斜面导热面热管散热器的制作方法

本发明涉及散热器领域，特别是涉及一种热管散热器。

背景技术：

利用相变和热传导原理的热管由于传热效率高，在散热器技术中应用甚多；其中一类是采用面接触方式散热，但是现有的面接触型热管散热器，其蒸发段导热面一般要求水平放置且低于冷凝端散热面，然而工程实践中常常会遇见散热面是和水平面有较大倾斜的斜面且热管只能单面接触的工作对象上，特别是斜面与水平面夹角＞45°时，如果处理不当，往往效率不高，对于散热面为非平面曲面、或者使用重力热管的散热器尤其明显。

技术实现要素：

本发明的目的，是提供一种用于斜面散热面且热管只能单面接触的工作对象上，能实现高效率散热的热管散热器；所述的斜面散热面包括平面和非平面曲面。

一种斜面导热面热管散热器，包括，热管、蒸发段导热块、导热附加结构或者附件、冷凝段冷却组件、安装连接组件；所述的热管与蒸发段导热块直接连接的蒸发段这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥30°且≤90°，在保证这一条件的前提下，使导热面积最大化；绝热段这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥45°且≤75°，同时兼顾，满足安装位置的要求；冷凝段这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥55°且≤90°，同时兼顾，满足安装位置的要求；蒸发段导热块与工作对象接触方向的外导热面与工作对象散热面保持紧密接触并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂；蒸发段导热块与热管内部工质接触方向的内导热面，通过与蒸发段这一段热管的轴线的交角的调整来增大与热管内部工质接触的面积；不与热管内部工质接触，但是与蒸发段管壁接触的位置包覆一层与蒸发段导热块连续的导热金属层，这部分是蒸发段导热块的必要组成部分；这样的结构使得蒸发段导热块的一部分成为热管的管壁，有利于热量从工作对象散热面向热管工质的传导；热管的绝热段外管周围包裹隔热材料；所述的导热附加结构或者附件包括冷凝段散热筋、冷凝段散热翅片，热管冷凝段插入冷凝段散热筋的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂，冷凝段散热翅片与冷凝段散热筋为紧密接触连接或者为一体连接，所述的一体连接包括制造为一体或者焊接为一体；所述的热管包括一根或者二根以上，所述的热管的垂直于轴线的横截面或者是圆形、或者是其它平面图形；所述的冷凝段冷却组件包括风冷组件或者液冷组件。

所述的斜面导热面热管散热器，其所述的导热附加结构或者附件，包括表面有微结构的导热面，或者其管体的材料为导热性优良的材料，或者其结构为导热性优良的结构，或者热管的绝热段外管周围包裹隔热材料，或者内表面设置换热翅片，或者热管的冷凝段设置散热筋和散热翅片；所述的微结构包括竖直方向平行的凸起或者沟槽、或者水平方向平行的凸起或者沟槽、或者倾斜方向平行的凸起或者沟槽，或者竖直方向与水平方向交叉的凸起或者沟槽，或者水平方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者竖直方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者两个不同倾斜方向互相交叉的凸起或者沟槽；所述的结构为导热性优良的结构的管材、包括带有螺旋凸起和螺旋槽的管材，所述的带有螺旋凸起和螺旋槽的管材、包括带有单头或者多头螺旋凸起和多头螺旋槽的管材；所述的换热翅片包括螺旋式翅片；所述的散热翅片包括带有冲缝的散热翅片。

图1为所述的斜面导热面热管散热器的一种实施方式的核心部件热管示意图，图1是主视图的剖视图表示、剖切平面是通过热管蒸发段3的轴线和蒸发段导热块2与工作对象1接触方向的导热面201的法线的竖直平面；工作对象1的散热面是大倾斜角斜面(而且是反向大倾斜角斜面，是一种比较困难的散热工作条件，解决了最困难的问题，其它的问题就好办了)；为了增大蒸发段导热块2与工作对象1的散热面接触方向的导热面的面积，蒸发段导热块2与工作对象1的散热面接触方向的导热面的曲面形状和工作对象1的散热面的曲面形状完全一样而且超过一些，超过的部分分布在上方和两侧；为了增大蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面的面积，蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面的法线与热管蒸发段3的轴线形成一个交角,这个交角越大，蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面的面积越大，但是必须保证，蒸发端导热块2直接连接的蒸发段3这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥30°且≤90°，这一必要条件，以及满足安装位置的要求；特别的，如果蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面形状是平面，那么，所述的蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面的法线与热管蒸发段3的轴线形成一个交角,等效于蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面与热管蒸发段3的轴线形成的交角(取锐角值)α＜90°，交角α越小，蒸发段导热块2与热管工质接触方向的导热面的面积越大；不与热管蒸发段3内部工质接触，但是与蒸发段3管壁接触的位置包覆一层与蒸发段导热块2连续的导热金属层203、这部分是蒸发段导热块2的必要组成部分，可以加强蒸发段导热块2对热管3蒸发端管壁的热传导，蒸发段导热块2与工作对象1接触方向的导热面201和工作对象1的散热面(因为紧密接触所以在图面的投影为一条直线段)保持紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；热管3的绝热段4这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥45°且≤75°，绝热段外管周围包裹隔热材料(为图面清晰没有画出，特此说明)，以提高热管内部热传导效率，特别是当热管绝热段处于冷却气流经过的位置时，热管绝热段外管周围设置有隔热材料，对提高热管的效率作用明显；冷凝段这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥55°且≤90°；支柱6起固定支持作用。

