具有加熱單元的熱管散熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種散熱器，所述散熱器包括冷板、多個(gè)熱管、多個(gè)散熱片和加熱單元。所述冷板具有第一表面，所述第一表面適用于熱耦合到熱源。每個(gè)所述熱管具有熱耦合到所述冷板的蒸發(fā)器部分以及連接到所述蒸發(fā)器部分的冷凝器部分。所述多個(gè)散熱片熱耦合到所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分。所述加熱單元適用于加熱所述多個(gè)熱管中的一個(gè)分組的冷凝器部分。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有加熱單元的熱管散熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱器，確切地說(shuō)，涉及具有多個(gè)熱管的散熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如大規(guī)模集成電路、電壓調(diào)節(jié)器、電流切換裝置、高速或強(qiáng)電流電路和其他類(lèi)似裝置等電氣半導(dǎo)體裝置會(huì)產(chǎn)生對(duì)其運(yùn)行有害的熱量。因此，需要充分冷卻所述半導(dǎo)體裝置以將所述半導(dǎo)體裝置的運(yùn)行溫度維持在預(yù)定溫度或在預(yù)定溫度以下。
[0003]為了冷卻半導(dǎo)體裝置，通常會(huì)將半導(dǎo)體裝置所產(chǎn)生的熱量從所述裝置轉(zhuǎn)移并消散掉。多種技術(shù)可用于從半導(dǎo)體裝置轉(zhuǎn)移并消散熱量。例如，熱管已用于從半導(dǎo)體裝置移走熱量，并且散熱片(fin)已與熱管一起用于將轉(zhuǎn)移的熱量消散到空氣中。
[0004]熱管是通過(guò)熱管中所含流體的蒸發(fā)和冷凝來(lái)傳熱的封閉管道。具體來(lái)說(shuō)，典型的熱管包括位于熱源(即，半導(dǎo)體裝置)附近的蒸發(fā)器部分和遠(yuǎn)離熱源的冷凝器部分。熱源發(fā)出的熱量致使位于蒸發(fā)器部分內(nèi)的流體蒸發(fā)。蒸汽隨后移動(dòng)到冷凝器部分，從而將熱源產(chǎn)生的熱量傳遞到冷凝器部分。
[0005]熱管的冷凝器部分通常被構(gòu)造成與一系列金屬散熱片熱接觸。冷凝器部分內(nèi)的蒸汽熱量傳到散熱片中，其中散熱片的大表面面積有助于將熱量消散到空氣中。散熱器也已使用鼓風(fēng)機(jī)來(lái)將空氣吹送到散熱片上，以進(jìn)一步有助于消散過(guò)程。隨著蒸汽熱量的消散，蒸汽開(kāi)始冷卻并冷凝。冷凝的流體隨后被輸送回蒸發(fā)器部分再次受熱。蒸發(fā)和冷凝循環(huán)繼續(xù)，以便傳遞和消散熱源產(chǎn)生的熱量，從而冷卻熱源。但是，使用具有散熱器的熱管仍存在困難。
[0006]在低溫環(huán)境中，熱管內(nèi)，尤其是熱管冷凝器部分內(nèi)的液體可能凍結(jié)。如果熱管冷凝器部分內(nèi)的液體凍結(jié)，則熱管蒸發(fā)器部分就不再能夠蒸發(fā)液體，因此除非解凍熱管冷凝器部分內(nèi)的凍結(jié)液體，否則無(wú)法使用熱管。所屬領(lǐng)域中已使用工作范圍大(例如，較低凍結(jié)溫度)的液體來(lái)防止熱管內(nèi)的液體凍結(jié)，而這犧牲了熱管的性能。
[0007]此外，當(dāng)在低溫環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，完全被動(dòng)的熱源可能使得熱源暴露于寬溫度范圍中，因?yàn)闊o(wú)法控制熱管。使得熱源暴露于大幅溫度振蕩中可能會(huì)損壞熱源。
[0008]因此，需要改進(jìn)使用熱管的散熱器以便在低溫環(huán)境中使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種散熱器。所述散熱器包括冷板、多個(gè)熱管、多個(gè)散熱片和加熱單元。所述冷板具有第一表面，所述第一表面適用于熱耦合到熱源。每個(gè)熱管具有熱耦合到所述冷板的蒸發(fā)器部分以及連接到所述蒸發(fā)器部分的冷凝器部分。所述多個(gè)散熱片熱耦合到所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分。所述加熱單元適用于加熱所述多個(gè)熱管中的一個(gè)分組的冷凝器部分。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種熱管加熱方法。所述方法包括:提供冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面適用于熱耦合到熱源；提供多個(gè)熱管，每個(gè)熱管具有熱耦合到冷板的蒸發(fā)器部分以及連接到蒸發(fā)器部分的冷凝器部分；提供多個(gè)散熱片，所述散熱片熱耦合到所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分；以及加熱所述多個(gè)熱管中的一個(gè)分組的冷凝器部分。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是根據(jù)一個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的等距視圖；
