一種液冷散熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種散熱器，更具體的說(shuō)是涉及一種液冷散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，電子產(chǎn)品設(shè)備、航空航天、能源化工等領(lǐng)域高熱流密度器件技術(shù)得到了飛速發(fā)展，相關(guān)器件與設(shè)備的集成程度越來(lái)越高，導(dǎo)致單一設(shè)備和整機(jī)的散熱量急劇增加。高負(fù)荷、大功率設(shè)備的散熱問題成為了制約相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)飛躍的最大障礙。
[0003]傳統(tǒng)散熱方式主要以風(fēng)冷散熱為主，通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流換熱帶走被冷卻對(duì)象所產(chǎn)生的熱負(fù)荷。然而，風(fēng)冷散熱本身具有一定的局限性，在熱流密度超過(guò)一定值時(shí)，普通風(fēng)冷散熱將達(dá)到極限。
[0004]近來(lái)，由于液冷效果比風(fēng)冷高出數(shù)十倍，因此，液體強(qiáng)制對(duì)流冷卻逐漸占據(jù)高熱流密度器件冷卻領(lǐng)域的主導(dǎo)位置。目前，液冷散熱主要是通過(guò)在蒸發(fā)器底板上加工出數(shù)量較多、形狀各異、具有強(qiáng)化傳熱特征的肋柱，通過(guò)肋柱將底板的一部分熱負(fù)荷傳遞至工作腔內(nèi)部，另外一部分熱負(fù)荷直接通過(guò)底板傳遞至工作腔內(nèi)。在熱流密度不高時(shí)，該種散熱方式能夠滿足散熱需求，但當(dāng)熱流密度較高時(shí)，通過(guò)肋柱和底板的導(dǎo)熱無(wú)法滿足更高熱流密度的散熱需求，限制了液冷散熱進(jìn)一步的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，適用于高負(fù)荷、大功率器件冷卻的高效液冷散熱器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種液冷散熱器，包括空心底板，所述空心底板內(nèi)部通過(guò)隔板分隔成多個(gè)蒸發(fā)腔，所述蒸發(fā)腔內(nèi)充注有相變工質(zhì)，與每個(gè)所述蒸發(fā)腔相對(duì)的所述底板上部分別傾斜設(shè)置有冷凝腔，所述冷凝腔一端通過(guò)液體流通腔與所述蒸發(fā)腔連通，所述冷凝腔的另一端通過(guò)蒸汽流通腔與所述蒸發(fā)腔連通，所述液體流通腔的下端位于所述蒸發(fā)腔相變工質(zhì)的液面下。
[0008]與每個(gè)所述蒸發(fā)腔相對(duì)的所述底板與所述冷凝器之間分別設(shè)置有多個(gè)肋柱。
[0009]每個(gè)所述蒸發(fā)腔為沿所述底板寬度方向的長(zhǎng)方體空腔。
[0010]每個(gè)所述冷凝腔與相對(duì)應(yīng)的所述液體流通腔、蒸汽流通腔及底板圍成的形狀為沿所述底板寬度方向的直角梯形。
[0011]還包括上蓋，所述上蓋罩在多個(gè)所述冷凝腔外部，并與所述底板密封連接，所述上蓋一側(cè)設(shè)置有液體進(jìn)口，所述上蓋另一側(cè)設(shè)置有液體出口。
[0012]所述上蓋與所述底板焊接連接。
[0013]所述上蓋及所述底板為不銹鋼材料或銅。
[0014]所述冷凝器傾斜的坡度為5° -30°。
[0015]相鄰所述冷凝腔之間間隔為0.5mm-3mm。
[0016]所述蒸發(fā)腔的高度為0.5-3_。
[0017]本實(shí)用新型具有下述有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型的液冷散熱器的底板上設(shè)置有蒸發(fā)腔和冷凝腔，具有強(qiáng)化傳熱的作用，尤其是在蒸發(fā)腔與冷凝腔之間由于通過(guò)相變傳熱，與傳統(tǒng)液冷散熱器依靠導(dǎo)熱傳遞熱量相比散熱效率明顯提高。同時(shí)蒸發(fā)腔與冷凝腔的設(shè)計(jì)可以將熱量快速傳遞給流經(jīng)散熱器的冷卻水，增強(qiáng)了液冷散熱器的均溫效果，降低了散熱設(shè)備表面的工作溫度，提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性。
[0019]2、本實(shí)用新型的液冷散熱器沿流道布置的導(dǎo)熱肋柱的設(shè)計(jì)，能夠強(qiáng)化傳熱效果，提高了散熱效率。
