散热系统及电子产品的制作方法

1.本技术涉及电子产品散热技术领域，更具体地，涉及一种散热系统及电子产品。


背景技术：

2.目前，随着电子产品的数据处理能力提升，产生的热量也随之提高。因此，如何解决电子产品的散热问题变得越来越重要。
3.在现有的散热设计中，通常采用直管式、平板式或其他类型的热管，将热管靠近热源，冷却液在此处蒸发吸收热量，然后在热管的另一端冷凝，达到散热的目的。但是，现有的散热设计蒸汽和冷凝液均没有固定流向，蒸汽和冷凝液容易回流，降低散热效率。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的是提供一种散热系统的新技术方案，至少能够解决现有技术的散热设计因蒸汽和冷凝液回流导致散热效率低下的问题。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种散热系统，包括：蒸发器，所述蒸发器用于接收热源产生的热量，所述蒸发器内具有用于盛装冷却液的蒸发腔；蒸汽传输管，所述蒸汽传输管的第一端与所述蒸发器内的蒸发腔连通；冷凝器，所述冷凝器的一端与所述蒸汽传输管的第二端连通；液体传输管，所述液体传输管的第一端与所述冷凝器连通，所述液体传输管的第二端与所述蒸发器连通，所述蒸发器、所述蒸汽传输管、所述冷凝器和所述液体传输管之间形成散热回路，且所述冷凝器导出的冷凝液在所述液体传输管的第一端朝向其第二端单向流动。
6.可选地，所述液体传输管包括：管道本体和一个特斯拉阀，所述管道本体与所述特斯拉阀连通，所述特斯拉阀分别包括：主流道，所述主流道的第一端通过所述管道本体与所述冷凝器连通，所述主流道的第二端通过所述管道本体与所述蒸发器连通，所述主流道在所述冷凝器和所述蒸发器之间曲线延伸；多个分流道，多个所述分流道在所述主流道的延伸方向上的两侧交错分布，每个所述分流道在所述主流道中的冷凝液由其第一端朝向第二端流动的过程中，促进冷凝液的流通，同时在所述主流道中的冷凝液由其第二端朝向第一端回流的过程中，阻碍冷凝液的回流。
7.可选地，所述液体传输管包括：管道本体和多个特斯拉阀，所述管道本体的两端分别与所述蒸发器和所述冷凝器连接，多个所述特斯拉阀层叠设置在所述蒸发器内，且多个所述特斯拉阀与所述管道本体连通。
8.可选地，所述蒸发腔内具有蒸发区，所述蒸发区位于所述蒸发腔的上部，多个所述特斯拉阀层叠设置在所述蒸发区。
9.可选地，所述蒸发器还包括：吸液芯，所述吸液芯设于所述蒸发腔，所述吸液芯的一端与所述蒸汽传输管连通，所述吸液芯的另一端与所述液体传输管连通。
10.可选地，所述吸液芯设置有通槽，所述通槽设在所述吸液芯的靠近所述蒸汽传输管的部分。
11.可选地，所述吸液芯的截面为倒z字形，所述吸液芯包括：第一水平芯体、竖直芯体和第二水平芯体，所述第一水平芯体和所述第二水平芯体设置在所述竖直芯体的两侧，以配合形成倒z字形的所述吸液芯，所述第一水平芯体与所述蒸汽传输管连通，所述通槽设于所述第一水平芯体，所述第二水平芯体与所述液体传输管连通。
12.可选地，所述蒸发腔包括蒸发区、过渡区和储液区，所述蒸发区、所述过渡区和所述储液区在所述蒸发腔内依次分布，所述第一水平芯体位于所述蒸发区，所述第二水平芯体位于所述储液区，所述第一水平芯体和所述第二水平芯体之间的部分位于所述过渡区。
13.可选地，所述蒸汽传输管包括：第一管段，所述第一管段与所述蒸发器连通；第二管段，所述第二管段的一端与所述第一管段连接；第三管段，所述第三管段的一端与所述第二管段的另一端连接，所述第三管段的另一端与所述冷凝器连接。
14.可选地，所述第一管段包括：多个连接管路，多个所述连接管路间隔开平行设置，且每个所述连接管路的一端与所述蒸发器连通，每个所述连接管路的另一端与所述第二管段连通。
15.可选地，所述第三管段具有与所述冷凝器连通的出口端，所述出口端在朝向所述冷凝器方向上的径向尺寸逐渐减小。
16.可选地，所述蒸汽传输管的径向尺寸大于所述液体传输管的径向尺寸。
17.可选地，所述冷凝器朝向所述液体传输管的一侧向下倾斜，所述液体传输管与所述蒸发器的靠近底部的位置连通，所述蒸汽传输管与所述蒸发器的靠近顶部的位置连通。
18.根据本技术的第二方面，提供一种电子产品，包括上述实施例中所述的散热系统。
