一种采用新型相变材料的热管散热器

技术领域

本发明涉及散热器散热领域，具体涉及一种采用新型相变材料的热管散热器。

背景技术

散热器，主要是应用在CPU和高产热设备的散热，将装备产生的热量散发到空气中，这就需要散热器有良好的导热系数，目前主流的散热器是热管式散热器和一体式水冷散热器两种。热管是一种传热性极好的人工构件，常用的热管主体为一根封闭的金属管，经常采用铜制造，内部有少量工作介质和毛细结构，管内处于真空状态。热管散热器的工作原理为CPU产生热量，热量传导到热管，热管中的工作介质受热变为气态，这些气态物质沿着毛细管道上升到鳍片处，然后由风扇为其散热，工作介质再次变为液态沿着管道下降到底部再次吸热，如此循环，管内要做成真空的原因主要有两个，一是真空状态下液体沸点更低，热管工作介质由液态变为气态可以吸收大量热，二是真空状态下介质和热管壁不会发生电化学反应，保证了热管的使用寿命。

中国发明专利(CN111490021A)公开了一种双热管散热器，该装置在单根热管损坏的情况下不影响装置散热，该装置的实用性比较高，但是依旧存在双热管同时损坏的情况。

中国发明专利(CN212809134U)公开了一种双风扇倾斜侧风散热器，该散热器采用双风扇散热，通过螺旋桨转动可产生大量的风，使用方便并且节能环保，但是在高温散热方面效果较差，且会产生噪声。

现有的热管散热器在使用时自身的散热速度较慢，当CPU产热过多时，往往难于快速散热，散热速度较慢。因此，有必要提供一种新型材料的热管散热器满足高温散热条件，解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用新型相变材料的热管散热器，通过外部填充的新型相变材料结合热管共同进行散热，解决现有散热器散热速度较慢和高温散热问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种采用新型相变材料的热管散热器，包括：方型热管壳体、散热圆柱、圆柱壳体热管、基板、新型相变海绵；所述方型热管壳体设有两个，所述方型热管壳体通过所述圆柱壳体热管分别固定于所述基板的两端；所述基板内部设有左右两端空隙，所述左右两端空隙内设置所述新型相变海绵，所述基板上端设有上端空隙；所述散热圆柱固定设置于所述方型热管壳体上端；所述散热圆柱上端设有键槽；

优先地，所述基板采用铜质基板，所述基板内采用两排呈倒三角分布所述圆柱壳体热管；所述方型热管壳体采用倾斜式设计；所述键槽内设有新型相变海绵。

优先地，所述基板的方开设有10*10个，1mm深2*2mm的所述上端空隙，左右两侧各开设有20个0.3mm深0.5*18的左右两端空隙。

优先地，所述基板两侧开设有2*7个0.25mm直径的圆形贯穿空隙，两排空隙呈倒三角形式交错排布。

优先地，所述方型热管壳体从顶端到末端进行3°的角度倾斜。

优先地，所述散热圆柱每隔120°开设一个键槽，所述键槽深度为0.8mm,上端进行0.6mm的圆形倒角。

优先地，所述散热圆柱采用由密到疏的排列方式。

进一步说明，所述散热圆柱的前4列两散热圆柱圆心之间的间距为4mm,后三列间距为6mm。

优先地，所述新型相变海绵分别填充于所述基板上侧、所述基板内、所述键槽内。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果如下：

1.本发明采用填充新型相变材料的方法进行散热，相比与传统的散热器，本发明在高温散热领域效果显著，填充新型硬质碳纳米管海绵作为相变材料，新型硬质碳纳米管海绵在常温下可以不断吸收空气中的水蒸气，但当散热片升高到一定温度时，海绵中的水分就会蒸发吸收热量,从而实现高温散热的目的。

2.本发明采用热管横向方式进行放置，方型壳体作为热管冷凝段，有3°的角度倾斜，以此实现冷凝段液体的回流，实现散热循环。相比与竖向放置的热管，在某些竖向空间不足的场景，本散热器有其独有的优势。

3.本发明的方型壳体上的散热圆柱采用由密转疏的设计形式，因为热量在传递过程中逐渐降低，采用由密转疏的设计形式在满足成本的条件下可以实现更好的散热效果。

附图说明

图1为本发明一种采用新型相变材料的热管散热器的结构示意图；

图2为本发明一种采用新型相变材料的热管散热器基板两侧空隙的示意图；

图3为本发明一种采用新型相变材料的热管散热器的俯视图；

图4为本发明一种采用新型相变材料的热管散热器的剖视图；

附图标记：1、方型热管壳体，2、散热圆柱，3、键槽，4、圆柱壳体热管，5、基板，6、上端空隙，7、左右两端空隙，8、新型相变海绵。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

结合附图1-4，本发明提供一种采用新型相变材料的热管散热器，包括：方型热管壳体1、散热圆柱2、圆柱壳体热管4、基板5、新型相变海绵8；方型热管壳体1设有两个，方型热管壳体1通过圆柱壳体热管4分别固定于基板5的两端；基板5内部设有左右两端空隙7，左右两端空隙7内设置新型相变海绵8，基板5上端设有上端空隙6；散热圆柱2固定设置于方型热管壳体1上端；散热圆柱2上端设有键槽3；

