CN116659283A - 防结冰膨胀的热管 - Google Patents
防结冰膨胀的热管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116659283A CN116659283A CN202210159473.0A CN202210159473A CN116659283A CN 116659283 A CN116659283 A CN 116659283A CN 202210159473 A CN202210159473 A CN 202210159473A CN 116659283 A CN116659283 A CN 116659283A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- section
- pipe
- additional
- pipe section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 118
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 91
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 89
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 57
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 57
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 21
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 and the like Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
- F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本申请提供了一种防结冰膨胀的热管,该热管包括具有密闭腔室的管体,密闭腔室内设有传热介质和毛细结构,该管体包括主体管段和第一附加管段,主体管段包括依次连接的蒸发段、绝热段和冷凝段,第一附加管段连接于蒸发段的一个端部并且内部设有第一附加腔室。第一附加腔室用于在热管被竖直放置并且第一附加管段位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质;在热管被安装到需要散热的散热设备时,第一附加管段不与散热设备的发热器件接触。由于该第一附加管段不与散热设备的发热器件相接触,因此即使第一附加管段因内部的传热介质结冻而发生膨胀变形也不会影响热管与散热器件接触的稳定性,进而能够保证散热设备具有可靠的散热性能。
Description
技术领域
本申请涉及散热技术领域,特别涉及一种防结冰膨胀的热管以及包括该热管的散热模组以及散热设备。
背景技术
热管(heat pipe,HP)具有超静音、高热传导率、重量轻、尺寸小以及结构简单等特性,被广泛应用于路由器、服务器等高热流密度电子设备的散热领域。热管的基本构造是在密闭管材的内壁设置易吸收工作液体的毛细结构层,而其中央的空间则为空洞状态,并在抽真空的密闭管材内注入工作液体,通过工作液体的循环相变来实现热量传输。为了提升散热效率,热管通常与散热器相互结合,并以散热模组的形式来对散热设备内的发热元件(例如芯片)进行散热。
热管在使用、储存、组装或者运输的过程中可能会处于低温环境中,此时热管内部的工质(例如水)可能结冻,当热管自身的机械强度不足以抵抗因工质冻结体积增加产生的膨胀力时,热管会出现膨胀变形,此时热管与散热器的接触可能会受到影响,二者的连接处容易产生气隙而增大传热热阻,热管甚至会从散热器上脱落,由此使得整个散热设备的散热性能降低甚至失效。
发明内容
本申请提供了一种防结冰膨胀的热管,通过在热管的末端设置第一附加管段,该第一附加管段内部具有用于容纳传热介质并供传热介质进行结冰膨胀的第一附加腔室,安装使用时,该第一附加管段不与散热设备的发热器件相接触,此时即使第一附加管段因内部的传热介质结冻而发生膨胀变形也不会影响热管与发热器件接触的稳定性,进而能够保证散热设备具有可靠的散热性能。
第一方面,本申请提供了一种防结冰膨胀的热管,包括具有密闭腔室的管体,所述密闭腔室内设有传热介质和毛细结构,所述管体包括:主体管段,所述主体管段沿着长度方向依次分为蒸发段、绝热段和冷凝段,所述毛细结构至少位于所述主体管段的换热腔室内;第一附加管段,所述第一附加管段连接于所述蒸发段的一个端部,所述第一附加管段内设有第一附加腔室,所述第一附加腔室用于在所述热管被竖直放置并且所述第一附加管段位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质;在所述热管被安装到需要散热的散热设备时,所述第一附加管段不与所述散热设备的发热器件接触。
本申请实施例提供的热管包括主体管段和第一附加管段,第一附加管段设于主体管段的末端,相当于在传统热管的基础上增加了第一附加管段。当该热管被安装应用时,主体管段中的蒸发段与散热设备内的热源或者散热器等发热器件相接触以进行热量传导,而第一附加管段不会作为蒸发段或者冷凝段进行使用,即第一附加管段不会和发热器件相接触(例如贴合)。
第一附加管段设于蒸发段的一个端部并且内部具有第一附加腔室,使得当热管被竖立并将第一附加管段置于底部时,部分传热介质因受重力的影响而脱离毛细结构并聚集在第一附加腔室内,该第一附加腔室具有足够的体积,能够用来容纳传热介质并供传热介质进行结冰膨胀。
当本申请实施例提供的热管被应用于散热设备时,此时即使第一附加管段因结冰膨胀而发生一定程度的形变,由于其不与散热设备内的发热器件(例如热源或者散热器)相接触,并不会影响蒸发段与发热器件之间接触的稳定性,使得蒸发段能够与发热器件始终保持稳定可靠的连接,二者之间的接合处不会产生气隙,不会对散热设备的散热性能造成不良影响,确保本申请实施例提供的热管具有可靠的使用稳定性,满足散热设备低温条件下的使用需求。由此也方便了对热管进行应用、存储、组装以及运输等操作,此时可以在运输的过程中将热管立起,并且将第一附加管段设置于底端。
可选地,这里的散热设备可以是需要进行散热处理的各类设备,例如可以是电子设备,该电子设备可以是路由器、服务器、交换机、通信基站等网络设备,还可以是手机、笔记本电脑、台式电脑、车载设备等终端设备。
作为一种可能的实现方式,该散热设备还可以是汽车(例如电动汽车),即可以通过热管对汽车上的发热器件进行散热处理。
可选地,这里的发热器件可以是散热设备内部各类自身能够发热的器件(即热源,例如可以是各类芯片或者电路),也可以是用于对热源的热量进行传导的间接(中间)传热器件(例如散热器)。
可选地,管体由导热性能好的材料制成,例如可以采用铜材料制成,也可以根据不同的需要采用其它材料制成,如铝、钢、碳钢、不锈钢、铁、镍、钛等及其合金或导热性能好的高分子材料等,但不限于此。
可选地,管体可以由一体成型工艺制成一体结构,也可以由多个管段依次拼接(例如焊接)而成,上述多个管段的材料可以相同,也可以不相同。例如,蒸发段和冷凝段可以均由金属材料制成,而绝热段可以由非金属材料制成,如绝热段可以由塑料、树脂、橡胶、合成纤维等高分子材料中的至少一种制成。此时不仅能够节约热管的材料成本、使热管的重量更轻,还能使绝热段具有更佳的绝热性能。