19.根据本发明实施例的散热系统，通过蒸发器、蒸汽传输管、冷凝器和液体传输管之间形成散热回路。并将液体传输管设计成气液单向流动的管路，保证从冷凝器中导出的冷凝液能够从液体传输管的第一端朝向蒸发器单向加速流动，防止冷凝液回流，同时促进蒸汽传输管中的蒸汽保持原流动方向快速流动，提高散热系统的散热效率。
20.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
21.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
22.图1是本发明实施例的散热系统的一个结构示意图；
23.图2是本发明实施例的散热系统的一个侧视图；
24.图3是本发明实施例的散热系统的另一个侧视图；
25.图4是本发明实施例的散热系统的又一个侧视图；
26.图5是本发明实施例的散热系统的蒸发器的一个截面图；
27.图6是本发明实施例的散热系统的蒸发器的另一个截面图；
28.图7是本发明实施例的散热系统的第一水平芯体的截面图；
29.图8是本发明实施例的散热系统的蒸汽传输管的结构示意图；
30.图9是本发明实施例的散热系统的另一个结构示意图；
31.图10是本发明实施例的散热系统的蒸发器的又一个截面图。
32.附图标记：
33.散热系统100；
34.蒸发器10；蒸发腔11；蒸发区111；过渡区112；储液区113；
35.蒸汽传输管20；第一管段21；连接管路211；第二管段22；第三管段23；出口端231；
36.冷凝器30；
37.液体传输管40；管道本体401；特斯拉阀402；主流道41；分流道42；第一回流口421；第二回流口422；
38.吸液芯50；第一水平芯体51；竖直芯体52；第二水平芯体53；
39.冷却液60。
具体实施方式
40.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
41.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
42.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
43.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.下面结合附图具体描述根据本发明实施例的散热系统100。
46.如图1至图4所示，根据本发明实施例的散热系统100包括蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40。
47.具体而言，蒸发器10用于接收热源产生的热量，蒸发器10内具有用于盛装冷却液60的蒸发腔11。蒸汽传输管20的第一端与蒸发器10内的蒸发腔11连通。冷凝器30的一端与蒸汽传输管20的第二端连通。液体传输管40的第一端与冷凝器30连通，液体传输管40的第二端与蒸发器10连通，蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40之间形成散热回路，且冷凝器30导出的冷凝液在液体传输管40的第一端朝向其第二端单向流动。
48.换言之，参见图1至图4，根据本发明实施例的散热系统100能够用于对电子产品散热，散热系统100主要由蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40。其中，蒸发器10用于接收热源产生的热量，蒸发器10内具有蒸发腔11，蒸发腔11用于盛装冷却液60。冷却液60可以是水或其他液体。蒸发器10靠近热源位置，吸收热源产生的热量。蒸发腔11内的冷却液60吸热后蒸发形成饱和蒸汽。蒸汽传输管20的第一端与蒸发器10内的蒸发腔11连通。冷凝器30的一端与蒸汽传输管20的第二端连通。蒸发腔11内产生的饱和蒸汽通过蒸汽传输管20输送给冷凝器30，饱和蒸汽在冷凝器30内释放热量，重新冷凝回液态冷却液60(或称为冷凝液)。液体传输管40的第一端与冷凝器30连通，液体传输管40的第二端与蒸发器10连通。蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40之间形成散热回路。
