CN211451987U - 热量传导装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热量传导技术领域，具体提供了一种热量传导装置，旨在解决现有的散热装置散热效率无法满足发热量大、发热速度快的电子元器件的散热需求的问题。为此目的，本实用新型的热量传导装置包括：第一换热部件，其内形成有第一腔体；第二换热部件，其内形成有第二腔体和第三腔体，第二腔体和第三腔体通过连接通道连通；连接管，其包括第一连接管，第二腔体和第一腔体通过第一连接管连通；其中，第一腔体、第二腔体、第三腔体、连接通道以及连接管形成密闭空间，密闭空间内填充有气液相变材料。通过这样的设置，液态相变材料能够在第二换热部件内充分汽化，极大地提高了第二换热部件的换热能力，从而提升了热量传导装置的传热能力。

Description

热量传导装置

技术领域

本实用新型涉及热量传导技术领域，具体提供了一种热量传导装置。

背景技术

电器内部的电子元器件发热是比较常见的问题。通常，常规的散热方式是通过风扇对电子元器件吹风，使电子元器件快速散热，从而避免电子元器件温度过高而损坏。不过，对于集成化程度较高的电器，通过风扇吹风进行散热的方式并不能达到良好散热的目的。

鉴于此，市场上出现了新的散热装置，散热装置包括蒸发部和冷凝部，蒸发部的内部具有蒸发腔，冷凝部的内部具有冷凝腔，蒸发腔和冷凝腔通过连接管连通，蒸发腔内存储有液态的相变工质。发热源与蒸发腔直接接触，蒸发腔内的液态相变工质吸收热量变成气态相变工质，气态相变工质通过连接管进入冷凝腔，气态相变工质在冷凝腔内散热变成液态相变工质，并在重力的作用下通过连接管回流至蒸发腔内。不过，对于发热量大，发热快的电子元器件，这种散热装置的散热效率还不能够满足散热的需求。

相应地，本领域需要一种技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的散热装置散热效率无法满足发热量大、发热速度快的电子元器件的散热需求的问题，本实用新型提供了一种热量传导装置，所述热量传导装置包括：第一换热部件，其内形成有第一腔体；第二换热部件，其内形成有第二腔体和第三腔体，所述第二腔体和所述第三腔体通过连接通道连通；连接管，其包括第一连接管，所述第二腔体和所述第一腔体通过所述第一连接管连通；其中，所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体、所述连接通道以及所述连接管形成密闭空间，所述密闭空间内填充有气液相变材料。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述第二换热部件包括壳体以及设置在所述壳体内的芯体，所述芯体将所述壳体的内部空间分成所述第一腔体和所述第二腔体，所述连接通道形成在所述芯体上。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述连接通道包括多个竖向的子通道，每个所述子通道的第一端与所述第二腔体连通，每个所述子通道的第二端与所述第三腔体连通。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，每个所述子通道的横截面面积沿第二端到第一端的方向保持不变。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，每个所述子通道的横截面面积沿第二端到第一端的方向增大。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，每个所述子通道包括沿第二端到第一端的方向依次分布的横截面面积增大的多段柱状段。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述第三腔体内设置有多个第一导热构件，所述第一导热构件的一端与所述芯体连接，所述第一导热构件的另一端与所述壳体的内壁连接。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述第二腔体内设置有多个第二导热构件，所述第二导热构件的一端与所述芯体连接，所述第二导热构件的另一端与所述壳体的内壁连接。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述连接管包括第二连接管，所述第三腔体和所述第一腔体通过所述第二连接管连通。

在上述热量传导装置的优选技术方案中，所述芯体、所述第一导热构件、所述第二导热构件以及所述壳体一体成型。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的技术方案中，热量传导装置包括第一换热部件、第二换热部件以及连接管，第一换热部件内形成有第一腔体，第二换热部件内形成有第二腔体和第三腔体，第二腔体和第三腔体通过连接通道连通。连接管包括第一连接管，第二腔体和第一腔体通过第一连接管连通。第一腔体、第二腔体、第三腔体、连接通道以及连接管形成密闭空间，密闭空间内填充有气液相变材料。

