激振式传热件、电子设备及传热方法与流程

文档序号:32347296发布日期:2022-11-26 11:48阅读:48来源:国知局
激振式传热件、电子设备及传热方法与流程

1.本发明涉及传热技术领域,特别涉及一种激振式传热件、电子设备及传热方法。


背景技术:

2.近年来,电子设备内的元器件趋于微型化、高功耗化及高度集成堆叠化,进一步引发严峻的热失控难题,解决狭小空间内的高热流密度散热问题是一个严峻的挑战。诸如热管、均热板或回环等气液两相的相变传热件,利用工质的相变潜热来带走热量,是解决电子设备散热问题的最具有潜力热管理方式,并进一步与翅片、风扇配合,成为解决例如笔记本电脑等电子设备散热问题的首要途径。
3.现有技术的相变传热件,通常包括管壳、吸液芯及工质。其中,吸液芯的一部分构成液相工质的回流通道,以及吸液芯的另一部分和蒸汽腔共同构成气相通道,而蒸汽腔为气相通道的主要部分。对于性能较佳的相变传热件,能够实现蒸汽腔内的气相工质沿轴向快速流向冷凝段并冷凝为微液滴,并在冷凝段沿径向自由进出吸液芯而快速完成潜热释放,进一步微液滴聚合并形成径向和轴向的水力连续进而在毛细力或重力作用下供液,或在回流中进一步聚合进而增强水力连续,使得回流稳定。
4.然而,微液滴聚合并形成径向和轴向的水力连续,为在自驱下进行。一方面,吸液芯通常为非饱水状态,其中包含液相及气相工质,只有当微液滴发育足够大,将相邻的中间腔体空间占据,彼此才触碰而聚合;另一方面,对冷凝段或绝热段,气相工质相变为液相工质的转化强度,有待进一步加强;又一方面,对蒸发段液,相工质相变为气相工质的转化强度,同样有待进一步加强,而加速气泡逸出是一种实现方式。
5.此外,对相变传热件的一些场景的产品类型,促进气液两相的相变过程和强度(因素包括蒸汽与吸液芯的成核位点之间的接触机会,以及微液滴的聚合强度等),抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,增大吸液芯内的液相工质在冷凝段与蒸发段之间迁移的势差,认为均对提高相变传热件的热通量有益。
6.例如,超薄均热板,随着气相通道厚度的进一步减小,液相工质厚度方向小尺度毛细作用下,在气相通道空间内形成液膜,进一步阻碍气相工质流动,同时也抑制液相工质的相变过程,称为液塞现象,会导致超薄均热板传热性能急剧下降,甚至失效,可见面临抑制液塞难题。又例如,重力辅助热管或塔式散热器,面临促进微液滴聚合,以及加速冷凝液滴回落的难题。再例如,脉动热管,面临液柱塞或气柱塞对回流的阻滞作用。


技术实现要素:

7.有鉴于此,本发明的目的在于提供一种激振式传热件、电子设备及传热方法,用以提高现有技术中诸如热管、均热板或回环等相变传热件的传热效率,增强相变传热件内的气相及液相工质之间的相变及循环强度,抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,提升相变传热件的热通量极限。
8.为此,本发明采用以下技术方案:
本发明第一方面,提供一种激振式传热件,具有主体,所述主体包括相变传热件,其特征在于,所述激振式传热件包括耦合于所述主体的激励部,所述激励部用于使所述主体形成第一振动。
9.较优地,所述激励部,用于产生原生振动并将所述原生振动传导至所述主体,以使所述主体形成次生振动;其中所述次生振动为所述第一振动。
10.在一些可能的实施方式中,所述激励部,包括超声装置。
11.较优地,所述超声装置,在工作时发出超声方向,耦合于所述相变传热件的轴向或径向。
12.较优地,所述超声方向耦合于所述轴向,所述超声装置连接于所述相变传热件的冷凝段的端部。
13.在另一些可能的实施方式中,所述激振式传热件,还包括连接于所述相变传热件的翅片。
14.较优地,所述激励部,连接于所述相变传热件或所述翅片。
