一种相变式散热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种相变式散热器，包括：用于连接热源的中心导热体；分别连接所述中心导热体外壁的多个散热片；其中，每个散热片的内部设有多个相互独立的导热腔；每个散热片的每个导热腔内均注有液态工质。其中，所述中心导热体内设有腔体，其内注有液态工质，并且腔体的内壁设有毛细结构。其中，所述散热片为扁平形状，其多个相互独立的导热腔并行分布于散热片内部。本发明的相变式散热器，其散热片内部设有相互独立的导热腔，导热腔内注有液态工质，因此散热性好、重量轻，且散热片两端的温差小，工作可靠性高。
【专利说明】一种相变式散热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及散热器【技术领域】，尤其涉及一种相变式散热器。
【背景技术】
[0002]目前，现有的部分散热器利用了相变技术实现散热，但该类散热器的散热片都采用金属制成，散热片的导热仅仅是依靠金属本身的热传导作用，其散热的传导热阻主要存在于热量从散热片根部到散热片端部的热传导过程。由于金属的热传导能力有限，因此现有技术的散热器的散热片厚且温差大，因此降低了散热器产品的散热效果，并且增加了散热器的重量。
实用新型内容
[0003]为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种相变式散热器，其散热片为扁平状，因此通透性好、热交换充分，散热片内部设有相互独立的导热腔，导热腔内注有液态工质，因此散热性好、重量轻，且散热片两端的温差小，工作可靠性高。
[0004]为实现本发明的上述目的，本发明的相变式散热器包括:用于连接热源的中心导热体；分别连接所述中心导热体外壁的多个散热片；其中，每个散热片的内部设有多个相互独立的导热腔；每个散热片的每个导热腔内均注有液态工质。
[0005]其中，所述中心导热体内设有腔体，其内注有液态工质,并且腔体的内壁设有毛细结构。
[0006]其中，所述散热片为扁平形状，其多个相互独立的导热腔并行分布于散热片内部。
[0007]优选的，每个所述的导热腔包括相互连通的第一通道段和连接中心导热体的第二通道段。特别是，每个所述的散热片的一侧或两侧设有向外延伸的叶片。其中，每个所述的第二通道段与中心导热体的腔体连通或不连通。
[0008]其中，所述中心导热体为柱状体或板状体。
[0009]优选的，所述散热片在所述中心导热体外壁呈发散的太阳花式设置。
[0010]优选的，所述第一通道段与所述中心导热体平行或倾斜，所述第二通道段与所述中心导热体的中心轴方向垂直或倾斜。
[0011 ] 优选的，所述散热片内部设有毛细结构。
[0012]优选的，构成所述太阳花形状的多个散热片通过外保护罩连接为一体。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点:
[0014]I)本发明的相变式散热器的每个散热片内部设有多个相互独立的导热腔，且每个导热腔内均注有液态工质，当热量传导至散热片时，该液态工质吸收热量相变为气态工质并扩散到散热片的整个导热腔内，在导热腔内表面释放热量后转变为液态工质，液态工质在重力或毛细结构的作用下流回原蒸发处开始下一次循环。因此热量传递过程中散热片两端的温差受传输距离影响小，并且传热效率高，产品的工作可靠性高；
[0015]2)本发明的散热片内部设有多个相互独立的导热腔，因此散热片可靠性高、重量轻,生产成本低；
[0016]3)本发明的导热腔内的液态工质在温度改变时可以发生相变，通过相变将热量均匀分散至散热片的表面，因此热交换更充分，与相同散热效率的散热器相比，本发明的相变式散热器的结构尺寸可以更小，因此体积小，节省空间，从而提高空间的利用率；
[0017]4)本发明的散热片为扁平形状，因此通透性好，与空气的热交换更充分，且充分的热交换可以减少散热片的使用数量，因此使得本发明的相变式散热器的重量更轻，成本更低；
[0018]5)本发明的散热片在中心导热体上呈发散的太阳花式设置，且多个散热片通过保护罩连接为一体，因此散热片的连接强度高，方便了本发明的相变式散热器的运输、转移、装配及使用。
[0019]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的第一通道段为竖直通道的相变式散热器的结构示意图；
[0021]图2是本发明的第一通道段为半六边形通道的相变式散热器的结构示意图；
[0022]图3是本发明的相变式散热器的半剖视图；
[0023]图4是图3所示的A部分放大图；
