CN1928483A - 热管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热管，其包括一中空密闭壳体，密封在所述壳体内的工作流体，以及一转动装置，用以加速工作流体在热管内流动。所述转动装置可包括一轴向设置在壳体内的转轴以及形成于所述转轴上的搅动件。本发明提供的热管利用转动装置的转动，能强制加速工作流体在热管内的循环流动，藉以提高热迁移速率，提升热管的热传效率。

Description

热管

【技术领域】

本发明关于热传技术领域，特别涉及一种利用工作流体的流动来传热的热管。

【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和微型化，使得单位面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、液冷式散热装置和热管。

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，其在热传过程中，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外一主要方式。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外部冷却器，该冷却器与蒸发器通过一管道连通，从而构成一回流通道，而液体则流动于该通道中，依靠液体流动将热量转移。但是，该液体的流动取决于温差，温差大则流动快，然温差大时则表明热源的散发热量未获得良好的散热效果，因而液体的流速与散热效果的存在此种矛盾，从而限制该液冷式散热装置的热传导效率。

热管通常是利用工作流体在管内的循环流动来传热的散热形式，其通常包括管壳以及密封在管壳内的工作流体，该管壳一端为蒸发端(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之间布置绝缘段。工作时，热管在蒸发端藉由内部工作流体吸热，热流体迅速地将热量输送到远离热源区的冷凝端，冷凝后释放出热量，从而达到传送大量热能的目的。该热管式散热装置是目前最为有效的散热方式之一，并广泛应用于笔记型计算机、便携式电子器件等电子产品的均温与散热方面。但是，其利用工作流体的流动来传热时，热管的热传效率同样取决于工作流体的流动速度，而现有的热管对于工作流体流动速度并未作改进，这样就严重限制了热管的热传效率的提升。

有鉴于此，提供一种能加速工作流体流动的高效散热热管实为必要。

【发明内容】

以下，将以实施例说明一种能加速工作流体流动的高效散热热管。

一种热管，其包括一中空密闭壳体，其内具有一空腔；密封在所述壳体内的工作流体；以及一转动装置，其沿所述空腔的轴向设置，用以加速工作流体在热管内流动。

所述转动装置包括一轴向设置在空腔内的转轴以及形成在所述转轴上的搅动件。

相对于现有技术，本发明实施例提供的热管利用一转动装置的转动，能强制性加速工作流体在热管内的循环流动，藉以提高热迁移速率，提升热管的热传效率。

【附图说明】

图1是本发明热管第一实施例的内部结构示意图。

图2是图1中热管沿II-II截面示意图。

图3是本发明热管第二实施例的结构示意图。

图4是本发明热管第三实施例的结构示意图。

图5是图4中热管沿V-V截面示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请一起参阅图1和图2，为本发明热管的第一实施例，该热管为一单管型热管100，包括一中空密闭壳体110，其内具有一空腔120；密封在所述壳体110内的工作流体130；一沿空腔120轴向设置的转动装置140，用以加速工作流体130在热管100内流动；以及设置于所述壳体110一端部的驱动装置150。

其中，所述中空密闭壳体110通常包括一蒸发端A1和一冷凝端B1，蒸发端A1与一热源160相接触，为增加其间接触面积，可在蒸发端A1部位设置一散热贴片112，热管100使用时，将散热贴片112紧密贴靠热源160，即可将热源160发出的热量迅速大量地转移至热管100。

所述壳体110的材质可选用导热性金属材料，如铝、铜、银、铁、镍、钛或其合金，本实施例采用铜金属。

所述转动装置140包括一转轴142以及形成于转轴142上的搅动件144。优选地，搅动件144与转轴142成一体结构，并可采用一体射出成型、焊接或胶接等技术形成。

所述转动装置140的转轴142轴向设置在空腔120中，并横置于热管100端部内壁上，可在冷凝端B 1的内壁配置一轴承145，以固定转轴142。为使转轴142转动，可在转轴142靠近冷凝端B1的端部设置一磁体146，而驱动装置150即设于壳体110上对应于该磁体146的部位，本实施例的驱动装置150包括一相对于磁体146的电磁石152以及控制该电磁石152转动的控制装置154，通过电磁石152的转动带动磁体146的转动，从而可驱动转动装置140绕转轴142转动。其中，该转轴142靠近冷凝端B1的端部也可直接采用磁性材料或整个转轴142皆采用磁性材料，从而可免设磁体146。另外，在蒸发端A1和冷凝端B1可分别设计为配合转轴142两末端的结构。