图2为所述的斜面导热面热管散热器的一种实施方式的示意图，图2是主视图的剖视图表示、剖切平面是通过热管11的轴线和蒸发段导热块9与工作对象10接触方向的导热面901的法线的竖直平面；工作对象10的散热面是大倾斜角斜面，热管11与蒸发段导热块直接连接的这一段热管的轴线、与水平面的夹角≥45°且≤90°；不与热管11内部工质接触，但是与蒸发端管壁接触的位置包覆一层与蒸发端导热块连续的导热金属层903、这部分是蒸发段导热块的必要组成部分，可以加强蒸发段导热块9对热管3蒸发段管壁的热传导，蒸发段导热块9与工作对象10接触方向的导热面901和工作对象10的散热面(因为紧密接触所以在图面的投影为同一条直线段)保持紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；热管11的绝热段外管周围包裹隔热材料(为图面清晰没有画出，特此说明)，以提高热管内部热传导效率，特别是当热管绝热段处于冷却气流经过的位置时，热管绝热段外管周围设置有隔热材料，对提高热管的效率作用明显；热管11的冷凝段插入冷凝段散热筋14的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热硅脂，冷凝段散热翅片13与冷凝段散热筋14为一体连接，所述的翅片包括带有冲缝的翅片；蒸发段导热块9通过底固定片与散热器座16连接，冷凝段散热筋14通过上固定片与保护罩12连接，保护罩12对蒸发段导热块9、热管11、冷凝段散热筋14、冷凝段散热翅片13起保护支持作用，保护罩12通过连接结构与散热器座16连接，散热器座16中间的中继风道17为往上送风的风道的一部分，其底部接口连接风机或者风扇鼓送的、或者外部被吸入气流的来风通道(风机或者风扇鼓送的、或者外部被吸入气流的来风通道本图中均未画出，在后续实施例的图中有涉及)，上接口连接保护罩13和支持板15形成的上送风风道8。

进一步地，为减少热阻、提高效率，所述的斜面导热面热管散热器，其蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面和工作对象散热面必须保持适形紧密接触，所述的适形、是指蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状适应工作对象散热面的形状，所述的适应工作对象散热面的形状是指蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状和工作对象散热面的形状是相同的曲面；工作对象散热面的形状是平面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状也是平面，工作对象散热面的形状是曲面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状则是相同曲面；所述的适形包括单面适形或者双面适形。

图3是多根热管组成的斜面导热面热管散热器与工作对象散热面双面适形的水平截面图，其中工作对象散热面21是曲面形状，蒸发段导热块22与工作对象接触方向的导热面的形状适应散热面21的曲面形状，而且、蒸发段导热块22与热管23内部工质接触方向的导热面，和所述的蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状(也即散热面21的曲面形状)相似且处处距离相等，热管23适应曲面分布，保持导热面壁厚均匀；图4是多根热管组成的斜面导热面热管散热器与工作对象散热面单面适形的水平截面图，虽然蒸发段导热块24与工作对象接触方向的导热面的形状适应散热面21的曲面形状，(如果这一面也都不适应散热面21的曲面形状，则径向热阻更大，效率更低)，但是、蒸发段导热块24与热管23内部工质接触方向的导热面，和所述的蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状不相似，(这种一个导热面适形一个导热面不适形的情况好于两个导热面都不适形的情况，但是不如两个导热面都适形的情况)，导致热管23不能沿和工作对象接触方向的导热面的形状相似的曲面分布，使得导热面壁厚向两端逐步增大；图3与图4相比，显然，图4中的传导路径长得多，径向热阻大得多；图5是单根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面双面适形的水平截面图，其中工作对象散热面26是曲面形状，竖直导热面热管散热器的蒸发段导热块27与工作对象接触方向的导热面的形状适应散热面26的曲面形状，而且、蒸发段导热块27与热管28内部工质接触方向的导热面，和所述的蒸发段导热块27与工作对象接触方向的导热面的形状相似且处处距离相等，适应散热面26的曲面形状，使得热管28的导热面也适应散热面26的曲面形状，保持导热面壁厚均匀；图6是单根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面单面适形的水平截面图，即使蒸发段导热块29与工作对象接触方向的导热面的形状适应散热面26的曲面形状，但是、蒸发段导热块29与热管28内部工质接触方向的导热面，和所述的蒸发段导热块29与工作对象接触方向的导热面的形状不相似，(这种一个导热面适形一个导热面不适形的情况好于两个导热面都不适形的情况，但是不如两个导热面都适形的情况)，导致热管28的导热面也不能适应散热面26的曲面形状，导热面壁厚向两端逐步增大；图5与图6相比，显然，图6中的传导路径长，径向热阻大。

