CN102528409B - 重力环路热管散热器、冷凝器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种重力环路热管散热器中冷凝器及其制备方法，制备方法包括下述步骤：将冷凝器基材挤压形成冷凝器基板和若干平行且贯穿冷凝器基板的冷凝器纵向通道；在冷凝器基板的两端钻孔形成与冷凝器纵向通道连通的冷凝器横向通道；根据确定的冷凝器上与外界连通的连接口封堵所述冷凝器纵向通道和所述冷凝器横向通道的端部。该制备方法通过挤压在基板上形成冷凝器纵向通道，并通过钻孔在基板上形成横向通道，则纵向通道和横向通道为一体式结构，无需通过焊接方式连接，故形成的冷凝器纵向通道和横向通道之间不存在焊点，冷凝器的密封性能、强度等均可以得到保证，具备较高的工作可靠性。本发明还公开一种重力环路热管散热器及其制备方法。

Description

重力环路热管散热器、冷凝器及制备方法
技术领域
本发明涉及换热技术领域，特别涉及一种重力环路热管散热器中冷凝器及其制备方法。本发明还涉及一种重力环路热管散热器及其制备方法。
背景技术
重力环路热管散热器(LTS)是一种两相相变散热器。请参考图1，图1为现有技术中一种散热器的工作原理示意图。
该散热器主要由四部分组成：蒸发器基板20、冷凝器10、蒸气上升管路30、液体回流管路40。
蒸发器基板20上具有纵向管路203，蒸发器基板20下端具有横向液体汇聚管路202，上端具有横向蒸气汇聚管路201；冷凝器10具有纵向管路103，冷凝器10上端具有横向蒸气汇聚管路101，下端具有纵向液体汇聚管路102；蒸发器20的上端蒸气汇聚管路201通过左侧的蒸气上升管路30连接至冷凝器10上端蒸气汇聚管路101，冷凝器10下端液体汇聚管路102通过右侧液体回流管路40连接至蒸发器20下端液体汇聚管路202。
散热器的工作原理为：蒸发器基板20与热源(比如无线射频模块)接触，吸收热源热耗，蒸发器基板20内的液态工质(液体汇聚管路202和纵向管路203中)，受热后蒸发，产生的蒸气通过蒸气汇聚管路201、蒸气上升管路30到达冷凝器10上端的蒸气汇聚管路101；然后蒸气顺着冷凝器10的纵向管路103下行，与纵向管路103周围的空气换热，达到冷凝散热的目的，至冷凝器10下端的液体汇聚管路102时，蒸气完全冷凝成为液体，最后，通过液体回流回路40流回到蒸发器基板20的液体汇聚管路202，即完成一次循环。
现有技术中，冷凝器10的主体主要由若干管体组成，各管体形成纵向管路103，各管体的两端分别与蒸气汇聚管路101和液体汇聚管路102通过焊接方式连接。由此，冷凝器10管体与蒸气汇聚管路101和液体汇聚管路102之间的焊点过多，加工难度较大且加工成本较高，生产加工的一致性难以保证；此外，焊点过多也会影响冷凝器10的密封性能、器体强度等，继而影响冷凝器10工作的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种重力环路热管散热器中冷凝器及其制备方法，用于解决现有技术中冷凝器纵向通道和冷凝器横向通道连接焊点过多而导致的工作可靠度较低的问题。该冷凝器的制备方法使得冷凝器纵向通道和冷凝器横向通道为一体式结构，无需焊接，该制备方法加工出的冷凝器的工作可靠性较高。本发明的另一目的是提供一种重力环路热管散热器及其制备方法。
为达到本发明的目的，本发明提供一种重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，包括下述步骤：
将冷凝器基材挤压形成冷凝器基板和若干平行且贯穿冷凝器基板的冷凝器纵向通道，所述冷凝器纵向通道用于蒸气的冷凝；