可选地,热管还可以具有柔韧可弯折的特性,此时热管可以被应用于可折叠电子设备(例如手机或者平板)中。此时绝热段可以由柔性石墨、柔性橡胶或者柔性树脂等材料制成。例如,绝热段可以由聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚萘二甲酸乙二醇酯等柔性高分子材料制成。
可选地,毛细结构可以为沟槽式、烧结粉末式、纤维式、格网式、蜂巢式等任意类型的毛细结构,但不限于此。
可选地,传热介质可以为水、甲醇、乙醇、丙酮、液氨或庚烷等中的一种或者多种的混合物。
可选地,第一附加管段与主体管段可以通过一体成型工艺形成前述的管体,也可以作为两个单独的管段相互对接(例如密封焊接)而形成管体,本申请对此不做限定。
在一种可能的设计中,在所述热管竖直放置并且所述第一附加管段位于重力方向的下方时,所述第一附加腔室能够容纳全部的无法被保持于所述毛细结构内部的传热介质。
也就是说,第一附加腔室具有足够的体积来容纳传热介质,以确保热管被竖立放置时传热介质不会溢出至蒸发段内,进而能够避免蒸发段因工质结冰膨胀而发生形变,确保蒸发段能够与发热器件始终保持稳定可靠的连接,保证热管具有稳定可靠的散热性能。
在一种可能的设计中,所述管体还包括:第二附加管段,所述第二附加管段连接于所述冷凝段的一个端部,所述第二附加管段内设有第二附加腔室,所述第二附加腔室用于在所述热管被竖直放置并且所述第二附加管段位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质。
也就是说,主体管段的两个端部各连接有一个附加管段,即第一附加管段连接于蒸发段之上,第二附加管段连接于冷凝段之上,密闭腔室由第一附加腔室、第二附加腔室以及换热腔室共同构成。以上设置的好处是,此时热管的任意一个端部均具有供传热介质结冰膨胀的附加腔室,热管的适应能力更强。在将热管竖立放置进行使用、运输或者存放时,操作者可以不加选择的将热管的任意一个端部设置于底端,省去一个辨别的步骤,由此能够提高操作效率。
可选地,在其他实现方式中,热管可以仅包括一个附加管段。此时,该唯一的一个附加管段可以设置于主体管段的任意一个端部,例如附加管段可以连接于蒸发段之上,或者连接于冷凝段之上,而主体管段另一个未设置有附加管段的端部进行密封处理。
在一种可能的设计中,所述第一附加腔室的横截面积大于所述换热腔室的横截面积。由于第一附加腔室具有更大的横截面积,在容积一定的前提下有利于将第一附加管段设置的更短一些,由此能够缩短整个热管的长度,能够方便热管的安装设计,降低散热设备的内部空间设计难度。
在这里,沿着热管的长度方向,换热腔室(主体管段)各处的截面积可以相同也可以不同,第一附加腔室(第一附加管段)各处的截面积可以相同也可以不同,第一附加腔室的横截面积大于换热腔室的横截面积,是指第一附加腔室至少部分位置处的横截面积大于换热腔室的最大横截面积。
在本申请实施例中,换热腔室(主体管段)各处的截面积相同,第一附加腔室(第一附加管段)各处的截面积不完全相同,此时第一附加腔室至少部分位置(例如中部)处的横截面积应大于换热腔室的横截面积。
可选地,第一附加腔室(第一附加管段)各处的截面积相同,换热腔室(主体管段)各处的截面积不完全相同,此时第一附加腔室的截面积应当大于换热腔室的最大横截面积。
可选地,第一附加腔室(第一附加管段)各处的截面积不完全相同,换热腔室(主体管段)各处的截面积也不完全相同,此时第一附加腔室的最大截面积应当大于换热腔室的最大横截面积。
在一种可能的设计中,所述第一附加管段相对所述蒸发段向一侧弯折,以使所述第一附加管段与所述蒸发段之间形成夹角。
在这里,第一附加管段与蒸发段之间形成夹角是指上述二者的延伸方向不同,二者之间发生弯折以形成一个大于0度的夹角,第一附加管段相对于蒸发段发生弯折以形成夹角,该夹角例如可以为90~135度,如100、105、110、120或者125度等。
通过以上设置,能够方便蒸发段与热源或者散热器、冷凝段与散热器进行连接,并且有利于确保第一附加管段能够在空间上避开热源或者散热器,使得第一附加管段能够与热源或者散热器相互避开而不接触。此时第一附加管段即使因为换热介质结冰膨胀而发生一定程度的变形,也不会对散热设备的散热性能造成不良影响,使得本申请实施例提供的热管具有更高的使用稳定性,能够满足散热设备低温条件下的使用需求。
可选地,两个附加管段(即第一附加管段和第二附加管段)相对于主体管段向同一侧弯折,并且弯折的角度相同。此时,第二附加管段可以相对于冷凝段向一侧弯折,以使第二附加管段和冷凝段之间也形成夹角,并且与第一附加管段的弯折方向以及夹角均相同。
可选地,为了方便避开热源或者散热器,两个附加管段也可以相对于主体管段向不同侧进行弯折,二者的弯折角度也可以不同。
在一种可能的设计中,所述毛细结构延伸至所述第一附加腔室内。
此时毛细结构贯穿整个主体管段之后两端分别伸入对应一侧的附加腔室内,即一端伸入第一附加腔室内,另一端伸入第二附加腔室内。通过以上设置,使得第一附加腔室内被冷凝为液态的传热介质能够通过毛细结构快速回流至蒸发段内,从而有利于提高热管的传热性能。
在一种可能的设计中,所述第一附加管段包括末端管段和过渡管段,所述末端管段通过所述过渡管段与所述蒸发段相连,所述蒸发段为扁管,所述末端管段为圆管。
通过将蒸发段设为扁管,能够增大蒸发段与热源或者散热器之间的贴合面积,有利于强化传热,而圆管具有较强的机械强度,通过将主要用于容纳传热介质的末端管段设为圆管,使得第一附加管段不易发生形变,进而有利于提高整个热管的结构稳定性。在一种可能的设计中,所述绝热段为能够进行弹性变形的弯折管段。
绝热段不用与换热器或者热源贴合连接,其设置为弯折管段不会对热管的传热能力造成过大影响,此时可以通过使绝热段变形(例如弯折)以扩大或者缩小管体的整体长度,还能够使蒸发段和冷凝段进行相对浮动以改变二者的高度差,从而能够提高热管的适配能力,提高其通用性,能够被应用于更多的场景中。
可选地,绝热段可以为拱形、弧形、S形、波浪形、螺旋形、W形等任意具有弯段或者折段的管段。
在一种可能的设计中,所述毛细结构为吸液芯,所述吸液芯附着于所述管体的内壁上。
可选地,吸液芯可以利用金属粉末(例如铜粉)并通过粉末冶金工艺烧结形成于管体的内壁上,此外,吸液芯也可以为人造纤维。
第二方面,本申请还提供了一种散热模组,包括:第一散热器;第二散热器;前述第一方面中任一种可能设计中所提供的热管,所述蒸发段与所述第一散热器相连,所述冷凝段与所述第二散热器相连,所述第一附加管段与所述第一散热器以及所述第二散热器相互间隔而不接触。
热管的第一附加管段与第一散热器以及第二散热器相互间隔而不接触,即第一附加管段在空间上避开第一散热器以及第二散热器,此时第一附加管段即使因为换热介质结冰膨胀而发生一定程度的变形也不会对热管与散热器的连接造成影响,例如不会造成蒸发段与第一散热器、冷凝段与第二散热器的接合处产生缝隙,即不会对整个散热模组的散热性能造成不良影响,使得本申请实施例提供的散热模组具有更高的使用稳定性,能够满足散热设备在低温情况下的使用需求。
可选地,第一散热器和第二散热器可以是金属散热器,例如该金属可以为铝合金、铜合金、不锈钢等,但不限于此。
在一种可能的设计中,所述第一散热器包括第一基板以及设于所述第一基板上的第一翅片,所述蒸发段贴合于所述第一基板上;所述第二散热器包括第二基板以及设于所述第二基板上的第二翅片,所述冷凝段贴合于所述第二基板上。