[0024]图5是本发明的第二通道段与中心导热体连通的结构示意图；
[0025]图6是本发明的第二通道段与中心导热体未连通的结构示意图；
[0026]图7是本发明的散热片的结构示意图；
[0027]图8是图6所示散热片的俯视图；
[0028]图9是图6所示散热片截面的剖视图。
[0029]附图标记说明:1-中心导热体；2_散热片；3_导热腔；4、9_液态工质；5_毛细结构；6_第一通道段；7_第二通道段；8_叶片；10保护罩。
【具体实施方式】
[0030]如图1-4所示，本发明的相变式散热器包括:用于连接热源的中心导热体I ;分别连接中心导热体I外壁的多个散热片2 ;其中，每个散热片2的内部设有多个相互独立的导热腔3，每个散热片2的每个导热腔3内均注有液态工质9，在热量传导至散热片时，该液态工质蒸发汽化转变为蒸汽工质并在导热腔3的内表面冷凝成液体后流回原蒸发处；其中，中心导热体I内设有腔体，腔体内注有液态工质4，同样，在中心导热体I吸收热量时，该液态工质变为蒸汽工质将热量均匀分散，此外，在腔体的内壁设有由多孔金属所制成的且可吸纳液态工质的毛细结构5。优选的，在每个导热腔3内还可以设置由多孔金属所制成的毛细结构(图中未示出)。
[0031]采用在中心导热体I外壁安置多个散热片2、每个散热片2内设置多个导热腔3、且在每个导热腔3内注入液态工质的方法，使得通过中心导热体I传递到散热片2的热量被有效分流到每个散热片，而每个散热片2内的液态工质蒸发后可将热量均匀分散到整个导热腔3，从而使得散热片2两端的温度差很小。优选的，散热片2两端的温度差小于5°C，并且温度差与散热片2的长度无关。由于散热片2两端的温度差均匀，从而使得本发明的相变式散热器与外界空气的热交换更充分。因此，在相同的散热功率下，本发明的相变式散热器的尺寸可以比现有技术的散热器的尺寸小得多，因此体积小、占用空间小。
[0032]具体的，如图3所示，本发明的中心导热体I可以采用柱状体，多个散热片2在中心导热体I外壁呈发散的太阳花式设置，从而使得相邻的散热片2间的通透性好，与外界空气的热交换更充分，从而可以减少散热片2的使用数量，进而减小相变式散热器的重量。优选的，散热片2由重量轻的空心铝材制成。
[0033]如图7-9所示，本发明的散热片2采用扁平的条形结构，其厚度为1.0mm-3.0mm，其内设置多个相互独立的导热腔3且多个导热腔3并行分布于散热片2的内部，且导热腔3与散热片2的外壁之间的壁厚为0.3mm左右，因此散热片的重量更轻。其中，每个导热腔3包括相互连通的第一通道段6和连接中心导热体I的第二通道段7，如图3、5、6所示，第一通道段6与中心导热体I的轴向平行，第二通道段7与中心导热体I的中心轴方向垂直或倾斜，从而使得在热传递的过程中，散热片2内的蒸汽工质在重力辅助回流的情况下，可以具有更高的传热效率。当然，第一通道段6也可以采用与中心导热体I的轴向具有一定倾斜角度的形式。在设计时，第一通道段6可以采用其通道的延伸方向完全与中心导热体I的中心轴的方向平行的竖直通道(如图1所示)；也可以采用其一部分通道的延伸方向与中心导热体I的中心轴的方向平行、其另一部分通道形成半六边形通道的弯曲通道(如图2所示)，从而增加相变式散热器外围散热片的强度，同时方便在使用时抓取相变式散热器。
[0034]本发明中，散热片2的每个导热腔3的第二通道段7与中心导热体I的腔体可以采用未连通的结构，如图6所示。此时，可以将每个散热片2的两端封合，从而在每个散热片2的内部形成多个相互独立且两端密封的导热腔3，然后再将每个散热片2以粘结、焊接、铆接、压接等方式与中心导热体I的外壁固定连接。采用这种方式制造相变式散热器的工艺简单，任意一个或几个散热片2破裂失效时，不会影响整个相变式散热器的散热效果，因此产品的工作可靠性高。优选的，可将散热片2两侧的空腔均做成实体的结构，从而可以增加散热片2与中心导热体I之间的连接强度。
[0035]采用上述的结构，本发明通过在中心导热体I的腔体内注有液态工质，可使热源产生的热量通过与热源连接的中心导热体I的腔体的外壁传导至腔体的内壁，而传导至腔体内壁的热量传递给腔体内壁的毛细结构5中的液态工质，液态工质4受热蒸发而变成蒸汽。此时，蒸汽工质在腔体内扩散并充满整个腔体，由于腔体内壁温度略低于蒸汽工质的温度，当蒸汽工质附着在腔体内壁时，蒸汽工质冷凝成液态工质，并将释放的热量传递给腔体内壁，而冷凝所形成的液态工质在毛细结构5的毛细力的作用下回流到中心导热体I与热源的接触处。
[0036]当腔体外壁因吸收散热器中心导体的蒸汽工质变为液体时释放出的热量而温度升高时，腔体外壁的热量被传递给与中心导热体I外壁相连接的多个散热片2，此时每个散热片2的多个导热腔3内的液态工质吸收热量，并变成蒸汽工质，蒸汽工质在导热腔3内扩散并充满整个导热腔3，当蒸汽工质附着在导热腔3的内壁时，蒸汽工质释放热量，冷凝成液态工质，液态工质在重力或/和毛细结构的毛细力的作用下，回流到中心导热体I与散热片2的接触处。而蒸汽工质释放的热量依次传递给散热片2的内壁和外壁，并通过散热片2传递至外界空气中，从而完成将热源所产生的热量传递到外界空气的整个传热过程。
[0037]或者，本发明中，第二通道段7与中心导热体I的腔体还可以采用连通的方式，如图5所示。此时，在中心导热体I的外壁上开设有与第二通道段7的位置相对应的开口，而第二通道段与中心导热体I的连接处采用焊接的方式固定连接，从而使得散热片2的导热腔与中心导热体I的腔体连通。采用这种方式，在热传递的过程中，中心导热体I内的液态工质所转变的蒸汽工质可以进入每个散热片2的多个导热腔3内并完全充满多个导热腔3，其冷凝时所释放的热量经过散热片2传递到外界空气中，从而使得中心导热体I与每个散热片2远端的温度差可以控制在TC以内，优选的，温度差可以小于5 °C。
[0038]进一步的，如图5、图6所示，在散热片2的一侧或两侧还可以设置向外延伸的一个或多个厚度很薄的叶片8。在设计时，叶片8的延伸方向可以与散热片2平行，也可以与散热片2垂直，从而可以增加散热片2的散热效果，进而增强本发明的相变式散热器的散热效果，并且可以减小散热片2的使用数量，进一步减轻相变式散热器的重量。优选的，叶片8 的厚度为 0.2mm-1.0mm。
[0039]优选的，在多个散热片2的，没有与中心导热体连接的另一端通过保护罩10连接为一体，从而使得散热片2的强度更高，方便本发明的相变式散热器的运输、转移、装配及使用。
[0040]优选的，上述的注入在导热腔3内的液态工质9的组分与注入在中心导热体I的腔体内的液态工质4的组分相同，如均采用液态氨或其它液体工质，当然，也可以采用组分不同的两种液态工质。
[0041]当然，本发明的中心导热体I也可以采用内部具有腔体的板状体的结构(图中未示出)该板状体的腔体内注有液态工质4，并且在板状体的外壁设有分散的呈太阳花式的多个散热片2。采用板状体的相变式散热器的热量传递过程与上述的采用柱状体的相变式散热器的热量传递过程相同，在此不再重述。
[0042]而为了方便本发明的相变式散热器的使用，在中心导热体I和散热片2上还可以设置连接其它装置的接口或接头(图中未示出)。
[0043]尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此。本【技术领域】的技术人员可以根据本发明记载的内容或原理进行修改，因此，凡按照本发明记载的内容或原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种相变式散热器,包括: 用于连接热源的中心导热体； 分别连接所述中心导热体外壁的多个散热片，其特征在于: 每个散热片的内部设有多个相互独立的导热腔； 每个散热片的每个导热腔内均注有液态工质。
2.根据权利要求1所述的相变式散热器，其特征在于，所述中心导热体内设有腔体，其内注有液态工质，并且腔体的内壁设有毛细结构。
3.根据权利要求1所述的相变式散热器，其特征在于，所述散热片为扁平形状，其内部有多个相互独立的导热腔并行分布于散热片内部。
4.根据权利要求3所述的相变式散热器，其特征在于，每个所述的导热腔包括相互连通的第一通道段和连接中心导热体的第二通道段。
5.根据权利要求4所述的相变式散热器，其特征在于，每个所述的散热片的一侧或两侧设有向外延伸的叶片。
6.根据权利要求4或5所述的相变式散热器，其特征在于，每个所述的第二通道段与中心导热体的腔体连通或不连通。
7.根据权利要求6所述的相变式散热器，其特征在于，所述中心导热体为柱状体或板状体。
8.根据权利要求7所述的相变式散热器，其特征在于，所述多个散热片在所述中心导热体外壁呈发散的太阳花式设置。
9.根据权利要求8所述的相变式散热器，其特征在于，所述第一通道段与所述中心导热体平行或倾斜，所述第二通道段与所述中心导热体的中心轴方向垂直或倾斜。
10.根据权利要求8所述的相变式散热器，其特征在于，构成所述太阳花形状的多个散热片通过保护罩连接为一体。
【文档编号】F28D15/04GK104215107SQ201310218378
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】刘晓东, 支国鹏 申请人:国研高能（北京）稳态传热传质技术研究院有限公司