CN1917193A - 散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热装置，其包括一中空密闭容器，以及容纳在所述容器内的工作流体。所述容器的容器壁内形成有中空容腔，所述中空容腔内填充有相变材料。本发明提供的散热装置可通过相变材料的相变化，来避免容器壁及热源出现热点或高温区，从而使散热装置能够持续高效地进行热传导。

Description

散热装置

【技术领域】

本发明是关于热传导领域，特别涉及一种采用相变化散热的散热装置。

【背景技术】

近年来，电子技术迅速发展，电子器件的高频、高速以及集成电路的密集及微型化，使得单位体积电子器件发热量剧增。为使电子器件产生的高发热量散发出去，目前通用的散热方式主要有三种，即风冷式散热装置、液冷式散热装置及热管式散热装置。

风冷式散热装置是目前使用最广泛、技术最成熟的散热方法，如鳍片式散热装置，其通过金属基底将热源产生的热量传导到散热鳍片，然后利用散热鳍片的较大散热面积，并配合一风扇转动，加强空气流动，通过强制对流方式将散热鳍片上的热量传到周围环境。但是，该种散热装置在热传过程中，散热基座与散热鳍片间以及散热鳍片与空气间存在较大热阻，且其间热传速率较慢，散热效率较低，通常只应用于发热量不大的电子器件。

相对于风冷式散热装置，液冷式散热装置能大幅降低电子器件的热量，同时具有无噪音、环保型、散热效率高等优点，从而成为应用于电子器件散热的另一主要方式。液冷式散热装置通常包括一与热源接触的蒸发器以及与该蒸发器相连通的冷却器。然而，该种结构限制其它配件的灵活性，并增加散热***结构复杂度，而且，液体对电子器件存在安全隐患，使得该液冷式散热装置安全性较差。

热管是利用相变化散热之一种散热装置，其通常包括管壳、紧靠管壳内壁的毛细吸液芯(毛细结构)以及密封在管壳内的工作流体，其一端为蒸发端(受热端)，另一端为冷凝端(冷却端)，根据应用需要可在蒸发端与冷凝端的间布置绝缘段。工作时，热管在蒸发端藉由内部工作流体相变化吸收潜热，并通过蒸气流迅速地将热量输送到远离热源区的冷凝端，从而造成前后两端温差小，又达到快速传送大量热能的目的。该热管式散热装置是目前最为有效散热方式之一，并广泛应用于笔记本电脑、便携式电子器件等电子产品的均温与散热方面。

然而，不管采用上述哪种散热方式，在该等散热装置中皆存在热点问题，不仅会影响其使用寿命，而且使电子器件等热源对应于该热点的位置也存在相应的高温区或热点，从而难以实现均一散热。

现有技术提供一种平板型热管的热传加强结构，其包括一密闭真空容器，容器蒸发端外部连接发热元件，冷凝端外部则连接散热装置，容器内表面设有毛细结构，并充填有适量的工作流体，以进行双相流的蒸发、冷凝循环。另外，在该容器内设有多个抵接于上、下壁面的导热柱，该抵接于上、下内壁面的导热柱分布设置于高温区或热点处，并可具有相异的尺寸或形状，藉以实现热管的均温性和散热性。但是，导热柱两末端与容器的接触位置同样存在较大热阻，且热传过程中会增加其它高温区或热点，因而，该导热柱并不能完全消除热点问题。

有鉴于此，提供一种无热点、能持续高效散热的散热装置实为必要。

【发明内容】

以下，将以实施例说明一种散热装置。

为实现上述内容，提供一种散热装置，其包括一中空密闭容器，以及容纳在所述容器内的工作流体，所述容器的容器壁内形成有至少一中空容腔，所述中空容腔内填充有相变材料。

所述相变材料选自石蜡、聚烯烃、低分子量聚酯、低分子量环氧树脂或低分子量丙烯酸。

所述至少一中空容腔包括两个及以上中空容腔，所述两个及以上中空容腔是相互连通的。

所述容器具有蒸发端及冷凝端，所述中空容腔分别设在蒸发端与冷凝端部位的容器壁内。

所述容器的内表面形成有毛细结构。

所述容器内部压强低于容器***环境的压强。

所述容器内部压强范围为1.3×10^-1～1.3×10^-4Pa(帕)。

所述工作流体选自水、甲醇、氨水、丙酮、庚烷中一种或多种液体。

所述容器壁的材质选自铝、铜、银、铁、镍、钛或其合金。

所述散热装置采用平板型结构或管型结构。

相对于现有技术，本实施例提供的散热装置在容器壁内形成有中空容腔，然后填充相变材料，利用相变材料的相变化，可吸收容器壁和热源的热点位置或高温区的过多且难以散发的热量，从而避免容器壁及热源出现热点或高温区，使散热装置能够持续高效地进行热传导。

【附图说明】

图1是本技术方案的第一实施例的散热装置横向剖面图。

图2是本技术方案的第一实施例的散热装置纵向剖面图。

图3是本技术方案的第二实施例的散热装置轴向剖面图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本技术方案作进一步详细说明。

