[发明专利]一种利用相变材料热膨胀性的相变储热式散热器

说明书

本发明公开了一种利用相变材料热膨胀性的相变储热式散热器，包括顶盖、负压区、封装基体、复合通道管、有机相变材料和冷板，冷板设置于封装基体的底部，封装基体内设置有由导热管和隔热管围成的复合通道管，导热管设置于隔热管的内层，顶盖底部为负压区，负压区底部的封装基体内填充有机相变材料；本发明利用相变材料热膨胀产生的高压，将靠近底部热源处的高温液体相变材料释放到顶部位置，这能够有效提高相变储能的效率，提升散热性能，延长弹载等特殊电子设备的有效保护时间。并且有效解决了相变材料熔化后，由于膨胀性体积扩大，内部压力迅速提高而致使相变材料泄露导致的电子设备无法正常运行的严重后果。

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，特别是涉及一种利用相变材料热膨胀性的相变储热式散热器。

背景技术

随着社会的快速发展，电子电路变得更加复杂，运行负荷不断增大并向小型化发展，设备在工作过程中的局部热流密度随着集成度的提高变得越来越大，散热问题日益突出。对于弹载电子设备，其在短时间内会释放更多的热量，如果不能合理优化散热，将会造成电子器件温度迅速升高，并对弹载系统造成一定的损伤，严重影响弹载电子设备的正常运行。当温度超过某个临界值，一些电子器件会完全失效，这对作战任务甚至国防安全有重大影响。

目前针对弹载电子设备的热设计，大多是显热储能或潜热储能的被动式散热技术。显热储能通过弹载设备自身材料的温度上升来存储能量，利用显热储能技术进行散热，材料温度不断变化，且材料的储能密度较低，使用时需要较为庞大的装置，受整个系统重量及体积的限制，显热储能散热技术逐渐无法满足电子设备的散热需求。相变材料在相变过程中温度基本保持不变且能够吸收大量的热，因此，利用相变材料的相变储能式散热技术在解决弹载电子器件的散热问题上极具吸引力。目前根据相变形式和相变过程，相变储能材料主要分为气液相变、固气相变、固液相变储能材料。气液相变和固气相变的相变过程中均有气体存在，气体所占体积太大，因此在实际应用中较少采用。固液相变潜热虽然比气化潜热小很多，但与显热相比就大得多，并且其具有成本低、相变温度范围较宽等优点，因此固液相变受到广泛关注。固液相变材料分为有机相变材料和无机相变材料，其中以石蜡为代表的有机相变材料熔化潜热大、密度低、成本低、物化性质稳定、熔点范围广，因此应用最为广泛。但是石蜡等有机相变材料在熔点附近具有相对较大的热膨胀系数，在相变过程中体积会迅速增大，从而造成内部压力迅速增大，最终导致相变材料泄露。目前大多研究都认为其在实际应用是一大弊端。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用相变材料热膨胀性的相变储热式散热器，以解决上述现有技术存在的问题，利用相变材料热膨胀产生的高压，将靠近底部热源处的高温液体相变材料释放到指定位置，这能够有效提高相变储能的效率，提升散热性能，延长弹载等特殊电子设备的有效保护时间。并且有效解决了相变材料熔化后，由于膨胀性体积扩大，内部压力迅速提高而致使相变材料泄露导致的电子设备无法正常运行的严重后果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种利用相变材料热膨胀性的相变储热式散热器，包括顶盖、负压区、封装基体、复合通道管、有机相变材料和冷板，所述顶盖设置于所述封装基体的顶部并设置有真空槽孔，所述真空槽孔用于连接真空泵，所述真空泵用于将所述顶盖底部的空气抽出形成所述负压区，所述冷板设置于所述封装基体的底部，所述封装基体内设置有由导热管和隔热管围成的复合通道管，所述导热管设置于所述隔热管的内层，所述负压区底部的所述封装基体内填充所述有机相变材料，所述导热管的底部凸出于所述隔热管的部分固定于所述冷板上，且此部分的导热管上轴向开设有十字槽，所述导热管的顶部凸出于所述隔热管的部分位于所述负压区内。

优选地，所述内部隔热管和所述封装基体的材质为聚四氟乙烯材料。

优选地，所述导热管和所述冷板材质为紫铜材料，所述导热管焊接在冷板上。

优选地，所述十字槽是所述导热管的底部管体上形成的十字槽孔。

优选地，所述冷板与电子设备散热面直接接触，且涂有导热硅脂。