CN105593626A - 受热部结构和散热器 - Google Patents

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Abstract

提供能够确保热管和受热部件之间的充分的接触面积并且高强度的牢固的受热部结构和散热器。具有受热块(7、8)，通过该受热块(7、8)从两侧夹持热管(3)并接合，其中，所述受热块(7、8)具有沿着热管(3)的外形(3A)的凹状的内表面(7A、8A)，与该内表面(7A、8A)相连的两侧的延伸部(11、12)向热管(3)的径向内侧覆盖热管(3)并延伸。

Description

受热部结构和散热器
技术领域
本发明涉及散热器的受热部的结构。
背景技术
以往的热管/散热器的受热部是将热管插入到在受热块上开口的孔中而构成的(专利文献1)。由于该结构能够从热管的整周吸收热，因此性能上优选。还提出有如下结构：受热部采用板，将扁平的热管安装于该受热部，或还在其侧面安装块(专利文献2)。并且，还提出有在受热块上挖U字槽并将热管配置其中的结构(专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-332175号公报
专利文献2:日本特开2006-310739号公报
专利文献3:日本特开2005-241173号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1中，多有以下课题：由于受热部件是块形状，因此花费材料费，并且由于需要开孔，因此，块的加工费变高，用于固定或热接合的钎料和热传导性粘接剂在热管插入时溢出等。
并且，在专利文献2和专利文献3中，都是热管只在受热面侧与其他受热部件连接，与专利文献1相比，接触面积变小，因此，热电阻变高，性能变差。并且，具有以下课题：在力作用在剥掉热管的方向上的情况下，热管容易从受热部件脱落，强度上变弱。而且，根据专利文献3的技术，具有以下课题：需要与开孔同等以上的加工时间，成本变高。
因此，本发明的目的在于提供能够确保热管和受热部件之间的充分的接触面积且高强度的牢固的受热部结构和散热器。
用于解决课题的手段
本发明是利用受热部件从两侧夹持热管并接合而成的受热部结构，其特征在于，至少一侧的受热部件具有：沿着热管的外形的凹状的内表面；和朝向该内表面的两侧覆盖热管并延伸的延伸部。
在该结构中，由于受热部件具有沿着热管的外形的凹状的内表面，因此，能够在热管和受热部件之间确保足够的接触面积。
并且，由于与受热部件的内表面相连的两侧的延伸部是向热管的径向的内侧覆盖热管并延伸的形式，因此，能够使从受热部件的受热面接收到的热也从侧面向热管输送，实现了热性能的改善。通过将两侧的受热部件安装于发热部，成为热管被两侧的受热部件保持的结构，因此，能够不使用加工费用高的钎焊或热性能差的粘接剂而低廉地固定热管，实现了热性能的提高。
并且，由于通过延伸部来把持热管，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于来自受热面的剥离力，强度得到提高。而且，在制造受热部件时，也能够使用例如挤压加工或压铸加工等低廉的加工方法，因材料的限制而通过切削加工进行制造时也仅加工与热管3的侧面部相应的形状即可，因此，能够缩短切削加工时间。
例如在底面安装受热板时，也能够组合与受热部件不同的材料，或者使用在压铸或挤压加工中无法实现的厚度的板材，提高了设计的自由度。
可以在所述受热部件的受热面上具有与发热体热耦合的受热板。
所述受热板可以是铜或铜合金制的。
在该结构中，热传导效率提高。
所述受热部件可以是铝或铝合金制的。
根据该结构，能够通过挤压加工或压铸加工等低廉的加工方法制造受热部件。
所述受热部件可以在热管的径向上被分割。
并且，可以是在受热部具有权利要求1至5中的任一项所述的受热部结构的散热器。
发明效果
在本发明中，能够也从侧面向热管输入从受热面接收到的热，热性能得到改善。并且，通过将两侧的受热部件安装于发热部而成为热管被两侧的受热部件保持的结构，因此，能够不使用加工费用高的钎焊或热性能差的粘接剂而低廉地固定热管。并且，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于来自受热面的剥离力，强度得到提高。
而且，制造受热部件时也能够使用挤压加工或压铸加工等低廉的加工方法，在通过切削加工进行制造时也仅加工与热管3的侧面部相应的形状即可，因此，能够缩短切削加工时间。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是其他实施方式的受热部的剖视图。
图4是其他实施方式的受热部的剖视图。
图5是其他实施方式的受热部的剖视图。
图6是其他实施方式的受热部的剖视图。
图7是其他实施方式的受热部的剖视图。
图8是其他实施方式的受热部的剖视图。
图9是其他实施方式的受热部的剖视图。
图10是其他实施方式的受热部的剖视图。
图11是示出图10的受热部件的立体图。
