CN216905714U - 散热翅片和热虹吸散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热翅片及热虹吸散热器，散热翅片包括板体，板体具有第一端和第二端，所述第二端位于所述第一端一侧，板体内形成有冷凝腔和回流通道，冷凝腔靠近第一端设置且具有流体入口，回流通道一端形成有连通口以与冷凝腔连通的，另一端具有流体出口且流体出口位于第二端，回流通道自与连通口呈抛物线状延伸至流体出口。由速降法可知，高低不同的两点之间，物体自高点通过抛物线状的路径能够最快到达低点，由于回流通道自与连通口呈抛物线状延伸至流体出口，进而可以使冷凝腔内的水在最短的时间内回流至收容腔内，从而通过增加工质流速，提高了该热虹吸散热器的散热效果。

Description

散热翅片和热虹吸散热器

技术领域

本实用新型涉及散热的技术领域，尤其涉及一种散热翅片和热虹吸散热器。

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。

相关技术中的热虹吸散热器通过相变工质吸热蒸发成气体来对电子设备进行散热，但现有的热虹吸散热器的翅片内流体自由扩散流动，没有明确的流动路径，热虹吸散热器内的流动效率差，从而导致散热效率较差，无法实现对热源进行快速散热。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题提出一种散热效果更佳的散热翅片和热虹吸散热器。

根据本实用新型的第一方面，提供一种散热翅片，所述散热翅片包括板体，所述板体具有第一端和第二端，所述第二端位于所述第一端一侧，所述板体内形成有冷凝腔和回流通道，所述冷凝腔靠近所述第一端设置且具有流体入口，所述回流通道一端形成有连通口以与所述冷凝腔连通的，另一端具有流体出口且所述流体出口位于所述第二端，所述回流通道自与所述连通口呈抛物线状延伸至所述流体出口。

作为本实用新型的一个实施例，所述流体入口位于所述第二端，所述流体入口贯穿所述第一端与所述冷凝腔连通。

作为本实用新型的一个实施例，所述板体还具有与所述第一端相对设置的第三端，自所述第三端朝向所述第一端的方向为第一方向，所述回流通道具有多条，多条回流通道对应具有多个流体出口，多条所述回流通道沿所述第一方向间隔设置。

作为本实用新型的一个实施例，所述板体还具有若干连通通道，相邻的两条所述回流通道通过所述连通通道连通。

作为本实用新型的一个实施例，所述连通通道沿所述第一方向延伸设置。

作为本实用新型的一个实施例，所述连通通道的内径小于所述回流通道的内径。

作为本实用新型的一个实施例，所述冷凝腔包括相连通的第一子腔和第二子腔，所述第一子腔形成于靠近所述第一端的所述板体上，所述第二子腔形成于远离所述第二端的所述板体上且沿第一方向延伸，所述回流通道的连通口与所述第二子腔连通。

作为本实用新型的一个实施例，所述冷凝腔还包括与所述第一子腔连通的第三子腔，所述第三子腔形成于靠近所述第二端的所述板体上并与所述第二子腔相对设置，所述回流通道的流体出口与所述第三子腔连通。

根据本实用新型的第二方面，提供一种热虹吸散热器，所述热虹吸散热器包括具有收容腔的基板和如上任一实施例中所述的散热翅片，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有若干用于安装热源的区域，所述板体的第二端固定于所述第二表面，所述流体入口和所述流体出口均与所述收容腔连通。

作为本实用新型的一个实施例，所述基板包括主板和盖合所述主板的盖板，所述主板上朝向所述盖板的一侧表面内凹形成有凹槽或所述盖板朝向所述主板的一侧表面内凹以形成凹槽，所述盖板盖合所述主板上的凹槽或所述主板盖合所述盖板的凹槽以形成所述收容腔。

作为本实用新型的一个实施例，所述收容腔内形成有若干组彼此间隔设置的支撑组件，所述支撑组件包括若干个彼此间隔设置的支撑件。

作为本实用新型的一个实施例，所述支撑组件与所述主板一体成型；或，所述支撑组件与所述盖板一体成型；又或，部分所述支撑组件与所述主板一体成型，部分所述支撑组件与所述盖板一体成型。

作为本实用新型的一个实施例，所述基板形成有连通所述流体入口与所述收容腔的第一连通孔，以及连通所述流体出口与所述收容腔的第二连通孔，所述第一连通孔和所述第二连通孔均形成于两组相邻所述支撑组件之间的所述基板板面上。

