基于相变热能转换的散热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相变热能转换的散热系统及方法，属一种散热系统，系统包括相变腔体，相变腔体的内部填充有相变介质，且相变腔体的任意一侧嵌入有热模块容置腔；相变腔体还通过第一管路与能量转变腔体相连通；能量转变腔体的内部活动安装有转轴，转轴上安装有动力叶片，动力叶片上设有压差调节孔；转轴延伸至能量转变腔体的外部；且能量转变腔体还通过第二管路与冷却腔相连通；冷却腔还通过第三管路与相变腔体相连通；相变介质在系统中进行冷凝液化前，首先将气态相变介质的势能转变为动能，且在第三管路上两个U型部的作用下，可防止液态的相变介质回流至冷却腔中，使其始终保持单向流动，有效提升了散热系统使用时的运行效率。

Heat dissipation system and method based on Transformation of heat energy in phase change

The invention discloses a heat dissipation system and method based on phase change thermal energy conversion, which belongs to a heat dissipation system. The system includes a phase change cavity. The interior of the phase change cavity is filled with phase change medium, and a heat module accommodating cavity is embedded on any side of the phase change cavity, and the phase change cavity is connected by the first pipeline and the energy transition cavity. The internal activity of the energy transformation cavity is installed with a rotating shaft, a dynamic blade is installed on the rotating shaft, a pressure difference adjusting hole is arranged on the power blade, the rotating shaft extends to the external of the energy transformation cavity, and the energy conversion cavity is connected to the cooling cavity through the second pipe, and the cooling chamber is connected with the phase change cavity through the third pipe; phase change Before condensing and liquefaction in the system, the potential energy of the gaseous phase change medium is converted to kinetic energy first, and under the action of two U parts on the third pipeline, the liquid phase change medium can be prevented from reflux into the cooling chamber, and it keeps one way flow all the time and effectively improves the operating efficiency of the heat dissipation system.

【技术实现步骤摘要】
基于相变热能转换的散热系统及方法
本专利技术涉及一种散热系统，更具体的说，本专利技术主要涉及一种基于相变热能转换的散热系统及方法。
技术介绍
