一种带有储液罐的分离式重力热管系统

技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种带有储液罐的分离式重力热管系统。

背景技术

重力热管是一种以重力作为液态工作介质回流驱动力的热管。分离式重力热管与普通重力热管原理相同，结构上的区别是：分离式重力热管的冷凝端与蒸发端是两个独立的部件，分别是冷凝器与蒸发器。

工作介质在冷凝器与蒸发器中的量，影响热管的传热效率与运行稳定性。当液体过少时，蒸发器内的液体占比较小，蒸发器内的工作介质不足，汽化吸热效率降低。当液体过多时，冷凝器内的液体占比较多，冷凝器内气态工作介质的液化效率降低，冷凝器的散热效率降低。

在安装时，工作介质量需要精确控制才能保证热管的最佳工作性能。即使精确填充了工作介质量，但由于工况的不稳定，也可以导致在冷凝器或蒸发器内气液两相工作介质的分配发生变化，液气分配不是最佳状态而影响热管的稳定换热性能。

即使精确填充了工作介质，热管工况稳定，但在热管的使用过程中，可能会有少量的泄漏，长期使用后，工作介质减少足以影响热管的正常工作，需要及时补充工作介质。由于热管内剩余的工作介质的量不好确定，在补充工作介质时，补充量也难以控制。往往需要排放完原有工作介质后，全部重新加注。造成了工作介质浪费。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带有储液罐的分离式重力热管系统，通过储液罐实现随时补充工作介质，使散热系统始终保持最佳散热效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种带有储液罐的分离式重力热管系统，包括冷头、冷头连通管道、冷凝器、储液罐和工作介质；

所述冷头通过所述冷头连通管道连通于所述储液罐；

所述储液罐连通于冷凝器；

所述工作介质填充于所述所述冷头、所述冷头连通管道、所述冷凝器和所述储液罐。

进一步，还包括冷凝器连通管道；

所述储液罐通过所述冷凝器连通管道连通于所述冷凝器。

一些实施例中，还包括第一连通管道；

所述冷头通过所述第一连通管道与所述冷凝器连通。

优选地，还包括第二连通管道；

所述第二连通管道的一端连通于所述储液罐，所述第二连通管道的另一端连通于所述冷凝器。

具体地，还包括第三连通管道；

所述第三连通管道的一端连通于所述冷头，所述第三连通管道的另一端穿入至所述储液罐的内部，且所述第三连通管道另一端的管口高于所述储液罐的液面。

进一步，所述冷头的数量至少为二，第一连通管道的数量大于所述冷头的数量，所述冷头连通管道的数量至少为二；各所述冷头分别至少通过一条所述第一连通管与所述冷凝器连通。

优选地，还包括第二连通管道；

所述第二连通管道的一端与所述冷凝器连接，所述第二连通管道的另一端穿入所述储液罐的上部；

所述第一连通管道的一端与所述冷头连接，第一连通管道的另一端穿入所述储液罐内，且所述第一连通管道的另一管口高于所述储液罐的液面；

所述第一连通管道通过所述第二连通管道与所述冷凝器连通。

一些实施例中，还包括第二连通管道；

所述冷凝器的数量至少为二，所述冷凝器连通管道的数量至少为二，所述第二连通管道的数量至少为二，

若干所述冷凝器连通管道的一端连通于所述储液罐，若干所述冷凝器连通管道的另一端连通于对应的所述冷凝器；

若干所述第二连通管道的一端连通于所述储液罐，若干所述第二连通管道的另一端连通于对应的所述冷凝器。

例如，还包括风冷冷凝器、二次散热系统和第三连通管道；

所述冷头的数量至少为二，所述第三连通管道的数量至少为二，所述冷头连通管道的数量至少为二；

所述风冷冷凝器安装于任一所述冷凝器；

所述二次散热系统安装于其余任一所述冷凝器。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下有益效果：

通过储液罐，实现随时补充工作介质，使散热系统始终保持最佳散热效率。

附图说明

图1是本发明其中一个实施例的结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的冷凝器连通管道的结构示意图；

