CN208365478U - 一种高效热管换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及舞台灯散热技术领域，具体涉及一种高效热管换热系统，包括多层热管单元及至少一支撑结构，每层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管，支撑结构靠近热管的蒸发端设置并用于支撑热管及传导热量；多层热管单元依次叠加放置，且叠加放置时所有热管错位。当支撑结构或最外层热管单元的热管蒸发端接触热源并从热源吸收热量时，多层热管单元及弯折结构热管的设置，使得只需将面积较小的支撑结构设于热管蒸发端，即可保证热量往每根热管的顺利传输，相比于现有热管换热系统，可减少热量传输至所有热管蒸发端的总距离，实现快速高效换热的同时，避免支撑结构面积的快速扩张，减少额外的散热成本、重量及结构空间。

Description

一种高效热管换热系统

技术领域

本实用新型涉及舞台灯散热技术领域，更具体地，涉及一种高效热管换热系统。

背景技术

舞台灯具在使用时，其光源会产生大量的热量，如果这些热量得不到及时有效的转移，会造成光源温度急剧升高，而过高的温度会影响灯具光源使用效果及寿命。因此，如何快速高效的进行换热，成为舞台灯散热设计的重要研究课题。

现有热管换热系统，均为单层热管单元布局，具体为支撑结构上设置若干根呈直线结构的热管，考虑到传热效率及支撑结构与热源接触面的面积的限制，单层热管的数量受到限制。由于单根热管具有最大额定传热量的限制，随着光源（热源）发热功耗设计的越来越高，需要不断增加热管数量以增加总传热量。由于热管单层布置，增加热管数量，其单层排列面积亦不断增大，需要更大面积的支撑结构作为支撑及传热，当支撑结构面积大于热源面积时，距离热源越远的热管，其传热效率越小，甚至对传热的贡献可忽略不计，增加了额外的散热成本、重量及结构空间，造成不必要的资源浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高效热管换热系统，能连续传送热量，实现快速高效换热的同时，避免支撑结构面积的快速扩张，减少额外的散热成本、重量及结构空间。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种高效热管换热系统，包括多层热管单元及至少一支撑结构，每层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管，支撑结构靠近热管的蒸发端设置并用于支撑热管及传导热量；多层热管单元依次叠加放置，且叠加放置时所有热管错位。支撑结构还有一个作用是固定热管，防止热管移动影响散热效果。

上述方案中，当支撑结构或最外层热管单元的热管蒸发端接触热源并从热源吸收热量时，多层热管单元及弯折结构热管的设置，使得只需将面积较小的支撑结构设于热管蒸发端，即可保证热量往每根热管的顺利传输，相比于现有热管换热系统，可减少热量传输至所有热管蒸发端的总距离，实现快速高效换热的同时，避免支撑结构面积的快速扩张，减少额外的散热成本、重量及结构空间。

具体使用该换热系统时，将支撑结构或最外层热管单元的热管蒸发端接触热源，热源热量会传递到每一层热管单元的热管蒸发端，热管内的易挥发液体吸收热量蒸发，在蒸汽压力的推动下，携带着热量的蒸汽传输到热管冷凝端，蒸汽冷凝变成液体并释放出热量，液体再通过热管内的毛细结构传输回热管蒸发端，从而完成一个传热循环，热循环不断重复以连续传送热量，且该传热为相变传热，在传热时能携带更多的热量，且传输速度更快。

优选地，所述支撑结构为底板。这样设置能减少支撑结构的厚度，只需设置较薄的底板即可支撑固定住热管，且薄的底板导热效果更佳。

多层热管单元的设置共有三种方案。

第一种方案：热管单元由内至外包括第一层热管单元及第二层热管单元，每层热管单元均包括多根呈圆周排列的热管，圆周方向上第二层热管单元的尺寸大于第一层热管单元的尺寸；第一层热管单元与第二层热管单元之间设有一支撑结构，支撑结构与热管的蒸发端接触。使用时将第二层热管单元中的热管蒸发端与热源接触，部分热量经支撑结构传递至第一层热管单元中的热管蒸发端，两层热管单元同时工作以为热源散热。

