热管式散热器的制作方法

专利名称：热管式散热器的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及主要由吸热构件、传热构件和散热构件组成的散热器，用于设备工作运行自身所产生的热量散热，而散热器本身又是构成被冷却设备的一个组成部分。
二背景技术：
运输机械、电传输装置、机电能量转换设备、生产加工设备、检验测量设备、计算机、家用电器等，在其工作运行过程中都会有热量的产生，而它们的工作温度环境又都有要求，环境温度过高会影响其工作性能，甚至不能工作，同时也会影响其使用寿命。因此，需要将其工作运行过程中产生的热量及时地移出。热量移出的通常手段是设置相应的散热器。散热器的基本结构主要由吸热件体部分、传热件体部分和散热件体部分构成。热源件产生的热量由散热器的吸热件体吸取后经传热件体移送至散热件体，然后再由散热件体通过对流传热的方式将热量移送至大气，冷却水或其他冷却介质。
提高散热器的散热能力，即单位时间的散热量，一直是散热器技术领域内众多学者和技术工作人员孜孜追求的目标。由散热器的散热量计算公式可知，散热器的散热能力取决于散热器的传热系数、传热面积和热源与散热端的温差三个因素。由于热源与散热端的温差决定于热源与其应用环境，一般难以改变，因此一般只能通过提高传热系数和增大传热面积来提高散热器的散热能力。当散热器的占用空间没有限制时，可以通过增大散热面积来提高散热能力。但大多数散热器都是被冷却设备的一个组成部分，对其占用空间、体积和重量都有要求，如电子产品设备的散热器，供其使用的空间一般都非常狭小，要求其体积尽量小，重量尽量轻，因此，很难通过扩大传热面积这种措施来提高散热器的传热能力，只能通过提高散热器的传热系数来提高其散热能力。
散热器传热系数的高低是评价散热器技术水平先进与否的最基本的技术指标，人们对散热器的研究也主要集中在散热器的传热系数。传统的已有技术散热器，通常是通过采用导热系数好的金属材料制作散热器来提高传热系数。常用的金属材料有铁、钢、铝、铜，尤其以铜的导热系数最大，采用铜制作散热器可大大提高传热系数，但同时增加了生产成本及加工难度，并且其传热系数也有限。热管技术的发明与应用，提供了一种高性能的导热材料，其导热能力比铜高几十至几百倍，因而已被用于制作要求具有更高传热性能的电子产品设备散热器。现有技术的热管散热器，由吸热构件、热管和散热构件组成，热管的蒸发端与吸热构件接触联接，冷凝端与散热构件接触联接，根据热负荷的多少，并联不同数量的热管。在现有技术的热管散热器中，热管是作为散热器的导热材料或者独立的基本构件来使用的，由于其与吸热构件和散热构件之间存在着很大的接触热阻，因此大大限制了其传热系数的提高，即现有技术的热管散热器的传热系数还不够高，还有待于进一步的显著提高。
三
发明内容
鉴于现有技术的热管散热器所存在的技术问题，本实用新型所要解决的技术问题是完全消除热管与吸热构件和散热构件之间存在的巨大热阻，使本实用新型提供的热管式散热器的散热能力得到进一步提高。
本实用新型的基本设计思想，即本实用新型的发明点，是使构成散热器的吸热件体部分、传热件体部分和散热件体部分通过压力低于大气压的密闭腔体连通，腔体内设置有传热工质。
本实用新型所揭示的散热器，可以设计成整体结构的形式，也可设计成分体组合结构的形式。当为整体结构形式时，其吸热件体、传热件体和散热件体则分别为散热器的不同体面部分，共同形成密闭腔体。吸热体面的形状可根据热源设计，使其与热源能紧密吻合。散热体面的设计，应尽量使散热面积增大，为此可以将散热体面设计成含有肋片的结构形式。为了更好地发挥传热工质功能，还可将肋片设计成带空腔的肋片。为了增大散热面积与发挥传热工质的作用，还可将散热体面设计成含有盲管的结构形式，即散热体面含有外端封闭的管体，管体的管腔与密闭腔体相通。为了进一步扩大散热面积，还可在管体外壁设计散热翅片。当散热器为分体组合结构形式时，其吸热件体、传热件体和散热件体则分别为相互联接的独立构件，在其组成构件中至少有一种构件设计有压力低于大气压且腔内设置有传热工质的密闭腔体，其组成构件均与密闭腔体相通。通常是在吸热件内设计有密闭腔体，散热件通过管结构的传热件与密闭腔体连通。优选的方案是吸热件与散热件均设计有密闭腔体，吸热件的密闭腔体与散热件的密闭腔体通过管结构的传热件连通。