图12是示出其他实施方式的受热部的与图10对应的图。
图13是其他实施方式的受热部的剖视图。
图14是其他实施方式的受热部的剖视图。
图15是其他实施方式的受热部的剖视图。
图16是其他实施方式的受热部的剖视图。
图17是其他实施方式的受热部的剖视图。
图18是其他实施方式的受热部的剖视图。
图19是示出进行热分析的比较例的立体图。
图20是示出进行热分析的形态的立体图。
图21是示出进行热分析的其他形态的立体图。
图22是示出进行热分析的其他形态的立体图。
图23是示出进行了热分析的实验结果的表。
具体实施方式
参照以下附图对本发明的一个实施方式进行说明。
图1是示出本发明的一个实施方式的图。
标号1表示散热器。该散热器1由以下部分构成：热管3；多个散热片5，它们设置于热管3的散热部；以及受热部结构10，其设置于热管3的受热部。
上述热管3是在由热传导性高的材料构成的管中封入工作液而成的，产生工作液的蒸发(潜热的吸收)、工作液的凝结(潜热的释放)的循环来传递热。例如，在热管3为铜制的情况下，选择水、甲醇、乙醇等作为工作液。
如图2所示，热管3的受热部结构10是通过一对受热块(受热部件)7、8从长度方向的两侧夹持热管3而构成的。在热管3和各受热块7、8之间设置有热传导性优异的钎料9。受热块7、8是铝或铝合金制，通过挤压加工或压铸加工等而被容易地制造。
热管3的截面是长圆形状(用圆弧连结平行线而成的形状)。受热块7、8在图中呈左右对称配置，具有相同的结构。受热块7、8具有弯曲凹状的内表面7A、8A，该内表面7A、8A沿着热管3的外形3A的曲面紧贴。在本结构中，与该内表面7A、8A相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3并延伸。延伸部11、12的外缘和热管3的长度侧缘平齐，构成热管3的受热部。在热管3的受热部贴设有发热体13。
在制造受热部结构10时，在热管3的受热部和受热块7、8的内表面7A、8A之中的任一方或两方配置钎料9。
而且，使受热块7、8的内表面7A、8A从两侧与热管3的外形3A抵接并按照规定条件加热，由此，受热块7、8和热管3通过钎料9而钎焊接合。
根据本实施方式，由于受热块7、8具有沿着热管3的外形3A的曲面紧贴的弯曲凹状的内表面7A、8A，因此，能够在热管3和受热块7、8之间确保充分的接触面积。并且，如图2中虚线的箭头P所示，也能够从侧面向热管3输入从受热块7、8的受热面接收到的热。因此，实现了热性能的改善。并且，由于通过设置于受热块7、8的延伸部11、12来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面向两个方向(箭头X)上的剥离力，强度也得到提高。
由于通过将两侧的受热块7、8安装于发热部，成为热管3被两侧的受热块7、8保持的结构，因此，能够不使用加工费用高的钎焊或热性能差的粘接剂而低廉地对热管3进行固定。
在制造受热块7、8时，也能够使用例如挤压加工或压铸加工等低廉的加工方法，因材料的限制而通过切削加工进行制造时也仅加工与热管3的侧面部相应的形状即可，因此，能够缩短切削加工时间。
还能够在例如在底面安装受热板时，组合与块不同的材料，或者使用在压铸或挤压加工中无法实现的厚度和面精度(平面度或表面粗糙度等)的板材，提高了设计的自由度。
图3示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
热管3是截面圆形。受热块7、8在图中呈左右对称配置，具有相同的结构。受热块7、8具有圆弧凹状的内表面7A、8A，该内表面7A、8A沿着热管3的外形3A的曲面紧贴。
在本结构中，与该内表面7A、8A相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的直径方向的内侧覆盖热管3并延伸。标号13表示配置于热管3的受热部的发热体。
图4示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
将截面为长圆形状的多个热管3在长度方向上以横向一列设置，通过多个受热块7、19、8夹持该横向一列的热管3。
两侧的受热块7、8是与上述实施方式的受热块相同的结构，中央部的受热块19在两端部分别具有弯曲的凹状的内表面19A、19B，该内表面19A、19B沿着热管3的外形3A的曲面紧贴。
在本结构中，在所有的受热块7、19、8中，与各内表面7A、8A、19A、19B相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3并延伸。标号13表示配置于热管3的受热部的发热体。
图5至图7分别示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
将截面为长圆形状的多个热管3在宽度方向上并列配置，通过多个受热块7至9夹持并列配置的多个热管3。
在图5、图6的各方式中，通过两个受热块7、8从长度方向的两侧夹持两个热管3。受热块7、8具有圆弧凹状的内表面7A、8A，该内表面7A、8A沿着热管3的外形3A的曲面紧贴。
