CN106440894A - 一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板及其方法，首先均热板由上盖板、下盖板和中间盖板组成，在上盖板设置流动槽道，中间盖板上设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置流动槽道和喷射冷却腔，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴贯通，该冷却喷嘴与喷射冷却腔连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔连通，形成回路；喷射冷却腔与热源区域毗邻，介质在流动槽道内周而复始地喷射到热源区域，从而在此区域表面始终有介质汽化，防止热源区域温度过高。本发明可以有效地降低蒸发段液膜的厚度，强化局部换热；即使热流密度达到106W/m2，有效地抑制蒸发段烧干，实现了连续喷射冷却需要散热的区域。

Description

一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板及其方法
技术领域
本发明属于信息产品强化散热技术，特别是一种腔内具有连续喷射冷却功能均热板及其方法。
背景技术
随着电子器件小型化，电路集成化的发展，各类信息产品的散热问题越来越突出。为了解决信息产品的散热问题，人们采取了各种措施，其中均热板技术可以较好地解决信息产品散热温度的散热问题。
均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，当热源处的热传到均热板时，腔体内的介质吸收热量并蒸发到腔体的各个地方，蒸汽接触到较冷的区域冷凝，冷凝液借由腔体内的微细结构回流到热源处，此过程将在腔体内周而复始进行地运行。
随着人们对均热板热了解越来越多，均热板的使用范围也越来越广，其使用环境也越来越苛刻，有些电子器件的热流密度已经达到了106W/m2的量级。面对电子器件热流密度的不断攀升，传统结构的均热板(CN201520017214.X、CN201510072638.0)也出现了无法及时将热量散掉，局部烧干导致温度过高的现象。传统均热板内部结构主要分为毛细结构和微槽道结构：第一类均热板主要依靠毛细结构的毛细力实现内部冷却介质的循环运行；第二类主要依靠冷却介质的表面张力及震荡无序性实现均热板运行。上述两类均热板面对高热流密度热源时，会出现毛细力输送冷却介质体积或震荡输送冷却介质体积小于蒸发量现象，导致热源区域会烧干，局部温度过高。此外，均热板局部温度过高后，沸腾从核态沸腾演变为过渡沸腾，蒸汽汇聚覆盖在发热面上，蒸汽排除困难，最终发热面温度持续升高，导致电子器件失效。因此，一种能解决热流密度达到甚至超过106W/㎡量级的散热措施显得十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种腔内具有特殊内部结构的均热板及其方法，使均热板内部流体快速流动，并能够连续喷射冷却需要散热的区域。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板及其方法，首先，均热板由上盖板、下盖板和中间盖板组成，在上盖板设置流动槽道，中间盖板上设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置流动槽道和喷射冷却腔，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴贯通，该冷却喷嘴与喷射冷却腔连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔连通，形成回路；喷射冷却腔与热源区域毗邻。
其次，均热板运行时，设置在上盖板、下盖板和中间盖板中的流动槽道内的介质不停地来回震荡，运行稳定后流动槽道内的介质流动方向会趋于一致；当介质流动到喷射结构时，从冷却喷嘴喷出，喷出的介质通过喷射冷却腔扩散后，喷射到均热板需要散热的热源区域；喷射到热源区域的介质和已经在热源区域汽化的介质导致局部压力升高，进而将汽化的介质再次压入与喷射冷却腔形成的回路的流动槽道内；汽化的介质在流动槽道内一边运动一边冷凝，最终以液态或气液混合态运动到冷却喷嘴口并被再次喷射出去，这样正好形成一个环路；介质在流动槽道内周而复始地喷射到热源区域，从而在此区域表面始终有介质汽化，防止热源区域温度过高。