15.在又一种可能的实施方式中,所述相变传热件的冷凝段或绝热段,耦合于所述激励部;其中,若所述冷凝段,耦合于所述激励部,则所述冷凝段的端部,具有或不具有一传导件;所述传导件,贯穿并封接于所述端部;所述传导件的内端耦合于所述冷凝段的蒸汽腔,以及外端连接于所述激励部。
16.本发明第二方面,提供一种电子设备,其特征在于,包括如上述第一方面中所述的激振式传热件。
17.本发明第三方面,提供一种传热方法,应用于电子设备中,其特征在于,所述传热方法包括以下步骤:根据所述电子设备内设于特定处的温度传感器检测到温度达预设温度阈值,以对应于所述预设温度阈值的预设时长或预设激励强度,使得如上述第一方面中所述的激励部工作;或者,根据预设周期,使得如上述第一方面中所述的激励部工作;或者,根据如上述第一方面中所述的相变传热件对应的冷凝段和蒸发段之间的温差,以预设时长或预设激励强度使得如上述第一方面中所述的激励部工作;或者,根据如上述第一方面中所述的相变传热件的振动特性,使得如上述第一方面中所述的激励部工作,进而所述主体形成所述第一振动,所述第一振动耦合于所述振动特性。
18.从以上技术方案可见,本发明实施例具有以下有益效果:与现有技术相比,本发明实施例通过激励部,使主体形成第一振动,进而增强了相变传热件内的液相工质及气相工质之间的气液相变及循环强度,抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,降低相变传热件在轴向、径向上热阻,实现供液增强,提升了相变传热件的热通量极限。
附图说明
19.图1为本发明实施例1的一个示例的俯视结构示意图;图2为本发明实施例2的一个示例的侧视结构示意图;图3为本发明实施例3的一个示例的俯视结构示意图;图4为本发明实施例9的一种传热方法的步骤示意图;图5为本发明实施例10的一种传热方法的步骤示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。应当理解,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
21.本发明的核心思想是,发明人认为强化手段(例如超声激振)有助于冷凝微液滴等形式的液相工质聚合,特别是在重力方向上的聚合,进而形成径向和轴向的毛细水力连续,获得更大强度和更稳定的供液回流。还包括:(1)对于吸液芯内部,包含冷凝的微液滴和尚未冷凝的蒸汽,其中蒸汽若被占据孔隙的若干微液滴封闭后将构成微气泡,进而微气泡边界处获得短期内的稳态平衡或拟稳态平衡,这将阻碍沿径向和轴向的相变过程;而在超声激振作用下,将抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,增强蒸汽进出吸液芯内部的频率和强度,进而降低径向热阻,并使得微液滴在激振下加速聚合,甚至向吸液芯内部的低势能处迁移并汇集,该汇集使得液相工质在冷凝段至蒸发段的轴向上构成更大泵压(且受重力的影响增大),进而形成所称的径向和轴向的毛细水力连续,获得向蒸发段的稳定补液,进一步降低冷凝段的径向热阻。还可以提高现有相变传热件的可充入工质总量。
22.例如,多孔结构吸液芯,选自烧结铜粉吸液芯,当形成所述第一振动为吸收到基于外部激励的机械波所引起时,铜粉振动可以产生一定加速度,而铜粉孔隙中的微液滴等形式的液相工质不承受剪应力,将在一些频率和强度的机械波作用下表现为微液滴与铜粉分离,甚至向势能低处的铜粉间隙迁移,进而微液滴趋势是汇集于吸液芯内的更低势能处(例如吸液芯内的底层),该汇集使得沿轴向上的水力连续增强,从而补液增强。此特别对毛细力小的多孔结构吸液芯有利,另外对槽道式吸液芯益处同样明显。
23.(2)对于蒸汽腔,超声激振的纵波声场传递至蒸汽,沿程将对蒸汽产生高频扰动,产生压缩区和稀疏区交错的分布、传递,加速蒸汽轴向对流和径向对流(例如沿径向以高速深入多孔结构的吸液芯),有助于降低径向热阻,加快蒸汽释放携带潜热并冷凝,降低了蒸汽沿轴向的通道阻力。在该高频扰动下,蒸汽中水汽微粒相互碰撞、抱团,而加速下落至成核位点。
