CN116075140B - 具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法，其中具有嵌套式散热结构的分级散热器，包括一级热管，一级热管内设置有换热腔，换热腔的内壁上还设置有吸液芯，吸液芯中吸收有换热工质；一级热管的两侧分别为第一换热面和第二换热面，第一换热面与发热部件面接触，第二换热面上设置有散热器，散热器内设置有载冷剂通道；且散热器和一级热管衔接处交叉穿设有二级导热件，二级导热件的一端穿设入载冷剂通道中，二级导热件的另一端穿设入换热腔中。本发明公开的一种具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法，能够通过多级嵌套的方式提升换热的能力，并通过内置导流结构进一步提升热交换，增强散热能力。

Description

具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，具体涉及高热流密度设备冷却技术领域，尤其涉及一种具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法。

背景技术

目前，电子器件向小型化、微型化和集成化方向的发展趋势越来越明显，在航空航天、激光器、雷达等领域，涉及高热流密度电子器件散热，其存在着局部发热量非常大的情况，必须采用散热能力非常强的技术才能将其温度控制在安全稳定运行范围内。

热管是一种非常高效的热量传递装置，在电子设备领域，其被用于实现芯片散热时，往往采用单级热管，即只有单一的蒸发段和单一的冷凝段组成的热管进行传热。然而，电子设备中，小面积、高热流密度的发热面越来越普遍地存在，而且热流密度越来越高，其散热成为越来越大的难题。

因此需要研发一种基于二级热管嵌套结构的高效散热装置增强冷凝段的换热能力，同时，在内部设置导流结构，促进蒸汽的输运。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法，能够通过多级嵌套的方式提升换热的能力，并通过内置导流结构进一步提升热交换，增强散热能力。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有嵌套式散热结构的分级散热器，包括一级热管，一级热管内设置有换热腔，换热腔的内壁上还设置有吸液芯，吸液芯中吸收有换热工质；一级热管的两侧分别为第一换热面和第二换热面，第一换热面与发热部件面接触，第二换热面上设置有散热器，散热器内设置有载冷剂通道；且散热器和一级热管衔接处交叉穿设有二级导热件，二级导热件的一端穿设入载冷剂通道中，二级导热件的另一端穿设入换热腔中。

本发明一个较佳实施例中，散热器内设置有载冷剂腔，散热器上设置有载冷剂进口和载冷剂出口，载冷剂进口和载冷剂腔以及载冷剂出口连接形成载冷剂通道。载冷剂介质选用水冷或风冷。

本发明一个较佳实施例中，二级导热件采用的是翅片，翅片与第二换热面和载冷剂通道交叉设置；翅片的至少一部分延伸至载冷剂通道中，翅片的至少一部分延伸至换热腔中；或/和，二级导热件采用的是二级热管，二级热管与第二换热面和载冷剂通道交叉设置，二级热管的至少一部分延伸至载冷剂通道中，二级热管的至少一部分延伸至换热腔中。

本发明一个较佳实施例中，二级导热件采用的是跑道型闭环结构的二级热管或/和U形首尾相接的环带式结构的二级热管。

本发明一个较佳实施例中，二级导热件上还套设有若干片散热片。

本发明一个较佳实施例中，一级热管和散热器之间还设置有夹层换热腔，夹层换热腔的内壁中还设置有吸热液芯，且二级导热件包括导热组件一和导热组件二，导热组件一穿设在散热器和夹层换热腔的衔接壁上，导热组件二垂直设置在换热腔的顶壁上。

本发明一个较佳实施例中，换热腔的内壁上设置有导流器，导流器的大端部设置在换热腔的顶壁上，导流器的小端部朝下，且小端部与大端部之间的外表面呈渐收的、由外向内并向下延伸的弧线。

本发明一个较佳实施例中，换热腔内还设置有若干个加强筋，加强筋上设置有若干个与二级导热件对应的接水导盘或/和导流板或/和导流环；或/和，一级热管的第一换热面的外周设置成漏斗式导流斜面；第一换热面上设置有导热硅脂，且所述第一换热面通过导热硅脂与所述发热部件面接触。导热硅脂的厚度＜3mm，通过在第一换热面上设置有导热硅脂来减少二者间的接触热阻，增加导热效果。

