CN1869575A - 散热芯及散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散热芯，包括一体成型的基座和数片肋片，所述基座内具有一个或一个以上的空腔。空腔可以沿肋片方向排列，且为槽道状，而且空腔内可以具有吸液芯。本发明还涉及了一种基于上述散热芯的散热器，包括上述散热芯和封堵器，封接与所述基座的空腔口，用于防止空腔内的工质泄漏。散热芯的每个空腔口上均封接一个封堵器；或者散热芯的所有空腔的口上封接一个封堵器；或者数个空腔的口上封接一个封堵器，将空腔密闭防止空腔内的工质泄漏。。封堵器上还可连接有用于填充工质的充液管。因此，本发明的散热芯内具有空腔，材料耗用少，制造成本低，而本发明的散热器利用空腔内的工质进行换热，从而导热效率高，导致散热器的散热效果非常好。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热芯及散热器，尤其是一种利用工质的汽液相变进行传热，而利用翅片进行换热的散热芯及散热器。
背景技术
随着时代的发展，无论是在工业还是生活领域，需要用散热器进行散热的情况越来越多，而且随着部件的大型化或者微型化的发展，部件的功率越来越大，随之而来产生的热流密度越来越大，因此必须要使用散热器进行散热。
现有的散热器有两种，一种是采用挤出工艺制造的铝型材散热器，而另一种是热管式散热器。
如图1所示，为现有的铝型材散热器的结构示意图，由一体成形的铝基座80及肋片81(又称翅片)两部分组成。
在工作时热源与铝基座的下部相接触，然后由铝基座将热量传导到翅片进行散热。因此，铝基座主要承担热量传递即导热功能(参与部分的换热)，即将热量通过铝基座传递给肋片，而肋片主要用于完成换热作用，即将热量通过肋片与空气进行交换。
在实际工作当中，有些部件的接触面积很小，但是热流密度很高，而铝基座的面积比较大，当热源82与铝基座80的接触面积相对铝基座80整个展开平面较小，且热量沿铝基座纵向即Y轴方向传递时，为了增加传递的热量值，减小传递热阻，只能增加铝基座在热量传递方向(Y轴方向)的横截面积，因为当散热器的材料一定时，导热系数是一定的，因此为了热量高效传导，散热器一般使用铝、铜或者其他良导热金属或合金。
而横截面积的增加势必导致基座加厚，材料消耗加大，成本增加，并且因为实体铝基座导热能力是有限的，在肋片尺寸结构一定情况下限制了铝型材散热器的散热能力，当热源功率即热流密度较大时，无法达到良好的散热目的。
如图2所示，为现有的热管散热器的结构示意图，包括传热管90，涨接在传热管90外的数片翅片91，传热管90下部接有蒸发盒92，蒸发盒92里充有工质，蒸发盒92连接了充液管93。
在工作的时候，蒸发盒92与热源相接触，当热源的热量传递到蒸发盒92的时候，蒸发盒92内的工质发生相变或者流动通过传热管90进行热量的传递，并通过传热管90将热量传递到翅片91，由翅片91与空气进行热交换散热，当温度降低，传热管90内的工质从气态变成液态回流到蒸发盒92中。
因此，传热管91的作用就是将从蒸发盒92传来的热量传递给翅片91，主要起传热作用，而翅片92是将热量交换到空气中，主要起换热作用。
虽然这种散热器可以很好的利用工质的汽液相变，将热量通过传热管传递给翅片91，但是如图3所示，现有的翅片91都是涨接或者钎焊焊接在传热管90外侧的，由此导致传热管90与翅片91之间的接触热阻非常大，热量从传热管90到翅片91传导效率降低，瓶颈效应很明显。
因此，现有的两种散热器的实际导热效率都不高，即使翅片的换热效率再高也会受制于很差的导热效率，因此大大降低了散热器的散热效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种散热芯和散热器，散热芯的制造成本低，散热器导热效率高，散热效果好。
为实现上述目的，本发明提供了一种散热芯，包括一体成型的基座和数片肋片，所述基座内具有一个或一个以上的空腔。
