CN102789295A - 流体传热cpu散热器 - Google Patents

Abstract

一种适用于网络计算机房高密度大功率热场中的流体传热CPU散热器，该散热器具有与CPU导热基板在功能与结构相匹配的吸热皿，通过吸热皿蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管内的液态工质从CPU导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的串并联循环管路中，蒸发段形成高压，回流段形成低压，推动高速有序的流体循环传热，经翅片进行散热，形成可曲折迂回扩张不断流不少流的流体传热方式，其速度与传热量比目前最良热导率固体材料高出几十倍，创造出满足CPU所需的传热速度，利用机壳风道内有限空间，使得全部热量不再停留在热源处，CPU结点始终保持均低温升，不仅能保证计算机在高温环境中满负荷可靠工作，而且还能达到大幅度节能的目的。

Description

流体传热CPU散热器

所属技术领域

本发明涉及一种散发计算机CPU(Central Processing Unit汉译为中央处理器)及其相关集成芯片工作热量的装置，尤其是通过吸热皿的蒸腾构造内的液态工质从CPU及其相关集成芯片导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的循环管路中，产生压差，形成高速有序的流体传热方式进行散热，使CPU结点始终保持均低温升的流体传热CPU散热器。

背景技术

目前，用于散发计算机CPU及其相关集成芯片工作热量的散热器，以下统称CPU散热器，公知的有两种类型：一种是依靠良导热体制作的导热板与翅片构成的固体导热型散热器，另一种是热管型散热器，前者工作原理简单：依靠导热板接受CPU导热基板面上的热量，然后传导到翅片进行散热，散热速度取决于材料的热导率与翅片的换热面积及其结构热阻的大小，主要应用在各种类型计算机CPU中，为说明现存问题，主要指网络数据中心机房服务器、小型计算机及大型、超级型中的CPU散热器存在弊端：为了适应网络运营或超大运算的需求，每台计算机都被排列在狭小空间内，众多台计算机以刀片、机架、塔式排布联接，集合成高密度的模库，机内CPU及散热器上下左右的叠加聚集，加之每颗CPU额定功率也很大(80至125W)，形成大功率高密度的热场，必须由机房中央空调建立冷却主风道及其机架分风道，并由机壳内或附在机架上高速运转的风扇组产生的强行风形成机壳内风道，首先使机架周围热场降温，再意求使CPU散热器换热降温，力保CPU结点温升在允许范围内，但由于过于集合而且发展趋势仍需继续，无论何种风道风力减弱，风温升高都会导致CPU报警或停机，如何提高对高温环境的适应性，则必须从热场内众多CPU散热器这热源头改起，而目前无论采用何等高热导率的材料制造，固体导热的速度也远远达不到要求，即从CPU导热基板面上将热量传递给散热器导热板面的中心起，首先经过导热板自身的传导，扩散到导热板另一面与翅片连接的根部或底折面，然后再分别向翅片温度低处延伸传导，这个被动性传导的过程太长太慢，虽然风与翅片表面摩擦散热速度很快，但导热板中热量通过翅片根部或底折面，传导到翅片上的速度却很慢，在翅片材料内部，截面积小热量传导的速度也很慢，同时，再大的强行风也吹拂不到导热板材料内部进行热交换，造成相当部分热量仍停留在导热板中心位置，随环境温度的提高，不断聚热升温，使导热板受热面中心至翅片边缘存在很大的温差，而且越到温度平衡时，就越进入到一种不良循环中：散热器导热板温升不断提高，CPU导热基板的温升也随之提高，而其内结点工作热量排放速度却越来越慢，致使CPU高负荷高速运转的余地变得越来越小，另外，真正参与散热的翅片面积仅是其中的一部分，浪费了计算机内宝贵空间，因此，为了保证不陷入到这种不良循环中，只能利用机房大功率中央空调高负荷地工作，尤其在夏季，尽可能使机房通道温度设定降低至23℃，从而消耗大量能源，CPU散热问题需要亟待解决，否则，将成为网络通讯行业发展的拦路虎，后者工作原理稍复杂：在热管受热段，其内工质接受热量蒸发，携带热量至冷凝段，与管壁交换热量，热量散出，工质冷凝并被管内壁吸液芯吸附，利用重力与虹吸力回流到受热段，构成工质循环，典型热管在受热蒸发段与散热冷凝段之间为恒温段，恒温管段垂直水平使用，可以较长，传热速度开始很快，但平衡后，传热速度就不快了，同时管路不能长距离弯曲迂回，弯曲到存在水平段时，只限几厘米距离，过长则该段无法利用重力，仅靠虹吸力，虹吸道内工质容易发生少流或断流，受热段回流不到足够的工质，就会发生工质蒸发量不够，得不到回流工质，就会发生无蒸发干烧的现象，传热能力锐减乃至丧失，同样存在接受热量面的中心温升高温差大的问题，虽有流体传热参与，但工质循环方式与结构存在缺陷，一般仅在笔记本与个人一体化计算机中小功率使用，总之，目前这两种类型CPU散热器，已不适应计算机的发展需要。