对于分体组合结构形式的散热器，其吸热件可以为两个或两个以上的独立构件，吸热件间的设置方式可以采用并联方式设置、也可采用串联方式设置，还可采用并串联方式或串并联方式设置，吸热件与散热件以及吸热件之间通过管结构的传热件连通。
对于分体组合结构形式的散热器，其散热件的安置位置，可位于被冷却设备的箱体内、箱体的内壁、箱体外或者为箱体壁一部分，各种方式均都可以，根据被冷却设备的条件而定。还可以将被冷却设备的箱体设计成散热件，既可将全部箱体设计成散热件，也可将部分箱体设计成散热件。
本实用新型揭示的散热器，不论是整体式结构，还是分体组合式结构，当密闭腔体内的传热工质可以形成自然循环时，不必在腔体内设置吸液芯，当不能形成自然循环时，须在腔体内设置吸液芯。本实用新型所公开的实施例，大部分都不需要设置吸液芯。
本实用新型是受热管原理的启示而设计成的一种新型结构的散热器，但又不同于热管和现有技术的热管散热器。由于热管本身不能直接拿来用作热交换装置，需与其他构件一起才能组成可供直接使用的热交换装置，因此，在热工技术领域，热管一般被视为仅仅是一种导热性能良好的导热材料，不是一种装置，而本实用新型则是一个完整的热交换装置，是直接用作被冷却设备的散热器。另外，热管是利用虹吸原理使其工质得以循环，因此，位于管腔内的吸液芯是其必不可少的组成元件，而本实用新型的结构一般情况下都可设计成使其传热工质能够自然循环，不需要设置吸液芯。只有在为了适应被冷却的设备而将散热件体设计成特别形状的情况下，才会在密闭腔体的局部位置设置吸液芯。再就是，热管工质仅为液体，是一种单质，而本实用新型的传热工质可以是液体，也可以是固体，而更多的是液体与固体的混合物。对于现有技术的热管散热器，由于其是由吸热构件、热管和散热构件组装构成，没有连通吸热构件、热管和散热构件的密闭腔体，以及设置在密闭腔体内的传热工质，因此，本实用新型与其相比，结构是完全不同的。正是由于结构的不同，已有技术的热管散热器存在很大的接触热阻，而本实用新型则不存在接触热阻。
本实用新型与现有技术的热管散热器相比，由于其特有的结构决定了构件之间不存在接触热阻，因而传热能力得到了很大提高，具有很高的传热系数，传热系数比现有技术的热管散热器提高了几十倍。由于本实用新型揭示的散热器传热能力极高，并且结构可根据被冷却设备的需要设计成不同的形状，因此可适用于各种需要散热的设备与场合，尤其适用于现有技术散热器不能很好解决其散热要求的电子产品设备。
本实用新型与现有技术的散热器相比，还具有以下比较突出的优点1、由于本实用新型的吸热件体可为多个，吸热件之间的布局方式可采用串联、并联、串并联或并串联各种方式，因此可根据不同功率的热源设计不同的吸热件，且可实现先后不同的分级启动，既能保证散热器的散热可靠，又能延长散热器的使用寿命。
2、由于本实用新型的散热能力极高，因而可省去传统散热器的风扇。省去风扇一可消除风扇造成的噪音，二可减轻被冷却设备的重量，降低成本。
3、本实用新型可以将散热构件设计成被冷却设备的箱体，或其中一部分，即以被冷却设备的箱体作为散热构件，这样可使散热器的体积减小，重量减轻，进一步降低成本。
4、本实用新型由于结构固有的特点，在其生产时，罐装传热工质，抽真空和封口都只需进行一次，较之现有技术的热管散热器需多次罐装、抽真空和封口，生产的难度减小，程序缩短，降低了生产成本，有利于大批量的生产。
本实用新型还具有其他方面的优点。
四

附图1是本实用新型的一种整体结构热管式散热器，图1-A是其外形结构立体示意图，图1-B是其剖视结构示意图。
附图2是本实用新型的另一种整体结构热管式散热器，图2-A是其外形结构立体示意图，图2-B是其剖视结构示意图。
附图3是本实用新型可用于反应器搅拌主轴的又一种整体结构热管式散热器，图3-A是主视结构示意图，图3-B是其剖视结构示意图。
附图4是本实用新型的又一种整体结构热管式散热器，属于复合整体结构，图4-A是其外形结构立体示意图，图4-B是其剖视结构示意图。
附图5是本实用新型的又一种整体结构热管式散热器，其散热体面含有带翅片的盲管，盲管焊接在散热器基体上。图5-A是其外形结构立体示意图，图5-B是其剖视结构示意图。
附图6是本实用新型的又一种散热体面含有带翅片盲管的整体结构热管式散热器，盲管焊接在散热器基体上。图6-A是其外形结构立体示意图，图6-B是其剖视结构示意图。
