热管换热器及散热装置的制作方法

1.本发明涉及热传导技术领域，尤其涉及一种热管换热器及散热装置。


背景技术：

2.热管是一种高效传热元件，利用工质在管内的蒸发和冷凝来传递热量。热管具有诸多优良特性，如高导热性能、优良的等温性能、热流方向可逆性、热二极管与热开关性能等。重力热管应用时，蒸发段位于下方，冷凝段位于上方，蒸汽在压差作用下流向冷凝段放出热量凝结成液体，并在重力作用下回流至蒸发段。热管由于其性能优越，而被广泛应用于微电子器件散热、空调系统和换热器等领域。
3.将多根热管组装在一起构成热管换热器。现有的多数热管换热器采用隔板将蒸发段和冷凝段分隔开并将热管固定，每根热管都需要单独抽真空充注工质，工艺繁琐，且不能保证每根热管的封装质量完全相同。也有部分热管换热器将蒸发器与冷凝器分别设置，在蒸发器与冷凝器之间通过蒸汽管道与液体管道相连。如公开号为cn103808180b的专利中公开了一种热管冷却装置，该装置中的热管换热器包括设置在外循环风道中的冷凝器和设置在内循环风道中的蒸发器，内外循环风道之间用隔板分隔为相对封闭的空间，蒸发器出口与冷凝器进口间由蒸汽上升管连接，冷凝器出口与蒸发器进口间由液体下降管连接。这种设置的优点在于蒸发器与冷凝器的位置相对较灵活，但是其所占空间较大，换热器整体不够紧凑。
4.为保证封装质量，公开号为cn101556121b的专利公开了一种扁平式热管换热器，由中间气液分离室、冷凝单元以及蒸发单元构成。冷凝单元由集气管、输气管、冷凝扁管组和换热片组成；蒸发单元由集液管、输液管、蒸发扁管组和换热片组成；中间气液分离室设置有导液通道和蓄液腔，冷凝单元与蒸发单元通过中间气液分离室相通。该设计虽然提高了封装质量和换热效率，但结构也相对复杂。
5.同时，现有的热管换热器多注重于流体热交换，蒸发段与冷凝段均布置换热翅片增强换热，不能适用于如锂离子电池类的固体热源散热。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种热管换热器及散热装置，用以解决现有技术中的热管换热器结构复杂、工艺繁琐和热管组封装质量难以保证等问题。
7.根据本发明第一方面的实施例，提供了一种热管换热器，包括：热管组、集液板和换热翅片。所述热管组由多根换热管组成并且上部为冷凝段、下部为蒸发段。其中，各所述换热管通过所述换热翅片连接，所述热管组的下端部与所述集液板连接，且与所述集液板的蓄液腔相连通，所述集液板设有灌注口。
8.根据本发明的实施例，各所述换热管的内部设有彼此间隔开的多根肋片，其中，多根所述肋片将所述换热管的内腔分为多个彼此隔开的微通道，各所述微通道均与所述集液板的蓄液腔相连通。
9.根据本发明的实施例，每个所述换热翅片弯曲形成s形结构，其中，所述换热翅片的s形结构的弯折处连接在相邻两根所述换热管的外表面之间。
10.根据本发明的实施例，各所述换热管构造成扁管结构，其中，所述换热翅片的s形结构的弯折处连接在所述扁管结构的扁平面之间，并且各所述扁管结构的布置呈矩形阵列形式。
11.根据本发明的实施例，所述换热翅片至少布设于所述热管组的冷凝段上。
12.根据本发明的实施例，所述换热翅片同时布设于所述热管组的冷凝段和蒸发段上，并且在所述冷凝段和所述蒸发段之间设置有隔板。
13.根据本发明第二方面的实施例，提供了一种散热装置，该散热装置包括箱体以及设置在所述箱体中的如上所述的热管换热器，其中，多个所述热管换热器彼此布置成矩形阵列形式。
14.根据本发明的实施例，所述箱体上安装有风扇组，所述风扇组对应于所述热管换热器的冷凝段和/或蒸发段设置在所述箱体上。
15.根据本发明的实施例，所述箱体上还设置有进风格栅，其中，所述进风格栅包括作为冷流体进口布置的冷流体进风格栅、以及作为热流体进口布置的热流体进风格栅。
16.根据本发明的实施例，所述冷流体进风格栅在所述箱体上对应于所述热管换热器的冷凝段设置，并且所述热流体进风格栅在所述箱体上对应于所述热管换热器的蒸发段设置。