49.经冷凝器30冷凝后形成的冷凝液通过液体传输管40回到蒸发器10的蒸发腔11内，完成散热系统100散热的同时，还能保证冷却液60在散热回路中循环利用。液体传输管40设计成气液单向流动的管路，冷凝器30导出的冷凝液在液体传输管40的第一端朝向其第二端单向流动，冷凝液在液体传输管40内单向流动的过程中，使冷凝器30中导出的冷凝液能够从液体传输管40的第一端朝向蒸发器10单向加速流动，防止冷凝液回流。同时蒸汽传输管20内的蒸汽受到液体传输管40单向流动的影响，能够促进蒸汽传输管20中的蒸汽保持原流动方向快速流动，提高散热系统100的散热效率。
50.由此，根据本发明实施例的散热系统100，通过蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40之间形成散热回路。并将液体传输管40设计成气液单向流动的管路，保证从冷凝器30中导出的冷凝液能够从液体传输管40的第一端朝向蒸发器10单向加速流动，防止冷凝液回流，同时促进蒸汽传输管20中的蒸汽保持原流动方向快速流动，提高散热系统100的散热效率。
51.根据本发明的一个实施例，液体传输管40包括管道本体401和一个特斯拉阀402，管道本体401与特斯拉阀402连通，特斯拉阀402分别包括主流道41和多个分流道42。
52.具体地，主流道41的第一端通过管道本体401与冷凝器30连通，主流道41的第二端通过管道本体401与蒸发器10连通，主流道41在冷凝器30和蒸发器10之间曲线延伸。多个分流道42在主流道41的延伸方向上的两侧交错分布，每个分流道42在主流道41中的冷凝液由其第一端朝向第二端流动的过程中，促进冷凝液的流通，同时在主流道41中的冷凝液由其第二端朝向第一端回流的过程中，阻碍冷凝液的回流。
53.也就是说，参见图1，液体传输管40可以由管道本体401和一个特斯拉阀402组成，管道本体401与特斯拉阀402连通。每个特斯拉阀402主要由主流道41和多个分流道42组成。其中，主流道41的第一端通过管道本体401与冷凝器30连通，主流道41的第二端通过管道本体401与蒸发器10连通。主流道41构成液体传输管40的主要流动通道，主流道41在冷凝器30和蒸发器10之间曲线延伸。多个分流道42可以在主流道41的延伸方向上的两侧交错分布。其中，每个分流道42具有第一流道口和第二流道口，第一流道口和第二流道口分别与主流道41连通。分流道42可以设计成弧形流道，冷凝液在主流道41内流通的过程中，一部分冷凝液从第一流道口进入分流道42，并从第二流道口导出分流道42，此时从第二流道口导出的冷凝液的流动方向与主流道41内的冷凝液的流动方向一致，从第二流道口导出的冷凝液能够推动主流道41内的冷凝液的流动，进一步促进冷凝液的朝向蒸发器10方向流通。
54.同时在主流道41中的冷凝液出现回流现象时，主流道41内的冷却液60中的一部分从第二流道口回流至分流道42，并从分流道42的第一流道口流出，从第一流道口流出的冷凝液的流动方向与主流道41内回流的冷凝液的方向相反，从而阻碍冷凝液的回流，保证液体传输管40内的液体或气体的流动具有单向流动性。同时蒸汽传输管20内的蒸汽受到液体传输管40单向流动的影响，能够促进蒸汽传输管20中的蒸汽保持原流动方向快速流动，进一步提高散热系统100的散热效率。
55.根据本法发明的一个实施例，如图9和图10所示，液体传输管40也可以由管道本体401和多个特斯拉阀402组件。其中，管道本体401的两端分别与蒸发器10和冷凝器30连接，多个特斯拉阀402可以层叠设置，例如，液体传输管40可以设置有8-10层层叠布置的特斯拉阀402，每一层可以布置10-15排特斯拉阀402。层叠设置的特斯拉阀402可以集成在蒸发器
10中。可选地，蒸发腔11内具有蒸发区111，蒸发区111大致位于蒸发腔11的上部，多个特斯拉阀402层叠设置在蒸发区111。层叠布置的特斯拉阀402能够提供流体流动的单向性，冷却液60在蒸发腔11内蒸发，冷却液60蒸发释放相变力作为动力。在特斯拉阀402单向作用下，冷却液60和蒸汽在散热系统100内沿蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40之间形成散热回路循环，提高散热效率。
56.在本发明的一些具体实施方式中，蒸发器10还包括：吸液芯50，吸液芯50设于蒸发腔11，吸液芯50的一端与蒸汽传输管20连通，吸液芯50的另一端与液体传输管40连通。吸液芯50设置有通槽，通槽设在吸液芯50的靠近蒸汽传输管20的部分。