24.超声将在传递至蒸汽腔中的蒸汽后,除沿相变传热件的轴向传播,还会沿相变传热件的径向扩散,当扩散至吸液芯,并传播至吸液芯的孔隙后,将在孔隙后获得衍射,而多孔隙型吸液芯中的孔隙众多,超声将获得干涉。这会使得对液相工质及气相工质的扰动增强。
25.(3)对于吸液芯的成核位点,该成核位点位于吸液芯的表层及内部,该纵波声场同样可使得吸液芯的成核位点形成高频振动,该高频振动使得成核位点与蒸汽充分接触,进而成核位点捕获气相工质能力获得增强,形成微液滴的快速发育。
26.需要说明的是,该气液界面的平衡,包括但不限于:蒸汽流和回流之间的相互阻力的平衡,以及液塞和蒸汽塞之间界面的平衡(例如对脉动热管),以及液膜的外边界处的气液平衡(例如对超薄均热板),以及吸液芯内的微气泡的外边界的气液平衡,以及冷凝段的吸液芯内局部处的气相工质(例如封闭气泡)和液相工质(例如微液滴)的平衡,以及蒸发段的吸液芯(在径向上一定的通道阻力下)的沸腾气泡和液相工质的平衡。该平衡,包括但不限于稳态平衡或拟稳态平衡。
27.本发明各实施例中,所述相变传热件,包括管壳、吸液芯及工质。其中,吸液芯包括但不限于多孔结构、槽道结构或复合结构。对于槽道结构,所述激励部能够使得凝结于槽道的微液滴在振动下,更快向势能低处迁移,并在沿途聚合碰触的其它微液滴,进而微液滴团聚长大,受到重力影响增大而加速向势能低处流动。若槽道结构设于重力辅助热管,当微液滴团聚长大,受到重力影响增大而加速向下流动,补给至蒸发段。
28.本发明实施例中,所称重力辅助热管,具体为:它包括任意结构热管,但该任意结构热管在工作时,当其冷凝段势能高于蒸发段即构成所称重力辅助热管,反之则不具备所称重力辅助,亦不构成所称重力辅助热管。所称重力辅助热管,例如可以是由多孔结构吸液芯热管、丝网吸液芯热管、或槽道式热管形成,则所述第一振动将加速冷凝的微液滴滑落,并在滑落途中进一步碰触位于下部的微液滴进而团聚为大液滴,该大液滴将受到重力影响增大。该微液滴的初始成核点位于多孔结构吸液芯顶面及内部。
29.所述相变传热件的产品类型,包括但不限于热管、均热板或回环。其中所述回环,例如为回路热管。
30.所述第一振动,对应于所述主体,所述主体包括所述相变传热件。所述第一振动的特性包括自振频率。自振频率是指弹性体或弹性系统自身固有的振动频率,又称“固有频率”。其是弹性体或弹性系统的固有属性,其数值与初始条件和所受外力的大小无关。对于多质点体系,忽略阻尼影响吋,自振频率与自身质量及其分布(刚度)、边界支承条件以及振动形式(称为“振型”)有关。
31.在强迫振动中,当体系的自振频率ω与干扰力的频率θ很接近时(0.75≤θ/ω≤1.25区段),将会产生共振。为避免共振,就必须使ω和θ远离。从公式ω=(k/m)^(1/2)可以看出,自振频率只与刚度和质量有关,是固有特性,不受外力的影响。
32.因此,在本发明一些实施例中,需要规避该共振。例如,所述相变传热件为一热管,其一端耦合于cpu顶面,另一端耦合于所述激励部,则该热管、cpu及激励部,构成一体系,该第一振动需要避免对导热界面材料(例如导热硅脂层或导热液金层)引起空气腔隙而失效,以及对cpu造成干扰、出错或失效,或造成cpu产生物理损坏,或避免造成所述主体形成电荷累积并传导至cpu或接触的电子元器件。
33.而在本发明另一些实施例中,为借助该共振,以获得显著的对相变传热件内的液相及气相工质的扰动,但较优地,需要避免该扰动导致相变传热件的蒸发段与导热界面材料层(例如导热硅脂层)的接触部位出现空气腔隙,针对此点,可以采取加固措施对蒸发段进行加固,或采用超声传导途中的吸振措施,来降低蒸发段的振动。
34.本发明实施例中,所述激励部,耦合于所述主体,其中所述激励部用于使所述主体形成所述第一振动。具体为,所述激励部产生激励,并作用于所述主体,所述主体获得或产生所述第一振动。