在本结构中，与该内表面7A、8A相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的直径方向的内侧覆盖热管3并延伸。标号13表示配置于热管3的受热部的发热体。
在图7的方式中，通过三个受热块7、19、8从宽度方向的两侧夹持两个热管3。受热块7、19、8被沿着长度方向的分断线L1、L2在热管3的径向上被分割成三部分。两侧的受热块7、8与热管3的长度一侧缘紧贴。
在本结构中，在所有的受热块7、19、8中，与各内表面7A、8A、19A、19B相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3延伸。标号13表示配置于热管3的受热部的发热体。
图8示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
热管3的截面是矩形。受热块7、8在图中呈左右对称配置，具有相同的结构。受热块7、8具有凹状的内表面7A、8A，该内表面7A、8A沿着热管3的外形3A的矩形紧贴。
在本结构中，与该内表面7A、8A相连并延伸的两侧的延伸部11、12都向热管3的直径方向的内侧覆盖热管3并延伸。标号13表示配置于热管3的受热部的发热体。
图9示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在上述图2的实施方式中，受热块7、8分别具有延伸部11、12。但是，本发明不限于此，也可以是如图9所示那样仅一方的受热块7具有延伸部11、12而另一方的受热块28不具有延伸部11、12的结构。另一方的受热块28是截面矩形。该受热块28的内表面28是平坦的。该平坦的内表面28A与热管3的外形3A抵接，热管3和受热块28通过钎料9而接合。
在本实施方式中，由于通过设置于一方的受热块7的延伸部11、12来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面向两个方向(箭头X)的剥离力，强度也得到提高。
图10、图11示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
如图10、图11所示，基于本实施方式的受热部件由使板材弯曲而成的一对弯曲板部件37、38构成。弯曲板部件37、38的内表面37A、38A是沿着热管3的外形3A的形状。与该内表面37A、38A相连并延伸的两侧的延伸部31、32都向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3并延伸。延伸部31、32的外缘和热管3的长度侧缘借助钎料9而平齐，构成热管3的受热部。在热管3的受热部贴设有发热体13。
在本实施方式中，由于通过设置于弯曲板部件37、38的延伸部31、32来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面向两个方向(箭头X)的剥离力，强度也得到提高。
图12示出又一实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该实施方式中，一方的受热部件由弯曲板部件47构成，另一方的受热部件由平坦的板材48构成。弯曲板部件47具有沿着热管3的外形3A的凹状的内表面47A。在该内表面47A的两侧连续有覆盖热管3并延伸的延伸部41、42。
该延伸部41、42在热管3的长度方向上以超出热管3的长径的方式延伸。板材48的内表面48A是平坦的。该平坦的内表面48A与热管3的外形3A抵接，热管3、延伸部41、42以及板材48通过钎料9而接合。
在本实施方式中，由于通过设置于一方的弯曲板部件47的延伸部41、42来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面向两个方向(箭头X)的剥离力，强度也得到提高。
图13示出其他实施方式。此外，对与图9相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该实施方式中，与图9的结构同样地，仅一方的受热块7具有延伸部11、12，另一方的受热块28是截面矩形。在受热块7、28的受热面上横跨热管3和受热块7、28之间设置有与发热体(未图示)热耦合的受热板15。
受热块7、28是铝或铝合金制，受热板15优选是热传导优异的铜或铜合金制。
在该结构中，能够通过挤压加工或压铸加工等更低廉地制造受热块7、28，并且，只要受热板15是热传导优异的铜或铜合金制的，就能够提高热性能。
此外，在本实施方式中，仅一方的受热块7具有延伸部11、12，而另一方的受热块28为截面矩形，但也可以两方的受热块具有延伸部。在该种情况下，成为在图1所示的实施方式的基础上设置受热板的结构。