所述空腔沿肋片方向排列；所述一个以上的空腔相导通；所述空腔为槽道状；所述空腔内具有吸液芯。
本发明还提供了一种散热器，包括：
上述散热芯，用于传导和交换热量；
封堵器，封接与所述基座空腔的空腔口，用于将空腔密闭，并且防止空腔内的工质泄漏。
所述散热芯的每个空腔口上均封接有一个封堵器；或者所述散热芯的所有空腔的口上封接有一个封堵器，使得所有空腔相连通；或者所述散热芯的空腔为一个以上，数个空腔的空腔口上封接有一个封堵器，使得所述数个空腔相连通。所述散热芯的材质为金属或者金属合金，所述金属为铝或铜或铁。所述封堵器上连接有充液管，用于填加工质。
因此，本发明的散热芯内具有空腔，故材料耗用少，制造成本低，而本发明的散热器，利用空腔内的工质相变进行导热，从而导热效率高，导致散热器的散热效果非常好。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有的型材散热器的结构示意图。
图2为现有的热管散热器的结构示意图。
图3为现有的热管散热器的翅片与传热管涨接的结构示意图。
图4为本发明散热芯的结构示意图。
图5为本发明散热器的结构示意图。
图6为本发明散热器图5中的B-B线的剖视图。
图7为本发明散热器散热时的结构示意图。
图8为本发明散热器图7中C-C线的剖视图。
图9为本发明散热器散热时的另一结构示意图。
图10为本发明散热器图9中D-D线的剖视图。
具体实施方式
本发明在基座中具有空腔，可以填充工质，利用工质相变进行传热。
如图4所示，为本发明散热芯的结构示意图，该散热芯1包括一体成型的基座10和数片肋片11(也称为翅片)，而基座10内具有一个或一个以上的空腔12。数片肋片11沿基座10的纵向即Y轴方向延伸，沿着基座10的横向即X轴方向排列，这些空腔12在内部可以导通或者不导通，而空腔12的形状可以有很多种，可以为槽道形状等等，而一体成型的基座10和数片肋片11的材质可以是金属或者金属合金，例如铝或者铜或铁等其他良导热金属或合金。并且在空腔内部可以加有吸液芯。
因为基座10内具有空腔12，所以散热芯1在制作时可以减少很多材料消耗，由此降低了制造成本。
在制造时，在原有型材散热器基座内制造出有许多平行于肋片、沿挤出展开方向的空腔且在挤出型材时一次成型，空腔的尺寸及形状根据热源热流密度、散热器的热传输功率，散热器外形尺寸及与热源连接结构等诸多因素确定。
如图5所示，为本发明散热器的结构示意图，该散热器包括用于传导和交换热量的散热芯1，在散热芯空腔12的空腔口120上封接了封堵器2，用于将空腔的密闭，这样在空腔12内填充的工质就不会泄漏。并且封堵器上可以连接有充液管3，如有工质泄漏，可以用来添加工质。
如图6所示，为本发明散热器图5中的B-B线的剖视图，封堵器2的形状可以是外凸的。
如果空腔12内部是不导通的，这样在每一个空腔12的空腔口120都利用一个封堵器2进行封堵，则每个空腔12就不会导通，各自空腔12内的工质分别在各个空腔内12进行相变传热，由此每一个空腔12利用各自的充液管3填充工质。如果几个空腔12的空腔口120用共同的封堵器2进行封堵，这样，这几个空腔12就是导通的了，这些空腔12内的工质可以在这些导通的空腔12内导热，导通的各个空腔12利用一个充液管3填充工质。当然如果每个空腔12的空腔口120都利用共同的封堵器2进行封堵，这样，所有的空腔12就变成导通的了，所有空腔12内的工质可以在所有的空腔12内流动，进行导热，并可共用一个充液管3填充工质。
通过封接在散热芯1两端的封堵头2将空腔12两端内部连通或空腔12之间相互独立构成一封闭腔体，在空腔12中充入一定量的工质，即将散热芯制成了一个热管。换热部分依旧借助于挤出成形时联为一体的肋片11，这样既保留了原型材散热器换热效率高的特点，又解决了基座热传导效率低的问题。