附图7是本实用新型的一种分体组合结构热管式散热器的结构示意图，吸热件设计有密闭腔体，散热体为平行设置的翅片，传热件为金属结构管，传热件的管腔与吸热件腔体相通。
附图8是本实用新型的另一种结构的分体组合结构热管式散热器的示意图，与附图7描述的散热器结构不同的地方是，散热件和传热件为相互独立的两副，散热件一副为螺旋翅片，另一副为翅片管。
附图9是本实用新型的又一种结构的分体组合结构热管式散热器示意图，其散热件位于被冷却设备的箱体外。
附图10是本实用新型的又一种结构的分体组合结构热管式散热器示意图，其散热件设计成被冷却设备箱体的一部分。图10-A是其外形结构立体示意图。图10-B是其散热件的剖视结构示意图。
附图11是本实用新型的又一种结构的分体组合结构热管式散热器示意图，其散热件设计成被冷却设备的箱体。
附图12是本实用新型的又一种结构的分体组合结构热管式散热器示意图，其吸热件有多个，吸热件之间成串并联方式设置。
附图13是本实用新型的一种整体结构热管式散热器实施方式示意图。
附图14是本实用新型的一种分体组合结构热管式散热器实施方式示意图。
附图15是本实用新型的另一种分体组合结构热管式散热器实施方式示意图。
附图16是本实用新型的又一种分体组合结构热管式散热器实施方式示意图。
附图17是本实用新型的又一种分体组合结构热管式散热器实施方式示意图。
附图18是本实用新型的又一种整体结构热管式散热器实施方式示意图。图18-A是实施方式的外形结构立体示意图，图18-B是整体结构热管式散热器的剖视结构示意图。
附图19是本实用新型的又一种分体组合结构热管式散热器实施方式示意图。
附图20是本实用新型用于电机、发电机的整体结构热管式散热器的外形示意图。
在以上附图中，对于整体结构热管式散热器，1是作为吸热件体的吸热体面，2是作为传热件体的传热体面，3是作为散热件体的散热体面；对于分体组合结构热管式散热器，1是作为吸热件体的吸热件，2是作为传热件体的传热件，3是作为散热件体的散热件。其余标号分别为4是压力低于大气压的密闭腔体，5是传热工质，6是风扇，7是热源件，8是热风炉罩，9是被冷却设备箱体，10是变压器，11是整体结构热管式散热器，12是吸液芯，13是手提计算机箱体。
五具体实施方式
实施例具体实施方式
如附图13所示，用作CPU及电子制冷计算机的散热器。散热器采用附图1所示的整体结构热管式散热器。散热器由铝材整体加工而成，其作为吸热件体的底面1与热源件7紧密结合在一起，作为散热件体的顶面3设计有增大散热面积的肋片，对着顶面设置有增大对流传热效果的风扇。散热器体内设计有压力低于大气压的密闭腔体4，腔体内设置有传热工质5，密闭腔体由散热器作为吸热部分的底面1、传热部分的腔体面2和散热部分的顶面3共同形成。
实施例具体实施方式
如附图14所示，用作台式计算机的散热器。散热器采用附图9所示的分体组合结构热管式散热器，其吸热件1由铝材整体成型，体内设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质，吸热件1的底面与热源件7紧密结合在一起，传热件2为铜管，散热件3为带翅片的盲管，位于被冷却设备的箱体外。传热铜管与吸热件和散热盲管焊接联接，其管腔与吸热件密闭腔体和散热盲管管腔连通。作为散热件的带翅片盲管3与风扇6和炉罩构成了一个热风炉。
实施例具体实施方式
如附图15所示，用作IGBT计算机的散热器。散热器采用附图5所示的整体结构热管式散热器。散热器的基体为盒式结构，由铝材整体成型，体内设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质。盒体的一侧面1为吸热体面，多个热源件7与其紧密结合在一起，散热体面2含有带翅片的盲管，材质为铝材，与基体焊接成一体，其管腔与密闭腔体相通，即密闭腔体将吸热体面1、传热体面2和散热体面3共同形成。风扇6是用于增大散热体面的对流传热效果。
实施例具体实施方式
如附图16所示，用作计算机的散热器。散热器采用如附图10所示的分体组合结构热管式散热器。散热器的吸热件1有两个，散热件3有一个，吸热件并联设置，通过两根作为传热件2的铜管组合成一体。吸热件和散热件均设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质，由铝材加工成型，吸热件与散热件的腔体由作为传热件的铜管管腔连通。散热件被设计成被冷却计算机箱体的一部分，热源件7一个与吸热件的侧面紧密结合在一起，另一个与吸热件的底面结合在一起。