在所述冷凝器基板的两端钻孔形成与所述冷凝器纵向通道连通的冷凝器横向通道，两端的所述冷凝器横向通道分别供蒸气和蒸气冷凝后形成的液体流动；
根据确定的冷凝器上与外界连通的连接口封堵所述冷凝器纵向通道和所述冷凝器横向通道的端部。
本发明实施例所提供的重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，通过挤压工艺形成冷凝器纵向通道，并通过钻孔方法在基板上形成冷凝器横向通道，即冷凝器纵向通道和冷凝器横向通道由基板通过挤压、钻孔方法形成，冷凝器纵向通道和横向通道为一体式结构，无需通过焊接方式连接，故该制备方法形成的冷凝器纵向通道和冷凝器横向通道之间不存在焊点，冷凝器的密封性能、强度等均可以得到保证，因此，该制备方法形成的冷凝器具备较高的工作可靠性。
附图说明
图1为现有技术中一种重力环路热管散热器的工作原理示意图；
图2为本发明所提供重力环路热管散热器一种具体实施方式的结构示意图；
图3为图2中冷凝器的结构示意图；
图4为图3中冷凝器的侧视图；
图5为本发明所提供重力环路热管散热器中冷凝器制备方法的一种具体实施方式的流程图；
图6为本发明所提供重力环路热管散热器中冷凝器制备方法的另一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种重力环路热管散热器中冷凝器及其制备方法，该冷凝器的制备方法使得冷凝器纵向通道和冷凝器横向通道为一体式结构，无需焊接，该制备方法加工出的冷凝器的工作可靠性较高。本发明的另一核心是提供一种重力环路热管散热器及其制备方法。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。为便于理解和实现论述的简洁，下文将冷凝器结合重力环路热管散热器整体结构以及制备方法进行说明，有益效果不再重复论述。
请参考图2至图4，图2为本发明所提供重力环路热管散热器一种具体实施方式的结构示意图；图3为图2中冷凝器的结构示意图；图4为图3中冷凝器的侧视图。
该实施例中的散热器包括冷凝器21和蒸发器22，从图2中可以看出，冷凝器21具有上下(以图2为视角)端的冷凝器横向通道213和中部的冷凝器纵向通道212，上端的冷凝器横向通道213为蒸气汇聚管路，下端的冷凝器横向通道213为液体汇聚管路。蒸气由蒸气上升管路23流向冷凝器21上端的冷凝器横向通道213，蒸气经中部冷凝器纵向通道212向下流动，换热冷凝成液态后，进入冷凝器21下端的冷凝器横向通道213，再流回蒸发器22。与现有技术不同的是，该冷凝器21的冷凝器横向通道213和冷凝器纵向通道212为一体式结构，图2中所示的冷凝器横向通道213和冷凝器纵向通道212形成于同一块基板上。
请结合图5理解，图5为本发明所提供重力环路热管散热器中冷凝器制备方法的一种具体实施方式的流程图。
该结构冷凝器21的制备方法，可以参见下述步骤：
SA11)将冷凝器基材挤压形成若干平行的冷凝器纵向通道212；
冷凝器基材可以是铝、铝合金、铜、镁合金等金属材料，将冷凝器基材置入模具中通过现有的挤压工艺高温加压，形成冷凝器基板，并形成若干贯穿冷凝器基板的冷凝器纵向通道212，以图2中方位为例，冷凝器纵向通道212贯穿冷凝器基板的上下端，为保证蒸气的冷凝效率，冷凝器纵向通道212的数目通常为三个以上。
SB11)在冷凝器基板的两端钻孔形成与冷凝器纵向通道212连通的冷凝器横向通道213；
冷凝器横向通道213与冷凝器纵向通道212为垂直的关系，垂直时，各冷凝器纵向通道212的长度相等，蒸气流动的路径相等，换热均匀。当然，在钻孔时，基于偏差，冷凝器横向通道213与冷凝器纵向通道212可以是大致垂直的关系。
