双流体自循环散热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种双流体自循环散热装置，包括：内部设有发热器件的腔体；散热组件，包括流道和散热翅片，所述流道内循环有液态金属和低沸点工质的混合物，所述流道具有吸热端和散热端，所述吸热端位于所述腔体的内部，所述散热端和散热翅片位于腔体的外部。本实用新型专利技术不需要驱动装置，且散热模块自循环、体积小、无噪音、可靠性高，利用流道内非金属工质的压力差驱动液态金属循环流动，将模块内部器件热量持续导出到模块外壁的散热端处，最终将热量散发至设备周围空气中，散热效果显著，并且能满足GJB150A振动、高低温、盐雾等各项严酷的环境指标，适用于军用设备散热设计。

Two-fluid self-circulating radiator

【技术实现步骤摘要】
双流体自循环散热装置
本技术属于散热
，具体涉及一种能够自循环的双流体散热装置。
技术介绍
目前,随着电子设备功能的提高，其模块的集成度和热流密度也在显著提升，比如电源模块，功放模块，综合模块等。特别地，对于高热流密度的芯片来说，若不能采取有效的散热手段，使芯片的热量有效散发出去，就会造成其使用寿命降低，严重时甚至烧毁芯片。由于大多数军用平台对于模块的重量、尺寸、可靠性要求越来越高，特别是，在直接承受高湿、高盐雾、霉菌等严酷环境时，模块要求采用密闭结构设计与外界潮湿、霉菌、盐雾空气隔绝。目前，传统的开放式强迫风冷无法满足设备严酷的“三防”要求，而采用传统的液冷方案需将发热器件固定于液冷冷板上，通过液体流动能有效的带走热量。但是传统液冷所需的二次冷却设备空间的约束常常成为其限制性设计因素，而且传统液冷系统需要泵驱动，同时也会带来低温下能耗增加、传统液冷源和设备之间管路连接的问题。综上，需要新型散热技术，将模块内部器件热量持续、快速、高效导出到模块外壁散热端处，再对散热端采取自然散热、强迫风冷等冷却方式，将热量散发至模块周围空气中。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种无源驱动、小体积、高可靠性的双流体自循环散热装置。为实现上述目的，本技术提供了一种双流体自循环散热装置，包括：内部设有发热器件的腔体；散热组件，包括流道和散热翅片，所述流道内循环有液态金属和低沸点工质的混合物，所述流道具有吸热端和散热端，所述吸热端位于所述腔体的内部，所述散热端和散热翅片位于腔体的外部。在一个实施例中，所述吸热端位于所述腔体的底部，所述散热端位于所述腔体的侧壁上。在一个实施例中，所述散热翅片具有多个且呈片状结构，多个散热翅片平行的固定在所述腔体的外侧壁上。在一个实施例中，所述流道的散热端穿插并位于所述散热翅片内。在一个实施例中，所述流道为刚性结构。在一个实施例中，所述流道通过整体铸造的方式与腔体呈一体结构设计。在一个实施例中，所述流道通过整焊接的方式与腔体连接为一体。在一个实施例中，所述液态金属为常温下呈液态的镓、汞、镓基二元合金、镓基多元合金、镓基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金中的一种或多种组合。在一个实施例中，所述低沸点工质为氟化液、异戊烷或异丙醇中的一种或多种组合。与现有技术相比，本技术的优点在于：(1)自驱动，本技术不需引入任何驱动装置，利用低沸点工质膨胀或气化产生的压力差驱动液态金属流动。(2)本技术不需外界供液，采用双流体自循环散热设计，不需额外的二次冷却装置。(3)采用整体铸造或焊接等加工方式将流道与模块腔体相连为一体，一体化设计与制造，最大程度地降低二者之间的热阻，提高热传导效率。其中流道形状根据结构设计需要设计；(4)液态金属具有远高于水、空气及许多非金属介质的导热率，因此液态金属散热器相对传统水冷可实现更加高效的热量输运及极限散热能力；(5)低沸点工质受热气化相变时吸收热量，冷凝式释放热量。同时驱动液态金属在流道内循环散热。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术进行更详细的描述。其中：图1为本技术散热装置的结构图；图2为本技术流道内液态金属和低沸点工质混合液的循环示意图。在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步说明。借此对本技术如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不存在冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。本实施例中提到的“底部”等描述是按照通常的意义而定义的，比如，重力的方向是底部，为便于叙述明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，也当视为本技术可实施的范畴。