申请/专利权人：南昌大学

申请日：2018-01-16

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN108323099B

主分类号：H05K7/20

分类号：H05K7/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2018.08.17#实质审查的生效;2018.07.24#公开

摘要：本发明涉及高效传热散热技术领域，尤其涉及一种翅片式热管耦合散热器，包括呈方形的中空顶部开口的底部壳板、设置于所述底部壳板开口处的盖板以及壳式翅片，所述壳式翅片呈底部开口的中空方形结构，所述壳式翅片设置于所述盖板的盖板通孔上方，所述壳式翅片的内壁截面形状与所述盖板通孔的截面形状相匹配；所述壳式翅片内间隔固定有若干片状吸液芯，所述片状吸液芯与固定在底部壳板内壁上的吸液芯相连。本发明既具有翅片式散热器的结构优点，又具有热管技术的高效传热的优点；由于充分利用了热管相变传热的能力，使得在热管耦合散热器内部热量传输极快，产生的热量迅速分布到整个散热器，因此该新型散热器可以很好地对产热单元进行冷却。

主权项：1.一种翅片式热管耦合散热器，其特征在于：包括呈方形的中空顶部开口的底部壳板（1）、设置于所述底部壳板（1）开口处的盖板（2）以及壳式翅片（3），所述壳式翅片（3）呈底部开口的中空方形结构，所述壳式翅片（3）设置于所述盖板（2）的盖板通孔（7）上方，所述壳式翅片（3）的内壁截面形状与所述盖板通孔（7）的截面形状相匹配；所述壳式翅片（3）内间隔固定有若干片状吸液芯（4），所述片状吸液芯（4）与固定在底部壳板（1）内壁上的吸液芯（10）相连；所述盖板通孔（7）等间隔形成于所述盖板（2）上；所述片状吸液芯（4）包括第一片状吸液芯（41）、第二片状吸液芯（42），所述第一片状吸液芯（41）的一端插入盖板通孔（7）与吸液芯（10）顶部连接，另一端与壳式翅片（3）内腔顶部相连；所述第二片状吸液芯（42）的一端插入盖板通孔（7）与吸液芯（10）顶部连接，另一端与壳式翅片（3）内腔顶部设有间隙，所述第二片状吸液芯（42）与第一片状吸液芯（41）等间隔交错固定于所述壳式翅片（3）内壁上；所述第一、第二片状吸液芯之间形成蒸汽通道（5）；散热器的工作过程为：先通过抽真空口（9）将散热器内部的空气抽出形成真空环境，然后通过工质注入口（8）将定量的工质注入到底部壳板（1）中，底板壳板（1）吸收产热单元的热量，处于真空环境中的工质受热升温而蒸发，受热蒸发的工质蒸汽会上升至片状吸液芯（4）之间的蒸汽通道（5）中，并在两个相邻的蒸汽通道（5）的压差作用下循环脉动，并释放汽化潜热冷凝液化，液化后的工质被两侧片状吸液芯（4）吸收，并在毛细力的作用下回流至蒸发部位底部壳板（1）的吸液芯（10）内，完成一个工作循环。