本发明一个较佳实施例中，第一换热面的两侧分别是吸液芯和发热部件，且吸液芯正对导流器。

本发明一个较佳实施例中，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，采用具有嵌套式散热结构的分级散热器实现，包括以下步骤：

a，将一级热管的第一换热面与发热部件面接触，通过一级热管对发热部件进行热交换散热；通过一级热管内设置的吸液芯，且吸液芯中吸收有换热工质，实现换热的过程中，吸液芯吸收一级热管的第一换热面的热能，吸液芯内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升、并与换热腔中的二级导热件接触换热；

b，将载冷剂引入设置在一级热管的第一换热面上的散热器中，通过散热器上设置有载冷剂进口引入载冷剂，经过散热器内部后再通过载冷剂出口引出，通过对载冷剂通道引入载冷剂对散热器换热，同时与穿设在散热器和一级热管上的二级导热件接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管的换热腔进行进一步散热。

本发明一个较佳实施例中，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，采用具有嵌套式散热结构的分级散热器实现，包括以下步骤：

a，将一级热管的第一换热面与发热部件面接触，通过一级热管对发热部件进行热交换散热；通过一级热管内设置的吸液芯，且吸液芯中吸收有换热工质，实现换热的过程中，吸液芯吸收一级热管的第一换热面的热能，吸液芯内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升、并与换热腔中的二级导热件接触换热；

b，夹层换热腔的内壁中还设置有吸热液芯，吸热液芯能吸收夹层换热腔的热量，吸热液芯内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升，并与穿设在夹层换热腔和散热器上的二级导热件中的导热组件一接触进行换热；

c，将载冷剂引入设置在一级热管上的夹层换热腔上的散热器中，通过散热器上设置有载冷剂进口引入载冷剂，经过散热器内部后再通过载冷剂出口引出，通过对载冷剂通道引入载冷剂对散热器换热，同时与穿设在散热器和夹层换热腔上的二级导热件中的导热组件一接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管的换热腔进行进一步散热。

本发明解决了技术背景中存在的缺陷，本发明有益的技术效果是：

本发明采用的是一种具有嵌套式散热结构的分级散热器及其散热方法，能够通过多级嵌套的方式提升换热的能力，并通过内置导流结构进一步提升热交换，增强散热能力；并且能够起到充分利用一级热管和二级导热件组合进行高效散热，而且无运动部件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例一的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例二的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例三的剖视结构示意图；

图4是本发明实施例中一级热管上设置有二级导热件的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例中一级热管上设置有二级导热件的剖视结构示意图一；

图6是本发明实施例中一级热管上设置有二级导热件的剖视结构示意图二；

图7是本发明实施例中二级导热件采用二级热管的轴视结构示意图一；

图8是本发明实施例中二级导热件采用二级热管的轴视结构示意图二；

其中，1-一级热管，11-换热腔，111-第一换热面，112-第二换热面，13-加强筋，14-导流器，15-吸液芯，16-接水导盘，17-导流板，18-导流环；

2-散热器，21-载冷剂通道，211-载冷剂进口，212-载冷剂出口；

3-二级导热件，31-翅片，32-二级热管，321-散热片，4-发热部件，5-夹层换热腔，51-吸热液芯，6-导热硅脂。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1、图4-图8所示，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器，包括一级热管1，一级热管1内设置有换热腔11，一级热管1的两侧分别为第一换热面111和第二换热面112，第一换热面111与发热部件4面接触，第二换热面112上设置有散热器2。更具体的，一级热管1的外形为饼形或者胶囊形或者蝶式空腔结构，本实施例中，一级热管1采用的是一级热管1的水平横截面外轮廓为圆形。进一步，第一换热面111上设置有导热硅脂6，且第一换热面111通过导热硅脂6与发热部件4面接触。导热硅脂6的厚度＜3mm，通过在第一换热面111上设置有导热硅脂6来减少二者间的接触热阻，增加导热效果。