[0020]3、本實(shí)用新型的液冷散熱器的冷凝腔為傾斜設(shè)置，傾斜設(shè)計(jì)的冷凝腔使得來(lái)自蒸發(fā)腔的蒸汽通過(guò)蒸汽流通腔進(jìn)入冷凝腔冷凝之后，產(chǎn)生的冷凝液無(wú)需其它輔助措施，而依靠自身的重力通過(guò)液體流通腔回流至蒸發(fā)腔，完成循環(huán)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)液冷散熱器小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的外觀示意圖；
[0022]圖2所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的俯視圖；
[0023]圖3所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的A向剖視圖；
[0024]圖4所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的B向剖視圖；
[0025]圖5所示為本實(shí)用新型液冷散熱器的結(jié)構(gòu)分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]本實(shí)用新型液冷散熱器的示意圖如圖1-圖5所示，包括空心底板8，所述空心底板8內(nèi)部通過(guò)隔板10分隔成多個(gè)蒸發(fā)腔9，所述蒸發(fā)腔9內(nèi)充注有相變工質(zhì)12，與每個(gè)所述蒸發(fā)腔9相對(duì)的所述底板8上部分別傾斜設(shè)置有冷凝腔5，所述冷凝腔5 —端通過(guò)液體流通腔11與所述蒸發(fā)腔9連通，所述冷凝腔5的另一端通過(guò)蒸汽流通腔1與所述蒸發(fā)腔9連通，所述液體流通腔11的下端位于所述蒸發(fā)腔相變工質(zhì)12的液面下。所述蒸發(fā)腔9的內(nèi)部充有的所述相變工質(zhì)12可為氨水、醇類、丙酮以及制冷劑等具有相變性質(zhì)的工質(zhì)。
[0028]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)流傳熱，與每個(gè)所述蒸發(fā)腔9相對(duì)的所述底板8與所述冷凝腔5之間分別設(shè)置有多個(gè)肋柱7。所述肋柱7可為直肋或其它形式的肋柱，所述肋柱7的高度為
0.l-5mm,相鄰所述肋柱7之間的間距為0.5_2mm，多個(gè)肋柱7呈交錯(cuò)排列的方式布滿整個(gè)冷凝腔5的下方區(qū)域。
[0029]其中，每個(gè)所述蒸發(fā)腔9為沿所述底板寬度方向的長(zhǎng)方體空腔。每個(gè)所述冷凝腔5與相對(duì)應(yīng)的所述液體流通腔11、蒸汽流通腔1及底板8圍成的形狀為沿所述底板8寬度方向的直角梯形。
[0030]當(dāng)采用水冷方式時(shí)，還包括上蓋4，所述上蓋4罩住多個(gè)所述冷凝腔5，并與所述底板8密封連接，所述上蓋4 一側(cè)設(shè)置有液體進(jìn)口 2，所述上蓋4另一側(cè)設(shè)置有液體出口 3，通過(guò)液體進(jìn)口 2和液體出口 3與外部管路連接。本實(shí)施例中，所述上蓋4與所述底板8焊接連接。
[0031]所述冷凝腔5與底板8之間具有一定坡度，冷凝腔5傾斜的坡度為5° -30°，相鄰所述冷凝腔5之間的間隔為0.5-3mm，所述蒸發(fā)腔9之間通過(guò)所述隔板10隔開，所述蒸發(fā)腔9的高度為0.5-3_。
[0032]作為實(shí)施例，所述液冷散熱器1由銅材料加工而成，所述底板8上分布有8個(gè)相互獨(dú)立的所述蒸發(fā)腔9及所述冷凝腔5的組合，所述蒸發(fā)腔9及所述冷凝腔5的組合呈平行排列方式置于所述工作腔6內(nèi)，所述冷凝腔5之間的間距為1mm，所述蒸發(fā)腔高度為1mm。
[0033]所述液冷散熱器工作時(shí)，所述液體進(jìn)口 2與外置循環(huán)栗連接，強(qiáng)制冷卻水流過(guò)所述工作腔6，吸收熱量后的冷卻水從所述液體出口 3離開所述液冷散熱器。當(dāng)外界開始施加熱負(fù)荷于所述底板8的下方時(shí)，熱負(fù)荷將主要通過(guò)兩種方式傳遞至所述工作腔6中:一是通過(guò)所述隔板10以及所述底板8上其它部分的導(dǎo)熱，將熱負(fù)荷傳遞至所述肋柱7，冷卻水從所述液體進(jìn)口 2進(jìn)入后，一部分冷卻水經(jīng)所述蒸發(fā)腔9的上方、所述冷凝腔5的下方、所述蒸汽流通腔1以及所述液體流通腔11所構(gòu)成的空間內(nèi)流過(guò)，將傳遞至所述肋柱7的熱量通過(guò)對(duì)流換熱帶走；二是通過(guò)所述蒸發(fā)腔9底部的所述相變工質(zhì)12的相變傳熱，所述相變工質(zhì)12吸收來(lái)自底部的熱負(fù)荷后相變蒸發(fā)，由于所述蒸汽流通腔1的進(jìn)口位置較高，同時(shí)所述液體流通腔11 一端浸入所述相變工質(zhì)12內(nèi)，因此相變后產(chǎn)生的蒸汽將沿著所述蒸汽流通腔1上升，當(dāng)蒸汽進(jìn)入所述冷凝腔時(shí)，由于受到外部水流的冷卻作用，蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)，凝結(jié)后的液態(tài)工質(zhì)沿著所述冷凝腔5向下流動(dòng)，最終通過(guò)所述液體流通腔11返回所述蒸發(fā)腔9內(nèi)完成相變循環(huán)。