CN1592567A - 具有密封容器的热管 - Google Patents

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Abstract

一种热管(15)有：管形容器(30)，工作流体密封在该容器中；以及芯(31)，该芯布置在容器(30)内部。容器(30)有扁平受热端部分(32)；散热端部分(33)，该散热端部分沿与受热端部分不同的方向压平；以及中间部分(34)，该中间部分(34)连接受热端部分(32)和散热端部分(33)。中间部分(34)有圆形截面。

Description

具有密封容器的热管
技术领域
本发明涉及一种用于将电子部件的热量传递给散热器的热管。尤其是，本发明涉及一种通过热管将电子部件的热量传递给散热部分的结构。
背景技术
由用于笔记本便携式计算机中的CPU产生的热量随着它们的处理速度和功能的增加而增加。因此，这时CPU更易于超过它们的热界限，这使得工作效率降低或导致不能工作。
因此，现有技术提供了多种散热措施来将CPU的热量向外排出。热管和散热器是已知通常用于冷却CPU的装置。日本专利申请KOKAINo.2001-251079公开了一种具有热管的冷却单元的实例。用于冷却单元中的热管有管形金属容器。芯装于该容器内，将该容器密封，以便还装有工作流体例如水。容器有受热端部分以及位置与该受热端部分相反的散热端部分。受热端部分与CPU通过置于它们之间的受热板而热连接。散热端部分与散热器热连接。
根据该普通结构，容器的受热端部分接收CPU的热量。因此，在受热端部分中的工作流体加热并蒸发。该蒸气通过容器内的蒸气槽道而从受热端部分流向散热端部分。导入散热端部分中的蒸气在该散热端部分中冷凝。通过冷凝发散的热量通过热传导而从散热端部分扩散到散热器，并从散热器的表面进行散热。
在散热端部分中液化的工作流体通过芯而利用毛细作用传送，并返回受热端部分。返回受热端部分的工作流体再次接收CPU的热量。CPU的热量通过工作流体的重复蒸发和冷凝而传递给散热器。
在上述普通冷却单元中，容器在整个长度上扁平，以便减小热管的设置空间。而且，热量通过在水平方向中弯曲大约90度(90°)的热管传送，扁平容器沿三维在受热端部分和散热端部分之间扭转，并折叠180°。
不过，当扁平容器扭转并折叠时，受热端部分和散热端部分位于几乎相同平面上。因此，受热端部分和散热端部分沿相同方向压平。因此，当散热器与容器的散热端部分热连接时，该散热器的形状和方向可能受到限制。
发明内容
本发明的目的是获得一种热管，该热管能够在散热器与扁平散热端部分热连接时提高散热器在形状和方向上的柔性，并能够高效传热。
为了实现上述目的，根据本发明一个方面的热管包括：
密封容器，该密封容器包含工作流体，且该容器包括沿第一方向压平的受热端部分、沿与第一方向不同的第二方向压平的散热端部分以及具有非扁平截面并连接受热端部分和散热端部分的中间部分；以及芯，该芯布置在容器内。
根据本发明，可以提高与扁平散热端部分热连接的散热器在形状和方向上的柔性。此外，容器的中部为管形。因此，可以防止容器内部的芯变形和压碎，并能够高效传热。
本发明的附加目的和优点将在后面的说明中提出，且部分由说明书明显提出，或者可以通过实施本发明而了解。通过下面特别指出的手段和组合，可以实现和获得本发明的目的和优点。
附图的简要说明
图1是本发明第一实施例的便携式计算机的实例的透视图。
图2是本发明第一实施例的便携式计算机的透视图，表示了冷却单元装入它的壳体内时的状态。
图3是本发明第一实施例的冷却单元的实例的透视图。
图4是本发明第一实施例的热管的实例的剖视图，表示了容器的受热端部分的截面。
图5是本发明第一实施例的热管的实例的剖视图，表示了容器的散热端部分的截面。
图6是本发明第一实施例的热管的实例的剖视图，表示了容器的中间部分的截面。