具体地，散热器2内设置有载冷剂腔，散热器2上设置有载冷剂进口211和载冷剂出口212，载冷剂进口211和载冷剂腔以及载冷剂出口212连接形成载冷剂通道21。

进一步，散热器2和一级热管1衔接处交叉穿设有二级导热件3，二级导热件3的一端穿设入载冷剂通道21中，二级导热件3的另一端穿设入换热腔11中。二级导热件3采用的是二级热管32，二级热管32可以采用现有技术中的重力热管、吸液芯热管、脉动热管中的一种或多种。二级热管32与第二换热面112和载冷剂通道21交叉设置，二级热管32的至少部分延伸至载冷剂通道21中，二级热管32的至少部分延伸至换热腔11中。二级导热件3采用的是跑道型闭环结构的二级热管32或/和U形首尾相接的环带式结构的二级热管32。本实施例中采用的是如图8所示的跑道型闭环结构的二级热管32。但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用如图7所示的U形首尾相接的环带式结构的二级热管32。且，二级热管32呈中心对称形式排布在一级热管1上。进一步的，二级导热件3上还套设有若干片散热片321。二级热管32的冷凝段插入风冷或者液冷的散热器2中，即，二级热管32的蒸发段垂直插入一级热管1的换热腔11内部，蒸发段处于一级热管1的换热腔11内。采用风冷散热方式时，第二热管冷凝段必须增加翅片31，采用液冷散热方式时，根据使用的实际需求冷凝段可以增加翅片31，也可以不加翅片31。

换热腔11的内壁上设置有导流器14，导流器14的大端部设置在换热腔11的顶壁上，导流器14的小端部朝下，且小端部与大端部之间的外表面呈渐收的、由外向内并向下延伸的弧线。一级热管1的换热腔11的内壁上还设置有吸液芯15，吸液芯15中吸收有换热工质。吸液芯15与一级热管1的内壁面的接触面积大于发热部件4与一级热管1外壁面的接触面积。第一换热面111的两侧分别是吸液芯15和发热部件4，且吸液芯15正对导流器14。即，导流器14为中心对称结构，导流器14的中心与一级热管1内的吸液芯15的中心在同一垂线上。

进一步地，换热腔11内还设置有若干个加强筋13，加强筋13焊接在换热腔11的上下内壁面之间。具体的，加强筋13为棒状结构，横截面为圆形、矩形等结构。但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用现有技术中的其他结构的加强筋13。加强筋13上设置有若干个与二级导热件3对应的接水导盘16和导流板17。导流板17采用的是间隔叠套组合的多层漏斗式导流板，多层漏斗式导流板通过若干条间隔设置的连接条组装成一体，且导流板17的剖面结构呈喇叭口结构。单层的导流板17一端为平板结构，一端为弧板结构，二者作为一个整体。接水导盘16与水平面有预设有倾斜角

，倾斜角/>

大于0°且小于90°，接水导盘16下边缘与吸液芯15外边缘在同一竖直面上，且二者的垂直距离小于吸液芯15与一级热管1接触截面的水力直径的十分之一。一级热管1和二级热管32组装的剖视结构如图4所示，断面图如图7或图8所示。

具体地，二级热管32的冷凝段外表面及接水导盘16上表面均涂敷疏水或者疏油材料涂层。疏水材料采用的是现有技术中带有氟化碳混合物的涂料；疏油材料采用的是现有技术中涂层纳米二氧化硅。吸液芯15和吸热液芯51可以采用现有技术中的微肋或丝网芯结构的吸液芯。但不仅限于此，在其他实施例中，还可以选用其他的具有疏水或者疏油性能的涂料涂覆在二级热管32的冷凝段外表面及接水导盘16上表面形成疏水或者疏油材料涂层。

实施例二

如图2、图4-图8所示，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器2，包括一级热管1，一级热管1内设置有换热腔11，一级热管1的两侧分别为第一换热面111和第二换热面112，第一换热面111与发热部件4面接触，第二换热面112上设置有散热器2。更具体的，一级热管1的外形为饼形或者胶囊形空腔结构，一级热管1的水平横截面外轮廓为圆形。一级热管1的第一换热面111的外周设置成漏斗式导流斜面。导流斜面与水平面的倾斜夹角为

2，/>

2大于0°且小于90°。优选地，/>

2大于5°且小于30°。

具体地，散热器2内设置有载冷剂通道21。散热器2内设置有载冷剂腔，散热器2上设置有载冷剂进口211和载冷剂出口212，载冷剂进口211和载冷剂腔以及载冷剂出口212连接形成载冷剂通道21。

进一步地，散热器2和一级热管1衔接处交叉穿设有二级导热件3，二级导热件3的一端穿设入载冷剂通道21中，二级导热件3的另一端穿设入换热腔11中。二级导热件3采用的是翅片31，翅片31与第二换热面112和载冷剂通道21交叉设置；翅片31的至少部分延伸至载冷剂通道21中，翅片31的至少部分延伸至换热腔11中。且，二级热管32呈中心对称形式排布在一级热管1上。翅片31的冷凝段插入风冷或者液冷的散热器2中，即，翅片31的蒸发段垂直插入一级热管1的换热腔11内部，蒸发段处于一级热管1的换热腔11内。

