技术领域
[0001] 本实用新型属于
电子产品散热技术领域，具体为
环路热管的
蒸发器和散热装置。
背景技术
[0002] 大功率电子芯片的冷却是电子、计算机、通讯和光电设备中非常重要的一个技术环节。目前市场上针对大功率电子器件散热常用的方法包括以下几种：(1)
风扇+
散热器；(2)风扇+热管+散热器；(3)风扇+液冷技术。虽然这几种方法在一定程度上可以解决大功率器件的散热问题，但是仍存在如下缺点：(1)风扇+散热器，为了增强散热装置的散
热能力，只有通过增大散热翅片的面积以及提高风扇转速，导致的结果是噪音大，散热装置体积大而且厚重，不利于安装以及对电子器件会产生很大的压力；(2)风扇+热管+散热器，虽可以解决方法1中的缺点，但是其本身会增加机构复杂度，热管的设计以及安装常常受到实际结构的限制，并且在有限根热管作用下，其散热能力仍还是有限的；3)液冷技术，在性能上超越以上两种方式，并且液冷散热技术的潜力是非常高的，一款小型液冷散热装置，如果经过性能优化，在控制噪声前提下，散发1kW的热量已经能够实现(液冷散热器整体热阻可以低到0.12℃/W以下)。但是液冷技术存在机构极其复杂，其增加的驱动液体工质循环的
泵以及目前还没有一种能够完全保证不
泄漏的管道连接技术，都将影响到液冷散热装置的实际使用寿命，还有液冷散热装置的造价最高，是普通热管散热器的3倍以上(同样散热能力下)。
[0003] 亦此，即有了一种可以解决上述诸缺失之环路热管技术的产生。环路热管技术实用新型于1974年，并广范应用于航空航天领域，近几年来环路热管技术逐渐进入电子芯片散热领域。环路热管是集合了热管以及液冷散热技术的优点同时抛弃了各自的缺点的一种散热方式，散热潜力同液冷技术样，一款紧促型微小环路热管，可以轻松实现500W及以上的散热(环路热管整体热阻可以低到0.15℃/W以下)，同时其造价远低于液冷技术。环路热管散热器还具有以下优点：(1)性能受重力影响小于普通热管；结构形状可以多样化，满足不同使用需求等。由于环路热管制造工艺和普通热管类似，因此其可靠性和使用寿命和普通热管一样可以广泛使用在一些要求比较苛刻的环境中。
[0004] 传统的环路热管散热器主要包括带有毛细结构的蒸发器，提供工作介质循环的
蒸汽管道和液体管道以及把热量释放到环境的
冷凝器。工作时，蒸发器底面接收从发热器件(例如，电子芯片)传递过来的热量，工作介质在毛细结构内部蒸发，蒸汽离开蒸发器，通过蒸汽管道流到带有翅片的冷凝器，蒸汽在冷凝器通过，把热量释放到流
过冷凝器的环境介质中(例如空气)，蒸汽经自然冷却或风扇强制冷却后转变为液体，液体在毛细力的作用下经由液体管道返回蒸发器，完成一次
热力学循环，据此循环往复，持续不断地把热量从发热器件释放到周围空气中。
[0005] 目前也有一些环路热管使用在电子散热领域产品的
专利，如中国专利
申请号为：01259718.X、200810028106.7和200910077583.7等专利文献所公开的。现有专利涉及蒸发器的设计，其基本结构基本包括以下两种形式：(1)圆筒形结构(cylindertype)；(2)平板结构(flatplatetype)。其中，圆筒形结构是传统环路热管的基本结构。平板结构目前有两种形式：(1)盘状平板形式(disktype)；(2)利用微加工技术制成的平板形式(ZL01259718.X)；(3)
底板加上盖结构的分体式平板形式(ZL200910077583.7)。
[0006] 由于普通电子芯片的形状基本为四方形(正方体或者长方体)，圆筒形蒸发器因圆筒管径不利于和芯片的平表面
接触，
传热效果差。通过微加工技术制成的平板形式蒸发器的环路热管的散热性能都还没有达到商业使用的要求。而现有的盘状平板形式则因蒸发器的制作过程复杂，并且在安装时会占用额外的空间。其
中底板加上盖结构的分体式平板结构，不仅对加工
精度和安装要求高，而且气密性也容易出问题。
发明内容