优选地，在第一种方案中，每层热管单元中包括两种长度的热管，且两种长度的热管交替排列。这样设置相比于将每层热管单元中的热管均设置呈一种长度，可增加热管与热量的接触面积，进而提高换热效果。

第二种方案：热管单元由内至外包括第一层热管单元及第二层热管单元，每层热管单元均包括多根热管，多根热管的蒸发端交替正反向设置以使对应的冷凝端交替位于上水平面和下水平面内，且冷凝端位于蒸发端所在竖直面的同一侧；第一层热管单元的冷凝端与第二层热管单元的冷凝端平行设置；蒸发端所在方向上第二层热管单元的尺寸大于第一层热管单元的尺寸；第一层热管单元与第二层热管单元之间设有一支撑结构，支撑结构与热管的蒸发端接触。使用时将第二层热管单元中的热管蒸发端与热源接触，部分热量经支撑结构传递至第一层热管单元中的热管蒸发端，两层热管单元同时工作以为热源散热。

第三种方案：热管单元由内至外包括第一层热管单元及第二层热管单元，每层热管单元均包括多根热管，每根热管具有两个冷凝端及设于两个冷凝端之间的蒸发端；第一层热管单元的蒸发端与第二层热管单元的蒸发端交叉接触设置；第一层热管单元内侧与第二层热管单元外侧分别设有一支撑结构。使用时将第二层热管单元外侧的支撑结构与热源接触，部分热量经支撑结构传输至第二层热管单元及第一层热管单元中的热管蒸发端，两层热管单元同时工作以为热源散热。

优选地，支撑结构上与热管接触的一面设有与热管匹配的凹槽。这样设置能将热管更牢固地固定在支撑结构上，防止热管移动影响散热效果。

优选地，还包括围绕热管冷凝端设置的若干鳍片。鳍片相互叠加，这样设置可增加散热面积，强化传热。

进一步优选地，鳍片上设有第一通孔，热管冷凝端穿设于第一通孔内。这样设置使得热管冷凝端与鳍片紧密接触，提高传热速度。

优选地，鳍片上设有第二通孔，第二通孔内设有风机，热管冷凝端设于第二通孔的周围。风机能加速外部环境空气的流速，以强化对流换热。

进一步优选地，所述风机为离心风扇。这样设置能将外部环境空气尽可能多地吸入第二通孔内，以增加与热管冷凝端接触的冷空气的量，便于快速散热。

本实用新型的另一个目的，在于提供另一种高效热管换热系统，包括单层热管单元及一支撑结构，单层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管，支撑结构靠近热管的蒸发端设置并用于支撑热管及传导热量。相比于现有热管换热系统，弯折结构的热管，使得只需将面积较小的支撑结构设于热管蒸发端，即可保证热量往每根热管的顺利传输，实现快速高效换热的同时，减少支撑结构面积。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种高效热管换热系统，当支撑结构或最外层热管单元的热管蒸发端接触热源并从热源吸收热量时，多层热管单元及弯折结构热管的设置，使得只需将面积较小的支撑结构设于热管蒸发端，即可保证热量往每根热管的顺利传输，相比于现有热管换热系统，可减少热量传输至所有热管蒸发端的总距离，实现快速高效换热的同时，避免支撑结构面积的快速扩张，减少额外的散热成本、重量及结构空间。

附图说明

图1为实施例1中一种高效热管换热系统的爆炸图；

图2为实施例1中一种高效热管换热系统的示意图；

图3为实施例1中一种高效热管换热系统另一视角的示意图；

图4为实施例2中一种高效热管换热系统的爆炸图；

图5为实施例2中一种高效热管换热系统的示意图；

图6为实施例3中一种高效热管换热系统的爆炸图；

图7为实施例3中一种高效热管换热系统的示意图；

图8为实施例3中一种高效热管换热系统另一视角的示意图；

附图标号为：1支撑结构；11凹槽；2热管；21蒸发端；22冷凝端；31第一层热管单元；32第二层热管单元；4鳍片；41第一通孔；42第二通孔；5风机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

