一种热管式散热结构及其相应的散热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种热管式散热结构及其相应的散热器，属于散热技术领域。它包括由一体成型的蒸发段和冷凝段，所述冷凝段为空间三维有序的网架结构，网架结构由空心热管组成，构成四面体单元拓扑结构、六面体单元拓扑结构、十二面体单元拓扑结构、十四面体单元拓扑结构、二十面体单元拓扑结构中的一种或几种的组合。散热结构内壁为多孔结构采用毛细原理回收冷凝液体进行循环。本实用新型通过采用三维有序网架结构来代替现有技术中的常规热管及散热片结构，利用三维互联互通结构特征及高比表面积特性提高热管的导热性能及散热性能，实现快速散热。适合大功率高热流密度电子器件轻质高效的散热需求，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种热管式散热结构及其相应的散热器
技术领域
[0001]本实用新型属于散热冷却技术领域，尤其涉及一种高效的散热器热管结构及其相应的热管散热器。【背景技术】
[0002]随着现代电力电子技术的飞速发展，大功率元器件的功率密度也越来越大，为保证功率器件的正常工作，必须及时有效地进行散热；同时，大功率元器件的集成度越来越高，要求散热器向小型化、轻量化方向发展。目前常规热管散热器是将一根或多根热管嵌入与功率器件接触的底部散热板上，热量通过热管传递到散热片覆盖的冷却端，通过散热片将热量散出，但由于热管彼此独立且需要额外散热片导致散热效率有限且体积相对较大， 有待进一步改进。【实用新型内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种轻质高效的热管式散热结构及其相应的散热器。空间三维有序网架结构保证了热管彼此互联互通，实现均匀高效散热;三维有序网架结构热管的高比表面积保证了蒸气流动过程中获得更大的冷凝面积和散热面积， 传热性能好，同时省去了额外的散热翅片，优化了散热器结构。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:一种热管式散热结构，包括一体成型的蒸发段和冷凝段，所述冷凝段为空间三维有序的网架结构，所述网架结构由空心热管组成。
[0005]进一步地，所述网架结构包括四面体单元拓扑结构、六面体单元拓扑结构、十二面体单元拓扑结构、十四面体单元拓扑结构、二十面体单元拓扑结构中的一种或几种的组合。
[0006]进一步地，所述空心热管内部具有中空通道，所述中空通道的横截面形状为圆形、 椭圆形、方形、矩形、三角形或梯形。
[0007]进一步地，所述空心热管的内壁为多孔结构，其孔径范围为100nm?100um。
[0008]进一步地，所述蒸发段和冷凝段在内部连通。
[0009]进一步地，所述蒸发段为一空心平板结构，所述平板的内壁具有多孔结构。
[0010]本实用新型还提供一种散热器，包括上述的散热结构。所述散热器内充注纯水、醇水溶液、氨水溶液或自润湿液体工质。
[0011]本实用新型的有益效果是:(1)本实用新型将传统的一根或多根热管的平面组合改变成三维有序的网架结构，传热效果由彼此独立传热变成了并联传热，提高了散热的均匀性；(2)省去了独立的翅片或鳍片散热部分，改由热管依靠自身的高比表面积进行直接散热，提高了散热效率的同时实现了整体结构简化和减重的目标；(3)通过热管内部的毛细虹吸结构将冷凝液体回吸循环利用，节省结构空间，无需外加循环装置；(4)通过热管结构的改变实现了轻质高效的要求，可广泛应用于能量转换、热开关、热二极管、温度控制以及传热等领域。可替代常规热管散热器和部分水冷散热器，尤其适合大功率高热流密度电子器件轻质高效的散热需求。
[0012]本实用新型的其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。【附图说明】
[0013]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。[0〇14]图1为本实用新型的结构不意图；
[0015]图2为网架单元结构示意图。【具体实施方式】
[0016]下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。[〇〇17]如图1所示，本实用新型提供了一种高效的热管散热结构，它包括一体成型的蒸发段1和冷凝段2,所述蒸发段为空心平板结构，所述冷凝段为空间三维有序的网架结构，所述网架是由空心热管组成。网架的单元结构为四面体单元结构、六面体单元结构、十二面体单元结构、十四面体单元结构、二十面体单元结构中的一种或几种的组合，由此形成的空间网架结构为四面体单元空心热管拓扑结构、六面体单元空心热管拓扑结构、十二面体单元空心热管拓扑结构、十四面体单元空心热管拓扑结构、二十面体单元空心热管拓扑结构中的一种或几种的组合。