SC11)根据确定的冷凝器21上与外界连通的连接口封堵冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213的端部。
冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213在形成过程中，均贯穿基板，即冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213的两端均连通外部。由于冷凝器横向通道213和冷凝器纵向通道212作为蒸气或液体的流道，除了蒸气进口和液体出口(与外界连通的两个连通口)以外，冷凝器横向通道213和冷凝器纵向通道212应为密闭的腔体，故需将冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213的端部予以封堵。
在封堵的过程中，确定将蒸气进口和液体出口设于冷凝器横向通道213的端部时，可以将各冷凝器纵向通道212的两端均封堵，上端冷凝器横向通道213的两端作为蒸气进口，下端冷凝器横向通道213的两端作为液体出口，或封堵两冷凝器横向通道213的一端，另一端分别作为蒸气进口和液体出口，此时，蒸气上升管路23和液体回流管路24需位于基板的两侧；或确定将蒸气进口和液体出口均设于冷凝器横向通道213上，则冷凝器横向通道213的两端均可以被封堵，冷凝器纵向通道212部分封堵，未封堵的冷凝器纵向通道212的端部(也位于冷凝器横向通道213上)作为蒸气进口或液体出口，同样可以满足要求。可以通过焊接的方式封堵冷凝器纵向通道212或冷凝器横向通道213的端部。图2中所示的冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213的端部均被封堵。需要说明的是，上述步骤实际上并无顺序限制，当然，封堵冷凝器纵向通道212必然在挤压工序之后进行，封堵冷凝器横向通道213的步骤必然在钻孔工序之后进行。
该实施例所提供的散热器中冷凝器21的制备方法，通过挤压工艺形成冷凝器基板和基板上的冷凝器纵向通道212，并通过钻孔方法在基板上形成冷凝器横向通道213，即冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213由基材通过挤压、钻孔方法形成，冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213为一体式结构，无需通过焊接方式连接，故该制备方法形成的冷凝器纵向通道212和冷凝器横向通道213之间不存在焊点，冷凝器21的密封性能、强度等均可以得到保证，因此，该制备方法形成的冷凝器21具备较高的工作可靠性。
该实施例散热器中蒸发器22的加工方法与上述冷凝器21的加工方法相似，同样，可以包括下述步骤：
步骤一、将蒸发器基材挤压形成蒸发器基板和若干平行且贯穿蒸发器基板的蒸发器纵向通道；
用以加工为蒸发器22的基材同样可以是铝、铝合金、铜、镁合金等金属材料，通过模具高温挤压形成蒸发器基板和贯穿基板的蒸发器纵向通道。蒸发器22主要用于与热源接触，故加工后的蒸发器22最好呈板状，以使其与热源的接触面积最大，提高热源的热量传递效率，进而提高散热性能。
步骤二、在蒸发器基板的两端钻孔形成与蒸发器纵向通道连通的蒸发器横向通道(两蒸发器横向通道分别作为蒸气汇聚管路和液体汇聚管路)；
蒸发器横向通道同样与蒸发器纵向通道呈垂直的关系。
步骤三、根据确定的蒸发器上与外界连通的连通口封堵蒸发器纵向通道和蒸发器横向通道的端部。
在封堵蒸发器22的蒸发器纵向通道和蒸发器横向通道时，同样具有多种封堵方式，上述步骤并不限制工序的先后顺序，在此不赘述。钻孔时，可以在蒸发器22或冷凝器21的一横向通道上加工出充液口，用于向散热器内加入散热工质。
