(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210888176.X (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七二四研 究所 地址 210003 江苏省南京市中山北路346号 (72)发明人 陈浩　李舒　巩奥　张德俊　 (51)Int.Cl. F28D 15/04(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种用于 变负载的多 级蒸发-冷凝 散热装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于变负载的多级蒸发 ‑ 冷凝散热装置， 包括蒸发器、 冷凝器、 储液器、 蒸 汽管路、 液体管路， 其中蒸发器由壳体、 加强柱、 毛细芯、 液体通道、 蒸汽通道、 液体堵头和蒸汽堵 头组成， 冷凝器由基板、 冷凝流道和可移动隔板 组成。 冷凝器具有多个对应的蒸汽入口和液体出 口， 分别通过蒸汽管路和液体管路与多个蒸发器 相连， 隔板可在冷凝器内部左右移动从而调节相 邻冷凝流道的面积。 本发明结构简单， 各区域的 冷凝面积进行调节， 从而对应各蒸发器不同的加 热功率， 提升其散热效率。 此外， 各蒸发器和冷凝 器之间是串联状态， 无需进行流量分配， 不会和 并联蒸发器环路系统一样出现流量分配不均引 起的散热恶化问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115218700 A 2022.10.21 CN 115218700 A 1.一种用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 其特征在于： 包括蒸发器(1)、 冷凝器 (2)、 储液器(3)、 蒸汽管路(4)、 液体管路(5)； 所述蒸发器(1)包括壳体(6)； 所述蒸发器(1) 包括n个加强柱(7)， n≥1； 所述蒸发器(1)包括毛细芯(8)； 所述蒸发器(1)包括液体通道 (9)； 所述蒸发器(1)包括蒸汽通道(10)； 所述蒸发器(1)包括液体堵头(11)； 所述蒸发器(1) 包括蒸汽堵头(12)； 所述冷凝器(2)包括基板(13)； 所述冷凝器(2)包括m个 冷凝流道(14)， m ≥1； 所述冷凝器(2)包括m ‑1个可移动隔板15； 所述储 液器(3)的出口与第一蒸发器(1 ‑1)的 液体入口相连， 蒸发器(1 ‑1)的气体出口通过蒸汽管路(4)与冷凝器(2)的第一冷凝流道 (14‑1)顶部入口相连， 第一冷凝流道(14 ‑1)底部出口通过液体管路(5)与第二蒸发器(1 ‑2) 液体入口相连； 第二蒸发器(1 ‑2)蒸汽出口与冷凝器(2)的第二冷凝流道(14 ‑2)顶部入口相 连； 第二冷凝流道(14 ‑2)底部出口通过液体管路(5)与第三蒸发器(1 ‑3)液体入口相连； 第m 蒸发器(1 ‑m)蒸汽出口与冷凝器(2)的第m冷凝流道(14 ‑m)顶部入口相连； 第m冷凝流道(14 ‑ m)底部出口通过液体管路(5)与储液器(3)的入口相连， 构成整个装置的流动回路， 冷凝流 道由相互平行的槽道构成。 2.根据权利要求1所述的用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 其特征在于： 所述蒸 发器(1)为平板结构， 毛细芯(8)通过壳体(6)上的隔筋分别与壳体(6)上下盖板相连， 隔筋 之间形成蒸汽通道(10)， 上下毛细芯(8)之间为液体通道(9)， 上下盖板 之间通过加强柱(7) 连接； 液体通道(9)靠近蒸发器(1)出口侧具有液体堵头(11)， 蒸汽通道(10)靠近蒸发器(1) 入口侧具有蒸汽堵头(12)； 由于液体堵头(11)和 蒸汽堵头(12)分别堵住了液体通道(9)和 蒸汽通道(10)的一侧， 液体工质通过蒸发器(1)入口进入后只能在液体通道(9)内部流动， 蒸发器受热后内部液体工质在毛细芯(8)内部发生相变形成气液弯月面， 在表面抽吸力 即 毛细力作用下蒸汽被驱动进入蒸汽通道(10)， 通过蒸发器出口进入对应的冷凝流道(14)， 特殊的蒸发器结构使得工质在装置内部形成定向流动。 3.