CN214676230U - 热虹吸散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种热虹吸散热器，包括：基板和散热翅片，所述基板具有收容腔和第一板面，所述收容腔内填充有相变工质，所述第一板面上设置有与所述收容腔对应的散热工位；所述散热翅片设置在所述基板上，所述散热翅片具有与所述收容腔连通的气液通道；所述气液通道在所述第一板面上的投影至少部分重叠于所述收容腔，在所述基板的竖直方向上，所述收容腔与所述气液通道错位设置且所述气液通道位于所述收容腔的上侧。运用本技术方案解决了现有技术中的热虹吸管散热器对偏离水平方向的热源进行散热时无法达到良好的散热效果的技术问题。

Description

热虹吸散热器

技术领域

本实用新型涉及散热的技术领域，尤其涉及一种热虹吸散热器。

背景技术

近十年来，随着通信设备、超级计算、数据挖掘、电子商务，人工智能等领域的飞速发展，总散热量需求量急剧增加。设备小型化进一步增加了功率密度，同时也加剧了对高效冷却方案的需求。

现有技术中可通过热虹吸管散热器来对高热流密度部件进行散热。当热源偏离水平方向放置，特别是热源竖向放置时，通过现有的热虹吸管散热器对偏离水平方向的热源进行散热时无法达到良好的散热效果，进而会影响热源的正常工作环境。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提出一种热虹吸散热器，以解决现有技术中的热虹吸管散热器对偏离水平方向的热源进行散热时无法达到良好的散热效果的技术问题。

为此，一种实施例中提供了一种热虹吸散热器，包括：

基板，所述基板具有收容腔和第一板面，所述收容腔内填充有相变工质，所述第一板面上设置有与所述收容腔对应的散热工位；

散热翅片，所述散热翅片设置在所述基板上，所述散热翅片具有与所述收容腔连通的气液通道；所述气液通道在所述第一板面上的投影至少部分重叠于所述收容腔，在所述基板的竖直方向上，所述收容腔与所述气液通道错位设置且所述气液通道位于所述收容腔的上侧。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述基板沿第一方向划分为第一部分和第二部分，所述收容腔设置在所述第一部分；所述散热翅片设置在所述第二部分且可部分延伸至第一部分。

在热虹吸散热器的一些实施例中，还包括热源，所述热源布置在所述散热工位上，在所述基板的竖直方向上，所述相变工质的液面高于所述热源的顶部。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述热源在所述第一板面上的投影位于所述相变工质在所述第一板面上的投影内。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述基板开设有连通所述气液通道与所述收容腔的第一连通孔，所述第一连通孔的靠近所述散热工位一侧的孔壁高于所述相变工质的液面或与所述相变工质的液面齐平。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述基板还具有与所述第一板面相对设置的第二板面，所述散热翅片设置在所述第二板面上。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述热虹吸散热器还包括对应所述相变工质设置的散热件，所述散热件在所述第二板面上。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述相变工质在所述第一板面上的投影与所述散热件在所述第一板面上的投影至少部分重叠。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述散热件为吹胀板翅片或固体翅片。

在热虹吸散热器的一些实施例中，所述散热翅片具有与所述气液通道连通的注液孔；

或，所述基板具有与所述收容腔连通的注液孔。

采用本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型中，气液通道在第一板面上的投影至少部分重叠于收容腔，气液通道连通收容腔，从而使得受热蒸发形成的气态相变工质扩散到气液通道冷凝放热；在基板的竖直方向上，收容腔与气液通道错位设置且气液通道位于收容腔的上侧，因此，气液通道高于收容腔以避免相变工质流入气液通道，从而减小相变工质的用量，并通过两相换热和蒸汽运动的共同作用来对布置在散热工位上的热源进行散热以提高热虹吸散热器的散热效率；即运用本技术方案解决了现有技术中的热虹吸管散热器对偏离水平方向的热源进行散热而无法达到良好的散热效果的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1示出了根据本实用新型所提供的一种热虹吸散热器的整体结构示意图；

图2示出了一实施例的一种热虹吸散热器的左视图；

图3示出了另一实施例的一种热虹吸散热器的左视图；

图4示出了根据本实用新型所提供的一种热虹吸散热器的工作示意图。

主要元件符号说明：

100、热虹吸散热器；10、基板；11、第一部分；12、第二部分；10a、收容腔；10b、第一板面；10c、第二板面；10d、第一连通孔；10e、散热工位；20、热源；30、散热翅片；31、气液通道；32、内底面；40、相变工质；50、散热件。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过其他多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1-图4，在本实用新型实施例中，提供了一种热虹吸散热器100，该热虹吸散热器100通过自身的热传导、相变换热以及对流散热的方式对电力电子器件等热源20进行冷却，如对电力电子器件的中央处理器、芯片等进行散热，保证电力电子器件在额定温度范围内稳定工作。