随着电子技术的不断发展，高性能的芯片、高功率的发光二极管等电子器件不断涌现，这些电子器件在工作工程中会产生极高的热流，使电子器件温度迅速升高(尤其是电脑CPU、显卡等技术行业)，在高温下，电子器件会失效甚至烧毁，因此电子散热技术成为保证电子器件正常工作的关键。一般而言，大功率电子器件在运行过程中，约有70％以上能量将转化为热能，通过散热器散发出去，这些热能无法被利用，造成一定的资源浪费，同时大量的热量造成电子器件的温度升高，影响使用寿命，因此随着电子器件性能的不断提高，其对散热要求也会越来越高，而受制于安全运行和成本考虑，很多电子器件无法采用强制换热，因此，改善电子器件的散热结构成了提高散热效果的主要方案。目前，传统的风冷散热已经无法满足高热流密度的电子元件的散热需求。而另一种散热方式是水冷散热，水冷散热相对于风冷散热有巨大的优势，水的比热容大，对环境温度依赖小，散热效率高，但是水冷散热存在的液体泄漏风险，使得水冷在电子元件的散热领域受到一定的限制，同时一些大型水冷散热需要配置相对比较复杂的外循环管道，成本较高，且施工复杂；不适于在体积较小，且对成本要求较高的电子器件上安装使用，因而有必要针对电子器件上使用的散热系统的结构做进一步的研究和改进。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于针对上述不足，提供一种基于相变热能转换的散热系统及方法，以期望解决现有技术中风冷及水冷散热的方式不适宜在对散热性能要求较高的电子器件上使用，且无法对热能进行回收利用等技术问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术一方面提供了一种基于相变热能转换的散热系统，所述的系统包括相变腔体，所述相变腔体的内部填充有相变介质，且相变腔体的任意一侧嵌入有热模块容置腔；所述相变腔体还通过第一管路与能量转换腔体相连通；所述能量转换腔体的内部活动安装有转轴，所述转轴上安装有动力叶片，所述动力叶片上设有压差调节孔；所述转轴延伸至所述能量转换腔体的外部；且所述能量转换腔体还通过第二管路与冷却腔相连通；所述冷却腔的任意一端上设有翅片组件，且所述冷却腔还通过第三管路与所述相变腔体相连通；所述第三管路呈S形弯曲并形成第一U型部与第二U型部，所述第一U型部与第二U型部的U型开口方向相反，且所述第一U型部弯曲的底部到冷却腔之间的直线距离，大于第一U型部弯曲的底部到第二U型部弯曲的底部之间的直线距离。作为优选，进一步的技术方案是：所述热模块容置腔的其中一侧与外部相连通，且热模块容置腔的外壁上设有蒸发肋片，蒸发肋片置于所述相变腔体的内壁。更进一步的技术方案是：所述能量转换腔体由动力叶片分隔为第一腔体与第二腔体，所述动力叶片的上下两端均与能量转换腔体的内壁之间保持间隙；且所述动力叶片的远端也与能量转换腔体的内壁之间保持间隙，所述动力叶片的远端呈圆弧形；所述第一腔体通过第一管路与所述热模块容置腔相连通，所述第二腔体通过第二管路与所述冷却腔相连通。更进一步的技术方案是：所述动力叶片上的每一叶片上均设有压差调节孔，且每一叶片上的压差调节孔的数量不等；所述转轴延伸至所述能量转换腔体外部的一端上安装有风扇；所述风扇的出风位置与所述翅片组件的位置相对应。更进一步的技术方案是：所述转轴延伸至能量转换腔体外部部分的外缘，与所述能量转换腔体之间设有旋转密封件。更进一步的技术方案是：所述翅片组件包括吸热翅片与散热翅片，所述吸热翅片置于所述冷却腔的内壁，所述散热翅片置于所述冷却腔的外壁，且所述吸热翅片与散热翅片置于所述冷却腔的同一端上。更进一步的技术方案是：吸热翅片、散热翅片与风扇置于同一侧。更进一步的技术方案是：所述第一U型部与第二U型部的形状相同。本专利技术另一方面还提供了一种基于热能转换的相变散热方法，所述的方法包括如下步骤：步骤A、呈液态的相变介质在相变腔体中受热蒸发而吸热汽化，并经由第一管路进入能量转换腔体；步骤B、呈气态的相变介质进入能量转换腔体的第一腔体中，使第一腔体的压力升高，在第一腔体与第二腔体形成的压力差作用下带动动力叶片转动，从而带动转轴上的风扇转动，风扇转动产生气流并流向翅片组件，然后呈气态的相变介质继续经由第二管路进入冷却腔；步骤C、呈气态的相变介质在冷却腔中通过与翅片组件接触冷凝而放热液化，并经由第三管道回流至相变腔体中，且呈液态的相变介质在第三管道上的第一U型部与第二U型部两端液面一致的作用下，形成从冷却腔到相变腔体的单向流动。作为优选，进一步的技术方案是：所述的方法采用上述的散热系统；所述方法中的步骤A至步骤C往复循环；所述相变介质为乙醇或氟利昂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：在相变腔体的热传导作用下，使得其内部的相变介质在发热器件的热量作用下吸热而被蒸发汽化，然后首先进入能量转换腔体带动动力叶片转动，再然后进入冷却腔中放热而冷凝液化，即在相变介质在系统中进行冷凝液化前，首先将气态相变介质的势能转变为动能，从而可对发热器件的热能进行回收利用；且在第三管路上两个U型部的作用下，可防止液态的相变介质回流至冷却腔中，使其始终保持单向流动，有效提升了散热系统使用时的运行效率，同时本专利技术所提供的一种基于相变热能转换的散热系统结构简单，安装方便，相变介质在各个腔体及管路中密封流动，适于对各类电子器件进行散热，应用范围广阔。附图说明图1为用于说明本专利技术一个实施例的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为用于说明本专利技术另一个实施例中的相变腔体结构示意图；图4为用于说明本专利技术另一个实施例中的能量转换腔体结构示意图；图中，1为相变腔体、2为热模块容置腔、3为第一管路、4为能量转换腔体、41为第一腔体、42为第二腔体、5为转轴、6为动力叶片、61为压差调节孔、7为第二管路、8为冷却腔、81为上顶盖、9为翅片组件、91为吸热翅片、92为散热翅片、10为第三管路、101为第一U型部、102为第二U型部、11为蒸发肋片、12为风扇、13为旋转密封件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。