CN1187816C - 一种波折式翅片散热器及使用这种散热器的热交换器 - Google Patents

一种波折式翅片散热器及使用这种散热器的热交换器 Download PDF

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Abstract

一种用在使用了循环风扇(12)的热交换器(10)中的散热器(22)，所述循环风扇迫使空气沿围绕中心轴线(34)的涡旋通路流动，所述散热器包括多个设置在围绕所述轴线(34)的所述通路内的热交换段(42)。各热交换段(42)都包括一块被弯折成交替的凸脊(44)和凹槽(46)的导热板，所述凸脊和凹槽限定了大致平行间隔的翅片(48)。所述热交换段(42)是这样定向的：各段的翅片(48)与相邻段的翅片成一定角度。

Description

一种波折式翅片散热器及 使用这种散热器的热交换器
技术领域
本发明涉及一种例如热交换器类的冷却装置，特别是一种专门适用于在例如对中央处理装置(CPU)中使用的集成电路芯片等部件加以冷却的散热器。
背景技术
在不同的工业部门，如计算机工业部门，需要低成本、高性能的热交换器来冷却如微处理器或半导体器件。许多半导体都会产生大量的热，如果不将这些热消除，半导体器件将会受到无法修复的损坏。因此，使用散热器的热交换器被用于将半导体中的热吸出并散发到大气中。
一种用于半导体的散热器是拧紧或夹紧在半导体上的简单的铝挤压件。该挤压件通常具有一块与半导体接触的平的底板和多个翅片或以梳状构形从板上延伸的平行突起。这种挤压件有许多限制，包括翅片的高度受翅片厚度的限制。每平方英寸的翅片数则受厚度和高度的限制。在这种挤压件上的翅片密度的限制降低了散热效率。
现已设计了一种经重大改进的、尤其是供送风式(fanned)热交换器使用的散热器。这种散热器使用了“波折式翅片”结构，其特征在于波折式翅片夹紧在或粘接到导热板上，以形成一个散热器组件。特别是，波折式翅片散热器是由铝板或其它导热材料板构成的，这些铝板或导热材料板被弯折成波纹状并交替地形成一系列凸脊或凹槽。波折式翅片也可直接放置在一块待冷却的基板上或一块独立的传导底板上，从而形成散热器组件。这种波折式翅片设计可提供较高的热传导率、非常大的表面积和较低的成本。采用较大表面积的优点在于只需要较小的空气流量就可满足工业标准规定的热特性。
发明内容
本发明涉及一种改进的波折式翅片型热交换器，该热交换器可减小空气背压并提高散热器的效率。本发明可专门应用于送风式热交换器，并且采用该改进的散热器能够减小风扇的RPM(每分钟转速)，从而可降低风扇的噪声。
因此，本发明的一个目的是提供一种新的改进的供一个热交换器使用的散热器，例如一种使用循环风扇的热交换器，该风扇能迫使空气沿绕一个中心轴线的涡旋通路流动。
本发明的另一个目的是提供一种热交换器组件，它包括与循环风扇结合在一起的散热器。
在本发明的示例性实施例中，散热器包括多个设置在围绕循环风扇轴线盘绕的涡旋通路内的热交换段。各热交换段包括一块弯折成交错的凸脊和凹槽的导热板，该凸脊和凹槽限定了大体平行地间隔开的翅片。这些热交换段的方向是这样规定的：各段的翅片与相邻段的翅片成一定角度。
一般说来，各热交换段的至少一个翅片从靠近于涡旋空气通路的轴线的一个点处向外辐射地排列。这种热交换段大体上是矩形的。这里所公开的热交换段大致为正方形，并且四个段将空气通路分成四分之一圆周。各热交换段的翅片都基本上垂直于相邻段的翅片。
最后，各热交换段的凸脊具有相对的端部，并且在与该相对端部间隔开并处于该相对端部中间的凸脊中形成切口部分。这些切口部分提高了通过翅片的空气流量。特别地，空气是以横穿过翅片两侧的方式流过这些切口部分。
本发明也提出一种热交换器组件，包括一个壳体；一个安装在壳体上的用于迫使空气沿围绕中心轴线的涡旋通路流动的特环风扇；以及一个散热器组件，它包括：多个设置在围绕所述轴线的所述通路内的热交换段；各热交换段都包括一块被弯折成交替的凸脊和凹槽的导热板，所述凸脊和凹槽限定了大致平行间隔开的翅片；以及所述热交换段是这样定向的：各段的翅片与相邻段的翅片成一定角度。
