CN1777355A - 液冷式柱形热管散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液冷式柱形热管散热器。这种液冷式柱形热管散热器，包括柱形热管、导流片、外套管，柱形热管的外壁面设有导流片，导流片的外侧设有外套管，外套管内壁面和柱形热管的外壁面以及导流片构成液体通道；在外套管或套管盖上设有分别与液体通道两端连通的液体接管；外套管的下端面与柱形热管的底板设在一起。本发明有益的效果是：大大低于现有的散热模组的热阻。热阻大幅度降低，传热能力成倍提高。柱形热管为空心结构，体积小、重量轻、结构紧凑，可满足电子产品发展趋势对散热模组的要求。可在任意角度下稳定运行。

Description

液冷式柱形热管散热器

技术领域

本发明涉及一种散热装置，尤其是计算机CPU、通讯、光电照明、IGBT等大功率电子元器件使用的液冷式柱形热管散热器。

背景技术

随着计算机、通讯、光电照明LED等电子产品以“摩尔定律(Moor’s Law)”等比级数的惊人速率发展及小型化，相对衍生之热处理问题亦趋增加，热流密度也随之提升。如何在有限的空间解决此散热问题，确保电子产品之正常操作，是世界各国散热模组厂家和相关科研机构加大科研投入，积极寻求和研发新型高效、能适合下一代电子产品发展需要的散热组件。

以热管作为高效传热元件制成的风冷散热模组，和以循环水冷却组成的液冷散热模组是目前研发出的两种高效大功率散热模组。已开始进入发热电子元件(包括计算机CPU)散热模组市场，并逐步替代现有的实体散热模组而变成市场上的主流产品。但是目前热管风冷散热模组体积较大，液冷散热模组的传热面积较小，因此传热能力和使用范围受到一定的限制。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种将柱形热管的高效导热特性和液冷高效散热特性组合在一起的液冷式柱形热管散热器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种液冷式柱形热管散热器，包括柱形热管、导流片、外套管，柱形热管的外壁面设有导流片，导流片的外侧设有外套管，外套管内壁面和柱形热管的外壁面以及导流片构成液体通道；在外套管或套管盖上设有分别与液体通道两端连通的液体接管；外套管的下端面与柱形热管的底板设在一起。

本发明可通过下述方式进一步完善：

柱形热管由底板、管体、顶盖、排气管构成密封腔体，内部呈真空状态；管体的下端设有底板，管体的上端设有毛细盖板，在毛细盖板上设有顶盖，顶盖上设有排气管，排气管呈密封状态；管体内壁面和底板内表面设有烧结层，与管体上端的毛细盖板连通构成工作液体循环通道，在烧结层和毛细盖板内吸附有工作液体。底板作为受热面，与发热电子元件直接接触吸热，管体外表面为散热面，与冷却液体接触散热。