换热腔11的内壁上设置有导流器14，导流器14的大端部设置在换热腔11的顶壁上，导流器14的小端部朝下，且小端部与大端部之间的外表面呈渐收的弧线由外向内并向下延伸。一级热管1的换热腔11的内壁上还设置有吸液芯15，吸液芯15中吸收有换热工质。吸液芯15与一级热管1的内壁面的接触面积大于发热部件4与一级热管1外壁面的接触面积。第一换热面111的两侧分别是吸液芯15和发热部件4，且吸液芯15正对导流器14。即，导流器14为中心对称结构，导流器14的中心与一级热管1内的吸液芯15的中心在同一垂线上。

进一步地，换热腔11内还设置有若干个加强筋13，加强筋13焊接在换热腔11的上下内壁面之间。具体地，加强筋13为棒状结构，横截面为圆形、矩形等结构。但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用现有技术中的其他结构的加强筋13。加强筋13上设置有若干个与二级导热件3对应的导流环18。导流环18与水平面有预设有倾斜角

1，倾斜角/>

1大于0°且小于90°，导流环18下边缘与吸液芯15外边缘在同一竖直面上，且二者的垂直距离小于吸液芯15与一级热管1接触截面的水力直径的十分之一。一级热管1和二级热管32组装的剖视结构如图4所示，断面图如图7或图8所示。

具体地，二级热管32的冷凝段外表面及导流环18上表面均涂敷疏水或者疏油材料涂层。涂敷疏水采用的是现有技术中带有氟化碳混合物的涂料；疏油材料采用的是现有技术中涂层纳米二氧化硅。吸液芯15和吸热液芯51可以采用现有技术中的微肋或丝网芯结构的吸液芯。但不仅限于此，在其他实施例中，还可以选用其他的具有疏水或者疏油性能的涂料涂覆在二级热管32的冷凝段外表面及导流环18上表面形成疏水或者疏油材料涂层。

实施例三

如图3-图8所示，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器2，包括一级热管1，一级热管1内设置有换热腔11，一级热管1的两侧分别为第一换热面111和第二换热面112，第一换热面111与发热部件4面接触，第二换热面112上设置有夹层换热腔5，夹层换热腔5的外侧设置有散热器2，即夹层换热腔5位于一级热管1和散热器2之间。夹层换热腔5的内壁中还设置有吸热液芯。更具体的，一级热管1的外形为饼形或者胶囊形空腔结构，一级热管1的水平横截面外轮廓为圆形。一级热管1的第一换热面111的外周设置成漏斗式导流斜面。导流斜面与水平面的倾斜夹角为

2，/>

2大于0°且小于90°。

具体地，散热器2内设置有载冷剂腔，散热器2上设置有载冷剂进口211和载冷剂出口212，载冷剂进口211和载冷剂腔以及载冷剂出口212连接形成载冷剂通道21。

进一步地，夹层换热腔5和一级热管1衔接处交叉穿设有二级导热件3，且二级导热件3包括导热组件一和导热组件二，导热组件一穿设在散热器2和夹层换热腔5的衔接壁上，导热组件二垂直设置在换热腔11的顶壁上。导热组件一和导热组件二采用的是翅片31。

导热组件二的一端穿设入载冷剂通道21中，导热组件二的另一端穿设入夹层换热腔5中。二级导热件3呈中心对称形式排布在一级热管1上。

换热腔11的内壁上设置有导流器14，导流器14的大端部设置在换热腔11的顶壁上，导流器14的小端部朝下，且小端部与大端部之间的外表面呈渐收的弧线由外向内并向下延伸。一级热管1的换热腔11的内壁上还设置有吸液芯15，吸液芯15中吸收有换热工质。吸液芯15与一级热管1的内壁面的接触面积大于发热部件4与一级热管1外壁面的接触面积。第一换热面111的两侧分别是吸液芯15和发热部件4，且吸液芯15正对导流器14。即，导流器14为中心对称结构，导流器14的中心与一级热管1内的吸液芯15的中心在同一垂线上。