圖2是圖1所示散熱器的側(cè)視圖；
圖3是圖1所示散熱器的端視圖；
圖4是根據(jù)一個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的熱管的側(cè)視圖；
圖5和圖6是根據(jù)多個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器布置的等距視圖；
圖7是根據(jù)一個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中所述系統(tǒng)包括散熱器；
圖8A和SB是根據(jù)多個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的側(cè)視圖，其中所述散熱器包括加熱單元；
圖9A和9B是根據(jù)多個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的側(cè)視圖，其中所述散熱器包括加熱單元；
圖10是根據(jù)多個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的側(cè)視圖，其中所述散熱器包括加熱單元；圖11是根據(jù)一個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的側(cè)視圖，其中所述散熱器包括管式加熱器；以及圖12是根據(jù)一個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器的等距視圖，其中所述散熱器包括穿孔。

【具體實(shí)施方式】
[0012]除非上下文明確另作規(guī)定，否則本說(shuō)明書(shū)中所用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)參考。本說(shuō)明書(shū)中關(guān)于兩個(gè)或更多個(gè)零件或者部件“連接”的表述是指所述零件以直接或間接方式聯(lián)接或一起運(yùn)行，即通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間零件或者部件連接，只要形成聯(lián)接即可。本說(shuō)明書(shū)中所用的“直接連接”是指兩個(gè)元件彼此直接接觸。本說(shuō)明書(shū)中所使用的“固定地連接”或“固定”是指兩個(gè)部件以作為一體移動(dòng)并且相對(duì)彼此維持恒定定向的方式連接。本說(shuō)明書(shū)中所用術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”是指一或大于一的整數(shù)(即，多個(gè))。
[0013]除非另作明確說(shuō)明，否則本說(shuō)明書(shū)中所用的方向短語(yǔ)，例如但不限于，頂部、底部、左、右、上、下、前、后及其變體，均涉及附圖中所示元件的方向，并不限制權(quán)利要求書(shū)。
[0014]本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“加熱熱管”以及諸如“加熱熱管冷凝器部分”等類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指以至少足夠?qū)峁軆?nèi)所含工作流體維持在液體形式以免所述工作流體凍結(jié)的量、或者在工作流體凍結(jié)時(shí)以至少足夠解凍所述工作流體的量向熱管供熱?？梢灾苯踊蛘唛g接向熱管供熱，即，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間零件或部件供熱。
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明原理實(shí)施的散熱器5的一個(gè)示例性實(shí)施例的等距視圖。圖2和圖3分別是圖1所示散熱器5的側(cè)視圖和端視圖。圖4是示例性熱管20的側(cè)視圖，所述示例性熱管適用于圖1到圖3中所示的散熱器5。
[0016]參見(jiàn)圖1到圖3，散熱器5包括多個(gè)散熱片10、多個(gè)熱管20和至少一個(gè)冷板30。熱管20各自包括蒸發(fā)器部分26、彎曲部分24和冷凝器部分22 (參見(jiàn)圖4)。如圖1到圖3所示，蒸發(fā)器部分26布置成大體豎直并且連接到冷板30。熱管20還包括冷凝器部分22，所述冷凝器部分相對(duì)于水平面傾斜并且延伸穿過(guò)多個(gè)散熱片10。每個(gè)熱管20的蒸發(fā)器部分26和冷凝器部分22通過(guò)單個(gè)直彎部分24連接。
[0017]蒸發(fā)器部分26和冷凝器部分22各自是管路中的大體直件(straight piece)。在示例性實(shí)施例中，熱管20的蒸發(fā)器部分26以彼此平行的方式延伸，并且熱管20的冷凝器部分22以彼此平行的方式延伸。彎曲部分24包括具有單個(gè)直彎(single straight bend)的管路件。本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“單個(gè)直彎”是指半徑大體恒定并且沒(méi)有大幅扭曲或歪斜的單個(gè)彎曲。每個(gè)熱管20的幾何形狀的復(fù)雜性最小。