由于相變傳熱的效率遠(yuǎn)高于導(dǎo)熱，施加于所述底板8底部的大部分熱負(fù)荷將通過(guò)所述蒸發(fā)腔9與所述冷凝腔5之間的相變傳熱，將熱量傳遞至所述工作腔9內(nèi)，并被流過(guò)所述液冷散熱器內(nèi)的冷卻水帶走。因此，本實(shí)用新型的液冷散熱器可以被應(yīng)用于更高熱負(fù)荷散熱要求的場(chǎng)所，同時(shí)能夠?qū)⒈焕鋮s器件的溫度維持在安全范圍之內(nèi)。
[0034]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液冷散熱器，其特征在于，包括空心底板，所述空心底板內(nèi)部通過(guò)隔板分隔成多個(gè)蒸發(fā)腔，所述蒸發(fā)腔內(nèi)充注有相變工質(zhì)，與每個(gè)所述蒸發(fā)腔相對(duì)的所述底板上部分別傾斜設(shè)置有冷凝腔，所述冷凝腔一端通過(guò)液體流通腔與所述蒸發(fā)腔連通，所述冷凝腔的另一端通過(guò)蒸汽流通腔與所述蒸發(fā)腔連通，所述液體流通腔的下端位于所述蒸發(fā)腔相變工質(zhì)的液面下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，與每個(gè)所述蒸發(fā)腔相對(duì)的所述底板與所述冷凝器之間分別設(shè)置有多個(gè)肋柱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，每個(gè)所述蒸發(fā)腔為沿所述底板寬度方向的長(zhǎng)方體空腔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，每個(gè)所述冷凝腔與相對(duì)應(yīng)的所述液體流通腔、蒸汽流通腔及底板圍成的形狀為沿所述底板寬度方向的直角梯形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，還包括上蓋，所述上蓋罩在多個(gè)所述冷凝腔外部，并與所述底板密封連接，所述上蓋一側(cè)設(shè)置有液體進(jìn)口，所述上蓋另一側(cè)設(shè)置有液體出口。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液冷散熱器，其特征在于，所述上蓋與所述底板焊接連接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液冷散熱器，其特征在于，所述上蓋及所述底板為不銹鋼材料或銅。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，所述冷凝器傾斜的坡度為5。-30° 。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，相鄰所述冷凝腔之間間隔為0.5mm-3mm010.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于，所述蒸發(fā)腔的高度為0.5-3mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種液冷散熱器，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，適用于高負(fù)荷、大功率器件冷卻的高效液冷散熱器。包括空心底板，空心底板內(nèi)部通過(guò)隔板分隔成多個(gè)蒸發(fā)腔，蒸發(fā)腔內(nèi)充注有相變工質(zhì)，與每個(gè)蒸發(fā)腔相對(duì)的底板上部分別傾斜設(shè)置有冷凝腔，冷凝腔一端通過(guò)液體流通腔與蒸發(fā)腔連通，冷凝腔的另一端通過(guò)蒸汽流通腔與蒸發(fā)腔連通，液體流通腔的下端位于蒸發(fā)腔相變工質(zhì)的液面下。與每個(gè)蒸發(fā)腔相對(duì)的底板與冷凝器之間分別設(shè)置有多個(gè)肋柱。該液冷散熱器具有強(qiáng)化傳熱的作用，尤其是在蒸發(fā)腔與冷凝腔之間由于通過(guò)相變傳熱，散熱效率明顯提高，增強(qiáng)了液冷散熱器的均溫效果，降低散熱設(shè)備表面的工作溫度，提高了設(shè)備的運(yùn)行安全性。
【IPC分類】H05K7/20
【公開號(hào)】CN205105507
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520868532
【發(fā)明人】耿鳳彥, 楊洋, 陳薩如拉
【申請(qǐng)人】天津商業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日