CN203416546U - 传热单元 - Google Patents
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Abstract
根据本申请提供了一种传热单元,包括:一上板;一下板,其面向所述上板;一内部空间,其由所述上板和所述下板形成,且该内部空间内能够密封有制冷剂;一第一区域,其为所述内部空间的一部分区域且设有一第一柱部,所述第一柱部形成沿X轴方向延伸的多个第一通道;以及一第二区域,其为所述内部空间中除了所述第一区域以外的区域且设有一第二柱部,所述第二柱部形成沿所述X轴方向和Y轴方向延伸的多个第二通道,所述第一通道和所述第二通道在所述第一区域和所述第二区域的一边界处连通。
Description
相关申请的引用
本申请主张于2010年4月17日向日本特许厅提交的题为“传热单元、电路板及电子设备”的在先日本专利申请的优先权,所述在先专利申请的内容整体上全部并入本文。
技术领域
本申请概括而言涉及一种将从诸如半导体集成电路、LED元件、功率元件、电子器件等之类的发热体吸收到的热量高效地进行传送的传热单元。
背景技术
诸如半导体集成电路、LED元件、功率元件之类的电子器件使用在电子设备、工业设备以及汽车等中。这些电子器件因流过其内的电流发热而成为发热体。当发热体发的热量高于一定温度时,将产生无法保证电子器件正常工作的问题,而且存在对其它器件产生负面影响的可能性,而且因此可能导致电子设备自身的性能受损。
为了冷却这种发热体,已有方案提出一种冷却装置,其采用通过密封的制冷剂的蒸发和冷凝而具有冷却效果的热管。在热管中,当密封在热管中的制冷剂蒸发时,从发热体移出热量。蒸发后的制冷剂经由放热而冷凝,而冷凝后的制冷剂返回。热管通过这种蒸发和冷凝的循环来冷却发热体。就是说,热管将热量进行扩散和传送。此外,通过与一散热部件结合,通过热管所扩散和传送的热量进行冷却。当与金属散热部件相比时,热管能够利用制冷剂更高效地将热量进行扩散和传送。
近年来,需要冷却的电子器件已不是仅限于诸如中央处理器(CPU)或专用IC之类的相对大的半导体集成电路,而是常为诸如发光装置之类的极小的电子器件。这种小型的电子器件的尺寸小,但经常多个电子器件一起构成一个组。因此,使用热管的冷却装置必须对多个电子器件进行冷却。
这种类型的小型电子器件通常安装在电路板的一个部分,并且在所安装的部位处未留有额外的空间,从而无法从该部位散出或排出热量。因此,在从电子器件移出热量之后,必须以高速传送热量并随后在传送目的地处进行冷却。就是说,希望用于沿一特定方向以高速传送热量的传热元件为采用制冷剂的蒸发和冷凝的传热元件。已有多种方案提出将从发热体移出的热量沿一特定方向传送的热管。例如,参见日本专利申请11-101585、日本专利申请2002-039693、日本专利申请2010-007905、以及日本专利申请2007-113864。
在这类热管中,热量从发热体移出,制冷剂密封在由一上板和下板接合在一起形成的一内部空间中,且发热体的热量通过这种密封制冷剂的运动的循环而传送。在采用热管的冷却装置中,对于冷却能力的提高而言,传热效率(其由蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动构成的每次循环速度、以及单位时间内的循环次数来确定)的提高是重要的。
此时,密封在所述内部空间中的制冷剂因来自发热体的热量而蒸发而在所述内部空间中移动,且最终冷却并冷凝、并在所述内部空间中移动。因此,蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂在所述内部空间中沿彼此相对的方向移动的同时彼此干涉。当这种干涉效应变大时,存在的问题是这将对蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环的速度产生负面影响,这使得热传送速度降低且传送效率降低。为了防止这种蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动之间的干涉,增加所述内部空间的尺寸且无任何障碍物将是较为理想的。
另一方面,在内部空间中没有任何障碍物的一结构中,热管除了上板和下板以外没有任何东西,由此热管将变得非常脆弱。由于在热管中通过密封于热管内的制冷剂的蒸发和冷凝的重复循环来冷却发热体,所以热管将承受循环的非常高的内压。如果在这种恶劣的工作环境下热管的强度弱,则热管会因制冷剂蒸发而产生的“爆米花”(procorn)现象导致损坏,从而会产生制冷剂将泄露到电子器件和电路板上的问题。如果制冷剂泄露,则还会产生的问题是会破坏电子器件或电路板和会引起电子设备发生故障。
尽管有必要增加热管的强度,例如增加上板和下板自身的强度,但是这将导致成本增加和厚度增加,这对于本申请而言是不合适的且也会带来组装上的困难。这是因为过厚的热管由于缺少额外空间而不适用于安装有发光二 极管等元件的空间中。
因此,提高热管的强度必须在热管的内部空间中设置诸如柱体或隔板之类的加强部件。然而,设置加强部件会妨碍蒸发后的制冷剂及冷凝后的制冷剂在内部空间中的自由移动。专利申请11-101585及专利申请2002-039693试图在将来自发热体的热量沿一特定方向传送的同时增加热管强度。
专利申请11-101585中所公开的热管是一种其中存在有细孔阵列(其实际上与其说是细孔不如说是通道)的扁平热管。在专利申请11-101585所公开的热管中,各个通道使蒸发后的制冷剂移动和冷凝后的制冷剂移动。专利申请11-101585所公开的热管通过这些细孔能够将热量朝特定方向传送。就是说,蒸发后的制冷剂从所述细孔的一第一端向一第二端移动,而冷凝后的制冷剂从所述细孔的所述第二端向所述第一端移动。在专利申请11-101585所公开的技术中,热管的强度整体上通过沿宽度方向(crosswise)层叠所述多个通道来保持。
然而,在专利申请11-101585所公开的热管中,相邻的通道彼此完全隔离,从而制冷剂的移动只能沿热管的长度方向(沿所述通道的方向)进行。因此,存在的问题是,对于小型发热体而言在宽度方向上不具有冷却效果。另外,当专利申请11-101585所公开的热管对小型发热体进行冷却时,冷却负载仅施加在直接与发热体接触的热管上。就是说,仅是在通道中与发热体直接接触的制冷剂将蒸发和移动并将冷凝和移动。因此,专利申请11-101585所公开的热管存在不能发挥其全部性能的问题。
专利申请2002-039693所公开的热管通过将设置在多个层叠部件中的狭缝相互偏移来形成蒸发后的制冷剂的移动路径和冷凝后的制冷剂的移动路径。这些狭缝沿一特定方向形成,从而使制冷剂的移动和运动将沿所述特定方向进行。因此,专利申请2002-039693所公开的热管能够沿特定方向传送热量。
专利申请2002-039693也具有与专利申请11-101585相同的问题,即由多个狭缝形成的多个通道彼此独立。
在专利申请2010-007905中公开的一种热管中,多个板元件层叠在一起,该热管通过将设有多个沟槽的板元件和设有多个孔的板元件层叠利用毛细管力来传送热量。
然而,尽管专利申请2010-007905中所公开的热管能够沿长边方向传送热量,但难以沿短边方向使热量扩散。因此,当发热体小时,沿长边方向可能仅将在与发热体接触的附近的发热体的热量传送出。另外,来自发热体的热量能够通过遍布整个表面上设置的多个孔无方向性地扩散,这难以沿特定方向传送热量。
上述专利申请11-101585至专利申请2010-007905中的任何一项技术,不仅在从一端部向另一端部传送热量时不能发挥热管的全部性能,而且在将热量从中央部向一个端部传送时也不能发挥热管的最大性能。这是因为,尽管冷却仅针对通过一特定通道传送的热量,但是所述冷却也应作用于与该热量的传送不关联的通道,且由此对热管传送的热量进行冷却的冷却元件将不能发挥其最大性能。
另外,传送热量的热管的所述端部必须实现吸收来自发热体的热量的功能、将从另一端部传送来的热量进行冷却的功能两者中的任一个,或全部。因此,不管发热体的尺寸如何且不管冷却元件的尺寸如何,都希望从发热体吸收到的热量和所传送的热量沿宽度方向扩散。
然而,专利申请11-101585至专利申请2010-007905所公开的热管均不具有这种功能,从而仅来自特定部位的热量被吸收和冷却。因此,专利申请11-101585和专利申请2002-039693的热管均具有不能适用于冷却小型发热体的问题。
专利申请2007-113864公开了一种热管,所述热管使在端部处设有沿短边方向的沟槽的板元件和沿长度方向整个设有通道的板元件层叠。该热管使热量在所述端部处沿短边方向扩散而在其它位置处使热量沿长度方向移动。
然而,在专利申请2007-113864所公开的热管中,制冷剂沿长度方向仅在非常狭窄的宽度内能够移动,这使得传热效率降低。此外,沿短边方向设置的通道和沿长度方向设置的通道仅部分重合,从而存在通道之间的热传递差的问题。另外,因为所述多个通道不平衡地形成在热管内,所以还存在热管强度不足的问题。结果,专利申请2007-113864的技术也存在不能将发热体的热量沿特定方向高效传送的问题。另外,在专利申请2007-113864所公开的热管中,对于与发热体接触的位置,存在结构上的限制,且因此存在难以在高密度封装的电子设备或工业设备中使用该热管的问题。
如上所述,依据所述现有技术将发热体的热量沿特定方向传送的热管具有不能发挥其最大性能的问题。尤其是,它们具有的问题是,通过传送小型发热体的热量来进行冷却是不充分的。此外,它们在灵活处理发热体的尺寸及其接触位置的同时不能同时确保热管的强度和高效传送热量。
发明内容
鉴于上述问题,本申请的目的在于提供一种传热单元,其通过下述特征在高效传送小型发热体的热量的同时可发挥其最大性能,即:(1)通过多个柱部和多个加强部来确保强度;(2)使所述多个柱部和所述多个加强部对密封空间中的制冷剂的移动的妨碍最小化;(3)在对制冷剂移动的妨碍最小化的同时,实现制冷剂沿所需的X轴、y轴、Z轴方向的移动;以及(4)灵活地处理发热体的尺寸及其接触位置。另外,提供一种热管,其能够容易地进行安装,即使在高密度安装的电子设备和工业设备中。