在使用过程中，第二换热部件与发热源接触，第一换热部件处于高于第二换热部件的位置。第三腔体内的液态相变材料吸热汽化，气态的相变材料通过连接通道流向第二腔体。在此过程中气态相变材料携带着部分液态的相变材料通过连接通道流入第二腔体，由于从连接通道到第二腔体的瞬间，气态相变材料所在的空间突然增大，压力突然减小，相变材料的沸点降低，气态相变材料携带的部分液态相变材料变成过热液体剧烈沸腾汽化吸热，气态相变材料通过第一连接管流向第一腔体，气态相变材料在第一腔体内散热变成液态相变材料并在重力的作用下回流至第三腔体内。通过上述结构的设置，液态相变材料能够在第二换热部件内充分汽化，极大地提高了第二换热部件的换热能力，从而提升了热量传导装置的传热能力，满足了发热量大、发热速度快的电子元器件的高效散热需求。

在另一方面，本实用新型的热量传导装置也可以用来“导冷”。具体而言，第二换热部件与冷源接触，第一换热部件处于低于第二换热部件的位置。第三腔体内的气态相变材料与外部的冷源进行热交换，气态相变材料的温度降低液化而变成液态相变材料并在重力的作用下通过连接通道进入第二腔体，第二腔体内的气态相变材料温度降低液化变成液态相变材料，第二腔体内的液态相变材料在重力的作用下通过第一连接管流入第一腔体。第三腔体和第二腔体内气态相变材料液化变成液态相变材料，气态相变材料减少，第三腔体和第二腔体内的压力减小，第一腔体和第三腔体之间形成压差，第一腔体内的气态相变材料通过第一连接管流向第二腔体和第三腔体。而随着第一腔体内气态相变材料的减少，第一腔体内的气压减小，在第一腔体内液态相变材料的沸点降低，流回第一腔体内的液态相变材料从外部吸收热量汽化变成气态相变材料。通过这样的方式，将第一换热部件所在空间的热量传输至第二换热部件接触的冷源，使第一换热部件所在空间的温度降低，实现了冷源的“导冷”。第二换热部件内具有第二腔体和第三腔体，提高了换热面积，提高了“导冷”的效率。

附图说明

下面参照附图并结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型第一种实施例的热量传导装置用于散热的状态图；

图2是本实用新型第一种实施例的热量传导装置中第二换热部件的俯视图；

图3是沿图2中A-A面的剖视图；

图4是本实用新型第一种实施例的热量传导装置中第二换热部件的正视图；

图5是沿图4中B-B面的剖视图；

图6是本实用新型第二种实施例的热量传导装置用于散热的状态图；

图7是本实用新型第二种实施例的热量传导装置中第二换热部件的俯视图；

图8是沿图7中C-C面的剖视图；

图9是本实用新型第二种实施例的热量传导装置中第二换热部件的正视图；

图10是沿图9中D-D面的剖视图；

图11是本实用新型第二种实施例的热量传导装置用于“导冷”的状态图；

图12是本实用新型第三种实施例的热量传导装置中第二换热部件的局部剖视图。

附图标记列表:

1、第一换热部件；11、第一腔体；2、第二换热部件；21、壳体；22、芯体；23、第二腔体；24、第三腔体；25、子通道；26、第一导热构件；27、第二导热构件；28、充注口；3、第一连接管；4、第二连接管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了解决背景技术中提到的现有的散热装置散热效率无法满足发热量大、发热速度快的电子元器件的散热需求的问题，本实用新型提供了一种热量传导装置，包括第一换热部件、第二换热部件以及连接管，第一换热部件内形成有第一腔体，第二换热部件内形成有第二腔体和第三腔体，第二腔体和第三腔体通过连接通道连通。连接管包括第一连接管，第二腔体和第一腔体通过第一连接管连通。第一腔体、第二腔体、第三腔体、连接通道以及连接管形成密闭空间，密闭空间内填充有气液相变材料。

在使用过程中，第二换热部件与发热源接触，第一换热部件处于高于第二换热部件的位置。第三腔体内的液态相变材料吸热汽化，气态的相变材料通过连接通道流向第二腔体。在此过程中气态相变材料携带着部分液态的相变材料通过连接通道流入第二腔体，由于从连接通道到第二腔体的瞬间气态相变材料所在的空间突然增大，压力突然减小，相变材料的沸点降低，气态相变材料携带的部分液态相变材料进一步汽化吸热，气态相变材料通过第一连接管流向第一腔体，气态相变材料在第一腔体内散热变成液态相变材料并在重力的作用下回流至第三腔体内。通过上述结构的设置，液态相变材料能够在第二换热部件内充分汽化，极大地提高了第二换热部件的换热能力，从而提升了热量传导装置的传热能力，满足了发热量大、发热速度快的电子元器件的高效散热需求。