参考图1所示，本专利技术的一个实施例是一种基于相变热能转换的散热系统，该系统包括相变腔体1，该相变腔体1的内部需填充相变介质，相变介质即图中a处所示的区域，再在相变腔体1的任意一侧嵌入一个热模块容置腔2，该热模块容置腔2即为用于电子器件散热的区域；然后将相变腔体1通过第一管路3与能量转换腔体4相连通；前述能量转换腔体4的内部活动安装有一根转轴5及轴承，该转轴5上安装有动力叶片6，当转轴5转动时，可带动动力叶片转动，反之亦然，当有外力推动动力叶片6转动时，转轴5也会跟着一同转动，即本专利技术中进行热能回收的关键；具体为在前述动力叶片6上设有压差调节孔61，该压差调节孔61的作用是对能量转换腔体4中不同腔体中的压力进行调节；为便于动力输出，需将前述转轴5延伸至能量转换腔体4的外部，进而当动力叶片6带动转轴5转动时，置于外部的转轴5部分的旋转力即可作为动力输出，可安装风扇12使其产生气流；此外，前述能量转换腔体4还需通过第二管路7与冷却腔8相连通；冷却腔8中需要安装散热部件，以快速冷却相变介质，本实施例采用的方式为在冷却腔8的任意一端上安装翅片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相变热能转换的散热系统，其特征在于：所述的系统包括相变腔体(1)，所述相变腔体(1)的内部填充有相变介质(a)，且相变腔体(1)的任意一侧嵌入有热模块容置腔(2)；所述相变腔体(1)还通过第一管路(3)与能量转换腔体(4)相连通；所述能量转换腔体(4)的内部活动安装有转轴(5)，所述转轴(5)上安装有动力叶片(6)，所述动力叶片(6)上设有压差调节孔(61)；所述转轴(5)延伸至所述能量转换腔体(4)的外部；且所述能量转换腔体(4)还通过第二管路(7)与冷却腔(8)相连通；所述冷却腔(8)的任意一端上设有翅片组件(9)，且所述冷却腔(8)还通过第三管路(10)与所述相变腔体(1)相连通；所述第三管路(10)呈S形弯曲并形成第一U型部(101)与第二U型部(102)，所述第一U型部(101)与第二U型部(102)的U型开口方向相反，且所述第一U型部(101)弯曲的底部到冷却腔(8)之间的直线距离，大于第一U型部(101)弯曲的底部到第二U型部(102)弯曲的底部之间的直线距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于相变热能转换的散热系统，其特征在于：所述的系统包括相变腔体(1)，所述相变腔体(1)的内部填充有相变介质(a)，且相变腔体(1)的任意一侧嵌入有热模块容置腔(2)；所述相变腔体(1)还通过第一管路(3)与能量转换腔体(4)相连通；所述能量转换腔体(4)的内部活动安装有转轴(5)，所述转轴(5)上安装有动力叶片(6)，所述动力叶片(6)上设有压差调节孔(61)；所述转轴(5)延伸至所述能量转换腔体(4)的外部；且所述能量转换腔体(4)还通过第二管路(7)与冷却腔(8)相连通；所述冷却腔(8)的任意一端上设有翅片组件(9)，且所述冷却腔(8)还通过第三管路(10)与所述相变腔体(1)相连通；所述第三管路(10)呈S形弯曲并形成第一U型部(101)与第二U型部(102)，所述第一U型部(101)与第二U型部(102)的U型开口方向相反，且所述第一U型部(101)弯曲的底部到冷却腔(8)之间的直线距离，大于第一U型部(101)弯曲的底部到第二U型部(102)弯曲的底部之间的直线距离。2.根据权利要求1所述的基于相变热能转换的散热系统，其特征在于：所述热模块容置腔(2)的其中一侧与外部相连通，且所述热模块容置腔(2)的外壁上设有蒸发肋片(11)，所述蒸发肋片(11)置于所述相变腔体(1)的内壁上。3.根据权利要求1所述的基于相变热能转换的散热系统，其特征在于：所述能量转换腔体(4)由动力叶片(6)分隔为第一腔体(41)与第二腔体(42)，所述动力叶片(6)的上下两端均与能量转换腔体(4)的内壁之间保持间隙；且所述动力叶片(6)的远端也与能量转换腔体(4)的内壁之间保持间隙，所述动力叶片(6)的远端呈圆弧形；所述第一腔体(41)通过第一管路(3)与所述热模块容置腔(2)相连通，所述第二腔体(42)通过第二管路(7)与所述冷却腔(8)相连通。4.根据权利要求1或3所述的基于相变热能转换的散热系统，其特征在于：所述动力叶片(6)上的每一叶片上均设有压差调节孔(61)，且每一叶片上的压差调节孔(61)的数量不等；所述转轴(5)延伸至所述能量转换腔体(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文强，李飞，李彦，赵玉东，谢远明，李孟葵，李传晓，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51