值得注意的是,所述传热单元具有使蒸发和冷凝的密封制冷剂扩散的一热管结构。
鉴于上述问题,在根据本申请的一种传热单元中,由彼此正交的X轴、Y轴、Z轴来定义一空间,且所述传热单元包括:一上板;一下板,其面向所述上板;一内部空间,其由所述上板和所述下板形成,且一制冷剂密封入所述内部空间中;一第一区域,其为所述内部空间的一部分的区域且设有一第一柱部,所述第一柱部形成沿所述X轴方向延伸的多个第一通道;以及一第二区域,其为所述内部空间中除了所述第一区域之外的一区域,且所述第二区域设有一第二柱部,所述第二柱部形成沿所述X轴方向和所述Y轴方向延伸的多个第二通道;其中,所述多个第一通道和所述多个第二通道在所述第一区域和所述第二区域之间的一边界处连通。
具体地,本申请提供了一种传热单元,具有由彼此正交的X轴、Y轴、Z轴限定的一空间,所述传热单元包括:上板;下板,其面向所述上板;内部空间,其由所述上板和所述下板形成,且所述内部空间内能够密封入制冷剂;第一区域,其为所述内部空间的一部分区域且设有一第一柱部,所述第一柱部形成沿所述X轴方向延伸的多个第一通道;以及第二区域,其为所述内部空间内除了所述第一区域以外的区域,所述第二区域设 有一第二柱部,所述第二柱部形成沿所述X轴方向和所述Y轴方向延伸的多个第二通道;其中,所述第一通道和所述第二通道在所述第一区域和所述第二区域的一边界处连通。
在所述第一通道中,不仅蒸发后的制冷剂沿所述X轴方向移动,而且冷凝后的制冷剂也沿所述X轴方向移动。
在所述第二通道中,不仅蒸发后的制冷剂沿所述X轴方向和所述Y轴方向移动,而且冷凝后的制冷剂也沿所述X轴方向和所述Y轴方向移动。
不仅蒸发后的制冷剂在所述第一通道和所述第二通道的所述边界处相互移动,而且冷凝后的制冷剂也在所述第一通道和所述第二通道的所述边界处相互移动。
所述第二区域设置在所述内部空间的两端部的至少一个端部处。
所述一第一区域设置在所述内部空间中除了所述第二区域以外的一区域。
所述第二区域设置在所述内部空间的中部。
所述第一区域设置在所述内部空间中除了所述第二区域以外的区域。
所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且也使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动。
所述第一区域将从所述第二区域移来的热量沿所述X轴方向传送。
当所述第二区域设置在所述内部空间的一第一端部和与所述第一端部相对的一第二端部处时,所述第一端部侧的所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动。
当所述第二区域设置在所述内部空间的所述第一端部和与所述第一端部相对的所述第二端部处时,所述第一区域将从所述第一端部侧的所述第二区域移来的热量沿所述X轴方向传送。
当所述第二区域设置在所述内部空间的所述第一端部和与所述第一端部相对的所述第二端处时,所述第二端部侧的所述第二区域使所述第一区域传送来的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散。
当所述第二区域设置于所述内部空间的中部,且所述第一区域设置于所述内部空间的所述第一端部和与所述第一端部相对的所述第二端部处 时,所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动。
当所述第二区域设置于所述内部空间的所述中部,且所述第一区域设置于所述内部空间的所述第一端部和与所述第一端部相对的所述第二端部处时,所述第一区域将从所述第二区域移来的热量沿所述X轴方向传送。
所述上板和/或所述下板还具有与所述发热体热接触的一吸热部。
所述吸热部设置为横跨所述第一区域和所述第二区域。
所述第一柱部具有将所述多个第一通道中的相邻的第一通道连通在一起的切口。
所述第二区域具有沿所述Z轴方向层叠的一个或多个中间板。
所述中间板形成沿所述Z轴方向层叠的所述第二柱部。
所述第二柱部形成多个沿所述X轴方向、所述Y轴方向、以及所述Z轴方向延伸的第二通道。
所述第二柱部包括一大柱件和比所述大柱件小的一小柱件。
所述第一通道和所述第二通道中的至少一部分具有使冷凝后的制冷剂移动的毛细管力。
所述上板、所述下板、所述第一柱部和/或所述第二柱部中的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有一沟槽。
所述上板和/或所述下板还在面向所述第一区域和/或所述第二区域的至少一部分的一区域中设有用于将传送来的热量散出的一散热部。
所述上板、所述下板、所述第一柱部、和/或所述第二柱部中的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有金属镀层。
所述第一区域在所述Y轴方向上的宽度和所述第二区域在所述Y轴方向上的宽度基本相同。
根据本申请所述的传热单元在密封有制冷剂的密封空间中设有在所述第一区域和所述第二区域中的不同的柱部,以由此不仅确保强度而且实现了沿X轴、Y轴、以及Z轴方向的最佳的热量扩散和传送。
另外,通过使在与发热体热接触的部位处吸收到的热量沿长边方向和短边方向扩散的同时使所扩散的热量沿长边方向传送,所述传热单元能够在发挥作为热管的最大性能的同时高效传送发热体的热量。
结果是,根据本申请所述的传热单元能够高效传送来自小型发热体的热量。
另外,根据本申请所述的传热单元也能够在应对发热体的设置位置变化的同时高速传送来自发热体的热量。
附图说明
通过参考下面的结合附图的详细说明,可以最佳地理解本申请在结构和工作上的组织及方式以及另外的目的和优点,其中,相似的附图标记表示相似的元件,并且在附图中:
图1是根据本申请的第一实施例的一传热单元的一视图;
图2是根据本申请的第一实施例的传热单元的一内部视图;
图3是根据本申请的第一实施例的传热单元的一工作说明图;
图4是根据本申请的第一实施例的传热单元的一工作构思示意图;
图5是根据本申请的第二实施例的传热单元的一内部立体图;
图6是根据本申请的第二实施例的传热单元的端部的一剖视图;
图7是根据本申请的第二实施例的传热单元的一内部示意图;
图8是根据本申请的第二实施例的传热单元的第二区域附近的一放大图;
图9是根据本申请的第二实施例的传热单元的一平面图;
图10是根据本申请的第二实施例的传热单元的一视图;
图11是根据本申请的第三实施例的一传热单元的一组装视图;
图12a1-图12c2是将实施例和对比例列出的一说明图,图12a1和图12a2表示实施例的两个视图,图12b1和图12b2表示对比例1的两个视图,图12c1和图12c2表示对比例2的两个视图;
图13是示出实施例和对比例的测定结果的一图表;
图14是根据本申请的第四实施例的一传热单元的一侧视图;以及
图15是根据本申请的第五实施例的一电子设备的一示意图。
具体实施方式
尽管本申请可以容易具有多种不同形式的实施例,但示出在附图中且本 文将详细说明的是仅仅是其中几个具体实施例,同时应该理解的是,本说明书应当视为本申请的原理的一个示例说明,且不意欲将本申请限制于本文所示出的图样。
在图中示出的实施例中,诸如上、下、左、右、前和后之类的方向指示是用于解释本申请中不同部件的结构和运动,这些表述是相对的而不是绝对的。当这些部件处于图中所示的位置时,这些指示是恰当的。但是,如果这些部件位置的说明发生变化,那么这些方向指示也将会相应地发生变化。
根据本申请的第一实施方式的一种传热单元是这样一种传热单元,其中由彼此正交的X轴、Y轴、Z轴来定义一空间,且所述传热单元包括:一上板;一下板,其面向所述上板;一内部空间,其由所述上板和所述下板形成且其内能够密封入一制冷剂;一第一区域,其为所述内部空间的一部分区域且设有一第一柱部,所述第一柱部形成沿所述X轴方向延伸的多个第一通道;以及一第二区域,其为所述内部空间中除了所述第一区域以外的区域,且所述第二区域设有一第二柱部,所述第二柱部形成沿所述X轴方向和所述Y轴方向延伸的多个第二通道;其中,所述第一通道和所述第二通道在所述第一区域和所述第二区域的一边界处连通。
根据该结构,所述传热单元不仅能够具有提高的强度,而且即使是针对小型发热体,所述传热单元也能够将从发热体移出的热量在完全利用所述传热单元的短边方向的同时也能沿长度方向传送。
在根据本申请的第二实施方式的一个传热单元中,除了所述第一实施方式的内容之外,在所述第一通道中,不仅蒸发后的制冷剂沿所述X轴方向移动而且冷凝后的制冷剂也沿所述X轴方向移动;以及在所述第二通道中,不仅蒸发后的制冷剂沿所述X轴方向和所述Y轴方向移动,而且冷凝后的制冷剂也沿所述X轴方向和所述Y轴方向移动。
根据该结构,所述传热单元能够在沿长边方向传送从发热体移出的热量的同时可完全利用短边方向来传送热量。
在根据本申请的第三实施方式的一种传热单元中,除了所述第一和第二实施方式的内容之外,不仅蒸发后的制冷剂在所述第一通道和所述第二通道中相互移动,而且冷凝后的制冷剂也在所述第一通道和所述第二通道中相互 移动。
根据该结构,所述传热单元能够利用具有不同功能的所述第一区域和所述第二区域高效传送热量。
在根据本申请的第四实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第三实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第二区域设置在所述内部空间的两端部的至少一个端部处,而所述第一区域设置在所述内部空间中除了所述第二区域以外的区域中。
根据该结构,所述传热单元能够将设置在一端部处的发热体的热量向另一端部传送。
