CN107562153A - 导热管组件及散热模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热管组件及散热模板，该导热管组件设置在冷却机构与系统硬件之间，所述导热管组件包括热管，所述热管内形成有第一流道和第二流道；所述第一流道用于供流体流通，所述第二流道内填充有用于吸收所述第一流道内的热量的相变材料。本发明通过在热管内填充相变材料来吸收系统硬件在短时间内缩所产生的大量热量，从而阻止了热管及系统硬件不会快速升温。

Description

导热管组件及散热模块

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种用于为电子设备的系统硬件散热的导热管组件以及具有该导热管组件的散热模块。

背景技术

电子设备，如笔记本电脑，其在运行时，系统端内的系统硬件的发热量是不断变化的，例如，当电子设备运行运算量或者存储量高的程序(如运行GPS)时，如CPU、GPU等系统硬件发热量会短时间内快速增大，而通过提高风扇(风扇为电子设备的散热模块的其中一个部件，该散热部件还包括导热管以及冷却机构(散热鳍片组件)，该导热管的两端分别与系统硬件和散热鳍片组件连接，以使系统硬件所产生的热量通过导热管传至散热鳍片，风扇向散热鳍片吹气流以将散热鳍片组件的热量排出至外界)的转速加快散热，却增大了电子设备运行时的噪音，且也不会快速将热量排出外界以快速降低系统硬件的温度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明实施例提供一种导热管组件。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种导热管组件，设置在冷却机构与系统硬件之间，所述导热管组件包括热管，所述热管内形成有第一流道和第二流道；所述第一流道用于供流体流通，所述第二流道内填充有用于吸收所述第一流道内的热量的相变材料。

优选地，所述导热管组件还包括内管，所述内管设置于所述热管内，所述内管的内部形成第二流道，所述内管与所述热管之间围成第一流道。

优选地，所述热管的内壁形成有毛细结构。

优选地，所述内管的外壁形成有毛细结构。

优选地，所述相变材料中掺有导热材料，所述导热材料包括泡沫金属、铜粉、石墨粉中的任意一种。

优选地，所述内管的内壁上沿内管的轴向方向间隔设置有多组散热鳍片，每组中的散热鳍片沿所述内管的内壁周向布置，所述相变材料填满所述内管。

优选地，所述内管的内壁上开设有多条沟槽，多条所述沟槽的延伸方向与所述内管的轴向方向一致，所述相变材料填满所述内管。

优选地，所述热管与内管均为圆管，或者所述热管与内管均为扁管，当所述热管与所述内管均为扁管时，所述热管与所述内管的长径重合或者平行。

优选地，所述内管与所述热管具有两段相对的共用管壁，以将所述内管与所述热管之间的所述第一流道分成分别位于所述第二流道两侧的两个所述第一流道。

本发明的实施例还提供了一种散热模块，包括冷却机构和风扇，所述散热模块还包括上述的导热管组件，所述导热管组件连接在电子设备的系统硬件与冷却机构之间，用于将所述系统硬件所产生的热量传递给所述冷却机构。

与现有技术相比，本发明的实施例提供的导热管组件及散热模块的有益效果是：通过在热管内填充相变材料来吸收系统硬件在短时间内缩所产生的大量热量，从而阻止了热管及系统硬件不会快速升温。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的导热管组件的局部外形结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的一种导热管组件的截面视图；

图3为本发明的实施例提供的另一种导热管组件的截面视图；

图4为本发明的实施例提供的再一种导热管组件的截面视图；

图5为本发明的实施例提供的再一种导热管组件的截面视图；

图6为本发明的实施例提供的再一种导热管组件的截面视图；

图7为本发明的实施例提供的再一种导热管组件的截面视图。

图中：

10-热管；11-第一流道；12-第二流道；20-内管；30-相变材料；40-管壁；50-毛细结构；60-泡沫金属；70-散热鳍片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至图7所示，本发明的实施例公开了一种导热管组件，该导热管组件设置在电子设备的冷却机构与系统硬件之间，用于将系统硬件所产生的热量传导至冷却机构，例如，设置在笔记本电脑的CPU与散热鳍片组之间，CPU所产生的热量通过导热管组件传导至散热鳍片组，散热鳍片组再将热量传导至电子设备的外部。本发明实施例的导热管组件包括热管10，本发明实施例的关键在于：使热管10内形成两个流道，即，第一流道11和第二流道12；第一流道11用于供流体流通，例如，第一流道11用于供水和水蒸气流通(下面不妨均以供水和水蒸气流通为了进行说明)，第二流道12内填充用于吸收第一流道11内的热量的相变材料30。

