CN201819599U

CN201819599U - 一种并联式多蒸发器环路热管

Info

Publication number: CN201819599U
Application number: CN 201020537272
Authority: CN
Inventors: 向军; 江贵凤
Original assignee: Beijing Qihong Technology Research & Development Center Co Ltd
Current assignee: Beijing Qihong Technology Research & Development Center Co Ltd
Priority date: 2010-09-19
Filing date: 2010-09-19
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-09-19

Abstract

本实用新型是有关于一种并联式多蒸发器环路热管，主要包括不少于一组环路热管冷凝器、两个以上相互并联的环路热管蒸发器、连接冷凝器和蒸发器的气液管路、设置在冷凝器出口与气液管路的液体管入口之间的液体分配器、以及设置在液体分配器上用于注液和抽真空的管子。本实用新型一种并联式多蒸发器环路热管，结构更加紧凑、合理，散热效率更高且成本更低，从而克服了现有环路热管的不足。

Description

一种并联式多蒸发器环路热管

技术领域

本实用新型涉及一种电子产品领域的散热装置，特别是涉及一种并联式多蒸发器环路热管。

背景技术

随着电子芯片计算能力的提升，其伴随的单位面积上的热流密度逐渐变大，而电子芯片的冷却是电子、计算机、通讯和光电设备中非常重要的一项技术。目前市场上针对大功率电子器件散热常用的方法包括以下几种：风扇、风扇配合散热器、热管加散热器再配合风扇、液冷技术配合风扇。虽然他们在一定程度上可以解决某些大功率器件的散热问题，但还是存在一些固有的缺点：风扇的噪音大；散热器体积大且重；热管的传热能力提高程度有限；液冷技术的密封泄漏和可靠性问题。

环路热管技术发明于1974年，目前广范应用于航空航天领域，近几年来环路热管技术逐渐进入电子芯片冷却领域，可以预见，当环路热管的性能得到全面提升以及有效地降低其加工成本以后，环路热管将在热流密度较高的系统或者是设备的散热领域大展身手。环路热管散热器主要具有以下优点：传热性能受重力影响小于传统热管；结构形状多样化，可以形成紧凑排列，满足不同使用需求；可以轻松实现源汇的分离从而进行远距离地热量传递等.另外由于传统热管的制造工艺相比，环路热管的制造工艺并不复杂，因此其可靠性和使用寿命和普通热管一样，可以广泛使用在一些要求比较苛刻的环境中.

请参阅图1所示，目前的环路热管多为每个蒸发器10配备一个补偿室和一个冷凝器30，蒸发器10和冷凝器30通过蒸汽传输管20和液体传输管40连接，并为蒸发器10内部的补偿室连接一注液抽真空管50。对于这种环路热管，在同时存在多个大功率热源的情况下只得同时使用多个单体环路热管，且相互独立工作，互不影响。在这种情况下，由于环路热管本身结构以及其安装的需要，会占用较大的空间。同时，由于环路热管的制作成本，对于多点热源而言，采用多个单体环路热管会导致成本的增加，并且无法协调热源之间散热需求的平衡。

由此可见，上述现有的环路热管在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种结构更加紧凑、合理，散热效率更高且成本更低的新型结构的并联式多蒸发器环路热管，实属当前业界的重要改进目标之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种并联式多蒸发器环路热管，使其结构更加紧凑、合理，散热效率更高且成本更低，从而克服现有环路热管的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型一种并联式多蒸发器环路热管，主要包括不少于一组环路热管冷凝器、两个以上相互并联的环路热管蒸发器、连接冷凝器和蒸发器的气液管路、设置在冷凝器出口与气液管路的液体管入口之间的液体分配器、以及设置在液体分配器上用于注液和抽真空的管子。

