CN102345991A - 热管式散热器 - Google Patents

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李静
姬升涛
魏新利
毛基森
刘孝东
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South China University of Technology SCUT
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Abstract

本发明公开了一种热管式散热器，包括基板、容器、若干个翅片管、充液部及液态工质，其特征在于：所述基板上表面向上延伸形成所述容器，所述若干个翅片管由所述容器延伸出来，所述容器具有容器腔，所述翅片管具有管腔，该等管腔与所述容器腔连通并形成密封腔，所述液态工质装在所述密封腔的容器腔内，所述充液部设置在密封腔上。本热管式散热器具有基板、容器、若干个翅片管及充液部，该等部件连接在一起形成一体式结构，结构简单，形状规则，液态工质装在密封腔的容器腔内，液态工质均匀分布在容器腔内的整个基板面上并从该整个基板面上吸收热量，液态工质从基板吸热面积大，基板热量均匀散失，提高了散热效率和散热效果。

Description

热管式散热器
技术领域
本发明涉及电子、机械、化工等小型传热元件的散热器，尤其用于二极管、印刷电路板等半导体器件的热管式散热器。
背景技术
传统的肋片式散热器利用材料单一的热导率进行热传导，传热效率低，体积大，质量重，用材多，成本高，可以解决低要求散热元件的散热，但对于热流密度大，且要求温度低的器件难以达到散热的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、能提高散热效率和散热效果的热管式散热器。
为实现上述目的，本发明所提供的热管式散热器包括基板、容器、若干个翅片管、充液部及液态工质，其特征在于：所述基板上表面向上延伸形成所述容器，所述若干个翅片管由所述容器延伸出来，所述容器具有容器腔，所述翅片管具有管腔，该等管腔与所述容器腔连通并形成整体式结构的密封腔，所述液态工质装在所述密封腔的容器腔内，所述充液部设置在密封腔上。
如上所述，本发明热管式散热器具有基板、容器、若干个翅片管及充液部，该等部件连接在一起形成一体式结构，结构简单，形状规则，液态工质装在密封腔的容器腔内，液态工质均匀分布在容器腔内的整个基板面上并从该整个基板面上吸收热量，液态工质从基板吸热面积大，基板热量均匀散失，不存在局部热量集中分布等问题，从而解决了传统热管独立分布在热基板上，液态工质与基板热源接触面积小，且基板上无热管分布区域，存在散热速率慢，热量集中导致散热不均匀、局部热量难以散失等问题，尤其对于热流密度高、热量分布集中的半导体二极管、芯片等电子发热元件具有较好的散热效率和散热效果。
优选地，所述基板呈板状，该基板上表面向上延伸形成容器围壁，该容器围壁顶边向内延伸形成容器盖体，该容器盖体上开设有若干个贯穿孔，该等贯穿孔的边缘向上延伸后向内延伸形成所述翅片管，所述容器围壁及容器盖体形成所述容器。
优选地，所述基板之位于所述容器围壁内的上表面向上延伸形成容器底壁。
优选地，所述翅片管呈扁平中空的长方体状。
优选地，所述翅片管呈中空的上窄下宽的梯型状。
优选地，所述翅片管呈中空的圆管状。
优选地，所述翅片管上设有若干个翅片，该等翅片具有散热功能，增加了散热面积，增强了传热效果。
优选地，所述翅片呈中空状，其中空的部分与所述翅片管的所述管腔连通，其中空的部分与翅片管连通，液态工质汽化可进入翅片管的中空部分内部，冷凝成液态工质，依靠重力或毛细虹吸作用回流至热端，往复循环，达到强化散热的效果。
优选地，所述充液管设置在所述容器围壁上。
附图说明
图1为本发明热管式散热器第一实施例的立体图；
图2为图1所示I-I处的剖视图；
图3为本发明热管式散热器第二实施例的剖视图。
图中各附图标记说明如下：
热管式散热器 100/100’ 基板 10
容器 20                容器围壁 21
容器盖体 22            贯穿孔 221
容器腔 23              翅片管 30/30’
管腔 31/31’           密封腔 32
翅片 33                充液部 40
充液部主体 41       密封部 42
液态工质 50
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1与图2，其揭示了本发明热管式散热器100的第一实施例，包括基板10、容器20、若干个翅片管30、充液部40及液态工质50，基板10上表面向上延伸形成容器20，若干个翅片管30由容器20延伸出来，液态工质50收容在容器20内。基板10、容器20、若干个翅片管30及充液部40由相同或不同的具有导热系数高的材料制成。
基板10大致呈平板长方体状(基板10不只限于平板长方体状，还有椭圆体，圆柱体等其他形状也可以)，并且材质分布均匀，使得基板10上热量分布均匀，与热源接触，为蒸发区，能将热量及时传向液态工质50，具有良好的热传导性能。
基板10上表面向上延伸形成容器围壁21，该容器围壁21顶边向内延伸形成容器盖体22，容器围壁21及容器盖体22围成容器20，该容器20具有容器腔23，该容器腔23由容器围壁21、容器盖体22与基板10围成。液态工质50装在容器腔23内。容器盖体22上开设有若干个贯穿孔221，该等贯穿孔221的边缘向上延伸后向内延伸形成若干翅片管30。
翅片管30呈扁平中空的长方体状，具有上下延伸的管腔31，该等管腔31皆与容器20的容器腔23连通并形成整体式结构的密封腔32。