17.在本发明实施例提供的热管换热器中，所述热管组由多根换热管组成并且上部为冷凝段、下部为蒸发段。其中，各所述换热管通过所述换热翅片连接，所述热管组的下端部与所述集液板连接，且与所述集液板的蓄液腔相连通，所述集液板设有灌注口。抽真空灌注设备与灌注口连接，所述热管组中的各所述换热管均与所述集液板的蓄液腔连通，由此每根所述换热管通过所述灌注口和所述集液板统一完成所述热管组的抽真空和充工质工作。通过这种结构设置，与现有热管换热器相比较，具有结构简单、热管换热器整体结构紧凑、占用空间较小，同时制造工艺简单和操作方便的优势。
18.进一步，在本发明实施例提供的散热装置中，由于采用了如上所述的热管换热器，因此同样具备如上所述的各项优势。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例提供的热管换热器的结构示意图一；
21.图2是本发明实施例提供的热管换热器的换热翅片的连接结构示意图；
22.图3是本发明实施例提供的热管换热器的换热管的截面示意图；
23.图4是本发明实施例提供的热管换热器应用于方形软包锂电池时的组合结构示意图；
24.图5是本发明实施例提供的散热装置的结构示意图一；
25.图6是本发明实施例提供的散热装置的外观结构示意图一；
26.图7是本发明实施例提供的热管换热器的结构示意图二；
27.图8是本发明实施例提供的散热装置的结构示意图二；
28.图9是本发明实施例提供的散热装置的外观结构示意图二；
29.图10是图9的主视图；
30.图11是图10沿a-a方向的剖视图。
31.附图标记：
32.1：热管组；101：换热管；102：肋片；103：微通道；2：集液板；3：换热翅片；4：灌注口；5：导管；6：隔板；7：箱体；8：风扇组；9：方形软包锂电池；10：冷流体进风格栅；11：热流体进风格栅。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
34.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
36.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实施例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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.下面结合图1至图11对本发明实施例提供的热管换热器及散热装置进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
39.如图1所示，本发明的实施例提供了一种热管换热器。该热管换热器包括：热管组1、集液板2和换热翅片3。热管组1由多根换热管101组成并且上部为冷凝段、下部为蒸发段。其中，各换热管101通过换热翅片3连接，热管组1的下端部与集液板2连接，且与集液板2的蓄液腔相连通，集液板2设有灌注口4。抽真空灌注设备与灌注口4连接，热管组1中的各换热管101均与集液板2的蓄液腔连通，由此每根换热管101通过灌注口4和集液板2统一完成热管组1的抽真空和充工质工作。通过这种结构设置，与现有热管换热器相比较，具有结构简单、热管换热器整体结构紧凑、占用空间较小，同时制造工艺简单和操作方便的优势。
40.在本发明的一个可选实施例中，热管组1的下端部插装在集液板2上，在热管组1和集液板2的插装口处进行焊接，使得热管组1和集液板2构成整体式结构。同时，将换热翅片3焊接在各换热管101之间，使得热管组1、换热翅片3和集液板2构成整体式结构。在灌注口4处安装有导管5，灌注口4和导管5的接口处有较好的密封性，导管5远离灌注口4的自由端处设有密封安装帽。