进一步的，换热腔11内还设置有若干个加强筋13，加强筋13焊接在换热腔11的上下内壁面之间。具体的，加强筋13为棒状结构，横截面为圆形、矩形等结构。但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用现有技术中的其他结构的加强筋13。加强筋13上设置有若干个与二级导热件3对应的导流环18。导流环18与水平面有预设有倾斜角

1，倾斜角/>

1大于0°且小于90°，导流环18下边缘与吸液芯15外边缘在同一竖直面上，且二者的垂直距离小于吸液芯15与一级热管1接触截面的水力直径的十分之一。一级热管1和二级热管32组装的剖视结构如图4所示，断面图如图7或图8所示。

具体的，二级热管32的冷凝段外表面及导流环18上表面均涂敷疏水或者疏油材料涂层。涂敷疏水材料采用的是现有技术中带有氟化碳混合物的涂料；疏油材料采用的是现有技术中涂层纳米二氧化硅。吸液芯15和吸热液芯51可以采用现有技术中的微肋或丝网芯结构的吸液芯。但不仅限于此，在其他实施例中，还可以选用其他的具有疏水或者疏油性能的涂料涂覆在二级热管32的冷凝段外表面及导流环18上表面形成疏水或者疏油材料涂层。

实施例四

在实施例一或实施例二的基础上，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，采用具有嵌套式散热结构的分级散热器实现，包括以下步骤：

a，将一级热管1的第一换热面111与发热部件4面接触，通过一级热管1对发热部件4进行热交换散热；通过一级热管1内设置的吸液芯15，且吸液芯15中吸收有换热工质，实现换热的过程中，吸液芯15吸收一级热管1的第一换热面111的热能，吸液芯15内携带大量汽化潜热的工质蒸汽释放出来，形成向上的自然对流，这些蒸汽在热对流引起的升力推动下上升并与换热腔11中的二级导热件3接触进行换热；

b，将载冷剂引入设置在一级热管1的第一换热面111上的散热器2中，通过散热器2上设置有载冷剂进口211引入载冷剂，经过散热器2内部后再通过载冷剂出口212引出，通过对载冷剂通道21引入载冷剂对散热器2换热，同时与穿设在散热器2和一级热管1上的二级导热件3接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管1的换热腔11进行进一步散热。

实施例五

在实施例三的基础上，一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，采用具有嵌套式散热结构的分级散热器实现，包括以下步骤：

a，将一级热管1的第一换热面111与发热部件4面接触，通过一级热管1对发热部件4进行热交换散热；通过一级热管1内设置的吸液芯15，且吸液芯15中吸收有换热工质，实现换热的过程中，吸液芯15吸收一级热管1的第二换热面112的热能，吸液芯15内携带大量汽化潜热的工质蒸汽释放出来，形成向上的自然对流，这些蒸汽在热对流引起的升力推动下上升并与换热腔11中的二级导热件3中的导热组件二接触进行换热；

b，夹层换热腔5的内壁中还设置有吸热液芯51，通过吸热液芯51能吸收夹层换热腔5的热量后携带大量汽化潜热的工质蒸汽释放出来，形成向上的自然对流，这些蒸汽在热对流引起的升力推动下上升并与穿设在夹层换热腔5和散热器2上的二级导热件3中的导热组件一接触进行换热；

c，将载冷剂引入设置在一级热管1上的夹层换热腔5上的散热器2中，通过散热器2上设置有载冷剂进口211引入载冷剂，经过散热器2内部后再通过载冷剂出口212引出，通过对载冷剂通道21引入载冷剂对散热器2换热，同时与穿设在散热器2和夹层换热腔5上的二级导热件3中的导热组件一接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管1的换热腔11进行进一步散热。