作为本实用新型的一种改进，所述的每个蒸发器内部都配有液体补偿室。

所述的蒸发器、液体补偿室的外形为圆柱或立方体。

所述的蒸发器、液体分配器的外形为圆柱或立方体。

所述的冷凝器为管壳式冷凝器、板翅式冷凝器、螺旋板式冷凝器、板片式冷凝器、翅片管式冷凝器或列管冷凝器。

所述的冷凝器和蒸发器为高导热材质，液体分配器、气液管、蒸汽汇集管为低导热材质。

所述的冷凝器和蒸发器为铜、铝、碳钢、石墨或陶瓷材质。

采用这样的结构后，本实用新型至少具有如下优点：

1、本实用新型可以设置多个蒸发器和液体补偿室，可以只配备一个紧凑式高效冷凝器，每个蒸发器对应一个热源，吸收相应的热量，然后由冷凝器通过相变将相应的热散发到冷却介质中去，装置体积小、重量轻，可以满足狭小空间内多热源高功耗的散热要求，更适于广泛推广使用；

2、本实用新型利用工作流体的相变传热，工作时，气液在各自的流道内部流动，相互之间不会产生黏性耗散，同时，本实用新型独特的结构特点充分发挥了环路热管的潜能，可承受比普通散热器能承受的更高的热流密度散热，保持热源接触表面较低的温度；

3、本实用新型中的多个蒸发器并联成一个整体，每个蒸发器都与相应的热源进行接触定位，而系统内可以只有一个高效冷凝器，因此整体性能更好，更便于定位安装；

4、本实用新型的气液管线由于可以采用金属型软管等柔性复合材料管，再结合环路热管本身的特点，所以可以灵活、有效地实现热能的传输；

5、本实用新型结构简单，可以实现大批量生产，从而降低了总体造价，适于PC、通讯、航天、风力发电等各领域的应用。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是现有单个蒸发器环路热管的结构示意图。

图2是本实用新型并联式多蒸发器环路热管实施例一的结构示意图。

图3是图2的分解结构示意图。

图4是本实用新型并联式多蒸发器环路热管实施例二的结构示意图。

图5是图4的分解结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2-5所示，本实用新型一种并联式多蒸发器环路热管，主要由一组或一组以上环路热管冷凝器、两个以上相互并联的环路热管蒸发器、连接冷凝器和蒸发器的气液管路、设置在冷凝器出口与气液管路的液体管入口之间的液体分配器、以及设置在液体分配器上用于注液和抽真空的管子。

其中，可如现有技术一样，在每个蒸发器内部都配有液体补偿室。如图所示，也可以利用液体分配器来代替液体补偿室，此时的液体分配器为一盛液体的容器，大小以能够容纳各并联式环路热管在不同工况下体积波动为准，同时，其底部的横截面积应大于或等于各气液管路接头的横截面积之和。

冷凝器可为管壳式冷凝器、板翅式冷凝器、螺旋板式冷凝器、板片式冷凝器、翅片管式冷凝器或列管冷凝器。蒸发器、冷凝器均为高导热材质，包括但不限于铜、铝、碳钢、石墨、陶瓷以及各种复合材料材质；液体分配器和气液管路优选低导热材质，在满足可靠性和密封的要求下，气液管路和液体分配器可以采用与工作液体相容的金属或塑料材质的硬或软管。上述的蒸发器、液体分配器、液体补偿室的外形可为圆柱、立方体或其它不规则形状。

实施例一

图2、图3是本实用新型的一个具体应用实例，该并联式多蒸发器环路热管系统的实施主要包括两组环路热管蒸发器和液体补偿室11、12，五根环路热管气液管路(包括蒸汽管路21、22，蒸汽汇集管23，以及液体传输管41、42)，一组环路热管冷凝器31，一根环路热管注液抽真空管51。

气液管路共用一组冷凝器31，冷凝器31由冷凝管与散热翅片组组成，起到散热作用，环路热管蒸发器11、12通过气液管路与冷凝器连接，形成并联结构。

蒸发器11、12和液体补偿室的外形包括但不限于矩形、圆形或者其它形状；其内部结构可以根据外部蒸发器的腔体结构形状以及实际需要进行相应地设置，蒸发器11、12内部的液体补偿室可用液体分配器60替代。