实施例具体实施方式
如附图17所示，用作计算机的散热器。散热器采用如附图12简化结构形式的分体组合结构热管式散热器。散热器含有三个吸热件1和一个散热件，均由铝材加工成型且均设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质，吸热件以并联的方式设置，吸热件与散热件由作为传热件2的铜管通过焊接组合成一体。散热件为含有肋片的结构，如附图1所示，设置在计算机箱体9的内壁上，热源件7均与吸热件1的底面紧密结合在一起。
实施例具体实施方式
如附图18-A所示，用作变压器的散热器。散热器的结构如附图18-B所示，为整体结构热管式散热器。散热器由铝材加工成型，体内设计有压力低于大气压的环形密闭腔体，腔体设置有传热工质与吸液芯12。密闭腔体由散热器11的吸热体面1、传热体面2和散热体面3共同形成。散热器的吸热体面位于变压器10体内的变压器冷却油之中，通过散热器的传热工质的循环代替传统变压器的变压器油的循环进行冷却。
实施例具体实施方式
如附图19所示，用作手提计算机的散热器。散热器为分体组合结构热管式散热器，其吸热件1和散热件3由铜材加工成型，均设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质，两腔体通过作为传热件2的柔性金属管连通。吸热件与位于手提箱内的计算机热源件紧密结合在一起，散热件位于手提箱盖内。
本实用新型的具体实施方式
不限于实施例与附图中所描述的形式。
权利要求1.一种热管式散热器，包括从热源体吸取热量的吸热件体，向低温冷却源散热的散热件体和将吸热件体吸取的热量传输到散热件体的传热件体，其特征是设计有连通吸热件体、传热件体和散热件体的压力低于大气压的密闭腔体，密闭腔体内设置有传热工质。
2.如权利要求1所述的热管式散热器，其特征是散热器为整体结构，吸热体件、传热件和散热件分别为整体结构热管式散热器的部分体面。
3.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征是所说的散热体面为含有肋片结构的散热体面。
4.如权利要求3所述的热管式散热器，其特征是所说的含有肋片结构的散热体面为肋片设计有空腔的肋片结构散热体面。
5.如权利要求2所述的热管式散热器，其特征是所说的散热体面为含有盲管结构的散热体面。
6.如权利要求5所述的热管式散热器，其特征是所说的带盲管结构的散热体面为盲管外壁设计有翅片的盲管结构散热体面。
7.如权利要求1所述的热管式散热器，其特征是散热器为分体组合结构，在其组成构件的吸热件、传热件和散热件中至少有一种构件设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质。
8.如权利要求7所述的热管式散热器，其特征是所说的吸热件设计有压力低于大气压的密闭腔体，密闭腔体内设置有传热工质，散热件通过管结构传热件与密闭腔体相通。
9.如权利要求8所述的热管式散热器，其特征是所说的散热件也设计有压力低于大气压的密闭腔体，腔体内设置有传热工质，吸热件与散热件的密闭腔体由管结构的传热件连通。
10.如权利要求7或8或9所述的热管式散热器，其特征是所说的吸热件至少为两个独立的构件，吸热件之间采用并联、串联、并串联或串并联结构形式中的一种形式设置。
11.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9中的任一项权利要求所述的热管式散热器，其特征是密闭腔体内还设置有使传热工质形成循环的吸液芯。
专利摘要本实用新型是一种热管式散热器，主要由吸热件体，传热件体，散热件体，连通吸热件体、传热件体和散热件体的压力低于大气压的密闭腔体，以及密闭腔体内设置的传热工质构成。散热器可以设计成整体结构，也可以设计成分体组合结构。本实用新型较之现有技术的热管散热器，传热能力提高了数十倍，可完全解决要求具有很高散热能力的电子产品设备的散热问题。本实用新型有广泛的应用领域。
文档编号F28D15/02GK2658697SQ0323407
公开日2004年11月24日 申请日期2003年4月22日 优先权日2003年4月22日
发明者李建民 申请人:李建民