一种热虹吸散热器

技术领域

本发明涉及散热设备技术领域，尤其涉及一种热虹吸散热器。

背景技术

对于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等具有高热流密度的半导体器件，多使用风冷散热器或水冷散热器进行散热。但风冷散热器的散热效率较低，散热效果不理想；水冷散热器散热效率较高，但有液体泄露风险，存在安全隐患。

与上述两种散热器相比，由于热虹吸散热器兼具散热效率高且安全性好，所以越来越多地被用于对半导体器件进行散热。但对于现有技术中的热虹吸散热器，其常存在气液分离效果较差的问题，在工作过程中易发生气液混合，导致换热介质循环不畅，限制了散热器整体散热效果的提升。

基于此，亟需一种热虹吸散热器，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热虹吸散热器，可以获得更良好的气液分离效果，使得换热介质的循环更加顺畅，提高整体散热效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热虹吸散热器，其包括由下到上依次设置的蒸发部、中集流管和冷凝部；

所述蒸发部包括下集流管、蒸发管、集液管和导热件，所述下集流管横向设置，所述蒸发管和所述集液管均纵向设置且二者均连通于所述下集流管的上方，所述导热件和所述蒸发管接触连接并与所述集液管间隔设置，所述导热件还被配置为能够与待散热器件接触连接；

所述冷凝部包括上集流管、冷凝管、集气管和散热件，所述上集流管横向设置，所述冷凝管和所述集气管均纵向设置且二者均连通于所述上集流管的下方，所述散热件和所述冷凝管接触连接并与所述集气管间隔设置；

所述中集流管横向设置，所述中集流管内设置有横向的隔板，所述隔板将所述中集流管的内腔分隔为上腔和下腔，所述蒸发管的上端和所述集气管的下端分别与所述下腔连通，所述冷凝管的下端和所述集液管的上端分别与所述上腔连通。

可选地，所述蒸发管和所述集液管均设置有多根，多根所述蒸发管和多根所述集液管在所述中集流管的下方横向排列成一排，且任意两根所述集液管之间均通过至少一根所述蒸发管间隔设置；

所述冷凝管和所述集气管均设置有多根，多根所述冷凝管和多根所述集气管在所述中集流管的上方横向排列成一排，且任意两根所述集气管之间均通过至少一根所述冷凝管间隔设置。

可选地，所述集液管的数量少于所述冷凝管的数量，且单根所述集液管的横截面积大于单根所述冷凝管的横截面积。

可选地，所述集气管的数量少于所述蒸发管的数量，且单根所述集气管的横截面积大于单根所述蒸发管的横截面积。

可选地，所述导热件包括两个导热板，两个所述导热板相对设置于多根所述蒸发管的两侧且均与每一所述蒸发管抵接，两个所述导热板还均与每一所述集液管间隔设置。

可选地，每个所述导热板上与所述蒸发管相对的一侧均横向设置有一排卡槽，所述卡槽和所述蒸发管一一对应设置，且每个所述卡槽均沿所述蒸发管的长度方向延伸，所述蒸发管的一侧与所述卡槽卡接。

可选地，除被所述集气管隔开的相邻所述冷凝管外，其余每相邻两根所述冷凝管之间均设置有一个所述散热件。

可选地，所述蒸发管、所述集液管、所述冷凝管和所述集气管中任意一个的内部均设有沿自身轴向延伸的隔板，以形成多孔管结构。

可选地，所述蒸发管和所述集液管的下端分别与所述下集流管插接相连，所述蒸发管和所述集液管的上端分别与所述中集流管插接相连；

所述冷凝管和所述集气管的下端分别与所述中集流管插接相连，所述冷凝管和所述集气管的上端分别与所述上集流管插接相连。

可选地，所述热虹吸散热器还包括散热风扇，所述散热风扇设置在所述冷凝管的一侧，以产生冷却气流对所述冷凝管进行散热。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种热虹吸散热器，其工作过程如下：开始时在蒸发部内填充液态的换热介质，进而使导热件和待散热器件接触连接，则可将待散热器件的热量传递给蒸发管内的换热介质，使换热介质受热蒸发变为气体并向上流入中集流管的下腔。之后，气态的换热介质会依次流经集气管、上集流管和冷凝管。由于冷凝管和散热件接触连接，所以换热介质会在冷凝管内发生冷凝重新变为液态，从而通过散热件将待散热器件的热量传递到外界，实现对待散热器件的散热。同时，在重力作用下液态的换热介质会向下流动进入中集流管的上腔，之后依次流经集液管和下集流管，再由下集流管流入蒸发管进行再次蒸发，最终实现换热介质的循环，可以对待散热器件进行持续散热。

