CN103149993A - 多热管多路径的散热方法及散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热管多路径的散热方法，其包括如下步骤：在多条热管中形成由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，使每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径；将多条传热路径中的所有散热段并排相向设置且使其向外散热；将多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。本发明的多热管多路径的散热方法，通过多条热管内形成的多条传热路径，将热源的热量通过多条热管散发出去，减少了每条热管的负担，热管传热性能好，并且位于冷源处的多条热管中至少有一条为有效热管，因此冷源为有效的冷源，散热效率高；本发明还提供一种用于上述散热方法的散热装置。

Description

多热管多路径的散热方法及散热装置

技术领域

本发明涉及一种散热方法，尤其涉及一种多热管多路径的散热方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，计算机中央处理器和图形处理器的运算速度越来越快，其产生的热量也越来越多，而过多的热量若无法及时排出，将严重影响中央处理器和图形处理器运行时的稳定性，为此，如何将中央处理器和图形处理器等热源的热量及时排出成为业内研究人员急需解决的问题。

现有技术中通常采用在一个热源上装设一个热管散热器的方法来及时排出热源所产生的热量，该热管散热器包括热管和装设于热管上的散热器，使用时将热管尾端安置于热源上，将热管填充端安置于散热器上。由于热管尾端和填充端均有几毫米到二十几毫米长的无效段，因此装设在无效段区域的散热器换热效率极低，并且一个热源的发热量超过一条热管最大热通量，使得多热源系统中每个热管的负担无法均衡。

现有技术中为了解决上述问题，常采用如下的解决方案，如图1所示，将热管1和热管2的尾端分别置于热源1和热源2上，而将热管1和热管2的填充端共同安置于一个散热器上，采用这种方式，一条热管对一个热源进行散热，并且两个热管的无效段位于散热器的同一侧，但是，采用这种方案，位于热管无效段的散热器不起散热作用，造成散热效能低下，并且两个热管不能对所负担的热量进行分配。为了使上述方案中位于散热器上的两个热管的无效段减少，现有技术中还采用如图2所示的解决方案，其将一条热管串联通过热源1和热源2，然后在热管的填充端安置一个散热器，但是，这种方案中仍然存在热管填充端的无效段的散热器无效，因此散热效能低下，并且受热管的最大热通量限制而使一条热管无法负担更多热源的热量，因此这种方案只适用于功耗较低的系统的缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种多热管多路径的散热方法，其通过多条热管内形成的多条传热路径，将热源的热量通过多条热管源源不断传递到冷源并与其进行热交换，提高了热管的散热效率，且使得每条热管的负担减小，传热性能好，并且位于冷源处的多条热管中至少有一条为有效热管，因此冷源为有效的冷源，散热效率高；本发明还提供一种用于上述散热方法的散热装置。

为实现本发明的上述目的，本发明的多热管多路径的散热方法包括如下步骤：

在多条热管中形成由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，使每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径；