作为本实用新型的一个实施例，多个所述板体间隔设置且与所述基板呈锐角或钝角连接，相邻两所述板体之中，至少一个所述板体朝向另一个所述板体的表面为曲面。

采用本实用新型实施例，具有如下有益效果：

在本实用新型中，可将本实施例中的散热翅片固定于基板上，并使板体的第一端与基板的较高端相对应、第二端与基板的较低端相对应，因此，散热翅片的冷凝腔与收容腔的上方连通，回流通道与收容腔的下方连通，即冷凝腔高于回流通道；将热源安装在基板上，并基于热传导将热量传递到收容腔中的相变工质中，因此，液态相变工质吸热蒸发成气态相变工质，并通过流体入口扩散至冷凝腔中，气态相变工质在冷凝腔中换热冷凝成液态相变工质；且液态相变工质基于重力作用会流动到回流通道中再回流到收容腔中，该过程中，在回流通道中相变工质进一步与外界换热以降低温度，回流通道中的相变工质相对收容腔中相变工质温度较低、密度较大，相对的，收容腔中的相变工质相对回流通道中的相变工质温度较高、密度较小；因此，回流通道中的相变工质流动到收容腔并驱动收容腔内的相变工质向上运动，形成自然对流以强化对热源的冷却效果，另外，由速降法可知，高低不同的两点之间，物体自高点通过抛物线状的路径能够最快到达低点，由于回流通道自与连通口呈抛物线状延伸至流体出口，进而可以使冷凝腔内的水在最短的时间内回流至收容腔内，从而通过增加工质流速，提高了该热虹吸散热器的散热效果。

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为图1的分解示意图；

图3为图2中A处的局部放大示意图；

图4为图1的散热翅片的结构示意图；

图5为图4中B处的局部放大示意图；

图6为图1中的散热翅片的另一结构示意图；

主要元件符号说明：

10、热源；100、基板；101、收容腔；102、第一连通孔；103、第二连通孔；104、注液孔；110、主板；112、凹槽；120、盖板；130、支撑组件；131、支撑件；200、散热翅片；210、板体；2101、第一端；2102、第二端；2103、流体入口；2104、第三端；211、冷凝腔；2111、第一子腔；2112、第二子腔；2113、第三子腔；212、回流通道；2121、流体出口；2122、连通口；213、连通通道。

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5，在本实用新型实施例中，提供了一种热虹吸散热器，热虹吸散热器可以对电力电子器件的中央处理器、芯片等热源10进行散热，保证电力电子器件在额定温度范围内稳定工作。本实施例中的热虹吸散热器包括具有收容腔101的基板100和固定于基板100上并与收容腔101连通的散热翅片200，收容腔101内收容有相变工质，液态相变工质经热源10吸热蒸发形成气态相变工质并流动到散热翅片200内，气态相变工质在散热翅片200内冷凝形成液态相变工质并回流至收容腔101，从而完成散热循环。具体地，散热翅片200内的工质温度低，工质的密度大，而与散热翅片200连接的收容腔101内的工质的温度比较高，工质的密度比较低，进而使得散热翅片200与基板100内的工质的密度存在密度差，进而使得收容腔101内的工质能够流向散热翅片200，从而使得热源10能够安装在本实施例中的热虹吸散热器的任意位置，无论是安装在基板100的上方，还是基板100的下方，都能够起到很好的散热效果，保证散热翅片200与环境的热交换效率。

需要说明的是，为了防止热源10对散热翅片200的散热产生影响，优选为将热源10和散热翅片200分别安装在基板100相对的两侧上。

具体地，为了提高热虹吸散热器的散热效率以快速对热源10进行散热，本实用新型实施例还提供了一种散热翅片200，该实施例中，散热翅片200包括板体210，板体210具有第一端2101和第二端2102，第二端2102位于第一端2101一侧，具体的，第二端2102可以与第一端2101相邻设置，两者直接相连，当然，第二端2102与第一端2101之间也可以通过其它端面间接相连，只要保证第二端2102位于第一端2101的一侧，例如图4和图5所示，第二端2102位于第一端2101的左侧；板体210内形成有冷凝腔211和回流通道212，冷凝腔211靠近第一端2101设置且具有流体入口2103，回流通道212的一端形成有连通口2122以与冷凝腔211连通，另一端具有流体出口2121且流体出口2121位于第二端2102，回流通道212自与连通口2122呈抛物线状延伸至流体出口2121。其中，流体入口2103和流体出口2121均与收容腔101连通，以使收容腔101与散热翅片200形成一个循环流通的回路。

