一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置。裝置包括下蓋板、入水管道、入口管道連接頭、真空抽氣口、上蓋板、支撐柱、容置空間、超親水微納結(jié)構(gòu)涂層、蒸發(fā)區(qū)、微通道管束、出口管道連接頭、出水管道、局部發(fā)熱源、基板、微通道孔。本實(shí)用新型通過微通道管束布置導(dǎo)平板熱管的內(nèi)部管冷凝段空間，從而實(shí)現(xiàn)大大減小整個(gè)散熱器裝置的空間。通過微通道管的排列布置增加散熱的表面積，通過微通道管內(nèi)的水的強(qiáng)制對流提高換熱系數(shù)，提高冷凝端的換熱能力；通過超親水微納結(jié)構(gòu)涂層強(qiáng)化蒸發(fā)區(qū)的沸騰換熱能力；最終達(dá)到提升裝置的整體換熱能力目的。
【專利說明】一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，屬于電子器件強(qiáng)化換熱【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米技術(shù)的發(fā)展，電子器件的體積越小，但局部單位面積的熱流密度卻越來越高，有限空間內(nèi)高效快速散熱成為制約電子器件設(shè)備制造發(fā)展的主要制約因素之一。
[0003]熱管作為一種導(dǎo)熱二極管，具有極高的傳熱能力，熱管或均溫板等為實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)的高效換熱提供了一種選擇。目前，利用熱管或均溫板作為服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、基站以及LED等設(shè)備中的關(guān)鍵部件如CPU的散熱已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。
[0004]但對于現(xiàn)有均溫板散熱技術(shù)而言，如中國專利CN200420120470.3以及中國專利CN200420120475.6，均是通過在冷凝端的外部通過翅片等強(qiáng)化換熱的方式將熱量最終帶走。此類技術(shù)存在的主要問題包括:
[0005](I)翅片等外部強(qiáng)化換熱件增加了散熱的空間，從而制約了系統(tǒng)裝置的小型化和緊湊化發(fā)展。
[0006](2)翅片等的通過空氣對流換熱的熱流密度仍然無法滿足局部高熱流密度的散熱需求，需要更有效的散熱方式。
[0007]因此針對上述問題，對于利用熱管對局部高熱流密度進(jìn)行強(qiáng)化散熱還有進(jìn)一步提升和改進(jìn)的空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置包括下蓋板、入水管道、入口管道連接頭、真空抽氣口、上蓋板、支撐柱、容置空間、超親水微納結(jié)構(gòu)涂層、蒸發(fā)區(qū)、微通道管束、出口管道連接頭、出水管道、局部發(fā)熱源、基板、微通道孔；下蓋板與上蓋板通過焊接連接形成密閉的容置空間；下蓋板與上蓋板之間設(shè)有支撐柱，支撐柱的一端與上蓋板焊接；上蓋板上設(shè)有真空抽氣口 ；下蓋板的內(nèi)表面涂有超親水微納結(jié)構(gòu)涂層；下蓋板底面上通過機(jī)械壓制形成蒸發(fā)區(qū)；下蓋板的上端設(shè)有微通道孔；微通道管束穿過微通道孔布置在容置空間內(nèi)部，微通道管束與微通道孔之間焊接密封；微通道管束的兩端分別通過入口管道連接頭和出口管道連接頭與入水管道和出水管道依次連接；局部發(fā)熱源分布在基板上，局部發(fā)熱源上表面與蒸發(fā)區(qū)的外表面通過導(dǎo)熱膠連接。
[0011]所述的微通道管束的位置為容置空間的氣液界面的上方，其數(shù)量為單根或者多根，其排列為平行排列或者交錯(cuò)排列。所述的容置空間內(nèi)的工作流體為水、甲醇、乙醇、氟利昂、丙酮工作范圍在2(Tl20°C的流體工質(zhì)，容置空間內(nèi)工質(zhì)的充液率為0.2、.6。所述的蒸發(fā)區(qū)的表面大小和形狀與局部發(fā)熱源的表面大小和形狀相同，其數(shù)量為單個(gè)或者多個(gè)；其布置也與局部發(fā)熱源成一一對應(yīng)關(guān)系；蒸發(fā)區(qū)的高度Hl與局部發(fā)熱源的高度H2之和為下蓋板與基板之間的設(shè)計(jì)高度H。所述的下蓋板和微通道管束為銅、鋁具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料。所述的上蓋板材料為不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)較差的材料，或者與下蓋板的材料相同。
