B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏波濤;曾茂進;季喜陽;王捷;韓豪雷;駱凱
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽祥博傳熱科技有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 李珍珍

本發(fā)明涉及一種易于氣泡生成和逃逸的相變散熱器，該方案包括散熱冷板、散熱臺面蓋板及水汽分離膜；所述散熱冷板上設(shè)有交錯排布的波紋弧形結(jié)構(gòu)，每個所述波紋弧形結(jié)構(gòu)包括波谷和波峰，冷卻液進入波谷處在波谷處生成氣泡，氣泡沿波谷與波峰之間的波面到波峰處逃逸上升到水汽分離膜；所述散熱臺面蓋板與散熱冷板密封配合；所述水汽分離膜設(shè)于散熱冷板的上出口與散熱冷板的通道之間，并用于阻隔液體，使得氣態(tài)冷卻液能順利流出；氣態(tài)冷卻液從散熱冷板的上出口溢出，液態(tài)冷卻液從散熱冷板的下進口進入，上出口高度位置高于下進口，該散熱器具有加速氣泡生成和逃逸，顯著提高換熱能力，結(jié)構(gòu)簡單，無需外部循環(huán)泵的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種相變散熱器，具體涉及一種易于氣泡生成和逃逸的相變散熱器。

背景技術(shù)

大功率電力電子器件的散熱技術(shù)中，流動沸騰是換熱系數(shù)最高的形式之一，在現(xiàn)有的大功率電力電子器件的散熱器中，采用流動沸騰技術(shù)的冷媒相變冷板效率較高。

中國專利CN201710961842.7公開了一種冷媒相變冷板，具體包括：冷板基板，其上布置有入口混合腔、出口混合腔，及用于連通入口混合腔和出口混合腔的流道；設(shè)置于冷板基板上，對流道進行封閉的蓋板，發(fā)熱元件設(shè)置在蓋板和/或冷板基板上。流道包括彼此連通的正向流道和逆向流道，正向流道與逆向流道之間通過彎道連通，冷媒從入口混合腔進入，經(jīng)過一級以上的正向流道及一級以上的逆向流道后，從出口混合腔流出。正向流道和逆向流道均包括彼此連通的突縮流道和擴張流道，每通過一次突縮流道和擴張流道，使冷媒在流道內(nèi)每隔一段距離發(fā)生一次水力空化過程。

但是上述冷媒相變散熱器依靠外部循環(huán)泵驅(qū)動工作，內(nèi)部工作壓力較大，容易發(fā)生形變及泄漏問題，且內(nèi)部流道容易形成氣泡堵塞，影響散熱性能。而且現(xiàn)有技術(shù)的散熱臺面過于平整冷媒受熱相變產(chǎn)生的氣泡很容易依附在這些平面上，氣泡大量堆積會產(chǎn)生局部絕熱層，由于氣泡的導(dǎo)熱率低，因此會大大降低換熱效率，此時需要外部加壓的方式實現(xiàn)熱輸入和熱輸出的平衡，就需要額外浪費電能。

因此，亟待設(shè)計一種可無需外部循環(huán)泵驅(qū)動工作的同時具有良好的散熱效果的相變散熱器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供了一種易于氣泡生成和逃逸的相變散熱器。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：易于氣泡生成和逃逸的相變散熱器包括散熱冷板、散熱臺面蓋板及水汽分離膜；所述散熱冷板上設(shè)有交錯排布的波紋弧形結(jié)構(gòu)，每個所述波紋弧形結(jié)構(gòu)包括波谷和波峰，冷卻液進入波谷處在波谷處生成氣泡，氣泡沿波谷與波峰之間的波面到波峰處逃逸上升到水汽分離膜；所述散熱臺面蓋板與散熱冷板密封配合；所述水汽分離膜設(shè)于散熱冷板的上出口與散熱冷板的通道之間，并用于阻隔液體，使得氣態(tài)冷卻液能順利流出；氣態(tài)冷卻液從散熱冷板的上出口溢出，液態(tài)冷卻液從散熱冷板的下進口進入，上出口高度位置高于下進口。

工作原理：工作時，通過外部管路通入冷卻液介質(zhì)，冷卻液介質(zhì)在散熱冷板與散熱臺面蓋板之間形成容腔內(nèi)進行熱交換，當(dāng)冷卻液接觸交錯排布的波紋弧形結(jié)構(gòu)的時候，可迅速產(chǎn)生氣泡并通過頂部的水汽分離膜從出口排出，利用重力的作用，使得液態(tài)的冷卻液可重新下降回落，而氣態(tài)的冷卻液上升排出。

有益效果：

1、相比現(xiàn)有技術(shù)，本方案可使用在無需外部循環(huán)泵的冷卻系統(tǒng)，綠色節(jié)能，冷卻安全裕度大，適應(yīng)于各種散熱工況，且避免了因內(nèi)部壓力大造成的冷卻泄露的問題發(fā)生。

2、冷卻液在凹凸不平的波紋弧形結(jié)構(gòu)上更容易產(chǎn)生氣泡，氣化核心數(shù)目增多，極大的增強了換熱能力。

3、相比現(xiàn)有技術(shù)，本方案的結(jié)構(gòu)更為簡單，無需設(shè)置復(fù)雜的內(nèi)部流道，可顯著減小散熱器的體積，從而降低安裝難度和加工成本。

4、利用重力作用使得冷卻液在被氣泡帶動上升后會持續(xù)下降，從而與上升的氣泡流向相反，形成氣液循環(huán)流動，可顯著提高換熱效率，使得散熱冷板與散熱臺面蓋板之間形成容腔內(nèi)熱量分布更加均勻，進一步提高散熱效果。