本發(fā)明涉及散熱器件，具體為一種三相熱管傳熱裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子芯片、發(fā)光二極管(led)和動力電池等向著小型化和高集成化發(fā)展，導(dǎo)致熱流密度越來越大，如果熱量不能及時排出，不能對熱量進(jìn)行有效管控，將對這類器件的穩(wěn)定性、可靠性及壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。由于傳統(tǒng)的單相冷卻技術(shù)在性能上的限制，已難以滿足當(dāng)下高功率密度的熱控需求。為了保證器件安全穩(wěn)定的運行，發(fā)展新型的安全高效的熱控技術(shù)更加迫切。相變熱控技術(shù)具有熱容量大、性能可靠、質(zhì)量輕、不耗能等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注。

2、相變熱控技術(shù)主要包括相變傳熱和相變儲熱兩部分。相變傳熱技術(shù)主要以熱管為代表。熱管技術(shù)是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種新型傳熱技術(shù)，可依靠自身內(nèi)部工作液體汽-液相變而實現(xiàn)高效傳熱，將熱量迅速傳遞到熱源外。其導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。熱管一般由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部被抽成真空狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)墓ぷ饕后w。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一端為蒸發(fā)段，另一端為冷凝段。其工作原理是當(dāng)熱管蒸發(fā)段受熱時，毛細(xì)芯中的液體迅速蒸發(fā)，工質(zhì)汽化后在微小的壓差下流動至另一端，在冷凝段釋放熱量重新凝結(jié)成液體，并沿著管壁在毛細(xì)力作用下回流蒸發(fā)段，以此循環(huán)實現(xiàn)高效傳熱。相變儲熱技術(shù)以高焓值相變材料為核心，當(dāng)達(dá)到其相變溫度后，可通過固-液相變以潛熱的形式吸收大量的熱量，而溫度幾乎保持不變。利用其恒溫相變的特性，可實現(xiàn)對熱源的溫度控制。然而，相變材料在全部熔化相變?yōu)橐簯B(tài)后，就失去了控溫能力，需要重新釋放能量凝固為固態(tài)，因此，相變儲熱技術(shù)非常適合大功率短時工作或周期性工作模式的器件熱管理。

3、近年來，將熱管和相變材料相結(jié)合的汽-液/固-液多相相變熱控技術(shù)得到了快速的發(fā)展，可以同時利用熱管流體工質(zhì)的巨大的汽-液相變潛熱和相變材料的固-液相變的高儲熱量。已經(jīng)有一些相關(guān)的基于熱管和相變材料相耦合的技術(shù)方案應(yīng)用于器件的熱管理。中國專利cn201252709y公開了一種熱管與相變材料聯(lián)合熱控裝置，將填充有相變材料的相變熱沉固定在基座上，熱管的蒸發(fā)段埋設(shè)在基座中，熱管的冷凝段伸出基座外部。中國專利cn105611807a公開了一種基于金屬相變材料和熱管的一體化散熱器，相變材料和熱管嵌合在一起封裝在腔體內(nèi)，熱管放熱端穿插于相變材料之中，將熱源端熱量迅速轉(zhuǎn)移到整個相變材料內(nèi)部。然而目前的熱管和相變材料相耦合的系統(tǒng)裝置中，體積往往較大，此外，相變材料和熱管換熱存在著接觸熱阻，不利于熱量的傳輸，限制了其熱控性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三相熱管傳熱裝置，解決現(xiàn)在熱管和相變材料耦合系統(tǒng)的體積較大、接觸熱阻大以及熱控性能不高的問題。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種三相熱管傳熱裝置，包括：三相熱管，所述三相熱管包括高導(dǎo)熱殼體、上蓋、底蓋以及設(shè)置在高導(dǎo)熱殼體內(nèi)部的定型相變材料；所述高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁燒結(jié)有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述上蓋上穿插有充液管，所述底蓋上表面位于高導(dǎo)熱殼材內(nèi)的部分設(shè)置有第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述高導(dǎo)熱殼體與上蓋及底蓋焊接密封成一體，抽真空并由充液管灌裝一定量流體工質(zhì)，所述底蓋下方與熱源通過緊固件相連接。

3、進(jìn)一步的，還包括太陽花翅片散熱器，所述太陽花翅片散熱器環(huán)繞設(shè)置在三相熱管四周。

4、進(jìn)一步的，所述高導(dǎo)熱殼體采用銅、鋁或不銹鋼材質(zhì)。

5、進(jìn)一步的，高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁設(shè)置的第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，通過金屬或非金屬的絲網(wǎng)、粉末、泡沫燒結(jié)而成。

