CN218183789U - 一种环形式的散热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种环形式的散热装置,热管包括冷凝管和蒸发管,蒸发管的左右两端分别与冷凝管焊接,形成一环形的热管,蒸发管的内部设置有毛细体,毛细***于蒸发管的内壁并与蒸发管固定连接,毛细体的内部开设有锥形通孔,锥形通孔的左右两端分别为流出端和回流端,流出端与蒸发端连通,回流端与冷凝端连通,流出端的直径大于回流端的直径。通过毛细体,蒸发管吸收热量后制冷液的液态变为气态,同时高温区往低温区流动,以此不断在环形管内做单循环,无需水泵驱动制冷液循环,无需耗能,无噪音和振动。毛细体仅存在于蒸发管内,无需对整支热管进行填粉高温烧结,铜粉使用量小,制造成本低,散热效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子散热器技术领域,尤其是涉及一种环形式的散热装置。
背景技术
随着时代的进步,科技逐渐发达,网络通讯的需求也越来越大,伴随着5G的发展和高速光纤的入户,在高需求、高网速的情况下,服务器的发展也越来越快,为保证能提供更快的响应速度和传输速度等等要求,服务器的性能越来越强大,而提高服务器性能的最直接的零部件就是芯片,芯片由于其体积小,在工作时会产生大量的热,而温度过高会导致运算速率下降,甚至烧坏芯片,因此人们往往在芯片上压制散热器,通过散热器将芯片产生的热量传递出去,从而降低芯片的温度,提高运行稳定性。散热器由若干热管、鳍片和底座组成,每条热管与底座连接,通过底座与芯片接触传递热量,鳍片分布在热管周围,将热管的热量带走。传统热管的制造过程是需要将整根管壳进行填充铜粉,再将整根管壳放入钟罩炉烧结到980℃后恒温3小时使铜粉通过高温烧结在整根管壳的内壁上形成毛细结构,再将纯水填充至管壳内。由于传统热管受到使用方位和长度的限制在重力场中,当蒸发段位于冷凝段上方会对热管运行产生不利影响,因为毛细芯可能无法提供足够的毛细压力去克服重力而使冷凝液体回流至蒸发段,即传统热管的反重力能力非常差,由于热管内蒸气和液体直接接触且流向相反,导致蒸气对毛细芯内的回流液体施加剪切力。当蒸气流速较高时,可能将气液界面的液体以微滴形式携带回冷凝段,同时液体回流受阻。导致所需的液体循环量增大,当液体回流不能满足循环量增加时,蒸发段就会烧干,携带现象是限制传统热管传热能力的,单支热管所解功率只能达到50W,因此有必要予以改进。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的是提供一种环形式的散热装置,仅在蒸发管内设置毛细体,大幅度减少铜粉的使用,降低制造成本,无需外力驱动制冷液,散热效率高,能耗低。
为了实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:一种环形式的散热装置,包括散热鳍片组件、散热座和若干个注入制冷液的热管,各个热管固定安装在散热座上,散热鳍片组件焊接在各个热管的外壁上,其特征在于:热管包括冷凝管和蒸发管,冷凝管为具有缺口的环形折弯管,冷凝管的一端为蒸发端、另一端为冷凝端,蒸发管位于冷凝管的缺口处,蒸发管的左右两端分别与冷凝管的蒸发端和冷凝端焊接,形成一环形的热管,蒸发管的内部设置有毛细体,毛细***于蒸发管的内壁并与蒸发管固定连接,毛细体的内部开设有锥形通孔,锥形通孔的左右两端分别为流出端和回流端,流出端与蒸发端连通,回流端与冷凝端连通,流出端的直径大于回流端的直径。
进一步的技术方案中,冷凝管的直径小于蒸发管的直径,蒸发管位于热管的底部。
进一步的技术方案中,散热座包括底板和连接板,底板的顶面间隔开设有若干个与冷凝管相匹配的冷凝安装槽,各个热管固定安装在相应的冷凝安装槽内,蒸发管在底板的投影位置上开设有贯穿底板的安装口,连接板嵌设在安装口内,连接板的顶面间隔开设有若干个与蒸发管相匹配的蒸发安装槽,各个蒸发管固定安装在相应的蒸发安装槽内,连接板的底部凸出于底板的底面,蒸发管的长度小于或等于连接板的宽度。