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)冷却效果好。传统均热板板的蒸发段多为浸没冷却，而本发明蒸发段为喷射冷却，可以有效地降低蒸发段液膜的厚度，强化局部换热。(2)使用范围广。目前的均热板由于内部结构的限制，当均热板上热流密度过大甚至达到106W/m2时，均热板内的介质还没有运动到蒸发段就已经烧干，此时均热板局部温度飙升，均热板失效。本发明由于蒸发段被连续地喷射冷却，即使热流密度达到106W/m2，均热板内的介质还会连续喷射到蒸发段，有效地抑制蒸发段烧干，防止局部温度过高，实现了连续喷射冷却需要散热的区域。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明腔内具有连续喷射冷却功能的均热板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
结合图1，本发明腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，包括至少三个盖板，最外端的盖板分别为上盖板、下盖板，中间盖板至少有一个盖板，在上盖板设置流动槽道1，中间盖板上下面均设置与上盖板数量一样的流动槽道和冷却喷嘴2，在下盖板上设置与中盖板数量一样的流动槽道和喷射冷却腔3，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴2贯通，该冷却喷嘴2与喷射冷却腔3连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔3连通，形成回路；喷射冷却腔3与热源区域4毗邻。冷却喷嘴2的出口和热源区域4对应，热源区域—流道槽道—冷却喷嘴正好形成一个环路。介质在环路中循环运动。
实施例2
结合图1，本发明腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，包括至少三个盖板，最外端的盖板分别为上盖板、下盖板，中间盖板至少有一个盖板，在上盖板设置流动槽道1，中间盖板上面设置冷却喷嘴2以及与上盖板流动槽道数量一样的流动槽道；中盖板下面设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置喷射冷却腔3以及与中间盖板下面流动槽道数量一样的流动槽道，在所有盖板焊接在一起时，上盖板设置的流动槽道与中盖板上面设置的流动槽道连通，下盖板上设置的流动槽道与中盖板下面设置的流动槽道连通，各流动槽道一端与冷却喷嘴2贯通，冷却喷嘴2与喷射冷却腔3连通；各流动槽道的另一端与喷射冷却腔3连通，形成回路；喷射冷却腔3与热源区域4毗邻。
上述腔内具有连续喷射冷却功能的均热板的流动槽道1截面可以为圆形或方形，当量面积不大于25mm2，各流动槽道1之间间距不小于0.5mm。在上盖板、下盖板，中间盖板内的各流动槽道1并行均匀排布，其数量根据具体的散热环境设置。冷却喷嘴2为喷射冷却结构，设置在流动槽道1和喷射冷却腔3连接处。一端连接流动槽道1，一端对应喷射冷却腔3。喷射冷却腔3底部为热源区4，喷射冷却腔3为一个当量面积不大于热源面积4倍的腔室。喷射冷却腔3可以为圆形或方形，高度不小于2.0mm。此外，为了强化热源区域的散热效果，还可以在喷射冷却腔3底部对应的热源区域4使用增大散热面积的措施，比如设置散热翅片、表面烧结金属粉末或表面腐蚀等。热源区域4为均热板散热区域，热源区域4设置贯穿孔，孔和流动槽道1相通并一一对应，该热源区域的贯穿孔和冷却喷嘴2中心线不在一条直线上。
结合图1，本发明均热板腔内具有连续喷射冷却功能的方法实现过程为：首先，均热板由上盖板、下盖板和中间盖板组成，在上盖板设置流动槽道，中间盖板上设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置流动槽道和喷射冷却腔，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴贯通，该冷却喷嘴与喷射冷却腔连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔连通，形成回路；喷射冷却腔与热源区域毗邻；