第三方面,本申请还提供了一种散热设备,包括:电路板,所述电路板上设有发热器件;前述第二方面中任一种可能设计中所提供的散热模组,所述散热模组用于对所述发热器件进行散热。
可选地,散热设备可以是电子设备,该电子设备例如可以是路由器、服务器、交换机、通信基站等网络设备,还可以是手机、笔记本电脑、台式电脑、车载设备等终端设备。作为一种可能的实现方式,该电子设备还可以是汽车(例如电动汽车),即可以通过散热模组对汽车上的发热器件进行散热。
可选地,电路板可以是印刷电路板(printed circuit boards,PCB)。
可选地,该发热器件可以是各类处理芯片或电路等任意能够设置于电路板上并且需要进行散热的电学元件。例如,发热器件可以为网络处理器,此时散热设备可以为路由器。再例如,发热器件还可以是中央处理器(central processing unit,CPU)、图形处理器(graphics processing unit,GPU)或者显卡、内存条(内存颗粒)等,此时散射设备可以是服务器。
在一种可能的设计中,所述发热器件包括多个,所述第一散热器与其中一部分所述发热器件相连,所述第二散热器与另一部分所述发热器件相连。
在一种可能的设计中,所述散热设备还包括用于对所述散热模组进行散热的散热风机。
可选地,散热风机可以是轴流风机、贯流风机或者离心风机。
在一种可能的设计中,所述散热模组包括多个,用于对多个所述发热器件进行散热。
第四方面,本申请还提供了一种散热设备,包括:发热器件;前述第一方面中任一种可能设计中所提供的热管,所述蒸发段与所述发热器件相连,所述第一附加管段不与所述发热器件接触;散热部件,用于对所述冷凝段进行散热。
可选地,这里的发热器件可以是各类自身能够发热的器件(即热源,例如可以是各类芯片或者电路),也可以是用于对热源的热量进行传导的间接传热器件(例如散热器)。
可选地,这里的散热部件用于将冷凝段上的热量散出,例如散热部件可以是散热器、散热翅片或者散热风机等。
由于散热设备采用了前述第一方面中任一种可能设计中所提供的热管,因此使散热设备也具有与热管相应的技术效果,在此不再赘述。
附图说明
图1是本申请实施例提供的热管的一例的整体结构示意图。
图2是图1所示的热管的正面视图。
图3是图2所示的热管的各个视角下的剖视图。
图4是图1所示的热管的整体剖面图。
图5是末端管段的各种实现方式下的剖视图。
图6是本申请实施例提供的热管的另一例的整体结构示意图。
图7是本申请实施例提供的散热模组的一例的整体结构示意图。
图8是本申请实施例提供的散热模组的另一例的整体结构示意图。
图9是本申请实施例提供的散热设备的一例的整体结构示意图。
图10是图9所示散热设备内部的散热模组与电路板的装配示意图。
图11是电路板与发热器件的连接示意图。
图12是散热模组与电路板的另一例的装配示意图。
图13是散热模组与电路板的再一例的装配示意图。
附图标记:
1、管体;2、密闭腔室;2a、第一附加腔室;2b、换热腔室;2c、第二附加腔室;3、毛细结构;4、传热介质;a、末端管段;b、过渡管段;
10、热管;11、蒸发段;12、绝热段;121、第一折段;122、第二折段;123、第三折段;13、冷凝段;14、第一附加管段;15、第二附加管段;
20、第一散热器;21、第一基板;22、第一翅片;
30、第二散热器;31、第二基板;32、第二翅片;
40、连接板;
100、散热模组;
200、壳体;210、进风口;
300、电路板;
400、发热器件;
500、散热风机;
1000、散热设备。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,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所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“侧”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
还需说明的是,本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。
热管(heat pipe,HP)因体积小、传热效率高、构造简单、重量轻、无需外加作用力、寿命长、低热阻、可远距传输等特性,符合路由器、服务器等各类电子设备的散热模组的使用需求,因此被广泛用来解决散热问题。其基本构造是在密闭管材的内壁设置易吸收工作液体的毛细结构层,而其中央的空间则为空洞状态,并在抽真空的密闭管材内注入工作液体,通过工作液体的循环相变来实现热量传输。作为一种两相传热设备,热管的有效导热系数为金属(例如纯铜)的几十倍。
热管按照吸热或放热等功能位置可区分为蒸发段、绝热段(通常也被称为连接段或者过渡段)、冷凝段三大区段。上述热管的工作原理是:在蒸发段的毛细结构内的液态工作介质吸收外部热源的热量而蒸发变成蒸汽,由于蒸汽产生的压差使蒸汽快速通过绝热段并移动至冷凝段。蒸汽在冷凝段放热而冷却凝缩成液体。此时,凝缩的工作流体被吸收于冷凝段的毛细结构内,在毛细结构的毛细力的作用下而回流至蒸发段。上述工作流体的移动及回归过程循环运作,从而蒸发段不停的经绝热段向冷凝段持续性的传输热量。
随着路由器、服务器以及交换机等网络设备的芯片及单板功耗增加,单板及机柜空间却不能等比例增加,造成功率密度不断上升,对散热要求越来越高。同时单板多芯片布局需要进行均温散热,避免局部散热条件较差而导致芯片过热。为了有效解决上述散热问题,现有技术中,通常将热管与散热器相互结合以形成散热模组,通过该散热模组来对散热设备内的发热元件进行散热。
在实际应用中,上述散热模组通常包括两个散热器以及至少一个热管,热管的蒸发段与其中一个散热器相连,热管的冷凝段与另一个散热器相连。使用时,将上述两个散热器分别贴合于单板上的两个发热元件(例如芯片)上,可以同时对两个发热元件进行散热,而由于热管作为热桥连接上述两个散热器,使得上述两个散热器能够相互促进散热,散热器上的散热翅片的利用率更高,从而能够整体上提升对电子设备的散热效率,并能够有效避免因局部散热条件较差而导致局部过热的问题。
热管在使用、存储、组装或者运输的过程中可能会处于低温环境(例如户外)中,此时热管内部的工质(例如水)可能会结冰,当热管自身的机械强度不足以抵抗因工质冻结体积增加而产生的膨胀力时,热管会出现膨胀变形,进而使得整个散热模组性能降低甚至失效。
具体地,当热管以直立的方式被应用于电子设备内,或者以直立的方式进行存储或者运输时,热管的毛细结构(例如吸液芯)的毛细力可能不足以将全部工质保持在毛细结构的孔隙中,部分工质因重力作用聚集在热管下端的底部,此时如果环境温度比较低(例如远远低于零度),热管内部的工质将会结冰膨胀,热管的底部将会膨胀变形。此时热管与散热器的接触可能会受到影响,二者的连接处容易产生气隙而增大传热热阻,热管甚至会从散热器上脱落,由此使得整个散热设备的散热性能降低甚至失效。
综上所述,本申请实施例提供了一种防结冰膨胀的热管、散热模组以及散热设备,通过在热管的末端设置第一附加管段,该第一附加管段内部具有用于容纳传热介质并供传热介质进行结冰膨胀的第一附加腔室,安装使用时,该第一附加管段不与散热设备的发热器件相接触,此时即使第一附加管段因内部的传热介质结冻而发生膨胀变形也不会影响热管与散热器件接触的稳定性,进而能够保证热管具有可靠的散热性能。
