(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 202210646104.4 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 王源隆　陈雄杰　李超亮　赵万忠　 周冠　王春燕　赵振东　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 刘辉 (51)Int.Cl. H01M 10/659(2014.01) H01M 10/613(2014.01) H01M 10/6554(2014.01) H01M 10/655(2014.01) H01M 10/6556(2014.01)H01M 10/6552(2014.01) H01M 10/6568(2014.01) H01M 10/653(2014.01) H01M 10/617(2014.01) H01M 10/6551(2014.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种基于相变材 料循环换 热的液冷系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于相变材料循环换热 的液冷系统， 包括液冷板、 循环换热模块和驱动 板； 液冷板 水平设置， 其内设有输入总管、 输 出总 管、 以及N条散热管； 每根散热管上设有M个循环 换热单元； 循环换热单元均包含外壳、 内壳、 固相 相变材料、 压板和压杆； 散 热管上M个循环换热单 元内壳的中心将散热管分割为相等的M+1段， 且 沿着散热管内冷却介质的流向M个循环换热单元 内壳的横截面面积按预设的梯度增大； 驱动板接 外界压力系统， 用于通过各个循环换热单元内壳 中的固相相变材料压在液冷板上端面。 本发明制 冷效果好， 散 热效率高， 温差低， 适用于高功率和 高充电周期的电器原件散热， 能提高电器原件工 作性能和稳定性。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114976385 A 2022.08.30 CN 114976385 A 1.一种基于相变材料循环换热的液冷系统， 其特征在于， 包括液冷板、 循环换热模块和 驱动板； 所述液冷板水平设置， 其内设有输入总管、 输出总管、 以及N条散热管， N为大于等于1的 自然数， 其中， 所述输入总管、 输出总管平行设置； 输入总管一端封闭、 另一端由液冷板的侧 壁伸出， 用于接入冷却介质； 输出总管一端封闭、 另一端由由液冷板的侧壁伸出， 用于输出 冷却介质； 所述N条散热管平行设置在输入总管、 输出总管之 间， 均一端和输入总管相连、 另 一端和输出总管相连； 所述循环换热模块包含N*M个循环换热单元， M为大于等于1的自然数， 其中， 每根散热 管上均设置 M个循环换热单元； 所述循环换 热单元均包含外壳、 内 壳、 固相相变材料、 压板和压杆； 所述外壳、 内壳均为两端开口的空心圆柱体， 均竖直设置， 且下端均和所述液冷板的上 端面密闭固连； 所述外壳套在内壳外， 外壳的高度大于内壳， 外壳、 液冷板、 内壳之 间形成第 一腔体， 内壳、 液冷板之间形成第二腔体； 外壳横截面的半径为内壳横截面半径的a倍， a为 预设的大于1的阈值； 所述内壳在其底部设有 若干用于联通第一腔体和第二腔体的通 孔； 所述固相 相变材料填充在所述第二腔体内； 所述压杆的下端和所述压板的上端面垂直固连， 压杆的上端和所述驱动板的下端面垂 直固连； 所述散热管上M个循环换热单元内壳的中心将散热管分割为相等的M+1段， 且沿着散热 管内冷却介质的流向M个 循环换热单元内壳的横截面 面积按预设的梯度增大； 所述驱动板接外界压力系统， 用于通过各个循环换热单元内壳中的固相相变材料压在 所述液冷板上端面、 确保各个循环换热单元内壳中的固相相变材料始终和所述液冷板上端 面接触。 2.根据权利要求1所述的基于相变材料循环换热的液冷系统， 其特征在于， 所述液冷板 采用铝合金制成。 3.根据权利要求1所述的基于相变材料循环换热的液冷系统， 其特征在于， 所述外壳、 内壳采用铝、 铝合金或不锈钢中的任意 一种制成。 4.根据权利要求1所述的基于相变材料循环换热的液冷系统， 其特征在于， 所述固相相 变材料采用有机物和无机物的复合而成， 其相变稳定为40 ‑50℃， 其中， 所述有机物为饱和 脂肪酸或直链烷泾， 所述无机物为 膨胀石墨。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114976385 A 2一种基于相变材料 循环换热的液冷系统 技术领域 [0001]本发明涉及电子设备散热技术领域， 尤其涉及一种基于相变材料循环换热的液冷 系统。 背景技术 [0002]随着工业的快速发展， 航天航空、 电子信息等军工和民用领域电子芯片的集成度 不断提高， 其功能和复杂性以惊人的速度增长。 功率增加、 体积变小， 因此电子设备工作时 的耗散热热流密度加大， 同时一些高集成度和功率较大 的动力电池也存在热集中问题， 电 子元器件和 动力电池的冷却技术将成为未来电子技术 发展需要解决 的一项关键技术。 过大 的散热量如不能及时的排散到周围环境中， 将导致器件结温迅速升高甚至烧毁， 已成为影 响电子器件、 设备可靠性和使用性能的一个主要因素之一， 直接影响到设备及仪器的使用 寿命。 传统风冷散热技术已无法满足逐渐发展的高散热需求， 液冷方式散热技术是目前最 有效地解决电子设备和动力电池散热问题的方法 随着工业的快速发展， 大量元件的热集中问题无法解决， 如动力电池和芯片等。 为 了解决这一问题， 大多数学者都是基于微通道散热技术提出观点。 而微通道散热技术最初 是由Tuckerman和Pease在  1981 年提出的。 微通道散热技术根据冷却介质的不同大致可以 分为空气冷却、 液体冷却和相变材料冷却。 然而在一些高集成电路和功率较大 的动力电池 中， 空气冷却并不能满足其散热要求， 所以液冷散热成为芯片和汽车动力电池主流的散热 方式， 控制稳定且合 适的温度在提高芯片和动力电池的性能方面上起着决定性的作用。 [0003]目前的液冷板基本通过在基板上开设水道形成， 且水道为整体设计， 也就是整个 水道仅仅具有一个进液 口和一个出液 口， 液体需要流经整个电路才能出去， 基本上都会存 在散热效果不明显、 沿出 口方向温度不断增加的问题。 而利用相变材料在固—液相变过程 中具有温度稳定及较高储执密度的优点。 能有效地改善液冷板散热性能， 但传统的利用相 变材料冷却动力电池的方法， 往往因为相变材料的控温效果会随着放电时间的增长而变 低， 从而导致相 变材料的用量和电池组的重量问题形成一个矛盾， 而本发明采用活塞压固 相状态的相变材料使得其形成一个循环为电子 设备和动力电池散热， 更好的解决了相变材 料控温时间的问题， 且本发明将相 变材料等梯度布置在液冷板流道上， 同时又解决了液冷 散热普遍存在的温度不均匀的问题。 发明内容 [0004]本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷， 提供一种基于相 变材料循环换 热的液冷系统。 [0005]本发明为 解决上述 技术问题采用以下技 术方案： 一种基于相变材 料循环换 热的液冷系统， 包括液冷板、 循环换 热模块和驱动板； 所述液冷板水平设置， 其内设有输入总管、 输出总管、 以及N条散热管， N为大于等 于1的自然数， 其中， 所述输入总管、 输出总管平行设置； 输入总管一端封闭、 另一端由液冷说　明　书 1/4 页 3 CN 114976385 A 3