一种用于多热源散热的微泵辅助环路热管的制作方法

本发明属于热交换相关技术领域，更具体地，涉及一种用于多热源散热的微泵辅助环路热管。

背景技术：

随着电子器件性能的快速提高，各功能模块高度集成，元器件尺寸逐渐向微小化方向发展，单位面积的热流密度不断增大，对电子器件的热控制提出了极为苛刻的要求。对于星载电子元器件散热，由于各散热模块单元的分散性，为了设计紧凑型的散热系统，满足多热源散热的需求，需要综合考虑各种因素来设计散热系统。此外，在航天器载荷散热的场合，对散热系统的传输距离和稳定性有更高的要求。

在电子器件冷却散热技术中，根据散热系统是否需要外界动力，将系统分为主动式和被动式两种。主动式散热系统主要包括微通道、微射流等，具有结构简单、热传输距离长等优点，但是受限于单相流体的换热能力，系统散热能力有限，而且壁面的均温性也较差。被动式散热系统主要包括热管、环路热管等，环路热管作为一种典型的被动式散热装置，其主要由蒸发器、冷凝器及气液管路等组成，通过工质的蒸发-冷凝达到热量输运的目的，其中毛细芯的毛细抽吸力为整个系统的循环提供动力；由于系统运行过程中无需外界动力，因此环路热管具有安全稳定的优点，是目前电子器件散热领域的研究热点。但是，受限于环路热管毛细芯的毛细抽吸力，回路的热传输距离有限，无法满足空间长距离热量排散需求，对于采用多蒸发器结构形式的环路热管，又会出现因蒸发器的供液失效导致系统运行失败的问题。另外，由于平板式环路热管蒸发器的特殊结构，使得蒸发器侧壁导热和背向导热严重，容易造成蒸发器液体补偿腔内液体沸腾，以致系统运行的温度波动甚至失稳，不利于电子器件的散热。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于多热源散热的微泵辅助环路热管，其基于现有环路热管的工作特点，研究及设计了一种热传输距离较长的用于多热源散热的微泵辅助环路热管。所述微泵辅助环路热管包括微泵，所述微泵连接所述储液器及所述蒸发器组件，所述微泵用于驱动液体工质，加快了液体工质的循环速率，提高了响应灵敏度，启动更为迅速。此外，工质管路有效将液体补偿腔的漏热带走，消除了液体补偿腔内因沸腾传热带来的温度波动，从根本上遏制了蒸发器表面的温度波动，增强了运行的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于多热源散热的微泵辅助环路热管，其包括储液器，其特征在于：

所述微泵辅助环路热管还包括蒸发器组件、第一辐射散热器回路、第二辐射散热器回路、引射器、工质管路及蒸汽管路；所述蒸发器组件包括至少两个串联或者并联的蒸发器；

所述蒸汽管路的一端连接于所述蒸发器组件的一端，另一端连接于所述第一辐射散热器回路的一端，所述第一辐射散热器的另一端连接于所述引射器的一端，所述引射器的另一端连接于所述储液器的入口，所述储液器的出口连接于所述蒸发器组件的另一端；所述蒸发器组件、所述工质管路、所述第二辐射散热器回路及所述引射器依次相连接，所述工质管路与所述蒸汽管路分别连接于所述蒸发器组件的同一端，所述第一辐射散热器回路及所述第二辐射散热器回路分别连接于所述引射器的同一端。

进一步地，所述微泵辅助环路热管还包括微泵，所述微泵连接所述储液器及所述蒸发器组件。

进一步地，所述蒸发器的数量为两个，两个所述蒸发器分别为第一蒸发器及第二蒸发器，所述第一蒸发器的一端设置有第一蒸发器液体入口，另一端分别设置有第一蒸发器液体出口及第一蒸发器蒸汽出口；所述第二蒸发器的一端设置有第二蒸发器液体入口，另一端分别设置有第二蒸发器液体出口及第二蒸发器蒸汽出口。

进一步地，所述第一蒸发器与所述第二蒸发器串联，所述第一蒸发器液体入口连接于所述微泵的出口，所述第一蒸发器液体出口连接于所述第二蒸发器液体入口，所述第二蒸发器液体出口连接于所述工质管路；所述第一蒸发器蒸汽出口及所述第二蒸发器蒸汽出口均通过所述蒸汽管路连接于所述第一辐射散热器回路。

进一步地，所述第一蒸发器与所述第二蒸发器并联，所述第一蒸发器液体入口及所述第二蒸发器液体入口均连接于所述微泵的入口；所述第一蒸发器液体出口及所述第二蒸发器液体出口通过所述工质管路汇合后连接于所述第二辐射散热器回路；所述第一蒸发器蒸汽出口及所述第二蒸发器蒸汽出口通过所述蒸汽管路汇合后连接于所述第一辐射散热器回路。

