多熱管多路徑的散熱方法及散熱裝置的製作方法
2023-05-20 03:48:01 1
專利名稱：多熱管多路徑的散熱方法及散熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種散熱方法，尤其涉及一種多熱管多路徑的散熱方法。
背景技術：
隨著信息技術的飛速發展，計算機中央處理器和圖形處理器的運算速度越來越快，其產生的熱量也越來越多，而過多的熱量若無法及時排出，將嚴重影響中央處理器和圖形處理器運行時的穩定性，為此，如何將中央處理器和圖形處理器等熱源的熱量及時排出成為業內研究人員急需解決的問題。現有技術中通常採用在一個熱源上裝設一個熱管散熱器的方法來及時排出熱源所產生的熱量，該熱管散熱器包括熱管和裝設於熱管上的散熱器，使用時將熱管尾端安置於熱源上，將熱管填充端安置於散熱器上。由於熱管尾端和填充端均有幾毫米到二十幾毫米長的無效段，因此裝設在無效段區域的散熱器換熱效率極低，並且一個熱源的發熱量超過一條熱管最大熱通量，使得多熱源系統中每個熱管的負擔無法均衡。現有技術中為了解決上述問題，常採用如下的解決方案，如圖1所示，將熱管I和熱管2的尾端分別置於熱源I和熱源2上，而將熱管I和熱管2的填充端共同安置於一個散熱器上，採用這種方式，一條熱管對一個熱源進行散熱，並且兩個熱管的無效段位於散熱器的同一側，但是，採用這種方案，位於熱管無效段的散熱器不起散熱作用，造成散熱效能低下，並且兩個熱管不能對所負擔的熱量進行分配。為了使上述方案中位於散熱器上的兩個熱管的無效段減少，現有技術中還採用如圖2所示的解決方案，其將一條熱管串聯通過熱源I和熱源2，然後在熱管的填充端安置一個散熱器，但是，這種方案中仍然存在熱管填充端的無效段的散熱器無效，因此散熱效能低下，並且受熱管的最大熱通量限制而使一條熱管無法負擔更多熱源的熱量，因此這種方案只適用於功耗較低的系統的缺點。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術中存在的不足，提供一種多熱管多路徑的散熱方法，其通過多條熱管內形成的多條傳熱路徑，將熱源的熱量通過多條熱管源源不斷傳遞到冷源並與其進行熱交換，提高了熱管的散熱效率，且使得每條熱管的負擔減小，傳熱性能好，並且位於冷源處的多條熱管中至少有一條為有效熱管，因此冷源為有效的冷源，散熱效率高；本發明還提供一種用於上述散熱方法的散熱裝置。為實現本發明的上述目的，本發明的多熱管多路徑的散熱方法包括如下步驟:在多條熱管中形成由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，使每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑；將多條傳熱路徑中的所有散熱段並排相向設置且使其向外散熱；將多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。其中，所述傳熱路徑由每條熱管的封尾端的端部至該條熱管的填充端的端部之間的熱管構成。優選的，每個所述傳熱路徑的吸熱段與每條熱管的蒸發段相對應，每個所述傳熱路徑的散熱段與每條熱管的冷凝段相對應。特別是，每條熱管的蒸發段位於熱管的封尾端，每條熱管的冷凝段位於熱管的填充端。或者，每條熱管的冷凝段位於熱管的封尾端，每條熱管的蒸發段位於熱管的填充端。優選的，所述所有吸熱段的一部分並排相向的共同安置於一個或多個熱源上。優選的，所述每條熱管的蒸發段的端部遠離蒸發段所通過的熱源，以便所述蒸發段的無效段遠離所述熱源。優選的，使所述所有散熱段向外散熱通過在每條熱管的冷凝段設置一冷源的方法。其中，所述每條熱管包括管殼、緊貼於管殼內壁的毛細結構和充滿毛細結構的工質。優選的，將所有蒸發段和所有冷凝段分別並排相向設置後的所述多條熱管構成環形。優選的，將所有蒸發段和所有冷凝段分別並排相向設置後的所述多條熱管構成螺旋形。優選的，所述冷源為焊接於所述每條熱管冷凝端的散熱器或設置於所述每條熱管冷凝端附近的風扇或兩者的組合。優選的，所述管殼的橫向截面為圓形、橢圓形、近似圓形、近似橢圓形或多邊形。