工作原理：

如图1、图2、图4-图8所示，实施例一或实施例二的二级导热件3的蒸发段被作为一级热管1的冷凝段，二级导热件3的蒸发段横向布置大量翅片31，其加入既可以大幅增加一级热管1冷凝段的换热面积，又可以强化冷凝段单位面积的换热强度，从而从整体上大大强化了大热管的冷凝段的散热能力。与此同时，在一级热管1的吸液芯15上部设置导流板17，在正对吸液芯15的一级热管1冷凝段内表面设置导流器14，热源持续发热，吸液芯15内不断地有携带者大量汽化潜热的工质蒸汽释放出来，形成向上的自然对流，这些蒸汽在热对流引起的升力推动下，一边上升，一边又在导流板17和导流器14的导流作用下，转向90度并沿着二级导热件3蒸发段翅片31安装的方向横向流过二级导热件3蒸发段，其热量最终借助二级导热件3冷凝段上的风冷或者液冷方式散失掉，蒸汽则快速放热并冷凝下来，由于导流部件形成的顺畅的通路结构，蒸汽流动的整个过程很少产生旋涡，显著减少了流动阻力，保持了二级导热件3蒸发段处较高的自然对流强度，从而增强了该处的换热强度。冷凝下来的液态工质滴落到下方的接水导盘16上，接水导盘16与水平面呈一定角度，液态工质沿着倾斜的接水导盘16回流到一级热管1蒸发段边缘的吸液芯15上，由于吸液芯15核心区的液态工质不断汽化，该处浓度远小于吸液芯15边缘，浓度差将导致毛细力的产生，在毛细力推动下，液态工质从湿润的吸液芯15边缘被持续不断地引导至核心汽化区，进行二次吸热汽化。

为了提高一级热管1的结构强度，还在一级热管1上下管壁之间增设了加强筋13。整个装置将形成工质蒸发-传输冷凝-回流-再蒸发的低流阻高效率的能量、质量、动量的输运及交换回路，进而大大增强了整个装置的散热能力。本发明可将具有小面积、高热流密度的电子设备热源产生的热流高效地输运至具有很大比表面积、很高单位面积换热强度的热管表面上散失掉，整个装置无运动部件，特别适用于具有较高热流密度发热部件4且其发热表面朝上的情况。

如图3-图8所示，实施例三的发热部件4发热面朝上；吸液芯15处液态工质沸腾后产生的蒸汽在导流环18和导流器14的引导下流过热管内腔翅片31或者散热肋片而将热量释放出去冷凝下来，整个过程中，由于导流作用，气态工质流动过程中很少有涡旋和气流碰撞，从而使得流阻很小，热流输运舒畅；与导流环18上部面相切的平面与水平面之间的夹角呈锐角，即大于0°且小于90°，冷凝下来的液态工质沿着倾角夹角流到热管外壳的倾斜面上，最后流到吸液芯15外边缘，并在毛细力的作用下吸引到吸液芯15的干涸部位继续沸腾汽化。由于导流部件的存在，可以使得热流更顺畅地从蒸发段流向冷凝段，从而使得热流输运过程快速和高效，同时，在冷凝段设置散热翅片31，将热流快速释放到散热器2中。另外，夹层换热腔5的内壁中还设置有吸热液芯51，通过吸热液芯51能吸收夹层换热腔5的热量后携带大量汽化潜热的工质蒸汽释放出来，形成向上的自然对流，这些蒸汽在热对流引起的升力推动下上升并与穿设在夹层换热腔5和散热器2上的二级导热件3中的导热组件一接触进行换热。

以上具体实施方式是对本发明提出的方案思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：包括一级热管（1），所述一级热管（1）内设置有换热腔（11），所述换热腔（11）的内壁上还设置有吸液芯（15），所述吸液芯（15）中吸收有换热工质；

所述一级热管（1）的两侧分别为第一换热面（111）和第二换热面（112），所述第一换热面（111）与发热部件（4）面接触，所述第二换热面（112）上设置有散热器（2），所述散热器（2）内设置有载冷剂通道（21）；且所述散热器（2）和所述一级热管（1）衔接处交叉穿设有二级导热件（3），所述二级导热件（3）的一端穿设入载冷剂通道（21）中，所述二级导热件（3）的另一端穿设入换热腔（11）中；

所述换热腔（11）的内壁上设置有导流器（14），所述导流器（14）的大端部设置在所述换热腔（11）的顶壁上，所述导流器（14）的小端部朝下，且小端部与大端部之间的外表面呈渐收的、由外向内并向下延伸的弧线；

所述吸液芯（15）与一级热管（1）的内壁面的接触面积大于发热部件（4）与一级热管（1）外壁面的接触面积；所述第一换热面（111）的两侧分别是吸液芯（15）和发热部件（4），且吸液芯（15）正对导流器（14）；所述导流器（14）为中心对称结构，所述导流器（14）的中心与一级热管（1）内的吸液芯（15）的中心在同一垂线上。