发明内容

为了克服现有计算机CPU散热器热源温升高温差大的弊端，本发明提供一种流体传热CPU散热器，该散热器首先具有与CPU导热基板在功能与结构相互匹配紧密粘结起来的吸热皿，然后通过吸热皿的蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管内的液态工质从CPU导热基板中吸收潜热，相变成气态，进入到首末端接通的循环管路中，在蒸发段形成高压，在回流段形成低压，推动有序的流体循环传热，并在这过程中经翅片进行散热，利用工质在发生相变过程中大量吸收/释放潜热的物理特性，形成可曲折迂回不断流不少流的流体传热的方式，创造出满足CPU所需的传热速度，方可利用机壳内外风道的全部有限空间，风与翅片摩擦快速散热的条件，用主动高速流体传热克服被动缓慢固体传导的弊端，使得全部热量不再停留在热源处，CPU结点始终保持在均低温升的环境中，达到能够在高温环境中满负荷可靠工作的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由吸热皿、循环管路、散热翅片、汇流管、节流管、节流阀构成的流体传热CPU散热器，其特征是覆盖在CPU导热基板上并向其吸收热量的吸热皿，在CPU周围允许的空间内，通过吸热皿上的安装孔或卡槽，在螺栓或卡簧适度弹性压力紧固下，将吸热皿的基底面与CPU导热基板相互紧密粘结起来，吸热皿具有三种利用相变传热的基本构造，其一是吸热皿周边密封中间夹层，形成一个或数个蒸腾室，其二是在吸热皿中具有孔道，形成一条或数条蒸腾道，其三是吸热皿利用其板状基底附着一部分循环管路，形成一条或数条蒸腾管，三者之间也可以相互结合，吸热皿内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU工作功率及环境温度变化相匹配，吸热皿与管路内总工质量与散热器在计算机机壳内外全部结构中的循环管路走向及其内腔容积相匹配，吸热皿与管路形成并联、串联、串并联循环结构，串联可分成跨越式与依次式，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，与吸热皿基底面相对的为导热面，其上焊接散热翅片，吸热皿内灌装的工质分为负压相溶醇基近共沸混合物、负压纯水、负压纯水基混合物、正压低沸点制冷剂四类，CPU一旦工作，在蒸腾室、道、管中的液态工质便可以通过吸热皿基板面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，其中部分工质由液态变成气态，压力增大，气态工质被压入与吸热皿联接的循环管路中蒸发段的进口，并顺蒸发段管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，此段管路由于仍有足够的压力推动便可曲折扩张迂回，充分利用机壳有限空间，大量散发热量，气态工质释放潜热，开始冷凝成悬浮液滴，继续散发热量，冷凝液滴逐渐融大并汇集在冷凝段的管内壁上，进而汇合成细线状的液态工质流，不断散发热量，在冷凝段管内壁底部不断汇合成粗线状的液态工质流，这个过程散发掉由吸热皿从CPU导热基板中所吸收的潜热量，液态工质流利用重力回到压力低的回流管中或经汇流管联通，形成少涡流相对稳态的液流，避开热量传导到节流管中，使其内的液态工质不蒸腾并在蒸发段与回流段压差驱动下源源不断地通过节流管，由于节流管位置与蒸发进口形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者是节流阀出口径的2至6倍，即准稳流工质流经节流管的过程中形成满管有序的稳液流，气态工质不能进入，节流管便形成单向节流阀，稳液流工质由节流阀的出口连续出来进入到吸热皿的蒸腾室、道、管中，节流阀的作用使蒸腾的气体只能进入蒸发段，形成推动正向循环的动力，同时有效地防止逆向循环，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，由于工质计量与循环结构功率匹配，不会发生少流断流，如此完成循环的始终，并通过吸热皿吸收热量进行再往复循环，在串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成多级高速循环结构，实现流体传热CPU散热器的工作过程，并由此在CPU周围及其在计算机壳内外可利用空间建立起流体传热循环系统，构成流体传热CPU散热器，根据蒸腾室、道、管与蒸发管的分布与走向包括管路并串联不同，流体传热CPU散热器可分成多种型实施例。

