电子元器件液冷相变散热装置的制作方法

1.本实用新型属于电子元器件散热技术领域，更具体地说，是涉及一种电子元器件液冷相变散热装置。


背景技术：

2.针对目前电子元器件散热领域，电子设备的发热量越来越高，特别是输配电设备中的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,简称igbt)等电子元器件一般集中布置，空间小热量大，目前行业内使用强制风冷，对于发热量小的igbt尚可，对于发热量大的igbt基本上采用液冷(如乙二醇溶液等)，需要考虑冬季防冻、运行中补液、配置复杂的外部泵组、散热及管路系统才可完成运行。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种电子元器件液冷相变散热装置，旨在解决制冷剂需要在运行中补液和设置外部泵组导致制冷系统复杂问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种电子元器件液冷相变散热装置，包括：
5.设备支架，所述设备支架的上端面与所述设备支架的下端面呈夹角设置；
6.蒸发箱体，设于所述设备支架的上端，所述蒸发箱体内设有蒸发液冷板，所述蒸发液冷板贴合散热元件；
7.冷凝箱体，位于所述蒸发箱体的上方，所述冷凝箱体内设有冷凝器换热管和连通外界空气的风冷通道；所述冷凝器换热管的上端设有用于连通所述蒸发液冷板上端的制冷剂气体管路，所述冷凝器换热管的下端设有用于连通所述蒸发液冷板下端的制冷剂液体管路；所述冷凝器换热管、所述制冷剂液体管路、所述蒸发液冷板以及所述制冷剂气体管路依次首尾相连形成第一循环通道；所述风冷通道内设置有冷凝风扇，所述风冷通道用于冷却所述冷凝器换热管内的制冷剂。
8.作为本技术另一实施例，所述第一循环通道包括多个并列的冷却循环管路，多个所述冷却循环管路呈回形分布。
9.作为本技术另一实施例，所述冷却循环管路上设置有针阀。
10.作为本技术另一实施例，所述冷凝器换热管的内壁和蒸发液冷板的制冷剂流道的内壁均设有换热增强部。
11.作为本技术另一实施例，所述换热增强部为凸起结构。
12.作为本技术另一实施例，所述蒸发液冷板和散热元件之间设有导热层。
13.作为本技术另一实施例，所述导热层为导热硅脂。
14.作为本技术另一实施例，所述蒸发液冷板纵向设置将所述蒸发箱体划分为前腔和后腔；所述蒸发液冷板的上下两端分别具有连通所述前腔和所述后腔的上通道和下通道；所述前腔、所述上通道、所述后腔和所述下通道依次首尾相连形成第二循环通道；所述前腔
的下端设置有循环风扇。
15.作为本技术另一实施例，所述前腔的过流面积大于所述后腔的过流面积。
16.作为本技术另一实施例，所述蒸发箱体和所述冷凝箱体间隔设置，且所述蒸发箱体和所述冷凝箱体之间设置有连接结构支撑件。
17.本实用新型提供的电子元器件液冷相变散热装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型电子元器件液冷相变散热装置，制冷剂依靠重力和温差实现循环，气态制冷剂在冷凝箱体内冷凝为液态的制冷剂，并依靠重力输送至蒸发箱体内，并在蒸发箱体内吸收散热元件的热量形成气态的制冷剂；通过制冷剂的温差和重力完成循环，装置结构简单；制冷剂在运行中始终处于密闭的环境中无需考虑防冻和补液等；整个制冷系统既节能又增加了设备的可靠性，保证了电子元器件的安全稳定运行。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的电子元器件液冷相变散热装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的冷却设备的原理示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的冷却设备的侧视图；
22.图4为本实用新型实施例提供的第一循环通道的结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例提供的第二循环通道的结构示意图。
24.图中：1、设备支架；2、蒸发箱体；3、冷凝箱体；4、制冷剂气体管路；5、制冷剂液体管路；6、针阀；7、冷凝器换热管；8、冷凝风扇；9、翅片；10、连接结构支撑件；11、散热元件；12、循环风扇；13、蒸发液冷板；14、换热增强部。
具体实施方式
25.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.请参阅图1至图5，现对本实用新型提供的电子元器件液冷相变散热装置进行说明。所述电子元器件液冷相变散热装置，包括设备支架1、蒸发箱体2以及冷凝箱体3；设备支架1的上端面与设备支架1的下端面呈夹角设置；蒸发箱体2设于设备支架1的上端，蒸发箱体2内设有蒸发液冷板13，蒸发液冷板13贴合散热元件11；冷凝箱体3位于蒸发箱体2的上方，冷凝箱体3内设有冷凝器换热管7和连通外界空气的风冷通道；冷凝器换热管7的上端设有用于连通蒸发液冷板13上端的制冷剂气体管路4，冷凝器换热管7的下端设有用于连通蒸发液冷板13下端的制冷剂液体管路5；冷凝器换热管7、制冷剂液体管路5、蒸发液冷板13以及制冷剂气体管路4依次首尾相连形成第一循环通道；风冷通道内设置有冷凝风扇8，风冷通道用于冷却冷凝器换热管7内的制冷剂。