其次，均热板运行时，设置在上盖板、下盖板和中间盖板中的流动槽道1内的介质不停地来回震荡，运行稳定后流动槽道1内的介质流动方向会趋于一致；当介质流动到喷射结构时，从冷却喷嘴2喷出，喷出的介质通过喷射冷却腔3扩散后，喷射到均热板需要散热的热源区域4；喷射到热源区域4的介质和已经在热源区域4汽化的介质导致局部压力升高，进而将汽化的介质再次压入与喷射冷却腔3形成的回路的流动槽道1内；汽化的介质在流动槽道1内一边运动一边冷凝，最终以液态或气液混合态运动到冷却喷嘴2口并被再次喷射出去，这样正好形成一个环路；介质在流动槽道1内周而复始地喷射到热源区域4，从而在此区域表面始终有介质汽化，防止热源区域4温度过高。

Claims (8)

1.一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于包括至少三个盖板，最外端的盖板分别为上盖板、下盖板，中间盖板至少有一个盖板，在上盖板设置流动槽道(1)，中间盖板上下面均设置与上盖板数量一样的流动槽道和冷却喷嘴(2)，在下盖板上设置与中盖板数量一样的流动槽道和喷射冷却腔(3)，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴(2)贯通，该冷却喷嘴(2)与喷射冷却腔(3)连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔(3)连通，形成回路；喷射冷却腔(3)与热源区域(4)毗邻。
2.一种腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于包括至少三个盖板，最外端的盖板分别为上盖板、下盖板，中间盖板至少有一个盖板，在上盖板设置流动槽道(1)，中间盖板上面设置冷却喷嘴(2)以及与上盖板流动槽道数量一样的流动槽道；中盖板下面设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置喷射冷却腔(3)以及与中间盖板下面流动槽道数量一样的流动槽道，在所有盖板焊接在一起时，上盖板设置的流动槽道与中盖板上面设置的流动槽道连通，下盖板上设置的流动槽道与中盖板下面设置的流动槽道连通，各流动槽道一端与冷却喷嘴(2)贯通，冷却喷嘴(2)与喷射冷却腔(3)连通；各流动槽道的另一端与喷射冷却腔(3)连通，形成回路；喷射冷却腔(3)与热源区域(4)毗邻。
3.根据权利要求1或2所述的腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于流动槽道(1)截面为圆形或方形，当量面积不大于25mm2，各流动槽道(1)之间间距不小于0.5mm。
4.根据权利要求1或2所述的腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于各流动槽道(1)在盖板内并行均匀排布。
5.根据权利要求1或2所述的腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于喷射冷却腔(3)底部为热源区(4)，喷射冷却腔(3)为一个当量面积不大于热源面积4倍的腔室。
6.根据权利要求1或2所述的腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于喷射冷却腔(3)为圆形或方形，高度不小于2.0mm。
7.根据权利要求1或2所述的腔内具有连续喷射冷却功能的均热板，其特征在于在喷射冷却腔(3)底部设置散热翅片、表面烧结金属粉末或表面腐蚀以增大热源区域(4)的散热面积。
8.一种均热板腔内具有连续喷射冷却功能的方法，其特征在于：首先，均热板由上盖板、下盖板和中间盖板组成，在上盖板设置流动槽道，中间盖板上设置流动槽道和冷却喷嘴，在下盖板上设置流动槽道和喷射冷却腔，在所有盖板焊接在一起时盖板上的流动槽道一端与冷却喷嘴贯通，该冷却喷嘴与喷射冷却腔连通，所述流动槽道的另一端与喷射冷却腔连通，形成回路；喷射冷却腔与热源区域毗邻；
其次，均热板运行时，设置在上盖板、下盖板和中间盖板中的流动槽道内的介质不停地来回震荡，运行稳定后流动槽道内的介质流动方向会趋于一致；当介质流动到喷射结构时，从冷却喷嘴喷出，喷出的介质通过喷射冷却腔扩散后，喷射到均热板需要散热的热源区域；喷射到热源区域的介质和已经在热源区域汽化的介质导致局部压力升高，进而将汽化的介质再次压入与喷射冷却腔形成的回路的流动槽道内；汽化的介质在流动槽道内一边运动一边冷凝，最终以液态或气液混合态运动到冷却喷嘴口并被再次喷射出去，这样正好形成一个环路；介质在流动槽道内周而复始地喷射到热源区域，从而在此区域表面始终有介质汽化，防止热源区域温度过高。
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