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CN102003903A - 热管及采用该热管的散热装置 - Google Patents

热管及采用该热管的散热装置 Download PDF

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Abstract

一种热管及使用该热管的散热装置，该散热装置还包括一散热器，所述热管与该散热器上的一穿孔通过过盈配合相结合，该热管包括一管体及设于该管体内表面的毛细结构，该管体内沿管体的轴向还设有一支架，该支架与管体内的毛细结构相抵触而支撑设于该管体内部并将该管体的内部空间分割成若干部分，该支架的外表面上设有毛细结构，该支架提高了热管的强度，防止热管与散热器通过过盈配合相结合时而产生变形。

Description

热管及采用该热管的散热装置
技术领域
本发明涉及一种热管及采用该热管的散热装置，特别是涉及一种具有较高强度的热管及采用该热管的散热装置。
背景技术
目前，由于热管具有较快的传热速度，而广泛应用于具较大发热量的电子元件的散热。现有的热管通常包括一中空的壳体、设于该壳体内表面的毛细结构及填充于该壳体内的适量的工作流体。所述热管的一端为蒸发端，另一端为冷凝端，在具体应用时，将热管的蒸发端与一发热电子元件相接触，以吸收该发热电子元件所产生的热量并传导至其冷凝端，该冷凝端与一散热器连接，以进一步将热量向外散发。
然而，现有的热管的壳体均为中空的管状，其强度较低，从而限制其应用领域。如热管与散热器之间通常需要通过过盈配合的方式相连接，即散热器上设有供热管穿设的一穿孔，该穿孔的孔径略小于热管的外径，将该热管穿设于该穿孔内以使二者间紧配结合。而由于现有的热管强度不够，与散热器紧配结合时容易产生变形，从而会破化热管内的毛细结构，影响热管的导热性能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种强度较高的热管及使用该热管的散热装置。
一种热管，包括一管体及设于该管体内表面的毛细结构，该管体内沿管体的轴向还设有一支架，该支架与管体内的毛细结构相抵触而支撑设于该管体内部并将该管体的内部空间分割成若干部分，该支架的外表面上设有毛细结构。
一种散热装置，该散热装置包括一散热器及穿设于该散热器上的一热管，该散热器包括一中心部及由该中心部向外延伸的若干散热片，该中心部内设有一供热管穿设的穿孔，该热管通过过盈配合与该穿孔相结合，该热管包括一管体及设于该管体内表面的毛细结构，该管体内沿管体的轴向还设有一支架，该支架与管体内的毛细结构相抵触而支撑设于该管体内部并将该管体的内部空间分割成若干部分，该支架的外表面上设有毛细结构。
与现有技术相比，上述散热装置中的热管内部设有支架，该支架支撑于该热管的管体内，提高了热管的强度，防止热管与散热器通过过盈配合相结合时而产生变形，同时该支架的外表面上设有毛细结构可以增强热管内工作流体的回流速度，从而提高热管的导热性能。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例散热装置的立体组装图。
图2是图1中散热装置的热管的第一实施例的立体分解图。
图3是图2中热管的去除底板及顶板后的组装图。
图4是图2中热管的支架第二实施例的立体分解图。
图5是图2中热管的支架第三实施例的立体分解图。
图6是图2中热管的支架第四实施例的立体分解图。
图7是图2中热管的支架第五实施例的立体分解图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明热管及应用该热管的散热装置予以进一步说明。
如图1所示，该散热装置包括一散热器10及穿设于该散热器10内的一热管20。
该散热器10整体大致为方矩状，其包括一中心部12及自该中心部12外围向外呈放射状延伸而出的若干散热片14。该中心部12包括一柱体120及由该柱体120外围延伸而出的四个导热分支部122。该柱体120为四棱柱体，该柱体120的中心设有一供热管20穿设的圆形的穿孔124，该穿孔124由该柱体120的顶面贯穿至其底面。所述导热分支部122分别由该四棱柱体的四棱角向外辐射延伸。这些散热片14分别由四棱柱体的四个侧面及导热分支部122的外表面向外沿径向延伸，且被导热分支部122间隔成四部分，每一部分散热片14与其对应的四棱柱体的侧面相垂直。
请同时参阅图2，该热管20大致为圆柱形，该热管20包括一底板22、与该底板22相对的一顶板24、连接于该底板22与顶板24之间的一管体26、设于该管体26内的一支架28、及填充于该管体26内的适量的工作流体(图未示)。
该底板22为圆形板状，该底板22的上表面上设有毛细结构220，该毛细结构220为粉末烧结毛细结构。该管体26为一顶端和底端均为开口的圆管，该管体26的底部开口端262通过焊接与该底板22的上表面相连接，该管体26的外径与该底板22的外径相同，可使该底板22恰好封设在该开口端262上。该管体26的长度与该散热器10的穿孔124的长度相同，该管体26的外径略大于该穿孔124的内径，以与该穿孔124紧配合结合。该管体26的内表面设有毛细结构260，该毛细结构260也为粉末烧结毛细结构，当该底板22封设于管体26的底端后，毛细结构260与底板22的上表面的毛细结构220相接。
该顶板24通过焊接封设在该管体26的顶部开口端264上。该顶板24的形状及大小与该顶部开口端264的形状及大小相同。该顶板24的中心位置设有一通孔(图未示)，该顶板24于该通孔的周缘向上延伸形成一管径较小的圆管242，该圆管242的末端形成一密封部244，该热管20通过该圆管242向管体26内注入工作流体及抽真空再经过夹扁加工等步骤形成该密封部244。