35.示例性地,所述激励部包括换能器,该换能器能够将电能转变为机械能(例如一定频率或强度的机械波),该机械能传递至所述主体后被所述主体吸收,进而形成所述第一振动。
36.示例性地:该耦合,可以是非接触式,例如基于所述超声装置实现将发出超声波经过空气传递至所述主体;也可以是接触式,例如通过所述超声装置实现将发出超声波,直接传递至所述主体,或经传导件传递至所述主体。该激励,可以是机械波(例如横波、纵波或表面波),也可以是机械振动,还可以是摩擦力等能量形式。该机械波,可以是超声波,也可以是非超声波。该摩擦力,例如利用压电晶体的逆压电效应让定子处于超声波频率的振动,定子接触固定状态的相变传热件的表面,然后靠定子和相变传热件之间的摩擦力来传递能量,进而使所述主体形成所述第一振动。
37.较优地,所述激励部,以周期性或间歇性地使所述主体形成所述第一振动。
38.在一些实施例中,所述激励部用于产生机械波,该机械波频率范围不大于20khz。
39.在另一些实施例中,所述激励部用于产生机械波,该机械波频率范围大于20khz。
40.在又一些实施例中,所述激励部用于产生机械波,该机械波频率不致使得所述相变传热件的冷凝段内的液相工质出现雾化,所述相变传热件的吸液芯类型包括多孔隙结构或槽道式结构。
41.本发明实施例中,所述超声装置,具体为产生超声波(频率大于20khz)的装置。产生超声波的装置有机械型超声发生器、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。
42.示例性地:所述超声装置,包括超声波换能器。在一些实施例中,所述超声装置包括超声波换能器,还包括超声波发生器,超声换能器的作用将超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能。在另一些实施例中,所述超声装置包括超声波发生器、超声波换能器,还包括变幅杆。变幅杆的作用关键有两个,一是起振幅变大或聚能作用,另一是阻抗匹配作用,使超声能量由超声波换能器能够更好地向负载传送。在又一些实施例中,所述超声装置包括超声波发生器、超声波换能器,还包括发射器,发送器将产生的超声波发射出去,例如通过发射器连接于所述主体,以将超声波传导至所述主体。在还一些实施例中,所述超声装置包括超声波发生器、超声波换能器,还包括控制器,控制器用于控制发射超声波的声强和时间。
43.超声波发生器用来产生一个特定频率的信号,这个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号,这个特定频率是超声波换能器工作的频率。超声装置使用的超声波频率例如为20khz、25khz、28khz、33khz、40khz、60khz或80khz等。在一些实施例中,所述超声装置使用的超声波频率包括20khz-60khz,此频率范围不致引起。在另一些实施例中,所述超声装置使用的超声波频率包括60khz-100khz。
44.所述原生振动,例如为超声波换能器发出的机械能,或为变幅杆发射的机械波。所述次生振动,例如为所述主体吸收该机械能或该机械波,而产生的振动。
45.所述超声装置,对应的尺寸或最大功率,均可以依据实际场景或需要设定,在此不
做限定。
46.所述超声装置,例如可以借助传导件(例如传导杆)将超声传递至所述主体,其益处在于:传导件可以更好适应电子设备内的堆叠器件构成的空间。传导件的一端,可以连接于相变传热件的端部,也可以连接于相变传热件的环周表面。传导件可以制备为扁平状,并贴合于一扁平状的相变传热件的一面。并且,在一些实施例中,传导件通过选用材料或长度,来调节两端部的温差,进而避免所述主体的温度过大或升温过快时,使得所述超声装置吸收温度后超过自身的可承受高温极限。该可承受高温极限,用以避免温度太高导致无法正常或高效的工作,或温度过高导致使用寿命下降。
