CN113316361A - 热虹吸散热器、系统以及应用 - Google Patents

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Abstract

一种热虹吸散热器，其包括：第一管体、第二管体、第三管体、第四管体、导热管、基板、第一连接管、换热管以及第二连接管。第三管体和第四管体在竖直方向上位于第一管体和第二管体之间。导热管连通第四管体和第一管体。基板与导热管相接触且用以安装发热器件。第一连接管连通第一管体和第三管体。换热管连通第三管体和第二管体。第二连接管连通第二管体和第四管体。相较于现有技术，本发明的热虹吸散热器简化了结构，降低了成本；另外，使冷媒在热虹吸散热器的流动方向更为清晰，有利于提高散热性能。本发明还揭示了一种热虹吸散热系统以及热虹吸散热器在芯片散热领域的应用。

Description

热虹吸散热器、系统以及应用
技术领域
本发明涉及一种热虹吸散热器、系统以及应用，属于散热技术领域。
背景技术
随着电子元器件(例如芯片)等的不断发展，对散热提出了越来越高的要求。现有技术中对电子元器件的散热通常采用散热片，然而由于散热片本身的散热性能有限，已经越来越难以满足散热的要求。
相关技术中还出现了利用制冷系统中的冷凝器与电子元器件进行热交换以实现散热的技术方案。制冷系统通常包括压缩机、节流元件、蒸发器以及冷凝器。这时，制冷系统元件多、体积大、成本高、布置复杂等缺点暴露无疑，同样无法满足散热需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单的热虹吸散热器、具有该热虹吸散热器的热虹吸散热系统以及该热虹吸散热器在芯片散热领域的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种热虹吸散热器，其包括：
第一管体，所述第一管体位于所述热虹吸散热器的底部，所述第一管体用以流通冷媒；
第二管体，所述第二管体位于所述热虹吸散热器的顶部；
第三管体、第四管体，所述第三管体和所述第四管体在竖直方向上位于所述第一管体和所述第二管体之间；
导热管，所述导热管连通所述第四管体和所述第一管体；
基板，所述基板与所述导热管相接触，所述基板用以安装发热器件；
第一连接管，所述第一连接管连通所述第一管体和所述第三管体；
换热管，所述换热管连通所述第三管体和所述第二管体；以及
第二连接管，所述第二连接管连通所述第二管体和所述第四管体。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述导热管包括若干间隔设置的导热扁管，所述基板的一侧设有用以安装所述导热扁管的安装槽，所述基板的另一侧用以安装所述发热器件，所述导热扁管与所述基板焊接固定。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一连接管包括与所述第一管体相连通的第一弯管以及自所述第一弯管向上延伸的第一竖直管，所述第一竖直管与所述第三管体相连通。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一竖直管为中空的圆柱形管；和/或
所述第一竖直管的内壁面设有降低冷媒流动阻力的涂层。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第二连接管包括与所述第二管体相连通的第二弯管以及自所述第二弯管向下延伸的第二竖直管。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一连接管为多个且沿水平方向间隔布置，多个所述第一连接管相互平行；所述第二连接管为多个且沿所述水平方向间隔布置，多个所述第二连接管相互平行；多个所述第一连接管和多个所述第二连接管分别位于所述热虹吸散热器的相对的两侧。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一管体、所述第二管体、所述第三管体和所述第四管体均沿水平方向延伸且相互平行，所述第二管体和所述第三管体在所述竖直方向上至少部分重叠，所述第四管体和所述第一管体在所述竖直方向上至少部分重叠，所述第三管体和所述第四管体在所述竖直方向上不重叠；所述第三管体和所述第四管体不直接连通；所述热虹吸散热器还包括将所述第三管体和所述第四管体连接固定的固定块。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述热虹吸散热器还包括与所述换热管相固定的换热翅片；所述热虹吸散热器还包括与所述第一管体相连通的储液罐，所述储液罐用以存储冷媒。
本发明还揭示了一种热虹吸散热系统，其包括前述的热虹吸散热器以及位于所述换热管的旁侧的风机，所述风机用以促进空气流动以对所述换热管中流动的冷媒进行降温。