进一步地，所述微泵为磁力驱动齿轮泵或者离心泵。

进一步地，所述蒸发器为平面式结构，其用于与外加热负荷接触，以对所述外加热负荷进行散热。

进一步地，所述储液器为圆筒结构，其用于储存液体工质。

进一步地，所述微泵辅助环路热管还包括储液器毛细芯，所述储液器毛细芯设置于所述储液器中。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管主要具有以下有益效果：

1.所述微泵辅助环路热管包括微泵，所述微泵连接所述储液器及所述蒸发器组件，所述微泵用于驱动液体工质，加快了液体工质的循环速率，提高了响应灵敏度，启动更为迅速；

2.所述微泵来驱动液体工质，大大地增加了传输能力，且在引射器的作用下，蒸汽的传输能力也得到了极大地改善；

3.工质管路有效将液体补偿腔内的漏热带走，消除了液体补偿腔内因沸腾传热带来的温度波动，从根本上遏制了蒸发器表面的温度波动，增强了运行的稳定性；

4.由于采用平面式结构的蒸发器，克服了传统圆柱形环路热管需要通过鞍座的间接转换向蒸发器传递热量的不足，大大降低了热源与蒸发器之间的接触热阻，减小了整体质量；

5.微泵辅助驱动液体回路工质循环，工质的循环能力显著增强，解决了多蒸发器间工质的分配及供给问题，从而采用多蒸发器串并联的回路可以稳定运行。

附图说明

图1是本发明第一实施方式提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管的平面示意图；

图2是图1中的用于多热源散热的微泵辅助环路热管的立体示意图；

图3是本发明第二实施方式提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管的平面示意图；

图4是图3中的用于多热源散热的微泵辅助环路热管的立体示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-第一蒸发器，1-1-第一蒸发器液体入口，1-2-第一蒸发器液体出口，1-3-第一蒸发器蒸汽出口，2-第二蒸发器，2-1-第二蒸发器液体入口，2-2-第二蒸发器液体出口，2-3-第二蒸发器蒸汽出口，3-第一辐射散热器回路，3-1-第一辐射散热器回路入口，3-2-第一辐射散热器回路出口，4-第二辐射散热器回路，4-1-第二辐射散热器回路入口，4-2-第二辐射散热器回路出口，5-引射器，5-1-引射流体入口，5-2-被引射流体入口，5-3-混合流体出口，6-储液器，6-1-储液器毛细芯，7-微泵，8-外加热负荷，9-蒸发器毛细芯，10-蒸汽管路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管将主动式及被动式散热方式相结合，利用微泵辅助液体回路，大幅增加了系统的热传输距离；利用系统的液态工质循环，提高了系统在不同负荷下的启动能力；利用液态工质冷却液体补偿腔以带走蒸发器的漏热，消除液体补偿腔内因沸腾传热带来的温度波动，确保毛细芯充足且稳定供液，增强了系统运行的稳定性；利用微泵驱动液体循环，确保多蒸发器间供液均衡稳定。

请参阅图1及图2，本发明第一实施方式提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管，所述微泵辅助环路热管包括第一蒸发器1、第二蒸发器2、第一辐射散热器回路3、第二辐射散热器回路4、引射器5、储液器6、微泵7、蒸发器毛细芯9及蒸汽管路10。

所述第一蒸发器1与所述第二蒸发器2串联成蒸发器组件，所述蒸发器组件的一端连接所述微泵7，另一端分别连接所述蒸汽管路10的一端及工质管路的一端。所述第一辐射散热器回路3的一端连接于所述蒸汽管路10的另一端，另一端连接于所述引射器5的一端。所述第二辐射散热器回路4的一端连接于所述工质管路的另一端，另一端连接于所述引射器5的一端，所述第二辐射散热器回路4及所述第一辐射散热器回路3分别连接于所述引射器5的同一端。所述储液器6连接所述引射器5的另一端及所述微泵7。

所述第一蒸发器1内设置有所述蒸发器毛细芯9，其一端设置有第一蒸发器液体入口1-1，另一端分别设置有第一蒸发器液体出口1-2及第一蒸发器蒸汽出口1-3。本实施方式中，所述第一蒸发器液体入口1-1的中心轴与所述第一蒸发器液体出口1-2的中心轴重合，所述第一蒸发器液体出口1-2的中心轴与所述第一蒸发器蒸汽出口1-3的中心轴平行。

所述第二蒸发器2内也设置有所述蒸发器毛细芯9，其一端设置有第二蒸发器入口2-1，另一端分别设置有第二蒸发器液体出口2-2及第二蒸发器蒸汽出口2-3。

所述第一蒸发器液体入口1-1通过液体管路连接于所述微泵7，所述第一蒸发器液体出口1-2通过液体管路连接于所述第二蒸发器液体入口2-1。所述第一蒸发器蒸汽出口1-3及所述第二蒸发器蒸汽出口2-3经所述蒸汽管路10连接于所述第一辐射散热器回路3的第一辐射散热器回路入口3-1。所述第二蒸发器液体出口2-2通过所述工质管路连接于所述第二辐射散热器回路4的第二辐射散热器回路入口4-1。