全文数据：翅片式热管耦合散热器技术领域[0001]本发明涉及高效传热散热技术领域，尤其涉及一种翅片式热管耦合散热器。背景技术[0002]随着各种耗能器件越来越集成化，器件产生的热流密度也逐渐增加。因此，不及时将热量散发出去势必造成器件急剧升温从而导致器件使用寿命降低，甚至造成直接损坏。然而，实体的铜或铝等金属制成的散热器由于其固有的散热传热能力的限制，己越来越不能满足高强度的散热传热要求。这就迫切需要开发新型的高效散热设计技术以使器件的温度冷却到合理区间。[0003]热管是一种利用液体相变将热量进行高效传递的装置，具有传热效率高，热阻小的优点。热管的传热性能要比传统金属传热装置高一个甚至多个数量级。因此，充分利用热管技术和并对热管进行优化设计是十分重要的。[0004]通常热管是通过一个管道实现汽液循环的，这种管道常常受限于外部换热面积，而造成不能及时散失热量。近年来发展迅速的三种热管技术包括脉动热管PHP、环路热管LHP和有吸液芯环路热管CPL都是用管路将蒸汽引出到冷凝部位冷凝，由于需要在冷凝部分增加肋片或强制散热装置才能使热量得以散失，但是肋片的高度达到一定程度换热性能并不会有太大的提升。[0005]正是基于上述考虑，本发明设计了一种翅片式热管耦合散热器。发明内容[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种翅片式热管耦合散热器，利用有芯热管的原理对原有翅片式散热器内部进行全新设计，蒸发部位吸收热量产生的蒸汽进入翅片内部片状吸液芯间通道的循环脉动冷凝释放潜热，翅片可以实现良好的等温性，极大提高了翅片式热管耦合散热器的散热效果。[0007]为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：本发明公开了一种翅片式热管耦合散热器，包括呈方形的中空顶部开口的底部壳板、设置于所述底部壳板开口处的盖板以及壳式翅片，所述壳式翅片呈底部开口的中空方形结构，所述壳式翅片设置于所述盖板的盖板通孔上方，所述壳式翅片的内壁截面形状与所述盖板通孔的截面形状相匹配;所述壳式翅片内间隔固定有若干片状吸液芯，所述片状吸'液芯与固定在底部壳板内壁上的吸液芯相连。[0008]所述盖板通孔等间隔形成于所述盖板上。[0009]所述片状吸液芯包括第一片状吸液芯、第二片状吸液芯，所述第一片状吸液芯的一端插入盖板通孔与吸液芯顶部连接，另一端与壳式翅片内腔顶部相连;所述第二片状吸液芯的一端插入盖板通孔与吸液芯顶部连接，另一端与壳式翅片内腔顶部设有间隙，所述第二片状吸液芯与第一片状吸液芯等间隔交错固定于所述壳式翅片内壁上;所述第一、第二片状吸液芯之间形成蒸汽通道。[0010]所述底部壳板的内壁底部上呈阵列设置有若干肋片，所述肋片的延长线与所述盖板通孔的延长线相互垂直，所述肋片的长度与所述底部壳板内壁长度相等;所述肋片设置于所述片状吸液芯的正下方。[0011]所述底部壳板的一侧壁中部设有抽真空口，另一侧壁中部设有工质注入口，所述抽真空口与工质注入口同轴，所述抽真空口与工质注入口的轴线与所述肋片平行。[0012]所述底部壳板、肋片、盖板以及壳式翅片由不锈钢、铝合金或者铜质材料制成。[0013]所述吸液芯和片状吸液芯由设置有细小铜粉和丝状镍粉的铜丝网制成。[0014]本发明的有益效果在于：1•本发明既具有翅片式散热器的结构优点，又具有热管技术的高效传热的优点；2•本发明由于充分利用了热管相变传热的能力，使得在热管耦合散热器内部热量传输极快，产生的热量迅速分布到整个散热器，因此该新型散热器可以很好地对产热单元进行冷却；3.本发明通过壳式翅片上的片状吸液芯使冷凝液体迅速回流至蒸发部位，翅片上的片状吸液芯间的通道使蒸发部位产生的蒸汽可以在翅片内蒸汽通道和蒸发部位循环流动和冷凝。附图说明[0015]图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的剖面图；图3为本发明中盖板的俯视图；图4为本发明中底部壳板的立体图。[0016]图中，1底部壳板，2盖板，3壳式翅片，4片状吸液芯，5蒸汽通道，6肋片，7盖板通孔，8工质注入口，9抽真空口，10吸液芯。具体实施方式[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：参见图1-图4。[0018]本发明公开了一种翅片式热管耦合散热器，包括呈方形的中空顶部开口的底部壳板1、设置于所述底部壳板1开口处的盖板2以及壳式翅片3，所述壳式翅片3呈底部开口的中空方形结构，所述壳式翅片3设置于所述盖板1的盖板通孔7上方，所述壳式翅片3的内壁截面形状与所述盖板通孔7的截面形状相匹配;所述壳式翅片3内间隔固定有若干片状吸液芯4,所述片状吸液芯4与固定在底部壳板1内壁上的吸液芯10相连，所述盖板通孔7等间隔形成于所述盖板2上，本案通过底部壳板1以及吸液芯10构成散热器的蒸发部分，底板壳板1吸收产热单元的热量，处于真空环境中的工质受热升温而蒸发，通过壳式翅片3、片状吸液芯4构成冷凝部分，受热蒸发的工质蒸汽会上升至片状吸液芯4之间的蒸汽通道5中，并在两个相邻的蒸汽通道5的压差作用下循环脉动，并释放汽化潜热冷凝液化，液化后的工质被两侧片状吸液芯4吸收，并在毛细力的作用下回流至蒸发部位底部壳板1的吸液芯1〇内，完成一个工作循环;既具有翅片式散热器的结构优点，又具有热管技术的高效传热的优点;充分利用了热管相变传热的能力，使得在热管耦合散热器内部热量传输极快，产生的热量迅速分布到整个散热器，因此该新型散热器可以很好地对产热单元进行冷却;通过壳式翅片上的片状吸液芯使冷凝液体迅速回流至蒸发部位，翅片上的片状吸液芯间的通道使蒸发部位产生的蒸汽可以在翅片内蒸汽通道和蒸发部位循环流动和冷凝。