CN216925252U - 一种盲端换热冷排结构及应用其的重力热管散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备散热领域，特别是一种盲端换热冷排结构及应用其的重力热管散热系统，其包括进口集腔、出口集腔和盲端换热管组；所述进口集腔和所述出口集腔位于同一侧；所述进口集腔和所述出口集腔均至少与一个所述盲端换热管组的所有换热管的接口部连通；所述进口集腔的底部和所述出口集腔连通，由于接口部就同时具备了流入和流出的功能，盲端换热管组内换热管内部的气态工质散热冷凝产生的液态工质能迅速沿着换热管的底部经过更短的距离流出，让气态工质在换热管内的换热空间更大，冷凝液化效率更高，进而使得所述重力热管散热系统的散热效率得到显著提高。

Description

一种盲端换热冷排结构及应用其的重力热管散热系统

技术领域

本实用新型涉及电子设备散热领域，特别是一种盲端换热冷排结构及应用其的重力热管散热系统。

背景技术

随着电子技术的发展，半导体材料的功率元件、运算元件的技术水平不断提高，电子元件其发热密度也变得越来越大，因此电子设备在工作时会产生大量的热量，散热设备在电子设备中也是普遍被应用的。又由于电脑的发展趋势，电脑自身体积越来越小，内部能安装散热器的空间越来越小，与此同时电脑自身耗电功率越小也会更利于市场销售。现有的电脑设备中都是采用带有驱动装置的水冷散热器，驱动装置普遍是水泵，利用水泵驱动流道内存放的冷却液循环流动，从而实现散热的目的。

但是现有电脑设备中多采用带泵的水冷散热器，这种水冷散热器存在安装空间大，不例如电脑设备整体体积的缩小研发，耗电功率高，噪音大等等缺陷；如图1所示，现有散热器中冷凝器是在换热管1的两端分别连接集腔结构2的，冷却介质进入一端的集腔结构2后，无论何种形态，都会先通过换热管1的进口流入，从换热管1的出口流出，换热管1中冷却介质是单一方向流动的，最终所有冷却介质汇集至另一端的集腔结构2排出，当将这种结构应用至重力热管散热儿系统中，并采用气液两相工质时，气液两相工质都会从换热管的进口流入换热管，再沿着单一方向从换热管的出口流出。气态工质在流动过程中会冷凝液化，但液态工质的换热量很少，相对于气态工质在换热管中换热效率更低；当气液工质无法快速分离，液态工质在换热管内停留时间过长不能及排出，气液工质始终同步进入换热管内流动时，液态工质就会占用气态工质在换热管间的传热空间，进而影响了气态工质在冷凝器内的冷凝液化散热效率。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种盲端热管冷排结构，其设有的换热管具有盲端结构，换热管与集腔结构连通的接口既是换热管的流入口也是换热管的流出口，使得气态工质在换热管内换热空间利用率进一步提高。

本实用新型的另一目的在于提出重力热管散热系统，其应用了上述盲端热管冷排结构，重力热管散热系统的散热效果显著提高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种盲端换热冷排结构，包括进口集腔和出口集腔及连通所述进口集腔和出口集腔的多根换热管；所述进口集腔设有工质入口，所述出口集腔设有工质出口；所述进口集腔和所述出口集腔位于同一侧；至少两根所述换热管组成一个盲端换热管组；每个所述盲端换热管组中换热管的一端彼此相连，另一端设有与换热管数量对应的接口部；所述进口集腔和所述出口集腔均至少与一个所述盲端换热管组的所有换热管的接口部连通；所述进口集腔位于所述出口集腔的上方，所述进口集腔的底部和所述出口集腔连通。

具体的，所述盲端冷排结构还包括连通换热管组，所述连通换热管组至少包括两根换热管，所述连通换热管组中所有换热管的一端彼此连通，另一端设有流入口和流出口；所述进口集腔和所述出口集腔分别为独立的空腔结构；所述流入口与所述进口集腔连通，所述流出口与所述出口集腔连通。

更优的，所述连通换热管组中设有流入口并与进口集腔连通的为流入管，设有流出口并与出口集腔连通的为流出管；流入管比流出管多。

更优，所述连通换热管组中设有流入口并与进口集腔连通的为流入管，设有流出口并与出口集腔连通的为流出管；流入管管径尺寸比流出管管径尺寸大。

具体的，所述进口集腔的底部与所述出口集腔顶部连通成为一体式集腔结构。

更优的，所述盲端换热管组中换热管的截面形状为竖向扁条状。

更优的，所述盲端换热管组中换热管中彼此连通的一端设有弯管接头或汇集转接腔；所述弯管接头或汇集转接腔将盲端换热管组中换热管的一端连通。

更优的，所述工质入口横向设置与所述进口集腔，且使得所述工质入口中工质流动方向与所述盲端换热管组中换热管的设置方向平行；所述出口集腔的底部竖直向下设有所述工质出口。

