CN106852095A - 一种旋转射流式离子风散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转射流式离子风散热器，包括导风管、用于吸收热量的导热管、与导热管相连的散热片、设置于导风管内并用于产生离子风的第一电极对、设置于导风管的出口端并用于产生离子风射流的第二电极对，以及设置于第一电极对与第二电极对之间并用于使离子风旋转的螺旋桨叶；导风管的出口端正对散热片，且第一电极对和第二电极对产生的离子风风向均朝向导风管的出口端。如此，由于第一电极对、第二电极对以及螺旋桨叶均设置在导风管内或端部位置，并不会额外增加散热器体积，同时旋转射流的散热效率高，无需额外增设多级电极对或风扇进行辅助散热，因此能够在增强离子风散热效果的基础上，避免体积额外增加，降低加工难度和生产成本。

Description

一种旋转射流式离子风散热器

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种旋转射流式离子风散热器。

背景技术

传统的电子散热方式是采用风扇与铜铝制造的散热翅片结合的散热器，此种散热方式的能量转化过程是电能转化成风扇的机械能，风扇搅动空气，再将风扇的机械能转化成空气的动能，如此经过了两次能量转化，故而效率不高并存在噪音。如果要增强散热效果，往往是通过提高风扇的转速或者增大散热翅片的表面积来实现，但是，提高风扇转速的同时却增大了能耗，增大散热翅片的表面积却会增加散热器的体积和制作成本。总之，机械风扇式的散热方式难以适应微电子芯片小型化、高功率、高集成度的发展趋势。

离子风散热技术是一种基于电晕效应的散热技术，其技术原理为：离子风产生于不均匀电场的电晕放电过程，当电晕放电现象产生时，相对曲率较大的电极附近产生由电子雪崩引起的高速离子射流运动，离子射流对周围气体产生强烈的扰动，形成由曲率较大电极到曲率较小电极方向的气体运动。

通过离子风散热技术对电子产品进行散热的方式，其散热效率高，散热效果稳定，但是对于长时间高负载运行的电子设备而言，离子风散热效果仍然略显不足。针对此，为增强离子风散热技术的散热效果，在现有技术中，人们往往将研究重点放在提高离子风散热装置的级数上，以期通过增加电极对数从而增加离子风流量的方式增强散热效果。但是，一味增加离子风散热装置的级数不仅会增大装置体积，而且装置与微电子元件集成时往往因自身结构的复杂性而增加了制造的难度和提高了制造的成本，相比于加工难度、装置体积和生产成本而言，通过此种方式提升的散热效果不值一提。

因此，如何在增强离子风散热效果的基础上，避免体积额外增加，降低加工难度和生产成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转射流式离子风散热器，能够在增强离子风散热效果的基础上，避免体积额外增加，降低加工难度和生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转射流式离子风散热器，包括导风管、用于吸收热量的导热管、与所述导热管相连的散热片、设置于所述导风管内并用于产生离子风的第一电极对、设置于所述导风管的出口端并用于产生离子风射流的第二电极对，以及设置于所述第一电极对与第二电极对之间并用于使离子风旋转的螺旋桨叶；所述导风管的出口端正对所述散热片，且所述第一电极对和第二电极对产生的离子风风向均朝向所述导风管的出口端。