进一步的技术方案中,散热鳍片组件由上至下包括上鳍片组、中鳍片组和下鳍片组,上鳍片组固接于热管的上部,中鳍片组固接于热管的中部,下鳍片组固接于热管的下部,下鳍片组的底部间隔开设有若干个与热管的外壁相匹配的下凹槽,中鳍片组的顶部间隔开设有若干个与热管的外壁相匹配的中凹槽,下凹槽与热管的底部的内侧壁焊接,中凹槽与热管的顶部的内侧壁焊接,上鳍片组的底部间隔开设有若干个与热管的外壁相匹配的上凹槽,上凹槽与热管的顶部的外侧壁焊接,上凹槽与中凹槽闭合形成一供冷凝管穿过的通孔。
进一步的技术方案中,上鳍片组包括第一上基板和一体成型在上基板底面的若干个上鳍片,各个上鳍片平行间隔设置,每一个上鳍片的底部均开设有一个上凹槽;
中鳍片组包括第二上基板和第一下基板,第二上基板和第一下基板之间一体成型有若干个中鳍片,各个中鳍片平行间隔设置,中凹槽开设于第二上基板的顶面;
下鳍片组包括第三上基板和第二下基板,第三上基板和第二下基板之间设置有若干个下鳍片,各个下鳍片平行间隔设置,下凹槽开设于第二下基板的底面。
进一步的技术方案中,中鳍片组和下鳍片组之间还设置有隔板,隔板的顶面或第一下基板间隔开设有若干个填锡槽,隔板的顶面与中鳍片的底面固定连接,底板的底面固定安装有若干连接件,连接件位于连接板的***,以实现将散热装置固定安装在主板上。
进一步的技术方案中,底板为铝制成的底板,连接板为铜制成的连接板,隔板为铝制成的隔板,散热鳍片组件为铝制成的散热鳍片组件,热管为铜制成的热管。
进一步的技术方案中,制冷液采用型号为R134a的冷媒。
采用上述结构后,本实用新型和现有技术相比所具有的优点是:通过蒸发管内的毛细体,使制冷液回流端用毛细力阻断气体流入,蒸发管吸收热量后制冷液的液态变为气态,同时高温区往低温区流动,通过风冷热管带着热量通过散热鳍片组散热,气体释放热量后变成液体,以此不断在环形管内做单循环,无需水泵驱动制冷液循环,无需耗能,无噪音和振动。仅需要对蒸发管内进行填粉高温烧结,毛细体仅存在于蒸发管内,无需对整支热管进行填粉高温烧结,铜粉的使用量小,减小了制造成本,减轻了热管的重量,由于冷凝和蒸发分开,受热高压后形成气态分子量比较轻循环速度快,因此单支热管所解功率能达到200W,散热效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的立面分解图;
图3是本实用新型的侧面分解图;
图4是本实用新型的截面图;
图5是本实用新型的热管的截面图;
图6是本实用新型的图5的A部放大图。
图中:
1散热鳍片组件、11上鳍片组、111上凹槽、112第一上基板、113上鳍片、12中鳍片组、121中凹槽、122第二上基板、123第一下基板、124中鳍片、13下鳍片组、131下凹槽、132第三上基板、133第二下基板、134下鳍片、14隔板、141填锡槽;
2散热座、21底板、211冷凝安装槽、212安装口、22连接板、221蒸发安装槽、23连接件;
3热管、31冷凝管、311蒸发端、312冷凝端、32蒸发管、321流出端、322回流端、33毛细体、331锥形通孔。
具体实施方式
以下仅为本实用新型的较佳实施例,并不因此而限定本实用新型的保护范围。
一种环形式的散热装置,如图1至图6所示,包括散热鳍片组件1、散热座2和若干个注入制冷液的热管3,各个热管3固定安装在散热座2上,散热鳍片组件1焊接在各个热管3的外壁上,其特征在于:热管3包括冷凝管31和蒸发管32,冷凝管31为具有缺口的环形折弯管,冷凝管31的一端为蒸发端311、另一端为冷凝端312,蒸发管32位于冷凝管31的缺口处,蒸发管32的左右两端分别与冷凝管31的蒸发端311和冷凝端312焊接,形成一环形的热管3,蒸发管32的内部设置有毛细体33,毛细体33位于蒸发管32的内壁并与蒸发管32固定连接,毛细体33的内部开设有锥形通孔331,锥形通孔331的左右两端分别为流出端321和回流端322,流出端321与蒸发端311连通,回流端322与冷凝端312连通,流出端321的直径大于回流端322的直径。