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单、加工方便、气密性好的环路热管蒸发器。
[0008] 在提供上述环路热管蒸发器的同时，本实用新型还提供一种环路热管的散热装置。
[0009] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种环路热管的蒸发器，包括取热体和吸液芯，所述取热体设置有容置空间，该容置空间用以置设所述吸液芯，所述取热体的两侧设置有
接口，分别用于连接蒸汽管路和液体管路，所述取热体的外形为方形，所述容置空间的横截面为圆形或椭圆形。
[0010] 可选的，所述取热体的容置空间壁上或所述吸液芯上设置有蒸汽排泄通道。
[0011] 可选的，所述蒸汽排泄通道的截面为拱形、矩形、锯齿形、类圆形、
蜂巢形或多
角形。
[0012] 可选的，所述蒸汽排泄通道为两个或两个以上，所述两个通道之间设置有连通的槽道。
[0013] 可选的，所述吸液芯的横截面为圆形或椭圆形，所述吸液芯与所述取热体的容置空间壁
过盈配合。
[0014] 可选的，所述吸液芯至少包括两层，所述吸液芯的最外层相对其它层的毛细孔径或通道更致密。
[0015] 可选的，所述取热体的容置空间壁上设置有锯齿形或尖刀形蒸汽排泄通道，当所述吸液芯装配到所述取热体的容置空间时，所述蒸汽排泄通道的壁槽部分嵌入所述吸液芯的最外层。
[0016] 可选的，所述吸液芯的一端设置有底座，所述底座横截面周长大于所述吸液芯横截面周长，所述取热体一端的容置空间壁上设置有台阶，所述吸液芯的底座设置在所述取热体台阶形成的空腔内。
[0017] 可选的，所述吸液芯的底座的横截面为圆形或椭圆形，所述底座与所述取热体的容置空间壁过盈配合。
[0018] 可选的，所述蒸发器还包括底盖，所述底盖设置在所述取热体靠近所述吸液芯底座的一端，所述底盖、吸液芯底座和所述取热体容置空间壁之间设置有储液腔。
[0019] 可选的，所述蒸发器还包括底盖，所述底盖设置在所述取热体靠近所述吸液芯底座的一端，所述底盖和吸液芯底座之间设置有储液腔。
[0020] 可选的，所述蒸发器还包括底盖，所述底盖设置在所述取热体靠近所述吸液芯底座的一端，所述底盖内设置有储液腔。
[0021] 可选的，所述吸液芯底座与所述储液腔之间还设置有
隔热块。
[0022] 可选的，所述隔热块与所述吸液芯底座之间还设置有隔热空腔。
[0023] 可选的，所述底盖上设置有与所述液体管路连接的接口。
[0024] 可选的，所述底盖通过
焊接、螺丝和/或
螺纹与所述取热体固定。
[0025] 可选的，所述蒸发器还包括顶盖，所述顶盖设置在所述取热体与蒸汽管路连接的一侧，所述顶盖上设置有与所述蒸汽管路连接的接口。
[0026] 可选的，所述吸液芯由
金属粉末、金属网或陶瓷粉末制成的多孔材料。
[0027] 可选的，所述吸液芯的形状为回转结构体。
[0028] 可选的，所述吸液芯靠近其底座一侧设置有
盲孔，所述液体管路的一端设置在所述盲孔中。
[0029] 可选的，所述吸液芯的上部设置有凹形储液腔。
[0030] 可选的，所述蒸发器的壳体材料为
铝材质。
[0031] 本实用新型还提供了一种环路热管的散热装置，包括蒸汽管路、液体管路、冷凝器和上述任一种所述的蒸发器，所述蒸发器两侧分别通过蒸汽管路和液体管路与所述冷凝器相连，形成闭合散热回路。
[0032] 本实用新型提供的环路热管的蒸发器，包括取热体和吸液芯，所述取热体设置有容置空间，该容置空间用以置设所述吸液芯，所述取热体的两侧设置有接口，分别用于连接蒸汽管路和液体管路，所述取热体的外形为方形，所述容置空间的横截面为圆形或椭圆形。由于所述取热体的外形采用方形，其能与普通电子芯片的四方形体(正方体或者长方体)紧紧贴合，实现真正融合。同时，取热体容置空间的横截面采用圆形或椭圆形，容易实现吸液芯与取热体间的密封。方便加工，易于产业化，能够真正实现高热流
密度下的安全运行。
