[发明专利]一种热管散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，特别涉及一种能应对变工况和高负荷的热管散热装置。

背景技术

随着大功率LED照明、大型服务器以及航空航天领域中高热流密度器件技术的飞速发展，单一设备的热流密度从原先的0.1-10W/cm²的量级向着10-1000W/cm²乃至更高的量级快速发展。传统热管散热器的蒸发器由于其单纯依靠毛细抽力维持着液态工质向相变界面传递的过程，在应对小功率散热时运行稳定性问题尚不严重，但在应对变负荷工况或高负荷工况时，由于热流密度急剧波动或急剧上升，传统热管散热器依靠单一的吸液芯往往不能应对突变的工况以及急剧上升的热流，因此其散热效果和运行稳定性不甚理想，严重影响着高热流密度器件本身的安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够稳定运行并有效帮助高热流密度器件应对工况频繁转换，克服传统热管在高负荷运行时易产生干涸的难题，提高热流密度器件的运行稳定性与安全性的热管散热装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种热管散热装置，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器包括壳体、第一吸热芯、第二吸热芯、蒸发腔、膨胀腔、工质贮存腔、补偿腔和绝热腔，所述膨胀腔位于所述壳体的最外部及顶部，所述膨胀腔的内侧设置有所述绝热腔，所述绝热腔的内侧通过隔板分隔成所述工质贮存腔和补偿腔，所述补偿腔的外周设置有所述第二吸热芯，所述第二吸热芯的下部与所述第一吸热芯相接，所述第一吸热芯的下表面与所述壳体的底板之间形成所述蒸发腔，在所述蒸发腔内，所述底板的上表面上设置有多个微槽道，所述微槽道与所述第一吸液芯紧密接触；所述绝热腔的下端与所述微槽道的上表面齐平；所述膨胀腔的下端与所述壳体的底板相接；所述工质贮存腔的上部与所述膨胀腔之间设置有弹性膜片，所述弹性膜片与所述隔板之间设置有复位弹簧；所述补偿腔内安装有连通所述工质贮存腔和补偿腔的补水管路，所述补水管路上安装有第一单向阀，内部供液管路一端与所述工质贮存腔连接，另一端位于所述第一吸液芯和第二吸液芯相接处，所述内部供液管路上安装有第二单向阀；所述膨胀腔内充注有相变膨胀工质，所述补偿腔内充注有冷却工质；蒸汽接管一端与所述蒸发腔的蒸汽出口连接，另一端与所述冷凝器进口连接，液体接管一端与所述冷凝器的出口连接，另一端与所述补偿腔的冷凝液回流口连接。

所述微槽道的高与宽分别为0.1-5mm，所述微槽道与所述蒸汽出口呈平行或垂直布置。

所述壳体为铜或不锈钢材料。

所述壳体的截面为圆形或矩形。

所述第一吸液芯的孔隙率高于所述第二吸液芯的孔隙率。

所述第一吸液芯和第二吸液芯为金属丝网、分子筛、烧结金属粉末或有机聚合物。

所述第一吸液芯的孔隙率在30%-50%之间，所述第二吸液芯的孔隙率在50-80%之间。

与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：

1、本发明的热管散热装置通过各部分结构的合理设计，解决了在高负荷运行时易产生干涸的难题，能够提高热流密度器件的运行稳定性与安全性，并能够有效帮助高热流密度器件应对工况频繁转换。

2、本发明的热管散热装置设置有绝热腔，一方面起到减少壳体吸收底板的加热量，另一方面，绝热腔的设置可以隔绝周围环境的热量传递至蒸发器的内部，防止补偿腔内部因热量的急剧变化而使得液态工质产生蒸发阻断液体向相变界面的传递，提高了热管散热装置的运行稳定性。

3、本发明的热管散热装置采用不同孔隙率的吸液芯，使得两个吸液芯的导热系数不同，第一吸液芯的孔隙率高于所述第二吸液芯的孔隙率，第一吸液芯采用较小的孔隙率可以保证汽液相变界面具有较高的毛细抽吸压头，高负荷运行时不易干涸，而第二吸液芯采用较高的孔隙率，渗透效果好。综合效果表现为：在保持热管较高驱动压头同时减小了冷却工质在向蒸发腔的传输过程中遇到的渗透阻力，并较大幅度的削弱了底板从蒸发腔向补偿腔的漏热。

附图说明

图1所示为本发明热管散热装置的结构示意图；

图2所示为本发明热管散热装置中壳体截面为圆形的俯视图；

图3所示为本发明热管散热装置中壳体截面为矩形的俯视图；

图4所示为图1中的A-A剖视图；

图5所示为图1中的B-B剖视图；

图6所示为图1中的C-C剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。