本發明還提供一種用於上述的散熱方法的散熱裝置，其包括:多條熱管；多條熱管中形成的由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，其每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑；其中，多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。相對於現有技術，本發明的多熱管多路徑的散熱方法具有如下的優點:I)本發明採用在多條熱管內分別形成多條傳熱路徑的方法，使得熱源熱量傳遞到多條傳熱路徑的吸熱段後，可以通過多條傳熱路徑快速傳遞到散熱段，從而提高熱管的散熱效率；2)本發明的冷源處的多條熱管中至少有一條為有效熱管，因此冷源為有效的冷源，因此散熱效率高；3)本發明的每條熱管的蒸發段的端部均遠離蒸發段所通過的熱源，從而使蒸發段的無效段分別遠離其所通過的熱源，進而提高熱管的散熱效率；4)本發明的熱源處設置有多條熱管的吸熱段，因此每條熱管的負擔小，散熱效率聞。下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
圖1為現有技術的熱管散熱器的第一種布置方式圖2為現有技術的熱管散熱器的第二種布置方式圖；圖3為本發明第一實施例的多熱管多路徑的散熱方法中多條熱管的布置方式圖；圖4為圖3所示的熱管管殼的橫向剖視圖；圖5為本發明第二實施例的多熱管多路徑的散熱方法中多條熱管的布置方式圖；圖6為圖5所不的熱管管殼的橫向剖視圖。附圖標記說明:2、3、5、9_熱源；4_散熱器；6-管殼；7_毛細結構；8-工質；10、20-熱管；11、21—傳熱路徑；12、22—蒸發段；13、23_冷凝段。
具體實施例方式本發明的多熱管多路徑的散熱方法包括如下步驟:在多條熱管I中形成由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，使每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑11;將多條傳熱路徑中的所有散熱段並排相向設置且使其向外散熱；將多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將熱源的熱量傳遞至每個散熱段。具體的，本發明的散熱方法中採用由多條熱管內形成的多個傳熱路徑的方法將CPU、GPU等元器件所產生的熱量迅速的散發出去，從而保證CPU、GPU等元器件正常、可靠的工作。本發明的熱管包括管殼6、緊貼於管殼6內壁的毛細結構7和充滿毛細結構7並密封於管殼6內的適量的工質8，熱管的一端為封尾端，另一端為填充端。其中，管殼由導熱性能好的材料製成，其可以採用銅材料，也可以根據不同的需要採用其它材料，如鋁、鋼、碳鋼、不鏽鋼、鐵、鎳、鈦等及其合金或導熱性能好的高分子材料等，且管殼6的橫向截面形狀可以為圓形、橢圓形、近似圓形或近似橢圓形，也可以為多邊形，如三角形、四邊形及其它的多邊形。而緊貼於管殼內壁的毛細結構可以採用現有技術的毛細結構，如溝槽型毛細結構、絲網型毛細結構及燒結型毛細結構等。充滿毛細結構7的工質通常為流體，其可以採用水、氨水、甲醇、丙酮或庚烷等液體作為工質，也可以在上述液體中添加銅粉、納米碳材等可導熱的微粒，從而增加工質的導熱性能。在本發明中的多條熱管中，每條熱管內均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑(如圖3、5中箭頭所示方向)，且每條傳熱路徑均由每條熱管的封尾端的端部至填充端的端部之間的熱管構成，當多條熱管內形成多條傳熱路徑後，通過將上述多條傳熱路徑中的所有散熱段並排相向設置、且共同安置於一個冷源上的方法使散熱段向外散熱，從而使與傳熱路徑中散熱段位置對應的熱管的填充端或封尾端形成冷凝段，再將多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的共同安置於一個或多個熱源上，如在工作時能產生大量熱量的CPU或GPU等元器件上，從而使由上述元器件所產生的熱量被同時傳遞到多條傳熱路徑的吸熱段，使得與傳熱路徑中吸熱段位置對應的熱管的封尾端或填充端形成蒸發段，而蒸發段內的工質8攜帶著熱量由多條傳熱路徑中吸熱段分別向傳熱路徑中的散熱段運動，從而到達熱管的冷凝段，並與位於冷凝段的冷源進行熱交換，進而將熱量散發出去。