所述第一辐射散热器回路3的第一辐射散热器回路出口3-2及所述第二辐射散热器回路4的第二辐射散热器回路出口4-2分别连接于所述引射器5的被引射流体入口5-2及引射流体入口5-1。所述引射器5还设置有混合流体出口5-3，所述混合流体出口5-3连接于所述储液器6。所述储液器6内设置有储液器毛细芯6-1，以保证所述微泵7的入口被液体充满。所述储液器6的出口连接于所述微泵7的入口，所述微泵7的出口连接于所述第一蒸发器液体入口1-1。本实施方式中，所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2均为平面式结构，平面式结构的蒸发器可以确保与散热面的直接贴合，减小与热源之间的接触热阻，提高换热效率；所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2分别与外加热负荷8贴合设置，以分别对对应的所述外加热负荷8进行散热。

所述微泵7驱动液体工质依次进出所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2，一方面有效地带走了所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2的侧壁导热和背向导热量，以消除所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2的液体补偿腔内可能产生的液体沸腾现象，确保所述蒸发器毛细芯9供液充足稳定；另一方面，在较高热负荷工况下，避免了所述蒸发器毛细芯9的烧干，保证了所述微泵辅助环路热管在较宽工况下稳定运行。

本实施方式中，所述第一辐射散热器回路3及所述第二辐射散热器回路4设置在预先开好槽的铝板上，利用所述第一辐射散热器回路3及所述第二辐射散热器回路4与所述铝板之间的温差将热量通过所述铝板散发到外层空间，以确保所述第一辐射散热器回路3及所述第二辐射散热器回路4的出口的循环工质为过冷状态。

本实施方式中，所述储液器6为圆筒结构；所述微泵7是磁力驱动齿轮泵或者离心泵；所述微泵辅助环路热管使用的循环工质可以为正压类型的工质，也可以为负压类型的工质。正压类型的工质选用氨、r245fa等；负压类型的工质选用甲醇、丙酮等。本实施方式中的蒸发器的数量为两个；可以理解，在其他实施方式中，蒸发器的数量可以根据实际需要增加或者减少。

所述微泵辅助环路热管工作时，在所述微泵7的驱动下，所述储液器6内的液体工质通过所述第一蒸发器液体入口1-1进入所述第一蒸发器1，在所述外加热负荷8的作用下，所述第一蒸发器1内的一部分液体工质受热汽化而形成蒸汽进入所述蒸汽管路10，与此同时，所述第一蒸发器1内的部分液体工质经所述第一蒸发器液体出口1-2进入所述第二蒸发器2，并在对应的所述外加热负荷8的作用下，所述第二蒸发器2内的液体工质汽化而成蒸汽进入所述蒸汽管路10，所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2产生的蒸汽在所述蒸汽管路10汇合后进入所述第一辐射散热器回路3，并经过冷凝转换为液体工质进入所述引射器5。同时，所述第二蒸发器2内的一部分液体工质吸收所述蒸发器2的漏热后进入所述第二辐射散热器回路4，并经过冷却后进入所述引射器5。两路液体工质在所述引射器5内汇合后返回至所述储液器6，所述引射器5还用于对所述第一辐射散热器回路3内的液体工质起到抽吸的作用，以加快所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2内的蒸汽压力，进而降低液体工质的蒸发温度和回路的运行温度。

请参阅图3及图4，本发明第二实施方式提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管与本发明第一实施方式提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管基本相同，不同点在于，所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2并联成所述蒸发器组件。

其中，所述第一蒸发器液体入口1-1及所述第二蒸发器液体入口2-1分通过同一液体管路连接于所述微泵7的出口。所述第一蒸发器液体出口1-2及所述第二蒸发器液体出口2-2均通过所述工质管路连接于所述第二辐射散热器回路入口4-1。所述第一蒸发器蒸汽出口1-3及所述第二蒸发器蒸汽出口2-3均通过所述蒸汽管路10连接于所述第一辐射散热器回路入口3-1。

经所述微泵7驱动的液体工质一分为二后分别进入所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2，并在所述第一蒸发器1及所述第二蒸发器2的液体出口处经所述工质管路汇合到所述第二辐射散热器回路4。

本发明提供的用于多热源散热的微泵辅助环路热管，所述微泵辅助环路热管包括微泵，所述微泵连接所述储液器及所述蒸发器组件，所述微泵用于驱动液体工质，加快了液体工质的循环速率，提高了响应灵敏度，启动更为迅速。此外，工质管路有效地将液体补偿腔的漏热带走，消除了液体补偿腔内因沸腾传热带来的温度波动，从根本上遏制了蒸发器表面的温度波动，增强了运行的稳定性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。