在下面参照附图对本发明进行了详细描述后，将使得本发明的其它目的、特点和优点变加更得明显。
本发明的被认为新颖的特征详细地列在所附的权利要求中。在阅读了下面参照附图进行的描述后，将会更好地理解本发明及其目的和优点。在附图中，相同的部件采用相同的附图标记，其特征在于：
附图说明
图1是装有本发明的散热器组件的热交换器组件的顶视透视图；
图2是图1的热交换器组件的分解透视图；
图3是从热交换器上拆下的散热器组件的顶视透视图；
图4是散热器组件的顶视平面图；
图5是散热器组件的侧视图；以及
图6是散热器组件的一个热交换段的底视透视图。
具体实施方式
参照更详细的附图，首先对照图1和2，本发明装在热交换器组件中，该组件都用标记10来表示，它包括一个具有从其上延伸出并终止于电连接器16的导线14的循环风扇12。风扇安装在壳体底座18的顶部上，并且有一个盖或帽20盖在风扇上。标记为22的散热器组件安装在壳体底座18内。散热器组件压靠在一个导热底板24上，该底板的底部具有一块热连接板26。此外，可利用导热性环氧树脂将散热器组件22粘接在导热底板24上。最后，用一对弹簧28将热交换器组件安装在集成电路芯片、如中央处理器的芯片(图中未示出)的顶部上。
更具体地说，借助于从壳体底座18向上突起的四个安装柱29将循环风扇12安装在壳体底座18的顶部。循环风扇包括一个循环风扇叶片组件30，该组件30具有径向延伸的风扇叶片30a，叶片30a绕中心轴线34旋转，以迫使空气沿涡旋通路大致以箭头A所示方向向下吹送(图2)。帽20卡合在循环风扇12的壳体顶部上。
散热器组件22夹在壳体底座18的顶壁36和导热底板24之间。具体而言，壳体底座18大致呈方形并包括四个悬垂立柱38，在这些悬垂立柱的末端附近具有斜钩40。导热底板24的角部卡接在立柱38的斜钩后面，以将散热器组件22夹持在导热底板与壳体底座18的顶壁36之间。
参照图3-6，并连同图1和2，散热器组件22包括多个总体标为42的热交换段。各热交换段都由弯折成交错的凸脊44和凹槽46的导热板构成，这些凸脊和凹槽限定了大致平行间隔开的翅片48。一般说来，散热器组件22的热交换段42是这样定向的：各段的翅片48与相邻段的翅片成一定的角度。弯折的板可由铝或铜材料制成。
更具体地说，热交换段42的形状大体为矩形。在该优选实施例中，可以看出热交换段的外形大体是方形的，从三维角度看，各热交换段42大体是立方体形的。四个这种方形或立方体形热交换段组装或粘接在导热底板24上，从而使各段的翅片48都大致垂直于任何相邻段的翅片。所有四个段都汇聚在与循环风扇12的轴线34(图2)重合的中心点50处。最外侧的凸脊沿它们的中心线大致沿纵向被切割，以形成抵靠着相邻热交换段的凸脊端部的顶部凸缘52。最后，可以看出，凹槽46是平的，以提供用于紧压着平坦导热底板24的平坦表面。
大体上说，散热器组件22的四个方形热交换段42将循环风扇12的涡旋空气通路分成四分之一圆周。在各四分之一圆周内的热交换段的翅片大致沿垂直于任何相邻四分之一圆周的翅片的方向延伸，并从而形成绕中心轴线34的辐射流动通路。虽然热交换段的翅片不是精确地位于绕中心线34的半径方向上，但由各热交换段限定的各四分之一圆周包括绕中心轴线成不同角度的一组直线形翅片，从而使循环风扇12的旋转风扇叶片产生的空气流量最大。多个热交换段的这种结构会使得流过整个空气流动通路的平行翅片阵列上方的空气流量增大。使用多组径向散热翅片可导致风扇转速及所产生的噪声降低，或增大在任何给定速度下的空气流量。
最后，图3最好地表示出，各热交换段42的各凸脊44包括一个位于各凸脊两个相反端中间的切口部分54。这些切口部分可提高通过翅片48的空气流量。换句话说，切口部分使空气沿整个凸脊内侧和所有翅片48的两侧流动。
可以理解，在不脱离本发明的精神或中心特征的情况下，本发明可采用其它的特定形式。因此，可以认为这些实例和实施例只是作为举例说明，而不是对本发明的限制，并且本发明不局限于这里所给出的细节。