47.所述超声装置,例如也可以借助粘结剂层连接于所述主体,将超声经粘合剂层传递至所述主体,其益处在于:可通过粘结剂层选用的材料或厚度,来调节粘合剂层的顶底面之间的温差,进而避免所述主体的温度过大或升温过快时,使得所述超声装置吸收温度后超过自身的可承受高温极限。例如,粘结剂层的材料,选自低导热率材料。
48.较优地,所述超声装置包括超声波换能器,该换能器的温度不超过85℃或100℃。
49.较优地,所述超声装置通过风冷降温。
50.所述超声(或称超声波),是一种机械波形式,也是一种能量形式,当超声波在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质发生变化。
51.所述超声具有以下几个特征:超声波在传播时,波长短(在空气中波长一般短于2cm),具有各向异性;传播的方向较强,可聚集成定向狭小的线束;当声波到达某一物质时,由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动;在传播介质质点振动的加速度非常之大;超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播;通常以纵波的方式在弹性介质内会传播;超声波会产生反射、干涉和叠加现象;超声波的波长越短,在均匀介质中越能够直线传播并难以衍射;当超声波流体介质中形成驻波时,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,在空间形成周期性的堆积;在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象;过小的声强无法产生空化效应(在一些实施例中,需要避免产生空化效应,以防止声强激励过大,进而引起所述主体内能过度增加,或引起贴合于蒸发段的cpu受到机械损伤);超声波在各种介质传播时,随着传播距离的增加,超声强度会渐渐减弱,能量逐渐消耗,这种能量被介质吸收掉的特性,称之为声吸收,并且吸收系数与超声波频率的平方成正比,即频率愈高,吸收愈大,导致超声波传播的距离愈小,因此在一些实施例中,所述超声装置耦合于所述相变传热件的冷凝段,可以通过控制输入冷凝段的超声波能量,进而控制超声波由冷凝段传递至蒸发段时的能量剩余,例如,当能量剩余越小时,获得对蒸发段越小的扰动;当超声波在液体介质中传播时,压缩区的温度将高于平均温度,而稀疏区的温度低于平均温度(在一些实施例中,这将加速蒸汽冷凝,释放潜热)。
52.需要指出的是,所述激励部,可以产生包括但不限于超声、亚超声波,或频率低于亚超声波的机械波。亚超声波是指频率为16~20khz的的声波。人耳的听觉范围为20hz~20khz,超过20khz为人耳不可闻的超声波。18khz声波虽在可闻声波范围内,但它在可闻声波的高端边缘,已接近超声波最低频率,人耳对它已很不敏感,只能听到轻微的“次、次”响声,故称这种声波为亚超声波。上述的频率低于亚超声波的声波,由于所述激振式传热件应
用于电子设备的内部,产生的可闻声波在电子设备外壳的吸声后,人耳对它同样可以已不敏感。对于设于高处的基站等终端,一定频率的可闻声波或振动是可行的。
53.上述的:所述超声装置,在工作时发出超声方向,耦合于所述相变传热件的轴向或径向。具体为所述超声方向,包括所述轴向或径向,例如所述超声方与所述轴向斜交时,所述超声方向包括所述轴向和所述径向,即所述超声方向在所述轴向和所述径向上,均具有分量。
54.上述的:还包括连接于所述相变传热件的翅片。其中,所述连接,例如为粘结。该粘结例如为热接。
55.上述的:所述激励部,连接于所述相变传热件或所述翅片。其中该连接,例如通过直接接触,或通过超声传导件接触或接触处获得粘结来实现。该粘结,例如通过粘结剂层来实现,或通过超声传达件的预设端热接于所述相变传热件或所述翅片来实现。
56.所述超声装置,耦合于所述主体。例如,所述超声装置耦合于所述相变传热件,或所述超声装置耦合于所述翅片。其中,该耦合,例如为抵近、接触或粘接。