优选地，所述的斜面导热面热管散热器，其在与工作对象散热面接触的安装位置一定的条件下，在垂直于工作对象散热面(亦即蒸发端导热块与工作对象接触方向的导热面)的平面内热管截面形状一定的条件下，采用在该剖切平面内垂直于工作对象散热面在该平面内的投影的法线的方向的尺寸大于其它方向尺寸的热管，特别是单根热管；图7是采用单根横截面形状为中间矩形、两端半圆形的热管32和蒸发段导热块31、冷凝段散热筋33、冷凝段散热翅片34组成的热管散热器的主视示意图，(其侧视图方向蒸发段导热块31与热管32的配合情况与图2中蒸发段导热块9与热管11的配合情况相同)；图9是图7中热管32管体的横截面图；图8是采用多根圆形截面热管36和蒸发段导热块35、冷凝段散热筋37、冷凝段散热翅片38组成的热管散热器的主视示意图，(其侧视图方向蒸发段导热块35与热管36的配合情况与图2中蒸发段导热块9与热管11的配合情况相同)，细点阴影部分为它们蒸发端导热块与热管内部工质接触方向的直接接触的导热面面积的投影，显然图7中的直接接触导热面积比图8中的直接接触导热面积大，即使图8中的热管一根紧挨一根，图7中的直接接触导热面积也要比图8中的直接接触导热面积大。

图10为所述的斜面导热面热管散热器，其核心单元蒸发段导热块1与热管组件的加工中间配件示意图，所述的斜面导热面热管散热器，其制造必须精心施工、严格要求，其制造方法包括机械加工、清洗、配件制作、清洗、焊接、检漏、除气、检漏、抽真空、充液灌装工质、封装、烘烤、检验等程序；其核心单元热管的蒸发段导热块91与热管组件的关键部分、蒸发段导热块91与热管92的结合面形成的斜面导热面(不仅是蒸发段导热块91的形状，还有包括热管管壁环面9206形状与蒸发段导热块91的贴合程度以及水密和气密连接质量)的制造，不是通过对已有热管材料通过变形大的压力加工来制造成形所需的斜面导热面(容易破坏热管的微结构，成形也不够精确)，而是通过变形小的方法来制造，所述的变形小的方法，包括，使用合适方法制造符合要求的蒸发段导热块91，对已有管材进行小应力切削制造出符合角度要求的与蒸发段导热块91配合表面吻合的热管端配合环面9206，再使二者可靠地进行水密和气密连接，所述的可靠地进行水密和气密连接包括焊接或者粘结；所述的配件制作包括对热管上端封装帽9201加装焊接一个与抽真空机管嘴和充液灌装机管嘴匹配的小管道9202，而且、在除气、检漏合格后，小管道9202必须先经过一个阀门与抽真空机管嘴连接可靠后、再进行抽真空，在抽真空完成之后、先关紧阀门、然后才使抽真空机管嘴解脱与阀门的连接；再使充液灌装机管嘴与阀门可靠连接后、然后进行充液灌装，充液灌装完成后、先关紧阀门，才使充液灌装机管嘴解脱与阀门的连接；然后再对小管道9202进行可靠封装，再然后才能卸下阀门；所述的可靠封装，包括采用接触电阻焊机使小管道完全可靠封闭；所述的充液灌装机，是具有精密计量功能的充液灌装机。