图3是本发明其中一个实施例的第一连通管道的结构示意图；

图4是本发明其中一个实施例的第二连通管道的结构示意图；

图5是本发明其中一个实施例的第三连通管道的结构示意图；

图6是本发明其中一个实施例的直接管道和间接管道的结构示意图；

图7是本发明其中一个实施例的多冷凝器的结构示意图；

图8是本发明其中一个实施例的二次散热系统的结构示意图；

其中：冷头1、第一冷头11、第二冷头12、冷头连通管道2、冷凝器连通管道3、冷凝器5、第一冷凝器51、第二冷凝器52、储液罐6、工作介质7、气态工作介质71、液态工作介质72、第一连通管道81、直接管道811、间接管道812、第二连通管道82、第三连通管道83、机箱9、风冷冷凝器91、二次散热系统92。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”、“内端”、“外端”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的一个实施例，如图1-8所示，一种带有储液罐的分离式重力热管系统，包括冷头1、冷头连通管道2、冷凝器5、储液罐6和工作介质7；

所述冷头1通过所述冷头连通管道2连通于所述储液罐6；

所述储液罐6连通于冷凝器5；

所述工作介质7填充于所述所述冷头1、所述冷头连通管道2、所述冷凝器5和所述储液罐6。

在本实施例中，所述储液罐6安装于所述冷凝器5的底部，工作时，所述工作介质7在所述冷头1吸收热量转化为所述气态工作介质71，所述气态工作介质71从所述冷头连通管道2流到所述储液罐6，然后再流到所述冷凝器5，所述气态工作介质71在所述冷凝器5放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72回流到储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现所述冷头1散热的目的，在长期使用中，所述工作介质7会出现少量泄露后，造成所述工作介质7占比减少的现象，导致散热效率降低，而设置所述储液罐6，在所述工作介质7泄露后能够及时补充所述工作介质7，保证所述工作介质7的使用量始终保持在最佳占比，始终保持最佳散热效率，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

在本实施例中，所述冷头连通管道2既走气态工作介质71也走液态工作介质72，因此需要加粗管径，降低管内流速，防止气体和液体的流阻增加。

在本实施例中，所述带有储液罐的分离式重力热管系统应用于电脑散热中，具体是，所述储液罐6位于所述冷头1和所述冷凝器5之间；所述冷头1为蒸发器用于吸收热量，所述冷头1可以在CPU、GPU、南北桥和内存等，所述冷凝器5为冷凝器用于放出热量，所述冷凝器5安装于电脑的机箱9，所述冷凝器5可以是微通道换热器、管翅片式换热器以及其它类型可以实现二次换热的换热器。

需要说明的是，在本实施例中，所述工作介质4可以是醇、酮、醚、烃、卤代烃的单一物质，或者其中几种的混合物，或上述物质为基液的纳米流体，或者自湿润流体；所述冷凝器5为冷凝器，但是所述冷凝器5也可以是其他型式的二次换热器，二次换热器可以实现增加其他型式的冷源或者增加主动制冷冷源，从而提高散热能力，本申请不仅可以应用于台式电脑上，也可以应用到服务器、电力电子设备的散热上。

如图2所示，还包括冷凝器连通管道3；

所述储液罐6通过所述冷凝器连通管道3连通于所述冷凝器5。

工作时，所述工作介质7在所述冷头1吸收热量转化为所述气态工作介质71，所述气态工作介质71从所述冷头连通管道2流到所述储液罐6，然后在通过所述冷凝器连通管道3流到所述冷凝器5，所述气态工作介质71在所述冷凝器5放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现所述冷头1散热的目的。

在本实施例中，通过设置所述冷凝器连通管道3，可以根据实际情况将储液罐6的位置设置在其他地方，例如靠近冷头1的地方，无需局限安装在所述冷凝器5的底部，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统通用性的效果。