本发明的有益效果是：克服现有散热器的缺陷，经实测，由于流体相变利用潜热循环传热速度要比最良导热固体快几十倍，使得传热方式有了根本的改变，热量不再是单纯的中心传导，而是潜热量以最快的速度先“泵”出来，从容易散发热量的翅片边缘开始，不仅不存在热量停留聚集在吸热皿中的过程，而且利用所吸收来的热量作为动力推动了循环过程，并随环境温度的提高，循环速度就越快，效能相互促进，进入良性循环，同时，吸热皿导热面也接受了热量，并通过与导热面焊接的翅片底折面传导到散热翅片上，也就是原固体传导散热器所散掉的部分仍在等量进行，大部分热量是以潜热方式由流体传热所散发的增量，因此，在同等的条件下可比原有最快固体传导散热器提高一倍以上的散热能力，适用于大功率热量的快速散发，又相当于具备了转移热量的大热容，能够迅速吸收浪涌热流，避免因CPU跳跃性温升导致的报警与停机，核无聚热，能够实现CPU结点始终保持在均低温升的环境中，一方面可提高适应高温环境能力，使得机房通道温度上限提高到30℃，机房空调温度从原设定的23℃提高到26℃，不仅能保证计算机满负荷可靠工作，而且还能实现大幅度节能的目标，另一方面为CPU提高集成度与运算频率，或者缩小服务器体积提高密集度开辟了发展空间，将流体传热CPU散热器应用在个人电脑中，在提高运算速度防死机适应高温环境也会有卓越的提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明第一个实施例垂直剖视示意——蒸腾室平行脉管型。

图2为本发明第二个实施例垂直剖视示意——蒸腾道平行脉管型。

图3为本发明第三个实施例垂直剖视示意——蒸腾管并联放射脉管型。

图4为本发明第四个实施例中心垂直剖视示意——蒸腾管串联放射脉管型。

图5为本发明第五个实施例垂直剖视示意——中轴蒸腾室排脉管型。

图6为本发明第六个实施例垂直剖视示意——蒸腾室扩张脉管型。

图7为本发明第七个实施例垂直剖视示意——蒸腾室中发排脉管型。

图8为本发明第八个实施例中心垂直剖视示意——蒸腾管串联排脉管型。

图9为本发明第九个实施例立体俯视示意——迂回脉管型。

图中：1.吸热皿2.蒸腾室3.基底面4.导热面5.翅片6.蒸发段7.冷凝段8.回流管9.节流管10.出口11.进口12.蒸腾道13.汇流管14.基底15.蒸腾管16.冷凝管17.回流段18.联接孔19.卡槽20.中央蒸发管