图14示出其他实施方式。此外，对与图13相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该实施方式中，一方的受热部件由使板材弯曲而成的弯曲板部件57构成。弯曲板部件57的内表面57A是沿着热管3的外形3A的形状。在该内表面57A连接有延伸部51、52。一方的延伸部51向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3的图中上部并延伸，在热管3的长度直径的大致中央部终止。
另一方的延伸部52向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3的图中下部并延伸，在延伸部52的伸出部52A上与图13同样地配置有受热块7。热管3被夹在受热块7和弯曲板部件57之间，通过钎料而接合。
在本实施方式中，通过设置于弯曲板部件57和受热块7的延伸部51、52、11、12来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面的剥离力，强度也得到提高。
图15示出又一实施方式。此外，对与图14相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该实施方式中，构成为热管3被弯曲板部件57和受热块58从两侧夹持。该受热块58是截面矩形。
图16示出又一实施方式。
在该实施方式中，受热部件由受热板25和钎焊于受热板25的一对弯曲板部件67、68构成。
弯曲板部件67、68是使板材弯曲而构成的。弯曲板部件67、68的内表面67A、68A是沿着热管3的外形3A的形状。在该内表面67A、68A连接有延伸部61、62。一方的延伸部61向热管3的长度径向的内侧覆盖热管3的图中上部并延伸，在热管3的长度直径的大致中央部处终止。另一方的延伸部62与受热板25协作而覆盖热管3的图中下部并延伸。
在本实施方式中，通过设置于弯曲板部件67、68的延伸部61、62来把持热管3，因此，在与钎焊等组合使用的情况下，相对于从受热面剥离热管3的剥离力，强度也得到提高。
在该实施方式中，在受热板25钎焊有一对弯曲板部件67、68。但是，也可以不采用受热板25而将一对弯曲板部件67、68钎焊于发热体(未图示)本身。
图17示出其他实施方式。此外，对与图2相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该方式中，在受热部结构10中，在受热块7、8的受热面上横跨热管3的长度一侧缘和受热块7、8之间设置有与发热体13热耦合的受热板15。
受热块7、8是铝或铝合金制，受热板15优选是热传导优异的铜或铜合金制。
在该结构中，能够通过挤压加工或压铸加工等，更低廉地制造受热块7、8，并且，只要受热板15是热传导优异的铜或铜合金制，就能够提高热性能。
不限于图2的形态的受热部结构10，虽然省略了图示，优选在图3至图8的方式的受热部结构10等所有的方式中，将该受热板15设置于受热块7、8的受热面。并且，受热板15和受热块7、8由不同种类金属构成，但也可以由相同种类金属构成。例如，全部由铝或铝合金等制造。
并且，只要是在受热部具有上述的受热部结构10的散热器1，不论散热部的形态，都能够得到上述的良好的效果。
图18示出其他实施方式。此外，对与图14相同部分标注相同标号进行表示，省略说明。
在该实施方式中，一方的受热部件是由使板材弯曲而成的弯曲板部件57构成。在弯曲板部件57中，一方的延伸部51预先像假想线所示那样立起。而且，在将热管3夹在弯曲板部件57和受热块7之间后，像实线所述那样弯折一方的延伸部51，在组装结束时能够实现图14所示的实施方式。
并且，关于图15所示的实施方式，也同样地，预先使一方的延伸部51立起(未图示)，在将热管3夹在弯曲板部件57和受热块58之间后，弯折一方的延伸部51，在组装结束时能够实现图15所示的实施方式。而且，关于图16所示的实施方式，也同样地，预先使弯曲板部件67、68立起，在配置了热管3后，弯折一对延伸部51，在组装结束时能够实现图16所示的实施方式。
根据该结构，相对于来自受热面的剥离力，强度得到提高。
以上，基于一个实施方式，对本发明进行了说明，显而易见，本发明不限于该实施方式。
例如参照图13、14，预先使一方的受热块7的上侧的延伸部11立起，在安装热管3后，使上侧的延伸部11铆接变形，在组装结束时能够实现本实施方式即可。并且，在图16中，预先使延伸部61立起，在安装热管3后，使上侧的延伸部61铆接变形，在组装结束时能够实现本实施方式即可。在图16中，受热板25和一对弯曲板部件67、68钎焊。不限于钎焊，例如预先将受热板25和一对弯曲板部件67、68形成为一体结构，并预先使延伸部61立起，在安装热管3后，使上侧的延伸部61铆接变形，在组装结束时能够实现本实施方式即可。
接着，对本发明的实施例进行说明。
图19示出仅在热管3上设置受热板15的方式，示出不使用本发明的比较例。图20示出在受热板15上设置一对弯曲板部件67、68的方式，与图16所示的方式相同。图21示出在热管3的两侧配置具有弯曲凹状的内表面7A、8A的一对受热块7、8，并且横跨热管3和受热块7、8之间配置了受热板15的方式。图22是示出在一侧设置受热块7、8并且在另一侧设置了使板材弯曲而成的弯曲板部件57的方式，与图14所示的方式相同。