在本实施例中，所述冷头连通管道2和所述冷凝器连通管道3既走气态工作介质71也走液态工作介质72，因此需要加粗管径，降低管内流速，防止气体和液体的流阻增加。

如图3所示，还包括第一连通管道81；

所述冷头1通过所述第一连通管道81与所述冷凝器5连通。

工作时，所述工作介质7在所述冷头1吸收热量转化为所述气态工作介质71，所述气态工作介质71从所述第一连通管道81流到所述冷凝器5，在重力的作用下，所述气态工作介质71通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现散热的目的，在本实施例中，所述第一连通管道81流通所述气态工作介质71，所述冷头连通管道2和所述冷凝器连通管道3流通所述液态工作介质72，将气态工作介质71和液态工作介质72分开流通，能够加快所述工作介质7的流通效率，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

如图4所示，还包括第二连通管道82；

所述第二连通管道82的一端连通于所述储液罐6，所述第二连通管道82的另一端连通于所述冷凝器5。

工作时，所述工作介质7在所述冷头1吸收热量转化为所述气态工作介质71，所述气态工作介质71从所述冷头连通管道2流到所述储液罐6，然后在通过所述第二连通管道82流到所述冷凝器5，所述气态工作介质71在所述冷凝器5放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现所述冷头1散热的目的，在本实施例中，所述第二连通管道82流通所述气态工作介质71，所述冷凝器连通管道3流通所述液态工作介质72，所述冷头连通管道2既走气态工作介质71也走液态工作介质72，通过第二连通管道82和所述冷凝器连通管道3将冷凝器5的进气和出液分开，能够加快所述工作介质7的流通效率，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

如图5所示，还包括第三连通管道83；

所述第三连通管道83的一端连通于所述冷头1，所述第三连通管道83的另一端穿入至所述储液罐6的内部，且所述第三连通管道83另一端的管口高于所述储液罐6的液面。

工作时，所述工作介质7在所述冷头1吸收热量转化为所述气态工作介质71，所述气态工作介质71从所述第三连通管道83流到所述储液罐6，然后在通过所述第二连通管道82流到所述冷凝器5，所述气态工作介质71在所述冷凝器5放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现所述冷头1散热的目的，在本实施例中，所述第三连通管道83流通所述气态工作介质71，所述冷头连通管道2流通所述液态工作介质72，所述冷凝器连通管道3既走气态工作介质71也走液态工作介质72，通过第三连通管道83和所述冷头连通管道2将冷头1的出气和进液分开，能够加快所述工作介质7的流通效率，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

如图6所示，所述冷头1的数量至少为二，第一连通管道81的数量大于所述冷头1的数量，所述冷头连通管道2的数量至少为二；各所述冷头1分别至少通过一条所述第一连通管道81与所述冷凝器5连通。

在本实施例中，所述冷头1的数量为二，所述冷头连通管道2的数量为二，所述冷头1包括第一冷头11和第二冷头12，所述第一冷头11安装于CPU，所述第二冷头12安装于GPU，工作时，所述第一冷头11和所述第二冷头12内的工作介质7吸收热量转化为气态工作介质71，然后通过所述第一连通管道81流通到所述冷凝器5，气态工作介质71在所述冷凝器5放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过两所述冷头连通管道2回流到所述第一冷头11和所述第二冷头12，实现多冷头散热的目的，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统多热源散热的效果。

如图6所示，还包括第二连通管道82；

所述第二连通管道82的一端与所述冷凝器5连接，所述第二连通管道82的另一端穿入所述储液罐6的上部；

所述第一连通管道81的一端与所述冷头1连接，第一连通管道81的另一端穿入所述储液罐内6，且所述第一连通管道81的另一管口高于所述储液罐6的液面；

所述第一连通管道81通过所述第二连通管道82与所述冷凝器5连通。

在本实施例中，在本实施例中，所述冷头1的数量为二，所述冷头连通管道2的数量为二，所述冷头1包括第一冷头11和第二冷头12，所述第一冷头11安装于CPU，所述第二冷头12安装于GPU，所述第一连通管道81包括直接管道811和间接管道812，所述直接管道811的一端连接于所述第一冷头11，所述直接连通管道81的另一端连接于所述冷凝器5，而所述间接连通管道82的一端连接于所述第二冷头12，所述间接连通管道82的另一端穿入于所述储液罐6的底部，工作时，所述第一冷头11和所述第二冷头12内的工作介质7吸收热量转化为气态工作介质71，所述第一冷头11内的气态工作介质71通过所述直接管道811流到所述冷凝器5，所述第二冷头12内的气态工作介质71通过所述间接管道812流到所述储液罐6，然后再所述第二连通管道82流到所述冷凝器5，冷凝器5内的气态工作介质72放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72通过所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后通过两所述冷头连通管道2回流到所述第一冷头11和所述第二冷头12，实现多冷头散热的目的，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统多热源散热的效果。