传统的散热装置需要借助水泵助力热管3内的制冷液循环,能耗高,噪音大,具有一定振动,稳定性差,而本实用新型是通过蒸发管32内的毛细体33,使制冷液在回流端322用毛细力阻断气体流入,蒸发管32吸收热量后制冷液从液态变为气态,同时高温区往低温区流动,通过风冷热管3带着热量通过散热鳍片组件1散热,气体释放热量后变成液体,以此不断在环形的热管3内做单循环,无需水泵驱动制冷液循环,无需耗能,无噪音和振动。
传统的热管3需要对整支热管3进行铜粉填充,然后通过高温烧结在整支热管3内形成毛细体33,因此需要使用大量的铜粉,导致制造成本高,工艺复杂,并且传统热管3受到使用方位和长度的限制在重力场中,当蒸发段位于冷凝段上方会对热管3运行产生不利影响,因为毛细体33可能无法提供足够的毛细压力去克服重力而使冷凝后的制冷液回流至蒸发段,即传统热管3的反重力能力非常差,由于热管3内蒸气和液体直接接触且流向相反,导致蒸气对毛细体33内的回流液体施加剪切力。当蒸气流速较高时,可能将气液界面的液体以微滴形式携带回冷凝段,同时液体回流受阻。导致所需的液体循环量增大,当液体回流不能满足循环量增加时,蒸发段就会烧干,携带现象是限制传统热管传热能力的,单支热管3所解功率只能达到50W。而本实用新型仅需要对蒸发管32内进行填粉高温烧结,毛细体33仅存在于蒸发管32内,无需对整支热管3进行填粉高温烧结,铜粉的使用量小,减小了制造成本,减轻了热管3的重量,由于冷凝和蒸发分开,受热高压后形成气态分子量比较轻循环速度快,因此单支热管所解功率能达到200W,散热效率高。
具体地,冷凝管31的直径小于蒸发管32的直径,蒸发管32位于热管3的底部。蒸发管32需要填充铜粉高温烧结出毛细体33,因此蒸发管32的管径大于冷凝管31的管径,较佳地,蒸发管32的直径为10mm,冷凝管31的直径为8mm。毛细体33是选用60~100目的规格进行筛选100~150目的铜粉,使其铜粉松散密度达到1.75g/cm3,通过中心棒控制其填粉厚度为1.3mm,在钟罩炉内烧结至980℃后恒温3个小时形成的毛细体33。
具体地,如图2和图3所示,散热座2包括底板21和连接板22,底板21的顶面间隔开设有若干个与冷凝管31相匹配的冷凝安装槽211,各个热管3固定安装在相应的冷凝安装槽211内,蒸发管32在底板21的投影位置上开设有贯穿底板21的安装口212,连接板22嵌设在安装口212内,连接板22的顶面间隔开设有若干个与蒸发管32相匹配的蒸发安装槽221,各个蒸发管32固定安装在相应的蒸发安装槽221内,连接板22的底部凸出于底板21的底面,蒸发管32的长度小于或等于连接板22的宽度。蒸发管32选用直径为10mm,长度为50mm的铜管,冷凝管31选用直径为8mm的铜管。开设冷凝安装槽211和蒸发安装槽221使冷凝管31和蒸发管32最大限度的与底板21和连接板22相接触,增加接触面积,提高热传导效率,连接板22的底面光滑,将连接板22抵压在芯片上,连接板22与芯片之间涂抹导热硅脂,当芯片发热后,热量通过导热硅脂传导至连接板22上,与连接板22接触的蒸发管32受到加热载荷,制冷液在毛细体33的外表面蒸发,产生的蒸气从毛细体33的蒸气槽道流出进入锥形通孔331,继而从流出端321经冷凝端311进入冷凝管31冷凝成液态并过冷,回流的制冷液从蒸发端312经回流端322重新回流至蒸发管32,由于回流端322的直径小于流出端321的直径,回流后的制冷液对毛细体33进行补给,重新从外表面蒸发,如此循环,如图5所示的箭头所指的为制冷液的流动方向,由蒸发管32内的毛细体33所产生的毛细压力驱动,进而无需外加动力源。
具体地,如图2至图4所示,散热鳍片组件1由上至下包括上鳍片组11、中鳍片组12和下鳍片组13,上鳍片组11固接于热管3的上部,中鳍片组12固接于热管3的中部,下鳍片组13固接于热管3的下部,下鳍片组13的底部间隔开设有若干个与热管3的外壁相匹配的下凹槽131,中鳍片组12的顶部间隔开设有若干个与热管3的外壁相匹配的中凹槽121,下凹槽131与热管3的底部的内侧壁焊接,中凹槽121与热管3的顶部的内侧壁焊接,上鳍片组11的底部间隔开设有若干个与热管3的外壁相匹配的上凹槽111,上凹槽111与热管3的顶部的外侧壁焊接,上凹槽111与中凹槽121闭合形成一供冷凝管31穿过的通孔。液化后的制冷液进入冷凝管31后需快速冷却,通过散热鳍片组件1将热量传导至散热鳍片组件1上,下凹槽131、中凹槽121和上凹槽111最大化的增加与冷凝管31的接触面积,提高热传导效率,而通过上鳍片组11、中鳍片组12和下鳍片组13完全将冷凝管31包裹,散热鳍片组件1的体积和数量大,散热效果好。较佳地,在散热鳍片组件1上安装风扇,通过风扇将散热鳍片组件1上的热量带走,进一步提高散热效率。