图7是本发明第二实施例的冷却单元的透视图。
图8是本发明第三实施例的冷却单元的透视图。
图9是本发明第四实施例的冷却单元的透视图。
图10是本发明第五实施例的冷却单元的透视图。
图11是本发明第六实施例的冷却单元的透视图。
图12是本发明第七实施例的便携式计算机的透视图，表示了冷却单元装入它的壳体内时的状态。
图13A是本发明第七实施例的热管的平面图。
图13B是本发明第七实施例的热管的侧视图。
图14A是本发明第八实施例的热管的平面图。
图14B是本发明第八实施例的热管的侧视图。
具体实施方式
下面将根据图1至6介绍本发明的第一实施例。
图1表示了作为本发明的电子装置的实例的便携式计算机1。便携式计算机1包括计算机主体2和显示器单元3。计算机主体2有扁平盒形壳体4。该壳体4包括底壁4a、上壁4b、右侧和左侧壁4c、前壁4和后壁(未示出)。上壁4b支承键盘5。
显示器单元3包括扁平盒形显示器壳体6和液晶显示器面板7。显示器壳体6通过铰链(未示出)支承在壳体4的后端部分上。液晶显示器面板7装入该显示器壳体6内。液晶显示器面板7有显示图像的屏幕7a。屏幕7a通过形成于显示器壳体6的前表面中的开口8而暴露在显示器单元3的外部。
如图2所示，壳体4包含印刷电路板10和冷却单元11。电子部件12作为产热部件安装在印刷电路板10的上表面上。电子部件12例如为CPU，作为便携式计算机1的神经中枢。由于处理速度和功能增强，电子部件12在工作过程中产生大量热。电子部件12需要冷却，以便使它保持稳定工作。
冷却单元11用于冷却电子部件12。冷却单元11包括受热部分13、作为散热部分的冷却风扇14以及热管15。
受热部分13为形状大于电子部件12的板，并由具有良好导热性的金属材料例如铝合金形成。受热部分13固定在印刷电路板10上，以便覆盖电子部件12。受热部分13的下表面与电子部件12热连接。受热部分13有风扇支承部分16。风扇支承部分16沿离开电子部件12的方向伸出，并与受热部分13形成为一个整体零件。
冷却风扇14包括风扇机匣18和叶轮19。风扇机匣18由具有良好导热性的金属材料例如铝合金形成。风扇机匣18有上壁20和外周壁21。上壁20对着风扇支承部分16。外周壁21从该上壁20的外周边缘向下延伸。外周壁21的下端部分通过螺钉固定在风扇支承部分16的上表面上。
在第一实施例中，受热部分13和风扇机匣18通过风扇支承部分16连接。因此，由电子部件12产生的一部分热量通过风扇支承部分16而从受热部分13传送给风扇机匣18。因此，风扇机匣18也起到散热器的作用。
风扇机匣18的外周壁21有平连接表面21a。该连接表面21a竖立在风扇支承部分16的上表面上。连接表面21a和风扇支承部分16的上表面有这样的位置关系，即它们基本相互垂直。
叶轮19由风扇机匣18的上壁20支承，且扁平马达22布置在它们之间。例如当便携式计算机1通电或电子部件12的温度达到预定值时，扁平马达22使叶轮19旋转。
风扇机匣18的上壁20有吸入口23a。风扇支承部分16有吸入口23b。吸入口23a和23b开口于叶轮19的旋转中心部分并彼此相对，且叶轮19布置在它们之间。风扇机匣18的外周壁21有出口24。出口24对着叶轮19的周向部分，并与开口于壳体4的侧壁4c中的排气孔25连通。
当叶轮19旋转时，壳体4内部的空气通过吸入口23a和23b而吸入叶轮19的旋转中心部分内。该空气通过离心力而作为冷却空气从叶轮19的周向部分中排出。冷却空气冷却风扇机匣18和风扇支承部分16，并从出口24排向排气孔25。
热管15包括起到容器30作用的基本平直回路。根据本发明的该实施例，容器30为细长形且空心，从而成管形。容器30由具有良好导热性的金属材料例如铝合金、不锈钢或铜而形成，并基本有圆形截面。如图4和6所示，包括多个槽的芯31形成于容器30的内表面上。芯31沿容器30的轴向延伸，且它的槽沿容器30的周向等间距布置。工作流体例如氨、酒精和水密封在容器30中。