所述的风冷组件包括空气自冷或者强制风冷，或者两种以上冷却组件的组合；所述的强制风冷组件包括风机和风道的组合或者风扇和风道的组合，所述的风机包括离心式风机或者轴流式风机、风扇包括离心式风扇或者轴流式风扇；所述的风冷组件的冷却方式包括从冷凝段散热翅片下方向上送风，或者从冷凝段散热翅片相同高度沿水平方向、向冷凝段散热翅片送风抑或抽风，或者从冷凝段散热翅片斜下方位置向斜上方的冷凝段散热翅片送风，或者从冷凝段散热翅片斜上方位置向斜上方对冷凝段散热翅片抽风，或者从冷凝段散热翅片上方对冷凝段散热翅片抽风；热管绝热段外管周围设置有隔热设置，特别是当热管绝热段处于冷却气流经过的位置时。

所述的液冷组件包括至少一个冷却液箱、或者一个冷却液箱和一组中继管道和一个冷却源液箱、或者一组冷却液管道和一组中继管道和一个冷却源液箱，或者还包括冷却液箱风机、液体泵、电磁阀；所述的冷却源液箱至少包括二个通过中继管道与冷却液箱或者冷却液管道的接口，冷液从低位接口进入冷却液箱或者冷却液管道，流动同时吸收热管的热量，吸收了热量温度升高的液流从高位接口回到源液箱冷却，冷却液箱风机加快冷却液箱或者源液箱内液体的冷却，液体泵加快冷却液体在冷却液管道中的循环，电磁阀控制冷却液管道与冷却源液箱的通或者断，使得冷却液管道中的液体只在需要时才能流动；所述的中继管道或者是单独设置、或者是冷却液管道的一部分；所述的热管散热器配置液冷组件的冷却方式包括，或者是热管冷凝段直接进入冷却液箱的冷却液中散热，冷却液箱中的液体可以通过冷却液箱的翅片散热或者风机散热；或者是热管冷凝段直接进入冷却液箱的冷却液中散热，冷却液箱中的冷却液通过中继管道与冷却源液箱连接，冷却液从低位接口进入冷却液箱，吸收热管的热量后变热上升，吸收了热量温度升高的液流从高位接口回到源液箱冷却，风机加快源液箱内液体的冷却，或者源液箱也可以通过设置翅片散热，或者风机和散热翅片配合散热；或者是冷却液管道环绕热管冷凝段，冷却液管道通过中继管道与冷却源液箱连接，冷液从低位接口进入管道，沿管道流动同时吸收热管的热量，吸收了热量温度升高的液流从高位接口回到源液箱冷却，风机加快源液箱内液体的冷却，或者源液箱也可以通过设置翅片散热，或者风机和散热翅片配合散热。

本发明所述的斜面导热面热管散热器，通过优化结构，改善了斜面接触传热的效率，其结构使得蒸发端导热块的一部分成为热管的管壁因而减短传导路径、减少径向热阻，而且增大工质与蒸发端导热块的接触面积，提高了热量从工作对象散热面向热管工质传导的效率，加上斜面导热面热管散热器采用与工作对象散热面适形的方式，特别是双面适形，使效率进一步提高；这种结构用于有微结构的热管，不会破坏所述的热管的微结构，所述的有微结构的热管，包括，网目式热管、烧结式热管、纤维式热管、微沟槽式热管、螺旋槽式热管；用于重力热管，能够保证重力热管正常工作的条件；当使用重力热管用于需要斜面散热且热管只能单面接触的工作对象上，而且工作对象的散热面是非平面曲面时，优点尤其显著，不仅材料成本低，制造加工方便，而且效率高，与现有技术相比，能够起到提高运行效率，节约能源，保护环境的有益效果。