[0018]多個(gè)熱管20熱耦合到冷板30。盡管圖1到圖3中示出了熱耦合到冷板30的十六個(gè)熱管20，但是本發(fā)明并不限于此。預(yù)計(jì)，兩個(gè)以上的任意數(shù)量熱管20可以熱耦合到冷板30，同時(shí)維持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0019]相鄰熱管20的豎直蒸發(fā)器部分26具有不同長(zhǎng)度。因此，相鄰熱管20的冷凝器部分22彼此隔開(kāi)并且延伸穿過(guò)散熱片10的不同區(qū)域。如圖1所示，熱管20遍布散熱片10的區(qū)域。相對(duì)于熱管20延伸穿過(guò)散熱片10的相同區(qū)域的構(gòu)造而言，將熱管20延伸穿過(guò)散熱片10的位置分散開(kāi)可提聞散熱片10消散熱管20的熱量的效率。
[0020]熱管20的冷凝器部分22以角度27相對(duì)于水平面傾斜(參見(jiàn)圖4)。例如但不限于，角度27可以在約5度到40度的范圍內(nèi)，或者優(yōu)選地在約5度到20度的范圍內(nèi)。
[0021]如圖1到圖3所示，熱管20的蒸發(fā)器部分26和冷板30布置成大體豎直。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，熱管20的冷凝器部分22和冷板30還可以相對(duì)于垂直軸傾斜。
[0022]如圖1到圖3所示，熱管20插入到冷板30的上表面內(nèi)。但是，預(yù)計(jì)熱管20可以通過(guò)任意合適方式連接到冷板30，以便將其熱耦合，同時(shí)維持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，冷板30可以包括內(nèi)室(例如，蒸汽室)，并且熱管20可以連接到冷板30的上表面并且與冷板30的內(nèi)室流體連通。此外，預(yù)計(jì)熱管20可以通過(guò)諸如但不限于焊接、軟焊(soldering)等方式或者通過(guò)使用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱粘合劑來(lái)附接到冷板30。
[0023]散熱片10彼此隔開(kāi)。散熱片10的數(shù)量、間隔、大小和/或厚度可以不同。例如，散熱片10的數(shù)量、間隔、大小和/或厚度可以基于散熱片10的不同區(qū)域的預(yù)期熱負(fù)荷而進(jìn)行優(yōu)化。
[0024]冷板30適用于熱耦合到熱源(參見(jiàn)圖7)。冷板30可以通過(guò)諸如但不限于導(dǎo)熱粘合劑等任意合適方式熱稱(chēng)合到熱源。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性熱管20的側(cè)視圖。圖4中所示的熱管20可輕易地適用于圖1到圖3中所示的散熱器5。例如，圖1到圖3中所示的熱管20類(lèi)似，但是熱管20的蒸發(fā)器部分26的長(zhǎng)度不同。用于圖1到圖3中所示的散熱器5中時(shí)，熱管20的蒸發(fā)器部分26連接到冷板30。例如，熱管20的蒸發(fā)器部分26可以插入冷板30中。
[0026]熱管20運(yùn)行以通過(guò)熱管20內(nèi)所含液體的蒸發(fā)和冷凝而從蒸發(fā)器部分26向冷凝器部分22傳熱。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)熱管20的蒸發(fā)器部分26受熱時(shí)，液體蒸發(fā)成蒸汽。蒸汽移動(dòng)到冷凝器部分22冷卻并冷凝。所述液體隨后在重力的作用下回流到蒸發(fā)器部分26。所述蒸發(fā)和冷凝循環(huán)從熱管20的蒸發(fā)器部分26向冷凝器部分22傳遞熱能。熱耦合到冷凝器部分22的散熱片10有助于從冷凝器部分22消散熱量。熱管20還可以包括形成于熱管20內(nèi)部上的油繩(wick)，用于幫助將冷凝的液體移動(dòng)到蒸發(fā)器部分26。所述油繩可以延伸穿過(guò)熱管20的全部長(zhǎng)度或者熱管20的一部分。
[0027]冷凝器部分22以角度27相對(duì)于水平面傾斜，從而利用重力幫助冷凝的液體回流到蒸發(fā)器部分26。如本說(shuō)明書(shū)中的其他部分所述，例如但不限于，角度27可以在5度到40度的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在5度到20度的范圍內(nèi)。
[0028]圖5和圖6示出了根據(jù)多個(gè)發(fā)明概念實(shí)施例的散熱器布置。首先參見(jiàn)圖5，多個(gè)散熱器101、102和103布置在一起，從而從一個(gè)或多個(gè)熱源散熱。如圖5所示，散熱器101、102和103各自包括冷板30、附接到冷板30的多個(gè)熱管20以及附接到熱管20的冷凝器部分的多個(gè)散熱片10。散熱器101、102和103類(lèi)似于圖1到圖3中所示的散熱器5。但是，散熱器101、102和103的特性不同。例如，散熱器101和103具有類(lèi)似的特性，但是散熱器102相對(duì)于散熱器101和103具有較高密度的散熱片10(S卩，每單位長(zhǎng)度具有更多散熱片)，其中所述散熱片熱耦合到熱管20的冷凝器部分，從而允許散熱器102相對(duì)于散熱器101或103消散較多熱量。