热虹吸散热器100包括基板10和散热翅片30，其中，基板10具有收容腔10a和第一板面10b，收容腔10a内填充有相变工质40，第一板面10b上设置有与收容腔10a对应的散热工位10e；散热翅片30设置在基板10上，散热翅片30具有与收容腔10a连通的气液通道31；气液通道31在第一板面10b上的投影至少部分重叠于收容腔10a，在基板10的竖直方向上，收容腔10a与气液通道31错位设置且气液通道31位于收容腔10a的上侧。其中，热源20设置在散热工位10e上。

需要说明的是，填充在收容腔10a中的相变工质40处于饱和压力和饱和温度的状态，相变工质40在受热时，能够由液态相变工质40蒸发转变为气态相变工质40；相变工质40在冷却时，气态相变工质40又可以转变为液态相变工质40。因此，收容腔10a中的相变工质40在受到热源20加热后，会通过迅速汽化来吸收热源20的热量，并由液态转变为气态；气态相变工质40受热会扩散到气液通道31中，气态相变工质40在散热翅片30的内壁面冷凝，并同时释放大量热量，热量再通过散热翅片30的内壁面传递到散热翅片30的外表面，散热翅片30的外表面上的热量再通过和环境的自然对流换热、强迫对流换热或蒸发换热等多种换热方式释放到环境中去，而冷凝形成的液态相变工质40受重力作用从气液通道31回流到收容腔10a中继续受热蒸发，从而完成通过相变工质40在收容腔10a与气液通道31之间的相变循环，并将热量从热源20传递到散热翅片30。需要说明的是，散热翅片30有多个，每个散热翅片30内都形成有气液通道31。本技术方案通过相变工质40的相变换热和蒸汽的扩散运动将热源20产生的热量快速的传递到各个散热翅片30上，再通过自然对流换热、强迫对流换热或蒸发换热等多种换热方式将热量释放到环境中，具体参见图3。由于相变换热能够在小温差下实现大热量的交换，且蒸汽扩散十分迅速，所以使得热源20与散热翅片30之间的温差很小，极大降低了热源20到散热翅片30的热阻，提高了热虹吸散热器100的换热效率。

本实用新型中，气液通道31在第一板面10b上的投影至少部分重叠于收容腔10a，气液通道31连通收容腔10a，从而使得受热蒸发形成的气态相变工质40扩散到气液通道31冷凝放热；在基板10的竖直方向上，收容腔10a与气液通道31错位设置且气液通道31位于收容腔10a的上侧，因此，在如图2或图3中所示，气液通道31高于收容腔10a以避免相变工质40流入气液通道31，从而减小相变工质40的用量，并通过两相换热和蒸汽运动的共同作用来对布置在散热工位10e上的热源20进行散热以提高热虹吸散热器100的散热效果；即运用本技术方案解决了现有技术中的热虹吸管散热器对偏离水平方向的热源20进行散热而无法达到良好的散热效果的技术问题。

需要说明的是，如图1-2所示，上述散热工位10e与收容腔10a对应，是指散热工位10e设置在基板10的第一板面10b上与收容腔10a位置相同的表面上，这样散热工位10e上的热源20的热量可以通过第一板面10b与收容腔10a之间薄壁直接传递到收容腔10a内的相变工质40上，相变工质40吸热汽化而将热量带走。另外，上述的基板10的竖直方向只是用于描述气液通道31以及收容腔10a错位设置的一个参考方向，如图1-3所示，当基板10竖直放置时，上述的基板10的竖直方向与如图1所示的Z方向相同，散热翅片30相对于收容腔10a以及散热工位10e上的热源在如图1所示的Z方向上错位设置；可以理解的是，当基板10水平放置时，该竖直方向也会相应的改变，此时的竖直方向与水平方向相同；当基板10倾斜放置时，此时的竖直方向也会相对水平面倾斜。