所述转动装置140的搅动件144可采用绕转轴142盘旋连成一体的螺旋状叶片，也可包括相互交错隔离的多个叶片。叶片的形状可采用绕转轴142盘旋且向冷凝端B 1倾斜的环状叶片，叶片内表面可为锥形表面或锥形曲面(如碗状内表面)，只要在转动装置140转动驱动下能加速工作流体130由蒸发端A1流到冷凝端B1任何形状的叶片均可。叶片的材质可选用金属或塑料等材料，本实施例采用连成一体的螺旋状塑料叶片。

所述工作流体130可选用水、甲醇、乙醇、氨水、丙酮、庚烷等液体，本实施例采用水。

另外，热管100还沿壳体110内表面设有回流通道114，该回流通道114由与壳体110同轴的一筒体116和将筒体116固定连接在壳体110内表面的轴向肋条118构成，且筒体116与热管100两端的内壁均间隔一定距离。从而，当热量由散热贴片112传导到蒸发端A1时，该端工作流体130受热后，在转动装置140带动下流向热管100的冷凝端B1，再从冷凝端B1放出热量后即可沿所述回流通道114流回蒸发端A1，即完成一散热循环。

请参阅图3，为本发明提供的热管的第二实施例，该热管为一回路型热管200，其主体结构与热管100基本相同，不同之处在于热管200基本结构为一回字型结构，具体包括一回字型中空密闭壳体210，其内具有一回转空腔220；密封在所述壳体210内的工作流体230；一设置于回转空腔220内的转动装置240；以及设置于所述壳体210一端部的驱动装置250。而且，热管200同样具有蒸发端A2和冷凝端B2，并在蒸发端A2设有一散热贴片212。

其中，热管200的转动装置240基本结构与热管100的转动装置140相同，具有一转轴242和搅动件244，转轴242具有一设于转轴242末端的磁体246以及可转动地固定转轴242两末端的轴承245，其不同之处在于热管200的转动装置240设于工作流体230由冷凝端B2冷凝后回流到蒸发端A2的空腔中，并沿该段空腔220的轴向设置。

与转动装置240所处位置相对应，驱动装置250可设于壳体210上靠近于磁体246的部位，并将壳体210对应于磁体246的部位形成一内陷的凹部216，以容纳驱动装置250，本实施例的驱动装置250包括一相对于磁体246的电磁石252以及控制该电磁石252转动的控制装置254。为容纳转动装置240需要，该部分的空腔220可具有较大的内部空间，而对于工作流体230受热后流到冷凝端B2的路段的空腔220则可采用较小的内部空间，以使得整个空腔220内的工作流体230流动量达到最佳平衡状态，而不至于使局部工作流体230流量过大而阻碍整体流速。

另外，还可在工作流体230流离蒸发端A2和流入冷凝端B2的部位分别设置一导流件218、219，以使相应交界处的工作流体230能顺畅流通。本实施例的工作流体230也可选用水、甲醇、乙醇、氨水、丙酮、庚烷等液体，并往这些液体中添加导热性纳米微粒，包括纳米级的铜粉、银粉、铝粉或纳米碳材料(如纳米碳球与纳米碳管)，从而构成一悬浮液，本实施例采用水与纳米碳管的悬浮液。

由于工作流体230中含有纳米微粒，因而，当转动装置240的搅动件244转动时不仅能增加工作流体230的流速，同时还可搅拌工作流体230中的纳米微粒，以防止其产生聚集，因此可通过此搅动件244的转动搅动，来加强纳米微粒的分散，进一步增加工作流体230的散热效果。

请参阅图4和图5，为本发明热管的第三实施例，所述热管为一直线双层型热管300，其主体结构与热管100基本相同，包括一中空密闭壳体310，其内具有一空腔320；密封在所述壳体310内的工作流体330；一设置于空腔320内的转动装置340，包括一转轴342和搅动件344；以及设置于转轴342一端部的驱动装置350。而且，热管300同样具有蒸发端A3和冷凝端B3，并设有贴于蒸发端A3的一散热贴片312。