柱形热管外壁上焊接或套接至少一个螺旋形导流片，与外套管的内壁面和柱形热管外壁面配合形成液体通道。

柱形热管外壁上焊接或套接有至少一组由一个螺旋形高导流片和多个低螺旋形导流片组成的导流片组，高的导流片与外套管的内壁面和柱形热管外壁面配合形成液体通道。

柱形热管外壁上沿轴向焊接有复数个导流片，与外套管的内壁面和柱形热管外壁面配合形成液体通道。

柱形热管外壁上沿轴向焊接有复数组由一个高导流片和复数个低导流片组成的导流片组，高的导流片与外套管内壁面和柱形热管外壁面配合形成液体通道。

导流片为开于柱形热管外壁的若干螺旋凸片，与外套管的内壁面配合形成液体通道。

导流片为开于柱形热管外壁的若干纵向凸片，与外套管的内壁面配合形成液体通道。

外套管的外侧设有压紧扣具，将柱形热管液冷散热器的柱形热管底面与电子发热面紧密结合固定。

柱形热管下部与外套管下部设在一起，压紧扣具位于外套管底部外侧。

柱形热管底部与外套管底部通过焊接、粘结、或螺丝紧固方式接合在一起。

在外套管外侧套接有将液冷式热管散热器的柱形热管底面与电子元件发热面压紧的扣具。

在外套管的侧面设有分别与液体通道两端连通的液体接管。

在外套管的套管盖上设有分别与液体通道两端连通的液体接管。

液体接管与外套管及套管盖连接方式为焊接、粘结、或螺纹旋接在一起。

本发明有益的效果是：1.将柱形热管和液冷方式的结合构成的液冷式热管散热器，其热阻为0.07℃/W～0.15℃/W，大大低于现有的散热模组的热阻。2.与现有的液冷式散热器相比，液冷式热管散热器利用柱形热管底板直接与发热电子元件接触，利用柱形热管内部工作液体蒸发冷凝相变传热，快速将与液体接触的散热面扩大到整个柱形热管外表面，克服了散热器与电子元件器件接触面积的限制，因此其热阻大幅度降低，传热能力成倍提高。3.与现有的风冷式柱形热管散热器相比，因风冷式柱形热管的热阻主要集中在散热片风冷部分，液冷式热管散热器克服了风冷部分的热阻，因此其热阻大幅降低，传热能力成倍提高。4.柱形热管为空心结构，体积小、重量轻、结构紧凑，可满足电子产品发展趋势对散热模组的要求。5.柱形热管腔体内表面设有金属粉末烧结层，即强化柱形热管内的蒸发和冷凝传热，增加传热面积，又作为传热工质的回流通道，使其在任意角度下稳定运行。6.可满足电子产品发展趋势对散热模组提出的体积小、重量轻、散热能力大的要求，并且代表了将来散热模组发展的趋势。

附图说明

图1是本发明实施例1的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例1的各部件立体分解示意图；

图3是本发明实施例2的各部件立体分解示意图；

图4是本发明的柱形热管立体示意图；

图5是本发明的柱形热管剖面结构示意图；

图6是本发明实施例3柱形热管和导流片的一种剖面结构示意图；

图7是本发明实施例4柱形热管和导流片的一种剖面结构和俯视结构示意图。

附图标记说明：柱形热管1，底板1-1，管体1-2，顶盖1-3，排气管1-4，毛细盖板1-5，烧结层1-6，腔体1-7，导流片2，外套管3，套管盖4，接管5，扣具6，液体通道7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：参照图1、图2，这种液冷式柱形热管散热器，包括柱形热管1，导流片2，外套管3，套管盖4，接管5，扣具6。在柱形热管1的管体1-2外壁面上套接或焊接有导流片2，导流片2用来提高液体的流速和扰动，强化传热，同时导流片2与柱形热管1的管体1-2紧密接触形成散热面；在导流片2的外侧设有外套管3，外套管3内壁面和柱形热管1外壁面以及导流片2构成连通的液体通道7；外套管2上端设有套管盖4，在外套管3上设有分别与液体通道7两端连通的液体接管5，接管5与外套管3通过螺纹旋拧、粘结或焊接在一起；外套管3的底部与柱形热管1的底板1-1通过焊接、粘结或用螺丝固定在一起，保证不渗漏液体。在外套管3外侧套接有扣具6，用来将液冷式柱形热管散热器的柱形热管1底面1-1与电子元件发热面紧密接触，吸收发热电子元件运行所产生的热量，冷却液体通过液体通道7将热量带出散掉。

参见图4、图5，柱形热管1由底板1-1、管体1-2、顶盖1-3、排气小管1-4所构成的密封腔体1-7，内部为真空。底板1-1设在管体1-2的下端，管体1-2上端设有毛细盖板1-5，在毛细盖板1-5上设有顶盖1-3，顶盖1-3上设有排气管1-4，通过排气管1-4向柱形热管1的腔体1-7内注入工作液体，通过排气管1-4将柱形热管1腔体1-7内部的空气抽出后，再将排气管1-4封住。管体1-2内壁面和底板1-1内表面上设有结层1-6，与管体1-2上端的毛细盖板1-5连通构成工作液体循环通道，烧结层1-6由铜粉高温烧结而成，该烧结层1-6内吸附有工作液体；柱形热管1的底板1-1大于管体1-2的外径，其外形可以是圆形、或方形、或三角形、或菱形、或其它不规则形状；底板1-1作为受热面，与发热电子元件直接接触吸热，管体1-2外表面为散热面，与冷却液体接触散热。

使用时，用小软管将液体接管分别与循环泵出口、液体储槽连接，将液体储槽与冷却装置以及循环泵入口连接。用扣具安装固定液冷式热管散热器，使电子元件发热面与柱形热管底板直接紧密接触，将电子元件产生的热量快速传导给柱形热管，柱形热管底板内表面烧结层内吸附的工作液体吸收热量蒸发变成蒸汽，蒸汽快速扩散到柱形热管的管体内表面，在管体内表面烧结层内放出热量冷凝成液体，由烧结层提供的毛吸力将液体输送到底板内表面吸热区继续吸热蒸发。在管体壁面蒸汽冷凝发出的热量直接传导管体外侧流动的冷却液体。循环泵将液体储槽内的冷却液体通过接管流入外套管内壁与柱形热管外壁面构成的液体通道，吸收由柱形热管导出的热量后，由另一接管流出液冷式热管散热器，进入液体储槽，经过冷却装置降温后进行下一次循环。

