CN103474404A - 环路并行式热管散热器 - Google Patents

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张馨元
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Abstract

本发明属于电力电子功率器件散热技术领域，尤其是涉及一种环路并行式热管散热器，包括散热器本体，功率器件安装基板，其特征在于在散热器本体内部设有一组管状环形腔体，分别位于一组管状环形腔体上部的一组密封端盖，管状环形腔体包括蒸发器，冷凝器，蒸汽通道，冷凝工质回流通道和储液器，设置在蒸发器内的毛细吸液芯。本发明直接在管状环形腔体内形成环路并行式热管，充分利用环路并行式热管所特有的两相流体回路这一高效传热特征，有效提高其传热性能，完全避免了热管与型材、散热翅片与基板之间接触热阻的产生，散热效率显著提高，且通用性极强，应用灵活，工艺简便，成本低。

Description

环路并行式热管散热器
技术领域
本发明属于电力电子功率器件散热技术领域，尤其是涉及一种环路并行式热管散热器。
背景技术
采用热管散热器对电力电子功率器件进行散热已成趋势。而目前绝大多数的热管散热器均是将热管与实体型材散热器通过过盈胀接、钎焊或螺纹连接等方式组装成一体（如CN201010512127.3），还有在散热器本体上直接钻孔成型（如CN203103278U）。这些方式均不可避免地产生热管与实体型材之间的接触热阻，直接影响了传热效率,且所见的中空铝型材热管散热器均采用单根虹吸热管结构，而单根虹吸热管工作时所呈现的气液混流状态，由于受到蒸发气体的阻力使得冷凝液体的回流变得十分缓慢，所以为了提高冷凝液体的回流速度，不得不采用在热管腔内加装毛细吸液芯，依靠毛细吸液芯的吸力及自然重力引导促进冷凝液体的回流。由于在热管腔体内加装了毛细吸液芯，使得单根虹吸热管的蒸汽通道变为狭小，又阻碍了该热管的传热能力,尤其是单根虹吸热管在00角附近难以使用，其传热能力将急剧衰减。目前所见热管散热器均是针对某一类型的功率器件所设计制造的，其应用局限性较大，势必会造成散热器本体种类繁多、工艺繁琐、成本增高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，直接在散热器本体内部形成热管，消除不必要的接触热阻，传热能力大，散热效率高，易于加工制造，通用性极强的环路并行式热管散热器。
 
