CN102208375A

CN102208375A - 一种循环散热装置、其制作方法及其组件

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Publication number: CN102208375A
Application number: CN 201110089739
Authority: CN
Inventors: 林梓荣; 张礼政
Original assignee: NOVARK TECHNOLOGY Inc
Current assignee: NOVARK TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: CN102208375B

Abstract

本发明公开了一种循环散热装置、其制作方法及其组件。其装置组件包括管线、散热机构和汽液腔，散热机构与管线接触，汽液腔内有毛细结构，毛细结构将汽液腔分隔成储液腔和蒸发腔，管线的一端连接蒸发腔，另一端连接储液腔或毛细结构，蒸发腔包括至少一个蒸汽槽道；管线和汽液腔提供低压气密封通道。相比现有技术的一个蒸发腔，使得整个毛细结构的支撑力更强，从而使整个汽液腔高温高压下不易变形和损坏；由于由多个蒸汽槽道组成蒸发腔，更利于液体在蒸发腔的蒸发，从而使得汽体能到达更远的距离，使远距离散热成为可能，基于工作流体单向循环流动传热极限大大提高，在同等散热传输能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，减小了散热装置的体积。

Description

一种循环散热装置、其制作方法及其组件

技术领域

本发明涉及循环散热装置、其制作方法及其组件。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，晶体管的集成度越来越高，芯片的发热量越日俱增，电子散热技术逐渐受到关注。目前电子发热问题有如下趋势，热流密度大，散热空间狭窄紧凑，要求跨距离散热，如大功率LED，CPU、GPU、NOTEBOOK的散热问题。这些都要求开发高效的导热元件应对电子科技高速发展的散热问题。传统强化散热的方式是在散热装置中增加热管，采用强劲的风扇强制对流，焊接更多的散热翅片增加换热面积，但这样的办法在紧凑型散热或跨距离散热的领域里无法实现，因为热管传热距离有限，且传热存在极限，多根热管并联的办法只会使得散热装置变得巨大，成本增加。高效可实现远距离传热的装置成为迫切需求。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种结构紧凑且可远距离散热的循环散热装置组件。

一种循环散热装置组件，包括管线、散热机构和汽液腔，所述散热机构与管线接触，其特征是：所述汽液腔内有毛细结构，所述毛细结构将所述汽液腔分隔成储液腔和蒸发腔，所述管线的一端连接所述蒸发腔，另一端连接所述储液腔或毛细结构，所述蒸发腔包括至少一个蒸汽槽道；所述管线和汽液腔提供低压气密封通道。

由于蒸发腔由至少一个的蒸汽槽道构成，比如2、3、4个蒸汽槽道等等，相间的蒸汽槽道间设置有毛细结构，相比现有技术的一个蒸发腔，使得整个毛细结构的支撑力更强，从而使整个汽液腔高温高压下不易变形和损坏；同时，由于由多个蒸汽槽道组成蒸发腔，当循环散热装置采用此种组件时，更利于液体在蒸发腔的蒸发，并使得蒸汽往开有蒸汽槽道的方向运行，形成工作流体的单向流动，从而使得汽体能到达更远的距离，使远距离散热成为可能；基于工作流体单向循环流动传热极限大大提高，并且，在同等散热传输能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，减小了散热装置组件的体积。

优选地，所述毛细结构分别与所述汽液腔的吸热面、及所述吸热面的相对面接触。

优选地，所述蒸汽槽道在所述毛细结构内，或者在所述汽液腔的吸热面上，或者一部分在所述毛细结构内另一部分在所述汽液腔的吸热面上。

在蒸汽槽道的体积一定的情况下，由于蒸汽槽道有一部分或全部在汽液腔内壁上，在毛细结构里面的体积就相应减小，因而毛细结构的支撑力更强，整个汽液腔的耐压强度更大；同时，蒸汽槽道由于直接跟蒸汽腔的吸热面接触，当循环散热装置采用此种组件时，更利于液体在蒸发腔的蒸发，从而使得汽体能到达更远的距离，并且，在同等散热传输能力下，本方案的汽液腔的厚度更小，减小了散热装置组件的体积。

优选地，连接所述储液腔或毛细结构的部分管线内壁具有毛细结构。

作为远距离散热装置组件，管线的长度较长，不利于经过冷凝的液体快速回到汽液腔内，通过上述方案，通过毛细结构的抽吸力，大大提高了液体回流的速度，进而增强了散热装置的散热性能。