整体来看，通过以上设置可以使气态的换热介质集中在蒸发管和集气管中流动，使液态的换热介质集中在冷凝管和集液管中流动，从而能够获得更良好的气液分离效果，使得换热介质的循环流动更加顺畅，提高整体散热效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的热虹吸散热器的整体剖视结构示意图；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是本发明实施例提供的热虹吸散热器和待散热器件连接时的正视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的热虹吸散热器和待散热器件连接时的侧视结构示意图(含散热风扇)；

图5是本发明实施例提供的热虹吸散热器中导热板的结构示意图；

图6是图5中B处的放大结构示意图；

图7是本发明实施例提供的热虹吸散热器中蒸发管的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的热虹吸散热器中集液管的分解结构示意图。

图中：

100、待散热器件；

1、蒸发部；11、下集流管；111、进出液管；12、蒸发管；13、集液管；131、集液扁管；132、汇液管；1321、插槽；14、导热件；141、导热板；1411、卡槽；1412、避让槽；

2、中集流管；21、隔板；22、上腔；23、下腔；

3、冷凝部；31、上集流管；32、冷凝管；33、集气管；331、集气扁管；332、汇气管；34、散热件；

4、散热风扇。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种热虹吸散热器，如图1-图3所示，该热虹吸散热器包括由下到上依次设置的蒸发部1、中集流管2和冷凝部3。其中，蒸发部1包括下集流管11、蒸发管12、集液管13和导热件14，冷凝部3包括上集流管31、冷凝管32、集气管33和散热件34。下集流管11、中集流管2和上集流管31均横向设置。

蒸发管12和集液管13均纵向设置且二者均连通于下集流管11的上方，导热件14和蒸发管12接触连接并与集液管13间隔设置，导热件14还能够与待散热器件100接触连接。冷凝管32和集气管33均纵向设置且二者均连通于上集流管31的下方，散热件34和冷凝管32接触连接并与集气管33间隔设置。在中集流管2内还设置有横向的隔板21，该隔板21将中集流管2的内腔分隔为上腔22和下腔23，蒸发管12的上端和集气管33的下端分别与下腔23连通，冷凝管32的下端和集液管13的上端分别与上腔22连通。以图1所示方向为例，图中的左右方向即为横向，图中的上下方向即为纵向。

按以上设置，开始时在蒸发部1内(包括下集流管11、蒸发管12和集液管13的内部)填充液态的换热介质(如R134a)，进而使导热件14和待散热器件100接触连接，则可通过导热件14将待散热器件100的热量传递给蒸发管12内的换热介质，使蒸发管12内的换热介质受热蒸发变为气体并向上流动进入中集流管2的下腔23。之后，气态的换热介质会由中集流管2的下腔23进入集气管33，进而由集气管33进入上集流管31内，再由上集流管31进入冷凝管32内。由于冷凝管32和散热件34接触连接，所以气态的换热介质会在冷凝管32内发生冷凝重新变为液态的换热介质，从而通过散热件34将待散热器件100的热量传递到外界，实现对待散热器件100的散热。同时，在重力作用下液态的换热介质会向下流动进入中集流管2的上腔22，再由中集流管2的上腔22进入集液管13。之后，集液管13内的换热介质又会流入下集流管11，再由下集流管11流入蒸发管12进行再次蒸发，最终实现换热介质的循环，可以对待散热器件100进行持续散热。

对于上述过程，还需要说明的是，由于导热件14和集液管13间隔设置，所以可防止导热件14直接将待散热器件100的热量传递给集液管13，避免换热介质在集液管13内进行蒸发。同理，由于散热件34和集气管33间隔设置，所以可防止集气管33通过散热件34散热，避免换热介质在集气管33内进行冷凝。

整体来看，通过以上设置可以使气态的换热介质集中在蒸发管12和集气管33中流动，使液态的换热介质集中在冷凝管32和集液管13中流动，从而能够获得良好的气液分离效果，使得换热介质的循环流动更加顺畅，提高了整体散热效果。

本实施例中，在下集流管11的下部连接有进出液管111，以供充入换热介质，方便使用。

可选地，如图4所示，该热虹吸散热器还包括散热风扇4，散热风扇4设置在冷凝管32的一侧，以产生冷却气流对冷凝管32进行散热，进一步增强散热效果。由于散热风扇4的结构为现有技术，所以在此不再赘述。

下面，对该热虹吸散热器的具体设置进行介绍。

如图1和图2所示，蒸发管12和集液管13均设置有多根，多根蒸发管12和多根集液管13在中集流管2的下方横向排列成一排，且任意两根集液管13之间均通过至少一根蒸发管12间隔设置。按此，可实现液态换热介质的分散式蒸发，提高蒸发效率，同时可实现液态换热介质的分散式收集，提高收集效率，最终使整体散热效果得到进一步提升。

