CN207214878U - 热虹吸散热装置 - Google Patents

Abstract

一种热虹吸散热装置，包括蒸发器和设置在同一蒸发器上方同一高度空间内的多个冷凝器，各冷凝器沿水平方位依次排布，所述多个冷凝器通过液管和汽管与所述蒸发器的内腔连通，所述热虹吸散热装置内部充入工质，所述蒸发器吸收热源热量后将其内工质汽化，汽化后的工质经所述汽管到达每个冷凝器而被放热冷凝后，再经所述液管回流到所述蒸发器。本实用新型通过在一个蒸发器上设置多个冷凝器，在保持蒸发器的吸热面面积不变或散热能力不变的前提下，每个冷凝器承担的热源热耗仅为整个蒸发器的一部分，因此可以将与蒸发器连通的多个冷凝器的尺寸减小，从而节省蒸发器上方的高度空间，也避免了热虹吸散热装置整体高度过大问题。

Description

热虹吸散热装置

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，特别涉及一种热虹吸散热装置。

背景技术

如图1所示，现有的热虹吸散热装置通常包括：蒸发器1a、冷凝器2a以及连通蒸发器1a与冷凝器2a的汽管3a和液管4a，这些部件连通而构成的内空回路中充填可凝缩的工质。在蒸发器1a吸收热源热量后，其内部工质沸腾汽化，通过汽管3a进入冷凝器2a，冷凝器2a向其他介质(例如：空气或载冷剂)释放热量后，其内部汽化的工质冷凝成液态；液态的工质通过液管4a回流到蒸发器1a，如此循环持续下去，实现热源热流量的持续传输和散发。

基于热虹吸原理而工作的热虹吸散热装置，其结构需要满足以下条件：冷凝器2a一定要高于蒸发器1a，即冷凝器2a需要设置在蒸发器1a的上方。因此在热虹吸散热装置中，冷凝器2a需要占用蒸发器1a上方的空间。这就导致了整个热虹吸散热装置高度过大，同时蒸发器1a上方空间得不到充分利用的问题。在蒸发器1a的热源热耗比较大情况下该问题更加突出，因为热源热耗越大，冷凝器2a尺寸越大，其占用的高度需求越大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的热虹吸散热装置中，冷凝器占用蒸发器上方过多的高度空间，导致热虹吸散热装置整体高度过大，其上方空间得不到充分利用的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种热虹吸散热装置，包括蒸发器和设置在同一蒸发器上方同一高度空间内的多个冷凝器，各冷凝器沿水平方位依次排布，所述多个冷凝器通过液管和汽管与所述蒸发器的内腔连通，所述热虹吸散热装置内部充入工质，所述蒸发器吸收热源热量后将其内工质汽化，汽化后的工质经所述汽管到达每个冷凝器而被放热冷凝后，再经所述液管回流到所述蒸发器。

所述的热虹吸散热装置，其中，所述冷凝器为平行流换热器，所述蒸发器具有与被散热物体接触的吸热面，所述吸热面竖直。

所述的热虹吸散热装置，其中，相邻两所述冷凝器之间呈V字形布置。

所述的热虹吸散热装置，其中，相邻两所述冷凝器之间相互平行。

所述的热虹吸散热装置，其中，所述冷凝器相对于水平面垂直或倾斜。

所述的热虹吸散热装置，其中，所述液管和所述汽管均通过转接座焊接在热虹吸散热装置的所述蒸发器或冷凝器的开孔处，所述转接座为一金属零件，贯穿其两相对的第一主面和第二主面上均开设相互连通的通孔，第一主面形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，所述液管或所述汽管从第二主面接插于通孔内并实施焊接，所述通孔在第二主面的孔径大于第一主面的孔径。

所述的热虹吸散热装置，其中，所述液管和所述汽管均通过转接座焊接在热虹吸散热装置的所述蒸发器或冷凝器的开孔处，所述转接座为一金属零件，在其两相互垂直的第一主面和第二主面上开设的孔在内部交叉互通，第一主面形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，所述液管或所述汽管从第二主面接插于通孔内并实施焊接，第二主面上开设的孔采用变径设计，孔径在零件内部变小。

所述的热虹吸散热装置，其中，所述平行流换热器包括：上集流管、下集流管和间隔平行设于上、下集流管之间的多根扁管，各扁管连通与其连接的集流管，所述液管与所述下集流管连通，所述汽管与所述上集流管连通。

所述的热虹吸散热装置，其中，至少两所述冷凝器的上集流管通过连接管相互连通，相互连通的上集流管共用至少一根汽管，使连接在相互连通的上集流管上的汽管总数小于相互连通的上集流管的总数。