57.较优地,形成的所述第一振动,对应的强度不宜为人感知,从而避免用户在专注于电子设备上的任务时分心。
58.所述电子设备的产品类型,包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、投影仪、智能佩戴产品、led灯、激光器、电视机、服务器终端、通讯基站、卫星、电动车或机器人。
59.实施例1:所述激振式传热件应用于笔记本电脑。所述相变传热件的产品类型为热管,热管的蒸发段贴合于处理器顶面,以及冷凝段连接有多个翅片构成的翅片组,翅片组耦合于一风扇。该冷凝段的端部贴合所述激励部,所述激励部能够产生超声,该超声方向平行于热管轴向,该超声传递至热管以使热管形成第一振动。
60.其益处在于,该激励部在低功率下产生低强度超声,即能够使得热管获得本发明的技术效果,同时该低强度低功耗并且不宜察觉。同时,超声能够传导至翅片,使得翅片产生微小振幅的振动,提高了与空气换热强度。
61.需要说明的是,所述激励部,可以耦合于相变传热件;还可以耦合于翅片,进而翅片获得激励后,再传递至相连接的相变传热件。在现有技术的风扇工作噪声下,所述激励部的振动噪声被风扇噪声覆盖。
62.请参考图1,其示出了本发明实施例1的一个示例的俯视结构示意图。
63.如图1所示,包括热管11、翅片12、风扇13、处理器14、超声装置15。其中,超声装置15贴合于热管11的冷凝段的端部,并且超声装置15发出超声的方向,耦合于热管11的轴向。
64.其中,热管11为折弯热管。多个翅片12平行排列并粘结于热管11的底面,构成翅片组。风扇13产生的风,向上通过翅片组获得翅片12的换热。图1中圆形虚线的圈闭范围,表示风扇的扇叶转动时的覆盖的区域。处理器14的顶面,贴合于热管11的底面,两者接触产生的空气腔隙为导热硅脂占据。
65.可选地,风扇13产生的风,耦合于翅片12,还耦合于超声装置15,以对超声装置15降温,使得超声装置15保持良好的工作状态。
66.实施例2:
所述激振式传热件应用于台式机电脑。所述相变传热件的产品类型为u型热管。多个u型热管的蒸发段贴合于处理器顶面,以及冷凝段贯穿并粘结于由多个翅片构成的翅片组,即所述主体包括多个热管和多个翅片,所述主体构成塔式散热器的散热部分。
67.其中,该冷凝段的端部贴合所述激励部,所述激励部能够产生超声,该超声方向平行于热管的轴向或径向,该超声传递至热管以使所述主体形成所述第一振动。
68.其益处在于,特别当该塔式散热器呈竖直状设置于热源上部时,所述激励部能够实现加快u型热管的冷凝段的冷凝液滴获得回落(或回流)。此时,冷凝端构成重力辅助热管,本发明的技术效果尤其对力辅助热管明显。
69.请参考图2,其示出了本发明实施例2的一个示例的侧视结构示意图。
70.如图2所示,包括u型热管21、翅片22、热源23、超声装置24。其中,超声装置24贴合于u型热管21的冷凝段的环周,并且超声装置24发出超声的方向,耦合于该冷凝段的径向。多个翅片22平行地上下排列构成翅片组。u型热管21贯穿并粘结于翅片22。翅片22将吸收超声装置24发出超声,产生振动,而相比于仅采用u型热管21,翅片22的增设将降低传递至u型热管21的冷凝段的超声能量。
71.实施例3:所述相变传热件的所述冷凝段,耦合于所述激励部。其中,所述冷凝段的端部,具有所述传导件;所述传导件,贯穿并针封于所述端部;所述传导件的内端耦合于所述冷凝段的蒸汽腔,以及外端连接于所述激励部。
72.请参考图3,其示出了本发明实施例3的一个示例的俯视结构示意图。
73.如图3所示,包括热管31、冷凝段301、端部3001、传导件30001、蒸汽腔302、超声装置32。其中,传导件30001构成一铜质传导棒,超声装置32连接于传导件30001的外端,以及传导件30001的内端及内端附近的一定长度,伸入蒸汽腔302,并且该内端对应的端面的轴向,重合于冷凝段301的轴向。传导件30001贯穿并封接于端部3001。