[0029]繼續(xù)參見(jiàn)圖5，散熱器101、102和103布置成使其對(duì)應(yīng)冷板30共平面并彼此相鄰。所述共平面布置允許多個(gè)冷板30容易地?zé)狁詈系綗嵩?例如，若干功率半導(dǎo)體器件)。此外，導(dǎo)熱構(gòu)件，例如但不限于金屬零件或熱管，可以跨散熱器101、102和103的冷板30附接，從而在將散熱器101、102和103彼此附接的同時(shí)，將散熱器101、102和103熱耦合到一個(gè)或多個(gè)熱源。
[0030]參見(jiàn)圖6，多個(gè)散熱器201、202和203布置在一起，從而從一個(gè)或多個(gè)熱源散熱。在圖6所示的實(shí)施例中，散熱器201和203彼此類(lèi)似并且各自包括冷板30、熱耦合到冷板30的多個(gè)熱管20以及熱耦合到熱管20的冷凝器部分的多個(gè)散熱片10。散熱器202類(lèi)似于散熱器201和203，但是散熱器202使用冷凝器部分長(zhǎng)度大于熱管20的熱管120。此外，散熱器202所包括的散熱片10的數(shù)量大于散熱器201和203。冷凝器部分較長(zhǎng)且散熱片10數(shù)量較多的熱管120允許散熱器202相對(duì)于散熱器201和203消散更多熱量。
[0031]盡管圖5和圖6所示的實(shí)施例包括布置在一起但連接到熱管冷凝器部分的散熱片密度不同或者熱管冷凝器部分長(zhǎng)度不同以及連接到熱管冷凝器部分的散熱片數(shù)量不同的多個(gè)散熱器，但是散熱器的其他特性，例如但不限于，用于每個(gè)散熱器中的熱管數(shù)量或者每個(gè)散熱器的大小、冷板和/或散熱片中所用的材料、熱管中的工作流體或者熱管中所用的材料，可以不同，同時(shí)維持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0032]例如但不限于，每個(gè)散熱器的特性可以取決于預(yù)期熱負(fù)荷。例如，如果預(yù)期熱源或熱源布置將在中央?yún)^(qū)域提供較高熱負(fù)荷而在外部區(qū)域提供較低熱負(fù)荷，則可以使用向中央?yún)^(qū)域提供較高散熱的散熱器布置，例如，圖5和圖6中所示的布置。盡管圖5和圖6所示實(shí)施例可以在一個(gè)或多個(gè)熱源的中央?yún)^(qū)域消散較高熱負(fù)荷，但是散熱器可以布置為具有預(yù)定的不同特性以消散不同熱負(fù)荷，同時(shí)維持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0033]圖7示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明原理的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括散熱器5，類(lèi)似于上文相對(duì)于圖1到圖3所述的散熱器5，所述散熱器包括熱管20、冷板30和散熱片10。但是，圖5到圖6所示實(shí)施例中的散熱器布置還可以適用于圖7中所示的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)還包括外殼100、鼓風(fēng)機(jī)110、導(dǎo)熱粘合劑120、電路板130和熱源140。
[0034]如圖7所示，熱管20的蒸發(fā)器部分26主要設(shè)置在外殼100內(nèi)，并且熱管20的冷凝器部分22主要設(shè)置在外殼100外部。憑借這種布置，十分接近熱管20的蒸發(fā)器部分26的熱源140可以與外部環(huán)境隔絕。
[0035]鼓風(fēng)機(jī)110適用于將空氣吹送到散熱片10上。設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)110可相對(duì)于僅通過(guò)自然對(duì)流運(yùn)行的散熱器5增加散熱片10的散熱量。在圖7所示的實(shí)施例中，鼓風(fēng)機(jī)110設(shè)置在散熱片10下。但是，預(yù)計(jì)鼓風(fēng)機(jī)110可以設(shè)置在任意適當(dāng)位置以將空氣吹送到散熱片10上，而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，預(yù)計(jì)可以在不偏離本發(fā)明范圍內(nèi)的情況下省略鼓風(fēng)機(jī)110。
[0036]在圖7所示的實(shí)施例中，熱源140通過(guò)導(dǎo)熱粘合劑120熱耦合到冷板30。但是，熱源140可以通過(guò)將熱源140與冷板30熱耦合的任何適當(dāng)方式連接到冷板30，同時(shí)維持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0037]熱源140可以是任何類(lèi)型的發(fā)熱裝置，例如但不限于，大量發(fā)熱的半導(dǎo)體裝置。