所述的热虹吸散热装置，其中，至少两所述冷凝器的下集流管通过连接管相互连通，相互连通的下集流管共用至少一根液管，使连接在相互连通的下集流管上的液管总数小于相互连通的下集流管的总数。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果为：

本实用新型中通过在一个蒸发器上设置多个冷凝器，在保持蒸发器的吸热面面积不变或散热能力不变的前提下，每个冷凝器承担的热源热耗仅为整个蒸发器的一部分，因此可以将与蒸发器连通的多个冷凝器的尺寸减小，从而节省蒸发器上方的高度空间，也避免了热虹吸散热装置整体高度过大问题。

附图说明

图1是现有技术中热虹吸散热装置的结构示意图。

图2是本发明热虹吸散热装置实施例1的结构示意图。

图3是图2的立体图。

图4为其中一种转接座的结构示意图。

图5为另一种转接座的结构示意图。

图6为第三种转接座的结构示意图。

图7是本发明热虹吸散热装置实施例2的结构示意图。

图8是本发明热虹吸散热装置实施例3的结构示意图。

图9是本发明热虹吸散热装置实施例4的结构示意图。

附图标记说明如下：1a、蒸发器；2a、冷凝器；3a、汽管；4a、液管；1、热虹吸散热装置；11、蒸发器；12、冷凝器；121、上集流管；122、下集流管；123、扁管；13、液管；14、汽管；15、转接座；16、充液管；17、安装孔；18、连接管。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

实施例1。

参阅图2和图3，本实施例提供一种热虹吸散热装置1，可用于实现传热和散热。该热虹吸散热装置1内部充入工质，其包括蒸发器11和设置在蒸发器11上方同一高度空间内的两个冷凝器12。本实施例中的两个冷凝器12相互独立，每个冷凝器12均通过一根液管13和一根汽管14与蒸发器11的内腔连通。

两冷凝器12的位置都高于与其连通的蒸发器11，工作时，蒸发器11吸收热源热量后，工质在蒸发器11内吸热汽化，经两汽管14分别到达两冷凝器12，工质在两冷凝器12中放热冷凝后，再经两液管13回流到蒸发器11，如此循环，实现热虹吸散热，而降低和控制热源的温度。

按照热虹吸散热系统原理性要求，冷凝器12位置必须在蒸发器11之上，势必占用了蒸发器11上部的高度空间，不过因为蒸发器11上分布的热源热耗被两个冷凝器12共同分担，相对单一冷凝器的系统来说，每个冷凝器12的尺寸需求将大大减小，两个尺寸减小的冷凝器12可以在同一高度空间内并列横向布置，这样在整个蒸发器11上热源分布和热耗不变的前提下，冷凝器12占用其上部高度空间显著减小同时不额外占用横向空间，使得相对单一冷凝器的系统来说本实施例冷凝器12占用蒸发器11上部高度空间减了至少一半。

在本实施例中，一个蒸发器11的上方设置有两个冷凝器12，理论上，冷凝器12占用蒸发器11的上部高度空间为单个冷凝器12情形的一半，按此原理，当一个蒸发器11的上方设置有三个冷凝器12时，理论上，冷凝器12占用蒸发器11的上部高度空间为单个冷凝器情形的三分之一，以此类推，理论上，当一个蒸发器11的上方设置有N个冷凝器12时，冷凝器12占用蒸发器11的上部高度空间为单个冷凝器情形的N分之一。实际实施时，每个蒸发器11上方的冷凝器12数量可根据空间要求并结合成本进行综合考虑。

本实施例中的蒸发器11为具有吸热面的蒸发器，其两侧主面均可为吸热面，吸热面竖直设置，吸热面上设有安装孔17，以用于安装热元器件。热元器件安装在蒸发器11上时，可以压紧置于蒸发器11吸热面和热元器件底面之间热界面材料。

在其他实施例中，蒸发器11也为没有吸热面的蒸发器。

基于热虹吸散热的工作原理，蒸发器11中出气口的高度高于进液口的高度。在本实施例中，出气口的设置位置靠近蒸发器11的顶部，进液口的设置位置靠近蒸发器11的底部。同时为了保障热虹吸回路中的压力平衡，需要重力去抵消工质在冷凝器12内流动的阻力，则同一冷凝器12与液管13的连通位置不高于其与汽管14的连通位置。

对于热虹吸散热回路，冷凝器12的热负荷越小，其与液管13、汽管14之间连通位置的高度差越小。较佳地，当本实施例中冷凝器12的热负荷小到一定程度时，冷凝器12与液管13的连通位置可以等高于其与汽管14的连通位置，此时冷凝器12仅少量占用蒸发器11上方的高度空间。