优选地，所述第二电极对包括设置于所述导风管的出口端内的针电极和连接在所述导风管的出口端壁上、呈截面积往外渐缩的缩口管状的锥电极。

优选地，所述锥电极的最大截面直径与所述导风管的内径相同，且所述锥电极的最小截面直径占所述导风管内径的12％～50％。

优选地，所述导风管的内径为8～25mm，且其长度为50～150mm。

优选地，所述第一电极对设置于所述导风管的开口端，且所述螺旋桨叶设置于所述导风管的中部；所述螺旋桨叶的长度占所述导风管长度的20％～80％。

优选地，所述第一电极对具体为针-网电极对或多针-网电极对。

优选地，所述散热片包括与所述导热管相连的导热底板以及设置于所述导热底板上的若干片肋片，且各片所述肋片均为具有多孔洞交错结构的金属板。

优选地，还包括多根分别设置于相邻两片所述肋片间的线电极，且各片所述肋片均通电并与各根所述线电极形成第三电极对，以使离子风风向为从所述线电极朝向两侧的肋片。

优选地，各片所述肋片均为泡沫铜板。

优选地，所述第一电极对、第二电极对和第三电极对上均设置有防锈蚀涂层。

本发明所提供的旋转射流式离子风散热器，主要包括导风管、导热管、散热片、第一电极对、第二电极对和螺旋桨叶。其中，第一电极对和第二电极对主要用于产生离子风，而导风管主要用于对离子风进行导向。导热管主要用于吸收需要散热的设备(比如电子设备等)所产生的热量，并将其转移。散热片与导热管相连，一般设置在导热管的末端，主要用于对导热管所吸收的热量进行散热。第一电极对和第二电极对均设置在导风管内，并且第二电极对具体设置在导风管的出口端，重要的是，第一电极对在导风管内产生普通的离子风气流，而第二电极对主要用于产生离子风射流，当然，两者所产生的离子风风向相同，且均朝向导风管的出口端，如此可以达到离子风加速效果。螺旋桨叶也设置在导风管中，并且位于第一电极对和第二电极对之间，主要用于将第一电极对所产生的离子风导向以使其旋转。如此，本发明所提供的旋转射流式离子风散热器，在运行时，第一电极对产生朝向导风管出口端的离子风，而离子风在经过螺旋桨叶时将在离心力作用下发生旋转，形成“旋风”，之后到达第二电极对，在第二电极对产生的离子风射流的作用下，汇合形成离子风旋转射流，并且获得加速效果，最后再从导风管的出口端喷出，对散热片进行强制对流散热。其中，由于射流的气流速度相比常规气流大幅增加，喷射到被冷却表面后，受冲击区域就会产生很强的散热效果。并且，射流离开喷嘴后，由于气流的卷吸作用而使流动中的湍流度急剧增加。而旋转射流又比一般射流的紊动性强得多，极大地促进射流与周围介质的热量交换，因此大幅增强了散热片的散热效果。第一电极对、第二电极对以及螺旋桨叶均设置在导风管内或端部位置，并不会额外增加散热器体积，同时旋转射流的散热效率高，无需额外增设多级电极对或风扇进行辅助散热。综上所述，本发明所提供的旋转射流式离子风散热器，能够在增强离子风散热效果的基础上，避免体积额外增加，降低加工难度和生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1中所示的第一电极对、第二电极对和第三电极对的各电极极性示意图；

图3为本发明所提供的一种具体实施方式中导风管与散热片呈阵列式排布的结构示意图；

图4为本发明所提供的一种具体实施方式中第一电极对在导风管中呈多级式排布的结构示意图。

其中，图1中：

导风管—1，导热管—2，散热片—3，导热底板—301，肋片—302，第一电极对—4，第二电极对—5，针电极—501，锥电极—502，螺旋桨叶—6，线电极—7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，旋转射流式离子风散热器主要包括导风管1、导热管2、散热片3、第一电极对4、第二电极对5和螺旋桨叶6。

其中，第一电极对4和第二电极对5主要用于产生离子风，而导风管1主要用于对离子风进行导向。

导热管2主要用于吸收需要散热的设备(比如电子设备等)所产生的热量，并将其转移。散热片3与导热管2相连，一般设置在导热管2的末端，主要用于对导热管2所吸收的热量进行散热。

第一电极对4和第二电极对5均设置在导风管1内，并且第二电极对5具体设置在导风管1的出口端，重要的是，第一电极对4在导风管1内产生普通的离子风气流，而第二电极对5主要用于产生离子风射流，当然，两者所产生的离子风风向相同，且均朝向导风管1的出口端，如此可以达到离子风加速效果。具体的，第一电极对4可为针-网电极对或者多针-网电极对，当然，其余类型的电极对，比如针-板电极对、线-网电极对等也均可以采用。

