[发明专利]一种带沸腾池的一体式环路热管散热装置

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件冷却散热领域，涉及一种热管散热装置，特别涉及一种带沸腾池的一体式环路热管散热装置。

背景技术

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)技术的发展，电子器件规模化、集成化程度越来越高，其发热量也急剧增大，如何高效地将这部分热量散出成为制约电子器件发展的重大问题。传统的风冷、水冷等方式已经不能满足这一高热流密度下的散热需求。

相变传热技术成为这一研究的主要方向，其利用了液态工质的汽化潜热，传热系数远远大于单相传热技术。尤其是将电子器件直接浸没在不导电液体中，利用池沸腾装置进行沸腾换热。为了强化沸腾换热效果，在电子器件表面加工了各种微结构，如中国专利第200810236502.9便设计了一种柱状微结构并提出加工方法，显著提高了临界热流密度。但是，这种加工有表面微结构的池沸腾装置仍存在若干缺点：

1、电子器件在静止环境中进行换热，能够达到的热流密度较低，须在较大过冷度下才能达到较高临界热流密度；

2、系统没有动力来源，芯片热量扩散至环境液体后无法有效导出，导致控制液体温度困难；

3、需要通过在池中布置冷却水管路并连接冷水机来控制液体温度，系统结构较为复杂。

由此可见，上述池沸腾装置存在诸多不足，仍有待进一步改进。

环路热管是一种高效的两相换热技术，其利用内部布置的毛细芯产生的毛细力作为动力驱动系统运转，具有传热系数大、传输距离远、布置灵活、结构简单等显著优点，在电子器件高效散热、空间冷却等领域有着巨大的研究发展和应用前景。

早期的环路热管结构呈圆柱形，不利于与电子器件等平板型结构的配合使用，因此发展出一类平板式环路热管，与被散热物体贴合紧密，热阻小，效率高，在一些场合已经得到了实际应用。

但平板式环路热管也存在一定问题，主要表现在传热系数较小、背向漏热严重、温度波动大、运行稳定性较低等，此外其结构不够简单紧凑，限制了在小空间内的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有环路热管散热器换热系数小、运行稳定性低、结构复杂的问题，提出一种带沸腾池的一体式环路热管散热装置，该装置换热系数大、结构简单，运行稳定，能够进行高热流密度下的电子器件高效散热。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种带沸腾池的一体化环路热管散热装置，包括蒸发器、沸腾池和冷凝器，蒸发器包括补偿室，补偿室下方设置有用于提供动力的毛细芯，毛细芯下方设置有蒸汽槽道，补偿室与沸腾池之间有与蒸汽槽道相连通的集气槽，沸腾池侧壁上设置有与集气槽相连通的连接孔洞，补偿室底部产生的蒸汽进入集气槽，再通过连接孔洞进入沸腾池；补偿室与冷凝器的出口相连通，沸腾池与冷凝器的入口相连通。

所述补偿室横截面为矩形。

所述蒸汽槽道水平设置，集气槽竖直设置。

所述补偿室的侧壁上还开设有液体管路接口，液体管路接口与液体管路相连通，液体管路与冷凝器的出口相连通。

所述毛细芯采用双层不锈钢丝网结构，上层为300目，下层为500目。

所述沸腾池为方柱型空腔，沸腾池底部设置有用于强化沸腾换热的柱状微结构。

所述沸腾池的侧壁上开设有蒸汽管路接口，蒸汽管路接口与蒸汽管路相连通，蒸汽管路与冷凝器的入口相连通。

所述蒸发器和沸腾池的上部设置有顶板，下部设置有底板，顶板和底板通过螺栓连接，并使用O型密封圈进行密封；蒸发器和沸腾池之间通过挡板隔开，连接孔洞设置在挡板上。

所述蒸发器和沸腾池底部设有用于安装模拟热源的模拟热源滑轨，模拟热源滑轨外侧设置有刻度尺。

所述冷凝器包括管路和用于提供强制空气对流的风扇，管路的入口与蒸汽管路相连通，管路的出口与液体管路相连通，管路上设置两段翅片管，风扇设置在翅片管上方；管路中段通过三通连接有用于抽真空和充注工质液体的充注液阀门，充注液阀门还连接有充注液管；冷凝器入口、出口处设置有变径接头。