图1为本发明第一个实施例垂直剖视示意，由吸热皿1的四周密封中间夹层构成单蒸腾室2，吸热皿的规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾室中灌装的液态工质为负压乙醇基异戊烷按一定配方近共沸的混合物，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与吸热皿并联的多条平行分布的蒸发段进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段7，通过散发热量，气态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，液态工质流顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管外径与蒸腾室密封，进入蒸腾室内弯曲90°，使其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地通过节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到蒸腾室的底部中，有效防止逆向循环，蒸腾的气体只能进入蒸发段，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，蒸腾室内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾室与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板面之间产生热阻，通过在吸热皿上的联接孔18由螺栓进行弹性均衡紧固，于是在实施例一结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成蒸腾室平行脉管型流体传热CPU散热器。

图2为本发明第二个实施例垂直剖视示意，贯穿吸热皿1的多条孔道构成蒸腾道12，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾道中灌装的液态工质为负压低沸点纯水，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成汽态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，汽态工质被压入与蒸腾道并联的多条平行分布的蒸发段进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的汽态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段7，通过散发热量，汽态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，各个回流管内准稳流由汇流管13汇通再流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管弯曲90°后深入到蒸腾道，通过其外径与蒸腾道内径缩口密封，形成差异传导使其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地通过节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到蒸腾道的底部中，有效防止逆向循环，蒸腾的汽体只能进入蒸发段，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，各蒸腾道内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾道与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板面之间产生热阻，通过在吸热皿上的卡槽19由卡簧进行适度弹性均衡紧固，于是在实施例二结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了汽液单向循环，由此构成蒸腾道平行脉管型流体传热CPU散热器。

图3为本发明第三个实施例垂直剖视示意，吸热皿1是由板状基底14与附着的多条蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，并在基底向中间并拢便于集中吸收热量，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾管并联的多条放射分布的蒸发段进口，放射状蒸发段便于冷凝段7的散热翅片延伸，占据可利用的空间，蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，通过散发热量，气态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，顺着冷凝段垂直的管路，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，各个回流管内准稳流工质由汇流管13汇通流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地通过直立的节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到蒸腾管中，有效防止逆向循环，蒸腾的气体只能进入蒸发段，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，各蒸腾管内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾管与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板之间产生热阻，通过在基底上的联接孔18由螺栓进行适度弹性均衡紧固，于是在实施例三结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成蒸腾管并联放射脉管型流体传热CPU散热器。

图4为本发明第四个实施例中心垂直剖视示意，吸热皿1是由板状基底14与附着的两组串联的蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾管串联的多条放射分布的蒸发段进口，放射状蒸发段便于冷凝段7的散热翅片延伸，占据可利用的空间，串联采用跨越式，即具有压力的气态工质先由中央蒸发管20出发，伸向管路穿插在散热翅片最边缘中的冷凝段，经边缘散热冷凝后，气态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，顺着垂直的冷凝段管路，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地通过节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到最边缘蒸腾管中，边缘蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片中间的冷凝段，经中间散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到中间蒸腾管中，中间蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片中央的冷凝段，经中央散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到中央蒸腾管中，串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，每串联循环内能够相互促进提高各自的正向循环，更有效防止各自的逆向循环，形成跨越式三级循环结构，同理也可降为两级或提升为四级，两组串联管路在散热器中可形成对称关系，两组之间的准稳流工质由汇流管13汇通，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，各蒸腾管内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾管与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，于是在实施例四结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成蒸腾管串联放射脉管型流体传热CPU散热器。

图5为本发明第五个实施例垂直剖视示意，吸热皿1是由板状基底14与位于中轴上的蒸腾室2及其两侧蒸腾管15构成，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾室和蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与中轴蒸腾室并联的多条平行分布的蒸发段进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路向两侧平行分布穿插在散热翅片中的冷凝段7，通过散发热量，气态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，液态工质顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管通过其外径与蒸腾管缩口内径密封，形成差异热传导，即热量很少传导到节流管中，使其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地流经弯曲90°节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到与蒸腾室底部相通的蒸腾管中，有效防止逆向循环，蒸腾的气体只能进入蒸发段，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，中轴蒸腾室与蒸腾管内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾室和蒸腾管与管路内的总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，于是在实施例五结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成中轴蒸腾室排脉管型流体传热CPU散热器。

