CN201716644U - 重力式热管cpu散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热管CPU散热器，尤其是利用管内工质本身的重力特性实现循环的重力式热管CPU散热器。该散热器由盒体、重力热管、翅片组、风扇、冷凝集液器等部分组成。盒体顶面开有三个圆孔，三根重力热管的一端分别与三个圆孔焊接，另一端分别与冷凝集液器一个侧面上的孔口相连，冷凝集液器的另一个侧面与机箱内壁接触。回液管的一端与冷凝集液器下端面上的孔口相连通，另一端与盒体中下部的回液孔相连通。回液孔的正下方有一工质充灌口，用于工质的充灌和排出。本实用新型利用工质潜热带走CPU产生的热量并避免了烧结粉末材料，散热效果更好成本更低，另外工质液体在其中的流动阻力大为减小，强化了流动，也就强化了传热。

Description

重力式热管CPU散热器

技术领域

本实用新型涉及一种热管CPU散热器，尤其是利用管内工质本身的重力特性实现循环的重力式热管CPU散热器。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子芯片集成度和封装度的不断提高，芯片的发热量也在不断增加，特别是电脑的中央处理器(CPU)。众所周知，芯片温度过高会影响电脑的性能和寿命，目前已成为阻碍电子技术继续发展的瓶颈。同时，由芯片散热不良导致的系统性能不稳定，也给众多电脑用户带来了诸多不便甚至经济上的损失。目前，市场上常见的CPU散热器的设计思路大多是基于强制对流原理。一种典型的设计模式是在散热器的铜质底座上附着多肋片板，并在其上添加塑料基座风扇，风扇基座与多肋片板间以螺钉连接。运行时，通过铜质底座和多肋片板的导热作用以及风扇引起的空气强制对流作用，将CPU产生的热量散到环境中。但是，由于金属导热热阻相对较大且空气强制对流的作用有限，这种散热器的散热性能往往不尽人意，对CPU的降温效果也难以达到用户的要求。于是，又出现了一种热管式CPU散热器，这种散热器在铜质底座上开有多个槽道，以便将特制的热管嵌入其中，并在热管上串入翅片，翅片上添加风扇，风扇的基座与翅片用螺钉连接。这种散热器在运行时，CPU产生的热量通过铜质底座和热管壁传给管内工质并使其汽化，汽化工质在流经串有翅片并装有风扇的管段时冷凝放热，凝结液最终由热管内壁烧结的粉末材料所产生的毛细作用回吸，完成循环。这种热管CPU散热器充分利用了工质的潜热，其散热性能与利用显热的强制对流式散热器相比提升明显。但是，这种散热器吸热端的热管与底座一体化程度不高，且烧结粉末材料的技术难度较大，成本较高，故其市场售价也较同类产品高出上百元。

在《北京工业大学学报》2007年第11期33卷“独立翅片式液体自循环CPU散热器”，一文中介绍了一种不在热管内烧结粉末材料的重力式热管CPU散热器。这种散热器由金属盒体制成蒸发段，其中充灌制冷剂R123。在盒体顶部开一孔以连接热管，热管经过上升管段后即进入盘管段，盘管上串有翅片，经下降管与金属盒体侧面上的开口连接，形成管路循环。这种散热器在运行时，金属盒体内的工质吸收CPU散发的热量汽化，蒸汽经过上升管段进入盘管段，在盘管段内凝结放热，凝结液则在重力的作用下，沿下降管注回金属盒体中，实现循环。这种热管CPU散热器利用工质本身的重力特性实现循环，不必在管内烧结粉末材料，降低了成本；同时，金属盒作为蒸发段，与热管浑然一体。但这种单管加盘管的设计模式导致工质流动阻力较大且难以保证蒸汽在回流前完全冷凝并缺少在空气侧的强化传热，其散热效果并不十分理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够进一步增加散热量、降低CPU温度的重力式热管散热器，使其不仅能够大幅度减小工质在流动过程中的阻力，又能保证汽化工质在循环过程中实现最大限度的凝结甚至产生过冷。