41.在使用过程中，首先将热管组1、集液板2和换热翅片3焊接为一个整体，并在灌注口4处安装导管5；然后将导管5与抽真空灌注设备连接后完成热管组1的抽真空和充工质工作；最后将导管5与抽真空灌注设备断开连接，并在导管5远离灌注口4的自由端处安装密封安装帽。通过这种结构设置，有效地保证了热管组1的封装质量，减小了在现有技术中先封装再焊接的技术难度与风险。同时，与现有技术中的热管换热器相比，该热管换热器具有整体结构紧凑的优势。
42.此处应当指出的是，在本发明的实施例中，在热管组1中所充工质例如为r141b、甲醇或丙酮。
43.如图3所示，在本发明的一个实施例中，各换热管101的内部设有彼此间隔开的多根肋片102，其中，多根肋片102将换热管101的内腔分为多个彼此隔开的微通道103，各微通道103均与集液板2的蓄液腔相连通。
44.如图2所示，在本发明的一个实施例中，每个换热翅片3弯曲形成s形结构，其中，换热翅片3的s形结构的弯折处连接在相邻两根换热管101的外表面之间。
45.更具体地，在本发明的一个实施例中，换热翅片3例如为铝制换热翅片，且换热翅片3的结构形式包括但不限于平直翅片、百叶窗翅片和波纹翅片。通过采用铝制换热翅片，能够减小热管换热器的重量，同时降低制造成本。
46.在本发明的一个实施例中，各换热管101构造成扁管结构。换热翅片3的s形结构的弯折处连接在扁管结构的扁平面之间，并且各扁管结构的布置呈矩形阵列形式。其中，扁管结构为铝制扁管结构。当该热管换热器应用于固体热源散热时，将固体热源安置于扁管结构之间，固体热源直接与扁管结构的扁平面接触，能够减少换热热阻，提高换热效率；同时，通过采用铝制扁管结构，能够减小热管换热器的重量，降低制造成本。
47.更进一步地，在本发明的一个实施例中，集液板2为内部设有长方体蓄液腔的长方体平板，扁管结构布置呈矩形阵列形式，长方体蓄液腔的大小与扁管结构构成的矩形阵列
大小相适应。扁管结构的数量能够根据实际需要自行确定，相应改变长方体蓄液腔的大小与扁管结构相适配，由此使得热管换热器的使用灵活性强，通用性高。
48.如图1和图4所示，在本发明的一个实施例中，换热翅片3至少布设于热管组1的冷凝段上。
49.在实际使用过程中，热管换热器首先通过导管5与抽真空灌注设备相连，完成热管组1的抽真空与充工质工作；然后将导管5与抽真空灌注设备断开连接，在导管5远离灌注口4的自由端处安装密封安装帽；最后热管换热器开始工作。热管换热器工作时，热管组1的蒸发段与热源紧密贴合，热管组1中充注的工质吸热汽化，在压差的作用下，蒸汽流向冷凝段放出热量，热量经换热翅片3快速散出，工质蒸汽凝结成液体并在重力作用下回流至蒸发段，如此循环往复，实现对热源进行降温。
50.在本发明的一个实施例中，如图4所示，热管换热器应用于方形软包锂电池9散热中。换热翅片3布设于热管组1的冷凝段上，方形软包锂电池9与热管组1的蒸发段紧密贴合，热管组1中充注的工质吸热汽化，在压差的作用下，蒸汽流向冷凝段放出热量，热量经换热翅片3快速散出，工质蒸汽凝结成液体并在重力作用下回流至蒸发段，如此循环往复，对方形软包锂电池9进行降温。此处应当说明的是，根据方形软包锂电池9的尺寸大小和数量，可以自行确定热管换热器内各换热管101的大小、数量和布置形式。
51.在本发明的又一个实施例中，换热翅片3同时布设于热管组1的冷凝段和蒸发段上，并且在冷凝段和蒸发段之间设置有隔板6。
52.具体地，如图7所示，在本发明的一个实施例中，热管组1由多根排列成矩形阵列形式的换热管101组成。换热管101之间通过弯曲成s形的换热翅片3连接，热管组1的上部与下部均布置有换热翅片3，即在热管组1的蒸发段和冷凝段均布置换热翅片3。在热管组1中的蒸发段和冷凝段之间设有隔板6。热管组1的下端插入集液板2中，热管组1中的各个微通道103与集液板2内部的长方体蓄液腔相连通。集液板2上设有灌注口4，灌注口4上安装有导管5，用于热管换热器的抽真空与充工质工作。