本發明中散熱方法中，冷源可以為焊接在熱管冷凝端的一個或多個散熱器，也可以為設置在熱管冷凝端附近的一個或多個風扇，也可以為同時安置在熱管冷凝端的散熱器和風扇的組合，通過在熱管冷凝端設置冷源的方法，使得熱管可以將熱量傳遞到冷源，從而將熱源產生的熱量被及時的散發出去。在本發明的多條熱管形成多條路徑的散熱方法中，多條熱管的布置方式有多種，由於熱管的一端為封尾端，另一端為填充端，每條熱管的蒸發段和冷凝段可以分別位於填充端和封尾端，也可以分別位於封尾端和填充端，從而每條熱管內形成的傳熱路徑的方向可以由熱管的填充端至封尾端，也可以由熱管的封尾端至填充端。在下面的實施例中，為了描述方便，只對每條熱管內的傳熱路徑的方向為從每條熱管的封尾端至填充端的方向進行描述，但應理解為，在下面的實施例中，每條熱管內的傳熱路徑的方向也可以為從每條熱管的填充端至封尾端的方向。實施例1圖3所示為本發明的多熱管多路徑的散熱方法中，採用兩條熱管構成環形散熱路徑的布置方式圖。由圖可知，兩條熱管中的熱管10和熱管20分別被加工成C形，且熱管10和熱管20內分別形成一條傳熱路徑11和傳熱路徑21。其中，傳熱路徑11由熱管10封尾端12的端部至該條熱管填充端13的端部之間的熱管構成(如圖3中順時針的箭頭所示方向)，傳熱路徑21由熱管20封尾端22的端部至該條熱管填充端23的端部之間的熱管構成(如圖3中逆時針的箭頭所示方向)，並且傳熱路徑11和傳熱路徑21均具有位於各自熱管封尾端的吸熱段和位於各自熱管填充端的散熱段。在本實施例中，熱管10的封尾端12和熱管20的封尾端22並排相向的共同安置於熱源2和熱源3上且相向延伸一定長度，從而在兩條熱管的封尾端各形成一個蒸發段；而熱管10的填充端13和熱管20的填充端23並排相向的共同安置於一個散熱器4上且相向延伸一定長度,從而在兩條熱管的填充端各形成一個冷凝段。此時，兩條熱管的蒸發段分別和兩條熱管中傳熱路徑的吸熱段相對應，兩條熱管的冷凝段分別和兩條熱管中傳熱路徑的散熱段相對應，並且，將兩條熱管的兩個封尾端和兩個填充端分別並排相向安置後的兩條熱管構成一個環形，如圖3所示。由於兩條熱管的封尾端並排相向的共同安置於熱源2和熱源3上，因此當熱源2和熱源3工作時，其所產生的熱量通過熱管10和熱管20中的管殼6和毛細結構7被同時傳遞給位於熱管10封尾端的蒸發段和位於熱管20封尾端的蒸發段，從而兩條熱管同時負擔兩個熱源所產生的熱量，使得每條熱管的負擔減小，傳熱效率好。當熱量被傳遞至熱管10的蒸發段後，熱管10內的工質8在熱管蒸發段內的液氣分界面上蒸發，蒸發後形成的蒸汽通過熱管10的毛細結構從傳熱路徑11中的吸熱段流到傳熱路徑11中的散熱段，相應的，熱量也由位於熱管10封尾端12的蒸發段傳遞到位於熱管10填充端13的且安置於散熱器4上的冷凝段，而熱管的冷凝段與散熱器4進行熱交換，從而使得位於熱管冷凝段內的工質蒸汽在冷凝段的氣液分界面上凝結成液體，而蒸汽凝結時所散發的熱量從氣液分界面通過熱管10的毛細結構7、工質8及管殼6傳遞給散熱器，從而將熱源所產生的熱量散發出去，而凝結後生成的液體在毛細結構中毛細的作用下，通過傳熱路徑11回流到位於熱管10封尾端12的蒸發段。同樣，當熱量被傳遞至熱管20的蒸發段後，熱管20內的工質8在熱管蒸發段內的液氣分界面上蒸發，蒸發後形成的蒸汽通過熱管20的毛細結構從傳熱路徑21中的吸熱段流到傳熱路徑21中的散熱段，相應的，熱量也由位於熱管20封尾端22的蒸發段傳遞到位於熱管20填充端23的且安置於散熱器4上的冷凝段，而熱管的冷凝段與散熱器4進行熱交換，從而使得位於熱管冷凝段內的工質蒸汽在冷凝段的氣液分界面上凝結成液體，而蒸汽凝結時所散發的熱量從氣液分界面通過熱管20的毛細結構7、工質8及管殼6傳遞給散熱器，從而將熱源所產生的熱量散發出去，而凝結後生成的液體在毛細結構中毛細的作用下，通過傳熱路徑21回流到位於熱管20封尾端22的蒸發段。通過上述的熱管10與熱管20傳遞熱量的方法，熱管10與熱管20可以循環的將熱源所產生的熱量快速的散發出去。由於本實施例中的熱管10的封尾端12和熱管20的封尾端22並排相向的共同安置於熱源2和熱源3上，並且熱管10的填充端13和熱管20的填充端23並排相向的共同安置於散熱器上，因此熱管10和熱管20可以同時負擔熱源2和熱源3產生的熱量，提高了傳熱效率；而一個散熱器4可同時與兩個熱管進行熱交換，節省空間，提高了散熱效率。