在这些图19至图22所示的各散热器1的受热板15上安装标准元件，该标准元件是在测定用的铜制的加热块上安装陶瓷加热器而成的，并且，以使风吹到散热片5的方式进行保持使得热管3的温度为70℃。以将热电偶插入形成于加热块的侧面中央部的孔的方式来测定加热块的内部温度。
此外，标准元件的尺寸为20mm×20mm，标准元件的发热量为30W，受热板15的尺寸为30mm×30mm×1mm，弯曲板部件的厚度为0.3mm，受热块7、8的厚度为4mm，受热块7、8为铝制的，受热板15为铜制的。并且，一个散热片5的尺寸为30mm×30mm，散热片5的个数为二十个，各散热片5的间距为1.5mm，散热片5的材料为铝。
在图23中示出在以上的条件下测定加热块的内部温度的实现结果。
公知一般情况下如果在受热板15上设置加热块等，则热电阻增加，因此，温度上升。
根据该实验结果，与图19所示的比较例进行比较，可知能够降低各实施方式的上升温度，并且能够降低热电阻。
具体而言，可知在图19所示的比较例中，加热块的温度上升到86℃，施加了大的热电阻。
与此相对，可知在图20所示的方式中，能够抑制在84℃的上升，在图21和图22所示的方式中，能够抑制在82℃的上升。其结果为，在图19所示的比较例中热电阻为0.53℃/W，而在图20至图22所示的方式中，热电阻为0.41至0.45℃/W，从而可知，根据像本实施方式那样的结构，能够降低热电阻，并且提高热性能。
标号说明
1：散热器；3：热管；5：散热片；7、8、19、28、58：受热块(受热部件)；7A、8A、9A、9B：内表面；10：受热部结构；11、12、51、52、61、62：延伸部；13：发热体；15：受热板；37、38；弯曲板部件(受热部件)。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种受热部结构，该受热部结构是利用受热部件从两侧夹持热管并接合而成的，其特征在于，
至少一侧的所述受热部件具有：沿着所述热管的外形的凹状的内表面；和朝向该内表面的两侧覆盖所述热管并延伸的延伸部，
所述受热部结构具有受热板，所述受热板与所述受热部件的受热面及所述热管连接，并且与发热体热耦合。
2.(修改后)根据权利要求1所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热板是铜或铜合金制的。
3.(修改后)根据权利要求1或2所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件是铝或铝合金制的。
4.(修改后)根据权利要求1、2或3所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件在热管的径向上被分割。
5.(修改后)根据权利要求1、2、3或4所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件由使板材弯曲而成的弯曲板部件构成。
6.(修改后)一种散热器，其特征在于，
该散热器在受热部具有权利要求1、2、3、4或5所述的受热部结构。
7.(删除)
8.(删除)
说明或声明(按照条约第19条的修改)
权利要求书的权利要求1是根据申请时的权利要求2和原申请的说明书第0024段记载的事项进行的修改。
删除了申请时的权利要求2和权利要求6。

Claims (8)

1.一种受热部结构，该受热部结构是利用受热部件从两侧夹持热管并接合而成的，其特征在于，
至少一侧的受热部件具有：沿着热管的外形的凹状的内表面；和朝向该内表面的两侧覆盖热管并延伸的延伸部。
2.根据权利要求1所述的受热部结构，其特征在于，
在所述受热部件的受热面上具有与发热体热耦合的受热板。
3.根据权利要求2所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热板是铜或铜合金制的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件是铝或铝合金制的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件在热管的径向上被分割。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件由受热块构成。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的受热部结构，其特征在于，
所述受热部件由使板材弯曲而成的弯曲板部件构成。
8.一种散热器，其特征在于，
该散热器在受热部具有权利要求1至7中的任一项所述的受热部结构。
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