[0012]本實(shí)用新型通過微通道管束布置導(dǎo)平板熱管的內(nèi)部管冷凝段空間，從而大大減小實(shí)現(xiàn)減小整個(gè)散熱器裝置的空間。通過微通道管的排列布置增加散熱的表面積，通過微通道管內(nèi)的水的強(qiáng)制對流提高換熱系數(shù)，實(shí)現(xiàn)提高冷凝端的換熱能力；通過超親水微納結(jié)構(gòu)涂層實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化蒸發(fā)區(qū)的沸騰換熱能力；最終達(dá)到提升裝置的整體換熱能力目的。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是含有單個(gè)局部熱源的有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是含有多個(gè)局部熱源的有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是含有單個(gè)局部熱源的有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置的下蓋板仰視圖；
[0016]圖4是含有多個(gè)局部熱源的有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置的下蓋板仰視圖；
[0017]圖5是有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置的下蓋板側(cè)視圖。
[0018]圖中:下蓋板1、入水管道2、入口管道連接頭3、真空抽氣口 4、上蓋板5、支撐柱6、容置空間7、超親水微納結(jié)構(gòu)涂層8、蒸發(fā)區(qū)9、微通道管束10、出口管道連接頭11、出水管道12、局部發(fā)熱源13、基板14、微通道孔15。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1-5所示，有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置包括下蓋板1、入水管道2、入口管道連接頭3、真空抽氣口 4、上蓋板5、支撐柱6、容置空間7、超親水微納結(jié)構(gòu)涂層8、蒸發(fā)區(qū)9、微通道管束10、出口管道連接頭11、出水管道12、局部發(fā)熱源13、基板14、微通道孔15 ;下蓋板I與上蓋板5通過焊接連接形成密閉的容置空間7 ;下蓋板I與上蓋板5之間設(shè)有支撐柱6，支撐柱6的一端與上蓋板5焊接；上蓋板5上設(shè)有真空抽氣口 4 ;下蓋板I的內(nèi)表面涂有超親水微納結(jié)構(gòu)涂層8 ;下蓋板I底面上通過機(jī)械壓制形成蒸發(fā)區(qū)9 ;下蓋板I的上端設(shè)有微通道孔15 ;微通道管束10穿過微通道孔15布置在容置空間7內(nèi)部，微通道管束10與微通道孔15之間焊接密封；微通道管束10的兩端分別通過入口管道連接頭3和出口管道連接頭11與入水管道2和出水管道12依次連接；局部發(fā)熱源13分布在基板14上，局部發(fā)熱源13上表面與蒸發(fā)區(qū)9的外表面通過導(dǎo)熱膠連接。
[0020]所述的微通道管束10的位置為容置空間7的氣液界面的上方，其數(shù)量為單根或者多根，其排列為平行排列或者交錯(cuò)排列。所述的容置空間7內(nèi)的工作流體為水、甲醇、乙醇、氟利昂、丙酮等工作范圍在2(Tl20°C的流體工質(zhì)，容置空間7內(nèi)工質(zhì)的充液率為0.2^0.6。所述的蒸發(fā)區(qū)9的表面大小和形狀與局部發(fā)熱源13的表面大小和形狀相同，其數(shù)量可以是單個(gè)也可以是多個(gè)；其布置也與局部發(fā)熱源13成一一對應(yīng)關(guān)系；其個(gè)體高度Hl與局部發(fā)熱源13的高度H2之和為下蓋板I與基板14之間的設(shè)計(jì)高度H。所述的下蓋板I和微通道管束10為銅、鋁等具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料。所述的上蓋板5材料可為不銹鋼等導(dǎo)熱系數(shù)較差的材料，也可與下蓋板I的材料相同。