本发明将热管的高效导热特性和液冷高效散热特性组合在一起的一种新型散热模组。它不仅可满足电子产品发展趋势对散热模组提出的体积小、重量轻、散热能力大的要求，而且代表了将来散热模组发展的趋势之一，可广泛应用于计算机、通讯、汽车电子、光电照明LED、以及IBGT、晶闸管等大功率电子元器件的散热。

实施例2：参照图3，与实施例1不同之处在于：液体接管5设在液冷式柱形热管散热器的套管盖4上，可根据使用场合和扣紧固定方式的不同，很方便地安装或更换扣具6。

实施例3：参照图6，与实施例1、2不同之处在于：柱形热管1外壁上焊接或套接或直接在柱形热管1管体1-2外壁面上开设有一个或多个螺旋形导流片2，与外套管3的内壁面和柱形热管1外壁面配合形成螺旋形液体通道7，液体接管5可设在外套管3侧面，也可设在套管盖4上。导流片2即增大了散热面积，又增加了液体流速和扰动，强化了冷却液体的吸热，减小了热阻，散热效果更好。

实施例4：参照图7，与实施例1、2、3不同之处在于：柱形热管1外壁上沿轴向焊接有复数组由一个高导流片和复数个低导流片组成的导流片组2，高的导流片与外套管3的内壁面和柱形热管1外壁面配合构成沿柱形热管1轴向上下多次往返的液体通道7。与实施例3相比，导流片组增加的散热面积更大，液体的湍动和扰动更剧烈，强化了冷却液体的吸热，减小了热阻，散热效果更好。

Claims (12)

1、一种液冷式柱形热管散热器，包括柱形热管(1)，导流片(2)，外套管(3)，套管盖(4)，接管(5)，扣具(6)，其特征是：柱形热管(1)的外壁面设有导流片(2)，导流片(2)的外侧设有外套管(3)，外套管(3)内壁面和柱形热管(1)外壁面以及导流片(2)构成液体通道(7)；外套管(3)上端设有套管盖(4)，在外套管(3)或套管盖(4)上设有分别与液体通道(7)两端连通的液体接管(5)；外套管(3)的下端面与柱形热管(1)的底板(1-1)设在一起。

2、根据权利要求1所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)由底板(1-1)、管体(1-2)、顶盖(1-3)、排气管(1-4)构成密封腔体(1-7)，内部呈真空状态；管体(1-2)的下端设有底板(1-1)，管体(1-2)的上端设有毛细盖板(1-5)，在毛细盖板(1-5)上设有顶盖(1-3)，顶盖(1-3)上设有排气管(1-4)，排气管(1-4)呈密封状态；管体(1-2)内壁面和底板(1-1)内表面设有烧结层(1-6)，与管体(1-2)上端的毛细盖板(1-5)连通构成工作液体循环通道，在烧结层(1-6)和毛细盖板(1-5)内吸附有工作液体。

3、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)外壁上焊接或套接有至少一个螺旋形导流片(2)，与外套管(3)的内壁面和柱形热管(1)外壁面配合形成液体通道(7)。

4、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)外壁上焊接或套接有至少一组由一个螺旋形高导流片和多个低螺旋形导流片组成的导流片组(2)，高的导流片与外套管(3)的内壁面和柱形热管(1)外壁面配合形成液体通道(7)。

5、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)外壁上沿轴向焊接有复数个导流片(2)，与外套管(3)的内壁面和柱形热管(1)外壁面配合构成沿轴向上下多次往返的液体通道(7)。

6、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)外壁上沿轴向焊接有复数组由一个高导流片和复数个低导流片组成的导流片组(2)，高的导流片与外套管(3)的内壁面和柱形热管(1)外壁面配合构成沿轴向上下多次往返的液体通道(7)。

7、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述导流片(2)为开于柱形热管(1)外壁的若干螺旋凸片，与外套管(3)的内壁面配合构成液体通道(7)。

8、根据权利要求1、2所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述导流片(2)为开于柱形热管(1)外壁的若干纵向凸片，与外套管(3)的内壁面配合构成液体通道(7)。

9、根据权利要求1所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述柱形热管(1)底部与外套管(3)底部通过焊接、粘结、或螺丝紧固方式接合在一起。

10、根据权利要求1所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述外套管(3)外侧套接有将液冷式热管散热器的柱形热管(1)底面(1-1)与电子元件发热面压紧的扣具(6)。

11、根据权利要求1所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述外套管(3)的侧面设有分别与液体通道(7)两端连通的液体接管(5)，接管(5)与外套管(3)连接方式为焊接、粘结、或螺纹旋接在一起。

12、根据权利要求1所述的液冷式柱形热管散热器，其特征是：所述外套管(3)的套管盖(4)上设有分别与液体通道(7)两端连通的液体接管(5)，接管(5)与套管盖(4)连接方式为焊接、粘结、或螺纹旋接在一起。

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