传统液冷散热系统利用泵使散热管中的冷却液(水或有机溶液)循环并进行散热，液态金属具有远高于非金属流体的导热率，理论上流动的液态金属具有远高于非金属流体的导热率，是一种新型散热技术。但是要利用液态金属进行循环散热需要依靠驱动装置。现有技术中电磁泵驱动液态金属在流道内循环流动进行散热。而本技术则结合液态金属高效导热和低沸点工质吸热而产生压力变化的特点，提供了一种双流体自循环散热装置，如图1所示，包括：腔体1和散热组件，其中腔体1内部设有发热器件(图中未显示)；散热组件包括流道2和散热翅片3；所述流道2是密封的环腔，所述流道2内循环有液态金属4和低沸点工质5的混合物，所述流道2具有吸热端和散热端，所述吸热端位于所述腔体1的内部，所述散热端和散热翅片3位于腔体1的外部。本技术基于低沸点工质5的汽化机理与液态金属4的室温可流动性，利用低沸点工质5的汽化潜热在吸热端吸收腔体1内发热器件的大量热量，同时利用低沸点工质5与室温液态金属4的流动性在散热端强化散热。根据发热器件的结构需要，腔体1结构可设计为任意形状的腔状结构，在本实施例中，腔体1呈长方体状；流道2的形状和布局也可根据腔体1内的热分布情况而合理的设计，如图2所示的本实施例，所述吸热端呈U型结构且位于所述腔体1的底部，所述散热端则由多个连通的U型管组成且位于所述腔体1的侧壁上。此外，在本实施例中，所述散热端垂直于所述吸热端，流道2的吸热端内的低沸点工质5在加热作用下发生膨胀或沸腾，流道2管内的压力升高，可推动液态金属4流动到散热端；而所述散热端的位置高于所述吸热端的位置，因此，在散热端处低沸点工质5放热、降温后，流道2管内压力降低，低沸点工质5在重力作用下循环回流至吸热端，形成一个自循环的热量输运系统。需要说明的是，散热端也可以与吸热端呈平行或其他状态。再如图1所示，本实施例中，所述散热翅片3具有多个且呈片状结构，多个散热翅片3平行的固定在所述腔体1的外侧壁上。优选地，所述流道2的散热端穿插并位于所述散热翅片3内。液态金属4将热量传递至散热端的散热翅片3处后，通过散热翅片3将热量散发至腔体1周围的空气中。在一个实施例中，所述流道2为管状的刚性结构。流道2由但不限于不锈钢、铜或钛合金的刚性材料制成，所述流道2横截面呈圆形等管状结构。优选地，所述流道2嵌入在所述腔体1的体壁的内部，在一个实施例中，所述流道2通过整体铸造的方式与腔体1呈一体结构设计。在一个实施例中，所述流道2通过整焊接的方式与腔体1连接为一体。一体化的结构设计与制造，最大程度地降低流道2与腔体1之间的热阻，提高热传导效率。流道2的刚性结构有利于嵌入腔体1的体壁内，一方面节省空间，有利于小型化设计；另一方杜绝流道2漏液的风险。在一个实施例中，所述液态金属4为常温下呈液态的镓、汞、镓基二元合金、镓基多元合金、镓基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金中的一种或多种组合。在一个实施例中，所述低沸点工质5为氟化液、异戊烷、异丙醇或其他沸点低的工质中的一种或多种组合。下面，将具体描述本技术的工作过程：腔体1内部的发热器件产生的热量传导至流道2的吸热端，流道2内的液态金属4吸收热量，同时低沸点工质5在加热作用下发生膨胀或者沸腾，流道2内部压力升高，推动流道2内的液态金属4流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双流体自循环散热装置，其特征在于，包括：内部设有发热器件的腔体；散热组件，包括流道和散热翅片，所述流道内循环有液态金属和低沸点工质的混合物，所述流道具有吸热端和散热端，所述吸热端位于所述腔体的内部，所述散热端和散热翅片位于腔体的外部。

【技术特征摘要】
1.一种双流体自循环散热装置，其特征在于，包括：内部设有发热器件的腔体；散热组件，包括流道和散热翅片，所述流道内循环有液态金属和低沸点工质的混合物，所述流道具有吸热端和散热端，所述吸热端位于所述腔体的内部，所述散热端和散热翅片位于腔体的外部。2.根据权利要求1所述的双流体自循环散热装置，其特征在于，所述吸热端位于所述腔体的底部，所述散热端位于所述腔体的侧壁上。3.根据权利要求1所述的双流体自循环散热装置，其特征在于，所述散热翅片具有多个且呈片状结构，多个散热翅片平行的固定在所述腔体的外侧壁上。4.根据权利要求1所述的双流体自循环散热装置，其特征在于，所述流道的散热端穿插并位于所述散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽丹，张庆军，何钊，刘压军，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川,51