本发明还揭示了一种热虹吸散热器在芯片散热领域的应用，所述热虹吸散热器为前述热虹吸散热器，所述发热器件为芯片，所述热虹吸散热器不与压缩机直接或者间接相连；所述芯片产生的热量通过所述基板传递给所述导热管，所述热量将至少一部分液态的冷媒加热成气态，气态的冷媒沿着所述第一连接管向上流动并流入所述第三管体中；流入所述第三管体中的气态的冷媒通过所述换热管继续向上流动，其中气态的冷媒在所述换热管中向上流动的过程中与空气进行换热使至少一部分气态的冷媒冷却成液态；液态的冷媒在重力的作用下通过所述第二连接管向下流入所述第四管体中；流入所述第四管体中的液态的冷媒再通过所述导热管流回到所述第一管体中，以完成一次循环。
相较于现有技术，本发明的热虹吸散热器无需与压缩机直接或者间接相连，从而简化了结构，降低了成本；另外，所述热虹吸散热器通过设置所述第一连接管和所述第二连接管，使冷媒在所述热虹吸散热器的流动方向更为清晰，有利于提高散热性能。
附图说明
图1是本发明的热虹吸散热器在一种实施方式中的立体示意图。
图2是图1另一角度的立体示意图。
图3是图2的部分立体分解图，其中基板被分离出来。
图4是图2的后视图。
图5是图2的右视图。
图6是图2的俯视图。
图7是本发明的热虹吸散热系统在一种实施方式中的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细地对本发明示例性具体实施方式进行说明。如果存在若干具体实施方式，在不冲突的情况下，这些实施方式中的特征可以相互组合。当描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中相同的数字表示相同或相似的要素。以下示例性具体实施方式中所描述的内容并不代表与本发明相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与本发明的权利要求书中所记载的、与本发明的一些方面相一致的装置、产品和/或方法的例子。
在本发明中使用的术语是仅仅出于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本发明的保护范围。在本发明的说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”或“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本发明的说明书以及权利要求书中所使用的，例如“第一”、“第二”以及类似的词语，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分特征的命名。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，本发明中出现的“前”、“后”、“上”、“下”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于某一特定位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语是一种开放式的表述方式，意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面的元件及其等同物，这并不排除出现在“包括”或者“包含”前面的元件还可以包含其他元件。本发明中如果出现“若干”，其含义是指两个以及两个以上。
请参照图1至图6所示，本发明图示的实施方式揭示了一种热虹吸散热器100，其包括第一管体11、第二管体12、第三管体13、第四管体14、导热管2、基板3、第一连接管4、第二连接管5以及换热管6等。
所述第一管体11、所述第二管体12、所述第三管体13和所述第四管体14均沿水平方向延伸且相互平行。所述第一管体11位于所述热虹吸散热器100的底部，所述第一管体11用以流通冷媒。所述第二管体12位于所述热虹吸散热器100的顶部。所述第三管体13和所述第四管体14在竖直方向上位于所述第一管体11和所述第二管体12之间。所述第二管体12和所述第三管体13在所述竖直方向上至少部分重叠(在本发明图示的实施方式中为完全重叠)。所述第四管体14和所述第一管体11在所述竖直方向上至少部分重叠(在本发明图示的实施方式中为完全重叠)。所述第三管体13和所述第四管体14在所述竖直方向上不重叠，即所述第三管体13和所述第四管体14在水平方向上间隔设置。所述第三管体13和所述第四管体14不直接连通，所述热虹吸散热器100还包括将所述第三管体13和所述第四管体14连接固定的固定块15。所述固定块15能够起到加强所述热虹吸散热器100的结构的作用。