请同时参阅图3，该支架28收容于该管体26内。该支架28的横截面呈“十”字形，其包括一沿管体26轴向延伸的纵长的第一支撑板282、与该第一支撑板282垂直并且相交的第二支撑板284、及设于所述第一支撑板282及第二支撑板284的外表面的毛细结构280。该第二支撑板284与第一支撑板282均呈矩形板状，该第二支撑板284沿管体26的径向延伸的宽度与该第一支撑板282的宽度相等，且均等于管体26的内径的大小。该支架28整体的外围尺寸的大小与该管体26的内径的大小相同，可刚好支撑于该管体26内并通过焊接或烧结与该管体26的内表面固定连接，该支架28将管体26内部的空间均匀地分隔成沿管体26轴向延伸的四个气流通道266。该支架28的长度小于该管体26的长度。该支架28收容于该管体26内后，其底端与管体26的底端相平齐，且抵靠在该底板22的毛细结构220上，该第一支撑板282与第二支撑板284相交的位置恰好位于管体26中心的轴线处，所述第一及第二支撑板282、284的侧边与管体26内的毛细结构260相抵触，而该支架28的顶端与该管体26的顶端保持一定的距离，即该支架28的顶端与该顶板24之间形成一空间268。因此，当该支架28收容于该管体26内后，该支架28上的毛细结构280与该底板22的毛细结构220以及管体26的毛细结构260相连接，形成一整体连通的毛细结构。在本实施例中，该支架28上的毛细结构280与该底板22上的毛细结构220以及管体26内的毛细结构260均为相同的烧结式毛细结构。具体实施时，所述毛细结构280、220、260也可均为沟槽或丝网毛细结构，或者为烧结、沟槽或丝网毛细结构中的任意组合。
组装时，该热管20穿设于散热器10的穿孔124内，并与散热器10通过过盈配合相结合。该热管20的底板22的外表面与该散热器10的中心部12的底面在同一平面上。由于该支架28支撑在该管体26内，可以增强热管20的强度，防止该管体26与散热器10的穿孔124紧配合时而变形。使用时，该热管20的底板22直接与一发热电子元件相贴设，因此，该发热电子元件产生的热量迅速传导至热管20的底板22使得热管20内的工作流体于底板22处气化并沿热管20内的四个气流通道266向上流动并迅速充填于管体26内，气化后的工作流体碰到管体26的内壁及顶板24后释放热量并凝结成液态的工作流体，释放的热量通过散热器10向外散发，而液态的工作流体在热管20内的毛细结构280、220、260的作用力下迅速回流至热管20的底端，通过该工作流体的循环运动，将电子元件产生的热量迅速传递至与热管20外围的散热器10而散发出去。由于管体26内于支架28顶端的空间268的设置，各气流通道266内的高温气体在上升至支架28顶端的空间268后混合在一起，从而增强各气流通道266内气体的互动，防止单一气流通道266内气体过多或温度过高而影响热管20的导热性能。该支架28支撑在该管体26内，可以增强热管20的强度，同时该支架28上毛细结构280的设置，增强了热管20内毛细结构220、260的整体毛细作用力及流体输送能力，增加了热管20内工作流体的回流路径，从而提高热管20的导热性能。
图4为本发明热管20的内部的支架28a的第二实施例。本实施例与前一实施例的区别在于：该支架28a由金属粉末烧结形成，其还包括与该第一支撑板282垂直相交的第三及第四支撑板286、288，该第三及第四支撑板286、288分别位于该第二支撑板284的前、后两侧且与该第二支撑板284平行等间隔设置。该第三及第四支撑板286、288沿管体26的径向延伸的宽度相等，且小于该第一支撑板282及第二支撑板284的宽度。该支架28a将管体26内部的空间分隔成沿管体26轴向延伸的多个气流通道266a，这些气流通道266a形成在支撑板282(284、286、288)与管体26之间。该第三及第四支撑板286、288的设置可以进一步提高热管20的内部强度，同时增大支架28a的表面积。所述支架28a直接形成为内部具有大量孔隙的毛细结构280，从而产生较大的毛细作用力而进一步补足该热管20内毛细结构220、260的整体毛细作用力及流体输送能力提高热管20内的工作流体回流的速度。
图5为本发明热管20的内部的支架28b的第三实施例。该支架28b整体大致呈圆柱形，其包括一中空圆管状的本体281、由该本体281的外围呈放射状延伸形成的若干矩形的支撑板282b、设于该本体281及支撑板282b外表面的毛细结构280及收容于该本体281内的一毛细结构柱体285。该支架28b将管体26内部的空间分隔成沿管体26轴向延伸的多个气流通道266b，这些气流通道266b形成在支撑板282b、本体281与管体26之间。该本体281的中央为一贯穿的通孔283，该毛细结构柱体285穿设于通孔283内，且该毛细结构柱体285的外表面与该通孔283的内表面相接触。该毛细结构柱体285可以为粉末烧结毛细结构或者丝网毛细结构。该毛细结构柱体285于热管20的中心形成液体回流路径，该热管20的工作流体除可通过管体26的毛细结构260、支架28b外表面的毛细结构280及该底板22上的毛细结构220回流外，还可通过该支架28b的本体281内的毛细结构柱体285回流，从而提高工作流体的回流速度。
图6所示分别为本发明热管20的内部的支架28c的第四实施例。本实施例与第三实施例的区别在于：该支架28c的本体281c为中空的锥形管状，即该本体281c的管径沿该本体281c的轴向从顶端向其底端逐渐增大。该本体281c的底面的外径与该热管20的底板22的直径大致相等，即该本体281c的最大外径与该热管20的管体26的内径大致相等。所述若干支撑板282c由该本体281c的外围呈放射状延伸形成且大致呈直角三角形，每一支撑板282c沿管体26径向的宽度从本体281c的轴向的顶端向底端逐渐减小。所述支撑板282c的侧边与管体26的毛细结构260相抵触。该支架28c将管体26内部的空间分隔成沿管体26轴向延伸的多个液流通道266c，这些液流通道266c形成在支撑板282c、本体281c与管体26之间。该本体281c的通孔283c内未设置毛细结构柱体285，该通孔283c作为在热管20的底端气化后的工作流体的通路。使用时，气化后的工作流体通过本体281c内的通孔283c向上流动，而液化后的工作流体通过毛细结构260、280、220的毛细吸力作用，经由这些液流通道266c回流至底板22处，因此，该热管20内部气化及液化后的工作流体具有分离的、互不干扰的运动通道，从而可增强热管20内气液循环的速度，进而增强该热管20的热传导性能。
图7所示为本发明热管20的内部的支架28d的第五实施例。本实施例与第四实施例的区别在于：该支架28d的本体281d包括上、下两部分287d、289d，该上部分287d为中空的圆管状，该下部分289d为中空的锥形管状。该通孔283d位于该上部分287d内的孔径不变，位于该下部分289d内的孔径由上向下逐渐增大。