在根据本申请的第五实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第四实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第二区域设置在所述内部空间的中央部,而所述第一区域设置在所述内部空间中除了所述第二区域以外的区域。
根据该结构,所述传热单元能够将设置在其中央的发热体的热量向两端传送。
在根据本申请的第六实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第五实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动,而且所述第一区域将从所述第二区域移动来的热量沿所述X轴方向传送。
根据该结构,所述传热单元能够充分利用所述Y轴方向以将从发热体移出的热量扩散,并沿所述X轴方向传送该热量。
在根据本申请的第七实施方式的一种传热单元中,除了所述第六实施方式的内容之外,当所述第二区域设置在所述内部空间的一第一端部和与所述第一端部相对的一第二端部处时,所述第一端部侧的所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动;以及所述第一区域将从所述第一端部侧的所述第二区域移出的热量沿所述X轴方向传送,而所述第二端部侧的所述第二区域使所述第一区域传送来的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩 散。
根据该结构,所述传热单元利用所述第二区域将从发热体移出的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且利用所述第一区域将从发热体移出的热量沿所述X轴方向传送。此外,所述传热单元利用未设置任何发热体的所述第二区域散热。因此所述传热单元具有冷却发热体的能力。
在根据本申请的第八实施方式的一种传热单元中,除了所述第六实施方式的内容之外,所述第二区域设置于所述内部空间的中央部,且当所述第一区域设置于所述内部空间的一第一端部和与所述第一端部相对侧的一第二端部处时,所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动,而所述第一区域将从所述第二区域移出的热量沿所述X轴方向传送。
根据该结构,所述传热单元利用位于中央的所述第二区域使发热体的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,且利用位于两端处的所述第一区域将发热体的热量沿所述X轴方向向所述传热单元的两端传送。这用于希望将发热体的热量向多个方向传送的情况。
在根据本申请的第九实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第八实施方式中的任一实施方式的内容之外,另外地,所述上板和/或所述下板还具有与所述发热体热接触的一吸热部,且所述吸热部设置为横跨所述第一区域和所述第二区域。
根据该结构,所述传热单元高效吸收来自发热体的热量,这能够沿特定方向进行传送。另外,这提高了所述传热单元的传热效率。
在根据本申请的第十实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第九实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第一柱部具有将所述多个第一通道中的相邻的第一通道连通在一起的一切口。
根据该结构,能够在所述多个第一通道之间进行制冷剂交换。
在根据本申请的第十一实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第二区域具有沿所述Z轴方向层叠的一个或多个中间板,其中所述中间板形成沿所述Z轴方向层叠的所述第二柱部,而且所述第二柱部形成沿所述X轴方向、所述Y轴方向、以及 所述Z轴方向的多个第二通道。
根据该结构,所述第二区域能够使热量沿三维扩散。
在根据本申请的第十二实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十一实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第二柱部包括一大柱件和比所述大柱件小的一小柱件。
根据该结构,所述第二通道具有一更复杂的结构并产生较大的毛细管力。因此,所述第二通道高效地使蒸发后的制冷剂扩散和冷凝后的制冷剂移动。
在根据本申请的第十三实施方式的一种传热单元中,除了第一至第十二实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第一通道和所述第二通道中的至少一部分具有使冷凝后的制冷剂移动的毛细管力。
根据该结构,所述传热单元能够使冷凝后的制冷剂移动,这使得通过蒸发后的制冷剂的传送和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环能传送发热体的热量。
在根据本申请的第十四实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十三实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述上板、所述下板、所述第一柱部、和/或所述第二柱部中的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有一沟槽。
根据该结构,所述第一通道和所述第二通道的毛细管力得以提高。
在根据本申请的第十五实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十四实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述上板和/或所述下板还在与所述第一区域和/或所述第二区域的至少一部分相面向的区域中设有用于将传送来的热量散出去的一散热部。
根据该结构,所述传热单元能够快速冷却传送来的热量。结果可以提高蒸发后的制冷剂的传送和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环的效率,这使所述传热单元能以高效率传送热量。
在根据本申请的第十六实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十五实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述上板、所述下板、所述第一柱部、和/或所述第二柱部中的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有金属镀层。
在根据本申请的第十七实施方式的一种传热单元中,除了所述第一至第十六实施方式中的任一实施方式的内容之外,所述第一区域在所述Y轴方向上的宽度和所述第二区域在所述Y轴方向的宽度基本相同。
根据该结构,所述传热单元能够最大限度地利用短边方向传送热量。因此,所述传热单元并不要求额外的安装空间。
下面参照附图说明本申请的各个实施例。
值得注意的是,热管是实现下述功能的部件、构件、装置或设备,即,通过反复使密封在一内部空间内的一制冷剂吸收来自发热体的热量而蒸发,并使蒸发后的制冷剂冷却冷凝从而冷却发热体。本说明书中的传热单元指的是用于通过一制冷剂的移动将来自发热体的热量进行传送的部件、构件、设备或装置。
由于根据本申请所述的传热单元利用热管的功能和工作,所以将首先说明热管的概念。
热管具有密封入其内的一制冷剂,其中作为受热面的一表面与诸如电子器件之类的发热体接触。处于内部的制冷剂吸收发热体的热量而蒸发,其中在蒸发时将发热体的热量移出。蒸发后的制冷剂在热管中移动。移动的蒸发后的制冷剂在一散热面(或者通过一散热器或冷却扇等的二次冷却部件)冷却冷凝。通过冷凝成为液体的制冷剂在热管内移动,以再次向所述受热面移动。移动至所述受热面的制冷剂再次蒸发而移出发热体的热量。
通过以这种方式反复使制冷剂蒸发和冷凝,热管传送来自发热体的热量,以由此使发热体冷却。特别地,热管的密封有制冷剂的内部空间中,使蒸发后的制冷剂和使冷凝后的制冷剂沿一特定方向移动,从而热管能够将从发热体移出的热量沿所述特定方向传送。
将利用图1和图2说明根据第一实施例的传热单元的总体概要。
图1是根据本申请的第一实施例的一传热单元的立体图。图2是根据本申请的第一实施例的传热单元的内部立体图,其以立体剖视图的形式示出了在传热过程中该单元的内部情况。
首先,如图1和图2所示,一个三维空间由彼此正交的X轴、Y轴、Z轴来定义。传热单元1的结构将采用X轴、Y轴、Z轴来说明。另外,尽管 传热单元1的内部可具有各种结构,但从外部观察时传热单元1具有如图1所示的一扁平长方体形状。当然,也可以对所述表面进行各种处理。
传热单元1设有:一上板2;面向上板2的一下板3;以及一内部空间4,该内部空间能够密封入一制冷剂且由上板2和下板3形成。内部空间4具有:一第一区域5,位于内部空间4的部分区域中;以及两第二区域6、7,位于除了第一区域5之外的其余区域中。在图2中,所述第一区域5设置在传热单元1的长边方向(X轴方向)上的中央附近,而两第二区域6、7设置在传热单元1的长边方向(X轴方向)上的两端。在第一区域5设有第一柱部8,从而在第一区域5中沿X轴方向形成多个第一通道9。第一柱部8是位于第一区域5中的、长边方向沿X轴方向的一三维元件,而介于所述多个第一柱部8之间的区域形成多个第一通道9。这样,多个均具有长边方向的三维元件的第一柱部8沿X轴方向排列设置,以形成沿X轴方向延伸的多个第一通道9。