图6为本发明第六个实施例垂直剖视示意，实施例六是实施例一、三的结合与发展，由吸热皿1的四周密封中间夹层构成蒸腾室2，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾室中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾室联接的多条放射分布的蒸发段进口，蒸发段管路有的提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在本体散热翅片的冷凝段7，有的提升到一定高度后，按散热需要顺势进入管路穿插到游离散热翅片5中的冷凝段7，游离管路可以单根或多根，可以插入到方或圆形散热翅片中，也可以不插入在散热翅片中，作为冷凝管16直接散热，总之利用机壳内外一切可以利用的空间，通过散发热量，气态工质逐渐冷凝成液态流，液态工质顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力流入到本体循环管路的回流管8与游离循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管通过其外径与蒸腾室侧壁密封，形成差异热传导，即热量很少传导到节流管中，使其内液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地流经弯曲90°节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到蒸腾室底部中，有效防止逆向循环，蒸腾的气体只能进入蒸发段，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，蒸腾室内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾室与管路内的总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，于是在实施例六结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成蒸腾室扩张脉管型流体传热CPU散热器。

图7为本发明第七个实施例垂直剖视示意，吸热皿1是由四周密封中间夹层构成基底蒸腾室2与中轴蒸腾室2相联通的双蒸腾室构成，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在双蒸腾室中灌装的液态工质为负压纯水与低沸点的混合物，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成汽态，压力增大，蒸腾的汽体可以从蒸腾室热源核心处直接进入中央蒸发管20，提升到一定高度后，迂回在易于散热的空间，形成游离的冷凝段7，同时，具有压力的汽态工质由中轴蒸腾室直接通向两侧平行分布穿插在散热翅片中的冷凝段7，通过散发热量，汽态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，液态工质顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力包括游离管路均流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流相对稳态的液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管通过其外径与蒸腾室侧壁密封，形成差异热传导，即热量很少传导到节流管中，使其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地流经弯曲90°节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到蒸腾室底部中，有效防止逆向循环，蒸腾的汽体只能进入中央蒸发管，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，双蒸腾室内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，双蒸腾室与管路内的总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，于是在实施例七结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了汽液单向循环，由此构成蒸腾室中发排脉管型流体传热CPU散热器。

图8为本发明第八个实施例中心垂直剖视示意，吸热皿1是由板状基底14与附着的四组串联的蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，与基底面相对的为导热面4，其上焊接散热翅片5，在蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，通过吸热皿基底面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，部分工质由液态变成气态，压力增大，由于吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾管串联的多条蒸发段中，由水平蒸腾管转向垂直到蒸发进口，每该部形态呈底面大进口稍小仿人脚后部状，便于直接从热源吸收较多的热量，不受阻碍地由进口进入到蒸发段，串联采用依次式，即具有压力的气态工质先由中央蒸发管20出发，伸向管路穿插在散热翅片中央的冷凝段，通过散发热量，气态工质逐渐冷凝依附在冷凝段管内壁成液态流，液态工质顺着冷凝段管路的倾斜，利用重力流入到循环管路的回流管8中，回流管中集合一部分少涡流稳态液流，即准稳流，且在循环管路中压力的最低处，准稳流工质由此直接流入节流管9，节流管的位置与蒸发进口11形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者节流阀出口10径的2至6倍，节流管通过其外径与蒸腾管内径密封，形成差异热传导，即热量很少传导到节流管中，使其内的液态工质处于蒸腾死角，在蒸发段与回流段压差的驱动下，准稳流工质源源不断地通过弯曲90°节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到相邻蒸腾管的底部中，相邻蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片中间的冷凝段，经中间散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口进入到边缘蒸腾管的底部中，边缘蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片边缘的冷凝段，经边缘散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口进入到中央蒸腾管的底部中，串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，每串联循环内能够相互促进提高各自的正向循环，更有效防止各自的逆向循环，形成依次式三级循环结构，同理也可降为两级或提升为四级，两两组串联管路在散热器中可形成对称关系，两两组之间的准稳流工质由汇流管13汇通，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，各蒸腾管内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU功率及环境温度变化相匹配，蒸腾管与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，总之达到功能与结构相匹配，于是在实施例八结构中，利用热量发生相变并形成压差，利用压差又推动了气液单向循环，由此构成蒸腾管串联排脉管型流体传热CPU散热器。