具体地,上鳍片组11包括第一上基板112和一体成型在上基板底面的若干个上鳍片113,各个上鳍片113平行间隔设置,每一个上鳍片113的底部均开设有一个上凹槽111;中鳍片组12包括第二上基板122和第一下基板123,第二上基板122和第一下基板123之间一体成型有若干个中鳍片124,各个中鳍片124平行间隔设置,中凹槽121开设于第二上基板122的顶面;下鳍片组13包括第三上基板132和第二下基板133,第三上基板132和第二下基板133之间设置有若干个下鳍片134,各个下鳍片134平行间隔设置,下凹槽131开设于第二下基板133的底面。平行间隔设置的上鳍片113、中鳍片124和下鳍片134减轻散热鳍片组件1的重量的同时,便于风穿过带走热量,散热效果更佳。
具体地,中鳍片组12和下鳍片组13之间还设置有隔板14,隔板14的顶面或第一下基板123间隔开设有若干个填锡槽141,隔板14的顶面与中鳍片124的底面固定连接,底板21的底面固定安装有若干连接件23,连接件23位于连接板22的***,以实现将散热装置固定安装在主板上。通过隔板14连接中鳍片组12和下鳍片组13,增加整体强度,防止变形和塌陷,提高可靠性。
具体地,底板21为铝制成的底板21,连接板22为铜制成的连接板22,隔板14为铝制成的隔板14,散热鳍片组件1为铝制成的散热鳍片组件1,热管3为铜制成的热管3。由于铜的导热性能较佳,但成本较高,对于大面积的底板21、隔板14和散热鳍片组件1采用铝制成,而与芯片直接接触的连接板22和热管3采用铜制成,在保证散热效果的情况下,降低制造成本。
具体地,制冷液采用型号为R134a的冷媒。冷媒的沸点低,驱动快热流密度高,遇热蒸汽饱和均温性强,从而获得更佳的散热效果。
在冷凝管31的冷凝端311和蒸发端312分别粘贴感温线,检测冷凝管31的温度差,由于气态通过冷凝相交换后呈液态回流,蒸发端312的温度一定比冷凝端311的温度高,热管3内的蒸汽处于饱和状态,饱和蒸汽从蒸发端312流向冷凝端311压降很小,因此热管3具有优良的等温性,在散热鳍片组件1上安装风扇,调节风扇的风量为250CFM,连接板22受到1000W的加热功率时,芯片恒温在67.3℃,热阻降低至0.0411℃/W,在不增加热管3数量的情况下,极大的提升了散热效果,保证芯片在高负荷运算下的稳定性。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种环形式的散热装置,包括散热鳍片组件(1)、散热座(2)和若干个注入制冷液的热管(3),各个热管(3)固定安装在散热座(2)上,散热鳍片组件(1)焊接在各个热管(3)的外壁上,其特征在于:热管(3)包括冷凝管(31)和蒸发管(32),冷凝管(31)为具有缺口的环形折弯管,冷凝管(31)的一端为蒸发端(311)、另一端为冷凝端(312),蒸发管(32)位于冷凝管(31)的缺口处,蒸发管(32)的左右两端分别与冷凝管(31)的蒸发端(311)和冷凝端(312)焊接,形成一环形的热管(3),蒸发管(32)的内部设置有毛细体(33),毛细体(33)位于蒸发管(32)的内壁并与蒸发管(32)固定连接,毛细体(33)的内部开设有锥形通孔(331),锥形通孔(331)的左右两端分别为流出端(321)和回流端(322),流出端(321)与蒸发端(311)连通,回流端(322)与冷凝端(312)连通,流出端(321)的直径大于回流端(322)的直径。