另一方面,两第二区域6、7设有多个第二柱部10,所述第二柱部形成沿X轴方向和Y轴方向延伸的多个第二通道11。所述多个第二柱部10是在第二区域6、7中的沿X轴方向和Y轴方向排列的多个三维元件。介于沿X轴方向排列的多个第二柱部10之间的区域形成沿Y轴方向延伸的通道,而介于沿Y轴方向排列的多个第二柱部10之间的区域形成沿X轴方向延伸的通道,其中,沿X轴方向延伸的通道和沿Y轴方向延伸的通道组成格子状。这些格子状的通道形成第二通道11。
制冷剂被密封入内部空间4中,且来自发热体的热量通过密封的制冷剂的反复蒸发和冷凝而沿一特定方向传送。然而,如果内部空间4是完全空的,则由于内部空间4因制冷剂蒸发和冷凝所产生的压力增加和减少的负荷而膨胀和收缩,所以存在传热单元1会被损坏或破坏的可能性。第一柱部8和第二柱部10不仅确保传热单元1的强度而且形成能够沿X轴方向和Y轴方向扩散和传送热量的第一通道9和第二通道11。
第一通道9和第二通道11在第一区域5与第二区域6之间的边界12处和第一区域5与第二区域7之间的边界13处连通。这些连通能使从第二通道11移动的制冷剂(蒸发后的制冷剂和/或冷凝后的制冷剂)移动到第一通道9 中并随后移动通过第一通道9。另外,内部空间4中的第一区域5的Y轴方向宽度和第二区域6、7的Y轴方向宽度(即短边方向上的宽度)基本相同。宽度基本相同使得沿X轴方向传送热量的第一区域5的宽度和沿X轴方向及Y轴方向扩散热量的第二区域6、7的宽度彼此相同,从而使由传热单元1的三个维度形成的整个内部空间4能够用于传送热量。
值得注意的是,在图2中,为了确保附图的清晰,对于第一柱部8、第二柱部10、第一通道9、以及第二通道11而言,仅对这些部件的一部分进行了附图标记;然而,未标注附图标记的那些部件也分别与第一柱部8、第二柱部10、第一通道9、以及第二通道11对应。例如,与第一柱部8形状相同的直立元件在没有特别说明的情况下也全部为第一柱部8。这在图3及以后也是如此。
下面将利用图3说明传热单元1的工作。
图3是根据本申请的第一实施例中的传热单元的工作说明图。尽管传热单元1内部的示意结构示出在图3中,但是密封入内部空间4中的制冷剂的移动(即热量的扩散和传送)将利用箭头来说明。
上板2和下板3均为具有长边方向和短边方向的平板形状,其中X轴方向沿长边方向而Y轴方向沿短边方向。这种形状类型的上板2和下板3使得传热单元1呈具有长边方向和短边方向的平板形状。
一发热体20设于传热单元1的底面(下板3的底面)。另外,发热体20设于所述底面的面向第二区域6的一位置处。值得注意的是,发热体20是诸如电子器件、电子元件、半导体集成电路、发光元件、电路板、机械构件、机械元件等产生热量的部件。另外,发热体20设于所述底面的面向第二区域6的一位置处。如上所述,第一区域5具有沿X轴方向延伸的多个第一通道9,而第二区域6、7具有沿X轴方向和Y轴方向延伸的多个第二通道11。
传热单元1在第二区域6中从发热体20移出热量,由于制冷剂密封在内部空间4中,所以来自发热体20的热量使制冷剂蒸发。蒸发后的制冷剂在第二区域6的第二通道11中沿X轴方向和Y轴方向移动。就是说,在第二区域6中,从发热体20移出的热量利用第二通道11沿箭头A(X轴方向)和箭头B(Y轴方向)扩散。当然,在传热单元1中,利用X轴、Y轴、Z轴 构造形成三维内部空间4,且由此蒸发后的制冷剂的移动和热扩散也沿Z轴方向进行;然而在根据本申请的第一实施例中,将通过X轴方向和Y轴方向为例进行说明,这是因为制冷剂主要沿这些方向移动。
接着,在第二区域6和第一区域5之间的边界12处,第二通道11连通于第一通道9。因此,蒸发后的制冷剂从第二通道11移动到第一通道9中。
第一通道9在第一区域5中沿X轴形成,而蒸发后的制冷剂在第一通道9中沿以箭头C所示的方向移动。在此,在图3中,仅在一个第一通道9中标出箭头C;然而,蒸发后的制冷剂在其它第一通道9中也同样沿箭头C的方向移动。该移动的结果是,将发热体20的热量从传热单元1的一个端部处的第二区域6向传热单元1的另一端部处的第二区域7传送。
第一通道9和第二通道11在第一区域5和第二区域7之间的边界13处连通。因此,如箭头C所示,沿第一通道9移动的蒸发后的制冷剂移动进入到第二区域7的第二通道11中。
第二通道11沿X轴方向和Y轴方向延伸,且由此从第一通道9移动出的蒸发后的制冷剂沿箭头D(X轴方向)和箭头E(Y轴方向)移动。就是说,在第二区域7的第二通道11中,蒸发后的制冷剂沿短边方向和长边方向大范围地移动。
在第二区域7中,第二通道11用于使蒸发后的制冷剂沿X轴方向和Y轴方向大范围地移动,这使蒸发后的制冷剂能被冷却。这是由于蒸发后的制冷剂在通过未设有发热体20的第二区域7大范围的移动时可使蒸发后的制冷剂所包含的热量散出。
以这种方式移动通过第二区域7的蒸发后的制冷剂因冷却而冷凝,变成液体的制冷剂。结果是,冷凝后的制冷剂在第二区域7中沿第二通道11沿X轴方向和Y轴方向移动。在此,流动以箭头D、箭头E表示。
这里,第二区域7的第二通道11是非常窄的通道,且由此能够具有利用毛细管现象而使液体移动的毛细管力。
冷凝后的制冷剂在第二区域7内通过多个第二通道11沿X轴方向和Y轴方向移动之后到达第一区域5和第二区域7的边界13。由于第二区域7的第二通道11连通于第一区域5的第一通道9,所以冷凝后的制冷剂从第二通 道11移动到第一通道9中,如箭头F所示。此刻,冷凝后的制冷剂在第二通道11中不仅沿X轴方向移动而且也沿Y轴方向移动,且由此冷凝后的制冷剂在内部空间4中也在短边方向上扩散。因此,在边界13处,冷凝后的制冷剂能够移动到在内部空间4中沿短边方向排列的多个第一通道9的每一个通道中。
移动到第一通道9中的冷凝后的制冷剂通过第一通道9沿X轴方向移动,如箭头G所示。就是说,冷凝后的制冷剂从位于第二区域7的端部朝向位于第二区域6的端部移动通过第一通道9。第一通道9形成周缘闭合的细通道,由此第一通道9能够呈现毛细管力。第一通道9利用这种毛细管力使冷凝后的制冷剂沿X轴方向移动。
沿X轴方向移动通过第一通道9的冷凝后的制冷剂到达第二区域6,第二区域6中存在有多个非常细的通道;而且冷凝后的制冷剂在该第二区域6中吸收来自发热体20的热量而再次蒸发。蒸发后的制冷剂再次沿X轴方向和Y轴方向移动通过第二通道11。这样,蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环能使传热单元1将来自发热体20的热量从位于第二区域6的端部向位于第二区域7的端部传送。此时,发热体20的热量在第二区域6中沿传热单元1的长边方向和短边方向扩散,而第一区域5沿传热单元1的长边方向传送热量。因此,传热单元1能够利用整个内部空间4传送发热体20的热量,同时利用所述多个第一柱部8和所述多个第二柱部10保持传热单元1的强度。
下面将更详细地说明采用传热单元1进行传热的优点及特征。
依赖于发热体20的形状和尺寸,传热单元1即使在沿长边方向传热时也必须能够最大限度地利用内部空间4(换句话说,传热单元1)的长边方向和短边方向而使制冷剂移动。
由来自设置在第二区域6处的发热体20的热量蒸发的制冷剂通过第二区域6的第二通道11不仅沿X轴方向移动而且也沿Y轴方向移动。所述多个第一通道9在内部空间4内沿短边方向排列。蒸发后的制冷剂在第二区域6中通过第二通道11沿Y轴方向的移动能使蒸发后的制冷剂在边界12处移动到所述多个第一通道9中的每一个通道中,虽然可以是全部或者部分所述多 个第一通道,但是也可以是对应于比发热体20的宽度大的宽度的多个第一通道9。如此移动的蒸发后的制冷剂利用全部所述多个第一通道9移动。
结果,在第一区域5中,所述多个第一通道9全部用于将热量沿X轴方向(即,从位于第二区域6的端部向位于第二区域7的端部)传送。
另外,在第二区域7中,第二通道11能够使从第一通道9移动来的蒸发后的制冷剂沿X轴和Y轴三维地移动。因此,在第二区域7中,蒸发后的制冷剂能够在短时间内移动通过大范围的空间。结果,第二区域7能使蒸发后的制冷剂快速冷却并冷凝。
在第二区域7中,冷凝后的制冷剂在第二通道11中沿X轴方向和Y轴方向移动。因此,冷凝后的制冷剂能够在第二区域7和第一区域5的边界13处从所述多个第二通道11向所述多个第一通道9移动。就是说,在边界13处,冷凝后的制冷剂移动到沿内部空间4的短边方向排列的所述多个第一通道9(全部或部分)中。另外,在多个第一通道9中,仅有极少数冷凝后的制冷剂进入到那些主要存在蒸发后的制冷剂的第一通道9中,而多数冷凝后的制冷剂进入到其它不存在大量蒸发后的制冷剂的第一通道9中。
这样,可以完全利用第一区域5中的所述多个第一通道9使冷凝后的制冷剂沿X轴方向(即,从位于第二区域7的端部朝向位于第二区域6的端部)移动。
这种蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环是传热单元1所发挥的传热功能。换句话说,传热单元1能够完全利用传热单元1高效地沿特定方向(这里为X轴方向)传送发热体的热量,而不管发热体20的尺寸和形状如何。
值得注意的是,这里所称的“完全利用”并不是指使用所述全部多个第一通道9,而是指在使用所述多个第一通道9中的那些满足易于使蒸发后的制冷剂移动或易于使冷凝后的制冷剂移动的条件(温度、流速、流量、压力等)的第一通道。
传热单元1的热传送示意地示出在图4中。图4是示意示出根据本申请的第一实施例中的传热单元的工作的示意图。
发热体20位于第二区域6的底面处,所述底面为下板3的底面。发热体 20和所述底面热接触,从而第二区域6从发热体20移出热量。在第二区域6中,液体的制冷剂因该热量而蒸发,且蒸发后的制冷剂顺着箭头H沿X轴方向移动通过第一区域5。
从第一区域5到达第二区域7的蒸发后的制冷剂在第二区域7中冷却并冷凝。该冷却的制冷剂通过第一通道9和第二通道11产生的毛细管力从第二区域7向第二区域6移动。这个如箭头I所示。这样,如从侧面观察传热单元1能够知道的,传热单元1能够沿X轴方向高效地传送发热体20的热量。
下面将说明各个部分的细节。
