CN1884954A - 热管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热管，该热管包括一中空管体以及密封于管体内的适量工作流体，其中该管体包括一蒸发段、一冷凝段，该冷凝段具有S形结构、该蒸发段为螺旋结构。螺旋形的蒸发段可以增加接触面积、S形的冷凝段可以增加工作流体流经冷凝段的行程，该热管能有效提高散热性能。

Description

热管

【技术领域】

本发明关于一种热管，尤其是一种高效率散热的热管。

【背景技术】

热管是依靠自身内部工作流体相变实现传热的热传导元件，其具有高导热性、优良等温性等特性，传热效果好，应用广泛。

近年来电子技术迅速发展，电子元件的高频、高速以及集成电路的密集及微型化，使得单位容积电子元件发热量剧增，热管技术以其高效、紧凑以及灵活可靠等特点，适合解决目前电子元件因性能提升所衍生的散热问题。

传统的散热方式是在发热电子元件上方设置以金属材质制成的散热装置，该散热装置具有基座，基座下表面与电子元件接触，而其上表面则设有若干鳍片，基座吸收电子元件产生的热量，通过鳍片将热量散发至周围空气中，为加强鳍片与周围空气的热交换速度，通常还在鳍片上方加置一风扇，以加强气体对流。上述散热装置虽然能够用来散发电子元件所产生的热量，但是，由于金属的热传导系数有限，单纯依靠金属材质的散热装置传导热量，导致散热装置在单位时间、单位体积下的热传导量也有限。传统的纯金属散热装置的散热方式已不能满足高发热量电子元件的散热需求。

为此，业界技术人士利用液体在气、液两态间转变时温度保持不变，同时吸收或放出大量热的工作原理发明了热管。如图1、图2所示，一种现有技术的热管10由管壳11、毛细结构12以及密封于管壳11内的工作流体13组成。热管10的制作通常先将热管10抽成真空后充以适当的工作流体13，使紧贴管壳11的毛细结构12中充满工作流体13后加以密封。热管11一端为蒸发段10a、另一端为冷凝段10b，根据需要可在蒸发段10a与冷凝段10b之间设置绝热段。当热管10的蒸发段10a受热时，毛细结构12中的工作流体13蒸发汽化形成蒸气14，蒸气14在微小压力下通过导孔16流向冷凝段10b，凝结成工作流体13并放出热量15，工作流体13再靠毛细作用沿毛细结构12流回蒸发段10a。如此循环，热量15由热管10的蒸发段10a不断地传至冷凝段10b，并被冷凝段10b一端的冷源吸收。

该工作流体13受热、冷却，在气、液两态间转变并吸收或放出大量的热，从而使热量由热管10一端传至另一端。该种热管10虽然具有较好的导热性及等温性，但热管10内工作流体13较少且热管10与发热元件接触面积较小，使热管10的最大传热量受到限制，仍不能满足发热量不断提高的电子元件散热要求。

为增加散热效率，另一种现有技术的热管包括一吸热区、一散热区、一设置在吸热区上的金属网，该散热区具有S形结构，该S形结构可以加长工作流体流经该散热区的行程，以增加散热效率。该金属网由金属细线结合成一平面网状、平面网状以扩张方式结合为一立体网状结构，由于该金属网是由金属细线结合而成，从而使吸热区与发热元件接触面积较小，热管吸收的热量仍然有限，仍然无法满足发热量不断提高的电子元件的散热要求。

【发明内容】

以下，将以实施例说明一种高效率散热的热管。

为实现上述内容，提供一种热管，该热管包括一中空管体、以及密封于管体内的适量工作流体，其中，该管体包括一蒸发段、一冷凝段，该冷凝段具有S形结构、该蒸发段为螺旋结构。

该热管进一步包括在冷凝段上间隔设置的若干散热鳍片。

该热管进一步包括在蒸发段与发热元件相接触的部份上涂覆的热介面材料。

与现有技术相比，本发明实施例提供的热管采用螺旋形设计的蒸发段，该蒸发段可以使工作流体充分与发热元件接触，有效降低发热元件的温度，工作流体蒸发产生的蒸气在冷凝段冷凝为工作流体，该工作流体再次流向蒸发段，螺旋形的蒸发段可以增加工作流体与发热元件之间的接触面积，S形的冷凝段可以增加工作流体流经冷凝段的行程，加快冷凝速度，提高散热效率。

【附图说明】

图1是现有技术热管的横面剖示图。

图2是图1中热管的径向剖示图。

图3是本发明热管第一实施例的立体示意图。

图4是图3的平面示意图。

图5是本发明热管第二实施例的立体示意图。

【具体实施方式】

如图3至图4所示，本发明第一实施例提供一种热管20，该热管20为一中空管体，其包括蒸发段22、输送段24、冷凝段26以及密封在热管20内的适量工作流体(图未示)。其中，蒸发段24为螺旋结构，冷凝段26具有S形结构，本实施例以蒸发段24为双螺旋结构为例进行说明。

蒸发段22整体呈双层螺旋结构，其包括上层结构224、下层结构226，该上层结构224与下层结构226之间具有空隙，该每一层结构为单圈结构，工作流体受热产生的蒸气由上层结构224流向冷凝段26，工作流体由冷凝段26流向下层结构226。该上层结构224、下层结构226也可以是两圈或者两圈以上的多圈结构。

输送段24可为绝热部份，其包括蒸气通道244及流体通道246，蒸发段22产生的蒸气由上层结构224通过蒸气通道244流向冷凝段26加以冷凝，冷凝后的工作流体经过流体通道246流向蒸发段22的下层结构226以降低发热元件的温度。