74.其益处在于,当超声装置32将超声传递至传导件30001的外端,进而超声将在该内端的端面发射出声场,该声场的轴线重合于冷凝段301的轴向,从而在冷凝段301的轴向迫使蒸汽腔302内的蒸汽产生压缩区和稀疏区交错的分布、传递,并且加速蒸汽的轴向对流和径向对流。这主要是基于超声波良好的各向异性,传导件30001的内端出射后,将能够较好的沿冷凝段301的轴向传播。
75.实施例4:所述相变传热件的产品类型为丝网型吸液芯的超薄均热板(厚度小于2mm),其冷凝段的顶面贴合超声装置。
76.其益处在于,超声装置将产生超声传递至丝网,丝网产生高频振动,进而实现丝网加速捕获气相工质,同时超声使得蒸汽产生高频扰动,进而沿径向深入丝网,加速释放潜热,降低了现有丝网的高径向热阻。还有助于抑制或消除液膜现象。
77.需要指出的是,该益处,对烧结铜粉型吸液芯,同样适用;对非烧结的散体铜粉型吸液芯,益处更佳,一些情况下将出现受振动产生的液化现象,促使补液增强。
78.实施例5:所述相变传热件的产品类型为铜丝柱阵列式吸液芯的均热板,其中铜丝柱以一定间距地或紧挨地排布,冷凝段的顶面、底面或侧面贴合超声装置。
79.其益处在于,超声装置将产生超声传递至铜丝柱,使得铜丝柱受振而以一定频率摆动于蒸汽中,增强了蒸汽捕获能力,并且在超声进一步传导至蒸发段,将促使沸腾气泡分离而加速逸出。
80.实施例6:所述相变传热件的产品类型为蚀刻式吸液芯的超薄均热板,其中吸液芯构成微纳米尺度的极薄多孔隙结构层,冷凝段的顶面、底面或侧面贴合超声装置。
81.其益处在于,超声装置将产生超声传递至多孔隙结构层,使得多孔隙结构受振,进而以一定频率摆动于蒸汽中,增强了蒸汽捕获能力,以及加速冷凝的微液滴滑落及聚合,并且在超声进一步传导至蒸发段,将促使沸腾气泡分离而加速逸出,还能够促使吸液芯扰动及吸入液膜,具有抑制液膜的有益处。
82.实施例7:所述激振式传热件应用于通讯基站,所述相变传热件的产品类型为脉动热管,所述激励部为所述超声装置。
83.其益处在于,抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,还具有以声压驱动脉动热管中的液柱塞或气柱塞的有益处,获得降低脉动热管中的液柱塞或气柱塞对回流的阻滞作用。若所述超声装置连接于脉动热管,当脉动热管温度过高时,需要注意所述超声装置的耐热极限,可通过超声传导件形成该连接,而该超声传导件例如长度较大时,其两端部分别连接于所述超声装置和脉动热管,并且该两端部的温差受制于自身材料的导热系数,形成一定的温差,该温差将避免所述超声装置的温度过高。
84.实施例8:所述激振式传热件应用于笔记本电脑,所述相变传热件的产品类型为均热板,所述激励部包括换能器,该换能器构成一扁圆体的外型,并且作用面贴合并粘结于均热板顶面的中央。
85.其益处在于,该换能器将产生一定频率的机械波,并传递至均热板,实现均热板内的蒸汽扰动,增强了对流和潜热释放效率。并且该中央耦合于热源(例如cpu),即该中央构成均热板的蒸发段。该换能器例如可以是选自超声波换能器,则能够获得高频率的机械波。
86.需要指出的是,所述第一振动的强度方面,需要考虑带来的影响,例如,蒸发段与热源之间的接触腔隙涂布的用于降低接触热阻的界面材料层(例如导热硅脂层或导热液金层),需要避免在工作时所述第一振动过强,导致出现蒸发段与界面材料层的接触出现间隙,进而降低接触热阻的功能失效。此次,可通过施加必要压力的固定约束,使得蒸发段紧贴热源表面,并在接触腔隙涂布导热液金或导热硅脂,其中导热液金具有更佳的振动适应性。
87.需要指出的是,习知超声激振作用时会使得被作用物产生机械振动并获得内能,可表现为温度升高。但通过例如控制超声的声场强度或作用时长,所引起内能增加相对于电子设备内的热源(例如cpu)产生热量,可以很小,甚至忽略不计。而超声对相变传热件内的气相工质和液相工质之间的相变及循环的影响却可以较大。