进一步说明，铜质基板的内部穿插有两排呈倒三角分布的圆柱壳体热管4；热管由圆柱壳体4和方型热管壳体1共同组成，圆柱壳体热管4部分主要位于热管的蒸发段，管内液体通过蒸发进入方型热管部分实现散热，方型热管部分位于热管的冷凝段采用的是倾斜式设计，便于液体回流从而完成一个闭合循环；散热圆柱2位于方型热管部分的上端，散热圆柱2采用由密转疏的设计形式，呈倒三角方式密集排布，圆柱面上开设有三个呈圆周分布的键槽。键槽内填充适量的新型相变海绵材料。

优先地，基板5采用铜质基板，基板5内采用两排呈倒三角分布圆柱壳体热管4；方型热管壳体1采用倾斜式设计；键槽3内设有新型相变海绵8。

优先地，基板5的方开设有10*10个，1mm深2*2mm的上端空隙6，左右两侧各开设有20个0.3mm深0.5*18的左右两端空隙7。

优先地，基板5两侧开设有2*7个0.25mm直径的圆形贯穿空隙，两排空隙呈倒三角形式交错排布。

优先地，方型热管壳体1从顶端到末端进行3°的角度倾斜。

优先地，散热圆柱2每隔120°开设一个键槽3，键槽3深度为0.8mm,上端进行0.6mm的圆形倒角。

优先地，散热圆柱2采用由密到疏的排列方式。

进一步说明，散热圆柱2的前4列两散热圆柱圆心之间的间距为4mm,后三列间距为6mm。

优先地，新型相变海绵8分别填充于基板5上侧、基板5内、键槽3内。

实施例1，

如图1所示，一种采用新型相变材料的热管散热器，包括方型热管壳体1、散热圆柱2、键槽3、圆柱壳体热管4、基板5、上端空隙6、左右两端空隙7、新型相变海绵8，其中，基板5采用的是20*20mm的铜质材料制作而成、厚度为10mm，基板底端与热源相接触，通过接触吸收外部系统产生的热量，基板上端开设2*2mm的上端空隙、空隙深度为1mm、与基板边缘距离为0.5mm,其中两上端空隙间隔1mm,空隙个数为10*10个；同时在基板的左右两侧各开设有0.5*18mm的左右两端空隙、空隙与基板左右边缘距离为0.25mm、与上下边缘距离为1mm、空隙深度为0.3mm,其中两左右两端空隙间隔0.5mm,两侧空隙个数各为1*20个。

如图2所示，基板内部开设直径2.5mm的圆形空隙，空隙贯穿基板内部，两圆形孔隙圆心之间的距离为4mm,空隙圆心距上下边缘距离为1.8mm,空隙数目为2*7个，且上下两排空隙采用倒三角的非均布排列形式。上端空隙与基板左边缘距离为2mm、左边缘距离为4mm；下端空隙距左右边缘间距反之。

沿基板两侧的圆形空隙边缘进行拉伸，拉伸0.2mm厚度的圆柱壳体，拉伸长度为4mm。圆柱壳体热管4紧接连接一个方型热管壳体1，方型热管壳体厚度为0.2mm,与圆柱壳体热管连接出方型热管壳体1大小为29.4*9.4mm,在此基础上对壳体外壳进行拉伸，拉伸过程中需保持0.2mm的壳体厚度，同时对壳体四周进行3°的角度倾斜，便于后期冷凝段液体回流，壳体拉伸长度为35mm,结合方型壳体热管与圆柱壳体热管，组成的散热热管总长度为98mm。

如图3所示，为了实现散热系统更好的散热,在方型壳体的上端连接一系列的散热圆柱2，圆柱高度为5mm,散热圆柱呈倒三角形式交错分布，两散热圆柱圆心之间距离由远到进呈现递增变化，前四列之间距离为4mm,4～6列距离为5mm,后两列距离改为6mm因热管末端热量较少，此类排布可大大减少了材料的浪费，同时在每个散热圆柱的表面开设键槽，键槽长度为3mm、宽度为1mm,两端半圆半径为0.5mm、槽深0.8mm、与底端距离为1mm,每个散热圆柱的表面开设有三个键槽，相距角度为120°。同时在散热圆柱的顶端进行0.6mm的圆角倒角。

本发明的散热原理如下：

基板底端与外部机器发热源进行固定，外部机器工作产热，基板由铜质材料制作具有良好的吸热效果，基板吸热，热量使得热管蒸发段内的相变物质，受热开始蒸发，并带走热量，蒸发的蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段,凝结成液体,同时放出潜热,在重力的作用下,液体回流到蒸发段这样,就完成了一个闭合循环,从而将大量的热量从加热段传到散热段。散热段方型壳体的上端设置有一系列的散热圆柱，圆柱键槽内填充的新型相变材料和圆柱表面相结合，共同协助散热段热量的散失。同时在基板的上端和左右两侧都开设有填充新型相变材料的空隙，这种材料，在常温下可以不断吸收空气中的水蒸气，但当散热片升高到一定温度时，海绵中的水分就会蒸发吸收热量,从而达到散热的作用，这对于CPU等散热量较大的装置来说，本散热器具有实现高温散热和快速散热的目的。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前叙述实施对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。