[0019]工作过程:先通过抽真空口9将散热器内部的空气抽出形成真空环境，然后通过工质注入口8将定量的工质注入到底部壳板1中，底板壳板1吸收产热单元的热量，处于真空环境中的工质受热升温而蒸发，受热蒸发的工质蒸汽会上升至片状吸液芯4之间的蒸汽通道5中，并在两个相邻的蒸汽通道5的压差作用下循环脉动，并释放汽化潜热冷凝液化，液化后的工质被两侧片状吸液芯4吸收，并在毛细力的作用下回流至蒸发部位底部壳板1的吸液芯10内，完成一个工作循环。[0020]所述片状吸液芯4包括第一片状吸液芯41、第二片状吸液芯42,所述第一片状吸液芯41的一端插入盖板通孔7与吸液芯10顶部连接，另一端与壳式翅片3内腔顶部相连;所述第二片状吸液芯42的一端插入盖板通孔7与吸液芯10顶部连接，另一端与壳式翅片3内腔顶部设有间隙，所述第二片状吸液芯42与第一片状吸液芯41等间隔交错固定于所述壳式翅片3内壁上;所述第一、第二片状吸液芯之间形成蒸汽通道5,蒸汽在蒸汽通道5中循环脉动，增强换热效果。[0021]所述底部壳板1的内壁底部上呈阵列设置有若千肋片6,所述肋片6的延长线与所述盖板通孔7的延长线相互垂直，所述肋片6的长度与所述底部壳板1内壁长度相等;所述肋片6设置于所述片状吸液芯4的正下方。[0022]所述底部壳板1的一侧壁中部设有抽真空口9,另一侧壁中部设有工质注入口8,所述抽真空口9与工质注入口8同轴，所述抽真空口9与工质注入口8的轴线与所述肋片6平行，通过抽真空口9将散热器内部的空气抽出形成真空环境，通过工质注入口8将定量的工质注入到底部壳板1中，优选的选用比热容大的，低粘度的和汽化潜热大的工质，工质应与散热器所用材质和吸液芯材质具有良好的相容性;工质充液率为20%_40%，工质充液率的大小取决于所用工质和散热器放置的倾角。[0023]所述底部壳板1、肋片6、盖板2以及壳式翅片3由不锈钢、铝合金或者铜质材料制成，盖板2与底部壳板1以及壳式翅片之间通过焊接连接，并用高温密封胶密封，确保其形成一个封闭式散热系统。[0024]所述吸液芯10和片状吸液芯4由设置有细小铜粉和丝状镍粉的铜丝网制成，增强毛细力，使得液化后的工质更快的回流至蒸发部位底部壳体1的吸液芯10内。[0025]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种翅片式热管耦合散热器，其特征在于:包括呈方形的中空顶部开口的底部壳^1、设置于所述底部壳板1开口处的盖板2以及壳式翅片3，所述壳式翅片3呈底部开口的中空方形结构，所述壳式翅片3设置于所述盖板1的盖板通孔7上方，所述壳式翅片3的内壁截面形状与所述盖板通孔7的截面形状相匹配;所述壳式翅片3内间隔固定有若千片状吸液芯，所述片状吸液芯（4与固定在底部壳板a内壁上的吸液芯10相连。2.根据权利要求1所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于:所述盖板通孔7等间隔形成于所述盖板2上。3.根据权利要求2所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于:所述片状吸液芯4包括第一片状吸液芯41、第二片状吸液芯42，所述第一片状吸液芯41的一端插入盖板通孔7与吸液芯（1〇顶部连接，另一端与壳式翅片3内腔顶部相连;所述第二片状吸液芯42的一端插入盖板通孔7与吸液芯（1〇顶部连接，另一端与壳式翅片3内腔顶部设有间隙，所述第二片状吸液芯42与第一片状吸液芯41等间隔交错固定于所述壳式翅片3内壁上;所述第一、第二片状吸液芯之间形成蒸汽通道5。4.根据权利要求3所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于:所述底部壳板（1的内壁底部上呈阵列设置有若干肋片6，所述肋片6的延长线与所述盖板通孔7的延长线相互垂直，所述肋片6的长度与所述底部壳板1内壁长度相等;所述肋片6设置于所述片状吸液芯4的正下方。5.根据权利要求4所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于:所述底部壳板（1的—侧壁中部设有抽真空口（9，另一侧壁中部设有工质注入口（8，所述抽真空口（9与工质注入口（8同轴，所述抽真空口（9与工质注入口（8的轴线与所述肋片6平行。6.根据权利要求5所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于:所述底部壳板1、肋片6、盖板2以及壳式翅片3由不诱钢、铝合金或者铜质材料制成。7.根据权利要求1-6任一项所述的翅片式热管耦合散热器，其特征在于：所述吸液芯1①和片状吸液芯4由设置有细小铜粉和丝状镍粉的铜丝网制成。

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