参照图1至图5，图1是本实用新型第一种实施例的热量传导装置用于散热的状态图；图2是本实用新型第一种实施例的热量传导装置中第二换热部件的俯视图；图3是沿图2中A-A面的剖视图；图4是本实用新型第一种实施例的热量传导装置中第二换热部件的正视图；图5是沿图4中B-B面的剖视图。

如图1至图5所示并参照图3所述的方位，在第一种实施例中，热量传导装置包括第一换热部件1、第二换热部件2以及连接管，第一换热部件1内形成有第一腔体11，第二换热部件2包括壳体21，壳体21内设置有芯体22，芯体22将壳体21的内腔分成了位于上方的第二腔体23和下方的第三腔体24，芯体22内形成有连接通道，连接通道包括多个竖向的子通道25，每个子通道25为圆柱形的通道。连接管包括第一连接管3，第二腔体23和第一腔体11通过第一连接管3连通。第三腔体24内设置有多个第一导热构件26，第一导热构件26的一端与芯体22的下表面连接，第一导热构件26的另一端与壳体21下部的内壁连接。第二腔体23内设置有多个第二导热构件27，第二导热构件27的一端与芯体22的上表面连接，第二导热构件27的另一端与壳体21上部的内壁连接。具体地，第一导热构件26和第二导热构件27均为柱状结构。第一腔体11、第二腔体23、第三腔体24、子通道25以及第一连接管3形成密闭空间，密闭空间内填充有气液相变材料，如氟利昂、氮、氨等。优选地，壳体21、芯体22、第一导热构件26以及第二导热构件27一体成型。

用于散热时，第一换热部件1处于高于第二换热部件2的位置，密封空间的第三腔体24内存储有液态相变材料，壳体21的下表面与需要散热的热源接触(如CPU)。第三腔体24内的液态相变材料吸收热源的热量温度升高达到沸点沸腾，液态相变材料汽化成为气态相变材料，生成的气态相变材料通过多个子通道25流向第二腔体23，同时通过多个子通道25流向第二腔体23的气态相变材料中夹杂着部分液态相变材料。从多个子通道25流向第二腔体23的瞬间，由于流通截面积突然增大，气压减小，液态相变材料的沸点随之降低，气态相变材料中夹杂着的部分液态相变材料变成过热液体随之剧烈沸腾快速蒸发而变成气态相变材料。第二腔体23内的气态相变材料通过第一连接管3流向第一腔体11，气态相变材料在第一腔体11内散热变成液态相变材料并在重力的作用下通过第一连接管3流入第二腔体23并最终回流至第三腔体24。在第二换热部件2内，液态相变材料多次沸腾汽化，加大地提高了换热能力，提高了热量传导部件的传热效率。

第三腔体24内设置第一导热构件26，第一导热构件26的一端与芯体22的下表面连接，第一导热构件26的另一端与壳体21下部的内壁连接，第二腔体23内设置第二导热构件27，第二导热构件27的一端与芯体22的上表面连接，第二导热构件27的另一端与壳体21上部的内壁连接。通过这样的设置，壳体21底部吸收的热量可以通过更好地传导至第一导热构件26、芯体22、第二导热构件27，第三腔体24内液态相变材料汽化生成的气态相变材料在通过子通道25流向第二腔体23的过程中，持续有效地对夹杂的液态相变材料加热，促进其蒸发吸热。同时，通过多个第一导热构件26和多个第二导热构件27的设置，增加了换热面积，对于提高液态相变材料汽化吸热具有一定的促进作用。另外，通过多个第一导热构件26和多个第二导热构件27的设置，还增加了壳体21的强度，避免受热变形。芯体22内形成的连接通道包括多个竖向的子通道25，同样增大了换热面积，促进了液态相变材料的汽化吸热。

壳体21、芯体22、第一导热构件26以及第二导热构件27一体成型设置，一方面壳体21、芯体22、第一导热构件26以及第二导热构件27之间的导热效果更好，有利于热量的传导，促进液态相变材料蒸发吸热，另一方面减少了装配工序，降低了成本。