图9为本发明第九个实施例立体俯视示意，实施例九适合于集合多颗CPU在机壳上散热使用，吸热皿1是蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管三种相变构造中之一，也可以是三种相互结合的构造，蒸腾、蒸发、冷凝、回流、规流、形成节流阀系统结构及工质循环过程匹配条件等与上述八个实施例原理相同，所不同的是循环管路中蒸发段6与回流段17之间的冷凝段7中的管路是曲折迂回的，由此构成迂回脉管型流体传热CPU散热器。

Claims (10)

1.一种由吸热皿、循环管路、散热翅片、汇流管、节流管、节流阀构成的流体传热计算机CPU及其相关集成芯片的散热器，统称流体传热CPU散热器，其特征是覆盖在CPU导热基板上并向其吸收热量的吸热皿，在CPU周围允许的空间内，通过吸热皿上的安装孔或卡槽，在螺栓或卡簧适度弹性压力紧固下，将吸热皿的基底面与CPU导热基板相互紧密粘结起来，吸热皿具有三种利用相变传热的基本构造，其一是吸热皿周边密封中间夹层，形成一个或数个蒸腾室，其二是在吸热皿中具有孔道，形成一条或数条蒸腾道，其三是吸热皿利用其板状基底附着一部分循环管路，形成一条或数条蒸腾管，三者之间也可以相互结合，吸热皿内的工质蒸腾量与吸收CPU产生的热量相匹配，工质蒸腾的强度与CPU工作功率及环境温度变化相匹配，吸热皿与管路内总工质量与散热器在计算机机壳内外全部结构中的循环管路走向及其内腔容积相匹配，吸热皿与管路形成并联、串联、串并联循环结构，串联可分成跨越式与依次式，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，与吸热皿基底面相对的为导热面，其上焊接散热翅片，吸热皿内灌装的工质分为负压相溶醇基近共沸混合物、负压纯水、负压纯水基混合物、正压低沸点制冷剂四类，CPU一旦工作，在蒸腾室、道、管中的液态工质便可以通过吸热皿基板面吸收CPU导热基板中的热量，吸收潜热后蒸腾，其中部分工质由液态变成气态，压力增大，气态工质被压入与吸热皿联接的循环管路中蒸发段的进口，并顺蒸发段管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，此段管路由于仍有足够的压力推动便可曲折扩张迂回，充分利用机壳有限空间，大量散发热量，气态工质释放潜热，开始冷凝成悬浮液滴，继续散发热量，冷凝液滴逐渐融大并汇集在冷凝段的管内壁上，进而汇合成细线状的液态工质流，不断散发热量，在冷凝段管内壁底部不断汇合成粗线状的液态工质流，这个过程散发掉由吸热皿从CPU导热基板中所吸收的潜热量，液态工质流利用重力回到压力低的回流管中或经汇流管联通，形成少涡流相对稳态的液流，避开热量传导到节流管中，使其内的液态工质不蒸腾并在蒸发段与回流段压差驱动下源源不断地通过节流管，由于节流管位置与蒸发进口形成一定的垂直落差，蒸发进口径是节流管内径或者是节流阀出口径的2至6倍，即准稳流工质流经节流管的过程中形成满管有序的稳液流，气态工质不能进入，节流管便形成单向节流阀，稳液流工质由节流阀的出口连续出来进入到吸热皿的蒸腾室、道、管中，节流阀的作用使蒸腾的气体只能进入蒸发段，形成推动正向循环的动力，同时有效地防止逆向循环，并随CPU工作功率及环境温度变化，流经节流管的液态工质回流速度也相应变化，由于工质计量与循环结构功率匹配，不会发生少流断流，如此完成循环的始终，并通过吸热皿吸收热量进行再往复循环，在串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成多级高速循环结构，实现流体传热CPU散热器的工作过程，并由此在CPU周围及其在计算机壳内外可利用空间建立起流体传热循环系统，构成流体传热CPU散热器，根据蒸腾室、道、管与蒸发管的分布与走向包括管路并串联不同，流体传热CPU散热器可分成多种型实施例。