6、進(jìn)一步的，第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)通過金屬或非金屬的絲網(wǎng)、粉末、泡沫燒結(jié)而成，為雙層結(jié)構(gòu)，上層為輻射條狀，下層為圓柱狀。

7、進(jìn)一步的，所述高導(dǎo)熱殼體與上蓋及底蓋焊接密封成一體的步驟包括先將高導(dǎo)熱殼體和底蓋焊接在一起，在高導(dǎo)熱殼體中間加入定型相變材料，再將上蓋和高導(dǎo)熱殼體焊接密封。

8、進(jìn)一步的，設(shè)置在高導(dǎo)熱殼體中間的定型相變材料距高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁留有一定的間隙。

9、本發(fā)明的有益效果在于：

10、1、可通過三相相變提高熱控性能

11、在未達(dá)到定型相變材料熔點時，主要通過熱管流體工質(zhì)汽-液兩相相變，將熱源熱量快速導(dǎo)出；當(dāng)達(dá)到其相變溫度后，還可通過相變材料固-液相變吸收熱量控溫，因此，新型三相熱管內(nèi)部可進(jìn)行汽-液，固-液三相相變，有效提高熱控性能。

12、2、降低接觸熱阻，提高熱量傳遞效率

13、采用在熱管中內(nèi)置定型相變材料的結(jié)構(gòu)，定型相變材料可以與熱管工質(zhì)緊密接觸，最大程度的減少了熱量的傳遞距離，可實現(xiàn)相變材料和工作流體的零接觸熱阻，提高熱量傳遞效率。

14、3、有效滿足大功率器件的熱控需求

15、三相熱管同時利用了熱管工作流體巨大的汽-液相變潛熱和相變材料固-液相變的高儲熱特性，可作為一種安全高效的手段來滿足高功率器件的熱控需求。

16、4、結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低

17、本發(fā)明公開的三相熱管加工方式簡單且工藝發(fā)展成熟，成本較低。將定型相變材料內(nèi)置在熱管中，結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，適宜大面積推廣。

技術(shù)特征：

1.一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，包括：三相熱管，所述三相熱管包括高導(dǎo)熱殼體、上蓋、底蓋以及設(shè)置在高導(dǎo)熱殼體內(nèi)部的定型相變材料；所述高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁燒結(jié)有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述上蓋上穿插有充液管，所述底蓋上表面位于高導(dǎo)熱殼材內(nèi)的部分設(shè)置有第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述高導(dǎo)熱殼體與上蓋及底蓋焊接密封成一體，抽真空并由充液管灌裝一定量流體工質(zhì)，所述底蓋下方與熱源通過緊固件相連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，還包括太陽花翅片散熱器，所述太陽花翅片散熱器環(huán)繞設(shè)置在三相熱管四周。

3.如權(quán)利要求1所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)熱殼體采用銅、鋁或不銹鋼材質(zhì)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁設(shè)置的第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，通過金屬或非金屬的絲網(wǎng)、粉末、泡沫燒結(jié)而成。

5.如權(quán)利要求4所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)通過金屬或非金屬的絲網(wǎng)、粉末、泡沫燒結(jié)而成，為雙層結(jié)構(gòu)，上層為輻射條狀，下層為圓柱狀。

6.如權(quán)利要求5所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)熱殼體與上蓋及底蓋焊接密封成一體的步驟包括先將高導(dǎo)熱殼體和底蓋焊接在一起，在高導(dǎo)熱殼體中間加入定型相變材料，再將上蓋和高導(dǎo)熱殼體焊接密封。

7.如權(quán)利要求1或6所述的一種三相熱管傳熱裝置，其特征在于，設(shè)置在高導(dǎo)熱殼體中間的定型相變材料距高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁留有一定的間隙。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明關(guān)于一種三相熱管傳熱裝置，涉及散熱器件技術(shù)領(lǐng)域。包括三相熱管，三相熱管包括高導(dǎo)熱殼體、上蓋、底蓋以及設(shè)置在高導(dǎo)熱殼體內(nèi)部的定型相變材料；高導(dǎo)熱殼體內(nèi)壁燒結(jié)有第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)，上蓋上穿插有充液管，底蓋上表面位于高導(dǎo)熱殼材內(nèi)的部分設(shè)置有第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱殼體與上蓋及底蓋焊接密封成一體，抽真空并由充液管灌裝一定量流體工質(zhì)，底蓋下方與熱源通過緊固件相連接。本發(fā)明可通過汽?液、固?液三相相變提高熱控性能，同時利用了熱管工作流體巨大的汽?液相變潛熱和相變材料固?液相變的高儲熱量，并且定型相變材料與熱管工作流體可實現(xiàn)零接觸熱阻，可有效提高熱量傳遞效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李驥,鄭婼薇,田彤,周豪杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19