参阅图3，本实施例的冷凝器12为平行流换热器，该冷凝器12包括：上集流管121、下集流管122和间隔平行设于上、下集流管121、122之间的多根扁管123，各扁管123连通与其连接的集流管121、122，液管13与下集流管122连通，汽管14与上集流管121连通。本发明的平行流换热器的相邻两扁管123之间既可以具有用于增强冷凝器12与空气间的换热面积二次散热翅片也可不具有二次散热翅片。

进一步地，参阅图2和图3，本实施例中的相邻两冷凝器12之间呈V字形布置，形成敞口朝上的夹角。此种布置形式的冷凝器12既适用于自然散热的情形，也适用于强化散热的情形。自然散热时，风向自下而上流动，风从两冷凝器12的底面进入，并分别从两冷凝器12的顶面向上排出，两个冷凝器12之间相互无干扰，散热效果好。强化散热时，风向既可下而上，也可从左右两侧进风，再从两冷凝器12的顶面向上排出，此时，两个冷凝器12之间也相互无干扰，散热效果好。

本实施例中液管13和汽管14均通过转接座15连接在蒸发器11和冷凝器12的开孔处。

参阅图2、图3、图4和图5，转接座15为一金属零件，贯穿其第一主面152和第二主面151上均开设通孔，第一主面152形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，液管13或汽管14从第二主面151接插于通孔1511内并实施焊接，通孔1511在第二主面151的孔径大于其在第一主面152的孔径，使得通孔1511在变径的位置形成台阶，该台阶为使得管子插进去能够自动限位。当转接座15固定在热虹吸散热装置的蒸发器11的吸热面上时，与之相适配的转接座15的第一主面152为平面，这种转接座包括盒体和设置在盒体上的圆筒，盒体和圆筒内均贯穿开设有通孔，第一主面位于盒体上，为平面，第二主面位于圆筒上，液管13或汽管14插接于圆筒的通孔中。当转接座15固定在热虹吸散热装置的冷凝器12的上、下集流管121、122上时，与之相适配的转接座15的第一主面152为匹配集流管的弧形面，在集流管上有两种转接座15，其中一种转接座的外形呈圆筒状，用以插接汽管13和液管14，另一种转接座与蒸发器上的转接座结构类似，也包括盒体和设置在盒体上的圆筒，盒体与集流管接触，接触面为弧面。

在图4和图5所示的转接座中，其第一主面152和第二主面151呈相对设置，在其他实施例中，第一主面152和第二主面151也可相互垂直，如图6所示，转接座在其两相互垂直的第一主面152和第二主面151上分别开设孔1521和孔1511，该两孔1521、1511在转接座内部交叉互通，第一主面152形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，液管13或汽管14从第二主面151接插于通孔内并实施焊接，第二主面151上开设的孔采用变径设计，孔径在零件内部变小。

这种转接座介入方式易于汽管14和液管13的定位，且定位后再密封焊接不会出现焊料阻塞的情况。转接座15可以焊接在进液口、出气口处或焊接在冷凝器12的两端。

热虹吸散热装置上设置有充液管16，充液管16可设置在蒸发器11上，也可设置在冷凝器12上，在本实施例中，右侧冷凝器12上设置有用以充注工质的充液管16。通过该充液管16还可以对相应的热虹吸回路进行抽真空处理，充液管16的末端在工质充注完成后对外做密封处理。由于两冷凝器12共享一个蒸发器11且相互连通，因此只需在蒸发器或两冷凝器12中任意一者上设置充液管16即可。

此外，在本实施例中，蒸发器11、冷凝器12、汽管14以及液管13均由铝合金制成。

实施例2。

如图7所示，本实施例与上述实施例1的差别在于冷凝器12的排布方式不同，本实施例中，各冷凝器12之间相互平行，此种情形尤其适合风向自下而上的自然散热或强化散热，散热快且冷凝器12之间相互无干扰。

本实施例中，冷凝器12相对于水平面倾斜，有利于节省蒸发器11上方的空间。

在其他实施例中，当各冷凝器12之间相互平行排布时，可也综合考虑空间、冷凝器数量、散热效果及成本等因素而多设置一些冷凝器12并将冷凝器12设置成相对于水平面垂直的布置方式。

实施例3。

参阅图8，本实施例中的热虹吸散热装置1与实施例1的大致相同，其不同之处在于：至少两冷凝器12的上集流管121通过连接管18相互连通，相互连通的冷凝器12中的任意一上集流管121通过一汽管14与蒸发器11的一个出气口连通，即相互连通的上集流管共用至少一根汽管14，使连接在相互连通的上集流管121上的汽管14总数小于相互连通的上集流管121的总数。