下面将说明上板2。上板2以立体图的状态示出在图2中。上板2具有扁平形状且优选为具有短边方向和长边方向的矩形。当然,上板也可以在某种意义上具有与矩形不同的形状,或者它可具有弯曲形状或锯齿形状。然而,使上板2成为具有短边方向和长边方向的矩形使得传热单元1成为具有短边方向和长边方向的矩形,由此可使传热单元1将来自设置于其端部的发热体的热量沿一特定方向传送。上板2具有与传热单元1的外部形状相匹配的结构。
上板2由金属、塑料等形成,但优选由诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金、不锈钢等之类的具有高导热率或高耐蚀性(或耐久性)的金属形成。
上板2与下板3一起形成内部空间4。例如,上板2或下板3在其周缘处具有用于形成内部空间4的凸部或墙元件,其中上板2和下板3通过经由这些凸部或墙元件接合在一起而在上板2和下板3之间形成内部空间4。在与下板3接合时,这些凸部或墙元件形成包围内部空间4的侧壁。当然,这些凸部或墙元件也可以是与上板2不同或相同的部件。
另外,上板2优选在至少与内部空间4接触的表面(与蒸发后的制冷剂和/或冷凝后的制冷剂接触的表面)上具有金属镀层。这是由于设置所述金属镀层改变了所述表面的状态,这会促进蒸发后的制冷剂移动。诸如金、银、铜、铝、镍、钴或它们的合金等之类的金属可选定为所述金属镀层。当然,金属镀层可以是单层镀敷、多层镀敷、电解镀敷、或非电解镀敷。
尽管上板2名义上为“上”,但在物理上它不一定就设置在顶部,而这只是出于方便考虑。发热体可能与上板2接触,或者可能与下板3接触。
另外,上板2优选还设有注入制冷剂的注入口(未示出)。这是由于当上板2和下板3接合在一起形成内部空间4时必须将制冷剂密封在内部空间4中。所述注入口在注入制冷剂之后被密封。
值得注意的是,制冷剂可以在上板2和下板3接合在一起之后从所述注入口注入,也可以在接合时注入。另外,制冷剂的注入优选在真空下或减压下进行。在真空或减压下进行注入使制冷剂以真空或减压的状态被密封在内部空间4中。当处于减压下时,有利于降低制冷剂的蒸发/冷凝的温度,这使得制冷剂的蒸发/冷凝的循环过程中的活动性更强。
另外,上板2和/或下板3设有第一柱部8和第二柱部10。由于内部空间4由上板2和下板3形成,所以在上板2和/或下板3上设置第一柱部8和第二柱部10使得,通过将上板2和下板3接合在一起而使内部空间4设有第一柱部8和第二柱部10(或换句话说第一通道9和第二通道11)成为可能。这对于下面所述的下板3亦是如此。
下面将说明下板3。下板3是与上板2对称的部件且具有与上板2相同的结构和形状,而且在图2中,下板3以倾斜状态示出。
下板3具有扁平形状且优选为具有短边方向和长边方向的矩形。特别地,由于下板3面向上板2并与上板2接合,所以下板3优选具有与上板2相同的形状和面积。然而,下板3可以具有与上板2不同的面积或形状,只要下板3能与上板2一起形成内部空间4即可。当然,下板3可以在某种意义上具有与矩形不同的形状或者具有弯曲形状或锯齿形状。值得注意的是,与上板2一样,使下板3成为具有短边方向和长边方向的矩形使得传热单元1成为具有短边方向和长边方向的矩形,由此使得传热单元1将来自设置于其端部处的发热体的热量沿一特定方向进行传送成为可能。
下板3由金属、塑料等形成,但优选由诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金、不锈钢等之类的高导热率或高耐蚀性(或耐久性)的金属形成。
下板3与上板2接合而形成所述内部空间4,而且下板3可以在其周缘具有用于形成内部空间4的凸部或墙元件。在与上板2接合时,这些凸部或墙元件形成围出内部空间4的侧壁。当然,这些凸部或墙元件可以是与下板3不同或相同的部件。值得注意的是,上板2和下板3均可以具有凸部或墙 元件,或者仅上板2或下板3可具有凸部或墙元件。
与上板2一样,下板3可以设有一制冷剂的注入口。
下板3面向上板2而与上板2接合在一起,以形成内部空间4。
另外,下板3优选至少在与内部空间4接触的表面(与蒸发后的制冷剂和/或冷凝后的制冷剂接触的表面)上形成金属镀层。这是由于设置金属镀层后改变了所述表面的状态,这促进蒸发后的制冷剂的移动。诸如金、银、铜、铝、镍、钴或它们的合金等之类的金属可选定为所述金属镀层。当然,所述金属镀层可以是单层镀敷、多层镀敷、电解镀敷、或非电解镀敷。
尽管下板3名义上为“下”,但物理上它不一定就设置在下方,而这只是出于方便考虑。所述发热体可能与下板3接触或者可能与上板2接触。
另外,当下板3设置第一柱部8和第二柱部10时,其与上板2的情况相同。
内部空间4由上板2和下板3形成。
上板2和下板3在周缘附近具有凸起或柱体,且上板2和下板3彼此面向地接合在一起,以形成内部空间4。另外,在上板2和下板3接合在一起时,设置在上板2和/或下板3上的第一柱部8和第二柱部10接触相面对的上板2或下板3。结果是,第一柱部8或第二柱部10使上板2和下板3之间连接。第一柱部8和第二柱部10为在内部空间4中从上板2达到下板3的柱体。
制冷剂密封在内部空间4中。制冷剂采用防冻液、酒精、纯水等。
另外,内部空间4具有一第一区域5和两第二区域6、7。换句话说,内部空间4被分成第一区域5和两第二区域6、7。第一区域5和第二区域6、7的Y轴方向的宽度基本相同,且因此,第一区域5和第二区域6、7在横跨Y轴方向的整个宽度的边界12、13处连通。就是说,第一通道9和第二通道11横跨Y轴方向上的整个宽度上连通。
在内部空间4中,通过使注入的制冷剂蒸发和冷凝,将发热体的热量沿一特定方向传送。此时,内部空间4取决于热量的传送方向(制冷剂的移动方向)通过设置具有不同功能的第一区域5和第二区域6、7而能够高效地传送发热体的热量。
第一区域5设有多个第一柱部8,所述多个第一柱部8形成沿X轴方向的多个第一通道9。所述多个第一柱部8沿X轴方向设置。第一柱部8是设置在上板2和/或下板3上的具有凸起形状的直立部件,而且当上板2和下板3热接合时,第一柱部8与相对的部件(上板2或下板3)接合,从而在内部空间4内第一柱部8成为从上板2到达下板3的直立部件。结果是第一柱部8成为用于加强内部空间4的加强部。
值得注意的是,作为另一结构,第一柱部8可以设置在上板2或下板3上,而且可以是当上板2和下板3接合在一起时在内部空间4中从上板2到达下板3的直立元件。或者,所需的第一柱部8的部分设置在上板2上部分设置在下板3上,从而当上板2和下板3接合在一起时,所有所需的第一柱部8将设置在内部空间4中。或者,第一柱部8的相面对的两部分可以设置在上板2和下板3的相同位置处,从而设置在上板2上的第一柱部8的部分和设置在下板3上的第一柱部8的部分彼此接触以一起形成所需的第一柱部8。
如图2和图3所示,多个第一柱部8沿X轴方向设置,且由此相邻的第一柱部8形成沿X轴方向的多个第一通道9。所述多个第一通道9是第一柱部8形成的多个空隙。
另外,所述多个第一通道9在第一区域5中沿X轴方向延伸,且由此所述多个第一通道9的长度优选与第一区域5的X轴方向上的长度大致相等。这样,第一区域5能使制冷剂在第一区域5中沿X轴方向移动。
另外,与上板2和下板3一样,第一柱部8由金属、塑料等形成,但优选由诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金、不锈钢等之类的高导热率或高耐蚀性(或耐久性)的金属形成。另外,优选金属镀层形成在第一柱部8表面的至少一部分(而且尤其是暴露于内部空间4的表面的一部分或全部)上。这是由于设置金属镀层改变了所述表面的状态,这促进蒸发后的制冷剂的移动。诸如金、银、铜、铝、镍、钴或它们的合金等之类的金属可以选定为所述金属镀层。当然,所述金属镀层可以是单层镀敷、多层镀敷、电解镀敷、或非电解镀敷。
以这种方式在第一区域5中设置多个第一通道9使得制冷剂移动的同时 将制冷剂(蒸发后的制冷剂或冷凝后的制冷剂)分流在边界12和边界13之间的多个通路中。就是说,第一区域5能够在边界12和边界13之间传送发热体20的热量。第一区域5具有有效利用Y轴方向上的整个宽度将来自发热体20的热量沿X轴方向传送出去的功能。
下面说明所述第二区域。
第二区域6、7设置在内部空间4中第一区域5之外的其余部分。因此,内部空间4具有第一区域5和第二区域6、7。值得注意的是,第一区域5和第二区域6、7是相互具有不同功能的空间,且并非排除内部空间4包括与第一区域5和第二区域6、7无关的其它区域。所述第一区域5和所述第二区域6、7只是表示内部空间4中发挥各自功能的区域,而并不表示将内部空间4进行物理分割。
第二区域6、7设有多个第二柱部10,所述多个第二柱部10形成沿X轴方向和Y轴方向延伸的多个第二通道11。所述多个第二柱部10沿X轴方向设置。此时,在第二区域6、7中,在X轴方向的某一列中具有多个第二柱部10。例如,在图2中,在第二区域6中,两个第二柱部10沿X轴方向排列。另外,在第二区域7中,四个第二柱部10沿X轴方向排列。另外,以这种方式沿X轴方向以列设置的多个第二柱部10沿Y轴方向也排列成多列。
沿X轴方向和Y轴方向设置多个第二柱部10能使所述多个第二柱部10沿X轴方向和Y轴方向均形成多个间隙。沿X轴方向和Y轴方向的相应间隙形成沿X轴方向和Y轴方向延伸的多个第二通道11。在这些第二通道11中,蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂沿着所述多个第二柱部10中的间隙而沿X轴方向和Y轴方向移动。
第二柱部10是具有设置在上板2和/或下板3上的凸起形状的直立元件,而且在上板2和下板3热接合时,第二柱部10与相面向的元件(上板2或下板3)接合,从而在内部空间4内第二柱部10成为从上板2到达下板3的直立元件。因此,第二柱部10成为用于加强内部空间4的加强部。
