基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置，该冷却装置包括依次连接的集热件(1)、换热件(2)和散热件(3)，所述换热件(2)包括至少一个第一换热件(21)和至少一个第二换热件(22)，所述第一换热件(21)和所述第二换热件(22)相互串联或并联，所述第一换热件(21)为液态金属换热器，且所述第一换热件(21)的导热率大于所述第二换热件(22)的导热率。本实用新型专利技术通过将液态金属冷却技术与传统冷却方式相互结合，实现它们之间的优势互补，构建全新的能够应对复杂冷却需求的新型高性价比冷却技术。价比冷却技术。价比冷却技术。

Composite cooling device based on low melting point metal phase change materials

【技术实现步骤摘要】
基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置


[0001]本技术涉及冷却装置，具体地，涉及一种基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置。

技术介绍

[0002]近年来，低熔点金属(如镓、铷、铯等)冷却技术受到了学术界和产业界的广泛关注。液态金属最突出的特点在于其固有的高导热特性。液态金属在冷却系统中的应用方式主要有四种：基于液态金属的对流冷却技术、液态金属热界面材料、液态金属热展开器以及低熔点金属相变储能与热控技术，这种冷却方式打破了传统冷却技术的性能极限，为大量面临极端发热问题的器件和装备的冷却提供了全新的解决方案，在国防、航空航天、能源系统、电力系统以及民用电子设备等领域发挥着越来越重要的作用。然而，热管理技术应用场合千变万化，工作环境和要求纷繁复杂，性能、成本、重量、体积、使用温区、可靠性等多方面因素对冷却系统提出了很大的挑战，因此，有必要设计一种新型的冷却系统以满足特定的工作环境需求。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术提供了一种基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置，该冷却装置通过将液态金属冷却技术与传统冷却方式相互结合，实现它们之间的优势互补，构建全新的能够应对复杂冷却需求的新型高性价比冷却技术。
[0004]为了实现上述目的，本技术提供一种基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置，该冷却装置包括依次连接的集热件、换热件和散热件，所述换热件包括至少一个第一换热件和至少一个第二换热件，所述第一换热件和所述第二换热件相互串联或并联，所述第一换热件为液态金属换热器，且所述第一换热件的导热率大于所述第二换热件的导热率。
[0005]具体地，所述第一换热件包括底板、罩板和位于所述底板上的通道，所述通道顶部由所述罩板封堵，所述罩板上设有液态金属的进口和出口。
[0006]优选地，所述底板为高热导率材质底板，所述罩板为低热导率材质罩板。
[0007]优选地，所述通道包括多个矩形槽通道，所述进口和所述出口分别位于所述矩形槽通道的两端。
[0008]优选地，所述矩形槽通道的水力直径为1.5～2.0mm。
[0009]优选地，所述第二换热件为热传导式换热器、热管式换热器、液体对流式换热器、热电制冷器或蒸汽循环制冷器。
[0010]通过上述技术方案，本技术实现了以下有益效果：
[0011]1、本技术通过将液态金属冷却技术与传统冷却方式相互结合，实现它们之间的优势互补，构建全新的能够应对复杂冷却需求的新型高性价比冷却技术。其中液态金属冷却模块既可以作热量缓冲，延长传热时间可以允许减小热流密度，降低其他换热件和散热件的热负荷，也可以作瞬时热冲击消耗模块，用来抵抗热源瞬时性的高功率热量冲击。
[0012]2、作为本技术的一个优选技术方案，液态金属换热模块采用毫米量级的微小流道，降低流动阻力，大大地提升冷却能力。
附图说明
[0013]图1是本技术所述冷却装置第一种实施方式的示意图；
[0014]图2是本技术所述冷却装置第二种实施方式的示意图；
[0015]图3是本技术所述冷却装置第二种实施方式的示意图；
[0016]图4是本技术所述第一换热件的结构示意图；
[0017]图5是本技术所述底板的一种实施方式的结构示意图；
[0018]图6是本技术所述底板的另一种实施方式的结构示意图。
[0019]附图标记说明
[0020]1集热件
[0021]2换热件、21第一换热件、211底板、212罩板、213通道、214进口、215出口、216密封圈、22第二换热件
[0022]3散热件
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
[0024]首先需要说明的是，在下文的描述中为清楚地说明本技术的技术方案而涉及的一些方位词，例如“外”、“内”等均是按照第一换热件中零部件正常所指的方位类推所具有的含义，例如，液体所经过的部位为内部，与之相对的部位则为外部，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0025]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
[0026]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0027]如图1
‑
图3所示，本技术所述的基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置包括依次连接的集热件1、换热件2和散热件3，通常用热界面材料进行连接，如液态金属导热片，导热硅脂等，也可以利用管道连接。集热件1可采用集热片，散热件3可采用散热片(均采用市购产品即可，其具体结构不是本技术的创新点，在此不做赘述)。所述换热件2包括至少一个第一换热件21和至少一个第二换热件22，所述第一换热件21和所述第二换热件22相互串联或并联，所述第一换热件21为液态金属换热器，且所述第一换热件21的导热率大于所述第二换热件22的导热率。作为一种热量传输工质，液态金属工作温区较宽，从室温到
2000℃左右，液态金属始终处于液相状态，不存在沸腾以及随之而来的压力增大、泄漏和功率波动问题。
[0028]针对基于低熔点金属相变材料的串联式复合冷却装置，低熔点金属相变材料模块即第一换热件21可以用作一级热沉(如图1所示)，也可以用作二级热沉(如图2所示)。当用作一级热沉时，热源热量先被金属相变材料吸收，之后再通过二级热沉即第二换热件22散失到环境当中。二级热沉的热量传输形式可以采用热传导、热管、液体对流、热电制冷或蒸汽循环制冷等方式。这里，相变材料模块扮演的是热量缓冲的角色，可以将二级热沉的散热时间从原本的热冲击时间延长到整个热循环周期时间。在总热量不变的情况下，延长传热时间可以允许减小热流密度，这也就意味着可以减小二级热沉的热负荷，从而可以降低其冷却难度、质量、体积、功耗等。在一些特殊情况下，热量排出环节的体积受限制，散热件3不允许大的翅片或者大面积对外辐射制冷面板。此时，整个传热环路的热阻主要集中在了热量排出环节，可以利用相变储热模块进行热量缓冲，此时相变材料用作二级热沉。通过一级热沉将热量传输到相变材料模块，相变材料模块利用相变过程高效地吸收热量，这些热量可以通过排出环节长时间缓慢释放，由此可以降低排出环节的散热负荷，允许使用小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置，其特征在于，包括依次连接的集热件(1)、换热件(2)和散热件(3)，所述换热件(2)包括至少一个第一换热件(21)和至少一个第二换热件(22)，所述第一换热件(21)和所述第二换热件(22)相互串联或并联，所述第一换热件(21)为液态金属换热器，且所述第一换热件(21)的导热率大于所述第二换热件(22)的导热率。2.根据权利要求1所述的基于低熔点金属相变材料的复合冷却装置，其特征在于，所述第一换热件(21)包括底板(211)、罩板(212)和位于所述底板(211)上的通道(213)，所述通道(213)的顶部由所述罩板(212)封堵，所述罩板(212)上设有液态金属的进口(214)和出口(215)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛磊，刘贵林，袁晓龙，
申请(专利权)人：空间液金技术研究昆山有限公司，
类型：新型
国别省市：