类似地，冷凝管32和集气管33也均设置有多根，多根冷凝管32和多根集气管33在中集流管2的上方横向排列成一排，且任意两根集气管33之间均通过至少一根冷凝管32间隔设置。按此，可以实现气态换热介质的分散式冷凝，提高冷凝效率，同时可实现气态换热介质的分散式收集，提高收集效率，最终使整体散热效果得到进一步提升。

本实施例中，集液管13的数量少于冷凝管32的数量，且单根集液管13的横截面积大于单根冷凝管32的横截面积，以实现集中收集液态换热介质的目的。类似地，集气管33的数量少于蒸发管12的数量，且单根集气管33的横截面积大于单根蒸发管12的横截面积，以实现集中收集气态换热介质的目的。

此外，于零部件之间的连接设置上，蒸发管12和集液管13的下端分别与下集流管11插接相连，蒸发管12和集液管13的上端分别与中集流管2插接相连，冷凝管32和集气管33的下端分别与中集流管2插接相连，冷凝管32和集气管33的上端分别与上集流管31插接相连，整体结构简单可靠，且制造方便。

以导热件14的设置而言，如图4所示，其包括两个导热板141。两个导热板141相对设置于多根蒸发管12的两侧，且两个导热板141均同时与所有蒸发管12抵接。同时，两个导热板141还均与每一集液管13间隔设置。按以上设置，一方面可以使蒸发管12的两侧分别与两个导热板141接触，提高导热效率；另一方面，可以保证导热板141不与集液管13直接接触，避免将热量传递给集液管13。

具体地，如图5和图6所示，每个导热板141上与蒸发管12相对的一侧(即导热板141的内侧)均横向设置有一排卡槽1411，卡槽1411和蒸发管12一一对应设置，且每个卡槽1411均沿蒸发管12的长度方向延伸。卡槽1411与蒸发管12的一侧卡接，以保证导热板141和蒸发管12接触良好。进一步地，在每个导热板141上还设置有避让槽1412，避让槽1412和集液管13一一对应设置，且每个避让槽1412均沿集液管13的长度方向延伸。避让槽1412间隔套设在集液管13的外部，以避免导热板141和集液管13直接接触。

此外，由图3和图4还可看到，每个导热板141的外侧均设置为平面。此时，两个导热板141的外侧均能够同时与多个待散热器件100抵接，从而对多个待散热器件100进行散热，提高工作效率。可以理解的是，待散热器件100与导热板141的接触位置可以根据实际需要进行设置，在此不再赘述。

以散热件34的设置而言，如图2所示，除被集气管33隔开的相邻冷凝管32外，其余每相邻两根冷凝管32之间均设置有一个散热件34，以保证良好的散热效果。本实施例中，散热件34均为蛇形翅片，且蛇形翅片沿冷凝管32的长度方向设置，以进一步提高散热效果。

优选地，如图7所示，蒸发管12设置为扁管，以提升换热面积，提高导热效率。类似地，冷凝管32也设置为扁管，以提升换热面积，提高散热效率。本实施例中，蒸发管12和冷凝管32的宽面均与中集流管2的轴线垂直设置。进一步地，在导热板141上，卡槽1411设置为矩形槽，其内壁同时与蒸发管12的两个宽面抵接，可以最大程度地保证导热效果，且结构简单，易于加工。

而对于集液管13，如图8所示，其包括并行设置的两个集液扁管131，以获得较大的通流面积；在两个集液扁管131的两端还各设有一个汇液管132。每个汇液管132上均设有中部开孔的两个插槽1321，集液扁管131插接在插槽1321内以和汇液管132相连，且通过插槽1321可限制集液扁管131继续移动。进一步地，集液管13通过上下两个汇液管132分别与中集流管2和下集流管11插接相连。

类似地，集气管33包括两个集气扁管331和两个汇气管332，其具体设置可参考集液管13，在此不再赘述。

可选地，对于蒸发管12、集液管13、冷凝管32和集气管33中的任意一个，其内部还设有沿自身轴向延伸的隔板21，以形成多孔管结构，从而能够在保证换热介质流动的同时，增强管的结构强度，更加耐用。本实施例中，蒸发管12、冷凝管32、集液扁管131和集气扁管331均设置为多孔扁管。可以理解的是，隔板21的数量可以根据实际需要进行设置，以形成两孔、三孔甚至更多孔的结构。

从整体而言，蒸发部1、中集流管2和冷凝部3的横向尺寸基本一致，蒸发部1和冷凝部3的纵向尺寸基本一致。进一步地，下集流管11、蒸发管12、集液管13、中集流管2、上集流管31、冷凝管32和集气管33的轴线均共面设置，整体近似板状结构，厚度尺寸较小，利于节约空间。

综上，本实施例提供了一种热虹吸散热器，可以使气态的换热介质集中在蒸发管12和集气管33中流动，使液态的换热介质集中在冷凝管32和集液管13中流动，获得良好的气液分离效果，使得换热介质的循环流动更加顺畅，提高整体散热效果。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。