專(zhuān)利名稱(chēng)：散熱芯及散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱芯及散熱器，尤其是一種利用工質(zhì)的汽液相變進(jìn)行傳熱和換熱的散熱芯及散熱器。
背景技術(shù)：
隨著時(shí)代的發(fā)展，無(wú)論是在工業(yè)還是生活領(lǐng)域，需要用散熱器進(jìn)行散熱的情況越來(lái)越多，而且隨著部件的大型化或者微型化的發(fā)展，部件的功率越來(lái)越大，隨之而來(lái)產(chǎn)生的熱流密度越來(lái)越大，因此必須要使用散熱器進(jìn)行散熱。
現(xiàn)有的散熱器有兩種，一種是采用擠出工藝制造的鋁型材散熱器，而另一種是熱管散熱器。
如圖1所示，為現(xiàn)有的鋁型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，由一體成形的鋁基座80及肋片81(又稱(chēng)翅片)兩部分組成。
在工作時(shí)熱源與鋁基座的下部相接觸，然后由鋁基座將熱量傳導(dǎo)到翅片進(jìn)行散熱。因此，鋁基座主要承擔(dān)熱量傳遞即導(dǎo)熱功能(參與部分的換熱)，即將熱量通過(guò)鋁基座傳遞給肋片，而肋片主要用于完成換熱作用，即將熱量通過(guò)肋片與空氣進(jìn)行熱交換。
在實(shí)際工作當(dāng)中，有些部件的接觸面積很小，但是熱流密度很高，而鋁基座的面積比較大，當(dāng)熱源82與鋁基座80的接觸面積相對(duì)鋁基座80整個(gè)展開(kāi)平面較小，且熱量沿鋁基座縱向即Y軸方向傳遞時(shí)，為了增加傳遞的熱量值，減小傳遞熱阻，只能增加鋁基座在熱量傳遞方向(Y軸方向)的橫截面積，因?yàn)楫?dāng)散熱器的材料是一定時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)是一定的，，因此為了熱量高效傳導(dǎo)，散熱器一般使用鋁、銅或者其他良導(dǎo)熱金屬或合金。
而橫截面積的增加勢(shì)必導(dǎo)致基座加厚，材料消耗加大，成本增加，并且因?yàn)閷?shí)體鋁基座導(dǎo)熱能力是有限的，而肋片都是使用鋁或者銅的型材，它們的換熱能力也是有限的，即使增加面積或者體積，也會(huì)出現(xiàn)與基座同樣的問(wèn)題，由此兩點(diǎn)，基座有限的傳熱能力和肋片有限的換熱能力限制了鋁型材散熱器的散熱能力，當(dāng)熱源功率即熱流密度較大時(shí)，無(wú)法達(dá)到良好的散熱效果。
如圖2所示，為現(xiàn)有的熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括傳熱管90，漲接在傳熱管90外的數(shù)片翅片91，傳熱管90下部接有蒸發(fā)盒92，蒸發(fā)盒92里充有工質(zhì)，蒸發(fā)盒92連接了充液管93。
在工作的時(shí)候，蒸發(fā)盒92與熱源相接觸，當(dāng)熱源的熱量傳遞到蒸發(fā)盒92的時(shí)候，蒸發(fā)盒92內(nèi)的工質(zhì)發(fā)生相變或者流動(dòng)通過(guò)傳熱管90進(jìn)行熱量的傳遞，并通過(guò)傳熱管90將熱量傳遞到翅片91，由翅片91與空氣進(jìn)行熱交換散熱，當(dāng)溫度降低，傳熱管90內(nèi)的工質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)回流到蒸發(fā)盒92中。
因此，傳熱管91的作用就是將從蒸發(fā)盒92傳來(lái)的熱量傳遞給翅片91，主要起傳熱作用，而翅片92是將熱量交換到空氣中，主要起換熱作用。
雖然這種散熱器可以很好的利用工質(zhì)的汽液相變，將熱量通過(guò)傳熱管傳遞給翅片91，但是如圖3所示，現(xiàn)有的翅片91都是漲接或者釬焊焊接在傳熱管90外側(cè)的，由此導(dǎo)致傳熱管90與翅片91之間的接觸熱阻非常大，熱量從傳熱管90到翅片91傳導(dǎo)效率降低，瓶頸效應(yīng)很明顯。并且翅片91的換熱能力也是非常有限的，因此接觸熱阻的存在，以及翅片有限的換熱能力，使得這種散熱器的散熱效果也不是很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種散熱芯和散熱器，散熱芯的制造成本低，散熱器的導(dǎo)熱效率和換熱效率都非常高，散熱效果好。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種散熱芯，包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個(gè)或一個(gè)以上的空腔。
所述空腔沿肋片方向排列。所述一個(gè)以上的空腔相導(dǎo)通。所述空腔為槽道狀。所述空腔內(nèi)具有吸液芯。