翅片管30上设有若干翅片33，该等翅片33从翅片管30的侧面斜向上延伸形成，当然也可斜向下或垂直或向其他方向倾斜设置在翅片管30上。若干翅片33均匀或非均匀的分布在翅片管30上，且在每个翅片管30上对称或非对称分布，相邻两翅片管30上的翅片33，在一定高度范围内错落排布。翅片管30上分布有翅片33，该翅片33具有散热功能，增加了本发明热管式散热器100的散热面积，增强了散热效果。
在该等翅片33在翅片管30上斜向上设置时，也可做成呈中空状，其中空的部分与翅片管30的管腔31连通，液态工质50汽化可进入翅片管30的中空部分内部，冷凝成液态工质50，依靠重力或毛细虹吸作用回流至热端(容器腔23)，往复循环，达到强化散热的效果。
充液部40与密封腔32连接，具有充液部主体41及密封部42，充液部主体41呈中空管状设计，中间具有中空通道(图中未示)，其一端固定在容器20的容器围壁21上，中空通道与密封腔32连通，作为向密封腔32充入液态工质50的入口通道，密封部42将充液部主体41的另一端密封，密封了中空通道，从而使密封腔32与中空通道形成密封。充液部40不仅可作为向密封腔32充入液态工质50的入口部件，而且还可作为密封腔32抽真空的入口部件。
当然，充液部40也可为其他结构或形状，但只要具有作为密封腔32充入液态工质50与密封腔32抽真空的入口部件即可。同理，充液部40可设置在容器围壁21上，也可设置在翅片管30上。
在本发明热管式散热器100在使用时，通过充液部40向容器20内充入适量液态工质50，该液态工质50可为汽化潜热高，汽化温度适宜，流动性好，稳定性强的流体工质，如甲醇、丙酮等有机或无机工质。液态工质50将基板10全部覆盖，受热均匀，无热流死区，各部分能达到同一的散热效果。注入液态工质50后，根据液态工质50的性质可由充液部40抽取一定的真空度。
本发明热管式散热器100在工作时，基板10与热源接触，热源上的热量快速传递到基板10上，由于装在在容器腔23内的液态工质50大面积地覆盖在容器腔23内的整个基板10面上并从该整个基板10面上吸收热量，液态工质50从基板10吸热面积大，故基板10上的热量能够快速传递到覆盖在其上面的液态工质50上，液态工质50达到饱和蒸汽压时汽化，在汽化的过程中从基板10吸收热量并将热量带走，并顺着翅片管30的管腔31向上流动，在翅片管30的冷端(上端)将热量散失出去，冷凝成液态工质50，液态工质50依靠重力或毛细虹吸作用回流至热端(容器腔23)，往复循环，达到强化散热的效果。
请参阅图3、图4，其揭示本发明热管式散热器100’的第二实施例，该实施例与第一实施例类似，其区别在于：翅片管30’呈中空的上窄下宽的梯型状，管腔31’也呈上窄下宽的梯型状。
本发明热管式散热器的第三实施例与第一实施例类似，其区别在于：翅片管呈中空的圆管状。
综上所述，本发明热管式散热器100为一体式结构，具有基板10、容器20、若干个翅片管30、充液部40及液态工质50，形状规则，结构简单，容器腔23内液态工质50均匀分布在整个基板10面上，基板10热量均匀散失，不存在局部热量集中分布等问题，从而解决了传统热管独立分布在热基板上，液态工质与基板热源接触面积小，且基板上无热管分布区域，存在散热速率慢，热量集中导致散热不均匀、局部热量难以散失等问题，尤其对于热流密度高、热量分布集中的半导体二极管、芯片等电子发热元件具有较好的散热效率和散热效果。
本发明热管式散热器100为一体式结构，结构紧凑，每个翅片管30之间具有一定的间隙，空气夹层分布均匀及热流区分布均匀，内部传热效率高，外部空气流动阻力小，体型规则、小巧。当热源基板10开始工作时，该热管式散热器的液态工质50可较快地将热量吸收并汽化，将热量传递出去，解决了小型热源器件的散热问题。
以上所揭露的仅为本发明热管式散热器的较佳实施例，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明热管式散热器申请专利范围所作的等同变化，例如基板之位于容器围壁内的上表面向上延伸形成容器底壁等仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种热管式散热器，包括基板、容器、若干个翅片管、充液部及液态工质，其特征在于：所述基板上表面向上延伸形成所述容器，所述若干个翅片管由所述容器延伸出来，所述容器具有容器腔，所述翅片管具有管腔，该等管腔与所述容器腔连通并形成整体式结构的密封腔，所述液态工质装在所述密封腔的容器腔内，所述充液部设置在密封腔上。
2.如权利要求1所述的热管式散热器，其特征在于：所述基板呈板状，该基板上表面向上延伸形成容器围壁，该容器围壁顶边向内延伸形成容器盖体，该容器盖体上开设有若干个贯穿孔，该等贯穿孔的边缘向上延伸后向内延伸形成所述翅片管，所述容器围壁及容器盖体形成所述容器。
3.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征在于：所述基板之位于所述容器围壁内的上表面向上延伸形成容器底壁。
4.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征在于：所述翅片管呈扁平中空的长方体状。
5.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征在于：所述翅片管呈中空的上窄下宽的梯型状。
6.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征在于：所述翅片管呈中空的圆管状。
7.如权利要求1所述的热管式散热器，其特征在于：所述翅片管上设有若干个翅片。
8.如权利要求7所述的热管式散热器，其特征在于：所述翅片呈中空状，其中空的部分与所述翅片管的所述管腔连通。
9.如权利要求1所述的热管式散热器，其特征在于：所述充液管设置在所述容器围壁上。
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