螺旋桨叶6也设置在导风管1中，并且位于第一电极对4和第二电极对5之间，主要用于将第一电极对4所产生的离子风导向以使其旋转。

如此，本实施例所提供的旋转射流式离子风散热器，在运行时，第一电极对4产生朝向导风管1出口端的离子风，而离子风在经过螺旋桨叶6时将在离心力作用下发生旋转，形成“旋风”，之后到达第二电极对5，在第二电极对5产生的离子风射流的作用下，汇合形成离子风旋转射流，并且获得加速效果，最后再从导风管1的出口端喷出，对散热片3进行强制对流散热。其中，由于射流的气流速度相比常规气流大幅增加，喷射到被冷却表面后，受冲击区域就会产生很强的散热效果。并且，射流离开喷嘴后，由于气流的卷吸作用而使流动中的湍流度急剧增加。而旋转射流又比一般射流的紊动性强得多，极大地促进射流与周围介质的热量交换，因此大幅增强了散热片3的散热效果。第一电极对4、第二电极对5以及螺旋桨叶6均设置在导风管1内或端部位置，并不会额外增加散热器体积，同时旋转射流的散热效率高，无需额外增设多级电极对或风扇进行辅助散热。

因此，本实施例所提供的旋转射流式离子风散热器，能够在增强离子风散热效果的基础上，避免体积额外增加，降低加工难度和生产成本。

在关于第二电极对5的一种优选实施方式中，该第二电极对5具体可包括针电极501和锥电极502。其中，针电极501设置在导风管1的出口端内，整体呈针状，而锥电极502连接在导风管1的出口端壁上，整体呈横截面往外渐缩的缩口管状，类似喇叭状。很明显，锥电极502的内径有逐渐过渡情况，因此，离子风从针电极501的尖端处产生后，流入到锥电极502中，而在锥电极502位置处，由于截面积变化较大，因此当气体从较大截面的流道通过狭小的流道截面(喷嘴)时，根据流体力学理论(各处截面质量流量q＝ρvA保持恒定，气体密度ρ近似恒定，流道截面积A减小，故流速v增大)，气流速度将大幅增加，之后从导风管1的出口端喷出后形成射流。

进一步的，为保证气密性，锥电极502的最大截面直径可与导风管1的内径相同，如此，锥电极502的大端部将与导风管1的端壁紧密贴合。同时，锥电极502的最小截面直径可占导风管1内径的12％～50％。一般的，导风管1的内径可为8～25mm，其长度可为50～150mm。同时，为保证离子风在导风管1内顺畅流动，可将第一电极对4设置在导风管1的开口端，如此，第一电极对4和第二电极对5分布在导风管1的两端位置。而螺旋桨叶6也设置在导风管1的中部位置，为保证螺旋桨叶6对第一电极对4产生的离子风具有足够强的导流、旋转作用，可将螺旋桨叶6的长度设置为导风管1长度的20％～80％，一般在30～120mm内。

如图2所示，图2为图1中所示的第一电极对、第二电极对和第三电极对的各电极极性示意图。

由于第一电极对4和第二电极对5同时产生离子风，因此导风管1若要顺利出风，则第一电极对4和第二电极对5所产生的离子风的风向必须相同，且均朝着导风管1的出口端。为此，可将第一电极对4中的针-网电极分别通上正、负电压，同时将第二电极对5中的针电极501通上正电压，锥电极502通上负电压。第三电极对将在后续内容中论述。当然，第一电极对4和第二电极对5中的电极极性并不是唯一的，也可以刚好相反。