本發(fā)明還提供了一種散熱器，包括上述散熱芯，用于傳導(dǎo)和交換熱量；封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口，用于將空腔密閉，并且防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。
所述散熱芯的每個(gè)空腔口上均封接有一個(gè)封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個(gè)封堵器，使得所有空腔相連通；或者所述散熱芯的空腔為一個(gè)以上，數(shù)個(gè)空腔的空腔口上封接有一個(gè)封堵器，使得所述數(shù)個(gè)空腔相連通。所述散熱芯的材質(zhì)為金屬或者金屬合金，所述金屬為鋁或銅或鐵。所述封堵器上連接有充液管，用于填加工質(zhì)。
因此，本發(fā)明的散熱芯內(nèi)具有空腔，故材料耗用少，制造成本低，而本發(fā)明的散熱器，利用空腔內(nèi)的工質(zhì)相變進(jìn)行導(dǎo)熱和換熱，從而導(dǎo)熱效率和換熱效率都非常高，導(dǎo)致散熱器的散熱效果非常好。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為現(xiàn)有的型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有的熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為現(xiàn)有的熱管散熱器的翅片與傳熱管漲接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明散熱芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明散熱器圖5中的B-B線的剖視圖。
圖7為本發(fā)明散熱器散熱時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明散熱器圖7中C-C線的剖視圖。
圖9為本發(fā)明散熱器散熱時(shí)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明散熱器圖9中D-D線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在基座和肋片中具有空腔，可以填充工質(zhì)，利用工質(zhì)相變進(jìn)行傳熱和換熱。
如圖4所示，為本發(fā)明散熱芯的結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱芯1包括一體成型的基座10和數(shù)片肋片11(也稱(chēng)為翅片)，而一體成型的基座10和肋片11內(nèi)具有一個(gè)或一個(gè)以上的空腔12。數(shù)片肋片11沿基座10的縱向即Y軸方向延伸，沿著基座10的橫向即X軸方向排列，這些空腔12在內(nèi)部可以導(dǎo)通或者不導(dǎo)通，而空腔12的形狀可以有很多，可以為槽道形狀等，而一體成型的基座10和數(shù)片肋片11的材質(zhì)可以是金屬或者金屬合金，例如鋁或者銅或鐵等其他良導(dǎo)熱金屬或合金其他良導(dǎo)熱金屬或合金。并且在空腔內(nèi)部可以加有吸液芯。
因?yàn)橐惑w成型的基座10和肋片11內(nèi)具有空腔12，所以散熱芯1在制造時(shí)可以減少很多材料的消耗，由此降低了制造成本。
在制造時(shí)，在原有型材散熱器基座和肋片內(nèi)制造出有許多平行于肋片、沿?cái)D出展開(kāi)方向的空腔且在擠出型材時(shí)一次成型，空腔的尺寸及形狀根據(jù)熱源熱流密度、散熱器的熱傳輸功率，散熱器外形尺寸及與熱源連接結(jié)構(gòu)等諸多因素確定。
如圖5所示，為本發(fā)明散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱器包括用于傳導(dǎo)和交換熱量的散熱芯1，在散熱芯空腔12的空腔口120上封接了封堵器2，用于將空腔的密閉，這樣在空腔12內(nèi)填充的工質(zhì)就不會(huì)泄漏。并且封堵器上可以連接有充液管3，如有工質(zhì)泄漏，可以用來(lái)添加工質(zhì)。
如圖6所示，為本發(fā)明散熱器圖5中的B-B線的剖視圖，封堵器2的形狀可以是外凸的。