冷凝段26为连续S形结构，该S形结构可以加长工作流体流经冷凝段26的行程，加快工作流体的冷凝速度，提高散热效率，冷凝段26与下层结构226可位于同一平面上。

热管20内密封的工作流体可为纯水、氨水、甲醇、丙酮或者庚烷等液体，也可在该液体中添加导热材料微粒，如铜粉、纳米碳材等，以增加工作流体的导热性能。

发热元件产生的热量使工作流体受热蒸发形成蒸气，该蒸气由下层结构226流向上层结构224，上层结构224中的蒸气在微小压力下经由蒸气通道244流向冷凝段26，蒸气由冷凝段26一端流向另一端的过程中不断凝结成工作流体并放出热量经过冷凝段26散发出去，工作流体经过流体通道246再次流回蒸发段22，如此反复，发热元件产生的热量由热管20的蒸发段22不断经过蒸气通道244传送至冷凝段26，以实现将发热元件产生的热量散发的功能，藉此降低发热元件的温度。

另外，使用时候可在冷凝段26下方增加一散热风扇，该散热风扇可以将外界冷空气吹入冷凝段26的S形结构中，通过冷空气与冷凝段26的接触可以有效地降低冷凝段26的温度以使工作流体的冷凝速度加快。

请参阅图5所示，本发明第二实施例提供一种热管40，该热管40包括蒸发段42、输送段44、冷凝段46、设置在冷凝段46的若干散热鳍片48以及密封在热管40内的适量工作流体(图未示)。

其中，该蒸发段42、输送段44、冷凝段46的结构分别与蒸发段22、输送段24、冷凝段26相同，蒸发段42包括上层结构424及下层结构426，该上层结构424、下层结构426也可为单圈结构，其不同之处为：若干散热鳍片48设置在冷凝段46上，藉由增加的散热鳍片48可提高热管40的散热效率。

该上层结构424、下层结构426也可分别为两圈或者两圈以上的多圈结构。

发热元件产生的热量使工作流体汽化形成蒸气，该蒸气由蒸发段42的下层结构426流向上层结构424，在上层结构424中稍加冷却后通过蒸气通道444流向冷凝段46，蒸气冷凝产生的热量由冷凝段46及散热鳍片48散发至周围环境中，蒸气冷凝成工作流体经过流体通道446再次流向蒸发段42的下层结构426以降低发热元件的温度。

另外，使用时可在冷凝段46下方设置一散热风扇，该散热风扇可以将外界的冷空气吹入冷凝段46的S形结构与散热鳍片48中，通过冷空气与冷凝段46、散热鳍片48的接触，可以有效地降低冷凝段46的温度，从而使流经冷凝段46的工作流体的温度有效地降低。

该散热鳍片48也可以设置在蒸发段42上，以降低蒸发段42的温度。

热管20、40可进一步在蒸发段22、42的下层结构226、426下表面涂覆热介面材料以增加热管20、40与发热元件的接触面积，使热管有效吸收发热元件产生的热量。

蒸发段22、42并不限于实施例所提供的双螺旋结构，可以设置更多层螺旋结构，该相邻层之间具有空隙，蒸发段22、42也可以为单层、多圈螺旋结构。

蒸发段22、42以及冷凝段26、46的径向截面可以为标准圆形，也可以为其它形状，如椭圆形、三角形、矩形或者其它多边形形状。

该热管20、40一般以铜为材料，也可根据不同需要采用不同材料，如铝、钢、碳钢、不锈钢、铁、镍、钛等及其合金或者导热性高分子材料。

Claims (18)

1.一种热管，其包括一中空管体、以及密封于管体内的适量工作流体，该管体包括一蒸发段、一冷凝段，该冷凝段具有S形结构，其特征在于：该蒸发段为螺旋结构。

2.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述螺旋结构由多层组成。

3.如权利要求2所述的热管，其特征在于：所述相邻层之间具有空隙。

4.如权利要求2所述的热管，其特征在于：所述每一层螺旋结构是由单圈组成。

5.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述螺旋结构是由多圈组成。

6.如权利要求2所述的热管，其特征在于：所述每一层是由多圈组成。

7.如权利要求2所述的热管，其特征在于：所述蒸发段为双层螺旋结构。

8.如权利要求7所述的热管，其特征在于：所述双层螺旋结构包括上层结构与下层结构。

9.如权利要求8所述的热管，其特征在于：所述下层结构下表面涂有热介面材料。

10.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述冷凝段上进一步设置有若干散热鳍片。

11.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述蒸发段上进一步设置有若干散热鳍片。

12.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述工作流体选自纯水、氨水、甲醇、丙酮或者庚烷。

13.如权利要求12所述的热管，其特征在于：所述工作流体中进一步包括悬浮在工作流体中的导热材料。

14.如权利要求13所述的热管，其特征在于：所述导热材料包括铜粉或纳米碳材。

15.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述管体的径向截面为标准圆形、椭圆形、三角形或者矩形。

16.如权利要求8所述的热管，其特征在于：所述热管进一步包括连接蒸发段与冷凝段的输送段。

17.如权利要求16所述的热管，其特征在于：所述输送段包括连接上层结构与冷凝段的蒸气通道、连接下层结构与冷凝段的流体通道。

18.如权利要求1所述的热管，其特征在于：所述热管的材料为铝、钢、碳钢、不锈钢、铁、镍、钛、铜或者导热性高分子材料。

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