再如图7所示，为本发明散热器散热时的结构示意图，热源4与散热器基座10的下部相接触，当热源4将热量传递给热器基座10的接触部分时(一般情况下热源4与基座10的接触面积远小于基座本身面积)，参见图8所示，为图7中C-C线的剖视图，空腔12内与该部分接触的工质受热蒸发，工质吸热由液态变为气态，带着一定的压力迅速扩散到基座10内的整个空腔12，即把热源4的热量迅速传导到整个基座10上，在与基座10联为一体的肋片11进行换热过程中，空腔12内工质放热冷凝，依靠重力重新回到起始蒸发处，循环往复。
如图9所示，为本发明散热器散热时的另一结构示意图，热源4与散热器基座10的中部(当然也可以是上部)相接触，当热源4将热量传递给热器基座10的接触部分时，空腔12内与该部分接触的工质受热蒸发，工质吸热由液态变为气态，带着一定的压力迅速扩散到基座10内的整个空腔12，即把热源4的热量迅速传导到整个基座10上，在与基座10联为一体的肋片11进行换热过程中，空腔12内工质放热冷凝，参见图10所示，为图9中D-D线的剖视图，依靠吸液芯13的毛细力重新回到起始蒸发处，循环往复。因此本技术方案可以使得热源的位置设置比较灵活。
由于热量在基座10内传导采用的是工质相变的热管传热原理，其导热能力可达实体铝的上千倍。而且，热管传热时具有等温性，可将接收到热源4的热量由局部通过工质相变传热展开至整个热管部分即基座10具有等温性，彻底克服了型材散热器热量由热源处传导至整个基座过程中由于实体铝传导热阻造成热量传导阻塞，基座表面温度不匀的缺点，通过联为一体的肋片换热时，肋片在同等面积下换热效率不同，换热量不等。主要因为换热量Φ＝A*h*Δt，其中A等于换热面积，h为铝肋片表面传热系数，Δt为铝肋片表面温度tw与铝肋片周边空气温度tf之差。同一散热器则A和h相等，由于热量在基座传导过程中，现有的型材散热器利用的是实体铝传导，导热系数λ铝为200w/mk左右，当现有的散热器在Y方向延展面积较大时，整个铝基座沿Y方向表面温度波动很大，导致tw形成很大的梯度差；而本发明的散热器其导热系数为铝的上千倍，因此，本发明的散热器基座温度均匀，梯度差小，其tw平均温度远高于型材散热器的tw平均值；所以，本发明的Δt值高于现有的型材散热器，即本发明的换热量和换热效果远高于现有的型材散热器。
本发明的热传导过程可细分为：①热源的实体传导，②铝基座局部与热源接触部分的工质相变，③整个铝基座的相变热传导，直到④铝翅片的换热。
因此本发明利用工质进行热传导，使得导热效率明显增加，并且促进了换热效果，使得散热器的散热效果非常好。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1、一种散热芯，其中包括一体成型的基座和数片肋片，所述基座内具有一个或一个以上的空腔。
2、根据权利要求1所述的散热芯，其中所述空腔沿肋片方向排列。
3、根据权利要求1所述的散热芯，其中所述一个以上的空腔相导通。
4、根据权利要求1所述的散热芯，其中所述空腔为槽道状。
5、根据权利要求1所述的散热芯，其中所述空腔内具有吸液芯。
6、一种基于上述权利要求1所述的散热芯的散热器，其中包括：
所述散热芯，用于传导和交换热量；
封堵器，封接与所述基座空腔的空腔口，用于将空腔密闭，并且防止空腔内的工质泄漏。
7、根据权利要求6所述的散热器，其中所述散热芯的每个空腔口上均封接有一个封堵器；或者所述散热芯的所有空腔的口上封接有一个封堵器，使得所有空腔相连通；或者所述散热芯的空腔为一个以上，数个空腔的空腔口上封接有一个封堵器，使得所述数个空腔相连通。
8、根据权利要求6或7所述的散热器，其中所述散热芯的材质为金属或者金属合金。
9、根据权利要求8所述的散热器，其中所述金属为铝或铜或铁。
10、根据权利要求6、7或9所述的散热器，其中所述封堵器上连接有充液管，用于填加工质。
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