在关于散热片3的一种优选实施方式中，该散热片3主要包括导热底板301和若干片肋片302。其中，导热底板301与导热管2相连，一般可设置在导热管2的末端位置，如此，导热管2从产热设备处吸收的热量，将传递到导热底板301上。各片肋片302设置在导热底板301上，一般可均匀分布，用于向外界散发热量。重要的是，各片肋片302的具体为具有多孔洞交错结构的金属板。如此，金属板上所设置的若干个连通或不连通的孔洞，使得金属板的表面不平整，使其表面积比常规的平板散热翅片大得多，自然其散热面积就更大，从而提高了散热效率。此处优选地，各片肋片302可为泡沫铜板，当然，肋片302还可为蜂巢铜板等结构。

不仅如此，为进一步提高散热片3的散热效率，本实施例中增设了若干根线电极7，该线电极7呈半径较小的圆柱状。具体的，各根线电极7分别设置在相邻两片肋片302之间，同时将各片肋片302通电，使其形成板电极。如此，线电极7与相邻的肋片302之间就形成了线-板电极对。重要的是，线电极7与分布于其两侧的肋片302的电极极性相反，并且离子风风向为从线电极7朝向两侧的肋片302，比如，线电极7的极性可为正极，同时肋片302的极性可为负极。如此设置，从导风管1的开口端处喷出的旋转射流，将进入到各片肋片302之间的空间，同时在线电极7与肋片302形成的线-板电极对的作用下，进一步增强湍流度，向周围流动，尤其适用于呈多孔洞交错结构的肋片302，大幅增强了散热效果。

另外，考虑到第一电极对4、第二电极对5和第三电极对在工作时，往往处于高压电场的环境，并且持续工作时间较长，为避免空气腐蚀针电极501、锥电极502等电极，可在第一电极对4、第二电极对5和第三电极对中的各个电极上涂覆一层防锈蚀涂层，比如聚氨酯漆层等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种旋转射流式离子风散热器，其特征在于，包括导风管(1)、用于吸收热量的导热管(2)、与所述导热管(2)相连的散热片(3)、设置于所述导风管(1)内并用于产生离子风的第一电极对(4)、设置于所述导风管(1)的出口端并用于产生离子风射流的第二电极对(5)，以及设置于所述第一电极对(4)与第二电极对(5)之间并用于使离子风旋转的螺旋桨叶(6)；所述导风管(1)的出口端正对所述散热片(3)，且所述第一电极对(4)和第二电极对(5)产生的离子风风向均朝向所述导风管(1)的出口端。

2.根据权利要求1所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述第二电极对(5)包括设置于所述导风管(1)的出口端内的针电极(501)和连接在所述导风管(1)的出口端壁上、呈截面积往外渐缩的缩口管状的锥电极(502)。

3.根据权利要求2所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述锥电极(502)的最大截面直径与所述导风管(1)的内径相同，且所述锥电极(502)的最小截面直径占所述导风管(1)内径的12％～50％。

4.根据权利要求3所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述导风管(1)的内径为8～25mm，且其长度为50～150mm。

5.根据权利要求4所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述第一电极对(4)设置于所述导风管(1)的开口端，且所述螺旋桨叶(6)设置于所述导风管(1)的中部；所述螺旋桨叶(6)的长度占所述导风管(1)长度的20％～80％。

6.根据权利要求5所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述第一电极对(4)具体为针-网电极对或多针-网电极对。

7.根据权利要求1-6任一项所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述散热片(3)包括与所述导热管(2)相连的导热底板(301)以及设置于所述导热底板(301)上的若干片肋片(302)，且各片所述肋片(302)均为具有多孔洞交错结构的金属板。

8.根据权利要求7所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，还包括多根分别设置于相邻两片所述肋片(302)间的线电极(7)，且各片所述肋片(302)均通电并与各根所述线电极(7)形成第三电极对，以使离子风风向为从所述线电极(7)朝向两侧的肋片(302)。

9.根据权利要求8所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，各片所述肋片(302)均为泡沫铜板。

10.根据权利要求9所述的旋转射流式离子风散热器，其特征在于，所述第一电极对(4)、第二电极对(5)和第三电极对上均设置有防锈蚀涂层。