在对偏离水平方向的热源20进行散热时，为了防止热源20干烧，填充在收容腔10a中相变工质40需充分接触热源20。然而，收容腔10a需要与散热翅片30的气液通道31连通以扩散气态相变工质40，在为了保证相变工质40的足够填充量时，会出现液态相变工质40流入气液通道31的情况，一方面会增加相变工质40的填充量，造成不必要的相变工质40浪费，另一方面，流入气液通道31的液态相变工质40会占据气液通道31的空间，减小了气态相变工质40的冷凝面积，限制了散热翅片30的换热效率。因此，本技术方案中的气液通道31与相变工质40错位设置，即气液通道31位于相变工质40的正上方或侧上方，既保证了相变工质40与热源20充分接触以提高传热效率，也保证了蒸汽的冷凝空间。

需要说明的是，基板10可偏离水平方向设置，即基板10可相对水平方向竖向设置或倾斜设置。具体地，基板10还具有与第一板面10b相对设置的第二板面10c，散热翅片30设置在基板10的第二板面10c，以避免热源20与散热翅片30位于基板10同一侧时热源20的热量对散热翅片30的散热产生干扰，保证散热翅片30与环境的热交换效率。

其中，基板10可由两块金属基板10构成，以保证基板10的导热性，通过两块金属基板10形成具有收容腔10a的基板10。

具体地，基板10沿第一方向划分为第一部分11和第二部分12，其中，收容腔10a设置在第一部分11；散热翅片30设置在第二部分12且可部分延伸至第一部分11。其中，第一方向与上述基板10的竖直方向相同，在该实施例中，第一方向为图1中所示的Z方向。

该热虹吸散热器100还包括热源20，优选地，热源20布置在散热工位10e上，在基板10的竖直方向上，相变工质40的液面高于热源20的顶部，以保证相变工质40的填充量足够，防止因一部分相变工质40受热蒸发而导致收容腔10a内剩余的相变工质40不能完全覆盖散热工位10e上的热源20，避免热源20出现部分干烧的情况。

在一种实施例中，热源20在第一板面10b上的投影位于相变工质40在第一板面10b的投影内。因此，设置在第一板面10b上的散热工位10e上的热源20可充分与相变工质40间接接触，防止热源20和基板10干烧。

在一些具体的实施例中，布置在散热工位10e的热源20的底部可与相变工质40的底面齐平。即在保证相变工质40对热源20全覆盖的情况下，通过进一步限定热源20与相变工质40的相对具体位置，可以减小相变工质40的填充量。

在一些具体的实施例中，布置在散热工位10e的热源20的底部高于相变工质40的底面，可保证相变工质40对设置在散热工位10e的热源20的进行整体导热。

如图2或图3所示，其中，基板10开设有连通气液通道31和收容腔10a的第一连通孔10d，相变工质40的液面可高于或低于或齐平于第一连通孔10d的靠近散热工位10e一侧的孔壁。当相变工质40的液面高于第一连通孔10d的靠近散热工位10e一侧的孔壁时，即相变工质40通过第一连通孔10d溢向气液通道31，相变工质40的填充量保证充足。

当相变工质40的液面低于第一连通孔10d的靠近散热工位10e一侧的孔壁时，即第一连通孔10d的靠近散热工位10e一侧的孔壁高于相变工质40的液面，收容腔10a内的相变工质40的液面与第一连通孔10d的下孔壁相距一定的距离，所以相变工质40不会流入散热翅片30的气液通道31，可以保证气液通道31的冷凝面积不受影响。

优选地，第一连通孔10d的靠近散热工位10e一侧的孔壁与相变工质40的液面齐平，即相变工质40的液面与第一连通孔10d的下孔壁齐平，既保证了相变工质40不会溢向气液通道31以防止冷凝面积减小，也保证了相变工质40的填充量充足。

在一种实施例中，该热虹吸散热器100还包括对应相变工质40设置的散热件50，散热件50在第二板面10c上。通过散热件50与基板10的热传导，提高热虹吸散热器100的散热能力。

在一些具体的实施例中，散热件50为吹胀板翅片、固体翅片等其他形式的散热翅片30。其中，散热件50和散热翅片30可设置为一体式结构，也可设置分体式结构，参见图2及图3。

在一种实施例中，相变工质40在第一板面10b上的投影与散热件50在第一板面10b上的投影至少部分重叠。即相变工质40的热量不仅可以通过蒸汽进行散热，还可以通过散热件50的热传导进行散热。

在一些具体的实施例中，散热翅片30与基板10的一端齐平，散热件50与基板10的另一端齐平。即在热虹吸散热器100的占用空间既定的情况下，充分增大散热翅片30的散热面积和散热件50的导热面积，提高散热效率。