热管300结构与热管100不同之处在于，热管300的空腔320被一隔板360沿轴向分为热流腔321和冷流腔322，该隔板360可为一平板，且与热管300的蒸发端A3和冷凝端B3内壁间隔一定距离，使得两腔体321、322通过该间隔导通。优选地，隔板360可向冷凝端B3倾斜，以使凝结或聚集于隔板360上的工作流体330能沿倾斜的隔板360导流至冷流腔322，或者隔板360沿热管径向的截面设为拱形，且在与壳体310接触的部位形成微孔，也可实现上述导流效果。

为加强冷凝端B3的冷凝效果，热管300进一步包括多个散热鳍片370，其形成于冷凝端B3部位的壳体310外表面。

所述驱动装置350可采用一马达354，并将转轴342延伸到热管300外直接连接于马达354上，而转轴342与壳体310的接触间隙可采用一轴承345，以转动地固定转轴342，同时轴承345还具有密封功能，以防工作流体330泄漏。

通常，工作流体330先填充在冷流腔322内，当热管300工作时，冷流腔322内的工作流体330在蒸发端A3受热蒸发，工作流体330的蒸气即上升到热流腔321，并在热流腔321快速扩散到冷凝端B3，在散热鳍片360冷却作用下冷凝成液态工作流体330，利用隔板360倾斜作用或自身重力，该冷凝后的工作流体330流到热流腔321的靠近冷凝端B3部位，然后通过转动装置340加速工作流体330流回蒸发端A3，即完成热管300的一散热循环。

上述各实施例中的壳体110、210、310的截面形状并不局限于圆形，也可为平板形或椭圆形等各种所需外形。而且，为使热源发出的热量迅速大量地转移至热管，热管的蒸发端A1、A2、A3也可采用其它结构形式，如将蒸发端A1、A2、A3需贴靠热源的部分压成扁平状，以配合热源表面形状，实现热源的热量迅速大量地转移。或者，在蒸发端A1、A2、A3部位也可配合一具有一散热底座和多个散热鳍片的散热器，这些蒸发端A1、A2、A3***散热底座内，同样可将热源的热量迅速大量地转移至热管，然后由其散发出。同时，冷凝端B2、B3与冷凝端B1一样可配有多个散热鳍片或其它加强该端冷凝的散热方式。

而且，本发明的热管并不局限于上述各实施例的热管结构形式，还可采用不同的结构形式，只要能应用上述转动装置的结构皆可，热管通过利用上述转动装置的转动，能强制加速工作流体在热管内的循环流动，以提高热迁移速率，从而提升热管的热传效率。

Claims (13)

1.一种热管，其包括：一中空密闭壳体，其内具有一空腔；以及密封在所述壳体内的工作流体；其特征在于：所述空腔内轴向设置有一用于加速工作流体在热管内流动的转动装置。

2.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述转动装置包括一轴向设置在所述空腔内的转轴以及形成于所述转轴上的搅动件。

3.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述壳体具有一蒸发端和一冷凝端，所述蒸发端设有一用于贴靠一热源的散热贴片。

4.如权利要求2所述的热管，其特征在于，所述搅动件采用连成一体的螺旋状叶片。

5.如权利要求2所述的热管，其特征在于，所述搅动件包括多个叶片，其交错间隔形成于所述转轴上。

6.如权利要求2所述的热管，其特征在于，所述转轴的末端具有磁性。

7.如权利要求6所述的热管，其特征在于，所述热管还包括一设于壳体对应于转轴端部位置的驱动装置，用以驱动所述转动装置转动。

8.如权利要求7所述的热管，其特征在于，所述驱动装置包括一电磁石以及控制该电磁石转动的控制装置，所述电磁石设于壳体上相对于转轴的末端的位置。

9.如权利要求2所述的热管，其特征在于，所述转轴连接有一马达，以驱动所述转动装置转动。

10.如权利要求2所述的热管，其特征在于，所述转轴至少一末端与壳体的内壁间紧密配置一固定转轴的轴承。

11.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述热管沿壳体内表面设有回流通道。

12.如权利要求3所述的热管，其特征在于，所述热管采用一回字型结构，所述空腔为一回路空腔，所述转动装置设于工作流体由冷凝端回流到蒸发端的空腔中。

13.如权利要求1所述的热管，其特征在于，所述热管由一隔板沿轴向分为冷流腔和热流腔，所述转动装置设于冷流腔内。

Images