[0038]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，熱源140是功率半導(dǎo)體器件，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，熱源140可以是各種不同的半導(dǎo)體裝置或其他發(fā)熱裝置。
[0039]圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明的替代示例性實(shí)施例實(shí)施的散熱器6a和6b的側(cè)視圖。圖8A中所示的散熱器6a包括散熱片10、熱管20和冷板30，其布置類(lèi)似于上文相對(duì)于圖1所述的散熱器5。但是,在圖8A所示的示例性實(shí)施例中，散熱器6進(jìn)一步包括加熱單元40。
[0040]加熱單元40包括控制單元41，所述控制單元電連接到第一電阻元件42a。第一電阻元件42a纏繞一個(gè)熱管20的冷凝器部分?？刂茊卧?1向第一電阻元件42a施加電力以加熱第一電阻元件42a，從而加熱熱管20中纏繞有第一電阻元件42a的冷凝器部分。盡管圖8A示出了纏繞一個(gè)熱管20的冷凝器部分的一個(gè)電阻元件42a，但是圖SB中所示的散熱器6b包括多個(gè)電阻元件42a、42b和42c，其各自操作性地連接到控制單元41。多個(gè)電阻元件42a、42b和42c用于加熱多個(gè)熱管20。應(yīng)了解，可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下使用任意數(shù)量的電阻元件。此外，當(dāng)使用多個(gè)電阻元件時(shí)，控制單元41可以進(jìn)一步選擇性地向一個(gè)分組的電阻元件施加電力，以控制受熱熱管20的數(shù)量。
[0041]通過(guò)加熱一個(gè)分組的熱管20的冷凝器部分，加熱單元40可以防止該分組熱管20中所用的液體在冷凝器部分中凍結(jié)，從而允許該分組熱管20能夠持續(xù)運(yùn)行?；蛘?，加熱單元40可以融化已在冷凝器中凍結(jié)的液體。此外，加熱單元40可以防止連接到散熱器6的熱源暴露于過(guò)寬溫度范圍中(例如，當(dāng)熱管20中的液體溫度遠(yuǎn)低于熱源溫度時(shí))。此外，力口熱單元40允許在熱管20中使用運(yùn)行范圍較窄的液體(例如，凍結(jié)溫度較高的液體)。
[0042]圖9A和9B是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步替代示例性實(shí)施例實(shí)施的散熱器7a和7b的側(cè)視圖。圖9A中所示的散熱器7a包括散熱片10、熱管20和冷板30，其布置類(lèi)似于上文相對(duì)于圖1所述的散熱器5。但是,在圖9A所示的示例性實(shí)施例中，散熱器7a進(jìn)一步包括加熱單元50。
[0043]加熱單元50包括控制單元51，所述控制單元電連接到一個(gè)或多個(gè)加熱器52a。加熱器52a各自在對(duì)應(yīng)熱管20a附近附接到一個(gè)散熱片10?？刂茊卧?1向所選加熱器52a施加電力以加熱所選熱管20a。盡管圖9A示出了在一個(gè)熱管20a附近設(shè)置在散熱片10上的多個(gè)加熱器52，但是應(yīng)了解，可使用多組加熱器來(lái)加熱多個(gè)不同的熱管。例如，如圖9B所示，加熱單元50包括設(shè)置在第一熱管20a附近的第一組加熱器52a、設(shè)置在第二熱管20b附近的第二組加熱器52b以及設(shè)置在第三熱管20c附近的第三組加熱器52c?？刂茊卧?1可以進(jìn)一步選擇性地向一個(gè)分組的加熱器52a、52b和/或52c施加電力以控制受熱熱管的數(shù)量。在一個(gè)不例性實(shí)施例中，每個(gè)加熱器52a相對(duì)于其他任意熱管更接近對(duì)應(yīng)的熱管20a。每個(gè)加熱器52a還可以位于對(duì)應(yīng)熱管20a的約Icm到4cm范圍內(nèi)。但是,加熱器52a與對(duì)應(yīng)熱管20a之間的距離可以基于散熱器刻度(scale)等因素適當(dāng)?shù)馗摹?br> [0044]圖10是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步示例性實(shí)施例實(shí)施的散熱器8的側(cè)視圖。圖10中所示的散熱器8包括散熱片10、熱管20和冷板30，其布置類(lèi)似于上文相對(duì)于圖1所述的散熱器5。但是,在圖10所示的示例性實(shí)施例中，散熱器6進(jìn)一步包括加熱單元60。
[0045]加熱單元60包括控制單元61，所述控制單元電連接到輻射式加熱器62?？刂茊卧?1向輻射式加熱器62施加電力，從而使得輻射式加熱器62發(fā)出輻射能。此外，在本實(shí)施例中，所選分組的熱管20的冷凝器部分被涂為深色，以有效地吸收輻射能。所選分組的熱管20吸收從輻射式加熱器62發(fā)出的輻射能，從而受熱。盡管其他熱管20也吸收輻射能，但是涂為深色的熱管20吸收輻射能的效率更高，因此輻射式加熱器62不需要同樣多的電力來(lái)加熱涂為深色的熱管20。