所述导热管2连通所述第四管体14和所述第一管体11。在本发明图示的实施方式中，所述导热管2包括沿所述第一管体11的纵长方向间隔设置的若干导热扁管21，其中每一个所述导热扁管21沿竖直方向延伸。优选地，所述导热扁管21为微通道扁管，以加强换热。
所述基板3与所述导热管2相接触，所述基板3用以安装发热器件(未图示)。在本发明的一种实施方式中，所述基板3的一侧设有用以安装所述导热扁管21的安装槽31，所述基板3的另一侧用以安装所述发热器件。所述导热扁管21与所述基板3焊接固定，例如通过钎焊固定。当然，所属技术领域的技术人员能够理解，所述基板3与所述导热扁管21的固定方式可以有多种。凡是能够起到将所述基板3上的所述发热器件所产生的热量较好地传递给所述导热扁管21的接触方式都在本发明要求保护的范围内。
所述第一连接管4连通所述第一管体11和所述第三管体13。所述第一连接管4的一端连通所述第一管体11，所述第一连接管4的另一端连通所述第三管体13。具体地，在本发明图示的实施方式中，所述第一连接管4包括与所述第一管体11相连通的第一弯管41以及自所述第一弯管41向上延伸的第一竖直管42。所述第一竖直管42与所述第三管体13相连通。所述第一竖直管42为中空的圆柱形管；和/或所述第一竖直管42的内壁面设有降低冷媒流动阻力的涂层。在本发明图示的实施方式中，所述第一连接管4为多个且沿水平方向间隔布置，多个所述第一连接管4相互平行，以利于将所述第一管体11相对均匀地流向所述第三管体13。
所述换热管6连通所述第三管体13和所述第二管体12。在本发明图示的实施方式中，所述热虹吸散热器100还包括与所述换热管6相固定的换热翅片61。
所述第二连接管5连通所述第二管体12和所述第四管体14。所述第二连接管5包括与所述第二管体12相连通的第二弯管51以及自所述第二弯管51向下延伸的第二竖直管52。所述第二连接管5为多个且沿所述水平方向间隔布置，多个所述第二连接管5相互平行。多个所述第一连接管4和多个所述第二连接管5分别位于所述热虹吸散热器100的相对的两侧(例如左右两侧)。
所述热虹吸散热器100还包括与所述第一管体11相连通的储液罐71以及连接在任意一个所述第一连接管4上的充注阀72。所述储液罐71用以存储冷媒，以防止当所述发热器件产生的热量较多，将所述第一管体11中的冷媒完全气化时，能够提供冷媒补给。
请参照图7所示，本发明还揭示了一种热虹吸散热系统，其包括前述的热虹吸散热器100以及位于所述换热管6的旁侧的风机200。所述风机200用以促进空气流动以对所述换热管6中流动的冷媒进行降温。
此外，本发明还揭示所述热虹吸散热器100在芯片散热领域的应用。所述发热器件为芯片，所述热虹吸散热器100不与压缩机直接或者间接相连。
所述热虹吸散热器100的工作原理如下：所述芯片产生的热量通过所述基板3传递给所述导热管2，所述热量将至少一部分液态的冷媒(例如所述第一管体11中的冷媒)加热成气态，气态的冷媒沿着所述第一连接管4向上流动并流入所述第三管体13中；流入所述第三管体13中的气态的冷媒通过所述换热管6继续向上流动，其中气态的冷媒在所述换热管6中向上流动的过程中与空气进行换热使至少一部分气态的冷媒冷却成液态；流入所述第二管体12中的液态的冷媒在重力的作用下通过所述第二连接管5向下流入所述第四管体14中；流入所述第四管体14中的液态的冷媒再通过所述导热管2流回到所述第一管体11中，以完成一次循环。根据所述芯片产生的热量，以上循环可以多次反复，从而实现散热目的。所属技术领域的技术人员能够理解，在本发明图示的实施方式中，所述第二管体12、所述第三管体13、所述换热管6和所述换热翅片61形成了一个冷凝器，所述风机200能够加快空气流动，从而通过所述换热管6和所述换热翅片61对所述换热管6中流动的气态的制冷剂进行冷却。在本发明图示的实施方式中，所述第二竖直管52的外表面呈圆柱形，这种设计有利于降低风阻，从而降低当所述风机200在工作时对空气流动造成的阻碍。
相较于现有技术，本发明的热虹吸散热器100无需与压缩机直接或者间接相连，从而简化了结构，降低了成本；另外，所述热虹吸散热器100通过设置所述第一连接管4和所述第二连接管5，使冷媒在所述热虹吸散热器100的流动方向更为清晰，有利于提高散热性能。
以上实施方式仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本发明的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施方式对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种热虹吸散热器(100)，其特征在于，包括：
第一管体(11)，所述第一管体(11)位于所述热虹吸散热器(100)的底部，所述第一管体(11)用以流通冷媒；