2.根据权利要求1的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述二级导热件（3）采用的是翅片（31），所述翅片（31）与所述第二换热面（112）和所述载冷剂通道（21）交叉设置；所述翅片（31）的至少一部分延伸至所述载冷剂通道（21）中，所述翅片（31）的至少一部分延伸至换热腔（11）中；

或/和，

所述二级导热件（3）采用的是二级热管（32），所述二级热管（32）与所述第二换热面（112）和载冷剂通道（21）交叉设置，所述二级热管（32）的至少一部分延伸至所述载冷剂通道（21）中，所述二级热管（32）的至少一部分延伸至所述换热腔（11）中。

3.根据权利要求1的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述二级导热件（3）采用的是跑道型闭环结构的二级热管（32）或/和U形首尾相接的环带式结构的二级热管（32）。

4.根据权利要求1的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述二级导热件（3）上还套设有若干片散热片（321）。

5.根据权利要求1的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述一级热管（1）和所述散热器（2）之间还设置有夹层换热腔（5），所述夹层换热腔（5）的内壁中还设置有吸热液芯（51），且所述二级导热件（3）包括导热组件一和导热组件二，所述导热组件一穿设在所述散热器（2）和所述夹层换热腔（5）的衔接壁上，所述导热组件二垂直设置在所述换热腔（11）的顶壁上。

6.根据权利要求1的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述换热腔（11）内还设置有若干个加强筋（13），所述加强筋（13）上设置有若干个与所述二级导热件（3）对应的接水导盘（16）或/和导流板（17）或/和导流环（18）；

或/和，所述一级热管（1）的第一换热面（111）的外周设置成漏斗式导流斜面。

7.根据权利要求6的具有嵌套式散热结构的分级散热器，其特征在于：所述第一换热面（111）上设置有导热硅脂（6），且所述第一换热面（111）通过所述导热硅脂（6）与所述发热部件（4）面接触。

8.一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一项所述的具有嵌套式散热结构的分级散热器（2）实现散热，散热方法包括以下步骤：

a，将一级热管（1）的第一换热面（111）与发热部件（4）面接触，通过一级热管（1）对发热部件（4）进行热交换散热，一级热管（1）内设置的吸液芯（15），且吸液芯（15）中吸收有换热工质；实现换热的过程中，吸液芯（15）吸收一级热管（1）的第二换热面（112）的热能，吸液芯（15）内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升、并与换热腔（11）中的二级导热件（3）接触换热；

b，将载冷剂引入设置在一级热管（1）的第二换热面（112）上的散热器（2）中，通过散热器（2）上设置有载冷剂进口（211）引入载冷剂，经过散热器（2）内部后再通过载冷剂出口（212）引出，通过对载冷剂通道（21）引入载冷剂对散热器（2）换热，同时与穿设在散热器（2）和一级热管（1）上的二级导热件（3）接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管（1）的换热腔（11）进行进一步散热。

9.一种具有嵌套式散热结构的分级散热器的散热方法，其特征在于：采用权利要求5所述的具有嵌套式散热结构的分级散热器实现散热，散热方法包括以下步骤：

a，将一级热管（1）的第一换热面（111）与发热部件（4）面接触，通过一级热管（1）对发热部件（4）进行热交换散热；一级热管（1）内设置有吸液芯（15），且吸液芯（15）中吸收有换热工质，实现换热的过程中，吸液芯（15）吸收一级热管（1）的第一换热面（111）的热能，吸液芯（15）内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升、并与换热腔（11）中的二级导热件（3）接触换热；

b，夹层换热腔（5）的内壁中还设置有吸热液芯（51），吸热液芯（51）能吸收夹层换热腔（5）的热量，吸热液芯（51）内携带的汽化潜热的工质蒸汽被释放，工质蒸汽在热对流引起的升力推动下上升，并与穿设在夹层换热腔（5）和散热器（2）上的二级导热件（3）中的导热组件一接触进行换热；

c，将载冷剂引入设置在一级热管（1）上的夹层换热腔（5）上的散热器（2）中，通过散热器（2）上设置有载冷剂进口（211）引入载冷剂，经过散热器（2）内部后再通过载冷剂出口（212）引出，通过对载冷剂通道（21）引入载冷剂对散热器（2）换热，同时与穿设在散热器（2）和夹层换热腔（5）上的二级导热件（3）中的导热组件一接触进行散热；利用多级散热的方式对一级热管（1）的换热腔（11）进行进一步散热。

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