由於熱管的封尾端存在一定長度的無效段，該無效段與熱管封尾端的端部之間的距離為幾毫米至二十幾毫米，因此為了提高熱管安置於熱源上的封尾端的換熱效率，本實施例中將安置於熱源上的熱管的封尾端向外伸出一定長度，並且使伸出的長度大於封尾端無效段與封尾端的端部之間的距離。具體的，如圖3所示，熱管10的封尾端12的端部從熱源3上伸出一定長度，使得位於熱管10封尾端的無效段遠離封尾端所通過的熱源3 ;而熱管20的封尾端22的端部從熱源2上伸出一定長度，從而使得位於熱管20封尾端的無效段遠離該封尾端所通過的熱源2。同樣，由於熱管的填充端也存在一定長度的無效段，該無效段與熱管的填充端的端部之間的距離為幾毫米至二十幾毫米，因此在將熱管的填充端安置於散熱器上時，可將熱管的填充端的端部向外伸出一定長度，並且使其伸出的長度大於填充端無效段與填充端的端部之間的距離。由於熱管10和熱管20的填充端並排相向的共同安置於散熱器上，因此可將兩條熱管中的至少一條熱管的填充端的端部向外伸出。具體的，如圖3所示，熱管20的填充端23的端部從散熱器4上伸出一定長度，從而使得位於散熱器4上的熱管20的填充端的無效段遠離散熱器；當然，熱管10的填充端13的端部也可以從散熱器4上伸出一定長度。本發明中採用將熱管10和熱管20的填充端並排相向的共同安置於散熱器的方法，在節省了空間的同時，還保證至少有一條熱管的無效段遠離散熱器，即至少有一條熱管的安置於散熱器上的一段為有效段，因此散熱器可為有效的散熱器，提高了散熱效率。如圖3所示，而為了便於安裝，管殼6採用橫向截面形狀為近似橢圓形，如圖4所示。在實際應用中，可以根據熱管的形狀加工散熱器，以使其與熱管匹配，並且可以適當的加長散熱器與熱管的接觸面積。實施例2圖5所示為本發明的多熱管多路徑的散熱方法中，採用兩條熱管構成螺旋形散熱路徑的布置方式圖。由圖可知，兩條熱管中的熱管10和熱管20分別被加工為近圓形，且熱管10和熱管20內分別形成一條傳熱路徑11和傳熱路徑21，其中，傳熱路徑11由熱管10封尾端12的端部至該條熱管填充端13的端部之間的熱管構成(如圖5中順時針的箭頭所示方向)，傳熱路徑21由熱管20封尾端22的端部至該條熱管填充端23的端部之間的熱管構成(如圖5中逆時針的箭頭所示方向)，並且傳熱路徑11和傳熱路徑21均具有位於各自熱管封尾端的吸熱段和位於各自熱管填充端的散熱段。在本實施例中，熱管10的封尾端12和熱管20的封尾端22並排相向的共同安置於熱源2和熱源3上且相向延伸一定長度，從而在兩條熱管的封尾端各形成一個蒸發段；而熱管10的填充端13和熱管20的填充端23並排相向的共同安置於一個散熱器4上且相向延伸一定長度,從而在兩條熱管的填充端各形成一個冷凝段。此時，兩條熱管的蒸發段分別和兩條熱管中傳熱路徑的吸熱段相對應，兩條熱管的冷凝段分別和兩條熱管中傳熱路徑的散熱段相對應，並且，將兩條熱管的兩個封尾端和兩個填充端分別並排相向安置後的兩條熱管構成一個螺旋形，如圖5所示。此外，在本實施例中，熱管10的傳熱路徑11還通過和熱源2相距較遠的熱源5，熱管20的傳熱路徑21還通過和熱源2相距較遠的熱源9，從而使得傳熱路徑11和傳熱路徑21所負擔的熱源更多，因此可使功耗較大的系統中的熱量可以被有效的散發出去。在本實施例中，熱管管殼6的橫向截面形狀為圓環形，如圖6所示，而為了便於安裝，散熱器上可以加工與圓環形管殼外壁相匹配的凹槽。本實施例中，熱管的散熱方法與實施例1所描述的散熱方法相同，在此不再重述。當然，在具體的應用過程中，管殼的橫向截面形狀可以採用其它的形狀，如中空的橢圓形等；多條熱管所構成的形狀也可以根據實際的散熱需求進行改變，如構成曲線形等；採用的熱管的條數也可以根據需要適當增加；冷源可以採用散熱器、風扇或其它現有技術中可用於散熱的裝置；而且可以根據實際情況的需要，通過增大熱管的橫向尺寸等方法增大熱管的熱通量，從而可將熱管傳熱路徑分別安置於更多的熱源上，進而適用於功耗更大的系統。除了上述的多熱管多路徑的散熱方法，本發明還提供一種用於上述散熱方法的散熱裝置，其包括:多條熱管，每條熱管的一端為封尾端，另一端為填充端；多條熱管中形成的由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，其每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑，且每條傳熱路徑由每條熱管封尾端的端部至每條熱管填充端的端部之間的熱管構成；其中，多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。