需要说明的是，所述间接管道812和所述第二连通管道82的间接连通属于所述冷头1通过所第一连通管道81连通于所述冷凝器5的其中一种连通方式。

根据第一冷头11和第二冷头12的安装位置不同，所述直接管道811设置在储液罐6的外侧，无需插入到所述储液罐6，当所述储液罐6设置在离所述第一冷头11比较远的位置，所述直接管道811可以直接连通于所述冷凝器5，减少直接管道811的材料使用，达到降低所述带有储液罐的分离式重力热管系统生产成本的效果。

如图7所示，还包括第二连通管道82；

所述冷凝器5的数量至少为二，所述冷凝器连通管道3的数量至少为二，所述第二连通管道82的数量至少为二，

若干所述冷凝器连通管道3的一端连通于所述储液罐6，若干所述冷凝器连通管道3的另一端连通于对应的所述冷凝器5；

若干所述第二连通管道82的一端连通于所述储液罐6，若干所述第二连通管道82的另一端连通于对应的所述冷凝器5。

在本实施例中，所述冷凝器5的数量为二，所述冷凝器5包括第一冷凝器51和第二冷凝器52，所述冷凝器连通管道3的数量为二，所述第二连通管道82的数量为二，工作时，所述冷头1内的工作介质7吸收热量转化为气态工作介质71，然后通过所述第三连通管道83流到所述储液罐6，然后再所述两所述第三连通管道83分别流到所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52，所述气态工作介质71在所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52内放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72分别通过两所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过所述冷头连通管道2回流到所述冷头1，实现多冷凝器散热的目的，有利于加快散热效率，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

如图8所示，还包括风冷冷凝器91、二次散热系统92和第三连通管道83；

所述冷头1的数量至少为二，所述第三连通管道83的数量至少为二，所述冷头连通管道2的数量至少为二；

所述风冷冷凝器91安装于任一所述冷凝器5；

所述二次散热系统92安装于其余任一所述冷凝器5。

所述冷头1的数量为二，所述冷头1包括第一冷头11和第二冷头12，所述第一冷头11安装于CPU，所述第二冷头12安装于GPU，所述第三连通管道83的数量为二，所述冷头连通管道2的数量为二；工作时，所述工作介质7在所述所述第一冷头11和所述第二冷头12吸收热量转化为气态工作介质71，所述气态工作介质71分别通过两所述第三连通管道83流到所述储液罐6，然后在通过两所述第二连通管道82分别流到所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52，所述气态工作介质71在所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52内放出热量转化为液态工作介质72，在重力的作用下，所述液态工作介质72分别通过两所述冷凝器连通管道3回流到所述储液罐6，然后再通过两所述冷头连通管道2分别回流到所述第一冷头11和所述第二冷头12，实现多冷头和多冷凝器散热的目的，达到提高所述带有储液罐的分离式重力热管系统散热效率的效果。

本实施例在所述第二冷凝器52安装所述二次散热系统92能够辅助所述第二冷凝器52散热冷凝，提高散热效率，二次散热系统92可以是以直接压缩机制冷冷源，也可以是冷冻水冷源，当设备安装的场地具有中央空调冷冻水系统时，将中央空调冷冻水系统的回水接入到如图8中的第二冷凝器52，在炎热的夏季，二次散热系统92对热管中的工作介质进行辅助散热冷凝，在寒冷冬季，中央空调冷冻水系统停机时，二次散热系统92也就不能使用，这时，由于环境温度低，使用所述风冷冷凝器91对工作介质进行辅助散热冷凝，达到节能和高效的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。