更优的，所述出口集腔的底部向下凹陷设有储液腔，所述工质出口设置于所述储液腔的底部。

重力热管散热系统，其包括：风扇、冷头和如上所述的盲端换热冷排结构，所述冷头的进口部通过连接管道与所述盲端换热冷排结构的工质出口部连通；所述盲端换热冷排结构的工质入口与所述冷头的出口部连通；所述冷头位于所述盲端换热冷排结构的下方，所述盲端换热冷排结构水平设置。

本实用新型的实施例的有益效果：

所述盲端换热冷排结构设有盲端换热管组，所述进口集腔或出口集腔同时直接与所述盲端换热管组的接口部连通，该接口部就同时具备了流入和流出的功能。就单个盲端换热管组而言，当所述工质入口中工质材料中有液态工质时，液态工质会在重力作用下留在进口集腔内，而不会进入到盲端换热管组内，进入盲端换热管组内的都是气态工质，气态工质在换热管内的冷凝换热空间更大；又由于接口部就同时具备了流入和流出的功能，盲端换热管组内换热管内部的气态工质散热冷凝产生的液态工质能迅速沿着换热管的底部经过更短的距离流出，让气态工质在换热管内的换热空间更大，冷凝液化效率更高；此外，气态工质流进换热管的距离与更短，气态工质流动产生的压降更小。

附图说明

图1是现有技术中冷排结构的结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例中所述盲端换热冷排结构的结构示意图；

图3是本实用新型的另一个实施例中所述盲端换热冷排结构的结构示意图；

图4是本实用新型的另一个实施例中所述盲端换热冷排结构的结构示意图。

其中：换热管1，集腔结构2，进口集腔110，工质入口111，出口集腔120，工质出口121，储液腔122，盲端换热管组130，接口部131，连通换热管组140，流入口141，流出口142，一体式集腔结构150，汇集转接腔160，弯管接头170。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例1

如图2所示，一种盲端换热冷排结构，包括进口集腔110和出口集腔120 及连通所述进口集腔110和出口集腔120的多根换热管；所述进口集腔110设有工质入口，所述出口集腔120设有工质出口121；所述进口集腔110和所述出口集腔120位于同一侧；至少两根所述换热管组成一个盲端换热管组130；每个所述盲端换热管组130中换热管的一端彼此相连，另一端设有与换热管数量对应的接口部131；所述进口集腔110和所述出口集腔120均至少与一个所述盲端换热管组130的所有换热管的接口部131连通；当盲端换热冷排结构水平放置时，所述进口集腔110位于所述出口集腔120的上方，所述进口集腔110的底部和所述出口集腔120连通。

盲端换热冷排结构还包括连通换热管组140，所述连通换热管组140至少包括两根换热管，所述连通换热管组140中所有换热管的一端彼此连通，另一端设有流入口141和流出口142；所述进口集腔110和所述出口集腔120分别为独立的空腔结构；所述流入口141与所述进口集腔110连通，所述流出口142与所述出口集腔120连通。

所述连通换热管组140中设有流入口141并与进口集腔110连通的为流入管，设有流出口142并与出口集腔120连通的为流出管；流入管比流出管多，具体是流入管有两根流出管有一根。或者所述连通换热管组140中设有流入口 141并与进口集腔110连通的为流入管，设有流出口142并与出口集腔120连通的为流出管；流入管管径尺寸比流出管管径尺寸大。由于气态工质进入所述换热管后其占用空间更大，而液化的液态工质占用空间更小，在有限的安装空间内，增加所述连通换热管组140中流入管数量，或增大流入管的尺寸，可以增加气态工质冷凝散热的使用空间，进一步提高所述盲端换热冷排结构的散热效率。

所述盲端换热管组130中换热管中彼此连通的一端设有弯管接头170；所述弯管接头170将盲端换热管组中换热管的一端连通。

所述工质入口111横向设置与所述进口集腔110，且使得所述工质入口111 中工质流动方向与所述盲端换热管组130中换热管的设置方向平行；所述出口集腔120的底部竖直向下设有所述工质出口121。所述工质入口111流入的气态工质能沿着平行工质入口111的方向更加顺畅的进入对应的换热管中，而所述工质入口111中流入的液态工质再重力作用下会直接向下流动至进口集腔110 底部，再进入出口集腔120中被快速排出，从而减少了液态工质随着气态工质进入换热管，使得气态工质换热空间更大。