本领域技术人员可以理解的是，第一导热构件26和第二导热构件27均为柱状结构仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其进行调整，如第一导热构件和/或第二导热构件是片状、锥状等。第三腔体24内设置第一导热构件26、第二腔体23内设置第二导热构件27是一种优选的实施方式，本领域技术人员可以根据需要作出调整，如仅在第三腔体24内设置第一导热构件26、仅在第二腔体23内设置第二导热构件27，也可以不设置第一导热构件26和第二导热构件27等。

另外，芯体22内形成的连接通道包括多个竖向的子通道25也是一种优选的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，如连接通道可以是形成在芯体22内的一个子通道25。在一种可能的实施例中，连接通道也可以不设置在芯体22内，如芯体22将壳体21的内腔分隔成第二腔体23和第三腔体24，在壳体21的外部通过管路将第二腔体23和第三腔体24连通。

参照图6至图10，图6是本实用新型第二种实施例的热量传导装置用于散热的状态图；图7是本实用新型第二种实施例的热量传导装置中第二换热部件的俯视图；图8是沿图7中C-C面的剖视图；图9是本实用新型第二种实施例的热量传导装置中第二换热部件的正视图；图10是沿图9中D-D面的剖视图。

如图6至图10所示，在第二种实施例中，优选地，连接管还包括第二连接管4，第一腔体(图中未示出)和第三腔体24通过第二连接管4连通。具体地，在第二种实施例中，第一换热部件1为翅片式换热器，翅片式换热器的换热管的内部空间形成第一腔体。翅片式换热器的换热管的一端通过第一连接管3与第二腔体23连通，翅片式换热器的换热管的另一端通过第二连接管4与第三腔体24连通。

如图6所示，用于散热时，第一换热部件1处于高于第二换热部件2的位置。密封空间的第三腔体24内存储有液态相变材料，壳体21的下表面与需要散热的热源接触。第三腔体24内的液态相变材料吸收热源的热量温度升高达到沸点沸腾，液态相变材料汽化成为气态相变材料，生成的气态相变材料通过多个子通道25流向第二腔体23，同时通过多个子通道25流向第二腔体23的气态相变材料中夹杂着部分液态相变材料。从多个子通道25流向第二腔体23的瞬间，由于流通截面积突然增大，气压减小，液态相变材料的沸点随之降低，气态相变材料中夹杂着的部分液态相变材料变成过热液体随之剧烈沸腾快速蒸发而变成气态相变材料。第二腔体23内的气态相变材料通过第一连接管3流向第一腔体11，气态相变材料在第一腔体11内散热变成液态相变材料并在重力的作用下通过第二连接管4流入第二腔体23并最终回流至第三腔体24。第三腔体24内的液态相变材料吸热汽化进入第二腔体23后并沿着第一连接管3进入第一腔体11，气态相变材料在第一腔体11内散热后液化变成液态相变材料，并在重力的作用下通过第二连接管4流回第三腔体24，这样将气态相变材料和液态相变材料的流通路径分开，消除了气态相变材料和液态相变材料逆向流动产生的阻力，并且相变材料循环流动，加快了流动速度，极大地提高了热传导的效率。此外，相变材料在吸热/放热的过程中状态发生变化，第一换热部件和第二换热部件之间产生压差，促使相变材料在第一换热部件和第二换热部件之间的循环管路内循环流动，持续进行热量的传导，无需在循环管路中设置循环泵等动力部件来驱动相变材料循环流动，降低了热量传导装置的制造成本。

本领域技术人员可以理解的是，第一换热部件1为翅片式换热器仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其进行调整，如第一换热部件1可以是壳体内部具有腔体，壳体上具有两个与腔体连通的接口的换热器件等。

参照图11，图11是本实用新型第二种实施例的热量传导装置用于“导冷”的状态图。如图11所示，热量传导装置用于“导冷”时，第二换热部件2的上部与冷源(如半导体制冷片)接触，第一换热部件1处于低于第二换热部件2的位置。第三腔体24内的气态相变材料与外部的冷源进行热交换，气态相变材料的温度降低液化而变成液态相变材料并在重力的作用下通过多个子通道25进入第二腔体23，第二腔体23内的气态相变材料温度降低液化变成液态相变材料，第二腔体23内的液态相变材料在重力的作用下通过第一连接管3流入第一腔体11。第三腔体24和第二腔体23内气态相变材料液化变成液态相变材料，气态相变材料减少，第三腔体24和第二腔体23内的压力减小，第一腔体11和第三腔体24之间形成压差，第一腔体11内的气态相变材料通过第二连接管4流向第三腔体24和第二腔体23。而随着第一腔体11内气态相变材料的减少，第一腔体11内的气压减小，在第一腔体11内液态相变材料的沸点降低，流回第一腔体11内的液态相变材料从外部吸收热量汽化变成气态相变材料。这样如此循环，实现了热量的快速传导，将第一换热部件1所在的空间的热量传导至第二换热部件2所接触的冷源，使第一换热部件1所在的空间的温度降低，相当于把冷源产生的冷量传导至第一换热部件1所在的空间，实现了“导冷”。