冷凝器21和蒸发器22加工完毕后，可以使用工装，将蒸发器22和冷凝器21按照预先设计好的位置固定，将蒸气上升管路23的两端分别对准蒸发器22的蒸气出口和冷凝器21的蒸气进口，将液体回流管路24的两端分别对准蒸发器22的液体进口和冷凝器21的液体出口，并通过工装固定液体回流管路24和蒸气上升管路23。然后可以通过钎焊或者其他焊接方式将蒸发器22、冷凝器21与蒸气上升管路23、液体回流管路24焊接，从而形成该实施例所提供的散热器整体，最后对散热器抽真空，自充液口充入散热工质，将充液口焊接封口，则散热器加工完毕。实际上，加工的冷凝器横向通道213、冷凝器纵向通道212、蒸发器横向通道、蒸发器纵向通道的端部均可以作为充液口使用，无需单独钻孔形成充液口，此时，封堵纵向通道和横向通道时，留出充液口即可，充入散热工质之后，再将充液口焊接。
请参考图6，图6为本发明所提供重力环路热管散热器中冷凝器制备方法的另一种具体实施方式的流程图。
SA21)将冷凝器基材挤压形成冷凝器基板和若干平行且贯穿冷凝器基板的冷凝器纵向通道212，且挤压形成沿冷凝器基板板面凸起且沿冷凝器纵向通道212对应的板面延伸并与各冷凝器纵向通道212平行的翅片211；
相较于第一实施例，该实施例中在挤压形成基板时，通过对模具进行改进，挤压可以同时形成翅片211，如图4所示，冷凝器21的上下(以图4为视角)两侧板面均具有翅片211。翅片211可以加大与空气接触的面积，即加大换热面，使得蒸气更为迅速地冷凝为液态。在使用相同的方法加工蒸发器22时，也可以采用该种方法加工出翅片。
SB21)在冷凝器基板的两端钻孔形成与冷凝器纵向通道212连通的冷凝器横向通道213，且在两端冷凝器横向通道213对应的板面上钻孔分别形成蒸气进口和液体出口214；
SC21)封堵各冷凝器纵向通道212和各冷凝器横向通道213的端部；
结合步骤SB21)和步骤SC21)理解，当各冷凝器纵向通道212和各冷凝器横向通道213的两端均被封堵后，蒸气和液体的流道为封闭腔体，另外在冷凝器横向通道213对应的板面上钻孔形成蒸气进口和液体出口214(见图3，第二冷凝器开口的数目为两个，图中未示出蒸气进口，蒸气进口位于另一冷凝器横向通道213的板面上)，则蒸气上升管路23和液体回流管路24可以设置于冷凝器基板的板面处，位于两翅片211之间，相较于将蒸气上升管路23或液体回流管路24设于冷凝器21两侧而言，该种结构的管路设计使得散热器的结构更为紧凑，以免蒸气上升管路23和液体回流管路24与其他结构发生干涉，安装更为灵活。相对应地，可以在蒸发器横向通道的板面上加工出对应的蒸气出口和液体进口。
SD21)铣削冷凝器纵向通道212之间的基板材料，以使相邻冷凝器纵向通道212存在空隙。
可以使用机加工的方式铣削冷凝器纵向通道212之间的基板材料，则铣削后，相邻冷凝器纵向通道212之间存在一定的空隙，该方法可以减轻冷凝器21的重量，进而减轻整个散热器的重量。此外，相邻冷凝器纵向通道212之间的空隙有助于冷凝器纵向通道212内蒸气与外部空气的接触，进一步加快换热效率。当然，该铣削步骤也可以在步骤SC21)之前进行。
以上对本发明所提供的重力环路热管散热器器、冷凝器及制备方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将冷凝器基材挤压形成冷凝器基板和若干平行且贯穿冷凝器基板的冷凝器纵向通道，所述冷凝器纵向通道用于蒸气的冷凝；
在所述冷凝器基板的两端钻孔形成与所述冷凝器纵向通道连通的冷凝器横向通道，两端的所述冷凝器横向通道分别供蒸气和蒸气冷凝后形成的液体流动；
铣削所述冷凝器纵向通道之间的基板材料，以使相邻所述冷凝器纵向通道之间存在空隙；