值得注意的是,作为另一结构,第二柱部10可以设置在上板2或下板3上,而且可以为当上板2和下板3接合在一起时在内部空间4中从上板2到达下板3的直立元件。或者,所需的第二柱部10的部分设置在上板2上部分 设置在下板3上,从而当上板2和下板3接合在一起时,所需的第二柱部10的全部将设置在内部空间4中。或者,第二柱部10的相面向的两部分可以设置在上板2和下板3上的相同位置处,从而设置在上板2上的第二柱部10的部分和设置在下板3上的第二柱部10的部分彼此接触,以一起形成所需的第二柱部10。
另外,与上板2和下板3一样,第二柱部10由金属、塑料等形成,但优选由诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金、不锈钢等之类的高导热率或高耐蚀性(或耐久性)的金属形成。另外,优选金属镀层形成在第二柱部10表面的至少一部分(而且尤其是暴露于内部空间4的表面的一部分或全部)上。这是由于设置所述金属镀层改变了所述表面的状态,这促进蒸发的制冷剂的移动。诸如金、银、铜、铝、镍、钴或它们的合金等之类的金属可以选定为所述金属镀层。当然,所述金属镀层可以是单层镀敷、多层镀敷、电解镀敷、或非电解镀敷。
以这种方式在第二区域6、7中设置所述多个第二通道11使得蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂完全利用沿Y轴方向排列的所述多个第一通道9在边界12和边界13处被分流移动。
这样,第二区域6、7实现使制冷剂交换的功能,同时完全地利用沿Y轴方向排列的多个第一通道9,同时实现使蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂在第二区域6、7内沿X轴方向和Y轴方向移动的功能。当然,设置在第二区域6、7中的第二柱部10还起到加强内部空间4的功能。
如上所述,第一实施例中的传热单元1能够使来自发热体20的热量沿X轴方向和Y轴方向扩散,而且能够将来自发热体20的热量沿Z轴方向传送。尽管对于传热单元1而言,目的在于将发热体20的热量沿X轴方向传送(即,将热量从吸收发热体20的热量的部位沿X轴方向向远端传热),但是理想的是沿X轴方向传送热量的同时能够利用传热单元1的在Y轴方向上的整个宽度传送热量。因此,与发热体20热接触的第二区域6将来自发热体20的热量沿X轴方向和Y轴方向扩散,以利用Y轴方向上的整个宽度而使热量向第一区域5移动。第一区域5能够沿X轴方向传送热量,因此,传热单元1能够将来自发热体20的热量沿X轴方向传送,同时可利用其在Y轴方向上 的整个宽度传送热量。
此时,第一柱部8和第二柱部10能够确保内部空间4(或者换句话说传热单元1)的强度。
这样,通过对内部空间4的区域中用于加强内部空间4的柱部结构进行创新,可以使第一实施例中的传热单元1确保强度和传热效率二者均得到增强。
下面将说明第二实施例。
在第二实施例中,将说明传热单元1的各种修改示例。
图5示出根据本申请的第二实施例的一传热单元的内部立体图。图5示出传热单元1的内部的一部分的可视的状态。第二区域6设有多个第二柱部10,其中所述多个第二柱部10生成沿X轴方向和Y轴方向的多个间隙,其中这些间隙形成多个第二通道11。蒸发后的制冷剂在这些第二通道11中沿X轴方向和Y轴方向移动,且冷凝后的制冷剂在这些第二通道11中沿X轴方向和Y轴方向移动。
在此,如图5所示,第二柱部10优选设有大柱件30和比大柱件30小的小柱件31。如图5所示,大柱件30设置在第二区域6中,而小柱件31设置在除了那些大柱件30之外的位置中。大柱件30可以具有比小柱件31大的尺寸,而且大柱件30和小柱件31可以以直线排列,也可以任意排列。
使第二柱部10以这种方式由大柱件30和小柱件31混合构成可使得第二通道11的形状更为复杂。特别地,所述多个第二通道11通过在X轴方向和Y轴方向上的相应间隙而彼此相邻。因为多个间隙通过大柱件30和小柱件31的混合而形成,所以相邻间隙之间的距离变得更小,且间隙之间的相交部分变得更大。通过这些复杂的间隙组合而形成的所述多个第二通道11具有强大的毛细管力。
第二通道11通过这些强大的毛细管力能够高效且快速地使冷凝后的制冷剂移动。
另外,通过复杂的间隙组合在一起形成的所述多个第二通道11能够使呈液体的制冷剂大范围地滞留在第二区域6中。因此,吸收来自发热体20的热量的第二区域6易于使制冷剂快速蒸发。当然,蒸发后的制冷剂能够第二通 道11中快速且在大范围内移动。
另外,由大柱件30和小柱件31构成的第二柱部10还增加了第二区域6的强度。由于与发热体20热接触,所以第二区域6因温度变化产生的膨胀和收缩较大。因此,需要更高的强度,且由此所增加的强度是理想的。
值得注意的是,大柱件30和小柱件31的尺度差异由相对于直立方向垂直的方向上的横截面的尺寸差异来限定。因此,用于大柱件30和小柱件31的“大”和“小”的术语均可定义为用于形状不同而导致横截面积不同的情况和形状相同但横截面积不同的情况二者。
优选地,在第一柱部8、第二柱部10、上板2和下板3中的至少暴露于内部空间4的一部分的表面上设置有沟槽。
图6是根据本申请的第二实施例中的一传热单元的一端部的剖视图。图6示出在暴露于传热单元1的内部空间4的表面上设有沟槽40-42的状态。值得注意的是,尽管出于方便起见以剖面示出的图6仅示出了第二区域6,但类似的沟槽也设置在第一区域5和第一柱部8。
第二柱部10在暴露于内部空间4的表面上设置有沟槽41。沟槽41可以通过对第二柱部10的表面进行切削或磨削而形成,或者沟槽41可以在第二柱部10成型时预先形成。值得注意的是,虽然在图6中未示出,在第一柱部8的暴露于内部空间4的表面上也类似地形成有沟槽。
以这种方式在上板2、下板3、第一柱部8、以及第二柱部10中的至少一部分中形成沟槽,从而为第一通道9和第二通道11设置沟槽。第一通道9和第二通道11设置有沟槽使得增强毛细管力成为可能,由此使冷凝后的制冷剂易于沿所述沟槽移动。冷凝后的制冷剂和蒸发后的制冷剂分别通过第一通道9和第二通道11移动,且由此当可以使冷凝后的制冷剂沿所述沟槽移动时,第一通道9和第二通道11可以利用除沟槽以外的空间以使蒸发后的制冷剂易于移动。
因此,第一通道9和第二通道11可以能够使蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂移动的同时防止各自制冷剂之间的干涉。就是说,第一通道9使蒸发后的制冷剂沿X轴方向从第二区域6向第二区域7移动。另一方面,第一通道9使冷凝后的制冷剂沿X轴方向从第二区域7向第二区域6移动。此时, 所述沟槽能够使第一通道9中的蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂之间的干涉减少。
如上所述,上板2、下板3、第一柱部8、以及第二柱部10中的至少一部分设有沟槽,这使得传热单元1加速蒸发后的制冷剂的移动和冷凝后的制冷剂的移动构成的循环成为可能,从而能更快地传送热量。
下面将说明第一柱部8设有切口的修改示例。
所述多个第一柱部8通过相邻的第一柱部8之间形成的多个间隙形成多个第一通道9。因为要使制冷剂在所述多个第一通道9中的每一个通道中均沿X轴方向移动,所以所述多个通道9在第一区域5的范围内沿X轴方向形成。这将利用图7来进行说明。在图7中,在第一柱部8的中途位置设置有使相邻的第一通道9之间连通的切口35。图7是本申请的第二实施例中的传热单元1的内部示意图。
切口35使相邻的第一通道9之间连通,由此可使通过一第一通道9蒸发后的制冷剂或冷凝后的制冷剂通过切口35向另一第一通道9移动。
例如,如果发热体20非常小(作为一个例子,发热体20为发光二极管元件(以下称为LED)),那么在第二区域6中可能存在扩散不充分的情况,即使在利用第二通道11使来自发热体20的热量扩散时。在此情况下,有必要通过多个第一通道9中位于接近设置发热体20的位置的那些第一通道9来传送大量的热量,而且其它第一通道9无需传送大量的热量。在此情况下,位于接近发热体20的那些第一通道9会需要更多的制冷剂,这会使对制冷剂移动的要求超出其能力。
当一个第一通道9与另一个第一通道9经由切口35连通时,所述一个第一通道9和所述另一第一通道9能够经由切口35使所需要的制冷剂和所不需要的制冷剂进行交换。
图7进一步示出一个第一通道9A与另一个第一通道9交换制冷剂的状态。在图7中,非常小的发热体20设于第二区域6的底面的沿Y轴方向上的基本中央处。第二区域6从发热体20移出热量,制冷剂被蒸发,且蒸发后的制冷剂在第二通道11中沿X轴方向和Y轴方向移动。在此,发热体20非常小,且由此蒸发后的制冷剂在第二通道11中沿Y轴方向扩散的能力趋 于比沿X轴方向扩散的能力小。因此,蒸发后的制冷剂在从第二区域6向第一区域5移动时倾向于向接近设置发热体20的位置处的第一通道9A移动。
另一方面,为了传送大量的热量,必须具有大量的制冷剂。在图7的状态下,第一通道9A在热量传送中承担主要作用(但是决不是说其它第一通道9不传送热量,而是通过第二通道11沿Y轴方向扩散的热量是经由大多数的第一通道9向X轴方向传送的,其中所谓的第一通道9A承担主要作用只不过是基于比较情况来说的),且由此第一通道9A与其它第一通道9相比需要更多的制冷剂。由于蒸发后的制冷剂从多个第二通道11向多个第一通道9移动,所以如果第一通道9A能够从其它第一通道9获得蒸发后的制冷剂,那么第一通道9A将能够传送更大量的热量。第一通道9A沿X轴方向传送蒸发后的制冷剂(热量),如箭头N所示。在此,能够经由切口35从其它第一通道9接收制冷剂,如箭头K、箭头M所示。制冷剂的接收使得第一通道9A使用更多的制冷剂来传送热量成为可能。另外,第一通道9A必须传送更多的蒸发后的制冷剂,以传送更多的热量。然而,第一通道9A的面积有限,所以在第一通道9A中传送蒸发后的制冷剂的容量也有限。在此情况下,如箭头J、箭头L所示,第一通道9A能够经由切口35使蒸发后的制冷剂向其它第一通道9移动。结果是用于传送热量的蒸发后的制冷剂通过多个第一通道9高效地沿X轴移动。