这种蒸发器能够实现蒸发器处于整个散热系统的下方，倾斜15°，甚至45°，60°等要求，实现热控系统结构紧凑的要求。
[0033] 在进一步的技术方案中，所述吸液芯的横截面可以为圆形或椭圆形，所述吸液芯与所述取热体的容置空间壁过盈配合，可以通过机加工实现。以实现吸液芯与取热体容置空间壁间完全密封无漏气。
[0034] 在另进一步的技术方案中，吸液芯可以至少包括两层，所述吸液芯的最外层相对其它层的毛细孔径或通道采用更致密的结构，以产生足够的毛细压头。在所述取热体的容置空间壁上可以设置有锯齿形或尖刀形蒸汽排泄通道，当所述吸液芯装配到所述取热体的容置空间时，所述蒸汽排泄通道的壁槽部分嵌入到所述吸液芯的最外层，这样也可以确保吸液芯与取热体容置空间壁间完全密封无漏气。
[0035] 在进一步的技术方案中，所述吸液芯的一端设置有底座，所述底座横截面周长大于所述吸液芯横截面周长，所述取热体一端的容置空间壁上设置有台阶，所述吸液芯的底座设置在所述取热体台阶形成的空腔内，所述底座与所述取热体的容置空间壁过盈配合。储液器设置在所述底座外面，这样可以实现吸液芯与储液器完全密封无漏气，从而克服了吸液芯与取热体的容置空间壁、吸液芯与储液器完全密封无漏气的矛盾，使得所述环路热管蒸发器具有较高的热控性能，同时也实现了取热体与电子芯片的有机融合，真正实现高热流密度下的安全运行。
[0036] 在进一步的技术方案中，所述吸液芯底座与所述储液腔之间还可以设置有隔热块。进一步的，在所述隔热块与所述吸液芯底座之间还可以设置有隔热空腔。这样可以避免取热体容置空间中的热量传递到储液腔中形成漏热，引起储液腔中液体
温度的升高，从而降低散热效果，甚至导致系统的崩溃，失效。
[0037] 在进一步的技术方案中，所述吸液芯的上部可以设置有凹形储液腔。在环路热管未启动时，所述凹形储液腔中存储有液态工质。当环路热管启动后，蒸发器温度升高，在未形成工质的有效循环之前，所述凹形储液腔中存储的液态工质可以对吸液芯进行补充，避免蒸发器温度一直升高而不能形成工质的有效循环，甚至导致被散热对象的损坏。
[0038] 本实用新型提供的环路热管散热装置由于包括上述环路热管的蒸发器，也具有相对应的技术效果。
附图说明
[0039] 图1为表示本实施方式所涉及的蒸发器纵截面图；
[0040] 图2为表示本实施方式所涉及的蒸发器横截面图；
[0041] 图3-图7为表示本实施方式所涉及的不同种吸液芯的截面图；
[0042] 图8为表示本实施方式所涉及的另一种蒸发器横截面图；
[0043] 图9-图11为表示本实施方式所涉及的另外几种蒸发器横截面图；
[0044] 图12为表示本实施方式所涉及的环路热管的散热装置的结构图。
[0045] 图中：
[0046] 1取热体 11 容置空间 110台阶 12 接口[0047] 13蒸汽排泄通道 14槽道 2吸液芯 21吸液芯的最外层[0048] 22吸液芯底座 23盲孔 24凹形储液腔 3蒸汽管路[0049] 4液体管路 5底盖 6储液腔 7隔热块[0050] 8隔热空腔 9顶盖 100蒸发器 200冷凝器具体实施方式
[0051] 下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中
实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
[0052] 请参见图1至图12，其中图1和图2为本实施方式所涉及环路热管的蒸发器的截面图。所述环路热管的蒸发器包括取热体1和吸液芯2，在所述取热体1内可以设置有容置空间11，该容置空间11用以置设所述吸液芯2，所述取热体1的两侧设置有接口12，分别用于连接蒸汽管路3和液体管路4(如图9所示)，所述取热体1的外形为方形，所述容置空间11的横截面为圆形或椭圆形。蒸发器有锯
齿槽的部分与发热体通过导热