如果空腔12內(nèi)部是不導(dǎo)通的，這樣在每一個(gè)空腔12的空腔口120都利用一個(gè)封堵器2進(jìn)行封堵，則每個(gè)空腔12就不會(huì)導(dǎo)通，各自空腔12內(nèi)的工質(zhì)分別在各個(gè)空腔內(nèi)12進(jìn)行相變傳熱，由此每一個(gè)空腔12利用各自的充液管3填充工質(zhì)。如果幾個(gè)空腔12的空腔口120用共同的封堵器2進(jìn)行封堵，這樣，這幾個(gè)空腔12就是導(dǎo)通的了，這些空腔12內(nèi)的工質(zhì)可以在這些導(dǎo)通的空腔12內(nèi)導(dǎo)熱，導(dǎo)通的各個(gè)空腔12利用一個(gè)充液管3填充工質(zhì)。當(dāng)然如果每個(gè)空腔12的空腔口120都利用共同的封堵器2進(jìn)行封堵，這樣，所有的空腔12就變成導(dǎo)通的了，所有空腔12內(nèi)的工質(zhì)可以在所有的空腔12內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)行導(dǎo)熱，并可共用一個(gè)充液管3填充工質(zhì)。
通過(guò)封接在散熱芯1兩端的封堵頭2將空腔12兩端內(nèi)部連通或空腔12之間相互獨(dú)立構(gòu)成一封閉腔體，在空腔12中充入一定量的工質(zhì)，即將散熱芯制成了一個(gè)熱管。而且空腔12內(nèi)的工質(zhì)即可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的作用，也可使實(shí)現(xiàn)換熱的作用，這樣既增強(qiáng)了散熱器的導(dǎo)熱效率也增加了散熱器的換熱效率。
再如圖7所示，為本發(fā)明散熱器散熱時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，熱源4與散熱器基座10的下部相接觸，當(dāng)熱源4將熱量傳遞給熱器基座10的接觸部分時(shí)(一般情況下熱源4與基座10的接觸面積遠(yuǎn)小于基座本身面積)，參見(jiàn)圖8所示，為圖7中C-C線的剖視圖，空腔12內(nèi)與該部分接觸的工質(zhì)受熱蒸發(fā)，工質(zhì)吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，帶著一定的壓力迅速擴(kuò)散到基座10內(nèi)的整個(gè)空腔12，即把熱源4的熱量迅速傳導(dǎo)到整個(gè)基座10和肋片11上，在肋片11進(jìn)行換熱過(guò)程中，空腔12內(nèi)工質(zhì)放熱冷凝，依靠重力重新回到起始蒸發(fā)處，循環(huán)往復(fù)。
如圖9所示，為本發(fā)明散熱器散熱時(shí)的另一結(jié)構(gòu)示意圖，熱源4與散熱器基座10的中部(當(dāng)然也可以是上部)相接觸，當(dāng)熱源4將熱量傳遞給熱器基座10的接觸部分時(shí)，空腔12內(nèi)與該部分接觸的工質(zhì)受熱蒸發(fā)，工質(zhì)吸熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，帶著一定的壓力迅速擴(kuò)散到基座10和肋片11內(nèi)的整個(gè)空腔12，即把熱源4的熱量迅速傳導(dǎo)到整個(gè)基座10和肋片11上，在肋片11進(jìn)行換熱過(guò)程中，空腔12內(nèi)工質(zhì)放熱冷凝，參見(jiàn)圖10所示，為圖9中D-D線的剖視圖，依靠吸液芯13的毛細(xì)力重新回到起始蒸發(fā)處，循環(huán)往復(fù)。因此可以使得熱源的位置設(shè)置比較靈活。
由于熱量在基座10和肋片11內(nèi)傳導(dǎo)采用的是工質(zhì)相變的熱管傳熱原理，其導(dǎo)熱能力可達(dá)實(shí)體鋁的上千倍。而且，熱管傳熱時(shí)具有等溫性，可將接收到熱源4的熱量由局部通過(guò)工質(zhì)相變傳熱展開(kāi)至整個(gè)熱管部分即基座10和肋片11具有等溫性，徹底克服了型材散熱器熱量由熱源處傳導(dǎo)至整個(gè)基座過(guò)程中由于實(shí)體鋁傳導(dǎo)熱阻造成熱量傳導(dǎo)阻塞，基座表面溫度不勻的缺點(diǎn)，通過(guò)聯(lián)為一體的肋片換熱時(shí)，肋片在同等面積下?lián)Q熱效率不同，換熱量不等。主要因?yàn)閾Q熱量Φ＝A*h*Δt，其中A等于換熱面積，h為鋁肋片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，Δt為鋁肋片表面溫度tw與鋁肋片周邊空氣溫度tf之差。同一散熱器則A和h相等，由于熱量在基座傳導(dǎo)過(guò)程中，現(xiàn)有的型材散熱器利用的是實(shí)體鋁傳導(dǎo)，導(dǎo)熱系數(shù)λ鋁為200w/mk左右，當(dāng)現(xiàn)有的散熱器沿Y方向延展面積較大時(shí)，整個(gè)鋁基座沿Y方向表面溫度波動(dòng)很大，導(dǎo)致tw形成很大的梯度差；而本發(fā)明的散熱器其導(dǎo)熱系數(shù)為鋁的上千倍，因此，本發(fā)明的散熱器基座溫度均勻，梯度差小，其tw平均溫度遠(yuǎn)高于型材散熱器的tw平均值；所以，本發(fā)明的Δt值高于現(xiàn)有的型材散熱器，即本發(fā)明的換熱量和換熱效果遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的型材散熱器。