为实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。该散热器由盒体、重力热管、串在重力热管上的翅片组、电动风扇以及冷凝集液器组成。盒体作为散热器的蒸发段，顶面开有三个圆孔，圆孔的直径与重力热管的内径相一致。三根重力热管以焊接的方式依次与三个孔口相连。三根重力热管均在依次经过垂直上升段、水平连接段、垂直下降段、机箱趋向段等四个管段后与冷凝集液器相连，四个管段之间则均以弯头连接。冷凝集液器为一矩形容器，在其侧面等距离地开有三个直径与重力热管内径相同的孔口，三根重力热管的机箱趋近段以焊接的方式依次与这三个孔口相连，冷凝集液器该接管面的相对面与机箱内壁接触。冷凝集液器的下端面也开有一直径与重力热管内径相同的孔口，一根倾斜的回液管一端以焊接的方式与该孔口相连，另一端则与位于盒体中下部的回液孔相连，连接方式仍为焊接。回液孔的正下方有一工质充灌口，以实现工质的充灌和排出。

重力热管垂直下降段串有翅片组以作为散热器的冷凝段。串片区域的竖直截面形状为正方形。风扇通过基座卡在翅片组的竖直截面上，并用螺钉固定。风扇正对机箱的出风口，并由CPU自带的风扇电路控制开停。

工作时，循环工质吸收CPU散发的热量而汽化，自热管垂直上升段流入串有翅片组的冷凝段凝结放热，最终回注入蒸发段盒体中，盒体上开有工质充灌口。

相比于单管加盘管的设计，本实用新型提出的重力式热管CPU散热器，工质液体在其中的流动阻力大为减小，强化了流动，也就强化了传热。由于加入了冷凝集液器，使得在冷凝段未凝结的工质完全冷凝，已凝结的工质获得过冷。冷凝集液器与机箱内壁接触，与机箱温度接近，远低于冷凝段温度，这样既可以保证冷凝集液器中工质的冷凝效果，又使得整个机箱都参与到CPU的散热环节中。由风扇引起的强制对流，在翅片组内部形成负压，强化了冷凝段空气侧的对流换热，并将热量及时从机箱上的排风口排出。上述三项技术特点，使得本重力式热管CPU散热器的换热性能大幅度提高，有效地降低了CPU的表面温度。

附图说明

图1是本实用新型重力式热管CPU散热器中热管分段的侧视图

图2是本实用新型重力式热管CPU散热器一个具体实施方式的装配图

图3是本实用新型重力式热管CPU散热器按图2具体实施方式的完成图

图4是本实用新型重力式热管CPU散热器按图2具体实施方式的机箱连接图1

图5是本实用新型重力式热管CPU散热器按图2具体实施方式的机箱连接图2

图中：1-重力热管垂直上升段，2-弯头，3-重力热管水平连接段，4-弯头，5-重力热管垂直下降段，6-弯头，7-重力热管机箱趋向段，8-翅片组，9-散热器夹子，10-CPU，11-硅胶层，12-盒体，13-风扇控制电路接头，14-螺钉，15-工质充灌口，16-回液管，17-冷凝集液器，18-风扇，19-风扇基座，20-凸缘，21-螺纹孔，22-螺钉×4，23-主板，24-机箱，25-机箱排风口，26-机箱内壁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1～图3所示，本重力式热管CPU散热器，以盒体12作为蒸发段。盒体12呈长方形，一侧与CPU10表面接触，且该接触面的表面积略大于CPU10的实际表面积。工质通过盒体12壁面吸收CPU10发出的热量而汽化，蒸汽沿盒体12上端的开孔进入重力热管。盒体12的上端面等距离地开有三个直径与重力热管内径相同的孔，并通过焊接的方法依次与三根重力热管的垂直上升段1相连。三根重力热管的垂直上升段1给予汽化工质一个足够长的上升通道，使其流动到机箱内温度较低的区域以方便冷凝。垂直上升段1通过弯头2与热管水平段3相连，热管水平段3通过弯头4与热管垂直下降段5相连。工质在垂直下降段5中逐渐冷凝，冷凝液在重力的作用下沿管壁向下流动，进入热管机箱趋向段7，热管垂直下降段5与热管机箱趋向段7通过弯头6相连。在热管垂直下降段5上串有翅片组8，翅片组8的竖直截面为正方形，在风扇18的共同作用下，强化热管垂直下降段5中工质蒸汽的凝结作用，从而共同组成重力热管散热器的冷凝段。此后，未冷凝的工质蒸汽与液滴的混合物经热管机箱趋向段7流入冷凝集液器17以进一步冷凝或获得过冷。冷凝集液器17为一长方形容器，在其一侧等距离地钻有三个直径与重力热管内径相同的孔，三根热管的机箱趋向段7则通过焊接的方式与这三个孔依次相连。冷凝集液器17开孔面的相对面与机箱内壁26接触，使其与温度较低的机箱壳体温度接近，确保达到设计的冷凝效果。冷凝集液器17的下端面钻有一直径与回液管16内径相同的孔。回液管16的一端以焊接的方式与该孔相连，另一端则以相同的方式与盒体12中下部的回液孔连通。倾斜的回液管16有利于凝结工质更顺畅地流回散热器的蒸发段，实现循环。回液孔的正下方开有制冷剂工质充灌口15，以实现工质的充灌和排出。三根重力热管的管段分布相同，走向相互平行，不同管段间连接方式一致。

