[发明专利]易于气泡生成和逃逸的相变散热器

说明书

本发明涉及一种易于气泡生成和逃逸的相变散热器，该方案包括散热冷板、散热台面盖板及水汽分离膜；所述散热冷板上设有交错排布的波纹弧形结构，每个所述波纹弧形结构包括波谷和波峰，冷却液进入波谷处在波谷处生成气泡，气泡沿波谷与波峰之间的波面到波峰处逃逸上升到水汽分离膜；所述散热台面盖板与散热冷板密封配合；所述水汽分离膜设于散热冷板的上出口与散热冷板的通道之间，并用于阻隔液体，使得气态冷却液能顺利流出；气态冷却液从散热冷板的上出口溢出，液态冷却液从散热冷板的下进口进入，上出口高度位置高于下进口，该散热器具有加速气泡生成和逃逸，显著提高换热能力，结构简单，无需外部循环泵的优点。

技术领域

本发明涉及一种相变散热器，具体涉及一种易于气泡生成和逃逸的相变散热器。

背景技术

大功率电力电子器件的散热技术中，流动沸腾是换热系数最高的形式之一，在现有的大功率电力电子器件的散热器中，采用流动沸腾技术的冷媒相变冷板效率较高。

中国专利CN201710961842.7公开了一种冷媒相变冷板，具体包括：冷板基板，其上布置有入口混合腔、出口混合腔，及用于连通入口混合腔和出口混合腔的流道；设置于冷板基板上，对流道进行封闭的盖板，发热元件设置在盖板和/或冷板基板上。流道包括彼此连通的正向流道和逆向流道，正向流道与逆向流道之间通过弯道连通，冷媒从入口混合腔进入，经过一级以上的正向流道及一级以上的逆向流道后，从出口混合腔流出。正向流道和逆向流道均包括彼此连通的突缩流道和扩张流道，每通过一次突缩流道和扩张流道，使冷媒在流道内每隔一段距离发生一次水力空化过程。

但是上述冷媒相变散热器依靠外部循环泵驱动工作，内部工作压力较大，容易发生形变及泄漏问题，且内部流道容易形成气泡堵塞，影响散热性能。而且现有技术的散热台面过于平整冷媒受热相变产生的气泡很容易依附在这些平面上，气泡大量堆积会产生局部绝热层，由于气泡的导热率低，因此会大大降低换热效率，此时需要外部加压的方式实现热输入和热输出的平衡，就需要额外浪费电能。

因此，亟待设计一种可无需外部循环泵驱动工作的同时具有良好的散热效果的相变散热器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种易于气泡生成和逃逸的相变散热器。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：易于气泡生成和逃逸的相变散热器包括散热冷板、散热台面盖板及水汽分离膜；所述散热冷板上设有交错排布的波纹弧形结构，每个所述波纹弧形结构包括波谷和波峰，冷却液进入波谷处在波谷处生成气泡，气泡沿波谷与波峰之间的波面到波峰处逃逸上升到水汽分离膜；所述散热台面盖板与散热冷板密封配合；所述水汽分离膜设于散热冷板的上出口与散热冷板的通道之间，并用于阻隔液体，使得气态冷却液能顺利流出；气态冷却液从散热冷板的上出口溢出，液态冷却液从散热冷板的下进口进入，上出口高度位置高于下进口。

工作原理：工作时，通过外部管路通入冷却液介质，冷却液介质在散热冷板与散热台面盖板之间形成容腔内进行热交换，当冷却液接触交错排布的波纹弧形结构的时候，可迅速产生气泡并通过顶部的水汽分离膜从出口排出，利用重力的作用，使得液态的冷却液可重新下降回落，而气态的冷却液上升排出。

有益效果：

1、相比现有技术，本方案可使用在无需外部循环泵的冷却系统，绿色节能，冷却安全裕度大，适应于各种散热工况，且避免了因内部压力大造成的冷却泄露的问题发生。

2、冷却液在凹凸不平的波纹弧形结构上更容易产生气泡，气化核心数目增多，极大的增强了换热能力。

3、相比现有技术，本方案的结构更为简单，无需设置复杂的内部流道，可显著减小散热器的体积，从而降低安装难度和加工成本。

4、利用重力作用使得冷却液在被气泡带动上升后会持续下降，从而与上升的气泡流向相反，形成气液循环流动，可显著提高换热效率，使得散热冷板与散热台面盖板之间形成容腔内热量分布更加均匀，进一步提高散热效果。