将多条传热路径中的所有散热段并排相向设置且使其向外散热；

将多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。

其中，所述传热路径由每条热管的封尾端的端部至该条热管的填充端的端部之间的热管构成。

优选的，每个所述传热路径的吸热段与每条热管的蒸发段相对应，每个所述传热路径的散热段与每条热管的冷凝段相对应。

特别是，每条热管的蒸发段位于热管的封尾端，每条热管的冷凝段位于热管的填充端。

或者，每条热管的冷凝段位于热管的封尾端，每条热管的蒸发段位于热管的填充端。

优选的，所述所有吸热段的一部分并排相向的共同安置于一个或多个热源上。

优选的，所述每条热管的蒸发段的端部远离蒸发段所通过的热源，以便所述蒸发段的无效段远离所述热源。

优选的，使所述所有散热段向外散热通过在每条热管的冷凝段设置一冷源的方法。

其中，所述每条热管包括管壳、紧贴于管壳内壁的毛细结构和充满毛细结构的工质。

优选的，将所有蒸发段和所有冷凝段分别并排相向设置后的所述多条热管构成环形。

优选的，将所有蒸发段和所有冷凝段分别并排相向设置后的所述多条热管构成螺旋形。

优选的，所述冷源为焊接于所述每条热管冷凝端的散热器或设置于所述每条热管冷凝端附近的风扇或两者的组合。

优选的，所述管壳的横向截面为圆形、椭圆形、近似圆形、近似椭圆形或多边形。

本发明还提供一种用于上述的散热方法的散热装置，其包括：多条热管；多条热管中形成的由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，其每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径；其中，多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。

相对于现有技术，本发明的多热管多路径的散热方法具有如下的优点：

1）本发明采用在多条热管内分别形成多条传热路径的方法，使得热源热量传递到多条传热路径的吸热段后，可以通过多条传热路径快速传递到散热段，从而提高热管的散热效率；

2）本发明的冷源处的多条热管中至少有一条为有效热管，因此冷源为有效的冷源，因此散热效率高；

3）本发明的每条热管的蒸发段的端部均远离蒸发段所通过的热源，从而使蒸发段的无效段分别远离其所通过的热源，进而提高热管的散热效率；

4）本发明的热源处设置有多条热管的吸热段，因此每条热管的负担小，散热效率高。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为现有技术的热管散热器的第一种布置方式图；

图2为现有技术的热管散热器的第二种布置方式图；

图3为本发明第一实施例的多热管多路径的散热方法中多条热管的布置方式图；

图4为图3所示的热管管壳的横向剖视图；

图5为本发明第二实施例的多热管多路径的散热方法中多条热管的布置方式图；

图6为图5所示的热管管壳的横向剖视图。

附图标记说明：2、3、5、9-热源；4-散热器；6-管壳；7-毛细结构；8-工质；10、20-热管；11、21--传热路径；12、22--蒸发段；13、23-冷凝段。

具体实施方式

本发明的多热管多路径的散热方法包括如下步骤：

在多条热管1中形成由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，使每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径11；

将多条传热路径中的所有散热段并排相向设置且使其向外散热；

将多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将热源的热量传递至每个散热段。

具体的，本发明的散热方法中采用由多条热管内形成的多个传热路径的方法将CPU、GPU等元器件所产生的热量迅速的散发出去，从而保证CPU、GPU等元器件正常、可靠的工作。本发明的热管包括管壳6、紧贴于管壳6内壁的毛细结构7和充满毛细结构7并密封于管壳6内的适量的工质8，热管的一端为封尾端，另一端为填充端。其中，管壳由导热性能好的材料制成，其可以采用铜材料，也可以根据不同的需要采用其它材料，如铝、钢、碳钢、不锈钢、铁、镍、钛等及其合金或导热性能好的高分子材料等，且管壳6的横向截面形状可以为圆形、椭圆形、近似圆形或近似椭圆形，也可以为多边形，如三角形、四边形及其它的多边形。而紧贴于管壳内壁的毛细结构可以采用现有技术的毛细结构，如沟槽型毛细结构、丝网型毛细结构及烧结型毛细结构等。充满毛细结构7的工质通常为流体，其可以采用水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷等液体作为工质，也可以在上述液体中添加铜粉、纳米碳材等可导热的微粒，从而增加工质的导热性能。

在本发明中的多条热管中，每条热管内均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径（如图3、5中箭头所示方向），且每条传热路径均由每条热管的封尾端的端部至填充端的端部之间的热管构成，当多条热管内形成多条传热路径后，通过将上述多条传热路径中的所有散热段并排相向设置、且共同安置于一个冷源上的方法使散热段向外散热，从而使与传热路径中散热段位置对应的热管的填充端或封尾端形成冷凝段，再将多条传热路径中的所有吸热段并排相向的共同安置于一个或多个热源上，如在工作时能产生大量热量的CPU或GPU等元器件上，从而使由上述元器件所产生的热量被同时传递到多条传热路径的吸热段，使得与传热路径中吸热段位置对应的热管的封尾端或填充端形成蒸发段，而蒸发段内的工质8携带着热量由多条传热路径中吸热段分别向传热路径中的散热段运动，从而到达热管的冷凝段，并与位于冷凝段的冷源进行热交换，进而将热量散发出去。