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的环路并行式热管散热器，包括表面带有波纹齿状齿形散热翅片的散热器本体，与此散热器本体相连接的功率器件安装基板，其特征在于在所述的散热器本体内部设有一组管状环形腔体，设在所述散热器本体上部，且分别位于所述一组管状环形腔体上部的一组密封端盖，所述管状环形腔体包括蒸发器，与此蒸发器并行设置的冷凝器，连接所述蒸发器和冷凝器上端的蒸汽通道，连接所述蒸发器和冷凝器下端的冷凝工质回流通道和储液器，设置在所述蒸发器内的毛细吸液芯，设置在所述冷凝工质回流通道和储液器内的传热工质，所述的密封端盖包括盖体，设置在此盖体上的真空抽取和注液孔，设在此真空抽取和注液孔内的密封销，所述的真空抽取和注液孔与所述的蒸汽通道相连通。
所述的管状环形腔体的结构形式为口字形、日字形或目字形。
所述的功率器件安装基板上设有散热器组合用燕尾槽。
所述的功率器件安装基板表面设有一组功率器件。
所述的散热器本体采用铝、铜或高导热工程塑料挤压拉伸成形、机械加工成形或精密铸造成形。
所述的毛细吸液芯为多层丝网结构、碳纤维结构或粉末烧结成形结构。
本发明的优点：
（1）本发明取缔了常规在基板内或基板上预埋铜质热管的方式，直接在管状环形腔体内形成环路并行式热管，充分利用环路并行式热管所特有的两相流体回路这一高效传热特征，有效提高其传热性能；同时由于完全避免了热管与型材、散热翅片与基板之间接触热阻的产生，散热效率较之传统附铜管型材散热器将提高30%以上。
（2）本发明由于环路的存在，热管的布置灵活，可以有多个蒸发器和冷凝器，而且可以在00-900任意角度之间转动使用，克服了单根虹吸热管散热器在00角附近使用传热恶化的现象，增加了其应用的灵活性和适应性，扩大了应用范围；在合适的充液率下，其传热能力比单根虹吸热管散热器大2-4倍。
（3）本发明可根据实际应用需要，变换组合，既可用于功率器件，又可用于双极型功率器件散热，通用性极强，应用灵活。
    （4）本发明结构简单、工艺简便，易于加工制造，大大降低了成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明图1的俯视图。
图3为本发明应用于功率器件散热示意图。
图4为本发明应用于双极型功率器件散热示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1、2、3和4所示，本发明的环路并行式热管散热器，包括表面带有波纹齿状齿形散热翅片6的散热器本体1，与此散热器本体1相连接的功率器件安装基板7，其特征在于在所述的散热器本体1内部设有一组管状环形腔体，设在所述散热器本体1上部，且分别位于所述一组管状环形腔体上部的一组密封端盖，所述管状环形腔体包括蒸发器2，与此蒸发器并行设置的冷凝器3，连接所述蒸发器2和冷凝器3上端的蒸汽通道4，连接所述蒸发器2和冷凝器3下端的冷凝工质回流通道和储液器5，设置在所述蒸发器2内的毛细吸液芯11，设置在所述冷凝工质回流通道和储液器5内的传热工质12，所述的密封端盖包括盖体8，设置在此盖体8上的真空抽取和注液孔9，设在此真空抽取和注液孔9内的密封销10，所述的真空抽取和注液孔9与所述的蒸汽通道4相连通。传热工质12通过真空抽取和注液孔9注入在冷凝工质回流通道和储液器5内，在注液和真空抽取完毕后用密封销10予以完全密封。
所述的管状环形腔体的结构形式为口字形、日字形或目字形。
本发明的环路并行式热管散热器取缔了常规在基板内或基板上预埋铜质热管的方式，直接在管状环形腔体内形成环路并行式热管，充分利用环路并行式热管所特有的两相流体回路这一高效传热特征，有效提高其传热性能；同时由于完全避免了热管与型材、散热翅片与基板之间接触热阻的产生，散热效率较之传统附铜管型材散热器将提高30%以上。由于环路的存在，热管的布置更加灵活，可以有多个蒸发器2和冷凝器3，而且可以在00-900任意角度之间转动使用，克服了单根虹吸热管散热器在00角附近使用传热恶化的现象，增加了其应用的灵活性和适应性，扩大了应用范围；在合适的充液率下，其传热能力比单根虹吸热管散热器大2-4倍。
所述的散热器本体1采用铝、铜或高导热工程塑料挤压拉伸成形、机械加工成形或精密铸造成形。
所述的毛细吸液芯11为多层丝网结构、碳纤维结构或粉末烧结成形结构。
所述的功率器件安装基板7上设有散热器组合用燕尾槽14。
所述的功率器件安装基板7表面设有一组功率器件15。用一个散热器本体1时，在散热器的功率器件安装基板7上安装功率器件15，即可作为功率器件散热器（如图3所示）。用两个散热器本体时，可以辅之以配套夹持装置13将两个功率器件安装基板7相向夹装，双极型功率器件16夹装于两个功率器件安装基板7之间，即可作为双极型功率器件散热器（如图4所示）。本发明直接在散热器本体1内部形成热管，消除不必要的接触热阻，并可根据实际应用需要，用于功率器件散热时，设在功率器件安装基板7上的散热器组合用燕尾槽14可作为多台散热器拼装连接机构使用；用于双极型功率器件散热时，散热器组合用燕尾槽14又可作为汇流母排连接机构使用，通用性极强，且应用灵活，工艺简便，成本低。

Claims (6)

1.一种环路并行式热管散热器，包括表面带有波纹齿状齿形散热翅片的散热器本体，与此散热器本体相连接的功率器件安装基板，其特征在于在所述的散热器本体内部设有一组管状环形腔体，设在所述散热器本体上部，且分别位于所述一组管状环形腔体上部的一组密封端盖，所述管状环形腔体包括蒸发器，与此蒸发器并行设置的冷凝器，连接所述蒸发器和冷凝器上端的蒸汽通道，连接所述蒸发器和冷凝器下端的冷凝工质回流通道和储液器，设置在所述蒸发器内的毛细吸液芯，设置在所述冷凝工质回流通道和储液器内的传热工质，所述的密封端盖包括盖体，设置在此盖体上的真空抽取和注液孔，设在此真空抽取和注液孔内的密封销，所述的真空抽取和注液孔与所述的蒸汽通道相连通。
2.根据权利要求1所述的环路并行式热管散热器，其特征在于所述的管状环形腔体的结构形式为口字形、日字形或目字形。
3.根据权利要求1所述的环路并行式热管散热器，其特征在于所述的功率器件安装基板上设有散热器组合用燕尾槽。
4.根据权利要求1所述的环路并行式热管散热器，其特征在于所述的功率器件安装基板表面设有一组功率器件。
5.根据权利要求1所述的环路并行式热管散热器，其特征在于所述的散热器本体采用铝、铜或高导热工程塑料挤压拉伸成形、机械加工成形或精密铸造成形。
6.根据权利要求1所述的环路并行式热管散热器，其特征在于所述的毛细吸液芯为多层丝网结构、碳纤维结构或粉末烧结成形结构。
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