[实用新型]相变冷板和基于相变材料的空间散热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及空间散热领域，尤其是一种相变冷板和基于相变材料的空间散热装置。

背景技术

传统的电子设备的散热装置采用风冷散热和液冷散热，自然界中热传递的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。风冷散热，实际上就是强制对流散热；液冷散热，实际上是利用热传导来进行散热，液冷散热比风冷散热具有更强的散热能力，散热速率也更快。两者均可应用于通常的电子元器件、电子芯片或模块等。在空间站中大多使用的是液冷散热装置来对电子设备进行散热。除此之外，还可以利用相变材料的多次热交换来进行散热。

目前，电子设备的散热通常采用直接接触热源的液冷板作为液冷散热装置，液冷板与热源直接接触，将热源的热量传递到其内部循环流动的液体中。然而，当热源发热量较大时，需要采用大功率的驱动泵来驱动液体循环流动，不利于节约能源。

专利号为CN123523223U的发明公开了一种基于相变原理的箭载散热冷板，用于解决箭载环境下的散热问题，该散热冷板包括上盖板、下壳体、相变材料以及封盖。其中，在上盖板的一面和/或下壳体的外表面上安装有箭载设备的发热组件，上盖板的另一面设有若干第一散热肋片；在下壳体的内部底面设有若干第二散热肋片；上盖板的另一面与下壳体组合连接形成一空腔，通过下壳体的开口向空腔内灌装有相变材料；在开口处安装有内采用弹性材料制成的封盖。该发明利用相变材料在相变过程中的吸热或放热现象，设计制作了结构简单轻巧、散热可靠的散热冷板，使该散热冷板散热量大、结构尺寸小，重量轻，可靠性高，且可重复使用，有利于节能。然而，当单独采用相变材料与热源多次热交换来进行散热时，由于相变过程速率较慢，因此也不利于快速对发热量大的热源进行散热。

专利号为CN125336732U的发明提供了一种基于非相变热超导原理的冷板散热器，包括：底板、冷却循环管路、盖板和热超导材料，其中，底板中部设有内凹的型腔，底板侧壁设有与型腔连通的充装口，型腔底部设有与型腔连通的进冷媒口和出冷媒口，进冷媒口和出冷媒口各连通一个接头，盖板密封连接在底板上且位于型腔的一侧，冷却循环管路置于型腔内，一端与进冷媒口连通，另一端与出冷媒口连通，热超导材料填充在型腔内。该冷板散热器普遍应用于各类大功率芯片、电器元件的散热，例如CPU、IGBT等，实现了冷板散热器工作表面的快速传热与均温，控制发热元件可使用在比较理想的温度。该冷板散热器的使用目的是为发热元件散热，使其在适宜的温度工作，且若冷板散热器工作面设置多个元件时，可使工作面温度均匀，保证各元件工作的均衡性，延长整体元件的使用寿命。然而，当单独采用超导材料与热源多次热交换来进行散热时，也无法达到理想的散热速率。

专利号为CN201590985U的实用新型涉及一种液冷板，包括液冷单元，还包括将热源的热量快速、均匀地传递到液冷单元的均热单元，均热单元与液冷单元为一体结构。该实用新型通过均热散热结构和液冷散热结构的有机结合，不仅有效消除了高热流密度器件或局部热量集中模块的局部热点，而且有效解决了大功耗热量的散热问题。由于均热单元与热源接触，均热单元在相变过程能够使热源热量快速、均匀地传递到均热单元的上表面，因此该实用新型可以有效消除高热流密度器件或局部热量集中模块的局部热点；由于液冷单元采用液冷散热方式，利用高效的对流换热方式将热源的热量带走，因此该实用新型具有较强的散热能力，可以实现大功耗热量的散热。然而，该专利中的均热单元无法进行大量热量的潜热蓄能，需要液冷单元消耗较大的功率进行快速散热。

因此，需要设计一种散热装置，该装置能够满足快速、节能地对发热量大的间歇式热源进行散热的要求。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种相变冷板，包括利用液体循环散热的液冷单元，和用于存储热量、并将热量传递给液冷单元的相变单元，相变单元采用相变材料，相变单元和液冷单元为可进行热量交换的一体结构。

进一步地，相变材料为在液态和固态之间变换的材料。

优选地，液冷单元包括设置在相变冷板上的液体流通管道，液体流通管道为盘管状或翅片状。

进一步地，相变单元为矩形腔体结构，矩形腔体内部填充相变材料。

优选地，液冷单元固定于矩形腔体的上表面，相变材料与液冷单元中的液体由液体流通管道的管道壁隔离和传递热量。