本发明中散热方法中，冷源可以为焊接在热管冷凝端的一个或多个散热器，也可以为设置在热管冷凝端附近的一个或多个风扇，也可以为同时安置在热管冷凝端的散热器和风扇的组合，通过在热管冷凝端设置冷源的方法，使得热管可以将热量传递到冷源，从而将热源产生的热量被及时的散发出去。

在本发明的多条热管形成多条路径的散热方法中，多条热管的布置方式有多种，由于热管的一端为封尾端，另一端为填充端，每条热管的蒸发段和冷凝段可以分别位于填充端和封尾端，也可以分别位于封尾端和填充端，从而每条热管内形成的传热路径的方向可以由热管的填充端至封尾端，也可以由热管的封尾端至填充端。在下面的实施例中，为了描述方便，只对每条热管内的传热路径的方向为从每条热管的封尾端至填充端的方向进行描述，但应理解为，在下面的实施例中，每条热管内的传热路径的方向也可以为从每条热管的填充端至封尾端的方向。

实施例1

图3所示为本发明的多热管多路径的散热方法中，采用两条热管构成环形散热路径的布置方式图。

由图可知，两条热管中的热管10和热管20分别被加工成C形，且热管10和热管20内分别形成一条传热路径11和传热路径21。其中，传热路径11由热管10封尾端12的端部至该条热管填充端13的端部之间的热管构成（如图3中顺时针的箭头所示方向），传热路径21由热管20封尾端22的端部至该条热管填充端23的端部之间的热管构成（如图3中逆时针的箭头所示方向），并且传热路径11和传热路径21均具有位于各自热管封尾端的吸热段和位于各自热管填充端的散热段。在本实施例中，热管10的封尾端12和热管20的封尾端22并排相向的共同安置于热源2和热源3上且相向延伸一定长度，从而在两条热管的封尾端各形成一个蒸发段；而热管10的填充端13和热管20的填充端23并排相向的共同安置于一个散热器4上且相向延伸一定长度，从而在两条热管的填充端各形成一个冷凝段。此时，两条热管的蒸发段分别和两条热管中传热路径的吸热段相对应，两条热管的冷凝段分别和两条热管中传热路径的散热段相对应，并且，将两条热管的两个封尾端和两个填充端分别并排相向安置后的两条热管构成一个环形，如图3所示。

由于两条热管的封尾端并排相向的共同安置于热源2和热源3上，因此当热源2和热源3工作时，其所产生的热量通过热管10和热管20中的管壳6和毛细结构7被同时传递给位于热管10封尾端的蒸发段和位于热管20封尾端的蒸发段，从而两条热管同时负担两个热源所产生的热量，使得每条热管的负担减小，传热效率好。

当热量被传递至热管10的蒸发段后，热管10内的工质8在热管蒸发段内的液气分界面上蒸发，蒸发后形成的蒸汽通过热管10的毛细结构从传热路径11中的吸热段流到传热路径11中的散热段，相应的，热量也由位于热管10封尾端12的蒸发段传递到位于热管10填充端13的且安置于散热器4上的冷凝段，而热管的冷凝段与散热器4进行热交换，从而使得位于热管冷凝段内的工质蒸汽在冷凝段的气液分界面上凝结成液体，而蒸汽凝结时所散发的热量从气液分界面通过热管10的毛细结构7、工质8及管壳6传递给散热器，从而将热源所产生的热量散发出去，而凝结后生成的液体在毛细结构中毛细的作用下，通过传热路径11回流到位于热管10封尾端12的蒸发段。