请一起参阅图1和图2，为本技术方案的第一实施例提供的散热装置1结构示意图，该散热装置1为平板型结构，其包括一中空密闭容器10，以及容纳在所述容器10内的工作流体20。其中，该容器10具有容器壁11，以及由容器壁11围成的空腔12，而且该容器壁11内部也形成有至少一中空容腔110，该中空容腔110内填充有相变材料16。

该容器10内部压强低于容器10***环境的压强，一般容器10内保持在1.3×10^-1～1.3×10^-4Pa的低压。通常，低压下的工作流体20更容易挥发，且工作流体40的蒸汽流动更快，最高时可高达音速，从而能提升散热装置1的热传导速度，藉以提高其散热效率。

该容器壁11包括侧壁13及与侧壁13相邻接的底壁14和顶壁15。优选地，可将容器壁11的各个中空容腔110相互连通，即将侧壁13的中空容腔110与底壁14及顶壁15的中空容腔110相互连通，使得其中容纳的相变材料16相互连接，即使容器10的容器壁11局部接受热量超过相变材料16所能吸收热量时，也能通过相邻中空容腔110内的相变材料16将过多热量吸收。

该容器10的内表面形成有毛细结构30，该毛细结构30可采用沟槽型、丝网型或烧结型毛细结构。通过在容器10的内表面设置毛细结构30，可增加工作流体20回流效率，从而提高散热装置1的热传效率。

该容器壁11的材质一般采用导热性材料，例如铝、铜、银、铁、镍、钛或其合金等金属。

该相变材料16选自石蜡、聚烯烃、低分子量聚酯、低分子量环氧树脂或低分子量丙烯酸等材料，本实施例采用石蜡。

该工作流体20可选自水、氨水、甲醇、丙酮、庚烷等液体，也可在该等液体中添加导热材料微粒，如铜粉、银粉、纳米碳材料等，以形成一悬浮液，即通过该导热材料来增加工作流体20的导热性能，本实施例采用水与纳米碳材料混合形成的悬浮液作为工作流体20。工作流体20的注入量依热源2的发热量和容器10容积而设定。

通常，该容器10根据热量变化方式可分为蒸发端与冷凝端，如本实施例可将底壁14作为容器10的蒸发端，其与热源2相接触，而顶壁15作为容器10的冷凝端，当让该冷凝端部位也可采用其他冷凝装置。由于散热装置1的热传导过程主要于该蒸发端和冷凝端发生，因而，本实施例并不限于上述结构，其它能消除热点的各种结构皆可采用。例如，为结构简单，节省成本，可仅在该两端分别布置一中空容腔110，并在其内填充相变材料16，此结构同样能较好地达成消除热点，并增加散热装置1的热传效率的目的。

请参阅图3，为本技术方案的第二实施例提供的散热装置1′轴向剖面图。与散热装置1的结构相同，散热装置1′包括一中空密闭容器10′，即为一中空密闭圆管；容器壁11′，即为管壁；形成在容器10′内表面的毛细结构30′；由所述容器壁11′所围成的空腔12′，即中空管腔；以及密封在容器10′内的工作流体20′。本实施例与第一实施例不同之处在于散热装置1′为管型结构，且仅于热管1′的蒸发端A及冷凝端B的容器壁11′内分别形成有中空容腔110′，该中空容腔110′内同样填充有相变材料16′。

上述实施例提供的散热装置皆在容器壁内形成有中空容腔，然后填充相变材料，利用相变材料的相变化，可吸收容器壁和热源的热点位置或高温区的过多且难以散发的热量，从而可避免容器壁和热源出现热点或高温区，使散热装置能够持续高效地进行热传导。

另外，本技术方案并不局限于上述实施例的结构，对于其它形式的冷却或散热装置会出现热点的部件，均可采用本技术方案的避免热点产生的方式，只需于出现热点位置布置中空容腔，然后于该中空容腔内填充相变材料即可。

以上所述仅为本技术方案的较佳实施方式，凡熟悉本案技艺的人士，依本案发明精神所作的等效修饰或变化，皆应包含在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其包括一中空密闭容器以及容纳在所述容器内的工作流体，其特征在于所述容器的容器壁内形成有至少一中空容腔，所述中空容腔内填充有相变材料。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述相变材料选自石蜡、聚烯烃、低分子量聚酯、低分子量环氧树脂或低分子量丙烯酸。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述至少一中空容腔包括两个及以上中空容腔，所述两个及以上中空容腔是相互连通的。

4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于所述容器具有蒸发端及冷凝端，所述中空容腔分别设在蒸发端与冷凝端部位的容器壁内。

5.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述容器的内表面形成有毛细结构。

6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述容器内部压强低于容器***环境的压强。

7.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于所述容器内部压强范围为1.3×10^-1～1.3×10^-4帕。

8.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述工作流体选自水、甲醇、氨水、丙酮、庚烷中一种或多种液体。

9.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于所述容器壁材质选自铝、铜、银、铁、镍、钛或其合金。

10.如权利要求1至9任一项所述的散热装置，其特征在于所述散热装置采用平板型结构或管型结构。

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