根据权利要求1所述的用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 其特征在于： 所述冷 凝器(2)内部具有多个相互隔断的冷凝流道(14)， 冷凝流道(14)入口在顶部， 出口在底部, 第m冷凝流道(14 ‑m)分别对应第m个蒸发器， 隔板(15)可以左右移动其位置， 第m冷凝流道 (14‑m)的内部冷凝面积根据第m蒸发器上的热负载进行调节。 4.根据权利要求1所述的用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 其特征在于： 所述蒸 发器(1)位于冷凝器(2)中下部， 冷凝器(2)液体工质回流至蒸发器(1)内部毛细芯(8)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115218700 A 2一种用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装 置 技术领域 [0001]本发明属于电子设备散热技 术领域。 背景技术 [0002]气液相变换热技术具有热导率高、 均温性良好的优点， 越来越多地应用于电子设 备散热领域中， 而对于具有多热源的电子设备， 目前多采用多蒸发器并联气液相变散热技 术解决其散热问题。 气液两相流动与传热特性比单相流动复杂得多， 对于存在多蒸发器并 联运行的散热装置， 由于两相流体物 性相差过大， 流动过程复杂， 从而造成并联蒸发器流量 分配不均， 引起散热恶化的问题。 此外， 散热装置冷凝器内部冷凝面积对于其性能具有较大 影响， 目前散热装置冷凝器均根据固定热负载进 行设计， 若蒸发器上为变负载， 热负载增大 会引起冷凝面积不 足， 气相工质不能完全冷凝为液相工质， 在循环流动相变散热过程中， 冷 凝器气液两相入口干度会进一 步增加， 从而造成传热恶化。 [0003]文献1(刘成志； 杨帆； 董德平.一种中低 温区的双蒸发器环路热管CN102121803A) 提出了一种中低 温区的双蒸发器环路热管， 在双蒸发器环路热管 的基础上， 引入了一个次 冷凝器和次蒸发器液池单元， 构建了一个次环路， 在次蒸发器上施加一定的加热功 率， 缩短 中低温双蒸发器环路热管的降温时间。 而且， 环路热管运行时， 次蒸发器中产生的气体工质 将通过次环路进入到主蒸发器液池单元 的主液池中， 将主蒸发器向主液池的漏热带走， 减 小了漏热对环路热管 的影响， 改善了环路热管 的传热能力。 该发明针对发热设备 的两个主 蒸发器为并联状态， 需要对其进 行流量分配， 在加热功率不同的工况下， 功 率高的蒸发器其 内部流阻必 然高于另一个蒸发器， 从而减小 该支路流量分配， 从而造成散热进一步恶化。 文 献2(刘志春； 何松； 邓 为忠； 刘伟； 马钲沅.一种双蒸发器环路热管CN111006529A)提出了一 种双蒸发器环路热管， 第一蒸发器和 第二蒸发器分别通过第一蒸汽传输管路和 第二蒸汽传 输管路与冷凝器的入口连接， 在冷凝器中产生的冷凝液体先在混合器中混合， 然后通过液 体传输管路分别送入第一蒸发器和第二蒸发器， 从而形成双蒸发器环路热管。 该发明可以 满足大面积散热或多个热源散热 的需求， 有效提高环路热管 的散热效率， 但是同样需要将 流量分配至 两个蒸发器， 在功率 不同工况 下也存在散热恶化的问题。 发明内容 [0004]为解决具有变负 载的离散热源面临的冷凝面积不够、 流量分配不均造成的散热恶 化问题， 本发明提出了一种用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 通过可变冷凝域及多级 蒸发‑冷凝技术提升散热装置性能。 [0005]为了解决上述 技术问题， 本发明是通过以下技 术方案实现的： [0006]一种用于变负载的多级蒸发 ‑冷凝散热装置， 包括： 蒸发器 1、 冷凝器2、 储液器3、 蒸 汽管路4、 液体管路5； 所述蒸发器1包括壳体6； 所述蒸发器1包括n个加强柱7， n≥1； 所述蒸 发器1包括毛细芯8； 所述蒸发器1包括液体通道9； 所述蒸发器1包括蒸汽通道10； 所述蒸发 器1包括液体堵头11； 所述蒸发器1包括蒸汽堵头12； 所述冷凝器2包括基板13； 所述冷凝器2说　明　书 1/4 页 3 CN 115218700 A 3