[0021]有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置的散熱方法是:下蓋板I與上蓋板5之間以及微通道管束10與微通道孔15之間通過焊接密封，再通過真空抽氣口 4抽真空形成一個(gè)平板式熱管結(jié)構(gòu)。基板14上的局部發(fā)熱源13產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到蒸發(fā)區(qū)9壁面通過加熱工質(zhì)進(jìn)行換熱，以保證局部發(fā)熱源13的溫度不超過設(shè)計(jì)工作溫度，工質(zhì)吸熱沸騰產(chǎn)生蒸汽上升到容置空間7的上部空間，形成氣液界面；冷水經(jīng)入水管道2流入到微通道管束10內(nèi)，容置空間7的上部空間內(nèi)的蒸汽通過在微通道管束10外表面冷凝換熱加熱微通道管束10內(nèi)的水，加熱后的水經(jīng)出水管道12流出，實(shí)現(xiàn)換熱目的。微通道管束10外表面的冷凝液態(tài)工質(zhì)通過下蓋板I內(nèi)表面的超親水微納結(jié)構(gòu)涂層8的表面張力和重力作用，回流到蒸發(fā)區(qū)9。蒸發(fā)區(qū)9表面的超親水微納結(jié)構(gòu)涂層8還有助于強(qiáng)化沸騰熱換熱。
[0022]本實(shí)用新型的具體工作過程為:基板上的局部發(fā)熱源開始工作后開始產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度升高，通過導(dǎo)熱將熱量傳送給下蓋板的蒸發(fā)區(qū)，換熱工質(zhì)在蒸發(fā)區(qū)在沸騰區(qū)進(jìn)行沸騰換熱將熱量輸送到容置空間的上半部的冷凝區(qū)間，在冷凝區(qū)間內(nèi)，通過在微通道管束上的冷凝換熱將熱量輸送給管束內(nèi)的水，入水管道內(nèi)進(jìn)來流進(jìn)的冷水在微通道管束內(nèi)通過對流換熱吸熱加熱后，從出水管道流出，完成對基板局部高熱流的散熱過程。
【權(quán)利要求】
1.一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于包括下蓋板(I)、入水管道(2)、入口管道連接頭(3)、真空抽氣口(4)、上蓋板(5)、支撐柱(6)、容置空間(7)、超親水微納結(jié)構(gòu)涂層(8)、蒸發(fā)區(qū)(9)、微通道管束(10)、出口管道連接頭(11)、出水管道(12)、局部發(fā)熱源(13)、基板(14)、微通道孔(15);下蓋板(I)與上蓋板(5)通過焊接連接形成密閉的容置空間(7);下蓋板(I)與上蓋板(5)之間設(shè)有支撐柱(6)，支撐柱(6)的一端與上蓋板(5)焊接；上蓋板(5)上設(shè)有真空抽氣口(4);下蓋板(I)的內(nèi)表面涂有超親水微納結(jié)構(gòu)涂層(8);下蓋板(I)底面上通過機(jī)械壓制形成蒸發(fā)區(qū)(9);下蓋板(I)的上端設(shè)有微通道孔(15);微通道管束(10)穿過微通道孔(15)布置在容置空間(7)內(nèi)部，微通道管束(10)與微通道孔(15)之間焊接密封；微通道管束(10)的兩端分別通過入口管道連接頭(3)和出口管道連接頭(11)與入水管道(2)和出水管道(12)依次連接；局部發(fā)熱源(13)分布在基板(14)上，局部發(fā)熱源(13)上表面與蒸發(fā)區(qū)(9)的外表面通過導(dǎo)熱膠連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于所述的微通道管束(10)的位置為容置空間(7)的氣液界面的上方，其數(shù)量為單根或者多根，其排列方式為平行排列或者交錯(cuò)排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于所述的容置空間(7)內(nèi)的工作流體為水、甲醇、乙醇、氟利昂、丙酮，容置空間(7)內(nèi)工質(zhì)的充液率為 0.2?0.6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)區(qū)(9)的表面大小和形狀與局部發(fā)熱源(13)的表面大小和形狀相同，其數(shù)量為單個(gè)或者多個(gè)；其布置也與局部發(fā)熱源(13)成一一對應(yīng)關(guān)系；蒸發(fā)區(qū)(9)的高度Hl與局部發(fā)熱源(13)的高度H2之和為下蓋板(I)與基板(14)之間的設(shè)計(jì)高度H。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于所述的下蓋板(I)和微通道管束(10 )為銅、鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有限空間內(nèi)局部高熱流的散熱裝置，其特征在于所述的上蓋板(5 )材料為不銹鋼，或者與下蓋板(I)的材料相同。
【文檔編號】F28D15/02GK203980974SQ201420228336
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張良 申請人:浙江大學(xué)