优选地，所述毛细结构由金属粉末和/或纳米碳粉，烧结或挤压而成。

优选地，所述蒸汽槽道的截面是正方形、圆形或三角形。

优选地，所述低压气密封通道中为真空。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种循环散热装置，采用所述的循环散热装置组件，所述低压气密封通道内有工作流体。

优选地，所述工作流体包括水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种循环散热装置制作方法，包括如下步骤：

制作毛细结构步骤，在两端开口的腔体内插入至少具有一个凸条的脱模模具，用金属粉末和/或纳米碳粉填充所述腔体并完全覆盖所述脱模模具的凸条，对金属粉末和/或纳米碳粉进行烧结和挤压，形成毛细结构；

脱模步骤，抽出脱模模具，从而毛细结构将腔体分隔成储液腔和至少具有一个蒸汽槽道的蒸发腔；

安装步骤，将管线一端与储液腔或毛细结构连接，另一端与蒸发腔连接，将散热机构安装在管线表面，并通过注液口往储液腔中注入工作流体并封口，使管线与储液腔提供低压气密封通道。

优选地，还包括：在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有开槽，所述制作毛细结构步骤中，脱模模具的凸条与所述开槽接触，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道的一部分。

优选地，在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有与所述凸条相适应的开槽；在所述制作毛细结构步骤时，将所述凸条放入所述开槽，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道。

附图说明

图1是本发明的循环散热装置的一种具体实施例的局部剖视俯视图；

图2是图1的实施例的A-A剖视图；

图3是本发明的循环散热装置的另一种具体实施例的A-A剖视图；

图4是本发明的循环散热装置的另一种具体实施例的A-A局部剖视图；

图5是本发明的循环散热装置的另一种具体实施例的A-A局部剖视图；

图6是图1的实施例的B-B截面视图；

图7是本发明的循环散热装置的另一种具体实施例的B-B截面视图；

图8是本发明的循环散热装置制作方法的一种具体实施例的流程图；

图9是本发明的循环散热装置的一种具体实施例与其脱模模具的爆炸图；

图10是本发明的循环散热装置的一种具体实施例的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-2所示，一种循环散热装置组件的具体实施例，其包括汽液腔100、管线200和散热机构300；其中，汽液腔100被毛细结构120分隔成储液腔110、和蒸发腔130；管线200可以分成三段：汽线段201、冷凝段202和液线段203和，汽线段201连接蒸发腔130，液线段203连接储液腔110，冷凝段202则处于汽线段201与液线段203之间，散热机构300安装在冷凝段202表面；蒸发腔130包括多个伸入毛细结构120的成条形的蒸汽槽道131，其中蒸汽槽道的个数可以是2、3、4个等等，优选地，如图2所示，蒸汽槽道131紧贴着与发热面400接触的汽液腔100的腔壁，即汽液腔100的吸热面；所述管线200和汽液腔100提供低压气密封通道，优选为真空通道。

其中，散热机构可以是翅片组与风扇的组合模块，也可以是水冷散热模块。

循环散热装置的一种具体实施例，采用图1-2所示的循环散热装置组件，储液腔110装有工作流体，例如，水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮等，优选地，整个循环散热装置的回路结构处于真空条件下，工作流体容易在低温下蒸发，通常，该低温低于发热面的温度。

当循环散热装置工作时，发热面400把热量传递至汽液腔100内，在真空下，工作流体受热低温蒸发，由于多孔的毛细结构120内存在蒸汽槽道131，形成腔体的温差、压差，使得工作流体蒸汽往管线200的汽线段201运行，工作流体蒸汽运行至冷凝段202后受冷换热，重新凝结成液体，由于流体的惯性，冷凝的工作流体通过液线段203返回至储液腔110。整个传热换热过程是依靠工作流体的单向蒸发冷凝实现，无需外加驱动力，结构简单，传热性能良好。

如图3所示，在循环散热装置的另一种具体实施例中，液线段203可以直接连接到毛细结构内，由于其毛细抽吸力，可以使工作流体的回流速度更快，提高了整个散热装置的性能。液线段203的整段或部分内壁设置有毛细结构，例如图4所示填满毛细结构，或者如图5所示仅在其内壁上设置毛细结构，将更加提高液线段203的抽吸力。

如图6所示，在循环散热装置的另一种具体实施例中，蒸汽槽道131由伸入毛细结构120的部分和伸入汽液腔100内壁的部分组成，该内壁在所在的汽液腔100的外壁与发热面400接触。在另一种具体实施例中，蒸汽槽道131全部伸入汽液腔100内壁中。