另外,为了使更多的冷凝后的制冷剂保持在发热体20附近,有必要使冷凝后的制冷剂移动到发热体20附近。由于发热体20的热量使制冷剂蒸发,所以发热体20附近的冷凝后的制冷剂的数量总是处于较少量的状态。因此,当与其它第一通道9相比更多的冷凝后的制冷剂通过毛细管力沿第一通道9A移动至发热体20附近。此时,与其它区域相比产生更多热量的发热体20附近的制冷剂易于蒸发,这意味着冷凝后的制冷剂的数量不足的可能性非常高。在此,设置切口35使第一通道9A可经由切口35从其它第一通道9接收不足量的冷凝后的制冷剂。通过切口35接收这些制冷剂,第一通道9A变成能够使更多的制冷剂移动至发热体20附近,从而获得传送大量热量的能力。
如上所述,设置切口35使传热单元1传送发热体20的热量的效率进一 步提高成为可能。
下面将说明第二通道的修改示例。
传热单元1还设有层叠在上板2和下板3之间的一中间板,其中第二区域6、7沿Z轴方向层叠在不同的位置,其中优选地第二通道也设有沿Z轴方向的一结构。
图8是根据本申请的第二实施例的一传热单元的第二区域附近的放大图。在图8中,传热单元1具有层叠在上板2和下板3之间的一中间板50。
下板3设有构成第二柱部10的多个大柱件30和多个小柱件31。另外,上板2设有构成第二柱部54的多个大柱件51和多个小柱件52。另外,中间板50设有多个开口部53,多个开口部53用于使在下板3上形成的第二柱部10之间的间隙和在上板2上形成的第二柱部54之间的间隙之间彼此连通。
在下板3中,第二通道11由多个第二柱部10形成。另外,在上板2中,第二通道55由多个第二柱部54形成。第二柱部10和第二柱部54(或者换句话说大柱件30和大柱件51、以及小柱件31和小柱件52)设置成在相对Z轴方向的不同位置处彼此面对。因此,当上板2、中间板50、以及下板3层叠在一起时,第二通道11和第二通道55之间以略微移位的状态连通。开口部53连通第二通道11和第二通道55,所述第二通道11和第二通道55以略微移位的状态连通。
因此,整个第二通道(第二通道11和第二通道55集合在一起的通道)除了沿X轴方向和Y轴方向之外还沿Z轴方向来构成。因此,在整个第二通道中,蒸发后的制冷剂和冷凝后的制冷剂能够沿X轴方向、Y轴方向、以及Z轴方向移动。
通过整个第二通道能够使热量沿X轴方向、Y轴方向、以及Z轴方向扩散,第二区域6能够将从发热体20移出的热量沿三维扩散。第二区域6将发热体20的热量沿三维扩散的能力使得第二区域6将热量在更大范围内向第一区域5移动成为可能。结果是,第一区域5能够完全利用所述多个第一通道9来移动蒸发后的制冷剂以传送热量。
尽管从第一区域5接收的蒸发后的制冷剂在第二区域7冷凝,但整个第二通道能够使制冷剂三维扩散,且由此在第二区域7中,蒸发后的制冷剂在 三维扩散的同时被冷却,以高效地冷凝蒸发后的制冷剂。另外,在第二区域7中,冷凝后的制冷剂能够三维移动,且由此冷凝后的制冷剂能够高速向第一区域5移动。另外,在第二区域7的整个第二通道中,冷凝后的制冷剂能够大范围地向第一区域5移动,这使得第一区域5能完全利用所述多个第一通道9来移动冷凝后的制冷剂。
另外,中间板50层叠在上板2和下板3之间,从而设置中间板50可进一步提高传热单元1的强度,并可使第一通道9、第二通道11、55中的多个通道之间的分隔更清晰,这使第一通道9、第二通道11、55能更可靠地传送热量。
下面将说明第一区域5和第二区域6、7的修改示例。
内部空间4设有在传热时具有不同功能的一第一区域和一第二区域。所述第一区域位于内部空间4的任意一区域中,所述第二区域位于所述第一区域之外的另外部分中。所述第一区域和所述第二区域的位置可以以多种方式来确定。
图2所示为第一实施例,图中示出了一传热单元1,其中第二区域6和第二区域7设置在内部空间4的两端,而第一区域5设置为介于第二区域6和第二区域7之间。
在具有这种类型结构的传热单元1中,来自面向第二区域6设置的发热体的热量由第二区域6吸收并沿X轴方向和Y轴方向(以及还沿Z轴方向)扩散。此外,第二区域6使热量向第一区域5移动。
然后,已从第二区域6吸收到热量的第一区域5将热量沿X轴方向传送。第一区域5将已沿X轴方向传送的热量传送至第二区域7。然后,已从第一区域5吸收到热量的第二区域7在将热量沿X轴方向和Y轴方向(而且还沿Z轴方向)扩散的同时进行冷却。制冷剂通过被冷却而冷凝,然后冷凝后的制冷剂从第二区域7经由第一区域5向第二区域6移动。
这样,具有在两端部设有两第二区域6、7且设有介于第二区域6、7之间第一区域5的结构的传热单元1能够将扩散热量、传送热量、冷却热量这三个功能分配给相应的区域。因此,具有这种结构的传热单元1能够高效地传送热量。
另外,第二区域6可以设置在内部空间4的一个端部,而第一区域5可以设置在第二区域6之外的其他区域中。就是说,如图9所示,传热单元1可仅在内部空间4的一端部处设有一第二区域6,且其余部分设置为一第一区域5。
图9是根据本申请的第二实施例的一传热单元的平面图。图9以可视状态示出了传热单元1的内部。图9所示的传热单元1仅在内部空间4的一端部处具有一第二区域6,而一第一区域5处于第二区域6之外的区域中。发热体20面向第二区域6设置。如第一实施例所述的那样,第二实施例中,第二区域6设有多个第二柱部10和多个第二通道11。
第二区域6利用多个第二通道11将从发热体20移出的热量沿X轴方向和Y轴方向(而且还沿Z轴方向)扩散。此外,第二区域6将已扩散的热量向第一区域5移动。具体地,它使蒸发后的制冷剂向第一区域5移动。
第一区域5利用多个第一通道9沿X轴方向传送热量。第一区域5设有沿长边方向(X轴方向)的多个第一通道9,从而第一区域5能够利用所述长的第一通道9在传送热量的过程冷却该热量。蒸发后的制冷剂通过在第一通道9中冷却而冷凝。由于第一通道9具有毛细管力,所以冷凝后的制冷剂沿X轴方向向第二区域6移动。这是由于在第二区域6附近,制冷剂因发热体20的热量而蒸发,这导致冷凝后的制冷剂较少,且由此冷凝后的制冷剂趋于因毛细管力而向第二区域6移动。
以这种方式仅在内部空间4的一端部处设置有第二区域6的传热单元1具有简单的结构,并由此能够降低制造成本。另外,如果发热体20在Y轴方向上的宽度和传热单元1在Y轴方向上的宽度(短边方向上的长度)之间的差别非常小,那么第二区域6能够使蒸发后的制冷剂沿Y轴方向充分地扩散,这使蒸发后的制冷剂能向全部的第一通道9移动。因此,蒸发后的制冷剂在移动过程中更易于在第一通道9内被冷却,从而第二区域7不是必须的。也是根据这一点,优选传热单元1具有诸如图9所示之类的一结构。
下面将对第一区域和第二区域的其它修改示例进行说明。将说明的是这样一种结构,其中第二区域设置在内部空间4的中央而两个第一区域设置在内部空间4的两端处。
图10是本申请的第二实施例的一传热单元的立体图。图10以可视状态示出了内部结构。图10所示的传热单元1具有这样一结构,该结构设有处于内部空间4的中央部的第二区域60以及设有处于第二区域60的两端(即内部空间4的两端)处的第一区域61、62。值得注意的是,第二区域60的结构和功能与第一实施例、第二实施例所述的第二区域6、7的结构和功能相同。就是说,第二区域设有多个第二柱部10且设有由所述多个第二柱部10形成的多个第二通道11。第一区域61、62的结构和功能与第一实施例、第二实施例所述的第一区域5的结构和功能相同。就是说,第一区域61、62设有多个第一柱部8且设有由所述多个第一柱部8形成的多个第一通道9。
发热体20是(在图10及以下均未示出)面向第二区域60的底面设置。第二区域60从发热体20移出热量。第二区域60具有沿X轴方向和Y轴方向(以及还沿Z轴方向)的多个第二通道11,且由此能够将由于发热体20的热量而蒸发的制冷剂沿X轴方向和Y轴方向(以及还沿Z轴方向)移动。此外,第二区域60使蒸发后的制冷剂向第一区域61、62移动。第一区域61、62设置在第二区域60的两侧,且第二区域60也使蒸发后的制冷剂沿X轴方向移动,且由此第二区域60使蒸发后的制冷剂向第一区域61和第一区域62两者移动。另外,第二区域60也使蒸发后的制冷剂沿Y轴方向移动,且由此可完全利用Y轴方向的宽度方向使蒸发后的制冷剂从第二区域60向第一区域61、62移动。就是说,在第一区域61、62两者中,所设置的多个第一通道9被完全利用,以使蒸发后的制冷剂能沿X轴方向移动。
已移动至第一区域61和第一区域62的蒸发后的制冷剂在第一区域61和第一区域62中利用多个第一通道9沿X轴方向移动。
此时,在第一区域61和第一区域62中,蒸发后的制冷剂各自向相应的端部移动,以移动远离第二区域60。在第一区域61、62中,蒸发后的制冷剂各自在向所述端部移动的过程中被冷却。制冷剂通过冷却而被冷凝。在第一区域61、62中,冷凝后的制冷剂各自因第一通道9的毛细管力而沿X轴方向移动。此时,在第一区域61、62中,冷凝后的制冷剂将各自向第二区域60移动。
如上所述,图10所示的传热单元1将设置在所述中央部的发热体20的 热量向两端传送。例如,当希望使某一电子器件或机械构件产生的热量向周围排出时,则优选采用具有图10所示结构的传热单元1。
第二实施例中的传热单元1能够传送并散出发热体的热量,同时与其应用的所述发热体的各种结构、形状、尺寸、安装条件等兼容。
下面将说明第三实施例。
利用第三实施例将说明发热体和传热单元之间的位置上的各种关系。
图11是根据本申请的第三实施例的传热单元的组装立体图。图11示出上板2处于底部而下板3处于顶部的状态,而且为了使内部可视,图11示出了下板3的外表面被去除的状态。
传热单元1设有一吸热部70,吸热部70用于与设置在上板2和/或下板3处的一发热体热接触。图11中的传热单元1设有位于下板3处的吸热部70。
吸热部70位于设置所述发热体的位置处,且传热单元1通过吸热部70从所述发热体移出热量。然后,传热单元1将所述发热体的热量沿X轴方向从第二区域6通过第一区域5传送。