本申请实施例首先提供了一种防结冰膨胀的热管10,该热管10能够与散热器相结合以形成散热模组,该散热模组能够用于为散热设备进行散热,该散热设备例如可以是路由器、服务器等电子设备。图1是本申请实施例提供的热管10的一例的整体结构示意图。图2是图1所示的热管10的正面视图。图3是图2所示的热管10的各个视角下的剖视图,图4是图1所示的热管10的整体剖面图。其中,图3中的a部分至e部分分别是图2所示的热管10在AA、BB、CC、DD、EE视角下的剖视图。
如图1-图4所示,本申请实施例提供的热管10包括具有密闭腔室2的管体1,管体1的内壁面呈光滑或设有微沟槽,密闭腔室2内设有毛细结构3,密闭腔室2内除了毛细结构3以外的空间作为蒸汽通道,密闭腔室2内还封入适量的传热介质4且可进行抽真空处理。
管体1包括主体管段和第一附加管段14。主体管段沿着管体1的长度方向依据各段的使用功能依次分为蒸发段11、绝热段12和冷凝段13。毛细结构3至少沿着管体1的长度方向进行设置并从蒸发段11延伸至冷凝段13,即毛细结构3至少位于主体管段内,在第一附加管段14内通常也可以设置毛细结构3,或者也可以不设置毛细结构。本申请中,各个段(11、12、13)按各段在正常工作时的功能划分得到,即在正常工作中,蒸发段11接触的器件的温度一般大于冷凝段13接触的器件的温度,从而传热介质4在蒸发段11被蒸发,并移动至冷凝段13进行冷却。但在实际应用中,也可能会出现蒸发段11接触的器件的温度小于冷凝段13接触的器件的温度,由于各段内部结构相似(都包括毛细结构),此时,冷凝段13就变成了具有蒸发功能的“蒸发段”,而蒸发段11变成了具有冷凝功能的“冷凝段”。
蒸发段11用于与热源相连以吸收热源的热量,液态的传热介质4受热蒸发变成蒸汽态,由于蒸汽产生的压差使蒸汽能够快速通过绝热段12并移动至冷凝段13。冷凝段13用于将传热介质4带来的热量散发出去,并使蒸汽态的传热介质4凝缩为液态,液态的传热介质4在毛细结构3的作用下再次回到蒸发段11内,使得蒸发段11能够持续性的经绝热段12向冷凝段13传输热量。
可选地,一些情况下,本申请实施例提供的热管10的蒸发段11和冷凝段13可以对调使用,即可以将冷凝段13连接于热源之上,而通过蒸发段11将热量散发至管体的外部,此时蒸发段11和冷凝段13的结构可以完全相同。通过以上设置的好处是无需对是蒸发段11和冷凝段13进行辨别,由此能够提高热管10的适应能力,并且有利于提高热管10的安装效率。
管体1由导热性能好的材料制成,例如可以采用铜材料制成,也可以根据不同的需要采用其它材料制成,如铝、钢、碳钢、不锈钢、铁、镍、钛等及其合金或导热性能好的高分子材料等,但不限于此。
管体1可以由一体成型工艺制成一体结构,也可以由多个管段依次拼接(例如焊接)而成,上述多个管段的材料可以相同,也可以不相同。例如,蒸发段11和冷凝段13可以均由金属材料制成,而绝热段12可以由非金属材料制成,如绝热段12可以由塑料、树脂、橡胶、合成纤维等高分子材料中的至少一种制成。此时不仅能够节约热管10的材料成本、使热管10的重量更轻,还能使绝热段12具有更佳的绝热性能。
在一种可能的实现方式中,热管10还具有柔韧可弯折的特性,此时热管10可以被应用于可折叠电子设备(例如手机或者平板)中。此时绝热段12可以由柔性石墨、柔性橡胶或者柔性树脂等材料制成。例如,绝热段12可以由聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚萘二甲酸乙二醇酯等柔性高分子材料制成。
可选地,毛细结构3可以为沟槽式、烧结粉末式、纤维式、格网式、蜂巢式等任意类型的毛细结构,但不限于此。如图3、图4所示,在本申请实施例中,毛细结构3为吸液芯,吸液芯附着于管体1的内壁上,吸液芯的内部空腔构成供蒸汽流通的蒸汽通道。吸液芯可以利用金属粉末(例如铜粉)并通过粉末冶金工艺烧结形成于管体1的内壁上,此外,吸液芯也可以为人造纤维。
可选地,传热介质4可以为水、甲醇、乙醇、丙酮、液氨或庚烷等中的一种或者多种的混合物。
如图1-图4所示,在本申请实施例中,热管10还包括第一附加管段14。第一附加管段14的外端部密封设置并作为管体1的末端,即第一附加管段14连接于主体管段的一个端部,附加管段14内设有第一附加腔室2a,第一附加腔室2a作为密闭腔室2的一部分与位于主体管段内的换热腔室2b相互连通,第一附加腔室2a用于容纳传热介质并供传热介质结冰膨胀。第一附加管段14与主体管段可以通过一体成型工艺形成前述的管体1,也可以作为两个单独的管段相互对接(例如密封焊接)而形成管体1,本申请对此不做限定。
第一附加腔室2a用于在热管10被竖直放置并且第一附加管段14位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分传热介质4。在热管10被安装到需要散热的散热设备时,第一附加管段14不与散热设备的发热器件相接触。
本申请实施例提供的热管10包括主体管段和第一附加管段14,第一附加管段14设于主体管段的末端,相当于在传统热管的基础上增加了第一附加管段14。当该热管10被安装应用时,主体管段中的蒸发段11与散热设备内的热源或者散热器等发热器件相接触以进行热量传导,而第一附加管段14不会作为蒸发段或者冷凝段进行使用,即第一附加管段14不会和发热器件相接触(例如贴合)。
如图4所示,第一附加管段14设于蒸发段11的一个端部,即第一附加管段14与第一附加管段14的一个端部相连。可以理解,蒸发段11有两个端部,一个端部与绝热段12相连,另一个端部则与第一附加管段14相连。第一附加管段14内部具有第一附加腔室2a,使得当热管10被竖立并将第一附加管段14段置于底部时,部分传热介质4因受重力的影响而脱离毛细结构3并聚集在第一附加腔室2a内,该第一附加腔室2a具有足够的体积,能够用来容纳传热介质4并供传热介质4进行结冰膨胀。
此时即使第一附加管段14因结冰膨胀而发生一定程度的形变,由于其不与散热器件相接触,并不会影响蒸发段11与发热器件之间接触的稳定性,使得蒸发段11能够与发热器件始终保持稳定可靠的连接,二者之间的接合处不会产生气隙,不会对热管10的散热性能造成不良影响,确保本申请实施例提供的热管10具有稳定可靠的散热性能。由此也方便了对热管10进行应用、存储、组装以及运输等操作,此时可以在运输的过程中将热管10立起,并且将第一附加管段14设置于底端。
可选地,这里的散热设备可以是需要进行散热处理的各类设备,例如可以是电子设备,该电子设备可以是路由器、服务器、交换机、通信基站等网络设备,还可以是手机、笔记本电脑、台式电脑、车载设备等终端设备。
作为一种可能的实现方式,该散热设备还可以是汽车(例如电动汽车),即可以通过热管对汽车上的发热器件进行散热处理。
可选地,这里的发热器件可以是散热设备内部各类自身能够发热的器件(即热源,例如可以是各类芯片或者电路),也可以是用于对热源的热量进行传导的间接(中间)传热器件(例如散热器)。
如图4所示,在本申请实施例中,在热管10竖直放置并且第一附加管段14位于重力方向的下方时,第一附加腔室2a能够容纳全部的无法被保持于毛细结构3内部的传热介质4。
也就是说,第一附加腔室2a具有足够的体积来容纳传热介质4,以确保热管10被竖立放置时传热介质4不会溢出至蒸发段11内,进而能够避免蒸发段11因工质结冰膨胀而发生形变,确保蒸发段11能够与发热器件始终保持稳定可靠的连接,保证热管10具有稳定可靠的散热性能。