Claims (22)

1.一种用在使用循环风扇(12)的热交换器(10)中的散热器(22)，所述循环风扇迫使空气沿绕中心轴线(34)的涡旋通路流动，所述散热器包括：
多个设置在围绕所述轴线(34)的所述通路内的热交换段(42)；
各热交换段(42)都包括一块被弯折成交替的凸脊(44)和凹槽(46)的导热板，所述凸脊和凹槽限定了大致平行间隔开的翅片(48)；以及
所述热交换段(42)是这样定向的：各段的翅片(48)与相邻段的翅片成一定角度。
2.权利要求1的散热器，其特征在于各热交换段(42)的至少一个翅片(48)从靠近于所述轴线(34)的一点处向外辐射。
3.权利要求1的散热器，其特征在于所述热交换段(42)基本上为矩形。
4.权利要求3的散热器，其特征在于所述热交换段(42)基本上为正方形。
5.权利要求1的散热器，其特征在于各热交换段(42)的翅片(48)基本上垂直于相邻段的翅片。
6.权利要求1的散热器，包括四个所述热交换段(42)，它们将所述空气的通路分成四分之一圆周。
7.权利要求1的散热器，其特征在于所述凸脊(44)具有相对的端部并具有与该相对端部间隔开并处于该相对端部中间的凸脊的切口部分(54)。
8.权利要求1的散热器，其特征在于所述热交换段(42)大体为矩形；以及所述热交换段(42)的翅片(48)与相邻段的翅片大致垂直。
9.权利要求8的散热器，其特征在于所述热交换段(42)基本上为正方形。
10.权利要求9的散热器，其特征在于各热交换段(42)的至少一个翅片(48)从靠近于所述轴线(34)的一点处向外辐射。
11.权利要求8的散热器，其特征在于包括四个所述热交换段(42)，它们将所述空气的通路分成四分之一圆周。
12.权利要求8的散热器，其特征在于所述凸脊(44)具有相对的端部并具有与该相对端部间隔开并处于该相对端部之间的凸脊的切口部分(54)。
13.一种热交换器组件，包括
一个壳体(18)；
一个安装在壳体上的用于迫使空气沿围绕中心轴线(34)的涡旋通路流动的循环风扇(12)；以及
一个散热器组件，它包括：
多个设置在围绕所述轴线(34)的所述通路内的热交换段(42)；各热交换段(42)都包括一块被弯折成交替的凸脊(44)和凹槽(46)的导热板，所述凸脊和凹槽限定了大致平行间隔开的翅片(48)；以及所述热交换段(42)是这样定向的：各段的翅片(48)与相邻段的翅片成一定角度。
14.权利要求13的热交换器组件，其特征在于所述热交换段(42)安装在导热底板(24)的顶部上。
15.权利要求14的热交换器组件，包括有效地连接在壳体(18)与底板(24)之间以将热交换段(42)夹持在它们之间的夹持装置(38，40)。
16.权利要求14的热交换器组件，其特征在于各热交换段(42)的至少一个翅片(48)从靠近于所述轴线(34)的一点处向外辐射。
17.权利要求14的热交换器组件，其特征在于所述热交换段(42)基本上为矩形。
18.权利要求17的热交换器组件，其特征在于所述热交换段(42)基本上为正方形。
19.权利要求14的热交换器组件，其特征在于各热交换段(42)的翅片(48)基本上垂直于相邻段的翅片。
20.权利要求14的热交换器组件，包括四个所述热交换段(42)，它们将所述空气的通路分成四分之一圆周。
21.权利要求15的热交换器组件，其特征在于所述凸脊(44)具有相对的端部并具有与该相对端部间隔开并处于该相对端部中间的切口部分(54)。
22.权利要求14的热交换器组件，其特征在于用导热环氧树脂将所述散热器组件固定在导热底板上。
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