硅胶和螺纹紧固，用于吸收发热体散发的热量。而环路热管的蒸发器常用于电子芯片的散热系统，由于一般电子芯片的外形为四方体，现有的圆筒形结构蒸发器或平板结构蒸发器，无法实现取热体和吸液芯与发热体的完全融合。而本实用新型所述取热体1的外形采用方形，其能与普通电子芯片的四方形体(正方体或者长方体)紧紧贴合，实现真正融合。同时，取热体的容置空间11的横截面设计成圆形或椭圆形，这样也容易实现吸液芯与取热体间的密封，也实现完全融合，从而能够真正实现高热流密度下的安全运行。优选的是，所述吸液芯2可以由金属粉末、金属网或陶瓷粉末制成的多孔材料，例如
铜粉末或铝粉末等。另外，吸液芯2的外形轮廓可以为回转结构，如圆柱体或类圆柱体，这样容易实现装配，且更有利于取热体间的配合密封。
[0053] 请参见图2至图5所示，在本实施方式中，可以在所述取热体1的容置空间壁上或所述吸液芯2上设置蒸汽排泄通道13。当蒸发器受热后，其内的液体工质发生
相变成汽态，汽态工质可以通过所述蒸汽排泄通道13传输到蒸汽管路3。优选的是，所述蒸汽排泄通道13的截面可以为拱形、矩形、锯齿形、类圆形、蜂巢形或多角形等形状。所述蒸汽排泄通道13的数量可以为两个或两个以上，而且在所述两个通道之间还可以设置有连通的槽道14。这样更有利于汽态工质的流通，因为汽态工质在所述蒸汽排泄通道13内流通时，若其中有气泡，就会发生通道堵塞问题，由于设置了连通的槽道14，气泡就会在槽道14处停留、破灭，由此可见设置的槽道14可以防止因蒸汽排泄通道13内因存在气泡而发生通道堵塞的问题。需要说明的是，所述液体工质可以为常温常压下为液态的工质，如
水、丙
酮、甲醇和
乙醇；也可以为常温常压下为气态的工质，如氟利昂R11，R22，R-134a，液
氨等，当然可以是前述两种以上的液态工质的组合物。可以理解的是只要采用与环境和吸热装置材料相容：
具有控温能力，即可以在相对低的
工作温度下(如50℃左右蒸发)能实现较大热流密度吸热的液态工质都可以作为本系统的充装工质。当然，工质及其充装量，也会对散热装置产生影响，比如可能影响到散热装置的
稳定性，对环境的适应性，以及安全运行的性能等。因此，就需要根据具体环境的需要选择相应的工质种类，同时对工质的充装量控制在一个合理的范围内，以提高散热装置的稳定性。
[0054] 在本实施方式中，所述吸液芯2的横截面可以为圆形或椭圆形，所述吸液芯2与所述取热体1的容置空间壁采用过盈配合，通常这种过盈配合可以通过
机械加工实现。这样可以使汽态工质通过蒸汽排泄通道13仅能向蒸汽管路3流动，而防止汽态工质通过吸液芯2和取热体1的容置空间壁之间的间隙回流，引起蒸汽流动的混乱和反串。
[0055] 请参见图7、图8和图11所示，在本实施方式中，所述吸液芯2可以至少包括两层，所述吸液芯的最外层21相对其它层的毛细孔径或通道更致密，以产生足够的毛细压头。如吸液芯的最外层21采用较软的材料制成。而且吸液芯的最外层21可以采用更大孔径或更具有吸液能力的材料或结构，这样可以提高所述吸液芯2的吸液能力。优选的是，所述取热体1的容置空间壁上设置有锯齿形或尖刀形蒸汽排泄通道13，当所述吸液芯2装配到所述取热体1的容置空间11时，所述蒸汽排泄通道13的壁槽部分嵌入到所述吸液芯的最外层21中。这样在结构上实现吸液芯2与取热体1的容置空间壁之间的过盈配合，降低加工成本，气密性更好。同时由于所述蒸汽排泄通道13的壁槽部分嵌入到所述吸液芯的最外层21中，吸液芯中的液体也会更快、更多地传输到所述所述蒸汽排泄通道13的壁槽内，进一步提高散热系统的散热效率。
[0056] 请参见图6、图7和图9所示，在本实施方式中，所述吸液芯2的一端设置有底座，所述底座横截面周长大于所述吸液芯2横截面周长，所述取热体1一端的容置空间壁上设置有台阶110，所述吸液芯底座22设置在所述取热体台阶形成的空腔内。由于设置有台阶110，因此吸液芯底座22与取热体1间的气密性会更好，这样可以防止汽态工质从吸液芯底座22处泄漏。优选的是，所述吸液芯底座22的横截面为圆形或椭圆形，所述吸液芯底座22与所述取热体1的容置空间壁过盈配合。这样可以更进一步提高吸液芯底座22与取热体