当多个冷凝器12的上集流管121均通过连接管18相互连通时，整个热虹吸散热装置1仅需一个汽管14便可完成热虹吸回路的循环。此种设置可以使各部件之间布置得更加紧凑，节省空间的同时，也节省了汽管14总数，利于节省成本。

此外，在其他一些较优地实施例中，也可将热虹吸散热装置1的至少两个冷凝器12的下集流管122通过连接管18相互连通，相互连通的冷凝器12中的任意一下集流管122通过一液管13与蒸发器11连通，相互连通的下集流管122共用至少一根液管13，使连接在相互连通的下集流管122上的液管13总数小于相互连通的下集流管122的总数。

实施例4。

如图9所示，本实施例中，两冷凝器12的上集流管121通过连接管18相互连通，相互连通的冷凝器12中的任意一上集流管121通过一汽管14与蒸发器11的一个出气口连通；同时两个冷凝器12的下集流管122通过连接管18相互连通，相互连通的冷凝器12中的任意一下集流管122通过一液管13与蒸发器11连通。

在其他实施例中，也可将三个以上冷凝器12的上集流管121通过连接管18相互连通，或者将三个以上冷凝器12的下集流管122通过连接管18相互连通。当多个冷凝器12中的上集流管121通过连接管18相互连通，且多个冷凝器12的下集流管122也通过连接管18相互连通时，相互连通的多个冷凝器12仅需一个汽管14和一个液管13便可完成热虹吸回路的循环，此种设置可进一步使各部件紧凑布置，从而避免热虹吸散热装置1整体高度过大的问题，也利于节省汽管14和液管13成本。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种热虹吸散热装置，其特征在于，包括蒸发器和设置在同一蒸发器上方同一高度空间内的多个冷凝器，各冷凝器沿水平方位依次排布，所述多个冷凝器通过液管和汽管与所述蒸发器的内腔连通，所述热虹吸散热装置内部充入工质，所述蒸发器吸收热源热量后将其内工质汽化，汽化后的工质经所述汽管到达每个冷凝器而被放热冷凝后，再经所述液管回流到所述蒸发器。

2.根据权利要求1所述的热虹吸散热装置，其特征在于，所述冷凝器为平行流换热器，所述蒸发器具有与被散热物体接触的吸热面，所述吸热面竖直。

3.根据权利要求2所述的热虹吸散热装置，其特征在于，相邻两所述冷凝器之间呈V字形布置。

4.根据权利要求2所述的热虹吸散热装置，其特征在于，相邻两所述冷凝器之间相互平行。

5.根据权利要求4所述的热虹吸散热装置，其特征在于，所述冷凝器相对于水平面垂直或倾斜。

6.根据权利要求2所述的热虹吸散热装置，其特征在于，所述液管和所述汽管均通过转接座焊接在热虹吸散热装置的所述蒸发器或冷凝器的开孔处，所述转接座为一金属零件，贯穿其两相对的第一主面和第二主面上均开设相互连通的通孔，第一主面形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，所述液管或所述汽管从第二主面接插于通孔内并实施焊接，所述通孔在第二主面的孔径大于第一主面的孔径。

7.根据权利要求1所述的热虹吸散热装置，其特征在于，所述液管和所述汽管均通过转接座焊接在热虹吸散热装置的所述蒸发器或冷凝器的开孔处，所述转接座为一金属零件，在其两相互垂直的第一主面和第二主面上开设的孔在内部交叉互通，第一主面形状与热虹吸散热装置焊接贴合面相适应，所述液管或所述汽管从第二主面接插于通孔内并实施焊接，第二主面上开设的孔采用变径设计，孔径在零件内部变小。

8.根据权利要求2所述的热虹吸散热装置，其特征在于，所述平行流换热器包括：上集流管、下集流管和间隔平行设于上、下集流管之间的多根扁管，各扁管连通与其连接的集流管，所述液管与所述下集流管连通，所述汽管与所述上集流管连通。

9.根据权利要求7所述热虹吸散热装置，其特征在于，至少两所述冷凝器的上集流管通过连接管相互连通，相互连通的上集流管共用至少一根汽管，使连接在相互连通的上集流管上的汽管总数小于相互连通的上集流管的总数。

10.根据权利要求7所述热虹吸散热装置，其特征在于，至少两所述冷凝器的下集流管通过连接管相互连通，相互连通的下集流管共用至少一根液管，使连接在相互连通的下集流管上的液管总数小于相互连通的下集流管的总数。