本实施例中，将热源10安装在基板100上，并基于热传导将热量传递到收容腔101中的相变工质中，液态相变工质吸热蒸发成气态相变工质，并通过流体入口2103扩散至冷凝腔211中，气态相变工质在冷凝腔211中换热冷凝成液态相变工质；且液态相变工质基于重力作用会流动到回流通道212中再回流到收容腔101中，该过程中，在回流通道212中相变工质进一步与外界换热以降低温度，回流通道212中的相变工质相对收容腔101中相变工质温度较低、密度较大，相对的，收容腔101中的相变工质相对回流通道212中的相变工质温度较高、密度较小；因此，回流通道212中的相变工质流动到收容腔101并驱动收容腔101内的相变工质向上运动，形成自然对流以强化对热源10的冷却效果。另外，由速降法可知，高低不同的两点之间，物体自高点通过抛物线状的路径能够最快到达低点，由于回流通道212自与冷凝腔211连通的一端呈抛物线状延伸至流体出口2121，进而可以使冷凝腔211内的水在最短的时间内回流至收容腔101内，从而通过增加工质流速，提高了该热虹吸散热器的散热效果。

需要说明的是，该实施例中的回流通道212的数量不作具体地限定，可以是只有一个回流通道212，也可以是具有多个回流通道212。

具体地，流体入口2103位于第二端2102，流体入口2103贯穿第一端2101与冷凝腔211连通。

在一具体的实施例中，板体210还具有与第一端2101相对设置的第三端2104，自第三端2104朝向第一端2101的方向为第一方向，其中，第一方向为图中所示的Z方向。在该实施例中，第一端2101、第二端2102以及第三端2103依次相连，流体入口2103贯穿第二端2102并与冷凝腔211连通，回流通道212具有多条，多条回流通道212对应具有多个流体出口2121，多个流体出口2121沿第一方向依次间隔设置于第二端2102。通过设置多条回流通道212，能够使回流通道212的内径更小，每一回流通道212内的工质流通量更小，而且增大了回流通道212的换热面积，从而更易将热量散出，进而提高该热虹吸散热器的散热效果。

另外，由于回流通道212具有多条，流体出口2121具有多个，且多个流体出口2121沿第一方向依次间隔形成于第二端2102，进而当收容腔101内的工质受热后产生气泡后，气泡可以自各流体出口2121及时流向冷凝腔211，进而不会使气泡均堆积在流体入口2103处，从而避免了因流体入口2103处堆积过多气泡而导致的工质循环不畅，进而不会因产生的气泡影响该热虹吸散热器的散热效果。

具体地，参见图1以及图4，板体210还具有与第二端2102相对的第四端，第四端朝向第二端2102的方向为第二方向。其中第二方向为图中所示的X方向,第二方向与基板100垂直，进而可以在基板100上安装更多的板体210。

在一更具体的实施例中，每一回流通道212均具有一个连通口2122和一个流体出口2121。当然，多条回流通道212也可以是共用一个与冷凝腔211连通的连通口2122。

为了增大工质的换热面积，在一实施例中，板体210还具有若干连通通道213，相邻的两条回流通道212通过连通通道213连通。该实施例中，通过设置多条连接通道，能够充分利用该板体210的有效面积，进而能够使在回流管道的基础上增加连通通道213，从而增加了工质的换热面积，从而使工质能够更快的散热冷却，进而提高了该热虹吸散热器的散热效果。

在一具体的实施例中，连通通道213呈竖直设置，即连通通道213沿第一方向延伸设置。进而使工质能够自相邻两回流通道212的其中一个最快速的降落自另一个，基本不影响工质自冷凝腔211流到收容腔101内的速度，从而更好的保证了该热虹吸散热器的散热效果。

需要说明的是，在其它一些实施例中，该连接通道也可以是呈抛物线状，还可以是其它形状。

在一具体的实施例中，连通通道213的内径小于回流通道212的内径。由于连通通道213的内径小于回流通道212的内径，进而其中一个回流通道212内的工质不会完全自连接通道流至其中另一个回流通道212内，从而保证各回流通道212均能正常工作。