[0018]蒸发段1的下方与热源直接接触，上方与冷凝段2直接接触，作为蒸发段1的平板与作为冷凝段2的网架相接触的部位为两者内部相连通部位。蒸发段1的平板内壁为纤维结构或多孔吸液芯结构。
[0019]构成冷凝段2的空心热管内部具有中空通道，中空通道的横截面形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形或梯形都可以。空心热管的内壁为纤维结构或多孔吸液芯结构，其孔径范围为l〇〇nm?100um。中空通道提供气体的通道，毛细吸液芯结构提供工质回流的毛细力。
[0020]蒸发段1平板内壁和冷凝段2空心热管内壁的纤维或多孔吸液芯结构，均可以由制作材料本身经挂浆烧结或扩散烧结或增材制造的方法形成。
[0021]上述的蒸发段1和冷凝段2的一体结构可以采用增材制造一体化成型，或者采用模具加工成型。
[0022]散热结构中一般充注纯水、醇水溶液、氨水溶液或自润湿液体工质，在蒸发段1是液体工质受热蒸发的阶段，在冷凝段2是气体工质冷凝散热的阶段。当热源在蒸发段1加热时，平板蒸发段1内处于高真空状态的工质受热迅速蒸发为等温饱和蒸汽，蒸汽进入冷凝段 2,在微小压差下沿着冷凝段2的中空通道向各个方向流动;在冷凝段内气体放出热量凝结成液体，释放相变热并通过空心热管自身的高比表面积将热量传统到周围的环境中，冷凝的液体通过毛细吸液芯结构回流到蒸发段1，重复循环。
[0023]本实用新型提供的这种空间三维热管式散热结构，将传统的平面散热结构改为立体结构，在占用空间小的情况下增大了散热面积，同时热管之间彼此互通，提高了传热的均匀性，散热结构内部采用毛细虹吸原理将冷凝的液体回吸到热蒸发段可循环使用，整体提高了散热效率又实现了整体结构简化和减重的目的。
[0024]本实用新型的这种结构可应用于散热器中，带有这种结构的散热器可替代常规热管散热器和部分水冷散热器，尤其适合大功率高热流密度电子器件轻质高效的散热需求。 本实用新型也同样保护这种结构的散热器。
[0025]上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依据本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种热管式散热结构，其特征在于，它包括一体成型的蒸发段和冷凝段，所述冷凝段 为空间三维有序的网架结构，所述网架结构由空心热管组成。2.根据权利要求1所述的热管式散热结构，其特征在于，所述网架结构包括四面体单元 拓扑结构、六面体单元拓扑结构、十二面体单元拓扑结构、十四面体单元拓扑结构、二十面 体单元拓扑结构中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1或2所述的热管式散热结构，其特征在于，所述空心热管内部具有中 空通道，所述中空通道的横截面形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形或梯形。4.根据权利要求1或2所述的热管式散热结构，其特征在于，所述空心热管的内壁为纤 维或多孔吸液芯结构，其孔径范围为1 OOnm?1 OOum。5.根据权利要求3所述的热管式散热结构，其特征在于，所述空心热管的内壁为纤维或 多孔吸液芯结构结构，其孔径范围为1 OOnm?1 OOum。6.根据权利要求1所述的热管式散热结构，其特征在于，所述蒸发段和冷凝段在内部连 通。7.根据权利要求1或6所述的热管式散热结构，其特征在于，所述蒸发段为一空心平板 结构，所述平板的内壁为纤维或多孔吸液芯结构。8.根据权利要求4所述的热管式散热结构，其特征在于，所述蒸发段为一空心平板结 构，所述平板的内壁为纤维或多孔吸液芯结构。9.一种散热器，其特征在于，包括如权利要求1_8之一所述的散热结构。10.根据权利要求9所述的散热器，其特征在于，所述散热器内充注纯水、醇水溶液、氨 水溶液或自润湿液体工质。
【文档编号】F28D1/02GK205619792SQ201620354662
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】沈伟, 赵鹏, 浦玉萍, 朱黎冉
【申请人】北京钢研高纳科技股份有限公司