附图说明

图1是斜面导热面热管散热器的一种实施方式的核心部件热管结构示意图。

图2是斜面导热面热管散热器的一种实施方式的示意图。

图3是多根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面双面适形的水平截面图。

图4是多根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面单面适形的水平截面图。

图5是单根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面双面适形的水平截面图。

图6是单根热管斜面导热面热管散热器与工作对象散热面单面适形的水平截面图。

图7是采用单根横截面形状为中间矩形、两端半圆形的热管组成的热管散热器的主视示意图。

图8是采用多根圆形截面热管组成的热管散热器的主视示意图。

图9是图7中热管72管体的横截面图。

图10是斜面导热面热管散热器，其核心单元蒸发端导热块与热管组件的加工中间配件示意图。

图11是实施例1的示意图。

图12是实施例2的示意图。

图13是实施例3的示意图。

具体实施方式

实施例1，图11是实施例1的示意图，图面是剖视图，剖切平面为通过容器40的中心线、平行于页面的竖直平面；工作情况是；容器40内部需要散热，散热部位为容器的锥面侧面进行散热；现采用斜面导热面热管散热器，图中热管散热器总成20是包括图2中除热管组件外所有零件的组合，(因此，除了本段文字中需要说明的以外，图2中的零部件在图11中不再标注)，热管组件采用横截面如图5所示的单根热管双面适形的斜面导热面热管散热器的热管组件；容器40的散热面41和热管散热器总成20的蒸发段导热块9的与工作对象接触方向的导热面保持双面适形全面积紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；为避免通过散热翅片的热风反馈热量给容器40，采用侧面向外抽风；风机支架42、风机侧支架43、风机护罩44、风机45组成风冷动力组件，风机侧支架43为中间风机安装板、周围辐条的结构，风机护罩64为活页式结构、向外抽风时开放通风、无风或者反向风时关闭保护；工作时，风冷动力组件强劲抽风，外部气流通过散热器座16中间的中继风道17和上送风风道48的引导集中往冷凝端散热翅片送风冷却；采用适形竖直导热面热管散热器配合通风冷却的方法，比只采用通风冷却，效果好而且能量消耗也大为节约。

实施例2，图12是实施例2的示意图，图面是剖视图，剖切平面为通过热管的中心线、平行于页面的竖直平面；图12中的设备柜50工作在比较恶劣的环境中，因此外壳54采用全封闭结构以加强保护；安装基板52竖直安装(其上的其它元器件省略没有画出)，由于发热元件51热量较大，散热面是斜面，因此采用斜面导热面热管散热器，热管18是与图1中除工作对象1和支柱6外所有零件的组合或者图2中热管11类似的热管，其中蒸发段导热块43的与工作对象接触方向的导热面的面积≥发热元件散热面42的面积，并保持全面积紧密接触，及在接触面涂覆导热硅脂，热管冷凝段为与安装基板52上方的虽然不重但是横向尺寸较大的零件53保持安全距离所以向离开安装基板52方向倾斜；其中蒸发段导热块181与热管18内部的工质接触方向的导热面的法线与热管18蒸发段的轴线形成一个交角,以使得蒸发段导热块181与热管内部的工质接触方向的导热面的面积增大；蒸发端导热块181与工作对象接触方向的导热面和发热元件51的散热面保持紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂，蒸发端导热块181通过底固定片与散热器座59连接；本实施例采用的冷却方式是热管冷凝段直接进入冷却液箱的冷却液中散热而且冷却液箱中的冷却液通过中继管道与冷却源液箱连接的一种方式；其中热管18穿过冷却液箱55的底部的孔所在位置以及进液中继管道57、出液中继管道56均有水密设置，为图面清晰省略没有画出，特此说明；所述的冷却液箱55主要起热交换作用，可以用于安装位置较小的情况，冷却液箱55中的液体通过中继管道与冷却源液箱(本图中未有画出，特此说明)连接，冷却液通过进液中继管道57从低位接口进入冷却液箱55，吸收热管的热量后变热上升，吸收了热量温度升高的液流从高位接口通过出液中继管道56回到冷却源液箱冷却；冷却源液箱配置有液体泵，阀门(手动阀或者电磁阀)、风机，以及控制电路系统，液体泵加快冷却液体在冷却液管道中的循环，电磁阀控制冷却液管道与冷却源液箱的通或者断，使得冷却液管道中的液体只在需要时才能流动；风机加快冷却源液箱内液体的冷却，或者冷却源液箱也可以通过设置翅片散热，或者风机和散热翅片配合散热；支柱58起支持固定之作用。

实施例3，图13是实施例3的示意图，图面是剖视图，剖切平面为通过容器60的中心线、平行于页面的竖直平面；工作情况是，容器60内部需要散热，热量主要集中在容器中下部分，散热面61为倒锥形；现采用斜面导热面热管散热器，图中热管散热器总成67是包括图2中除热管组件外所有零件的组合、热管组件采用横截面如图5所示的单根热管双面适形的斜面导热面热管散热器的热管组件，容器60的散热面61和热管散热器总成67的蒸发段导热块69的与工作对象接触方向的导热面保持双面适形全面积紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；风机侧支架62、风机63、风机护罩64、风机底支架65组成风冷动力组件，风机底支架65为中间风机安装板、周围辐条的结构，风机护罩64为活页式结构、向上抽风时开放通风、无风或者反向风时关闭保护；保护罩68上开有大量格栅孔并覆盖过滤网，既保证进风通畅，又防止污染颗粒进入；支柱68起加固散热器和风机之作用；这套装置，采用适形竖直导热面热管散热器配合通风冷却的方法，比只采用通风冷却，效果好而且能量消耗也大为节约。

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