第二管体(12)，所述第二管体(12)位于所述热虹吸散热器(100)的顶部；
第三管体(13)、第四管体(14)，所述第三管体(13)和所述第四管体(14)在竖直方向上位于所述第一管体(11)和所述第二管体(12)之间；
导热管(2)，所述导热管(2)连通所述第四管体(14)和所述第一管体(11)；
基板(3)，所述基板(3)与所述导热管(2)相接触，所述基板(3)用以安装发热器件；
第一连接管(4)，所述第一连接管(4)连通所述第一管体(11)和所述第三管体(13)；
换热管(6)，所述换热管(6)连通所述第三管体(13)和所述第二管体(12)；以及
第二连接管(5)，所述第二连接管(5)连通所述第二管体(12)和所述第四管体(14)。
2.如权利要求1所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述导热管(2)包括若干间隔设置的导热扁管(21)，所述基板(3)的一侧设有用以安装所述导热扁管(21)的安装槽(31)，所述基板(3)的另一侧用以安装所述发热器件，所述导热扁管(21)与所述基板(3)焊接固定。
3.如权利要求2所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述第一连接管(4)包括与所述第一管体(11)相连通的第一弯管(41)以及自所述第一弯管(41)向上延伸的第一竖直管(42)，所述第一竖直管(42)与所述第三管体(13)相连通。
4.如权利要求3所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述第一竖直管(42)为中空的圆柱形管；和/或
所述第一竖直管(42)的内壁面设有降低冷媒流动阻力的涂层。
5.如权利要求3所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述第二连接管(5)包括与所述第二管体(12)相连通的第二弯管(51)以及自所述第二弯管(51)向下延伸的第二竖直管(52)。
6.如权利要求5所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述第一连接管(4)为多个且沿水平方向间隔布置，多个所述第一连接管(4)相互平行；所述第二连接管(5)为多个且沿所述水平方向间隔布置，多个所述第二连接管(5)相互平行；多个所述第一连接管(4)和多个所述第二连接管(5)分别位于所述热虹吸散热器(100)的相对的两侧。
7.如权利要求1所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述第一管体(11)、所述第二管体(12)、所述第三管体(13)和所述第四管体(14)均沿水平方向延伸且相互平行，所述第二管体(12)和所述第三管体(13)在所述竖直方向上至少部分重叠，所述第四管体(14)和所述第一管体(11)在所述竖直方向上至少部分重叠，所述第三管体(13)和所述第四管体(14)在所述竖直方向上不重叠；所述第三管体(13)和所述第四管体(14)不直接连通；所述热虹吸散热器(100)还包括将所述第三管体(13)和所述第四管体(14)连接固定的固定块(15)。
8.如权利要求1所述的热虹吸散热器(100)，其特征在于：所述热虹吸散热器(100)还包括与所述换热管(6)相固定的换热翅片(61)；所述热虹吸散热器(100)还包括与所述第一管体(11)相连通的储液罐(71)，所述储液罐(71)用以存储冷媒。
9.一种热虹吸散热系统，其特征在于，包括如权利要求1至8项中任意一项所述的热虹吸散热器(100)以及位于所述换热管(6)的旁侧的风机(200)，所述风机(200)用以促进空气流动以对所述换热管(6)中流动的冷媒进行降温。
10.一种热虹吸散热器(100)在芯片散热领域的应用，其特征在于：所述热虹吸散热器(100)为权利要求1至8项中任意一项所述热虹吸散热器(100)，所述发热器件为芯片，所述热虹吸散热器(100)不与压缩机直接或者间接相连；所述芯片产生的热量通过所述基板(3)传递给所述导热管(2)，所述热量将至少一部分液态的冷媒加热成气态，气态的冷媒沿着所述第一连接管(4)向上流动并流入所述第三管体(13)中；流入所述第三管体(13)中的气态的冷媒通过所述换热管(6)继续向上流动，其中气态的冷媒在所述换热管(6)中向上流动的过程中与空气进行换热使至少一部分气态的冷媒冷却成液态；液态的冷媒在重力的作用下通过所述第二连接管(5)向下流入所述第四管体(14)中；流入所述第四管体(14)中的液态的冷媒再通过所述导热管(2)流回到所述第一管体(11)中，以完成一次循环。
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