风扇18依靠风扇基座19与串在热管垂直下降段5上的翅片组8相连。风扇基座19的四角各有一个凸缘20，凸缘20上开有螺纹孔21，与螺钉22的螺纹相配合。螺钉22通过螺纹孔21钻穿翅片，插入翅片组8，从而将风扇基座19与风扇18固定在翅片组8上。风扇正对机箱排风口25，使得热量能够及时地排到机箱之外，从而保证机箱内温度在一个合理的区间内浮动，为散热器的工作创造一个有利的冷凝条件。

为加强传热，在盒体12的背面涂一层硅胶，硅胶层11与CPU10紧密接触，并用CPU10自带的散热器夹子9，通过螺钉14将盒体12固定在CPU10上。

如图4所示，使用时，通过工质充灌口15向盒体12中充入工质，充灌量为其内容积的60％-80％。在主板23的插座上插好风扇控制电路接头13，在保证机箱内壁26与冷凝集液器侧面相接触的情况下，合上机箱24后开机即可。

当然，此重力式热管CPU散热器各个管段之间的连接不仅限于弯头，还可采用其他形式，同时，也可以用弯管器将一根热管直接弯成不同管段。此外，盒体的截面形式也可采用正方形或其它适用形状；冷凝集液器的截面形式也可为半圆形、圆形或其它适用形状。这样的变化均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种重力式热管CPU散热器，包括盒体、重力热管、串在重力热管上的翅片组，其特征在于：还包括冷凝集液器和回液管；其中：盒体作为散热器的蒸发段，顶面开有三个圆孔，圆孔的直径与重力热管的内径相同，三根重力热管分别与三个圆孔相连通，每根重力热管都依次经过垂直上升段、水平连接段、垂直下降段、机箱趋向段四个管段后与冷凝集液器相连，四个管段之间则均以弯头相连接，冷凝集液器为一矩形容器，在其一个侧面等距离地开有三个直径与重力热管内径相同的孔口，三根重力热管的机箱趋向段以焊接的方式依次与这三个孔口相连，冷凝集液器的另一个侧面与机箱内壁接触，冷凝集液器的下端面开有一直径与重力热管内径相同的孔口，一根倾斜的回液管一端与该孔口相连通，另一端则与位于盒体中下部的回液孔相连通；回液孔的正下方有一工质充灌口，以实现工质的充灌和排出。

2.根据权利要求1所述的一种重力式热管CPU散热器，其特征在于：还包括有风扇，风扇通过风扇基座固定在翅片组上，风扇正对机箱上的排风口。

3.根据权利要求2所述的一种重力式热管CPU散热器，其特征在于：所述风扇基座的四角各有一个凸缘，凸缘上开有螺纹孔，与螺钉的螺纹相配合，螺钉通过螺纹孔钻穿翅片，插入翅片组，将风扇基座与风扇固定在翅片组上。

4.根据权利要求1所述的一种重力式热管CPU散热器，其特征在于：三根重力热管与盒体顶面的圆孔的连接方式为焊接。

5.根据权利要求1所述的一种重力式热管CPU散热器，其特征在于：回液管与冷凝集液器下端面的孔口和盒体中下部的回液孔之间的连接方式为焊接。

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