53.具体实施时，热管换热器首先通过导管5与抽真空灌注设备相连，完成热管组1的抽真空与充工质工作；然后将导管5与抽真空灌注设备断开连接，在导管5远离灌注口4的自由端处安装密封安装帽；最后热管换热器开始工作。热管换热器工作时，热管组1中充注的工质吸热汽化，在压差的作用下，蒸汽流向冷凝段放出热量，热量经换热翅片3快速散出，工质蒸汽凝结成液体并在重力作用下回流至蒸发段，如此循环往复，对热源进行降温。该热管换热器应用于流体换热，在热管组1的蒸发段与冷凝段同时布置换热翅片3，可以提高换热效率。此处应当说明的是，根据热源热负荷的大小，可以自行确定热管换热器内换热管101的大小、数量和布置形式。
54.另外，在本发明的实施例中，还提供了一种散热装置，该散热装置包括箱体7以及设置在箱体7中的多个如上所述的热管换热器，其中，多个热管换热器彼此布置成矩形阵列形式。
55.进一步地，在本发明的一个实施例中，箱体7上安装有风扇组8，风扇组8对应于热管换热器的冷凝段和/或蒸发段设置在箱体7上。
56.具体地，如图5和图6所示，在本发明的一个实施例中，将热源装置与多个热管换热器组装连接后安装在箱体7内，在箱体7上对应于热管换热器的冷凝段处安装有风扇组8。风
扇组8对热管换热器的冷凝段进行强制对流散热。热源装置产生的热量经由热管组1、换热翅片3传递后被风扇8组吹出。
57.在本发明的另一实施例中，箱体7上还设置有进风格栅，其中，进风格栅包括作为冷流体进口布置的冷流体进风格栅10、以及作为热流体进口布置的热流体进风格栅11。
58.进一步地，在本发明的一个实施例中，冷流体进风格栅10在箱体7上对应于热管换热器的冷凝段设置，并且热流体进风格栅11在箱体7上对应于热管换热器的蒸发段设置。其中，冷流体进风格栅10为冷流体进口，热流体进风格栅11为热流体进口。
59.具体地，如图8至11所示，在本发明的一个实施例中，将多个热管换热器集成后安装在箱体7内。在箱体7上对应于热管换热器的冷凝段位置处设有冷流体进风格栅10，并且在箱体7上对应于热管换热器的冷凝段位置处还安装有风扇组8；在箱体7上对应于热管换热器的蒸发段位置处设有热流体进风格栅11，并且在箱体7上对应于热管换热器的蒸发段位置处还安装有风扇组8。具体实施时，冷流体进风格栅10为冷流体进口，热流体进风格栅11为热流体进口。风扇组8分别带动冷流体和热流体流动，进而通过热管换热器来实现热交换。其中，通过调整流入冷流体进口和热流体进口的流体形式为液体或气体，可以实现气-气换热、气-液换热或者液-液换热。
60.此处应当说明的是，对于该散热装置内所安装的热管换热器的数量和布置形式，本发明不作任何限定，散热装置内所安装的热管换热器的数量和布置形式可以根据热源数量、热源尺寸以及热源的排列形式等进行灵活调整。另外需要指出的是，虽然以上以不同实施例的形式对本发明进行了描述，但是应当理解，以上所述的各个不同实施例本质上可以进行相互组合，从而形成未在图中和文字中示出和描述的其他实施方式。换句话说，以上所述仅是本发明的示意性实施例，并不对本发明的保护范围构成任何限定。
61.根据以上所述的实施例，该散热装置包括如上所述的热管换热器，因此同样具备如上所述的热管换热器所具有的各项优势。同时，该散热装置还增加了风扇组8，能够使散热效果得到提升。另外，该散热装置能够实现气-气换热、气-液换热或者液-液换热，具有较高的适应性和灵活性。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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等同替换；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和范围。