如图3所示，容器30包括受热端部分32、散热端部分33和中间部分34。受热端部分32、散热端部分33和中间部分34沿容器30的轴向方向布置成一直线。受热端部分32位于容器30的一端，并沿容器30的轴向方向延伸固定长度。受热端部分32通过将容器30的一端压平而形成，因此有沿横向伸长的(扁平)截面，如图4所示。换句话说，受热端部分32有两个平受热表面32a和32b以及一对边缘部分32c和32d。受热表面32a和32b平行布置成沿容器30的径向方向彼此相对。各边缘部分32c和32d与受热表面32a和32b延续，并沿容器30的轴向方向延伸。
散热端部分33位于容器30的另一端，并沿容器30的轴向方向延伸固定长度。散热端部分33通过将容器30的另一端压平而形成，因此有沿垂直方向伸长的(扁平)截面，如图5所示。换句话说，散热端部分33有两个平散热表面33a和33b以及一对边缘部分33c和33d。散热表面33a和33b平行布置成沿容器30的径向方向彼此相对。各边缘部分33c和33d与散热表面33a和33b延续，并沿容器30的轴向方向延伸。
散热端部分33压平的方向与受热端部分32压平的方向不同。在第一实施例中，散热端部分33的压平部分以及受热端部分32的压平部分布置成使位置沿容器30的周向方向扭转90°。因此，受热表面32a和32b的方向与散热表面33a和33b的方向相互偏差大约90°。
中间部分34连接受热端部分32和散热端部分33，并布置在它们之间。如图6所示，中间部分34为圆形或椭圆形截面，从而保持容器30的基本截面形状。在本发明中的术语“圆形”定义为包括圆、椭圆以及卵形形状。
如图3所示，容器30有一对边界部分35和36。一个边界部分35位于受热端部分32和中间部分34之间。该边界部分35的截面从在受热端部分32侧的扁平形状逐渐变成在中间部分34侧的圆形形状。另一边界部分36位于散热端部分33和中间部分34之间。该边界部分36的截面从散热端部分33侧的扁平形状逐渐变成在中间部分34侧的圆形形状。
热管15的容器30在受热部分13的上表面和风扇机匣18上延伸。受热端部分32的一个受热表面32a通过钎焊等而与受热部分13的上表面热连接。受热表面32a对着电阻部件12，同时受热部分13置于它们之间。
散热端部分33的一个散热表面33a通过钎焊等而与风扇机匣18的连接表面21a热连接。风扇机匣18的连接表面21a和受热表面13的上表面有这样的位置关系，即它们将相互垂直。因此，在热管15中，受热端部分32和散热端部分33的方向沿容器30的周向方向偏转90°。因此，可以在热管15的受热端部分32与受热部分13的上表面热连接的状态下使热管15的散热端部分33与风扇机匣18的连接表面21a热连接。
当电子部件12产热时，电子部件12的热量传递给受热部分13。热管15的受热端部分32从受热部分13接收电子部件12的热量。因此，受热端部分32内部的工作流体进行加热和蒸发。该蒸气通过中间部分34而从受热端部分32流向散热端部分33。导入散热端部分33中的蒸气在该散热端部分33中冷凝。由该冷凝释放的热量通过热传导而从散热端部分33扩散至风扇机匣18，并从该风扇机匣18的表面进行散热。
在散热端部分33中液化的工作流体通过毛细作用而由芯31传送，并返回受热端部分32。返回受热端部分32的工作流体再次接收电子部件12的热量。电子部件12的热量通过工作流体的重复蒸发和冷凝而传递给风扇机匣18。
根据上述结构，热管15的散热端部分33的压平方向相对于热管15的受热端部分32沿容器30的周向方向扭转90°。因此，可以在将受热端部分32钎焊在受热部分13的上表面上的状态下将散热端部分33钎焊到竖立在受热部分13上的风扇机匣18的连接表面21a上。
