CN103712499A

CN103712499A - 螺旋板式热管散热器

Info

Publication number: CN103712499A
Application number: CN201310745674.XA
Authority: CN
Inventors: 律宝莹; 杨洋; 陈萨如拉
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN103712499B

Abstract

本发明公开了一种螺旋板式热管散热器，而提供一种能够降低换热效率高，结构紧凑的散热器。包括吸热底板和顶盖，吸热底板与顶盖之间有由壁板围成的螺旋状通道，沿螺旋状通道一侧的壁板上通过隔板分隔出螺旋状的冷却介质通道，冷却介质通道的外侧为冷凝腔，冷凝腔的下部与吸热底板之间为蒸发腔，蒸发腔内充注有工质；冷凝腔和蒸发腔均为首尾封闭的螺旋状，冷却介质通道与冷凝腔和蒸发腔之间封闭；顶盖上与冷却介质通道螺旋状中心部相对应的位置有冷却介质进口，冷却介质通道螺旋状尾部有冷却介质出口。该热管散热器中，冷流体和热流体均在两侧螺旋式通道内进行换热，换热效率高，在同样换热量的情况下，有利于减少换热器的体积。

Description

螺旋板式热管散热器

技术领域

本发明涉及热管应用热技术领域，特别是涉及一种螺旋板式热管散热器。

背景技术

热管是一种高效传热元件。由于它具有良好的导热性和均温性，从热管问世以来得到了快速发展。在通信、化工、电子、冶金、航空航天、交通等领域应用广泛。特别是芯片冷却、航天散热器、LED散热等方向发挥着关键作用。

目前，典型的热管是由密封的外壳、紧贴于外壳内壁的吸液芯以及工质组成。热管的一端为蒸发段，中间为绝热段，另一端为冷凝端。通过蒸发段工质蒸发吸热，冷凝段的凝结放热，可以将热量高效的传递出去，同时冷凝段中凝结产生的工质通过吸液芯中的毛细抽力、重力回流至蒸发端。热管依靠镶嵌于冷凝端的翅片将热管内的热量导出，再通过对流换热的方式进行散热，由于翅片与热管镶嵌不严密导致接触热阻较大，致使热管从热源到冷却介质总的热阻较大，这就不得不以增加冷凝面积来弥补其缺点，造成热管散热器的体积较大，在一定程度上制约了热管的进一步发展和应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够降低换热效率高，结构紧凑的螺旋板式热管散热器。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种螺旋板式热管散热器，包括吸热底板和顶盖，所述吸热底板与顶盖之间设置有由壁板围成的螺旋状通道，沿所述螺旋状通道一侧的壁板上通过隔板分隔出螺旋状的冷却介质通道，所述冷却介质通道的外侧为冷凝腔，所述冷凝腔的下部与所述吸热底板之间为蒸发腔，所述蒸发腔内充注有工质；所述冷凝腔和蒸发腔均为首尾封闭的螺旋状，所述冷却介质通道与所述冷凝腔和蒸发腔之间封闭；所述顶盖上与所述冷却介质通道螺旋状中心部相对应的位置设置有冷却介质进口，所述冷却介质通道螺旋状尾部设置有冷却介质出口。

所述冷凝腔和蒸发腔内的壁板上贴敷有吸液芯。

所述螺旋状通道为圆形螺旋状或矩形螺旋状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的热管散热器中，壁板、冷却介质通道、冷凝腔和蒸发腔均为螺旋状，冷却介质、冷流体和热流体均在两侧螺旋式通道内进行换热，换热效率高，能够将冷凝端热量及时带走，在同样换热量的情况下，有利于减少换热器的体积。同时，由于螺旋式冷凝段直接与冷却介质进行对流换热，传热效率能够极大提高。

2、本发明的热管散热器内部的壁板为螺旋状，结构紧凑，体积小。

3、本发明的热管散热器中，由于冷却介质通道为封闭式，可以根据实际应用情况来决定所用的冷却介质类型，应用范围更广泛。

4、本发明的热管散热器中，可以将吸热底板以及整体结构加工成与弧形发热元件可以结合的形状，进一步扩大了其应用范围。

5、本发明的热管散热器可以根据具体应用场合的需要，将热管加工成有吸液芯或是无吸液芯的结构，同时，也可灵活的选取与应用场合相匹配的工质，如水、氨、甲醇等，使其可应用于有重力或微重力环境下的散热，扩大了其应用范围。