Claims (10)

1.一种热管，包括一管体及设于该管体内表面的毛细结构，其特征在于：该管体内沿管体的轴向还设有一支架，该支架与管体内的毛细结构相抵触而支撑设于该管体内部并将该管体的内部空间分割成若干部分，该支架的外表面上设有毛细结构。
2.如权利要求1所述的热管，其特征在于：该支架的横截面呈“十”字形，其包括一第一支撑板及与该第一支撑板垂直并且相交的第二支撑板。
3.如权利要求2所述的热管，其特征在于：该支架还包括与该第一支撑板垂直并且相交的第三及第四支撑板，该第三及第四支撑板分别位于该第二支撑板的两侧并与该第二支撑板平行间隔设置。
4.如权利要求1所述的热管，其特征在于：该支架包括沿管体的轴向延伸设置一本体及由该本体向外呈放射状延伸形成的若干支撑板。
5.如权利要求4所述的热管，其特征在于：该本体为中空的圆管状，该本体内收容一毛细结构柱体。
6.如权利要求4所述的热管，其特征在于：该本体为中空的锥形管状，该本体的最大外径与该管体的内径相同。
7.如权利要求4所述的热管，其特征在于：该本体的上部分为中空的圆管状，下部分为中空的锥形管状，该本体的最大外径与该管体的内径相同。
8.如权利要求1至7任何一项所述的热管，其特征在于：该热管还包括一底板及与该底板相对的一顶板，所述底板与顶板分别封设在该管体的两端。
9.如权利要求8所述的热管，其特征在于：该支架的底端抵靠在该底板上，该支架的顶端与该顶板保持一距离，于该支架的顶端与该顶板之间形成一空间。
10.一种散热装置，该散热装置包括一散热器及穿设于该散热器上的一热管，该散热器包括一中心部及由该中心部向外延伸的若干散热片，该中心部内设有一供热管穿设的穿孔，该热管通过过盈配合与该穿孔相结合，其特征在于：该热管为权利要求1至9中任何一项所述的热管。
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