57.换句话说，如图5和图6所示，蒸发器10的蒸发腔11内可以设置有吸液芯50，冷却液60和蒸汽能够在吸液芯50内流通。吸液芯50的一端与蒸汽传输管20连通，吸液芯50的另一端与液体传输管40连通。吸液芯50的孔径可以设置为0.1-0.5mm，保证吸液芯50孔径大，渗透率高，便于提供更好的流体流通性能。参见图7，吸液芯50上可以设置有通槽，通槽设置在吸液芯50的靠近蒸汽传输管20的部分。蒸汽通过通槽在蒸发腔11内流动，可以进一步增大换热面积，提高换热效率。
58.根据本发明的一个实施例，吸液芯50的截面为倒z字形，吸液芯50包括：第一水平芯体51、竖直芯体52和第二水平芯体53，第一水平芯体51和第二水平芯体53设置在竖直芯体52的两侧，以配合形成倒z字形的吸液芯50，第一水平芯体51与蒸汽传输管20连通，通槽设于第一水平芯体51，第二水平芯体53与液体传输管40连通。
59.也就是说，如图5和图6所示，吸液芯50的截面可以设置成倒z字形，吸液芯50主要由第一水平芯体51、竖直芯体52和第二水平芯体53组成，其中，第一水平芯体51和第二水平芯体53设置在竖直芯体52的两侧，第一水平芯体51、竖直芯体52和第二水平芯体53配合形成倒z字形的吸液芯50。第一水平芯体51设于蒸发腔11的顶部，第一水平芯体51与蒸汽传输管20连通。第二水平芯体53设置在蒸发腔11的底部，第二水平芯体53与液体传输管40连通。通槽设置在第一水平芯体51上，蒸发腔11内的蒸汽通过第一水平芯体51上的通槽在蒸发腔11流动，增大换热面积。
60.根据本发明的一个实施例，蒸发腔11包括蒸发区111、过渡区112和储液区113，蒸发区111、过渡区112和储液区113在蒸发腔11内依次分布，第一水平芯体51位于蒸发区111，第二水平芯体53位于储液区113，第一水平芯体51和第二水平芯体53之间的部分位于过渡区112。
61.换句话说，蒸发腔11可以分成蒸发区111、过渡区112和储液区113，图6中虚线将蒸发腔11划分成蒸发区111、过渡区112和储液区113。蒸发腔11的上部腔体称为蒸发区111，蒸发腔11的下部腔体称为储液区113，蒸发区111和储液区113之间的部分称为过渡区112。其中，蒸发区111和储液区113的高度可以设计成大约占蒸发腔11高度的1/3-3/8，大概是过渡区112高度的1-1.5倍。第一水平芯体51位于蒸发区111，第二水平芯体53位于储液区113，第一水平芯体51和第二水平芯体53之间的部分位于过渡区112。吸液芯50将冷却液60从蒸发腔11底部的储液区113抽吸到靠近热源(蒸发腔11上部)的蒸发区111，保证冷却液60在蒸发区111更快吸热蒸发。
62.参见图6，当散热系统100在初始状态下，蒸发腔11内的冷却液60的液位大致位于过渡区112。此后，冷却液60吸收热源热量，冷却液60蒸发，液面下降，直至与冷凝速度平衡，
液面稳定。当热源温度过热时，蒸发腔11内温度高，蒸发速度快，液面下降至储液区113，蒸汽在特斯拉阀402(液体传输管40)的作用下仍然按照设定流动路线流动。当热源温度低时，冷却速度大于蒸发速度，液位上升，在过渡区112积蓄冷却液60，保证液体在冷凝器30内的液面高度稳定，冷凝器30正常运行。因此，通过设计过渡区112，增加了液面缓冲区。在热源温度高时，在冷却液60蒸发快的过程中，提供充足冷却液60供给，避免出现蒸发腔11烧干的情况。在热源温度低时，冷却液60在过渡区112积蓄，保证冷凝器30内液面为正常工作液面。
63.根据本发明的一个实施例，蒸汽传输管20包括第一管段21、第二管段22和第三管段23。
64.具体地，第一管段21与蒸发器10连通。第二管段22的一端与第一管段21连接。第三管段23的一端与第二管段22的另一端连接，第三管段23的另一端与冷凝器30连接。