同样，当热量被传递至热管20的蒸发段后，热管20内的工质8在热管蒸发段内的液气分界面上蒸发，蒸发后形成的蒸汽通过热管20的毛细结构从传热路径21中的吸热段流到传热路径21中的散热段，相应的，热量也由位于热管20封尾端22的蒸发段传递到位于热管20填充端23的且安置于散热器4上的冷凝段，而热管的冷凝段与散热器4进行热交换，从而使得位于热管冷凝段内的工质蒸汽在冷凝段的气液分界面上凝结成液体，而蒸汽凝结时所散发的热量从气液分界面通过热管20的毛细结构7、工质8及管壳6传递给散热器，从而将热源所产生的热量散发出去，而凝结后生成的液体在毛细结构中毛细的作用下，通过传热路径21回流到位于热管20封尾端22的蒸发段。

通过上述的热管10与热管20传递热量的方法，热管10与热管20可以循环的将热源所产生的热量快速的散发出去。

由于本实施例中的热管10的封尾端12和热管20的封尾端22并排相向的共同安置于热源2和热源3上，并且热管10的填充端13和热管20的填充端23并排相向的共同安置于散热器上，因此热管10和热管20可以同时负担热源2和热源3产生的热量，提高了传热效率；而一个散热器4可同时与两个热管进行热交换，节省空间，提高了散热效率。

由于热管的封尾端存在一定长度的无效段，该无效段与热管封尾端的端部之间的距离为几毫米至二十几毫米，因此为了提高热管安置于热源上的封尾端的换热效率，本实施例中将安置于热源上的热管的封尾端向外伸出一定长度，并且使伸出的长度大于封尾端无效段与封尾端的端部之间的距离。

具体的，如图3所示，热管10的封尾端12的端部从热源3上伸出一定长度，使得位于热管10封尾端的无效段远离封尾端所通过的热源3；而热管20的封尾端22的端部从热源2上伸出一定长度，从而使得位于热管20封尾端的无效段远离该封尾端所通过的热源2。

同样，由于热管的填充端也存在一定长度的无效段，该无效段与热管的填充端的端部之间的距离为几毫米至二十几毫米，因此在将热管的填充端安置于散热器上时，可将热管的填充端的端部向外伸出一定长度，并且使其伸出的长度大于填充端无效段与填充端的端部之间的距离。由于热管10和热管20的填充端并排相向的共同安置于散热器上，因此可将两条热管中的至少一条热管的填充端的端部向外伸出。

具体的，如图3所示，热管20的填充端23的端部从散热器4上伸出一定长度，从而使得位于散热器4上的热管20的填充端的无效段远离散热器；当然，热管10的填充端13的端部也可以从散热器4上伸出一定长度。本发明中采用将热管10和热管20的填充端并排相向的共同安置于散热器的方法，在节省了空间的同时，还保证至少有一条热管的无效段远离散热器，即至少有一条热管的安置于散热器上的一段为有效段，因此散热器可为有效的散热器，提高了散热效率。

如图3所示，而为了便于安装，管壳6采用横向截面形状为近似椭圆形，如图4所示。在实际应用中，可以根据热管的形状加工散热器，以使其与热管匹配，并且可以适当的加长散热器与热管的接触面积。

