[发明专利]一种三维蒸汽腔式相变储热装置

说明书

本发明公开了一种三维蒸汽腔体式相变储热装置，包括三维蒸汽腔体和封装壳体；所述三维蒸汽腔体包括传热基板与散热齿，传热基板与散热齿均为中空结构形成一体式密闭空腔，蒸汽腔内密封有相变介质。所述封装壳体与三维蒸汽腔体散热齿之间同样形成一密闭空腔，内设有适量的相变材料；所述蒸汽腔传热基板一侧为受热平面。热量由受热平面流入，经三维蒸汽腔体扩散到散热齿外侧的相变材料。本设计基于三维蒸汽腔体良好扩热性和相变材料高效吸热特点，提供了具有高效传热、散热性能、且低成本的新型相变储热装置，解决了诸如机载等受限密闭空间下高热流密度、周期性热冲击场合的散热问题。

技术领域

本发明涉及电子散热领域，更具体地说，涉及一种三维蒸汽腔与相变材料相结合的储热装置。

背景技术

航天、弹载电子设备在工作中面临着诸多限制，如空间密闭狭小、体积重量限制、间歇性受到热流冲击以及外部气动加热等多种苛刻条件，普通的风冷、液冷等方式已无法适用于该特殊场合。相变储热装置因其结构紧凑、储能密度高、工作恒温和性能可靠等优势，在受限密闭环境下具有良好的应用前景。

在电子散热领域，相变储热装置具备优良的控温性能，但由于相变材料诸如石蜡、无机盐、脂肪酸等本身热导率低(热导率普遍低于5W/m.k)，导致体积相对较大的储热装置整体扩热能力差，局部融化、固液分离现象严重。提升储热装置的热导率是优化储热装置的关键。

近年来针对相变储热的研究多集中在高性能相变材料的研制、高热导骨架的研制以及储热装置的结构传热优化等方面。相关应用研究已取得了较大的进展，如专利号为ZL201410488344.1的中国专利中，为改善储热装置热导率，在储热装置的金属壳体内部填充泡沫金属，虽然泡沫金属与金属壳体内壁采用以过盈方式配合，但泡沫金属与金属壳体间的接触热阻依然很大，影响储热装置整体热导率。再如专利号为ZL201810965310.5的中国专利中，提出用于航天电子设备热控、弹载雷达热控的相变储热装置，采用石墨烯骨架提升储热装置的热传效率，同样存在石墨烯骨架与封装壳体间接触热阻较大的问题，而且目前石墨烯成本仍然很高。

因此，急需寻求一种新的技术方案，以便解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目标是提供了一种结构简便、整体储热性能良好、且低成本的相变储热装置。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明可采用以下技术方案：

一种三维蒸汽腔式相变储热装置，包括三维蒸汽腔体、覆盖于三维蒸汽腔体上的封装壳体；所述三维蒸汽腔体包括传热基板及自传热基板向上延伸的若干散热齿，传热基板及散热齿内部均为中空的，且传热基板内部空腔与每个散热齿的内部空腔均连通称为整体密闭空腔；封装壳体与传热基板之间密封形成密闭的收容腔，且若干散热齿均位于该收容腔内，收容腔内还填充有相变材料；且相变材料包裹住若干散热齿；三维蒸汽腔体内填充有相变介质。

进一步的，传热基板内部填充有烧结多孔介质。

进一步的，所述传热基板的外表面为发热器件安装面。

进一步的，传热基板和散热齿为一体成型。

进一步的，所述传热基板设有相变介质充注口；封装壳体上设有相变材料充注口。

进一步的，所述相变材料为石蜡或无机水合盐；相变材料的填充量为收容腔体积的85％～95％。

进一步的，相变介质为丙酮或乙醇，相变介质充注量为整体密闭空腔体积的20％～30％。

进一步的，所述该储热装置的封装形式包括：先将三维蒸汽腔体与封装壳体进行封装，然后往收容腔内填充相变材料，密封充注口，再往三维蒸汽腔体内充注相变介质，最后对充注口进行密封；或者先将相变介质注入三维蒸汽腔体内，然后将三维蒸汽腔体与封装壳体进行封装，最后再向收容腔内填充相变材料。

有益效果：