27.本实用新型提供的电子元器件液冷相变散热装置，与现有技术相比，设备支架1的
上端面和下端面呈夹角设置，为蒸发箱体2和冷凝箱体3提供一个循环重力环境条件；重力是第一循环通道内的制冷剂的循环动力；借助冷凝风扇8进入风冷通道的外界空气作为制冷第一循环通道内的制冷剂的冷源。
28.第一循环通道内的介质为制冷剂，制冷剂在冷凝器换热管7内被外界空气冷却形成低温液态的制冷剂并进入制冷剂液体管路5，由制冷剂液体管路5进入蒸发液冷板13内的制冷剂流道中并借助蒸发制冷板对散热元件11进行换热，制冷剂在换热过程中吸收热量变为气态的制冷剂，气态的制冷剂自制冷剂气体管路4流回冷凝器换热管7。
29.本实用新型提供的电子元器件液冷相变散热装置，制冷剂依靠重力和温差实现循环，气态制冷剂在冷凝箱体3内冷凝为液态的制冷剂，并依靠重力输送至蒸发箱体2内，并在蒸发箱体2内吸收散热元件11的热量形成气态的制冷剂；通过制冷剂的温差和重力完成循环，装置结构简单；制冷剂在运行中始终处于密闭的环境中无需考虑防冻和补液等；整个制冷系统既节能又增加了设备的可靠性，保证了电子元器件的安全稳定运行。
30.可选的，设备支架1的上端面和下端面之间的角度为α，且α的值可根据环境要求进行调节。对于同一散热装置可以匹配不同α角度的功能支座，随着角度的变化，散热量会相应变动，以适应不同的安装环境。在蒸发箱体2和冷凝箱体3之间设置连接结构支撑件10，使蒸发箱体2和冷凝箱体3间隔设置且平行，方便了位于蒸发箱体2和冷凝箱体3两侧的制冷剂气体管路4和制冷剂液体管路5的设置。
31.可选的，风冷通道为水平设置；多个冷凝风扇8沿冷凝箱体3的长度方向间隔设于风冷通道靠近出风口的一侧。
32.在一些可能的实施例中，请参阅图1、图2及图5，第一循环通道包括多个并列的冷却循环管路，多个冷却循环管路呈回形分布。多个冷却循环管路均各自形成闭式循环管路，当有一路出现制冷剂泄露时，不会影响到其他路的制冷工作，提高了设备安全的可靠性。
33.在每个冷却循环管路上均设置有针阀6，针阀6可用于对系统内部打压检漏、抽真空、制冷剂加注以及维修检测等。
34.冷凝器换热管7和蒸发液冷板13的制冷剂流道作为主要换热结构，其内壁上均可设置有换热增强部14，换热增强部14可做成螺纹状或其他形状的凸起，凸起的高度方向与流道或者管道的径向一致。换热增强部14可增加流道或管道的内部的绕流和增加内侧的换热面积，以达到增强换热的目的。冷凝器换热管7的外侧壁上可设置有向外侧延伸的翅片9。
35.为提高对散热元件11的降温效果，在散热元件11和蒸发液冷板13之间还可以设置有导热层，如导热硅脂等。导热层增强散热元件11和蒸发液冷板13之间的贴合强度，保证传热效果。
36.在一些可能的实施例中，请参阅图2至图4，蒸发液冷板13纵向设置将蒸发箱体2划分为前腔和后腔；蒸发液冷板13的上下两端分别具有连通前腔和后腔的上通道和下通道；前腔、上通道、后腔和下通道依次首尾相连形成第二循环通道；前腔的下端设置有循环风扇12。
37.第二循环通道内的循环介质为空气，低温的空气在循环风扇12的作用下在前腔中自上而下流动，并在流动过程中与蒸发液冷板13上的散热元件11换热；低温的空气在经过前腔时吸热形成中温的空气然后进入上通道，在上通道内与连接蒸发液冷板13的制冷剂气体管路4中的气态制冷剂发生换热，中温的空气被降温呈中低温的空气；中低温的空气进入
后腔，并在后腔中与散热元件11实现二次换热并形成高温的空气；高温的空气进入下通道，在下通道内与连接蒸发液冷板13的制冷剂液体管路5中的液态制冷剂进行换热，最终恢复低温。第二循环通道增加了散热元件11周围的空气扰动和增大了散热元件11的散热面积，进而提高了散热元件11的散热效率。
38.由于气态的制冷剂的温度高于液态的制冷剂的温度，因此，空气与气态的制冷剂换热量小于其与液态的制冷剂的换热量，即上通道内的换热量小于下通道内的换热量。
39.在第二循环通道内，前腔的过流面积大于后腔的过流面积。在相同的流量下，过流面积越大流速越低。由于前腔的过流面积大于后腔的过流面积，低温的空气在前腔内风速较低，空气温度低有利于散热元件11的散热，但是风速低不利于散热；而中低温的空气在后腔内的风速较高，风速高利于散热，但中低温不利于散热。通过调节前腔和后腔的过流面积，使低温的空气流速低于中高温的空气的流速，进而达到了保证散热元件11的前后部散热量一致的目的，保证了散热元件11的均温性。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。