根据确定的冷凝器上与外界连通的连接口封堵所述冷凝器纵向通道和所述冷凝器横向通道的端部。
2.根据权利要求1所述的重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，其特征在于，还挤压形成沿所述冷凝器基板板面凸起且沿所述冷凝器纵向通道的对应的板面延伸，并与所述冷凝器纵向通道平行的翅片。
3.根据权利要求2所述的重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，其特征在于，在所述冷凝器基板两侧板面均挤压形成所述翅片。
4.根据权利要求1至3任一项所述的重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，其特征在于，还包括下述步骤：在两端的所述冷凝器横向通道对应的板面上钻孔分别形成蒸气进口和液体出口；
封堵各所述冷凝器横向通道和各所述冷凝器纵向通道的端部。
5.根据权利要求4所述的重力环路热管散热器中冷凝器的制备方法，其特征在于，在用以流动液体的所述冷凝器横向通道的周壁上钻孔形成充液孔。
6.一种重力环路热管散热器的制备方法，散热器具有相连接的冷凝器和蒸发器，其特征在于，所述冷凝器通过权利要求1至5任一项所述的制备方法制备。
7.根据权利要求6所述的重力环路热管散热器的制备方法，其特征在于，所述蒸发器的制备方法步骤如下：
将蒸发器基材挤压形成冷凝器基板和若干平行且贯穿蒸发器基板的蒸发器纵向通道，所述蒸发器纵向通道用于蒸气的流动；
在所述蒸发器基板的两端钻孔形成与所述纵向通道连通的蒸发器横向通道，两端的所述冷凝器横向通道分别供液体和液体蒸发后形成的蒸气流动；
根据确定的蒸发器上与外界连通的连接口封堵所述蒸发器纵向通道和所述蒸发器横向通道的端部。
8.根据权利要求7所述的重力环路热管散热器的制备方法，其特征在于，还挤压形成沿所述蒸发器基板板面凸起且沿所述蒸发器纵向通道对应的板面延伸并与所述蒸发器纵向通道平行的翅片。
9.根据权利要求7或8所述的重力环路热管散热器的制备方法，其特征在于，还包括下述步骤：在两端的所述蒸发器横向通道对应的板面上钻孔分别形成蒸气出口和液体进口；
封堵各所述蒸发器横向通道和各所述蒸发器器纵向通道的端部。
10.一种重力环路热管散热器中的冷凝器，具有冷凝器纵向通道和位于两端的冷凝器横向通道，其特征在于，所述冷凝器纵向通道和所述冷凝器横向通道为一体式结构，冷凝器的基板和纵向通道由冷凝器基材挤压形成，所述冷凝器横向通道在冷凝器基板两端钻孔形成；两端的所述冷凝器横向通道上分别具有蒸气进口和液体出口，所述冷凝器纵向通道和所述冷凝器横向通道通过所述蒸气进口和所述液体出口与外部连通，相邻的所述冷凝器纵向通道之间具有铣削形成的空隙。
11.根据权利要求10所述的重力环路热管散热器中的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器具有挤压形成沿所述冷凝器基板板面凸起且与所述冷凝器纵向通道平行的翅片，所述翅片沿所述冷凝器纵向通道对应的板面延伸。
12.根据权利要求11所述的重力环路热管散热器中的冷凝器，其特征在于，所述蒸气进口和所述液体出口通过钻孔形成于所述冷凝器横向通道对应的板面上。
13.一种重力环路热管散热器，具有冷凝器和蒸发器，蒸发器上供蒸气流动的蒸发器横向通道通过蒸气上升管路与冷凝器上供蒸气流动的冷凝器横向通道连通；冷凝器上供液体流动的冷凝器横向通道通过液体下降管路与蒸发器上供液体流动的蒸发器横向通道连通，其特征在于，所述冷凝器为权利要求10至12任一项所述的冷凝器。
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