(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221998810.7 (22)申请日 2022.08.01 (73)专利权人 四川新能源 汽车创新中心有限公 司 地址 644004 四川省宜宾市临港经开区国 兴大道沙坪路7号科技创新中心D2-C 座6层601号 (72)发明人 李波　鲁博瑞　何永清　华剑锋　 李立国　戴锋　 (74)专利代理 机构 成都元信知识产权代理有限 公司 51234 专利代理师 李俊华 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) (54)实用新型名称 高热流密度喷雾强化散热装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种高热流密度喷雾强 化散热装置， 包括上部盛装液态相变工质的储液 室和下部的蒸发室， 所述储液室与蒸发室之间通 过喷孔板间隔， 所述喷孔板上安装有若干雾化喷 嘴， 储液室还设置至少一个有向其内部注入液态 相变工质的进液口， 蒸发室还设置有至少一个使 蒸发室内保持负压的排气口。 本实用新型针对高 热流密度 情况下散热效率低的问题， 基于喷雾相 变的散热原理， 提供了一种高热流密度喷雾强化 散热装置， 其改善了现有散热结构设计， 只需提 供一个很小的喷雾流量即可获得极高的散热效 率， 实现1000W/cm2的散热能力； 散热效率高， 散 热一致性较好， 结构紧凑轻量化， 尤其适用于高 功率器件的散热。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 217363677 U 2022.09.02 CN 217363677 U 1.高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 包括上部盛装液态相变工质的储液室 （1） 和下部的蒸发室 （2） ， 所述储液室 （1） 与蒸发室 （2） 之间通过喷孔板 （3） 间隔， 所述喷孔板 （3） 上安装有若干雾化喷嘴 （4） ， 储液室 （1） 还设置至少一个有向其内部注入液态相变工质 的进液口 （5） ， 蒸发室 （2） 还设置有至少一个使 蒸发室 （2） 内保持负压的排气口 （6） 。 2.根据权利要求1所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述蒸发室 （2） 底部为散热基板 （7） ， 所述散热基板 （7） 上表面设置有 毛细多孔层 （8） 。 3.根据权利要求2所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述散热基板 （7） 下表面为高精度平面， 上表面为圆弧波浪形， 所述毛细多孔层 （8） 均匀附着在散热基板 （7） 圆弧波浪形的上表面。 4.根据权利要求3所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述毛细多孔层 （8） 由细小金属粉末构成， 所述细小金属粉末的粒径为5 0um~100um。 5.根据权利要求3或4所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述毛细多 孔层 （8） 的厚度为0.3  mm ~0.8mm。 6.根据权利要求1~4任一项所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述雾 化喷嘴 （4） 以矩形阵列的方式排布在喷孔板 （3） 上。 7.根据权利要求1~4任一项所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 所述雾 化喷嘴 （4） 的喷 嘴口为扁形口， 其宽度为0.2m m~1mm。 8.根据权利要求1~4任一项所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 每个所 述进液口 （5） 还连接有向储液室 （1） 泵入液态相变工质的压力泵。 9.根据权利要求1~4任一项所述的高热流密度喷雾强化散热装置， 其特征在于， 每个所 述排气口 （6） 还连接有 使蒸发室 （2） 保持负压的真空泵。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217363677 U 2高热流密 度喷雾强化散热装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及电子设备散热技术领域， 具体是指高热流密度喷雾强化散热装 置。 背景技术 [0002]为了进一步提高电子设备的性能， 满足现代化科技发展的需求， 未来的电力电子 元件必然会朝着更加大功率、 高度微型化和集成化的方向发展， 随之而来的问题是电子元 件发热功率也将从百瓦级别上升到千瓦甚至上万瓦级别。 在密封狭小的空间内， 热量难以 自发地从设备中导出。 若 热量不能及时导出， 电子元件将面临高热流密度的冲击， 大量热量 的累积必然引起设备高温。 在这种情况下， 电子设备的性能无法有效发挥出来， 其寿命也会 大打折扣， 甚至严重威胁电子设备和周围环境的安全。 因此， 能否高效散热是高热流密度电 子设备进一 步发展和应用所必须解决的关键问题。 [0003]常规的单相液冷及热管冷却技术已经被广泛应用于常见的电力电子、 暖通等行 业， 但受限于导热材质的载热量不高， 其理论上最高仅有 100W/cm2的散热能力； 热电制冷技 术是一种新型的散热技术， 其基于帕尔贴原理， 在进 行热电转换的过程中传输热量， 但热电 制冷技术存在热电转换效率低， 体积大， 散热量低等缺点。 对于如高性能芯片、 大功率半导 体等热流密度高达500  W/cm2 ~1000 W/cm2的大功率器件， 上述散热技术的散热 能力远远不 够。 针对超常规的高热流密度散热的问题， 在散热技术领域逐渐出现了射流冲击冷却、 微通 道冷却、 喷雾冷却 等新型散热技术。 射流冲击冷却 技术利用制冷工质的高速射流冲击冷却 表面进行换热， 其散热能力可达200  W/cm2 ~500 W/cm2， 但仍无法应对1000W  /cm2的高热流 密度的散热场景， 且在高速射流冲击下， 散热面很难保证散热一致性。 微通道冷却技术可利 用单相流体 或双相流体在微小流道中进行对流换热或相变沸腾换热来吸收大量热量。 微通 道散热器采用特殊工艺形成比常规散热器更大的换热面积， 在此基础上结合制冷剂的相变 潜热能力， 理论上可实现1000W  /cm2以上的散热能力。 同样作为相变散热技术， 与热管冷却 技术的被动式循环相比， 微通道冷却 技术采用制冷剂的主动式相变循环进行制冷， 能够大 大提高相变工质的制冷循环的速度， 因此散热能力更高。 但是由于微通道中空间极为狭小， 其中的相变工质在发生相变反应时， 蒸汽容易在微通道中堵塞导致换热表面流动状态的不 稳定， 进而影响换热效率。 喷雾 冷却技术与微通道冷却技术类似， 利用制冷剂在散热表面 发 生相变反应时所具有的潜热来吸收大量热量， 其区别在于， 喷雾冷却 技术通过高压喷头将 制冷剂雾化后， 形成的微小雾滴在气流的带动下与散热面接触后吸热蒸发来带走大量热 量。 由于在发生相变之前， 从喷口喷出并雾化后的制冷剂微小液滴遇到压力的骤降后蒸发 温度随之降低， 在换热表面更易于发生相变反应而吸收热量， 可达到1000W  /cm2以上的散 热能力， 因此其只需要少量的制冷剂即可进行高效换热。 然而喷雾冷却还存在以下问题亟 待解决： [0004]1.尽管雾化后的液滴更易于吸热蒸发， 但散热面通常为光滑表面， 雾化液滴的易 蒸发性不能得以充分发挥， 导致相变换热效率低。 此外， 蒸发形成的制冷剂蒸汽若不能及时说　明　书 1/5 页 3 CN 217363677 U 3