换句话说，假定热管15的受热端部分32和散热端部分33沿相同方向压平，在受热端部分32钎焊到受热部分13上的状态下，散热端部分33的扁平部分垂直于风扇机匣18的连接表面21a。因此，散热端部分33的平表面不能与连接表面21a接触。因此，需要改变风扇机匣18的形状或冷却风扇14的安装方向。
另一方面，根据上述结构，热管15的散热端部分33可以在不改变风扇机匣18的形状或冷却风扇14的安装方向的情况下与风扇机匣18热连接。因此，风扇机匣18的形状不受限制，且风扇机匣18相对于受热部分13的安装方向的柔性增加。
而且，连接受热端部分32和散热端部分33的中间部分34仍然为圆形截面。因此，在中间部分34的内表面中的芯31不会变形或压碎。因此，工作流体在受热端部分32和散热端部分33之间平滑流动，电子部件12的热量高效传送给风扇机匣18。
在第一实施例中，容器的受热端部分32和散热端部分33分别钎焊在受热部分和风扇机匣上。不过，本发明并不局限于该结构。例如，可以采用这样的结构，其中，在受热部分和风扇机匣18上形成有装配槽，而容器的受热端部分32和散热端部分33装入相应槽中。
此外，芯并不局限为形成于容器内表面上的槽。例如，由玻璃纤维形成的芯材料或网状薄衬垫材料可以装入容器内。
本发明并不局限于第一实施例。图7表示了本发明的第二实施例。
第二实施例与第一实施例的主要区别在于冷却单元41的结构。冷却单元41有受热部分42和散热部分43。该受热部分42和散热部分43彼此分开。受热部分42为扁平板形，尺寸与电子部件12相对应，并由具有良好导热性的金属材料例如氧化铝形成。受热部分42有平连接表面42a，该平连接表面42a在与电子部件12所在侧相反的一侧。
散热部分43包括多个散热肋44以及支承该散热肋44的框架45。散热肋44等间距平行布置。冷却空气在相邻散热肋44之间流动。框架45有扁平连接表面45a。该连接表面45a沿散热肋44的布置方向延伸。框架45的连接表面45a和受热部分42的连接表面42a有这样的位置关系，即它们相互垂直。
受热部分42和散热部分43通过结构与第一实施例相同的热管15进行热连接。热管15的受热端部分32钎焊到受热部分42的连接表面42a上。热管15的散热端部分33钎焊到框架45的连接表面45a上。
根据上述结构，即使受热部分42的连接表面42a与散热部分43的连接表面45a垂直，受热部分42和散热部分43也能够通过热管15而热连接。因此，可以将已经传递给受热部分42的、电子部件12的热量通过热管15高效传送给散热部分43。
图8表示了本发明的第三实施例。
第三实施例与第二实施例的区别在于散热部分51的结构，冷却单元41结构的其它部分与第二实施例中相同。
如图8所示，散热部分51为板形，尺寸几乎与受热部分42相同，并有具有良好导热性的材料例如铝合金形成。散热部分51有平连接表面51a。散热部分51的连接表面51a和受热部分42的连接表面42a有这样的位置关系，即它们相互垂直。热管15的散热端部分33钎焊到散热部分51的连接表面51a上。
图9表示了本发明的第四实施例。
第四实施例是第二实施例的扩展。如图9所示，热管15有弯头部分61，该弯头部分61为弧形弯头，在容器30的中部34。例如，在本实施例中，该弯头为大约90度(90°)。由于存在弯头部分61，热管15的受热部分32和散热端部33沿相互垂直的方向延伸。换句话说，受热端部分32的轴线O1和散热端部分33的轴线O2在对应于弯头61的位置处交叉成直角。因此，根据第四实施例，热管15的传热方向转动大约90°。
而且，在第四实施例中，受热端部分32和散热端部分33沿容器30的周向方向彼此偏转45°。因此，受热端部分32的受热表面32a的方向与散热端部分33的散热表面33a的方向不同。