附图说明

图1所示为本发明螺旋板式热管散热器的内部结构示意图；

图2所示为本发明螺旋板式热管散热器的俯视图；

图3所示为图1的A-A剖面图。

图中：1.顶盖，2.冷却介质进口，3.吸液芯，4.冷却介质通道，5.冷凝腔，6.蒸发腔，7.壁板，8.吸热底板，9.冷却介质出口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明螺旋板式热管散热器的示意图如图1-图3所示，包括吸热底板8和顶盖1，所述吸热底板8与顶盖1之间设置有由壁板7围成的螺旋状通道，所述螺旋状通道可以根据使用需要为圆形螺旋状或矩形螺旋状。沿所述螺旋状通道一侧的壁板7上通过隔板分隔出螺旋状的冷却介质通道4，所述冷却介质通道4的外侧为冷凝腔5，所述冷凝腔5的下部与所述吸热底板之间为蒸发腔6，所述蒸发腔6内充注有工质。所述冷凝腔5和蒸发腔6均为首尾封闭的螺旋状，所述冷却介质通道4与所述冷凝腔5和蒸发腔6之间封闭。所述顶盖1上与所述冷却介质通道4螺旋状中心部相对应的位置设置有冷却介质进口2，所述冷却介质通道4螺旋状尾部设置有冷却介质出口9。

为了实现微重力环境下的散热，所述冷凝器5和蒸发腔6内的壁板上贴敷有吸液芯3。

使用时，冷却介质由所述冷却介质进口2进入所述冷却介质通道4内，与相邻的冷凝腔5换热，受热后的冷却介质由冷却介质出口9流出，从而冷却介质完成其冷却过程。对于有重力的环境，吸热底板8吸收外部热量加热蒸发腔6底部的工质，工质受热蒸发，产生的蒸汽在冷凝腔5中与冷却通道4中的冷却介质进行换热，相变产生的热量被冷却介质通道4中的冷却介质带走，达到高效散热的目的。所述冷凝腔5中由于相变产生的凝结液在重力作用下回流至所述蒸发腔6底板，从而形成工质的循环过程。在微重力环境下，蒸发腔6和冷凝腔5的壁板上贴敷有吸液芯3，吸热底板8吸收外部热量加热蒸发腔6底部吸液芯3内的工质，工质受热蒸发，产生的蒸汽在冷凝腔5中与冷却通道4中的冷却介质进行换热，相变产生的热量被冷却介质通道4中的冷却介质带走，达到高效散热的目的。所述冷凝腔5中由于相变产生的凝结液在毛细抽力的作用下而回流至所述蒸发腔6中的吸液芯3，形成工质的循环过程。

本发明的热管散热器通过将改变热管结构，对蒸发段以及冷凝段进行优化，将传统热管通过翅片进行换热的冷却方式转变为冷热流体通过螺旋板式壁板进行高换热。一方面，本发明的热管散热器中，由于冷凝侧为封闭式的冷却介质通道4，这使得冷凝侧可根据实际情况来决定采用何种冷却介质，如空气、水、油等，这使得本发明的热管散热器的应用范围更加广泛。另一方面，也可以根据实际使用情况确定吸热底板9的形状。通常情况下，高热流密度发热元件多为平面式结构，而螺旋板式热管散热器的吸热底板可以很好地与发热元件结合。另外，本发明的螺旋板式热管散热器也可将吸热底板以及整体结构加工成与弧形发热元件可以结合的形状，这使得其应用范围相比较于传统热管得到进一步扩展。此外，本发明的热管散热器可根据具体应用场合，将热管加工成有吸液芯或是无吸液芯的结构，同时，也可灵活的选取与应用场合相匹配的工质，如水、氨、甲醇等，这使得其可应用于有重力或微重力环境下的散热，进一步扩大了应用范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种螺旋板式热管散热器，其特征在于，包括吸热底板和顶盖，所述吸热底板与顶盖之间设置有由壁板围成的螺旋状通道，沿所述螺旋状通道一侧的壁板上通过隔板分隔出螺旋状的冷却介质通道，所述冷却介质通道的外侧为冷凝腔，所述冷凝腔的下部与所述吸热底板之间为蒸发腔，所述蒸发腔内充注有工质；所述冷凝腔和蒸发腔均为首尾封闭的螺旋状，所述冷却介质通道与所述冷凝腔和蒸发腔之间封闭；所述顶盖上与所述冷却介质通道螺旋状中心部相对应的位置设置有冷却介质进口，所述冷却介质通道螺旋状尾部设置有冷却介质出口。

2.根据权利要求1所述的螺旋板式热管散热器，其特征在于，所述冷凝腔和蒸发腔内的壁板上贴敷有吸液芯。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋板式热管散热器，其特征在于，所述螺旋状通道为圆形螺旋状或矩形螺旋状。