在一实施例中，参见图，在一实施例中，冷凝腔211包括相连通的第一子腔2111和第二子腔2112，第一子腔2111形成于靠近第一端2101的板体210上，第二子腔2112形成于远离第二端2102的板体210上且沿第一方向延伸，回流通道212的连通口2122与第二子腔2112连通。本实施例中，工质自流体入口2103进入第一子腔2111，后经第一子腔2111流向第二子腔2112，由于多个连通口2122沿第一方向依次间隔与第二子腔2112连通，且第二子腔2112沿第一方向延伸，通过多个连通口2122依次间隔与第二子腔2112连通，能够使板体210上开设的多条回流通道212的布局更为合理，同时实现了在板体210上开设多条回流通道212和在第一侧面上形成多个流体出口2121的目的。

进一步地，冷凝腔211还包括与第一子腔2111连通的第三子腔2113，第三子腔2113形成于靠近第二端2102的板体210上并与第二子腔2112相对设置，回流通道212的流体出口2121与第三子腔2113连通，具体地，第三子腔2113可作为流体入口2103，当第三子腔2113作为流体入口2103时，其贯穿板体210的第二端2102的端面；当然，也可以在板体210上另外开设孔作为流体入口2103。

在一实施例中，板体210在靠近第二端2102处形成有连通流体出口2121的回流腔(图中未示出)，以对从回流通道212流回到收容腔101的液态相变工质进行缓存，保证自然对流换热效果；同时有利于回流通道212的加工。

需要说明的是，本申请对冷凝腔211的大小不做限制，比如如图6所示的实施例，冷凝腔211行成于板体210靠近第一端2101的位置，且该实施例中的冷凝腔211所占的面积更大。

在一实施例中，基板100具有相对的第一表面和第二表面，第一表面上设置有若干用于安装热源10的区域，板体210的第二端2102固定于第二表面，流体入口2103和流体出口2121均与收容腔101连通。

进一步地，基板100包括主板110和盖合主板110的盖板120，主板110上朝向盖板120的一侧表面内凹形成有凹槽112或盖板120朝向主板110的一侧表面内凹以形成凹槽112，盖板120盖合主板110上的凹槽112或主板110盖合盖板120的凹槽112以形成收容腔101。该实施例中的基板100结构合理，利于基板100的收容腔101的加工，也方便对收容腔101进行清洁。

参见图1-图5，在一具体的实施例中，散热翅片200具有多个，多个板体210平行且间隔设置且与基板100垂直设置。

结合图3，在一实施例中，收容腔101内形成有支撑结构。通过设置支撑结构防止基板100因收容腔101处于真空或高压情况而出现塌陷或鼓胀的问题。

在一实施例中，支撑结构包括若干组彼此间隔支撑组件130。

具体地，支撑组件130与第一方向平行设置的，一方面保证了支撑结构对基板100的支撑性，另一方面使得受热形成的气态相变工质可以沿着相邻两组支撑组件130之间的间隙朝向冷凝腔211扩散，减小因支撑结构对气态相变工质的阻力而对气态相变工质流动速度造成的影响。

在一实施例中，支撑组件130包括若干个彼此间隔支撑件131。

进一步地，支撑组件130与主板110一体成型；或，支撑组件130与盖板120一体成型；又或，部分支撑组件130与主板110一体成型，部分支撑组件130与盖板120一体成型。进而降低了本实施例中的基板100的生产难度。

进一步地，若干个支撑件131沿着第一方向间隔设置，支撑件131一方面进一步提高了支撑结构支撑基板100的均衡稳定性，另一方面增加液态相变工质在收容腔101的流动性，提高自然对流换热效果；以及提高气态相变工质流动到冷凝腔211的速度。

在一实施例中，基板100还形成有连通流体入口2103与收容腔101的第一连通孔102，以及连通流体出口2121与收容腔101的第二连通孔103，且第一连通孔102和第二连通孔103均形成于两组相邻支撑组件130之间的基板100板面上，以确保支撑结构在保证基板100稳定工作的同时，不阻挡第一连通孔102和第二连通孔103以确保收容腔101与冷凝腔211、回流通道212的连通；另一方面，基板100因开设第一连通孔102、第二连通孔103会导致其强度下降，通过将第一连通孔102、第二连通孔103开设在两组相邻的支撑组件130之间的基板100板面上，以提高基板100的强度。