如图1-图4所示,本申请实施例提供的管体1还包括第二附加管段15,第二附加管段15连接于冷凝段13的一个端部。可以理解,冷凝段13有两个端部,一个端部与绝热段12相连,另一个端部则与第二附加管段14相连。第二附加管段15内设有第二附加腔室2c,第二附加腔室2c用于在热管10被竖直放置并且第二附加管段15位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质4。
也就是说,主体管段的两个端部各连接有一个附加管段,即第一附加管段14连接于蒸发段11之上,第二附加管段15连接于冷凝段13之上,密闭腔室2由第一附加腔室2a、第二附加腔室2c以及换热腔室2b共同构成。以上设置的好处是,此时热管10的任意一个端部均具有供传热介质4结冰膨胀的附加腔室,热管10的适应能力更强。在将热管10竖立放置进行使用、运输或者存放时,操作者可以不加选择的将热管10的任意一个端部设置于底端,省去一个辨别的步骤,由此能够提高操作效率。
可选地,在其他实现方式中,热管10可以仅包括一个附加管段。此时,该唯一的一个附加管段可以设置于主体管段的任意一个端部,例如附加管段可以连接于蒸发段11之上,或者连接于冷凝段13之上,而主体管段另一个未设置有附加管段的端部进行密封处理。
如图1-图3所示,第一附加管段14相对蒸发段11向一侧弯折,以使第一附加管段14与蒸发段11之间形成夹角。在这里,附加管段14与蒸发段11之间形成夹角是指上述二者的延伸方向不同,二者之间发生弯折以形成一个大于0度的夹角,第一附加管段14相对于蒸发段11发生弯折以形成夹角,该夹角例如可以为90~135度,如100、105、110、120或者125度等。通过以上设置,能够方便蒸发段11与热源或者散热器、冷凝段13与散热器进行连接,并且有利于确保第一附加管段14能够在空间上避开热源或者散热器,使得第一附加管段14能够与热源或者散热器相互避开而不接触。此时第一附加管段14即使因为传热介质4结冰膨胀而发生一定程度的变形,也不会对热管10的散热性能造成不良影响,使得本申请实施例提供的热管10具有更高的使用稳定性。
如图1-图3所示,在本申请实施例中,两个附加管段(即第一附加管段14和第二附加管段15)相对于主体管段向同一侧弯折,并且弯折的角度相同。此时,第二附加管段15可以相对于冷凝段13向一侧弯折,以使第二附加管段15和冷凝段13之间也形成夹角,并且与第一附加管段14的弯折方向以及夹角均相同。
在其他实现方式中,为了方便避开热源或者散热器,两个附加管段也可以相对于主体管段向不同侧进行弯折,二者的弯折角度也可以不同,本申请对此不作特殊限定。
当蒸发段11连接于热源等发热器件之上时,蒸发段11吸收热源的热量,液态的传热介质4受热蒸发变成蒸汽态,由于蒸汽产生的压差不仅使蒸汽能够流动至冷凝段13内,还能够流动至第一附加管段14(即第一附加腔室2a)内,此时第一附加管段14也具有一定的冷凝作用。在本申请实施例中,如图3中的a部分、图3中的e部分、以及图4所示,毛细结构3延伸至第一附加腔室2a内,此时毛细结构3贯穿整个主体管段之后两端分别伸入对应一侧的附加腔室内,即一端伸入第一附加腔室2a内,另一端伸入第二附加腔室2c内。通过以上设置,使得第一附加腔室2a内被冷凝为液态的传热介质4能够通过毛细结构3快速回流至蒸发段11内,从而有利于提高热管10的传热性能。
如图1-图4所示,在本申请实施例中,主体管段与第一附加管段14的截面形状不相同,主体管段为扁管,第一附加管段14包括末端管段a和过渡管段b,末端管段a通过过渡管段b与蒸发段11相连,末端管段a位于热管10的末端,并且第一附加腔室2a主要形成于末端管段a的内部,末端管段a为圆管。通过将主体管段设为扁管,能够增大蒸发段11、冷凝段13与热源或者散热器之间的贴合面积,有利于强化传热,而圆管具有较强的机械强度,通过将主要用于容纳传热介质4的末端管段a设为圆管,使得第一附加管段14不易发生形变,进而有利于提高整个热管10的结构稳定性。
如图1、图2、图3中的b部分、图3中的c部分以及图3中的d部分以及图4所示,主体管段为扁管,并且截面形状呈矩形状,矩形相邻的两个边可以通过圆角相连。蒸发段11、绝热段12以及冷凝段13各个部分之间的截面形状和大小均相同,从而能够方便加工。
可选地,在其他实现方式中,主体管段的各个分段的形状以及大小也可以不同,例如,蒸发段11和冷凝段13可以均为扁管以增大与热源或者换热器的贴合面积,而绝热段12可以设置为圆管。
如图1、图2、图3中的a部分、图3中的e部分以及图4所示,第一附加管段14、第二附加管段15均包括末端管段a和过渡管段b,末端管段a的截面形状为圆形,该圆形包括标准圆形、椭圆形或者近似圆形等相关形状,但不限于此。
进一步地,如图1-图4所示,末端管段a的截面形状呈圆形,沿着管段的中心线方向(轴向),各个部分的截面积可以相同,也可以不同。例如,沿着末端管段a的中心线方向各个部分的截面积相同,此时末端管段a呈圆柱形。再例如,沿着末端管段a的中心线方向各个部分的截面积不同,此时末端管段a可以整体呈圆锥形,中间的某一部分呈锥台形、或者是圆锥形和圆柱形的结合。
如图1-图4所示,在本申请实施例中,第一附加管段14、第二附加管段15均包括相互连接的末端管段a和过渡管段b,每个过渡管段b与蒸发段11或者冷凝段13相连,也就是说,末端管段a通过过渡管段b与蒸发段11或者冷凝段13相连。过渡管段b用于将主体管段的扁管过渡成末端管段a的圆管,而第一附加管段14、第二附加管段15的末端管段a均包括邻近主体管段设置的圆柱段以及位于末端的圆锥段,通过设置圆锥段有利于减小附加管段的末端的面积,以方便对其进行密封设置。
图5是末端管段a的在其他各种实现方式下的剖视图。如图5中的a部分所示,末端管段a的截面形状也可以为椭圆形,如图5中的b部分所示,末端管段a的截面形状也可以为具有一直边的不规则圆形。在本申请的描述中,末端管段a为圆管应当至少包括图4中的a部分、图5中的a部分以及图5中的b部分这三种情况。
如图5中的c部分所示,末端管段a的截面形状也可以为侧边近似相等的多边形,例如矩形(正方形),以及正五边形、正六边形等,上述截面形状也能够保证第一附加管段14具有较高的机械强度。
第一附加管段14的形状、尺寸以及弯折角度等结构参数取决于主体管段的设计,如主体管段的长度、总厚度、壁厚度、吸液芯参数(例如吸液芯的孔隙率、孔隙的孔径和毛细力)以及传热介质的填充率等因素。
如图3、图4所示,在本申请实施例中,密闭腔室2包括位于主体管段内的换热腔室2b,第一附加腔室2a的横截面积大于换热腔室2b的横截面积。由于第一附加腔室2a具有更大的横截面积,在容积一定的前提下有利于将第一附加管段14设置的更短一些,由此能够缩短整个热管10的长度,能够方便热管10的安装设计,降低散热设备的内部空间设计难度。
在这里,沿着热管10的长度方向,换热腔室2b(主体管段)各处的截面积可以相同也可以不同,第一附加腔室2a(第一附加管段14)各处的截面积可以相同也可以不同,第一附加腔室2a的横截面积大于换热腔室2b的横截面积,是指第一附加腔室2a至少部分位置处的横截面积大于换热腔室2b的最大横截面积。
在本申请实施例中,换热腔室2b(主体管段)各处的截面积相同,第一附加腔室2a(第一附加管段14)各处的截面积不完全相同,此时第一附加腔室2a至少部分位置(例如中部)处的横截面积应大于换热腔室2b的横截面积。