2.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：由吸热皿1的四周密封中间夹层构成单沸腾室2，吸热皿的规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，在蒸腾室中灌装的液态工质为负压乙醇基异戊烷按一定配方近共沸的混合物，蒸腾室与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，气态工质被压入与蒸腾室并联的多条平行分布的蒸发段6进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段7，节流管通过其外径与蒸腾室密封，进入蒸腾室内弯曲90°，使节流管成为单向节流阀，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板面之间产生热阻，通过在吸热皿上的联接孔18由螺栓进行弹性均衡紧固，由此构成蒸腾室平行脉管型流体传热CPU散热器。

3.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：由贯穿吸热皿1的多条孔道构成蒸腾道12，吸热皿的规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，在蒸腾道中灌装的液态工质为负压低沸点纯水，蒸腾道与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，汽态工质被压入与蒸腾道并联的多条平行分布的蒸发段6进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的汽态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段7，各个回流管内准稳流由汇流管13汇通再流入节流管9，节流管弯曲90°后伸入到蒸腾道，通过其外径与蒸腾道缩口内径密封，使节流管成为单向节流阀，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板面之间产生热阻，通过在吸热皿上的卡槽19由卡簧进行适度弹性均衡紧固，由此构成蒸腾道平行脉管型流体传热CPU散热器。

4.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是由板状基底14与附着的多条蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，并在基底向中间并拢便于集中吸收热量，吸热皿规格取决于覆盖在CPU导热基板上，并在CPU周围允许的空间内，其基底面3与CPU导热基板面相粘结，在蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，蒸腾管与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，气态工质被压入与蒸腾管并联的多条放射分布的循环管路中的蒸发段6进口，放射状蒸发段便于冷凝段7的散热翅片延伸，占据可利用的空间，蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在散热翅片中的冷凝段，节流管通过其外径与蒸腾管缩口内径密封，由汇流管13将各个回流管的准稳流汇通再流入节流管9，通过直立的节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，为避免吸热皿基底面与CPU导热基板面之间产生热阻，通过在基底上的联接孔18由螺栓进行弹性均衡紧固，由此构成蒸腾管放射脉管型流体传热CPU散热器。

5.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是由板状基底14与附着的两组串联的蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾管串联的多条放射分布的蒸发段的进口，串联采用跨越式，即具有压力的气态工质先由中央蒸发管20出发，伸向管路穿插在散热翅片边缘中的冷凝段，经边缘散热冷凝后，准稳流工质源源不断地通过节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到边缘的蒸腾管中，边缘蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片中间的冷凝段，经中间散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到中间蒸腾管中，中间蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质伸向管路穿插在散热翅片中央的冷凝段，经中央散热冷凝后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到中央蒸腾管中，串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成跨越式三级循环结构，同理也可降为两级或提升为四级，两组串联管路在散热器中可形成对称关系，两组之间的准稳流工质由汇流管13汇通，由此构成蒸腾管串联放射脉管型流体传热CPU散热器。