在一实施例中，基板100还设有与收容腔101连通的注液孔104；其中，注液孔104可设置在基板100的顶端。

在一具体的实施例中，散热翅片200具有多个，多个板体210平行且间隔设置且与基板100垂直设置，多个固体翅片平行且间隔设置且与基板100垂直设置。

为了进一步提高散热效果，在另一实施例中，多个板体210间隔设置且与基板100呈锐角或钝角连接，相邻两板体210之中，至少一个板体210朝向另一个板体210的表面为曲面，多个固体翅片间隔设置且与基板100呈锐角或钝角连接，相邻两固体翅片之中，至少一个固体翅片朝向另一个固体翅片的表面为曲面。该实施例中，由于相邻两个板体210之间，至少一个板体210朝向另一个板体210的表面为曲面，进而使得该相邻两个板体210之间的气流会发生紊乱，进而提高散热性能，同理，相邻两个固体翅片之间的气流也会发生紊乱，进而提高散热性能。

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 (14)

1.一种散热翅片，其特征在于，所述散热翅片包括板体，所述板体具有第一端和第二端，所述第二端位于所述第一端一侧，所述板体内形成有冷凝腔和回流通道，所述冷凝腔靠近所述第一端设置且具有流体入口，所述回流通道一端形成有连通口以与所述冷凝腔连通的，另一端具有流体出口且所述流体出口位于所述第二端，所述回流通道自与所述连通口呈抛物线状延伸至所述流体出口。

2.根据权利要求1所述的散热翅片，其特征在于，所述流体入口位于所述第二端，所述流体入口贯穿所述第一端与所述冷凝腔连通。

3.根据权利要求1所述的散热翅片，其特征在于，所述板体还具有与所述第一端相对设置的第三端，自所述第三端朝向所述第一端的方向为第一方向，所述回流通道具有多条，多条回流通道对应具有多个流体出口，多条所述回流通道沿所述第一方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的散热翅片，其特征在于，所述板体还具有若干连通通道，相邻的两条所述回流通道通过所述连通通道连通。

5.根据权利要求4所述的散热翅片，其特征在于，所述连通通道沿所述第一方向延伸设置。

6.根据权利要求4所述的散热翅片，其特征在于，所述连通通道的内径小于所述回流通道的内径。

7.根据权利要求1-6任一项所述的散热翅片，其特征在于，所述冷凝腔包括相连通的第一子腔和第二子腔，所述第一子腔形成于靠近所述第一端的所述板体上，所述第二子腔形成于远离所述第二端的所述板体上且沿第一方向延伸，所述回流通道的连通口与所述第二子腔连通。

8.根据权利要求7所述的散热翅片，其特征在于，所述冷凝腔还包括与所述第一子腔连通的第三子腔，所述第三子腔形成于靠近所述第二端的所述板体上并与所述第二子腔相对设置，所述回流通道的流体出口与所述第三子腔连通。

9.一种热虹吸散热器，其特征在于，所述热虹吸散热器包括具有收容腔的基板和如权利要求1-8中任一项所述的散热翅片，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有若干用于安装热源的区域，所述板体的第二端固定于所述第二表面，所述流体入口和所述流体出口均与所述收容腔连通。

10.根据权利要求9所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述基板包括主板和盖合所述主板的盖板，所述主板上朝向所述盖板的一侧表面内凹形成有凹槽或所述盖板朝向所述主板的一侧表面内凹以形成凹槽，所述盖板盖合所述主板上的凹槽或所述主板盖合所述盖板的凹槽以形成所述收容腔。

11.根据权利要求10所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述收容腔内形成有若干组彼此间隔设置的支撑组件，所述支撑组件包括若干个彼此间隔设置的支撑件。

12.根据权利要求11所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述支撑组件与所述主板一体成型；或，所述支撑组件与所述盖板一体成型；又或，部分所述支撑组件与所述主板一体成型，部分所述支撑组件与所述盖板一体成型。

13.根据权利要求11所述的热虹吸散热器，其特征在于，所述基板形成有连通所述流体入口与所述收容腔的第一连通孔，以及连通所述流体出口与所述收容腔的第二连通孔，所述第一连通孔和所述第二连通孔均形成于两组相邻所述支撑组件之间的所述基板板面上。

14.根据权利要求9所述的热虹吸散热器，其特征在于，多个所述板体间隔设置且与所述基板呈锐角或钝角连接，相邻两所述板体之中，至少一个所述板体朝向另一个所述板体的表面为曲面。

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