所述出口集腔120的底部向下凹陷设有储液腔122，所述工质出口121设置于所述储液腔122的底部。所述储液腔使得出口集腔120的空间大于进口集腔 110的空间，又使得工质出口121的位置向下进一步设置，所述储液腔122对多根换热管的流出口142进行集流，同时具备对液态工质进行储液的作用，储液腔122能实现冷排结构中气液工质分离，也会在储液腔122内聚集足够的液态工质后，如果再采用泵体主动排出，泵体工作时有足够的液态工质进入，减少气泡量产生，避免泵体振动，可以进一步提高工质出口121对液态工质的排出效率和散热能力。

由于所述进口集腔110或出口集腔120同时直接与所述盲端换热管组130 的接口部131连通，该接口部131就同时具备了流入和流出的功能。就单个盲端换热管组130而言，当所述工质入口111中工质材料中有液态工质时，液态工质会在重力作用下留在进口集腔110内，而不会进入到盲端换热管组130 内，进入盲端换热管组130内的都是气态工质，气态工质在换热管内的冷凝换热空间更大；又由于接口部131就同时具备了流入和流出的功能，盲端换热管组130内换热管内部的气态工质散热冷凝产生的液态工质能迅速沿着换热管的底部经过更短的距离流出，让气态工质在换热管内的换热空间更大，冷凝液化效率更高；此外，气态工质流进换热管的距离与更短，气态工质流动产生的压降更小。

实施例2

如图3所示，一种盲端换热冷排结构，包括进口集腔110和出口集腔120 及连通所述进口集腔110和出口集腔120的多根换热管；所述进口集腔110设有工质入口，所述出口集腔120设有工质出口121；所述进口集腔110和所述出口集腔120位于同一侧；至少两根所述换热管组成一个盲端换热管组130；每个所述盲端换热管组130中所有换热管的一端彼此连，另一端设有与换热管数量对应的接口部131；所述进口集腔110和所述出口集腔120均至少与一个所述盲端换热管组130的所有换热管的接口部131连通；当盲端换热冷排结构水平放置时，所述进口集腔110位于所述出口集腔120的上方，所述进口集腔110的底部和所述出口集腔120连通。

所述进口集腔110的底部与所述出口集腔120顶部连通成为一体式集腔结构150。对于所述进口集腔110和所述出口集腔120连通的情况，由于仅有一个一体式集腔结构150，在换热管流路的布置上会更灵活，在腔体制造和流入口 141及流出口142的位置设计布置上，也更方便，更利于生产与使用。

所述盲端换热管组130中换热管的截面形状为圆形或竖向扁条状，优选竖向扁条状。

所述盲端换热管组130中换热管中彼此连通的一端设有弯管接头；所述弯管接头将盲端换热管中换热管的一端连通。所述换热管截面形状成扁条形，且扁平条形延伸方向与重力方向一致；使得每根换热管顶部供气态工质流入，底部供液化产生液态工质顺利排出，使得换热管内两相工质实现了更快速的分离，所述盲端换热冷排结构，结构更简单，换热效率进一步提高。

所述工质入口111横向设置与所述进口集腔110，且使得所述工质入口111 中工质流动方向与所述盲端换热管组130中换热管的设置方向平行；所述出口集腔120的底部竖直向下设有所述工质出口121。所述工质入口111流入的气态工质能沿着平行工质入口111的方向更加顺畅的进入对应的换热管中，而所述工质入口111中流入的液态工质再重力作用下会直接向下流动至进口集腔110 底部，再进入出口集腔120中被快速排出，从而减少了液态工质随着气态工质进入换热管，使得气态工质换热空间更大。

所述出口集腔120的底部向下凹陷设有储液腔122，所述工质出口121设置于所述储液腔的底部。所述储液腔使得出口集腔120的空间大于进口集腔110 的空间，又使得工质出口121的位置向下进一步设置，所述储液腔对多根换热管的流出口142进行集流，同时具备对液态工质进行储液的作用，储液腔122 能实现冷排结构中气液工质分离，也会在储液腔122内聚集足够的液态工质后，如果再采用泵体主动排出，泵体工作时有足够的液态工质进入，减少气泡量产生，避免泵体振动，可以进一步提高工质出口121对液态工质的排出效率和散热能力。

由于所述进口集腔110或出口集腔120同时直接与所述盲端换热管组130 的接口部131连通，该接口部131就同时具备了流入和流出的功能。就单个盲端换热管组130而言，当所述工质入口111中工质材料中有液态工质时，液态工质会在重力作用下留在进口集腔110内，而不会进入到盲端换热管组130 内，进入盲端换热管组130内的都是气态工质，气态工质在换热管内的冷凝换热空间更大；又由于接口部131就同时具备了流入和流出的功能，盲端换热管组130内换热管内部的气态工质散热冷凝产生的液态工质能迅速沿着换热管的底部经过更短的距离流出，让气态工质在换热管内的换热空间更大，冷凝液化效率更高；此外，气态工质流进换热管的距离与更短，气态工质流动产生的压降更小。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例2相比区别在于：所述盲端换热管组130 中换热管中彼此连通的一端设有汇集转接腔160；所述汇集转接腔160将盲端换热管中换热管的一端连通。