本实施例一种高效热管换热系统，包括多层热管单元及至少一支撑结构1，每层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管2，支撑结构1靠近热管2的蒸发端21设置并用于支撑热管2及传导热量；多层热管单元依次叠加放置，且叠加放置时所有热管2错位。支撑结构1还有一个作用是固定热管2，防止热管2移动影响散热效果。

本实用新型一种高效热管换热系统，当支撑结构1或最外层热管单元的热管2蒸发端21接触热源并从热源吸收热量时，多层热管单元及弯折结构热管2的设置，使得只需将面积较小的支撑结构1设于热管2蒸发端21，即可保证热量往每根热管2顺利传输，相比于现有热管换热系统，可减少热量传输至所有热管2蒸发端21的总距离，实现快速高效换热的同时，避免支撑结构1面积的快速扩张，减少额外的散热成本、重量及结构空间。

具体使用该换热系统时，将支撑结构1或最外层热管单元的热管2蒸发端21接触热源，热源热量会传递到每一层热管单元的热管2蒸发端21，热管2内的易挥发液体吸收热量蒸发，在蒸汽压力的推动下，携带着热量的蒸汽传输到热管2冷凝端22，蒸汽冷凝变成液体并释放出热量，液体再通过热管2内的毛细结构传输回热管2蒸发端21，从而完成一个传热循环，热循环不断重复以连续传送热量，且该传热为相变传热，在传热时能携带更多的热量，且传输速度更快。

本实施例中，所述支撑结构1为底板。这样设置能减少支撑结构1的厚度，只需设置较薄的底板即可支撑固定住热管2，且薄的底板导热效果更佳。

本实施例中，多层热管单元的设置如图1至图3所示，热管单元由内至外包括第一层热管单元31及第二层热管单元32，每层热管单元均包括多根呈圆周排列的热管2，圆周方向上第二层热管单元32的尺寸大于第一层热管单元31的尺寸；第一层热管单元31与第二层热管单元32之间设有一支撑结构1，支撑结构1与热管2的蒸发端21接触。使用时将第二层热管单元32中的热管2蒸发端21与热源接触，部分热量经支撑结构1传递至第一层热管单元31中的热管2蒸发端21，两层热管单元同时工作以为热源散热。

其中，每层热管单元中包括两种长度的热管2，且两种长度的热管2交替排列。这样设置相比于将每层热管单元中的热管2均设置呈一种长度，可增加热管2与热量的接触面积，进而提高换热效果。

另外，支撑结构1上与热管2接触的一面设有与热管2匹配的凹槽11。这样设置能将热管2更牢固地固定在支撑结构1上，防止热管2移动影响散热效果。

其中，还包括围绕热管2冷凝端设置的若干鳍片4。鳍片4相互叠加，这样设置可增加散热面积，强化传热。

本实施例中，鳍片4上设有第一通孔41，热管2冷凝端22穿设于第一通孔41内。这样设置使得热管2冷凝端22与鳍片4紧密接触，提高传热速度。

另外，鳍片4上设有第二通孔42，第二通孔42内设有风机5，热管2冷凝端22设于第二通孔42的周围。风机5能加速外部环境空气的流速，以强化对流换热。

本实施例中，所述风机5为离心风扇。这样设置能将外部环境空气尽可能多地吸入第二通孔42内，以增加与热管2冷凝端22接触的冷空气的量，便于快速散热。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：多层热管单元的设置方式不同；如图4至图5所示，热管单元由内至外包括第一层热管单元31及第二层热管单元32，每层热管单元均包括多根热管2，多根热管2的蒸发端21交替正反向设置以使对应的冷凝端22交替位于上水平面和下水平面内，且冷凝端22位于蒸发端所在竖直面的同一侧；第一层热管单元31的冷凝端22与第二层热管单元32的冷凝端22平行设置；蒸发端21所在方向上第二层热管单元32的尺寸大于第一层热管单元31的尺寸；第一层热管单元31与第二层热管单元32之间设有一支撑结构1，支撑结构1与热管2的蒸发端21接触。使用时将第二层热管单元32中的热管2蒸发端21与热源接触，部分热量经支撑结构1传递至第一层热管单元31中的热管2蒸发端21，两层热管单元同时工作以为热源散热。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：多层热管单元的设置方式不同；如图6至图8所示，热管单元由内至外包括第一层热管单元31及第二层热管单元32，每层热管单元均包括多根热管2，每根热管2具有两个冷凝端22及设于两个冷凝端22之间的蒸发端21；第一层热管单元31的蒸发端21与第二层热管单元32的蒸发端21交叉接触设置；第一层热管单元31内侧与第二层热管单元32外侧分别设有一支撑结构1。使用时将第二层热管单元32外侧的支撑结构1与热源接触，部分热量经支撑结构1传输至第二层热管单元32及第一层热管单元31中的热管2蒸发端21，两层热管单元同时工作以为热源散热。