[0046]在圖10所示的實(shí)施例中，輻射式加熱器62設(shè)置在散熱片10的上方和下方。但是，應(yīng)了解，輻射式加熱器的其他適當(dāng)布置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，一個(gè)或多個(gè)輻射式加熱器62可以?xún)H設(shè)置在散熱片10的上方或者下方。
[0047]圖11是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步示例性實(shí)施例實(shí)施的散熱器的側(cè)視圖。圖11中所示的散熱器9包括散熱片10、熱管20和冷板30，其布置類(lèi)似于上文相對(duì)于圖1所述的散熱器
5。但是,在圖11所示的示例性實(shí)施例中，散熱器9進(jìn)一步包括加熱單元70。
[0048]加熱單元70包括控制單元71，所述控制單元電連接到管式加熱器72。管式加熱器72可以延伸穿過(guò)散熱片10，所述散熱片類(lèi)似于多個(gè)熱管20的冷凝器部分22。控制單元61向管式加熱器72施加電力，從而使管式加熱器72加熱附近熱管20。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，管式加熱器72由其中設(shè)有加熱元件的空心管構(gòu)成。
[0049]在一些實(shí)施例中，上述控制單元41、51、61和71可以基于以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)向電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72施加電力:連接到冷板30的熱源的溫度、多個(gè)熱管20的冷凝器部分的溫度以及環(huán)境溫度。此外，例如，控制單元41、51、61和71可以基于從外部來(lái)源(例如，位于設(shè)備其他地方的溫度傳感器、氣象臺(tái)等)接收的溫度數(shù)據(jù)向電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72施加電力?？刂茊卧?1、51、61和71可以基于散熱片10的溫度、散熱片10的頂部或底部的空氣溫度以及熱管20的絕熱部分的溫度向電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72施加電力。控制單元41、51、61和71可以與一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器通信并接收其輸出，以便監(jiān)控上述溫度。
[0050]控制單元41、51、61和71可以通過(guò)任意適當(dāng)方式控制施加到電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72的電力。例如，控制單元41、51、61和71可以不僅控制向電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72中的哪個(gè)元件施加電力，而且還控制所施加的電量以及施加電力的持續(xù)時(shí)間。此外，控制單元41、51、61和71還可以按順序向多組電阻元件42、加熱器52、輻射式加熱器62或管式加熱器72施加電力。
[0051]散熱片10還可以構(gòu)造成使散熱片不從所選分組的熱管散熱。例如但不限于，散熱片10可以構(gòu)造成不與所選分組的熱管20熱耦合。參見(jiàn)圖12，散熱片10可以包括穿孔11，所述穿孔構(gòu)造成使得散熱片10無(wú)法從所選分組的熱管20有效散熱。在圖12所示的實(shí)例中，穿孔11防止散熱片10從一個(gè)熱管20有效散熱。但是，穿孔11可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下構(gòu)造成防止散熱片10從多個(gè)熱管20有效散熱。當(dāng)散熱片10不從所選分組的熱管20有效散熱時(shí)，所選分組的熱管20將在較高溫度下運(yùn)行，因此凍結(jié)速度將慢于其他熱管20。因此，散熱器可以在較低溫度下維持運(yùn)行?？梢酝ㄟ^(guò)安裝單獨(dú)的散熱片或散熱片堆而不是穿孔于散熱片10中來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的效果。
[0052]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，圖8、圖9、圖10和圖11所示的散熱器6、7、8和9可以輕易地適用于圖7中所示的系統(tǒng)或者適用于圖1中所示的散熱器I。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例的特征可以彼此結(jié)合使用。例如但不限于，預(yù)計(jì)散熱器可以同時(shí)包括圖9所示的加熱單元50和圖10所示的加熱單元60,或者其他任何特征組合。