88.实施例9:请参考图4,其示出了本发明实施例9的一种传热方法的步骤示意图。
89.如图4所示,所述传热方法,应用于电子设备中,所述传热方法包括以下步骤:
s101、根据所述电子设备内设于特定处的温度传感器检测到温度达预设温度阈值,以对应于所述预设温度阈值的预设时长或预设激励强度,使得如上述第一方面中所述的激励部工作。
90.例如,当检测到预设高温阈值为该电子设备的允许极限高温时,才启动所述激励部工作,以使所述激励部以所述预设激励强度产生激励。所述激励,例如为机械波,而该超声波例如为超声波。所述特定处,例如为耦合于处理器或所述激振式传热件的温度传感器所对应的位置。该预设时长,可以形成周期性或间歇性,以避免持续工作产生过高温度。
91.实施例10:请参考图5,其示出了本发明实施例10的一种传热方法的步骤示意图。
92.如图5所示,所述传热方法,应用于电子设备中,所述传热方法包括以下步骤:s201、根据预设周期,使得如上述第一方面中所述的激励部工作。
93.其益处在于,所述周期呈现间歇性,其主要用于增强相变传热件内的液相工质及气相工质之间的气液相变及循环强度,抑制或打破气液界面的平衡导致的相变阻碍,降低相变传热件在轴向、径向上热阻,实现供液增强。
94.与持续性(例如伴随相变传热件工作)相比,该间歇性将不会将所述激励部产生的激励(例如超声能量)持续地传递给相变传热件并被相变传热件吸收,相应地导致相变传热件的内能过度(或明显)增加;同时,可避免对应于该超声能量的所述超声装置,连续工作导致的积热过高。
95.实施例11:提供又一种传热方法,应用于电子设备中,所述传热方法包括以下步骤:s301、根据如上述第一方面中所述的相变传热件的振动特性,使得如上述第一方面中所述的激励部工作,进而所述主体形成所述第一振动,所述第一振动耦合于所述振动特性。
96.其中,所述振动特性,例如可以是包括振动频率。
97.本发明还提供一种超声装置,其特征在于,用于产生超声并将所述超声传递至如上述第一方面中所述的主体。
98.示例性地,所述传递,对应的实现方式,包括但不限于:所述超声装置连接于所述相变传热件;或,所述超声装置连接于翅片,所述翅片连接于所述相变传热件。
99.需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及附图中的步骤编号,仅为了方便具体实施例的解释,不作为限定步骤执行先后顺序的作用。术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必然用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。并且至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。此外,术语“以上”表示两个或大于两个。术语“多个”表示两个或大于两个。术语“包括”、“包含”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
100.需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、顶、底、内、外、横、侧等(如果
存在)指示的方位或位置关系,仅是为了便于和简化描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,不能理解为对本发明的限制。
101.以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围;在不冲突的情况下,本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
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