在一些具体的实施例中，散热翅片30可凸出于基板10的一端，和/或，散热件50凸出于基板10的另一端，以提高散热效率。

在一些具体的实施例中，参照图2或图3，收容腔10a开设在基板10的第一部分11，且收容腔10a延伸至第一部分11的远离第二部分12的一端，即收容腔10a延伸至第一部分11的底端，以充分利用基板10的体积大小，即可以减小热虹吸散热器100的体积，提高其适用性。需要说明的是，收容腔10a的位置设置包括却不局限于此，而在基板10的高度延伸方向上，气液通道31始终位于相变工质40的上方。

此外，散热翅片30可呈矩形结构，则散热翅片30具有形成气液通道31的内底面32，散热翅片30开设有连通气液通道31和第一连通孔10d的第二连通孔(图中未示出)，即气液通道31和收容腔10a通过第一连通孔10d和第二连通孔连通，且第二连通孔的孔壁均与内底面32、第一连通孔10d的孔壁相接，使得冷凝后的相变工质40可以通过内底面32、第二连通孔、第一连通孔10d回流到收容腔10a中。

需要说明的是，散热翅片30的形状包括且不局限于此，如，散热翅片30的用于形成气液通道31的内底面32可以设置成斜面、或弧形斜面等，并使得斜面或弧形斜面与散热翅片30的第二连通孔的孔壁相接，以便冷凝后的液体可以流经斜面或弧形斜面后回流到收容腔10a。

在一些具体的实施例中，散热翅片30为多个，由于多个散热翅片30均与收容腔10a连通，即多个散热翅片30之间通过收容腔10a实现相互连通；因此，收容腔10a中的相变工质40受热蒸发形成的蒸汽可以快速的扩散到各个散热翅片30的气液通道31中，充分利用所有的散热翅片30进行散热以提高散热效率。同时，多个散热翅片30彼此间隔且平行设置，各个散热翅片30的外表面可以充分均衡的与环境进行热交换，保证散热翅片30的散热效果。从而解决了现有技术中，当热源20尺寸较小，因传统散热器的基板10的扩散能力较弱，而没办法利用到整个散热器进行散热的问题。

此外，散热翅片30通过焊接的方式固定在基板10上，以保证散热翅片30与基板10的之间相对稳定。

在一种实施例中，散热翅片30开设有与气液通道31连通的注液孔(图中未示出)。注液孔可开设在散热翅片30的远离收容腔10a的一端，即注液孔开设在散热翅片30的顶端，从该注液孔将相变工质40注入到气液通道31，相变工质40受重力作用依次流经内底面32、第二连通孔、第一连通孔10d后，储存在收容腔10a中。

在一种实施例中，基板10开设有与收容腔10a连通的注液孔(图中未示出)，从该注液孔将相变工质40注入到收容腔10a内。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热虹吸散热器，其特征在于，包括：

基板，所述基板具有收容腔和第一板面，所述收容腔内填充有相变工质，所述第一板面上设置有一个与所述收容腔对应的散热工位；

散热翅片，所述散热翅片设置在所述基板上，所述散热翅片具有与所述收容腔连通的气液通道；所述气液通道在所述第一板面上的投影至少部分重叠于所述收容腔，在所述基板的竖直方向上，所述收容腔与所述气液通道错位设置且所述气液通道位于所述收容腔的上侧。

2.根据权利要求1所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述基板沿第一方向划分为第一部分和第二部分，所述收容腔设置在所述第一部分；所述散热翅片设置在所述第二部分且可部分延伸至第一部分。

3.根据权利要求1所述的热虹吸散热器，其特征在于，还包括热源，所述热源布置在所述散热工位上，在所述基板的竖直方向上，所述相变工质的液面高于所述热源的顶部。

4.根据权利要求3所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述热源在所述第一板面上的投影位于所述相变工质在所述第一板面上的投影内。

5.根据权利要求1所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述基板开设有连通所述气液通道与所述收容腔的第一连通孔，所述第一连通孔的靠近所述散热工位一侧的孔壁高于所述相变工质的液面或与所述相变工质的液面齐平。

6.根据权利要求1-5任一项所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述基板还具有与所述第一板面相对设置的第二板面，所述散热翅片设置在所述第二板面上。

7.根据权利要求6所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述热虹吸散热器还包括对应所述相变工质设置的散热件，所述散热件在所述第二板面上。

8.根据权利要求7所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述相变工质在所述第一板面上的投影与所述散热件在所述第一板面上的投影至少部分重叠。

9.根据权利要求7所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述散热件为吹胀板翅片或固体翅片。

10.根据权利要求1所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述散热翅片具有与所述气液通道连通的注液孔；

或，所述基板具有与所述收容腔连通的注液孔。

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