在一种可能的实现方式中,第一附加腔室2a(第一附加管段14)各处的截面积相同,换热腔室2b(主体管段)各处的截面积不完全相同,此时第一附加腔室2a的截面积应当大于换热腔室2b的最大横截面积。
在一种可能的实现方式中,第一附加腔室2a(第一附加管段14)各处的截面积不完全相同,换热腔室2b(主体管段)各处的截面积也不完全相同,此时第一附加腔室2a的最大截面积应当大于换热腔室2b的最大横截面积。
值得一提的是,本申请实施例提供的热管10的两个端部分别设置有第一附加管段14和第二附加管段15,对于这两个附加管段而言,其尺寸、弯折角度、附加腔室的横截面积、形状等参数可以相同,也可以不同,本申请对此不做特殊限定。
如图1-图3所示,在本申请实施例中,绝热段12为能够进行弹性变形的弯折管段。绝热段12不用与换热器或者热源贴合连接,其设置为弯折管段不会对热管10的传热能力造成过大影响,此时可以通过使绝热段12变形(例如弯折)以扩大或者缩小管体1的整体长度,还能够使蒸发段11和冷凝段13进行相对浮动以改变二者的高度差,从而能够提高热管10的适配能力,提高其通用性,能够被应用于更多的场景中。
本申请实施例中的绝热段12呈拱形,包括依次相连的第一折段121、第二折段122、以及第三折段123,第一折段121与蒸发段11相连,相对蒸发段11向图2中上方弯折,第二折段122相对蒸发段11平行设置,而第三折段123相对冷凝段13向上方弯折并连接第二折段122和冷凝段13。
可选地,在其他实现方式中,绝热段12也可以为其他形态,例如绝热段12还可以为弧形、S形、波浪形、螺旋形、W形的任意具有弯段或者折段的管段。
图6是本申请实施例提供的热管10的另一例的整体结构示意图。如图6所示,相对于前述图1-图5所示的实施例,在本实施例中,热管10整体呈直线形,包括绝热段12在内的主体管段为直管,而位于主体管段两端的两个附加管段也没有相对于主体管段进行弯折。也就是说,第一附加管段14或者第二附加管段15可以不进行弯折设置,同样可以从空间上避开发热器件,而不会与发热器件相互接触。
另一方面,本申请实施例还提供了一种散热模组100,该散热模组100能够被应用各类散热设备,例如被应用于路由器、服务器等电子设备,对电子设备内部的发热器件(例如芯片)进行散热。图7是本申请实施例提供的散热模组100的一例的整体结构示意图。如图7所示,本申请实施例提供的散热模组100包括第一散热器20、第二散热器30以及前述任一实施例提供的热管10,热管10连接第一散热器20和第二散热器30。热管10的蒸发段11与第一散热器20相连,热管10的冷凝段13与第二散热器30相连,热管10可以作为连接第一散热器20和第二散热器30的热桥。
热管10的第一附加管段14与第一散热器20以及第二散热器30相互间隔而不接触,即附加管段14在空间上避开第一散热器20以及第二散热器30,此时第一附加管段14即使因为换热介质结冰膨胀而发生一定程度的变形也不会对热管10与散热器的连接造成影响,例如不会造成蒸发段11与第一散热器20、冷凝段13与第二散热器30的接合处产生缝隙,即不会对整个散热模组100的散热性能造成不良影响,使得本申请实施例提供的散热模组100具有更高的使用稳定性,能够满足散热设备在低温情况下的使用需求。
类似地,热管10的第二附加管段15与第一散热器20以及第二散热器30相互间隔而不接触,即第二附加管段15在空间上也避开第一散热器20以及第二散热器30,此时第二附加管段15即使因为换热介质结冰膨胀而发生一定程度的变形也不会对热管10与散热器的连接造成影响,使得本申请实施例提供的散热模组100具有更高的使用稳定性。
第一散热器20和第二散热器30可以是金属散热器,例如该金属可以为铝合金、铜合金、不锈钢等,但不限于此。第一散热器20包括第一基板21以及设于第一基板21上的多个第一翅片22,多个第一翅片22分成两组,每组第一翅片22平行且间隔设置,两组第一翅片22间隔分布于第一基板21的两侧。蒸发段11贴合于所述第一基板21上,并且位于两组第一翅片22之间。
第二散热器30包括第二基板31以及设于第二基板31上的第二翅片32。多个第二翅片32分成两组,每组第二翅片32平行且间隔设置,两组第二翅片32间隔分布于第二基板31的两侧。冷凝段13贴合于所述第二基板31上,并且位于两组第二翅片32之间。
使用时,可以将第一散热器20的第一基板21贴合于散热设备的其中一个或者一部分的发热器件上,而将第二散热器30的第二基板31贴合于散热设备的另一个或者另一部分的发热器件上,此时热管10作为连接两个散热器的热桥,能够将热量从其中一个散热器传递至另一个散热器上,使得上述两个散热器能够相互促进散热,散热器上的散热翅片的利用率更高,从而能够整体上提升散热模组100对散热设备的散热效率,并能够有效避免因局部散热条件较差而导致局部过热的问题。
图8是本申请实施例提供的散热模组100的另一例的整体结构示意图。相对于前述图7所示的实施例,本实施例提供的散热模组100还包括连接板40,连接板40连接第一基板21和第二基板31,从而使得整个散热模组100具有更高的结构稳定性。第一基板21、第二基板31以及连接板40可以由同一块金属板(例如铝板)通过切割而形成。
此外,如图8所示,本实施例中的热管10与图7中的热管10的形态有所不同。在本实施例中,热管10整体呈直线形,并且第一附加管段14、第二附加管段15均为圆柱形管段。第一附加管段14伸出至第一基板21的外侧,而使得第一附加管段14与第一散热器20空间上相互避开而不接触,第二附加管段15伸出至第二基板31的外侧,而使得第二附加管段15与第二散热器30空间上相互避开而不接触。由于散热模组100采用了上述实施例提供的热管10,因此使散热模组100也具有与热管10相应的技术效果,在此不再赘述。
再一方面,本申请实施例还提供了一种散热设备1000,图9是本申请实施例提供的散热设备1000的一例的整体结构示意图。图10是图9所示散热设备1000内部的散热模组100与电路板300的装配示意图。图11是电路板300与发热器件400的连接示意图。
如图9-图11所示,本申请实施例提供的散热设备1000包括壳体200、电路板300以及前述任一实施例提供的散热模组100。散热模组100以及电路板300位于壳体200内,电路板300上设有发热器件400,散热模组100用于对发热器件400进行散热。
可选地,散热设备1000可以是电子设备,该电子设备例如可以是路由器、服务器、交换机、通信基站等网络设备,还可以是手机、笔记本电脑、台式电脑、车载设备等终端设备。作为一种可能的实现方式,该散热设备1000还可以是汽车(例如电动汽车),即可以通过散热模组100对汽车上的发热器件进行散热。
如图10、图11所示,发热器件400包括多个,第一散热器20与其中一部分(例如其中的一个)发热器件400相连,第二散热器30与另一部分(例如其中的另一个)发热器件400相连。
如图10所示,第一散热器20的第一基板21贴合于一个发热器件400上,第二散热器30的第二基板31贴合于另一个发热器件400上,此时热管10作为连接两个散热器的热桥,能够将热量从其中一个散热器传递至另一个散热器上,例如可以将第一散热器20上的热量传递至第二散热器30,或者将第二散热器30上的热量传递至第一散热器20,热管10可以实现热量的双向传递,使得上述两个散热器能够相互促进散热,散热器上的散热翅片的利用率更高,从而能够整体上提升散热模组100对散热设备1000的散热效率,并能够有效避免因局部散热条件较差而导致散热设备1000内局部过热的问题。
