本實(shí)用新型涉及一種散熱器，具體涉及一種管片式微循環(huán)散熱器及微循環(huán)換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大功率和高性能電子元器件應(yīng)用系統(tǒng)的微型化和高度集成化，導(dǎo)致單位容積內(nèi)電子設(shè)備的發(fā)熱量急劇增大，局部溫度過(guò)高。當(dāng)電子元器件長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)時(shí)，經(jīng)常因?yàn)檫^(guò)熱發(fā)生失效。另外，當(dāng)使用環(huán)境對(duì)換熱系統(tǒng)體積、重量做出嚴(yán)格限制并且散熱要求還很高時(shí)，傳統(tǒng)的強(qiáng)迫液體循環(huán)冷卻方式、強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻方式或重力熱管相變冷卻方式已很難滿足大功率、高熱流密度使用條件下的散熱要求，散熱問(wèn)題已成為限制電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)以上提出的傳統(tǒng)散熱器不能滿足大功率、高熱流密度條件下散熱要求的問(wèn)題，而研究設(shè)計(jì)一種管片式微循環(huán)散熱器及微循環(huán)換熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下：

一種管片式微循環(huán)散熱器，包括熱源模塊安裝板、散熱器安裝板和散熱組件，所述熱源模塊安裝板和散熱器安裝板相互固定且內(nèi)部形成用于容納工質(zhì)的主工質(zhì)腔，所述散熱組件包括以一定距離堆疊的多個(gè)散熱翅片和穿設(shè)于散熱翅片內(nèi)的微循環(huán)散熱模塊，所述微循環(huán)散熱模塊為一端開(kāi)口一端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，微循環(huán)散模塊的內(nèi)部為分工質(zhì)腔，所述微循環(huán)散模塊的開(kāi)口端安裝在散熱器安裝板上，使分工質(zhì)腔與主工質(zhì)腔連通，所述主工質(zhì)腔的內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的主吸液微通道，所述微循環(huán)散熱模塊的內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的分吸液通道。

進(jìn)一步地，所述微循環(huán)散熱模塊的截面為橢圓形、圓形、扁圓形或矩形，多個(gè)微循環(huán)散熱模塊以交叉陣列或?qū)R式陣列的形式排列。

進(jìn)一步地，所述毛細(xì)通道為當(dāng)量直徑為0.001～8㎜的規(guī)則孔隙或不規(guī)則孔隙。

進(jìn)一步地，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)為內(nèi)壁上設(shè)有微小凸起或凹坑的結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁上設(shè)有微小凹槽的結(jié)構(gòu)或多孔金屬結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述主吸液微通道和分吸液微通道具有相同或不同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述多孔金屬由燒結(jié)工藝制成，所述微小凸起、凹槽和微小凹槽為由刻蝕工藝或機(jī)械加工方式獲得的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述工質(zhì)為水、甲醇、乙醇、乙二醇或丙酮，所述散熱翅片為平板無(wú)凹坑形、平板有凹坑形、波紋無(wú)切口形、波紋有切口形。

一種管片式微循環(huán)換熱系統(tǒng)，包括本實(shí)用新型所述的管片式微循環(huán)散熱器，還包括用于提供冷卻空氣的風(fēng)機(jī)組。

進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)組為軸流式或離心式風(fēng)機(jī)組。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型所述的管片式微循環(huán)散熱器及微循環(huán)換熱系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、吸液微通道的設(shè)置為冷卻液化后的工質(zhì)液體快速順利地回流到主工質(zhì)腔內(nèi)提供了毛細(xì)力和通道，這種吸液微通道可使微循環(huán)散熱器的熱傳導(dǎo)性能比傳統(tǒng)熱管的熱傳導(dǎo)性能提高10倍以上，因此換熱系統(tǒng)更加緊湊高效；

2、吸液微通道的毛細(xì)結(jié)構(gòu)使得分工質(zhì)腔安裝角度不垂直甚至與水平線夾角為0度時(shí)，微循環(huán)散熱器也可以正常運(yùn)行，這一特點(diǎn)極大地方便了電子元器件的安裝；

3、工質(zhì)依靠不同區(qū)域蒸汽的微壓力差實(shí)現(xiàn)蒸汽由熱源端向冷源端流動(dòng)，依靠吸液微通道極強(qiáng)的毛細(xì)力實(shí)現(xiàn)液體由冷源端向熱源端的快速回流，工質(zhì)在微循環(huán)散熱模塊內(nèi)部的流動(dòng)不需要外部提供動(dòng)力，無(wú)泵，相對(duì)于傳統(tǒng)的采用強(qiáng)迫液體循環(huán)冷卻方式的換熱系統(tǒng)，噪音更低，更節(jié)省輔助功率；

4、采用共用的主工質(zhì)腔，可以使熱源模塊安裝板獲得均勻的熱流密度，降低散熱器局部出現(xiàn)高溫及熱斑的可能性，提高微循環(huán)換熱系統(tǒng)的可靠性；

5、采用板片式二次散熱翅片，不需要中間隔板的固定支撐，可以增加二次換熱面積，提高放熱量；同時(shí)也可以減輕散熱器的重量，提高可靠性；另外也可以減少加工環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本。；

6、結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高、噪音更低，輔助功率消耗低，可靠性高，可以很好地解決電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸問(wèn)題—散熱問(wèn)題，市場(chǎng)前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的管片式微循環(huán)散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2的a、b、c和d為不同截面形狀的微循環(huán)散熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的散熱器安裝板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是平直形散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是平直有凹坑形散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5的A-A剖視圖。

圖7是波紋無(wú)切口形散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖7的B-B剖視圖。

圖9是波紋有切口形散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是圖9的C-C剖視圖。

圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的吸液微通道(方形凸起結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是圖11的左視圖。

圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的吸液微通道(圓形凸起結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14是圖13的左視圖。

圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的吸液微通道(凹槽結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16是圖15的仰視圖。

圖17是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的吸液微通道(凹坑結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖18是圖17的左視圖。

圖19是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的吸液微通道(多孔金屬結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖20是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的微循環(huán)換熱系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，一種管片式微循環(huán)散熱器，包括用于安裝熱源模塊3的熱源模塊安裝板4、散熱器安裝板5和散熱組件，所述熱源模塊安裝板4和散熱器安裝板5相互固定且內(nèi)部形成用于容納工質(zhì)8的主工質(zhì)腔7，所述散熱組件包括以一定距離堆疊的多個(gè)散熱翅片12和穿設(shè)于散熱翅片12內(nèi)的微循環(huán)散熱模塊9，所述微循環(huán)散熱模塊9為一端開(kāi)口一端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，微循環(huán)散模塊9的內(nèi)部為分工質(zhì)腔11，所述散熱器安裝板5上開(kāi)設(shè)有安裝口，所述微循環(huán)散模塊9的開(kāi)口端安裝在散熱器安裝板5上的安裝口處，使分工質(zhì)腔11與主工質(zhì)腔7連通，所述主工質(zhì)腔7的內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的主吸液微通道6，所述微循環(huán)散熱模塊9的內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的分吸液通道10。所述毛細(xì)通道為當(dāng)量直徑為0.001～8㎜的規(guī)則孔隙或不規(guī)則孔隙。這種特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為冷卻液化后的工質(zhì)8快速順利地回流到主工質(zhì)腔7內(nèi)提供了毛細(xì)力和通道。因此，這種吸液微通道可使微循環(huán)散熱器的熱傳導(dǎo)性能比傳統(tǒng)熱管的熱傳導(dǎo)性能提高10倍以上，因此換熱系統(tǒng)更加緊湊高效。

如圖2的a、b、c和d所示，所述微循環(huán)散熱模塊9的截面為橢圓形、圓形、扁圓形或矩形，扁圓形是指由兩段相互平行的線段和線段兩端的半圓弧組成的形狀，類似操場(chǎng)跑道的形狀，多個(gè)微循環(huán)散熱模塊9以交叉陣列或?qū)R式陣列的形式排列。

如圖4至圖10所示，所述散熱翅片為平板無(wú)凹坑形、平板有凹坑形、波紋無(wú)切口形、波紋有切口形。波紋翅片的流道為彎曲狀，形成波形，通過(guò)不斷改變流體的流動(dòng)方向，促進(jìn)流體的湍動(dòng)、分離和破壞熱阻邊界層，波紋有切口形翅片是指在波紋翅片上設(shè)置開(kāi)口的翅片平板有凹坑形翅片則是在平板翅片上設(shè)置凹坑的翅片。

如圖11至圖19所示，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)為內(nèi)壁上設(shè)有微小凸起或凹坑的結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁上設(shè)有微小凹槽的結(jié)構(gòu)或多孔金屬結(jié)構(gòu)。所述主吸液微通道6和分吸液微通道10具有相同或不同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。所述主吸液微通道6為內(nèi)壁上設(shè)有微小凸起或凹坑的結(jié)構(gòu)，特殊情況下為光滑內(nèi)壁面。所述分吸液微通道10為內(nèi)壁上設(shè)有微小凹槽的結(jié)構(gòu)。不同的毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有不同的孔隙率，小孔隙率的吸液微通道可提供較大的毛細(xì)壓力，大孔隙率的吸液微通道可增強(qiáng)工質(zhì)的回流速度；另外，不同孔隙率的吸液微通道具有不同的換熱面積。因此，可以根據(jù)實(shí)際需要，在主工質(zhì)腔7和分工質(zhì)腔11內(nèi)設(shè)置不同孔隙率的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，最終優(yōu)化換熱器的換熱性能。所述多孔金屬由燒結(jié)工藝制成，所述微小凸起、凹槽和微小凹槽為由刻蝕工藝或機(jī)械加工方式獲得的結(jié)構(gòu)。圖11至圖19僅是為了更清楚地說(shuō)明吸液微通道的結(jié)構(gòu)所列舉的示例，實(shí)際吸液微通道的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止圖中所示的幾種。

所述工質(zhì)8為水、甲醇、乙醇、乙二醇或丙酮。

如圖20所示，一種管片式微循環(huán)換熱系統(tǒng)，包括本實(shí)用新型所述的管片式微循環(huán)散熱器1，還包括用于提供冷卻空氣的風(fēng)機(jī)組2。所述風(fēng)機(jī)組2為軸流式或離心式風(fēng)機(jī)組。循環(huán)散熱系統(tǒng)還包括其他連接附件等結(jié)構(gòu)。圖中箭頭為冷卻空氣流動(dòng)方向的示意箭頭。

所述的微循環(huán)散熱器和換熱系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)電子元器件工作發(fā)熱時(shí)，熱量通過(guò)熱源模塊安裝板4傳導(dǎo)到主工質(zhì)腔7內(nèi)壁，主工質(zhì)腔7內(nèi)儲(chǔ)存的工質(zhì)8受熱發(fā)生蒸發(fā)和沸騰，工質(zhì)由液體變成蒸汽，在此過(guò)程中吸收大量的熱量；蒸汽從主工質(zhì)腔7進(jìn)入分工質(zhì)腔11，由于風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，在分工質(zhì)腔11內(nèi)的蒸汽熱量被冷卻空氣帶走，蒸汽液化，液化后的工質(zhì)沿分吸液微通道10及主吸液微通道6流回到主工質(zhì)腔7內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)散熱循環(huán)。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。