根据上述可知，当系统硬件因某种原因在短时间内所产生大量的热量无法利用第一流道11内的水蒸气将热量传导至冷却机构时，例如，CPU因运算量过大而产生大量的热量无法利用第一流道11内的水蒸气快速将热量传递至散热鳍片组时，填充于第二流道12内的相变材料30能够迅速将水蒸气所吸收的热量吸走，使水蒸气能够再继续吸收系统硬件产生的热量，从而能够及时有效的阻止系统硬件以及导热管的温度快速上升，保证了系统硬件能够正常工作。

应该说明的是：若系统硬件在短时间内产生大量的热量，第一流道11内的水蒸发变成水蒸气吸收一部分热量后便无法再吸收多余热量，若该多余热量不被吸收，该多余热量会很缓慢的传导至散热机构，从而使得系统硬件以及导热管的温度快速升高。而本发明实施例在第二流道12内填充有相变材料30，该相变材料30具有在吸收大量热量后温度几乎不会升高的特性，从而能够及时有效的吸收多余热量，以使得导热管(该导热管包括热管10，若有内管20也包括内管20)以及系统硬件不会快速升温。

在本发明的优选实施例中，如图2至图7所示，导热管组件还包括内管20，内管20设置于热管10内，内管20的内部形成第二流道12，内管20与热管10之间形成第一流道11。如此，第一流道11内的水蒸气包覆内管20，从而使内管20内的相变材料30能够充分吸收第一流道11内的热量(其中也包括吸收水蒸气所携带的热量)，以便能够快速吸收系统硬件所产生的大量的热量。

为能够使在冷却机构处所凝结的水(该水由水蒸气在冷却机构处凝结所得到，水蒸气凝结后，热量被冷却机构带走，从而实现热交换)能够快速回流至系统硬件以便再次进行蒸发吸热，如图2至图5所示，在热管10的内壁上和内管20的外壁上均设置毛细结构50，如此，通过毛细结构50的毛细力使凝结的水快速回流至系统硬件的一端。毛细结构50可以通过多种方式形成，例如可通过在热管10的内壁上和内管20的外壁上烧结铜粉形成，或者通过在热管10的内壁上和内管20的外壁上铺设铜网形成。

相变材料30可以有多种，例如，石蜡、单硬脂酸甘油酯、13Sn-27Pb-10.5Cd-49.5Bi(多元醇)、Ba(OH)₂·8H₂O均可作为相变材料30。

为了能够将第一流道11内的热量快速被相变材料30所吸收，本发明实施例在相变材料30中还掺有导热材料，例如，在相变材料30中掺有泡沫金属60(如图3所示)、铜粉、石墨粉中的任意一种，两种或者三种。如此，通过管壁进入内管20中的热量通过导热材料快速传导至内管20的径向上和轴向上的任意位置的相变材料以便相变材料30能够快速、及时的吸收所传导的热量。

为了能够使第一流道11内的热量快速被相变材料30所吸收，在内管20中还可设置导热结构。例如，如图4所示，在内管20的内壁上沿内管20的轴向方向间隔布置有多组散热鳍片70，每组中的散热鳍片70沿内管20的内壁周向布置，相变材料30填满内管20(其中包括填满每组散热鳍片之间的缝隙)，散热鳍片70使得进入内管20的热量快速通过散热鳍片70与相变材料30接触，进而被相变材料30所吸收。例如，在内管20的内壁上开设多条有沟槽，多条沟槽的延伸方向与内管20的轴向方向一致，相变材料30填满内管20(其中包括填满沟槽)，该沟槽增大了相变材料30与热量的接触面积，使得热量充分与相变材料30接触后被相变材料30所吸收。

热管10与内管20的外形结构可以有多种，例如，如图2至图4所示，热管10和内管20可以均为圆管，如图5和图7所示，或者热管10和内管20可以均为扁管，并且，当热管10与内管20均为扁管时，热管10与内管20的长径重合或者平行。

如图2至图5所示，内管20可以与热管10不相接触的设置于热管10中，从而使内管20与热管10之间所形成的环形流道作为第一流道11。如图6和图7所示，内管20与热管10还可以为具有两段相对的共用管壁的结构，如此，内管20未与热管10共用的两个相对的管壁30将第一流道11分割成分别位于第二流道12两侧的两条第一流道11。如图6所示，具有共用管壁结构的热管10可以为圆形管，如图7所示，也可以为通过将圆形管打扁形成的扁管。