可选地,电路板300可以是印刷电路板(printed circuit boards,PCB)。
可选地,该发热器件400可以是各类处理芯片或电路等任意能够设置于电路板300上并且需要进行散热的电学元件。例如,发热器件400可以为网络处理器,此时散热设备1000可以为路由器。再例如,发热器件400还可以是中央处理器(central processingunit,CPU)、图形处理器(graphics processing unit,GPU)或者显卡、内存条(内存颗粒)等,此时散热设备1000可以是服务器。
如图9、图10所示,散热设备1000还包括用于对散热模组100进行散热的散热风机500。散热风机500可以邻近壳体200上开设的进风口210设置,散热风机500能够将壳体200外部的冷空气吸入到壳体200的内部,并且吹向第一散热器20和/或第二散热器30。散热风机500可以设置两个,并与第一散热器20和第二散热器30一一对应设置,其中一个散热风机500对第一散热器20进行散热,而另一个散热风机500对第二散热器30进行散热。壳体200上还可以开设出风口(图中未示出),以供换热后的热空气排出至壳体200的外部环境中。
可选地,散热风机500可以是轴流风机、贯流风机或者离心风机。
图12是散热模组100与电路板300的另一例的装配示意图。如图12所示,散热模组100可以设置多个,用于对多个发热器件400进行散热。从而能够保证散热设备1000具有良好的散热效果。该多个散热模组100可以相互并列设置,也可以相互交叉设置,可以根据发热器件400的实际排布进行设置。此时,可以相对应的将散热风机500的数量设置为更多个。
例如,如图11、图12所示,电路板300上具有四个发热器件400,两个散热模组100可以贴合于电路板300之上同时对这四个发热器件400进行散热。散热风机500可以设置四个,一一对应的为四个散热器进行散热。
图13是散热模组100与电路板300的再一例的装配示意图。相对于前述实施例中的散热模组100,在本实施例中,散热模组100可以仅具有一个散热器,即与冷凝段13相连的第二散热器30,而在蒸发段11上未设置散热器,蒸发段11可以直接贴合于发热器件400之上。此时,发热器件400上的热量通过热管10传递至第二散热器30等散热部件上,并且最终散发至环境中。该散热部件例如还可以包括散热风机500。
可选地,在其他实现方式中,冷凝段13上也可以不设置第二散热器,此时散热风机500直接对冷凝段13进行散热。
可选地,在其他实现方式中,冷凝段13也可以直接设置散热翅片,例如将多个散热翅片间隔套设于冷凝段13的外端,并通过散热风机500对散热翅片进行散热。
由于散热设备1000采用了上述实施例提供的热管10,因此使散热设备1000也具有与热管10相应的技术效果,在此不再赘述。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种防结冰膨胀的热管(10),其特征在于,包括具有密闭腔室(2)的管体(1),所述密闭腔室(2)内设有毛细结构(3)和传热介质(4),所述管体(1)包括:
主体管段,所述主体管段沿着长度方向依次分为蒸发段(11)、绝热段(12)和冷凝段(13),所述毛细结构(3)至少位于所述主体管段的换热腔室(2b)内;
第一附加管段(14),所述第一附加管段(14)连接于所述蒸发段(11)的一个端部,所述第一附加管段(14)内设有第一附加腔室(2a),所述第一附加腔室(2a)用于在所述热管(10)被竖直放置并且所述第一附加管段(14)位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质(4);在所述热管(10)被安装到需要散热的散热设备时,所述第一附加管段(14)不与所述散热设备的发热器件接触。
2.根据权利要求1所述的热管(10),其特征在于,在所述热管(10)竖直放置并且所述第一附加管段(14)位于重力方向的下方时,所述第一附加腔室(2a)能够容纳全部的无法被保持于所述毛细结构(3)内部的传热介质(4)。
3.根据权利要求1或2所述的热管(10),其特征在于,所述管体(1)还包括:
第二附加管段(15),所述第二附加管段(15)连接于所述冷凝段(13)的一个端部,所述第二附加管段(15)内设有第二附加腔室(2c),所述第二附加腔室(2c)用于在所述热管(10)被竖直放置并且所述第二附加管段(15)位于重力方向的下方时,容纳全部或者部分所述传热介质(4)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述第一附加腔室(2a)的横截面积大于所述换热腔室(2b)的横截面积。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述第一附加管段(14)相对所述蒸发段(11)向一侧弯折,以使所述第一附加管段(14)与所述蒸发段(11)之间形成夹角。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述毛细结构(3)延伸至所述第一附加腔室(2a)内。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述第一附加管段(14)包括末端管段(a)和过渡管段(b),所述末端管段(a)通过所述过渡管段(b)与所述蒸发段(11)相连,所述蒸发段(11)为扁管,所述末端管段(a)为圆管。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述绝热段(12)为能够进行弹性变形的弯折管段。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的热管(10),其特征在于,所述毛细结构(3)为吸液芯,所述吸液芯附着于所述管体(1)的内壁上。
10.一种散热模组(100),其特征在于,包括:
第一散热器(20);
第二散热器(30);
如权利要求1-9中任一项所述的热管(10),所述蒸发段(11)与所述第一散热器(20)相连,所述冷凝段(13)与所述第二散热器(30)相连,所述第一附加管段(14)与所述第一散热器(20)以及所述第二散热器(30)相互间隔而不接触。
11.根据权利要求10所述的散热模组(100),其特征在于,
所述第一散热器(20)包括第一基板(21)以及设于所述第一基板(21)上的第一翅片(22),所述蒸发段(11)贴合于所述第一基板(21)上;
所述第二散热器(30)包括第二基板(31)以及设于所述第二基板(31)上的第二翅片(32),所述冷凝段(13)贴合于所述第二基板(31)上。
12.一种散热设备(1000),其特征在于,包括:
电路板(300),所述电路板(300)上设有发热器件(400);
如权利要求10或11所述的散热模组(100),所述散热模组(100)用于对所述发热器件(400)进行散热。
13.如权利要求12所述的散热设备(1000),其特征在于,所述发热器件(400)包括多个,所述第一散热器(20)与其中一部分所述发热器件(400)相连,所述第二散热器(30)与另一部分所述发热器件(400)相连。