实施例4

本实施例提供了一种高效热管换热系统，包括单层热管单元及一块支撑结构1，单层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管2，支撑结构1靠近热管2的蒸发端设置并用于支撑热管2及传导热量。

相比于现有热管换热系统，弯折结构的热管2，使得只需将面积较小的支撑结构1设于热管2蒸发端，即可保证热量往每根热管2的顺利传输，实现快速高效换热的同时，减少支撑结构1面积。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效热管换热系统，其特征在于，包括多层热管单元及至少一支撑结构（1），每层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管（2），支撑结构（1）靠近热管（2）的蒸发端（21）设置并用于支撑热管（2）及传导热量；多层热管单元依次叠加放置，且叠加放置时所有热管（2）错位。

2.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，所述支撑结构（1）为底板。

3.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，热管单元由内至外包括第一层热管单元（31）及第二层热管单元（32），每层热管单元均包括多根呈圆周排列的热管（2），圆周方向上第二层热管单元（32）的尺寸大于第一层热管单元（31）的尺寸；第一层热管单元（31）与第二层热管单元（32）之间设有一支撑结构（1），支撑结构（1）与热管（2）的蒸发端（21）接触。

4.根据权利要求3所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，每层热管单元中包括两种长度的热管（2），且两种长度的热管（2）交替排列。

5.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，热管单元由内至外包括第一层热管单元（31）及第二层热管单元（32），每层热管单元均包括多根热管（2），多根热管（2）的蒸发端（21）交替正反向设置以使对应的冷凝端（22）交替位于上水平面和下水平面内，且冷凝端（22）位于蒸发端（21）所在竖直面的同一侧；第一层热管单元（31）的冷凝端（22）与第二层热管单元（32）的冷凝端（22）平行设置；蒸发端（21）所在方向上第二层热管单元（32）的尺寸大于第一层热管单元（31）的尺寸；第一层热管单元（31）与第二层热管单元（32）之间设有一支撑结构（1），支撑结构（1）与热管（2）的蒸发端（21）接触。

6.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，热管单元由内至外包括第一层热管单元（31）及第二层热管单元（32），每层热管单元均包括多根热管（2），每根热管（2）具有两个冷凝端（22）及设于两个冷凝端（22）之间的蒸发端（21）；第一层热管单元（31）的蒸发端（21）与第二层热管单元（32）的蒸发端（21）交叉接触设置；第一层热管单元（31）内侧与第二层热管单元（32）外侧分别设有一支撑结构（1）。

7.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，支撑结构（1）上与热管（2）接触的一面设有与热管（2）匹配的凹槽（11）。

8.根据权利要求1所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，还包括围绕热管（2）冷凝端（22）设置的若干鳍片（4）。

9.根据权利要求8所述的一种高效热管换热系统，其特征在于，鳍片（4）上设有第一通孔（41），热管（2）冷凝端（22）穿设于第一通孔（41）内；或/且鳍片（4）上设有第二通孔（42），第二通孔（42）内设有风机（5），热管（2）冷凝端（22）设于第二通孔（42）的周围。

10.一种高效热管换热系统，其特征在于，包括单层热管单元及一支撑结构（1），单层热管单元包括若干根呈弯折结构的热管（2），支撑结构（1）靠近热管（2）的蒸发端（21）设置并用于支撑热管（2）及传导热量。