冷却单元41的散热部分43包括多个散热肋62以及支承该散热肋62的框架63。各散热肋62为平板形状。散热肋62等间距平行布置，并沿垂直方向竖立。框架63有连接表面63a。该连接表面63a沿散热肋62的布置方向延伸，并相对于散热肋62的竖立方向倾斜大约45°。连接表面63a的倾斜角度等于热管15的散热端部分33相对于受热端部分32的扭转角度。热管15的散热端部分33钎焊到框架63的连接表面63a上。
根据上述结构，热管15的容器30在保持圆形截面的中间部分34的位置处弯曲。因此，与弯曲扁平容器的情况相比，可以减小弯头部分61的半径。因此，受热端部分32和散热端部分33彼此接近。这使得冷却单元41紧凑，并能够减小设置冷却单元41所需的空间。
此外，热管15的弯头部分61位于具有圆形截面的中间部分34中。这防止在弯头部分61的内表面上的芯31发生变形和压碎。因此可以从受热部分42向散热部分43高效传热。
图10表示了本发明的第五实施例。
第五实施例是第三实施例的还一发展形式。该第五实施例的冷却单元41的基本结构与第三实施例中的相同。
如图10所示，热管15有在容器30的中间部分中的台阶部分71。该台阶部分71象曲柄一样弯曲，以便使该台阶部分71的开口与相应横向偏移的边界部分35和36连接。台阶部分71的存在将在受热端部分32和散热端部分33之间产生高度差，且受热端部分32和散热端部分33沿容器30的径向方向彼此偏移。
根据上述结构，热管15的容器30在保持圆形截面的中间部分34的位置处象曲柄一样弯曲。与弯曲扁平容器的情况相比，这将防止在容器30的内表面上的芯31变形和压碎。因此可以从受热部分42向散热部分43高效传热。
图11表示了本发明的第六实施例。
第六实施例是第四实施例的发展形式。该第六实施例的冷却单元41的基本结构与第四实施例中的相同。
如图11所示，热管15有在容器30的中间部分34中的台阶部分81。该台阶部分81象曲柄一样弯曲，并紧接在弯头部分61之后。台阶部分81的存在将在受热端部分32和散热端部分33之间产生高度差，且受热端部分32和散热端部分33沿容器30的径向方向彼此偏移。因此，本实施例的热管15沿三维弯曲。
图12、13A和13B表示了本发明的第七实施例。
第七实施例与第一实施例的区别在于热管15的形式。第七实施例中的冷却单元11的基本结构的其它部分与第一实施例中的相同。
热管15有中间部分91，该中间部分91连接受热端部分32和散热端部分33。受热端部分32和散热端部分33有这样的位置关系，即它们沿容器30的周向方向偏移90°。受热表面32a和32b的方向与散热表面33a和33b的方向相差90°。这与第一实施例相同。
如图13A和13B所示，热管15的中间部分91有角形管形状。中间部分91有一对第一表面92a和92b以及一对第二表面93a和93b。一个第一表面92a使受热端部分32的一个受热表面32a与散热端部分33的一个边缘部分33c连接。因此，散热端部分33的边缘部分33c与受热表面32a通过置于它们之间的第一表面92a而连接。
另一个第一表面92b使受热端部分32的另一受热表面32b与散热端部分33的另一边缘部分33d连接。第一表面92b位于第一表面92a的相反侧。两个第一表面92a和92b逐渐倾斜，以便沿从受热端部分32至散热端部分33的方向彼此分开。因此，第一表面92a和92b并不彼此平行，并分别与受热端部分32的受热表面32a和32b连接。
第二表面93a使散热端部分33的一个散热表面33a与受热端部分32的一个边缘部分32c连接。换句话说，受热端部分32的边缘部分32c与散热表面33a通过置于它们之间的第二表面93a而连接。