[0053]在權(quán)利要求書(shū)中，括號(hào)中的任何參考標(biāo)記不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求書(shū)的限制。詞語(yǔ)“包括”或“包含”并不排除存在權(quán)利要求書(shū)中所列出的元件或步驟以外的元件或步驟。在列舉出若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干裝置可以通過(guò)一個(gè)硬件或者同項(xiàng)硬件實(shí)施。元件之前的詞語(yǔ)“一個(gè)”或者“一種”并不排除存在多個(gè)此類(lèi)元件。在列舉出若干裝置的任何設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干裝置可以通過(guò)一個(gè)硬件或者同項(xiàng)硬件實(shí)施。事實(shí)而言，在不同從屬權(quán)利要求中引用某些元件并不表示這些元件不能組合使用。
[0054]盡管已出于說(shuō)明目的，基于目前被認(rèn)為是最具實(shí)用性并且最優(yōu)選的實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，但應(yīng)了解，此類(lèi)詳細(xì)描述僅僅出于說(shuō)明目的，并且本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反，本發(fā)明意圖涵蓋在所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的修改和等效布置。例如，應(yīng)了解，在可能程度上，本發(fā)明預(yù)期預(yù)計(jì)可以將任何實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征與任何其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱器，所述散熱器包括: 冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面適用于熱耦合到熱源； 多個(gè)熱管，所述多個(gè)熱管中的每個(gè)具有熱耦合到所述冷板的蒸發(fā)器部分以及連接到所述蒸發(fā)器部分的冷凝器部分； 多個(gè)散熱片，所述多個(gè)散熱片熱耦合到所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分；以及 加熱單元，所述加熱單元適用于僅加熱所述多個(gè)熱管中的一個(gè)分組的冷凝器部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其中所述加熱單元包括: 控制單元，所述控制單元適用于選擇性地向所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其中所述加熱單元包括: 一個(gè)或多個(gè)電阻元件，所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件設(shè)置在所述多個(gè)熱管的所述一個(gè)分組的所述冷凝器部分的周?chē)? 其中所述控制單元選擇性地向所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件供電以加熱所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱器，其中所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件中的每個(gè)電阻元件各自纏繞所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組的對(duì)應(yīng)一個(gè)所述熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其中所述加熱單元包括: 多個(gè)加熱裝置，所述加熱裝置電連接到所述控制單元， 其中所述多個(gè)加熱裝置各自在所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組內(nèi)的一個(gè)所述熱管附近附接到所述多個(gè)散熱片中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，并且其中所述控制單元選擇性地向所述加熱裝置供電以加熱所述加熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱器，其中所述加熱單元進(jìn)一步包括: 多個(gè)第二加熱裝置，其中所述多個(gè)第二加熱裝置各自在所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組內(nèi)的第二個(gè)所述熱管附近附接到所述多個(gè)散熱片中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其中所述加熱單元包括: 一個(gè)或多個(gè)輻射式加熱器，所述輻射式加熱器電連接到所述控制單元并且適用于向所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分施加輻射能， 其中所述分組熱管的所述冷凝器部分設(shè)有用于增加輻射能吸收的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱器，其中所述增加輻射能吸收的裝置是所述分組熱管的深色涂色。