2.根据权利要求1所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述冷凝管(31)的直径小于所述蒸发管(32)的直径,蒸发管(32)位于所述热管(3)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述散热座(2)包括底板(21)和连接板(22),底板(21)的顶面间隔开设有若干个与所述冷凝管(31)相匹配的冷凝安装槽(211),各个所述热管(3)固定安装在相应的冷凝安装槽(211)内,所述蒸发管(32)在底板(21)的投影位置上开设有贯穿底板(21)的安装口(212),连接板(22)嵌设在安装口(212)内,连接板(22)的顶面间隔开设有若干个与蒸发管(32)相匹配的蒸发安装槽(221),各个蒸发管(32)固定安装在相应的蒸发安装槽(221)内,连接板(22)的底部凸出于底板(21)的底面,蒸发管(32)的长度小于或等于连接板(22)的宽度。
4.根据权利要求3所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述散热鳍片组件(1)由上至下包括上鳍片组(11)、中鳍片组(12)和下鳍片组(13),上鳍片组(11)固接于所述热管(3)的上部,中鳍片组(12)固接于热管(3)的中部,下鳍片组(13)固接于热管(3)的下部,下鳍片组(13)的底部间隔开设有若干个与热管(3)的外壁相匹配的下凹槽(131),中鳍片组(12)的顶部间隔开设有若干个与热管(3)的外壁相匹配的中凹槽(121),下凹槽(131)与热管(3)的底部的内侧壁焊接,中凹槽(121)与热管(3)的顶部的内侧壁焊接,上鳍片组(11)的底部间隔开设有若干个与热管(3)的外壁相匹配的上凹槽(111),上凹槽(111)与热管(3)的顶部的外侧壁焊接,上凹槽(111)与中凹槽(121)闭合形成一供所述冷凝管(31)穿过的通孔。
5.根据权利要求4所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述上鳍片组(11)包括第一上基板(112)和一体成型在上基板底面的若干个上鳍片(113),各个上鳍片(113)平行间隔设置,每一个上鳍片(113)的底部均开设有一个所述上凹槽(111);
所述中鳍片组(12)包括第二上基板(122)和第一下基板(123),第二上基板(122)和第一下基板(123)之间一体成型有若干个中鳍片(124),各个中鳍片(124)平行间隔设置,所述中凹槽(121)开设于第二上基板(122)的顶面;
所述下鳍片组(13)包括第三上基板(132)和第二下基板(133),第三上基板(132)和第二下基板(133)之间设置有若干个下鳍片(134),各个下鳍片(134)平行间隔设置,所述下凹槽(131)开设于第二下基板(133)的底面。
6.根据权利要求5所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述中鳍片组(12)和所述下鳍片组(13)之间还设置有隔板(14),隔板(14)的顶面或所述第一下基板(123)间隔开设有若干个填锡槽(141),隔板(14)的顶面与中鳍片(124)的底面固定连接,所述底板(21)的底面固定安装有若干连接件(23),连接件(23)位于所述连接板(22)的***,以实现将散热装置固定安装在主板上。
7.根据权利要求6所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述底板(21)为铝制成的底板(21),所述连接板(22)为铜制成的连接板(22),所述隔板(14)为铝制成的隔板(14),所述散热鳍片组件(1)为铝制成的散热鳍片组件(1),所述热管(3)为铜制成的热管(3)。
8.根据权利要求1所述的一种环形式的散热装置,其特征在于:所述制冷液采用型号为R134a的冷媒。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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