实施例2

图5所示为本发明的多热管多路径的散热方法中，采用两条热管构成螺旋形散热路径的布置方式图。

由图可知，两条热管中的热管10和热管20分别被加工为近圆形，且热管10和热管20内分别形成一条传热路径11和传热路径21，其中，传热路径11由热管10封尾端12的端部至该条热管填充端13的端部之间的热管构成（如图5中顺时针的箭头所示方向），传热路径21由热管20封尾端22的端部至该条热管填充端23的端部之间的热管构成（如图5中逆时针的箭头所示方向），并且传热路径11和传热路径21均具有位于各自热管封尾端的吸热段和位于各自热管填充端的散热段。在本实施例中，热管10的封尾端12和热管20的封尾端22并排相向的共同安置于热源2和热源3上且相向延伸一定长度，从而在两条热管的封尾端各形成一个蒸发段；而热管10的填充端13和热管20的填充端23并排相向的共同安置于一个散热器4上且相向延伸一定长度，从而在两条热管的填充端各形成一个冷凝段。此时，两条热管的蒸发段分别和两条热管中传热路径的吸热段相对应，两条热管的冷凝段分别和两条热管中传热路径的散热段相对应，并且，将两条热管的两个封尾端和两个填充端分别并排相向安置后的两条热管构成一个螺旋形，如图5所示。

此外，在本实施例中，热管10的传热路径11还通过和热源2相距较远的热源5，热管20的传热路径21还通过和热源2相距较远的热源9，从而使得传热路径11和传热路径21所负担的热源更多，因此可使功耗较大的系统中的热量可以被有效的散发出去。

在本实施例中，热管管壳6的横向截面形状为圆环形，如图6所示，而为了便于安装，散热器上可以加工与圆环形管壳外壁相匹配的凹槽。

本实施例中，热管的散热方法与实施例1所描述的散热方法相同，在此不再重述。

当然，在具体的应用过程中，管壳的横向截面形状可以采用其它的形状，如中空的椭圆形等；多条热管所构成的形状也可以根据实际的散热需求进行改变，如构成曲线形等；采用的热管的条数也可以根据需要适当增加；冷源可以采用散热器、风扇或其它现有技术中可用于散热的装置；而且可以根据实际情况的需要，通过增大热管的横向尺寸等方法增大热管的热通量，从而可将热管传热路径分别安置于更多的热源上，进而适用于功耗更大的系统。

除了上述的多热管多路径的散热方法，本发明还提供一种用于上述散热方法的散热装置，其包括：多条热管，每条热管的一端为封尾端，另一端为填充端；多条热管中形成的由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，其每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径，且每条传热路径由每条热管封尾端的端部至每条热管填充端的端部之间的热管构成；其中，多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。本发明的散热装置可以通过多条热管的多条传热路径将一个或多个热源产生的热量源源不断的、快速的散发出去。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多热管多路径的散热方法，其特征在于，包括如下步骤：

在多条热管中形成由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，使每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径；

将多条传热路径中的所有散热段并排相向设置且使其向外散热；

将多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。

2.根据权利要求1所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，所述传热路径由每条热管的封尾端的端部至该条热管的填充端的端部之间的热管构成。

3.根据权利要求2所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，每个所述传热路径的吸热段与每条热管的蒸发段相对应，每个所述传热路径的散热段与每条热管的冷凝段相对应。

4.根据权利要求1所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，所述所有吸热段的一部分并排相向的共同安置于一个或多个热源上。

5.根据权利要求3所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，所述每条热管的蒸发段的端部远离蒸发段所通过的热源，以便所述蒸发段的无效段远离所述热源。

6.根据权利要求1所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，使所述所有散热段向外散热通过在每条热管的冷凝段设置一冷源的方法。

7.根据权利要求1所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，所述每条热管包括管壳、紧贴于管壳内壁的毛细结构和充满毛细结构的工质。

8.根据权利要求3所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，将所有蒸发段和所有冷凝段分别并排相向设置后的所述多条热管构成环形。

9.根据权利要求3所述的多热管多路径的散热方法，其特征在于，将所有蒸发段和所有冷凝段分别并排相向设置后的所述多条热管构成螺旋形。

10.一种用于如权利要求1-9任一项所述的散热方法的散热装置，其特征在于，包括：

多条热管；

多条热管中形成的由每条热管的封尾端至填充端的多条传热路径，其每条热管均具有一条包括吸热段和散热段的传热路径；

其中，多条传热路径中的所有吸热段并排相向的安置于一个或多个热源上，以便通过每条传热路径将所述热源的热量传递至每个散热段。

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