[发明专利]三维吸热装置

说明书

本发明涉及一种用于吸收从外部热源传递的热量从而抑制热源的温度升高的三维吸热装置。该装置包括：构成该装置的外形的密封构件；在密封构件内部以三维栅格结构连接的第一空间；以及在密封构件的内部空间中构成未被第一空间占据的空间的第二空间，其中第一空间和第二空间中的至少一个形成用于操作流体蒸气的通道，并且沿着其内表面设置有芯体，使得液态操作的流体被吸收，并且如果需要可以使上述空间中的一个填充有相变材料并且赋有蓄热性能。该装置可以通过在装置内部使传热系统三维延长和多样化而具有提高的传热速率。另外，传热系统的一部分可以具有蓄热性能，使得整体上能够在没有任何独立的强制冷却装置的情况下仅通过自然冷却实现恒速操作，同时抑制温度升高，并且传热速率和/或蓄热性能的这样的改进能够以紧凑的方式设计具有受抑制的能量消耗和噪声产生的装置。此外，根据本发明的三维吸热装置由于传热通道之间的三维连接结构而具有改进的抵抗外力的耐久性，并且对操作方向没有限制，使包括吸热装置的系统的设计不受限制。

技术领域

本发明涉及一种吸收从外部热源传递的热量以抑制热源的温度升高的吸热装置。

背景技术

通常，在包括电子部件(例如，半导体)的各种产品中，操作期间产生的热量需要被有效地排到外部，以避免性能恶化。在相关技术中，热管作为用于将热源产生的热量传递至其他地方的非常有效的手段而被广泛知晓。Amir Faghri的论文中披露了这样的热管的操作原理及发展状况(Amir Faghri,热管科学与技术的综述与进展(Review and Advancesin Heat Pipe Science and Technology)，ASME热传导杂志(ASME Journal of HeatTransfer)第134卷，第123001-1至18页，2012年)。

图1示出了传统热管的结构，图1A是热管的纵剖视图，图1B是热管的横剖视图。图1的线性热管1包括长的柱状气密容器11和形成在气密容器11的内壁上的多孔芯体14。芯体14浸渍在液化的工作流体中，并且因热量而发生相变的气态工作流体穿过的通道12形成在芯体14内部。气密容器11的内部空间沿纵向从图中的左侧被划分成蒸发部分A、隔热部分B和冷凝部分C。通过从外部热源(没有示出)传递的热量，工作流体在蒸发部分A的芯体14中蒸发以吸收热量。因此，通道12的压力增大，使得气态工作流体移动到冷凝部分C。到达相对的冷凝部分C的气态工作流体冷凝成液态工作流体以放出热量，在冷凝部分C中被吸入芯体14中，然后通过毛细作用沿着芯体14流回到蒸发部分A中。外部热源产生的热量可以通过包括工作流体的蒸发、冷凝和移动的循环过程被有效地吸收和传递。

同时，使用这样的线性热管的传热原理的扁平热管也是已知的。例如，图2A示出了用作芯体的扁平热管的示例，因为相比下部构件21，中间构件24的上表面和下表面之间的间隙更小(Novel Concepts,Inc.http://www.novelcon ceptsinc.com/)。图2B示出了其中工作流体的通道是打开的扁平热管的示例(Celsia Inc.http://celsiainc.com/vapor-chamber-one-piece-design/)。图2A和图2B的扁平热管是设计用于冷却传递少量热量的产品(例如，电子部件)的示例，并且扁平热管的厚度薄至1mm。如图2B那样，图2C示出了当如喷气式飞机的喷射偏转器中那样需要大量热传递时所使用的扁平热管的示例，像图2B一样，工作流体的通道被打开(D.T.Queheillalt,G.Carbajal,G.P.Peterson,H.N.G.Wadley,国际传热与传质杂志(International Journal of Heat and Mass Transfer)第51卷，第312-326页，2008年)。这样的扁平热管在板下方施加的热量被传递到整个区域的意义上也被称为散热器。

图1和图2所示的传统的线性或扁平热管具有各种优点：该热管结构简单，即使在温度梯度不大的情况下也能运行并且响应速度快，并且加热单元和冷却单元可以彼此分离，或者加热单元和冷却单元的作用可以相互切换。因此，线性或扁平热管已经广泛用于各个领域。