下面列举几个填充有不同类型的相变材料30的热管在遇到系统硬件发热量突然增大时，热管在维持温度恒定方便的优势。

以CPU的功率为15W经过13S增大至44w，产生的多余热量为(44W-15W)*13S＝377J，且热管10的温度从60℃上升至70℃为例。

若使用石蜡C45(相变温度为60℃)；相变焓ΔH＝184.5J·g^-1；吸收这些热量大概需要377J/184.5J·g^-1＝2.04g。如果热交换充分，可以确保CPU突然产生大量热量后，热管10的温度保持60℃不变。待热管温度低于60℃后，相变材料30释放热量。

假如使用丙二醇(相变温度为81℃)，相变焓ΔH＝112·g^-1；吸收这些热量大概需要377J/112J·g^-1＝3.36g。如果热交换充分，可以确保CPU突然产生大量热量后，热管10的温度保持60℃不变。待热管温度低于60℃后，相变材料30释放热量。

假如使用丙二醇((相变温度为81℃)，相变焓ΔH＝172.6J·g^-1；吸收这些热量大概需要377J/172.6J·g^-1＝2.18g。如果热交换充分，可以确保CPU突然产生大量热量后，热管10的温度保持81℃不变。待热管温度低于81℃后，相变材料30释放热量。

假如使用13Sn-27Pb-10.5Cd-49.5Bi，相变焓ΔH＝26.4J·g^-1；吸收这些热量大概需要377J/26.4J·g^-1＝14.28g(金属密度大，实际使用体积约1.59cm³)。如果热交换充分，可以确保CPU突然产生大量热量后，热管10的温度保持70℃不变。待热管温度低于70℃后，相变材料30释放热量。

假如使用Ba(OH)₂·8H2O，相变焓ΔH＝26.4J·g^-1；吸收这些热量大概需要377J/26.4J·g^-1＝1.35g。如果热交换充分，可以确保CPU突然产生大量热量后，热管10的温度保持78℃不变。待热管温度低于78℃后，相变材料30释放热量。

本发明实施例还公开了一种散热模块，包括冷却机构、风扇以及上述的导热管组件，导热管组件连接在电子设备的系统硬件与冷却机构之间，用于将系统硬件所产生的热量传递给冷却机构。散热模块因具有上述的导热管组件能够快速吸收多余热量，从而使自身以及系统硬件不至于因多余热量无法即使传导至外部而温度过高。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种导热管组件，设置在冷却机构与系统硬件之间，其特征在于，所述导热管组件包括热管，所述热管内形成有第一流道和第二流道；所述第一流道用于供流体流通，所述第二流道内填充有用于吸收所述第一流道内的热量的相变材料。

2.根据权利要求1所述的导热管组件，其特征在于，所述导热管组件还包括内管，所述内管设置于所述热管内，所述内管的内部形成第二流道，所述内管与所述热管之间围成第一流道。

3.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述热管的内壁形成有毛细结构。

4.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述内管的外壁形成有毛细结构。

5.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述相变材料中掺有导热材料，所述导热材料包括泡沫金属、铜粉、石墨粉中的任意一种。

6.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述内管的内壁上沿内管的轴向方向间隔设置有多组散热鳍片，每组中的散热鳍片沿所述内管的内壁周向布置，所述相变材料填满所述内管。

7.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述内管的内壁上开设有多条沟槽，多条所述沟槽的延伸方向与所述内管的轴向方向一致，所述相变材料填满所述内管。

8.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述热管与所述内管均为圆管，或者所述热管与所述内管均为扁管，当所述热管与所述内管均为扁管时，所述热管与所述内管的长径重合或者平行。

9.根据权利要求2所述的导热管组件，其特征在于，所述内管与所述热管具有两段相对的共用管壁，以将所述内管与所述热管之间的所述第一流道分成分别位于所述第二流道两侧的两个所述第一流道。

10.一种散热模块，包括冷却机构和风扇，其特征在于，所述散热模块还包括如权利要求1至9中任意一项所述的导热管组件，所述导热管组件连接在电子设备的系统硬件与冷却机构之间，用于将所述系统硬件所产生的热量传递给所述冷却机构。