65.也就是说，如图8所示，蒸汽传输管20主要由第一管段21、第二管段22和第三管段23组成。第一管段21、第二管段22和第三管段23之间连接成一个匚形管道。其中，第一管段21与蒸发器10连通。蒸发器10内产生的蒸汽能够进入第一管段21，第二管段22分别连接第一管段21和第三管段23。第三管段23的另一端与冷凝器30连接。蒸汽经第一管段21、第二管段22和第三管段23中流通后进入冷凝器30。可选地，第一管段21包括多个连接管路211，多个连接管路211间隔开平行设置，并且每个连接管路211的一端与蒸发器10连通，每个连接管路211的另一端与第二管段22连通。连接管路211的个数可以是2-4个，通过将第一管段21设置成多个连接管路211，能够有效降低蒸汽进入蒸汽传输管20的流阻，促进蒸汽更快进入冷凝器30，提高散热系统100的冷却效率。
66.根据本发明的一个实施例，第三管段23具有与冷凝器30连通的出口端231，出口端231在朝向冷凝器30方向上的径向尺寸逐渐减小。
67.换句话说，参见图1和图8，第三管段23具有与冷凝器30连通的出口端231，第三管段23的出口端231形成变径管，出口端231在朝向冷凝器30方向上的径向尺寸逐渐减小，其中出口端231的最大管径大约是出口端231最小管径的1.2-1.4倍。通过将第三管段23的出口端231设计成变径管，能够保证蒸汽流通该位置时，加速进入冷凝器30，进一步提高散热系统100的冷却效率。
68.在本发明的一些具体实施方式中，蒸汽传输管20的径向尺寸大于液体传输管40的径向尺寸。冷凝器30朝向液体传输管40的一侧向下倾斜，液体传输管40与蒸发器10的靠近底部的位置连通，蒸汽传输管20与蒸发器10的靠近顶部的位置连通。
69.也就是说，如图1和图2所示，蒸汽传输管20的管径可以大于液体传输管40的管径，其中，第三管段23的出口端231的最小管径可以与液体传输管40的管径相当。冷凝器30朝向液体传输管40的一侧向下倾斜布置，同时，由于蒸发腔11具有蒸发区111、过渡区112和储液区113，液体传输管40与蒸发器10内储液区113的位置连通，蒸汽传输管20与蒸发器10内蒸发区111的位置连通，保证液体传输管40和蒸汽传输管20在蒸发器10的高度方向上形成高度差，该高度差大概为蒸发腔11高度的1/4-1/3。
70.在本技术的一些实施方式中，由于蒸发腔11内设计有过渡区112，允许散热系统100整体向蒸汽传输管20倾斜10-20
°
，使蒸汽传输管20在低位，依然可以正常运行。当倾斜角度大于20
°
，冷却液60在蒸汽传输管20内堆积，能够依靠蒸发相变力、蒸发的蒸汽压力推动冷却液60在散热系统100内循环，保证散热系统100整体向特斯拉阀402回流段(液体传输
管40)倾斜无影响。
71.参见图2至图4，散热系统100中设置了蒸汽传输管20与液体传输管40的高度差，该高度差是蒸发腔11高度的1/4-1/3。冷凝器30倾斜布置连接蒸汽传输管20与液体传输管40。冷却液60在蒸发腔11被抽吸上升过程中蒸发，蒸汽在倾斜的冷凝器30中冷凝，利用重力促进蒸发冷凝循环。
72.在本技术中，倾斜的冷凝器30在初始状态下液面在过渡区112之间，冷凝器30内50％-60％的液体为非工作、低能耗工作状态，热源温度提高，蒸发速度提高，冷凝速度小于蒸发速度，冷凝器30液面下降，冷却效率逐渐提高。热源温度降低后，冷凝速度大于蒸发速度，冷凝器30液面上升冷却效率逐渐恢复，能耗下降，实现散热系统100的冷却效率的自动调节。
73.总而言之，根据本发明实施例的散热系统100，通过蒸发器10、蒸汽传输管20、冷凝器30和液体传输管40之间形成散热回路。并将液体传输管40设计成气液单向流动的管路，保证从冷凝器30中导出的冷凝液能够从液体传输管40的第一端朝向蒸发器10单向加速流动，防止冷凝液回流，同时促进蒸汽传输管20中的蒸汽保持原流动方向快速流动，提高散热系统100的散热效率。
74.根据本技术的第二方面，提供一种电子产品，包括上述实施例中的散热系统100。本技术的电子产品可以是智能手表、手机、手环以及电脑等产品。由于根据本发明实施例的散热系统100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的电子产品也应具有相应的技术效果。即本技术的电子设备采用该散热系统100，能够实现冷却液60的单向流动，提高散热系统100的散热效率。
75.当然，对于本领域技术人员来说，电子产品的其他架构及其工作原理是可以理解并且能够实现的，在本技术中不再详细赘述。
76.虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。