14.如权利要求12或13所述的散热设备(1000),其特征在于,所述散热设备(1000)还包括用于对所述散热模组(100)进行散热的散热风机(500)。
15.如权利要求12-14中任一项所述的散热设备(1000),其特征在于,所述散热模组(100)包括多个,用于对多个所述发热器件(400)进行散热。
16.一种散热设备(1000),其特征在于,包括:
发热器件(400);
如权利要求1-9中任一项所述的热管(10),所述蒸发段(11)与所述发热器件(400)相连,所述第一附加管段(14)不与所述发热器件(400)接触;
散热部件,用于对所述冷凝段(13)进行散热。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210159473.0A CN116659283A (zh) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | 防结冰膨胀的热管 |
PCT/CN2023/076837 WO2023155895A1 (zh) | 2022-02-21 | 2023-02-17 | 防结冰膨胀的热管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210159473.0A CN116659283A (zh) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | 防结冰膨胀的热管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116659283A true CN116659283A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87577635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210159473.0A Pending CN116659283A (zh) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | 防结冰膨胀的热管 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116659283A (zh) |
WO (1) | WO2023155895A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7011807A (zh) * | 1970-08-11 | 1972-02-15 | ||
JP4370179B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2009-11-25 | 住友軽金属工業株式会社 | ヒートパイプ式ヒートシンク |
JP2006269629A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | ヒートパイプ式冷却器 |
JP2007101079A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | ヒートパイプ式冷却装置 |
CN106793712B (zh) * | 2017-01-24 | 2023-06-27 | 广东西江数据科技有限公司 | 毛细相变冷却器及其安装方法 |
CN209445862U (zh) * | 2018-09-06 | 2019-09-27 | 全亿大科技(佛山)有限公司 | 柔性热管 |
CN111386012B (zh) * | 2020-02-28 | 2022-03-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于临近空间的可变散热能力的散热器 |
-
2022
- 2022-02-21 CN CN202210159473.0A patent/CN116659283A/zh active Pending
-
2023
- 2023-02-17 WO PCT/CN2023/076837 patent/WO2023155895A1/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023155895A1 (zh) | 2023-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060181848A1 (en) | Heat sink and heat sink assembly | |
KR100495699B1 (ko) | 판형 열전달장치 및 그 제조방법 | |
US8737071B2 (en) | Heat dissipation device | |
WO2013018667A1 (ja) | 冷却装置及びそれを用いた電子機器 | |
US20050135062A1 (en) | Heat sink, assembly, and method of making | |
US11337336B2 (en) | Cooling device | |
EP3907455B1 (en) | Phase-change heat dissipation device | |
CN112930091B (zh) | 散热结构及电子设备 | |
EP1708261B1 (en) | Heat pipe radiator for a heat-generating component | |
US20060278370A1 (en) | Heat spreader for cooling electronic components | |
TWI701991B (zh) | 電路板結構 | |
CN209877718U (zh) | 相变散热装置 | |
JP5874935B2 (ja) | 平板型冷却装置及びその使用方法 | |
US20230354557A1 (en) | Heat sink and communication device | |
JP2002305272A (ja) | ヒートシンクおよび電子部品の放熱方法 | |
CN210014478U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
CN210014475U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
CN210014477U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
CN210014476U (zh) | 一种散热器、空调室外机和空调器 | |
CN218154524U (zh) | 均温散热装置、散热器和空调室外机 | |
CN116659283A (zh) | 防结冰膨胀的热管 | |
CN115756120A (zh) | 散热器 | |
CN214581473U (zh) | 散热器及空调室外机 | |
CN108419416A (zh) | 一种igbt用的高散热量热管散热器 | |
JPH11101585A (ja) | 板型ヒートパイプとその実装構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |