一種熱管式散熱結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的散熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種熱管式散熱結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的散熱器，屬于散熱技術(shù)領(lǐng)域。它包括由一體成型的蒸發(fā)段和冷凝段，所述冷凝段為空間三維有序的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由空心熱管組成，構(gòu)成四面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、六面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十二面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十四面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、二十面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一種或幾種的組合。散熱結(jié)構(gòu)內(nèi)壁為多孔結(jié)構(gòu)采用毛細(xì)原理回收冷凝液體進(jìn)行循環(huán)。本實(shí)用新型通過(guò)采用三維有序網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來(lái)代替現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)熱管及散熱片結(jié)構(gòu)，利用三維互聯(lián)互通結(jié)構(gòu)特征及高比表面積特性提高熱管的導(dǎo)熱性能及散熱性能，實(shí)現(xiàn)快速散熱。適合大功率高熱流密度電子器件輕質(zhì)高效的散熱需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種熱管式散熱結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的散熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于散熱冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效的散熱器熱管結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的熱管散熱器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率元器件的功率密度也越來(lái)越大，為保證功率器件的正常工作，必須及時(shí)有效地進(jìn)行散熱；同時(shí)，大功率元器件的集成度越來(lái)越高，要求散熱器向小型化、輕量化方向發(fā)展。目前常規(guī)熱管散熱器是將一根或多根熱管嵌入與功率器件接觸的底部散熱板上，熱量通過(guò)熱管傳遞到散熱片覆蓋的冷卻端，通過(guò)散熱片將熱量散出，但由于熱管彼此獨(dú)立且需要額外散熱片導(dǎo)致散熱效率有限且體積相對(duì)較大， 有待進(jìn)一步改進(jìn)?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種輕質(zhì)高效的熱管式散熱結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的散熱器。空間三維有序網(wǎng)架結(jié)構(gòu)保證了熱管彼此互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)均勻高效散熱;三維有序網(wǎng)架結(jié)構(gòu)熱管的高比表面積保證了蒸氣流動(dòng)過(guò)程中獲得更大的冷凝面積和散熱面積， 傳熱性能好，同時(shí)省去了額外的散熱翅片，優(yōu)化了散熱器結(jié)構(gòu)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種熱管式散熱結(jié)構(gòu)，包括一體成型的蒸發(fā)段和冷凝段，所述冷凝段為空間三維有序的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由空心熱管組成。
[0005]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)包括四面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、六面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十二面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十四面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、二十面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一種或幾種的組合。
[0006]進(jìn)一步地，所述空心熱管內(nèi)部具有中空通道，所述中空通道的橫截面形狀為圓形、 橢圓形、方形、矩形、三角形或梯形。
[0007]進(jìn)一步地，所述空心熱管的內(nèi)壁為多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為100nm?100um。
[0008]進(jìn)一步地，所述蒸發(fā)段和冷凝段在內(nèi)部連通。
[0009]進(jìn)一步地，所述蒸發(fā)段為一空心平板結(jié)構(gòu)，所述平板的內(nèi)壁具有多孔結(jié)構(gòu)。
[0010]本實(shí)用新型還提供一種散熱器，包括上述的散熱結(jié)構(gòu)。所述散熱器內(nèi)充注純水、醇水溶液、氨水溶液或自潤(rùn)濕液體工質(zhì)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:(1)本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的一根或多根熱管的平面組合改變成三維有序的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，傳熱效果由彼此獨(dú)立傳熱變成了并聯(lián)傳熱，提高了散熱的均勻性；(2)省去了獨(dú)立的翅片或鰭片散熱部分，改由熱管依靠自身的高比表面積進(jìn)行直接散熱，提高了散熱效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和減重的目標(biāo)；(3)通過(guò)熱管內(nèi)部的毛細(xì)虹吸結(jié)構(gòu)將冷凝液體回吸循環(huán)利用，節(jié)省結(jié)構(gòu)空間，無(wú)需外加循環(huán)裝置；(4)通過(guò)熱管結(jié)構(gòu)的改變實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)高效的要求，可廣泛應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換、熱開(kāi)關(guān)、熱二極管、溫度控制以及傳熱等領(lǐng)域?？商娲Ｒ?guī)熱管散熱器和部分水冷散熱器，尤其適合大功率高熱流密度電子器件輕質(zhì)高效的散熱需求。
[0012]本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解?！靖綀D說(shuō)明】
[0013]附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。[0〇14]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為網(wǎng)架單元結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于闡釋本實(shí)用新型的原理。[〇〇17]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種高效的熱管散熱結(jié)構(gòu)，它包括一體成型的蒸發(fā)段1和冷凝段2,所述蒸發(fā)段為空心平板結(jié)構(gòu)，所述冷凝段為空間三維有序的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)架是由空心熱管組成。網(wǎng)架的單元結(jié)構(gòu)為四面體單元結(jié)構(gòu)、六面體單元結(jié)構(gòu)、十二面體單元結(jié)構(gòu)、十四面體單元結(jié)構(gòu)、二十面體單元結(jié)構(gòu)中的一種或幾種的組合，由此形成的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為四面體單元空心熱管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、六面體單元空心熱管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十二面體單元空心熱管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十四面體單元空心熱管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、二十面體單元空心熱管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一種或幾種的組合。
[0018]蒸發(fā)段1的下方與熱源直接接觸，上方與冷凝段2直接接觸，作為蒸發(fā)段1的平板與作為冷凝段2的網(wǎng)架相接觸的部位為兩者內(nèi)部相連通部位。蒸發(fā)段1的平板內(nèi)壁為纖維結(jié)構(gòu)或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)。
[0019]構(gòu)成冷凝段2的空心熱管內(nèi)部具有中空通道，中空通道的橫截面形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形、三角形或梯形都可以?？招臒峁艿膬?nèi)壁為纖維結(jié)構(gòu)或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為l〇〇nm?100um。中空通道提供氣體的通道，毛細(xì)吸液芯結(jié)構(gòu)提供工質(zhì)回流的毛細(xì)力。
[0020]蒸發(fā)段1平板內(nèi)壁和冷凝段2空心熱管內(nèi)壁的纖維或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)，均可以由制作材料本身經(jīng)掛漿燒結(jié)或擴(kuò)散燒結(jié)或增材制造的方法形成。
[0021]上述的蒸發(fā)段1和冷凝段2的一體結(jié)構(gòu)可以采用增材制造一體化成型，或者采用模具加工成型。
[0022]散熱結(jié)構(gòu)中一般充注純水、醇水溶液、氨水溶液或自潤(rùn)濕液體工質(zhì)，在蒸發(fā)段1是液體工質(zhì)受熱蒸發(fā)的階段，在冷凝段2是氣體工質(zhì)冷凝散熱的階段。當(dāng)熱源在蒸發(fā)段1加熱時(shí)，平板蒸發(fā)段1內(nèi)處于高真空狀態(tài)的工質(zhì)受熱迅速蒸發(fā)為等溫飽和蒸汽，蒸汽進(jìn)入冷凝段 2,在微小壓差下沿著冷凝段2的中空通道向各個(gè)方向流動(dòng);在冷凝段內(nèi)氣體放出熱量凝結(jié)成液體，釋放相變熱并通過(guò)空心熱管自身的高比表面積將熱量傳統(tǒng)到周?chē)沫h(huán)境中，冷凝的液體通過(guò)毛細(xì)吸液芯結(jié)構(gòu)回流到蒸發(fā)段1，重復(fù)循環(huán)。
[0023]本實(shí)用新型提供的這種空間三維熱管式散熱結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的平面散熱結(jié)構(gòu)改為立體結(jié)構(gòu)，在占用空間小的情況下增大了散熱面積，同時(shí)熱管之間彼此互通，提高了傳熱的均勻性，散熱結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用毛細(xì)虹吸原理將冷凝的液體回吸到熱蒸發(fā)段可循環(huán)使用，整體提高了散熱效率又實(shí)現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和減重的目的。
[0024]本實(shí)用新型的這種結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于散熱器中，帶有這種結(jié)構(gòu)的散熱器可替代常規(guī)熱管散熱器和部分水冷散熱器，尤其適合大功率高熱流密度電子器件輕質(zhì)高效的散熱需求。 本實(shí)用新型也同樣保護(hù)這種結(jié)構(gòu)的散熱器。
[0025]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬本實(shí)用新型的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括一體成型的蒸發(fā)段和冷凝段，所述冷凝段 為空間三維有序的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由空心熱管組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)包括四面體單元 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、六面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十二面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、十四面體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、二十面 體單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一種或幾種的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述空心熱管內(nèi)部具有中 空通道，所述中空通道的橫截面形狀為圓形、橢圓形、方形、矩形、三角形或梯形。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述空心熱管的內(nèi)壁為纖 維或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為1 OOnm?1 OOum。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述空心熱管的內(nèi)壁為纖維或 多孔吸液芯結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為1 OOnm?1 OOum。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒸發(fā)段和冷凝段在內(nèi)部連 通。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒸發(fā)段為一空心平板 結(jié)構(gòu)，所述平板的內(nèi)壁為纖維或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱管式散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒸發(fā)段為一空心平板結(jié) 構(gòu)，所述平板的內(nèi)壁為纖維或多孔吸液芯結(jié)構(gòu)。9.一種散熱器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1_8之一所述的散熱結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的散熱器，其特征在于，所述散熱器內(nèi)充注純水、醇水溶液、氨 水溶液或自潤(rùn)濕液體工質(zhì)。
【文檔編號(hào)】F28D1/02GK205619792SQ201620354662
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】沈偉, 趙鵬, 浦玉萍, 朱黎冉
【申請(qǐng)人】北京鋼研高納科技股份有限公司