如图7所示，在循环散热装置的另一种具体实施例中，蒸汽槽道131还可以设置在毛细结构的内部，例如在毛细结构的中间或者其他位置，可以与腔体直接内壁接触。除了如图所示的矩形截面，在另外的具体实施例中，蒸汽槽道131还可以采用圆形截面，在通过模具成型毛细结构从而更有利于脱模。另外，蒸汽槽道131也可以采用三角形截面。蒸汽槽道131的截面大小也可以是不完全相同的，槽道之间的间距也可以不完全相同。通常，蒸汽槽道131的数量越多，其散热效果越好。

其实蒸汽槽道是可以在毛细结构的任何位置（图6图7的截面方向上），包括腔体壁面内设置。

在上述具体实施例中，汽液腔100可以采用铜，铜合金，铝，铝合金，镍、不锈钢等具有高导热性的金属材料。

如图8所示，循环散热装置制作方法的一种具体实施方式，包括：

在另一种具体实施例中，在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有开槽，所述制作毛细结构步骤中，脱模模具的凸条与所述开槽接触，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道的一部分。

在另一种具体实施例中，在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有与所述凸条相适应的开槽；在所述制作毛细结构步骤时，将所述凸条放入所述开槽，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道。

在一种更为具体的实施例中，首先根据需求尺寸，制作出两端开口的腔体；接着将脱模模具500的凸条501插入腔体内，用金属粉末或纳米碳粉将凸条所处区域填满，使凸条被完全覆盖，并使腔体的另外一侧留有空间，同时，预留压合腔体上下壁面所需的空间；然后进行对该腔体进行烧结；当烧结完成后，把脱模模具从腔体中抽离，如图9所示，此时，包含储液腔110和蒸发腔130的汽液腔100已经形成；然后对预留的上下壁面通过压合连接在一起，并在两端预留穿插接口，将管线的两端分别焊接至两个穿插接口，同时，在腔体内预留充注液口和管道，用于填充工作流体和对腔体进行真空检验处理。注液，真空检测，封口，整形，最后，在与管线上焊接散热机构，即完成蒸汽腔散热装置的制作，如图10所示。

多孔的毛细结构可以由铜粉，铝粉，镍粉、纳米碳粉等烧结或挤压而成，也可以是上述一种或几种粉末混合后进行烧结或挤压。

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种循环散热装置组件，包括管线、散热机构和汽液腔，所述散热机构与管线接触，其特征是：所述汽液腔内有毛细结构，所述毛细结构将所述汽液腔分隔成储液腔和蒸发腔，所述管线的一端连接所述蒸发腔，另一端连接所述储液腔或毛细结构，所述蒸发腔包括至少一个蒸汽槽道；所述管线和汽液腔提供低压气密封通道。

2.如权利要求1所述的循环散热装置组件，其特征是：所述毛细结构分别与所述汽液腔的吸热面、及所述吸热面的相对面接触。

3.如权利要求2所述的循环散热装置组件，其特征是：所述蒸汽槽道在所述毛细结构内，或者在所述汽液腔的吸热面上，或者一部分在所述毛细结构内另一部分在所述汽液腔的吸热面上。

4.如权利要求1所述的循环散热装置组件，其特征是：所述管线的连接所述储液腔或所述毛细结构的部分的内壁具有毛细结构。

5.如权利要求4所述的循环散热装置组件，其特征是：所述毛细结构由金属粉末和/或纳米碳粉烧结或挤压而成。

6.如权利要求5所述的循环散热装置组件，其特征是：所述蒸汽槽道的截面是正方形、圆形或三角形。

7.如权利要求1-6任一所述的循环散热装置组件，其特征是：所述低压气密封通道中为真空。

8.一种循环散热装置，其特征是：采用如权利要求1至7任一所述的循环散热装置组件，所述低压气密封通道内有工作流体。

9.如权利要求8所述的循环散热装置，其特征是：所述工作流体包括水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮。

10.一种循环散热装置制作方法，其特征是，包括如下步骤：

11.如权利要求10所述的循环散热装置制作方法，其特征是，还包括：在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有开槽，所述制作毛细结构步骤中，脱模模具的凸条与所述开槽接触，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道的一部分。

12.如权利要求10所述的循环散热装置制作方法，其特征是，还包括：在制作毛细结构步骤之前，所述腔体被制作成内壁具有与所述凸条相适应的开槽；在所述制作毛细结构步骤时，将所述凸条放入所述开槽，使得经过脱模步骤之后，开槽成为蒸汽槽道。