气液管线21、22、23、41、42的管路布置形状和其通道截面形状可以根据需要进行相应布置。

液体分配器60的外形可以是但不限于圆柱形、矩形等其它形状的容器，其通道截面形状可以根据需要进行相应布置。

蒸汽汇集管23，其外形可以是但不限于圆柱形、矩形或其它形状。

工作时，蒸发器11、12的底面通过热传导传递从热源表面散发的热量后，在蒸发器11、12的底面附件的毛细结构表面发生气液相变，产生的蒸汽通过蒸汽管路21、22引导进入蒸汽汇集管23，在压差的作用下，蒸汽从蒸汽汇集管23出口进入到高效冷凝器31，在冷凝器31中通过管壁外的自然对流或强制对流作用释放热量，相变为液体并进入液体分配器60，在液体分配器60内，可以根据需要设置流道和截面形状，使流体均匀进入到各个液体管线41、42，液体在系统循环推动下进入液体补偿室中，再经毛细力的作用进入到蒸发器，再次吸热、相变，从而完成一次热力循环。当热源持续产生热时，如此的循环将会持续进行下去，从而将热源产生的热连续不断地传递到冷源当中去。

本实施例中的两组蒸发器11、12同时工作时，当热源产生热不相同时，根据环路热管原理，其所需的循环工作流体也不相等，此时，本实用新型的并联式多蒸发器环路热管通过蒸发器11、12和液体分配器60可以自动调节各自的平衡点，充分发挥并联式环路热管优越的传热效能。

当系统中只有一个热源产生热时，本实用新型的环路热管中对应于热源表面的蒸发器11或12会自动启动，此时所产生的蒸汽只会使少部分冷凝器31的换热面积被激活，然后所冷凝的液体进入液体分配器60，进而进入已启动的环路热管回路的液体管，然后进入到蒸发器内部，实现循环。

实施例二

图4、图5所示为三个蒸发器13、14、15相互并联的环路热管，其共用的一个冷凝器32，并通过液体分配器61和气液管路24、25、26、27、43、44、45构成一个并联式环路热管，在液体分配器61上盖面设置有注液和抽真空的管子52。其工作原理同实施例一。

本实用新型并联式多蒸发器环路热管，包括至少两个蒸发器和液体补偿室、不少于四根液体管线和蒸汽管线、一个高效冷凝器。环路热管蒸发器与冷凝器之间通过液体分配器和气液管线连接，其中蒸汽管线的流程是先由单根管线将来自并联的每个蒸发器的蒸汽引出到汇集蒸汽的管线内，然后蒸汽在压差的推动下流到冷凝器内部进行冷凝；液体补偿室串联在蒸发器的后边(也可以取消前述的独立液体补偿室，而用液体分配器和液体管线充当每个蒸发器的液体补偿室)；液体分配器处设置有注液和抽真空的管子52，此管也可以布置在冷凝器的入口处。本实用新型散热效率更高，结构更为紧凑，可广泛适用于中央处理器、图形处理器、发光二极管照明设备、高能电子芯片、射频芯片、航空航天设备等各种设备散热领域。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，只要满足环路热管的运行机制，蒸发器和液体补偿室可以是任意多个，蒸发器、液体分配器、气液管路的形状和冷凝器的形式也可以进行适当调整，当采用类似的并联回路时，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于主要包括不少于一组环路热管冷凝器、两个以上相互并联的环路热管蒸发器、连接冷凝器和蒸发器的气液管路、设置在冷凝器出口与气液管路的液体管入口之间的液体分配器、以及设置在液体分配器上用于注液和抽真空的管子。

2.根据权利要求1所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的每个蒸发器内部都配有液体补偿室。

3.根据权利要求2所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的蒸发器、液体补偿室的外形为圆柱或立方体。

4.根据权利要求1所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的蒸发器、液体分配器的外形为圆柱或立方体。

5.根据权利要求1所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的冷凝器为管壳式冷凝器、板翅式冷凝器、螺旋板式冷凝器、板片式冷凝器、翅片管式冷凝器或列管冷凝器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的冷凝器和蒸发器为高导热材质，液体分配器、气液管、蒸汽汇集管为低导热材质。

7.根据权利要求6所述的一种并联式多蒸发器环路热管，其特征在于所述的冷凝器和蒸发器为铜、铝、碳钢、石墨或陶瓷材质。