本發明的散熱裝置可以通過多條熱管的多條傳熱路徑將一個或多個熱源產生的熱量源源不斷的、快速的散發出去。儘管上文對本發明作了詳細說明，但本發明不限於此，本技術領域的技術人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，包括如下步驟: 在多條熱管中形成由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，使每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑； 將多條傳熱路徑中的所有散熱段並排相向設置且使其向外散熱； 將多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。
2.根據權利要求1所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，所述傳熱路徑由每條熱管的封尾端的端部至該條熱管的填充端的端部之間的熱管構成。
3.根據權利要求2所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，每個所述傳熱路徑的吸熱段與每條熱管的蒸發段相對應，每個所述傳熱路徑的散熱段與每條熱管的冷凝段相對應。
4.根據權利要求1所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，所述所有吸熱段的一部分並排相向的共同安置於一個或多個熱源上。
5.根據權利要求3所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，所述每條熱管的蒸發段的端部遠離蒸發段所通過的熱源，以便所述蒸發段的無效段遠離所述熱源。
6.根據權利要求1所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，使所述所有散熱段向外散熱通過在每條熱管的冷凝段設置一冷源的方法。
7.根據權利要求1所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，所述每條熱管包括管殼、緊貼於管殼內壁的毛細結構和充滿毛細結構的工質。
8.根據權利要求3所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，將所有蒸發段和所有冷凝段分別並排相向設置後的所述多條熱管構成環形。
9.根據權利要求3所述的多熱管多路徑的散熱方法，其特徵在於，將所有蒸發段和所有冷凝段分別並排相向設置後的所述多條熱管構成螺旋形。
10.一種用於如權利要求1-9任一項所述的散熱方法的散熱裝置，其特徵在於，包括: 多條熱管； 多條熱管中形成的由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，其每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑； 其中，多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。
全文摘要
本發明公開了一種多熱管多路徑的散熱方法，其包括如下步驟在多條熱管中形成由每條熱管的封尾端至填充端的多條傳熱路徑，使每條熱管均具有一條包括吸熱段和散熱段的傳熱路徑；將多條傳熱路徑中的所有散熱段並排相向設置且使其向外散熱；將多條傳熱路徑中的所有吸熱段並排相向的安置於一個或多個熱源上，以便通過每條傳熱路徑將所述熱源的熱量傳遞至每個散熱段。本發明的多熱管多路徑的散熱方法，通過多條熱管內形成的多條傳熱路徑，將熱源的熱量通過多條熱管散發出去，減少了每條熱管的負擔，熱管傳熱性能好，並且位於冷源處的多條熱管中至少有一條為有效熱管，因此冷源為有效的冷源，散熱效率高；本發明還提供一種用於上述散熱方法的散熱裝置。
文檔編號G06F1/20GK103149993SQ201210584718
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者李宇, 張祥營, 梁潤生 申請人:聯寶(合肥)電子科技有限公司