吸热部70可以设置为用于定位所述发热体的一部件,如图11所示。在此情况下,吸热部70可以是由诸如金属和合金等之类的高导热率的部件构成的扁平形状或框架形状的部件。或者,传热单元1可设有作为用于定位发热体目标位置的吸热部70而不必设置单独的部件或元件作为吸热部70。就是说,对于吸热部70而言,无需明确地在下板3的表面上设置一元件来构造,而是吸热部可以是用于设置发热体20的位置、区域、或部位。传热单元1的用户必须理解的是,用于放置发热体20的位置或部位可选定作为吸热部70,以利用传热单元1的功能。对于这一点,负责提供传热单元1的一方推荐的发热体20的设置位置与吸热部70的设置位置相同。
在传热单元1中设置吸热部70是因为这样有利于限定设置发热体的目标位置,而且这有利于实现更高效地冷却发热体,如下面的试验结果所示。
在此,从在传热单元1中传热的效率方面出发,优选吸热部70设置为横跨第一区域5和第二区域6的边界12。
针对这一点,发明人进行了试验并将说明试验结果。图12a1-图12c2是列出实施例和对比例的说明示意图,其中,图12a1和图12a2表示实施例的 两个视图,图12b1和图12b2表示对比例1的两个视图,图12c1和图12c2表示对比例2的两个视图。
在实施例中,发热体20(即吸热部70)设置为横跨第二区域6和第一区域5的边界12。
在第一对比例中,发热体20(即吸热部70)设置在第二区域6的底面处,其中发热体20处于完全位于第二区域6的底面的状态。
在第二对比例中,发热体20(即吸热部70)设置在第二区域6的底面处,而且与第一对比例相比,发热体20更进一步包含在第二区域6的底面内,而且与第一对比例的情况相比,发热体20覆盖更大范围的第二区域6。
基于这三种类型的结构,热量实际施加于发热体20,然后测定发热体20的表面温度。
图13是示出实施例和对比例的测定结果的图表。如从图13的图表可知,在实施例中,发热体20的表面温度为73.4℃。在第一对比例中,发热体20的表面温度为73.8℃。在第二对比例中,发热体20的表面温度为76.0℃。
从这些结果中能够知道最能够冷却发热体的热量(即最能够传送热量)的实施例的结构。就是说,吸热部70优选设置为横跨第一区域5和第二区域6之间的边界12。
值得注意的是,吸热部70的设置位置不仅仅依赖于这种类型的发热体的冷却效果,且应该根据例如发热体20的尺寸、形状、安装位置等参数进行确定,而且第三实施例并不用于具体限定吸热部70的设置位置。此外,根据测定结果得到的表面温度仅为一个示例,而且表面温度会取决于发热体的尺寸、形状、安装位置、测定环境条件、制冷剂的类型等各种参数而变化。
如上所述,第三实施例中的传热单元1能够通过示出发热体的设置位置来更高效地传送发热体的热量。
下面将说明第四实施例。
利用第四实施例对传热单元还设有使传送来的热量散出的一散热部的情况进行说明。
图14是根据本申请的第四实施例的一传热单元的侧视图。如参照图2所说明的,传热单元1设有位于内部空间4内的第一区域5、第二区域6、第 二区域7。发热体20位于在第二区域6和第一区域5的边界附近,而第二区域6对从发热体20移出的热量进行扩散。
第二区域6所扩散的热量向第一区域5移动,而第一区域5将热量向第二区域7传送。到达第二区域7的热量在第二区域7内扩散。
一冷却扇80作为散热部的一个例子示出在图14中。冷却扇80对第二区域7进行冷却。在第二区域7中,从发热体20传送来的热量到达后被冷却而使蒸发后的制冷剂冷凝。冷却扇80加速制冷剂的冷凝。冷凝后的制冷剂从第二区域7向第二区域6移动。传热单元1通过产生这种移动而形成热循环,这样就能高效地传送和冷却发热体20的热量。
传热单元1的传热效率的提高除了涉及传送发热体20的热量(即蒸发后的制冷剂的移动)之外还涉及将冷却后的热量(即冷凝后的制冷剂的移动)沿相反方向传送。因此,通过所述散热部提高冷凝后的制冷剂的移动速度和效率可以提高传热单元1的传热效率。
这样,另外设置所述散热部能使传热单元1高效率地传送热量。
尽管图14中示出一冷却扇作为所述散热部的一示例,但除了冷却扇之外,液冷套管、珀耳帖(Peltier)元件、散热器、以及任何其他能够散热的各种部件均能够用作所述散热部。
传热单元1能够替代安装在笔记本(PC)、移动终端、计算机终端等中的散热片或液冷装置等,能够替代安装在工业设备上的冷却装置,或者替代安装在控制计算单元等中的散热壳体或冷却装置等。传热单元1与常规使用的热管相比可以更高速地传送热量,且由此传热单元1能够应用于冷却各种电子器件。因此,传热单元1能够广泛地应用于各种场合。
第四实施例中的传热单元1能更高效地传送发热体的热量。
第一至第四实施例中的任一实施例所述的传热单元1也能够应用在下述电子设备中,所述电子设备设有:一传热单元1;一发热体20,其与传热单元1的表面的至少一部分热接触(或者其可以与第三实施例中所述的吸热部接触);一电路板,发热体20安装于其上;以及一壳体,用于容纳所述电路板。
图15是根据本申请的第五实施例的一电子设备的示意图。电子设备90 在一壳体91内收容用于对一电路板92和安装在电路板92上的发热体20进行冷却的传热单元1。电路板92具有安装在其上的各种电子器件,从而传热单元1传送那些作为发热体20的需要传送热量的电子器件的热量。
另外,如果需要,传热单元1可以设有以冷却扇80为代表的一散热部。
当发热体的热量沿一特定方向传送时,这种类型的电子设备90能够被冷却,由此可防止所述电子设备发生故障或损坏,从而能够发挥更高的性能。
所述电子设备是诸如车载电视、或个人监视器之类的薄型电子设备或者可以为一个小型的移动终端。或者,所述电子设备还包括移动电话、移动型音乐播放器、移动邮件终端、PDA、数码照相机、数码摄像机、移动记录仪、智能手机、以及移动视频记录设备。
第五实施例的电子设备90能够将那些产生高热的电子器件和机械构件的热量高效地向周边传送,这由此可预防电子设备90出现故障或失效。
值得注意的是,在本申请的各个实施例中,所述发热体热连接于所述上板或所述下板,但所述发热体也可以热连接于所述上板和所述下板两者。此外,所述发热体可以经由作为单独元件的高导热率的吸热元件而热连接于所述上板和/或所述下板。所述吸热元件设置为能用作在与发热体热连接时的定位件或固定件。
尽管在本申请中示出并说明了优选实施例,但是可以设想到的是,本领域技术人员在不脱离随附权利要求的精神和范围的情况下仍然可作出各种修改。
Claims (17)
1.一种传热单元,其特征在于,具有由彼此正交的X轴、Y轴、Z轴限定的一空间,所述传热单元包括:
上板;
下板,其面向所述上板;
内部空间,其由所述上板和所述下板形成,且所述内部空间内能够密封入制冷剂;
第一区域,其为所述内部空间的一部分区域且设有第一柱部,所述第一柱部形成沿所述X轴方向延伸的多个第一通道;以及
第二区域,其为所述内部空间内除了所述第一区域以外的区域,所述第二区域设有第二柱部,所述第二柱部形成沿所述X轴方向和所述Y轴方向延伸的多个第二通道;
其中,所述第一通道和所述第二通道在所述第一区域和所述第二区域的一边界处连通。
2.如权利要求1所述的传热单元,其特征在于,所述第二区域设置在所述内部空间的两端部的至少一个端部处。
3.如权利要求1所述的传热单元,其特征在于,所述第二区域设置在所述内部空间的中部。
4.如权利要求1所述的传热单元,其特征在于,当所述第二区域设置在所述内部空间的一第一端部和与所述第一端部相对的一第二端部处时,所述第一端部侧的所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动。
5.如权利要求1所述的传热单元,其特征在于,当所述第二区域设置于所述内部空间的中部,且所述第一区域设置于所述内部空间的所述第一端部和与所述第一端部相对的所述第二端部处时,所述第二区域不仅使从发热体吸收到的热量沿所述X轴方向和所述Y轴方向扩散,而且使从发热体吸收到的热量向所述第一区域移动。
6.如权利要求1所述的传热单元,其特征在于,所述上板和所述下板中的至少一个还具有与所述发热体热接触的一吸热部。
7.如权利要求6所述的传热单元,其特征在于,所述吸热部设置为横跨所述第一区域和所述第二区域。
8.如权利要求7所述的传热单元,其特征在于,所述第一柱部具有将所述多个第一通道中的相邻的第一通道连通在一起的切口。
9.如权利要求8所述的传热单元,其特征在于,所述第二区域具有沿所述Z轴方向层叠的一个或多个中间板。
10.如权利要求9所述的传热单元,其特征在于,所述中间板形成沿所述Z轴方向层叠的所述第二柱部。
11.如权利要求10所述的传热单元,其特征在于,所述第二柱部形成多个沿所述X轴方向、所述Y轴方向、以及所述Z轴方向延伸的第二通道。
12.如权利要求11所述的传热单元,其特征在于,所述第二柱部包括大柱件和比所述大柱件小的小柱件。
13.如权利要求12所述的传热单元,其特征在于,所述第一通道和所述第二通道中的至少一部分具有使冷凝后的制冷剂移动的毛细管力。
14.如权利要求13所述的传热单元,其特征在于,所述上板、所述下板、所述第一柱部和所述第二柱部中的至少一个的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有一沟槽。
15.如权利要求14所述的传热单元,其特征在于,所述上板和所述下板中的至少一个还在面向所述第一区域和所述第二区域中的至少一个的至少一部分的一区域中设有用于将传送来的热量散出的一散热部。
16.如权利要求15所述的传热单元,其特征在于,所述上板、所述下板、所述第一柱部、和所述第二柱部中的至少一个的至少一部分在暴露于所述内部空间的一表面上具有金属镀层。
17.如权利要求16所述的传热单元,其特征在于,所述第一区域在所述Y轴方向上的宽度和所述第二区域在所述Y轴方向上的宽度相同。
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