并且本發(fā)明由于本發(fā)明的散熱器的空腔不僅在基座內(nèi)，而且也在肋片內(nèi)，即可以利用傳導(dǎo)效率極高的熱管原理，在肋片內(nèi)形成沿肋片延展方向的也在基座內(nèi)的空腔是完整的熱管內(nèi)腔。當(dāng)熱源將熱量傳遞給基座時(shí)，鋁基座中的工質(zhì)吸熱蒸發(fā)，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，攜有熱量具有一定壓力的氣體迅速擴(kuò)散到整個(gè)內(nèi)腔，熱量直接傳遞給鋁翅片，再由鋁翅片完成換熱。由于從熱源至鋁翅片的熱量傳遞利用了工質(zhì)相變傳熱，本發(fā)明的熱傳導(dǎo)過(guò)程為①熱源的實(shí)體傳導(dǎo)②鋁基座局部(與熱源接觸部分)的工質(zhì)相變③鋁翅片的換熱，減少了熱量傳導(dǎo)環(huán)節(jié)，使得導(dǎo)熱效率和和換熱效率都大大提高。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種散熱芯，其中包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個(gè)或一個(gè)以上的空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其中所述空腔沿肋片方向排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其中所述一個(gè)以上的空腔相導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其中所述空腔為槽道狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱芯，其中所述空腔內(nèi)具有吸液芯。
6.一種基于上述權(quán)利要求1所述的散熱芯的散熱器，其中包括所述散熱芯，用于傳導(dǎo)和交換熱量；封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口，用于將空腔密閉，并且防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱器，其中所述散熱芯的每個(gè)空腔口上均封接有一個(gè)封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個(gè)封堵器，使得所有空腔相連通；或者所述散熱芯的空腔為一個(gè)以上，數(shù)個(gè)空腔的空腔口上封接有一個(gè)封堵器，使得所述數(shù)個(gè)空腔相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的散熱器，其中所述散熱芯的材質(zhì)為金屬或者金屬合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱器，其中金屬為鋁或銅或鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或9所述的散熱器，其中所述封堵器上連接有充液管，用于填加工質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種散熱芯，包括一體成型的基座和數(shù)片肋片，所述基座和肋片內(nèi)具有一個(gè)或一個(gè)以上的空腔。所述空腔沿肋片方向排列并且所述空腔為槽道狀，而且可以具有吸液芯。一種散熱器，包括所述散熱芯，用于傳導(dǎo)和交換熱量；封堵器，封接與所述基座空腔的空腔口，用于防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。所述散熱芯的每個(gè)空腔口上均封接有一個(gè)封堵器；或者所述散熱芯的所有空腔的口上封接有一個(gè)封堵器，將空腔密閉防止空腔內(nèi)的工質(zhì)泄漏。所述封堵器上連接有充液管，用于填加工質(zhì)。因此，本發(fā)明的散熱芯內(nèi)具有空腔，材料耗用少，制造成本低，而本發(fā)明的散熱器利用空腔內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行相變導(dǎo)熱和換熱，從而導(dǎo)熱效率和換熱效率都非常高，導(dǎo)致散熱器的散熱效果非常好。
文檔編號(hào)F28F3/04GK1869574SQ20061008296
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者石桂菊 申請(qǐng)人:石桂菊