通过这样的方式，将第一换热部件所在空间的热量传输至第二换热部件接触的冷源，使第一换热部件所在空间的温度降低，实现了冷源的“导冷”。第二换热部件内具有第二腔体和第三腔体，提高了换热面积，提高了“导冷”的效率。第二换热部件内具有第二腔体和第三腔体，提高了换热面积，提高了“导冷”的效率。芯体22内的多个子通道25，同样增大了换热面积，提高了“导冷”的效率。本领域技术人员可以理解的是，在第一种实施例中，热传导装置也可用于冷源的“导冷”。

参照图12，图12是本实用新型第三种实施例的热量传导装置中第二换热部件的局部剖视图。如图12所示，与第一实施例和第二实施例不同的是，优选地，芯体22内的每个子通道25包括三个圆柱段通道，并且沿第三腔体24到第二腔体23的方向圆柱段通道的横街面面积依次增大。通过这样的设置，在热传导装置用于散热时，第三腔体24内的液态相变材料吸热变成气态相变材料并通过子通道25流向第二腔体23。气态相变材料夹杂有部分液态相变材料，在子通道25内流通的过程中，三个圆柱段通道的横截面面积依次增大，气压多次减小，相变材料的沸点也随之多次降低。气态相变材料内夹杂的液态相变材料多次成为过热液体剧烈沸腾，使液态相变材料更加充分地吸热汽化，进一步提高了热量传导效率。

本领域技术人员可以理解的是，每个子通道25包括三个圆柱段通道仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其进行调整，如每个子通道25包括两个圆柱段通道、四个圆柱段通道、五个圆柱段通道等。在另外一种可行的实施例中，每个子通道25可以是从第三腔体24向第二腔体23的方向横截面面积逐渐增大的连通通道，如锥形通道等。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热量传导装置，其特征在于，所述热量传导装置包括：

第一换热部件，其内形成有第一腔体；

第二换热部件，其内形成有第二腔体和第三腔体，所述第二腔体和所述第三腔体通过连接通道连通；

连接管，其包括第一连接管，所述第二腔体和所述第一腔体通过所述第一连接管连通；

其中，所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体、所述连接通道以及所述连接管形成密闭空间，所述密闭空间内填充有气液相变材料。

2.根据权利要求1所述的热量传导装置，其特征在于，所述第二换热部件包括壳体以及设置在所述壳体内的芯体，所述芯体将所述壳体的内部空间分成所述第一腔体和所述第二腔体，所述连接通道形成在所述芯体上。

3.根据权利要求2所述的热量传导装置，其特征在于，所述连接通道包括多个竖向的子通道，每个所述子通道的第一端与所述第二腔体连通，每个所述子通道的第二端与所述第三腔体连通。

4.根据权利要求3所述的热量传导装置，其特征在于，每个所述子通道的横截面面积沿第二端到第一端的方向保持不变。

5.根据权利要求3所述的热量传导装置，其特征在于，每个所述子通道的横截面面积沿第二端到第一端的方向增大。

6.根据权利要求5所述的热量传导装置，其特征在于，每个所述子通道包括沿第二端到第一端的方向依次分布的横截面面积增大的多段柱状段。

7.根据权利要求3所述的热量传导装置，其特征在于，所述第三腔体内设置有多个第一导热构件，所述第一导热构件的一端与所述芯体连接，所述第一导热构件的另一端与所述壳体的内壁连接。

8.根据权利要求7所述的热量传导装置，其特征在于，所述第二腔体内设置有多个第二导热构件，所述第二导热构件的一端与所述芯体连接，所述第二导热构件的另一端与所述壳体的内壁连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热量传导装置，其特征在于，所述连接管包括第二连接管，所述第三腔体和所述第一腔体通过所述第二连接管连通。

10.根据权利要求8所述的热量传导装置，其特征在于，所述芯体、所述第一导热构件、所述第二导热构件以及所述壳体一体成型。

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