1间的
密封性能。
[0057] 请参见图9、图10和图11所示，在本实施方式中，所述蒸发器还可以包括底盖5，所述底盖5设置在所述取热体1靠近所述吸液芯底座22的一端，所述底盖5、吸液芯底座22和所述取热体1容置空间壁之间设置有储液腔6。这样，在工作过程中，吸液芯2可以不断地从所述储液腔6吸取液态工质，通过微液膜蒸发，产生相变吸热。本实用新型中环路热管的蒸发器，吸液芯2和底盖5与取热体1的容置空间壁之间的过盈配合，汽态工质通过蒸汽排泄通道13与蒸汽管路3相通，吸液芯2和/或底盖5将蒸汽排泄通道于所述储液腔6完全隔断，从而实现工作介质在蒸发器内部单向流动。在本实用新型的另外一种实施方式中也可以在所述底盖5和吸液芯底座22之间设置所示储液腔6，或者在所述底盖5内设置所述储液腔6。
[0058] 请参见图6所示，在本实施方式中，所述吸液芯底座22与所述储液腔6之间还可以设置有隔热块7。优选的是，在所述隔热块7与所述吸液芯底座22之间还设置有隔热空腔8(如图11所示)。这样，可以避免容置空间11中的高温汽态工质的热量传递到储液腔6中的液体工质，引起液体工质温度升高，而降低散热效率。另外，可以将所述底盖5通过焊接、螺丝和/或螺纹与所述取热体1固定。以现行底盖5与取热体1间的密封，同时也便于拆装。
[0059] 请参见图9所示，在本实施方式中，所述蒸发器还可以包括顶盖9，所述顶盖9设置在所述取热体1与蒸汽管路3连接的一侧，所述顶盖9上设置有与所述蒸汽管路3连接的接口12。所述底盖5上设置有与所述液体管路4连接的接口12。这样蒸汽管路3和液体管路4的连接与安装都会更方便。
[0060] 请参见图6和图7所示，在本实施方式中，所述吸液芯2靠近其底座一侧可以设置有盲孔23，所述液体管路4的一端设置在所述盲孔23中。这样液态工质可以直接输送到吸液芯2的盲孔中，更有利于吸液芯吸收液体工质，时刻保持吸液芯处于湿润状态，随时对加热面进行供液，从而提高散热效率。
[0061] 请参见图10所示，在本实施方式中，所述吸液芯2的上部还可以设置有凹形储液腔24。这样在环路热管未启动时，所述凹形储液腔24中存储有液态工质。当环路热管启动后，蒸发器温度升高，在未形成工质的有效循环之前，所述凹形储液腔24中存储的液态工质可以对吸液芯进行补充，避免蒸发器温度一直升高而不能形成工质的有效循环，甚至导致被散热对象的损坏。
[0062] 需要说明的是，环路热管的蒸发系统是环路热管技术中的关键环节，一方面要有很高的传热能力，这不仅需要壳体的导热性能相对要好，芯体与壳体的装配性能要相对合理；同时，在工质选择上也要兼顾毒性、对环境的友好型，优良的传热性能和本身与壳体、芯体的相容性等要求；另一方面，蒸发系统的价格也是本环路热管技术是否能够被推广应用，得到市场认可的关键，因此，本蒸发器在壳体材料选择上，采用常见的铝材质。
[0063] 请参见图12所示，一种环路热管的散热装置，包括蒸汽管路3、液体管路4和冷凝器200，以及上述的蒸发器100，所述蒸发器100两侧分别通过蒸汽管路3和液体管路4与所述冷凝器200相连，形成闭合散热回路。在工作时，蒸发器100接收从发热器件传递过来的热量，工作介质在蒸发器内部蒸发，蒸汽离开蒸发器100，通过蒸汽管路3流到冷凝器200，蒸汽在冷凝器200通过，把热量释放到流过冷凝器200的环境介质中(例如空气)，蒸汽经自然冷却或风扇等强制冷却后冷凝成液体，液体在毛细力(由蒸发器的吸液芯提供此作用力)的作用下经由液体管路3返回蒸发器100，完成二次热力学循环，据此循环往复，持续不断地把热量从发热器件释放到周围空气中。同时，由于本实用新型所述一种环路热管的散热装置具有上述环路热管的蒸发器，也能够产生相应的技术效果，在此不再赘述。
[0064] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