上述3个实施例中，所述盲端换热冷排结构中换热管是竖向排列设置的，其应用至重力热管散热系统中优选是竖向放置；当然根据上述实施例本领域技术人员也可以想到将换热管横向排列设置，应用至重力热管散热系统中时横向放置；只要保证实际应用时所述工质出口位于出口集腔的底部即可。

实施例4

重力热管散热系统，包括：风扇、冷头和如上任意一个实施例中所述的盲端换热冷排结构，所述冷头的进口部通过连接管道与所述盲端换热冷排结构的工质出口连通；所述盲端换热冷排结构的工质入口与所述冷头的出口部连通；所述冷头位于所述盲端换热冷排结构的下方，所述盲端换热冷排结构水平设置。其中所述换热管水平或近似水平设置即可。

上述应用到电子设备散热领域的重力热管系统主要由三个主要部分构成：冷排(冷凝器)、冷头(蒸发器)和冷排和冷头的连接管道，连接管道内部填充相变工质。重力热管的工作原理大致为：工质在重力热管系统中，以气液两相存在，气态工质在上部的冷排内，液态的在下部的冷头；当重力热管开始工作后，冷排内气态工质失热后液化，在重力作用下经过连接管道流到冷头；冷头吸收热源的热量后，冷头内的液态工质由液态又汽化成气态；由于气体密度较小，且冷排内的冷凝压力较低，气体上升到冷排内，在冷排内再次液化成液态工质，如此循环完成整个气液相循环的散热过程。

目前，在小型电子设备散热方面，极少有成套的重力热管散热器产品。而且，即使用户自己搭建重力热管散热器，虽然水冷散热冷排比比皆是，但这种水冷散热器的冷排却不能使重力热管系统稳定运行，或散热效率不高。上述重力热管散热器产品具有构紧凑，散热效率高，通用性高，制造简单，工艺简单成熟等特点，在电子设备的散热场景中具有很好的应用前景。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盲端换热冷排结构，包括进口集腔和出口集腔及连通所述进口集腔和出口集腔的多根换热管；所述进口集腔设有工质入口，所述出口集腔设有工质出口；

其特征在于，所述进口集腔和所述出口集腔位于同一侧；至少两根所述换热管组成一个盲端换热管组；每个所述盲端换热管组中换热管的一端彼此相连，另一端设有与换热管数量对应的接口部；

所述进口集腔和所述出口集腔均至少与一个所述盲端换热管组的所有换热管的接口部连通；

所述进口集腔位于所述出口集腔的上方，所述进口集腔的底部和所述出口集腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，还包括连通换热管组，所述连通换热管组至少包括两根换热管，所述连通换热管组中所有换热管的一端彼此连通，另一端设有流入口和流出口；所述进口集腔和所述出口集腔分别为独立的空腔结构；所述流入口与所述进口集腔连通，所述流出口与所述出口集腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述连通换热管组中设有流入口并与进口集腔连通的为流入管，设有流出口并与出口集腔连通的为流出管；流入管比流出管多。

4.根据权利要求2所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述连通换热管组中设有流入口并与进口集腔连通的为流入管，设有流出口并与出口集腔连通的为流出管；流入管的管径尺寸比流出管的管径尺寸大。

5.根据权利要求1所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述进口集腔的底部与所述出口集腔顶部连通成为一体式集腔结构。

6.根据权利要求2或5所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述盲端换热管组中换热管的截面形状为竖向扁条状。

7.根据权利要求1所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述盲端换热管组中换热管中彼此连通的一端设有弯管接头或汇集转接腔；所述弯管接头或汇集转接腔将盲端换热管组中换热管的一端连通。

8.根据权利要求1所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述工质入口横向设置与所述进口集腔，且使得所述工质入口中工质流动方向与所述盲端换热管组中换热管的设置方向平行；所述出口集腔的底部竖直向下设有所述工质出口。

9.根据权利要求1所述的一种盲端换热冷排结构，其特征在于，所述出口集腔的底部向下凹陷设有储液腔，所述工质出口设置于所述储液腔的底部。

10.重力热管散热系统，其特征在于，包括：风扇、冷头和如权利要求1-9中任意一项所述的盲端换热冷排结构，所述冷头的进口部通过连接管道与所述盲端换热冷排结构的工质出口连通；所述盲端换热冷排结构的工质入口与所述冷头的出口部连通；所述冷头位于所述盲端换热冷排结构的下方，所述盲端换热冷排结构水平设置。

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