另一第二表面93b使散热端部分33的另一散热表面33b与受热端部分32的另一边缘部分32d连接。因此，受热端部分32的边缘部分32d与散热表面33b通过置于它们之间的第二表面93b而连接。
一个第二表面93a位于另一第二表面93b的相反侧。两个第二表面93a和93b逐渐倾斜，以便沿从受热端部分32至散热端部分33的方向彼此靠近。因此，第二表面93a和93b并不彼此平行，并分别与散热端部分33的散热表面33a和33b连接。
根据上述结构，连接受热端部分32和散热端部分33的中间部分91具有角形管形状，它有并不平行的第一表面92a和92b以及并不平行的第二表面93a和93b。这防止在中间部分91的内表面上的芯31变形和压碎。因此，尽管受热端部分32和散热端部分33的方向沿容器30的周向方向彼此偏离，也可以从受热部分42向散热部分43高效传热。
图14A和14B表示了本发明的第八实施例。
第八实施例与第七实施例的区别在于热管15的中间部分91的形状。在第八实施例中的热管15的结构的其它部分与第七实施例中相同。
如图14B所示，中间部分91的一个第一表面92a与受热端部分32的一个受热表面32a以及散热端部分33的一个边缘部分33c在相同平面上。另一个第一表面92b逐渐倾斜，以便沿从受热端部分32到散热端部分33的方向远离第一表面92a。
中间部分91的一个第二表面93a倾斜，以便沿从受热端部分32到散热端部分33的方向接近另一个第二表面93b。中间部分91的另一个第二表面93b与散热端部分33的另一散热表面33b以及受热端部分的另一边缘部分32d在相同平面上。
本领域技术人员可以知道附加优点和变化形式。因此，本发明在广义上并不局限于这里所示和所述的特定详情和代表实施例。因此，在不脱离由附加权利要求和它们的等效物确定的本发明精神或范围的情况下，可以进行各种变化。

Claims (7)

1.一种热管，其特征在于包括：
密封容器(30)，该密封容器包含工作流体，且该容器(30)包括沿第一方向压平的受热端部分(32)、沿与第一方向不同的第二方向压平的散热端部分(33)以及具有非扁平截面并连接受热端部分(32)和散热端部分(33)的中间部分(34)；以及
芯(31)，该芯布置在容器(30)内。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：容器(30)的中间部分(34)的非扁平截面为圆形截面。
3.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：容器(30)的中间部分(34)包括弧形弯曲部分(61)。
4.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：容器(30)的中间部分(34)包括用于连接受热端部分(32)的第一开口以及用于连接散热端部分(33)的第二开口，该第一开口相对第二开口横向偏离。
5.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：容器(30)的中间部分(34)为导管，包括弧形部分(61)，该弧形部分(61)与曲柄形部分(81)连接，该曲柄部分(81)有相对第二开口横向偏离的第一开口。
6.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：容器(30)的受热端部分(32)有两个平行的受热表面(32a、32b)，容器(30)的散热端部分(33)有两个平行的散热表面(33a、33b)，受热表面(32a、32b)的方位与散热表面(33a、33b)的方位在容器(30)的周向方向上不同。
7.根据权利要求1所述的热管，其特征在于：芯(31)位于容器(30)的中间部分(34)内部。
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