6.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是由板状基底14与位于中轴上的蒸腾室2及其两侧蒸腾管15构成，在蒸腾室及蒸腾管中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，蒸腾室及两侧蒸腾管与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，气态工质被压入与蒸腾室联接的多条平行分布的循环管路中的蒸发段6进口，并顺蒸发段的管路提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路向两侧平行分布穿插在散热翅片中的冷凝段7，节流管通过其外径与蒸腾管缩口内径密封，准稳流工质流经弯曲90°节流管，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到与蒸腾室底部相通的蒸腾管中，由此构成中轴蒸腾室排脉管型流体传热CPU散热器。

7.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：由吸热皿1的四周密封中间夹层构成蒸腾室2，在蒸腾室中灌装的液态工质为正压低沸点制冷剂，蒸腾室与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，气态工质被压入与蒸腾室联接的多条放射分布的循环管路中的蒸发段6进口，蒸发段管路有的提升到一定高度后，具有压力的气态工质顺势进入到管路穿插在本体散热翅片的冷凝段7，有的提升到一定高度后，按散热需要顺势进入到管路穿插到游离散热翅片中的冷凝段7，游离可以单根或多根，可以插入到方或圆形散热翅片中，也可以不插入在散热翅片中，由冷凝管16直接散热，总之利用机壳内外一切可利用的空间，由此构成蒸腾室扩张脉管型流体传热CPU散热器。

8.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是由四周密封中间夹层构成基底蒸腾室2与中轴蒸腾室2相联通的双蒸腾室构成，在双蒸腾室中灌装的液态工质为负压纯水与低沸点的混合物，双蒸腾室与管路内总工质量与散热器循环管路全部内腔容积相匹配，蒸腾的汽体可以从蒸腾室热源核心处直接进入中央蒸发管20，提升到一定高度后，迂回在易于散热的空间，形成游离的冷凝段7，同时，具有压力的汽态工质由中轴蒸腾室直接通向两侧平行分布穿插在散热翅片中的冷凝段7，利用机壳内易于散热的空间，由此构成蒸腾室中发排脉管型流体传热CPU散热器。

9.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是由板状基底14与附着的四组串联的蒸腾管15构成，蒸腾管是循环管路中的一部分，吸热皿上行出口端与循环管路的蒸发段6相通，吸热皿下行进口端与循环管路的节流阀相通，气态工质被压入与蒸腾管串联的多条蒸发段中，由水平蒸腾管转向垂直到蒸发进口，每该部形态呈底面大进口稍小仿人脚后部状，串联采用依次式，即具有压力的气态工质先由中央蒸发管20出发，伸向管路穿插在散热翅片中央的冷凝段，经中央散热冷凝后，准稳流工质源源不断地通过节流管并在这过程中形成满管有序的稳液流，使节流管成为单向节流阀，并由节流阀出口连续地进入到相邻的蒸腾管中，相邻蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质进入到管路穿插在散热翅片中间的冷凝段，经中间冷凝散热后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到边缘蒸腾管中，边缘蒸腾管接受热量后，具有压力的气态工质进入到管路穿插在散热翅片边缘的冷凝段，经边缘散冷凝热后，稳液流工质同上由节流阀出口连续地进入到中央蒸腾管中，串联循环管路中的工质在经历吸收热量、蒸发、散热冷凝、回流、通过节流阀的过程中，每一次循环为下一次循环提供循环惯力与初速度，形成依次式三级循环结构，同理也可降为两级或提升为四级，两两组之间的准稳流工质由汇流管13汇通，两两组串联管路在散热器中可形成对称关系，由此构成蒸腾管串联排脉管型流体传热CPU散热器。

10.根据权利要求1所述的流体传热CPU散热器，其特征是：吸热皿1是蒸腾室、蒸腾道、蒸腾管三种相变构造中之一，也可以是三种相互结合的构造，循环管路中蒸发段6与回流段17之间的冷凝段7中的管路是曲折迂回的，适合于机壳外使用，由此构成迂回脉管型流体传热CPU散热器。

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