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱器，其中所述一個(gè)或多個(gè)輻射式加熱器設(shè)置在所述散熱片的相對(duì)側(cè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其中所述加熱單元包括: 一個(gè)或多個(gè)管式加熱器，所述管式加熱器各自延伸穿過(guò)所述多個(gè)散熱片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱器，其中每個(gè)管式加熱器包括: 空心管，所述空心管延伸穿過(guò)所述多個(gè)散熱片；以及 加熱元件，所述加熱元件設(shè)置在所述空心管內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器適用于感測(cè)以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng):所述熱源的溫度、所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分的溫度以及環(huán)境溫度，其中所述控制單元基于以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)控制所述加熱單元加熱所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組:所述熱源的所述溫度、所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分的所述溫度以及所述環(huán)境溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱器，其中所述控制單元確定施加到所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組的熱量并且通過(guò)控制以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)控制所述熱量:施加熱量的熱管數(shù)量、施加電力的持續(xù)時(shí)間以及所施加的電量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其中所述多個(gè)散熱片各自包括至少一個(gè)穿孔，所述穿孔減小所述多個(gè)散熱片從所述多個(gè)熱管中的所選一個(gè)或多個(gè)所述熱管相對(duì)于所述多個(gè)熱管中的剩余熱管的散熱量。
15.一種熱管加熱方法，所述方法包括: 提供冷板，所述冷板具有第一表面，所述第一表面適用于熱耦合到熱源； 提供多個(gè)熱管，所述多個(gè)熱管中的每個(gè)熱管具有熱耦合到所述冷板的蒸發(fā)器部分以及連接到所述蒸發(fā)器部分的冷凝器部分； 提供多個(gè)散熱片，所述多個(gè)散熱片熱耦合到所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分；以及 僅加熱所述多個(gè)熱管的一個(gè)分組的冷凝器部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 選擇性地供電以加熱所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供一個(gè)或多個(gè)電阻元件，所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件設(shè)置在所述多個(gè)熱管的所述一個(gè)分組的所述冷凝器部分的周?chē)灰约? 選擇性地向所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件供電以加熱所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 使所述一個(gè)或多個(gè)電阻元件中的每個(gè)電阻元件纏繞所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組內(nèi)的對(duì)應(yīng)一個(gè)所述熱管。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供多個(gè)加熱裝置，其中所述多個(gè)加熱裝置各自在所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組內(nèi)的一個(gè)所述熱管附近附接到所述多個(gè)散熱片中對(duì)應(yīng)的一個(gè)；以及選擇性地向所述加熱裝置供電以加熱所述加熱裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供多個(gè)第二加熱裝置，其中所述多個(gè)第二加熱裝置各自在所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組內(nèi)的第二個(gè)所述熱管附近附接到所述多個(gè)散熱片中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供一個(gè)或多個(gè)輻射式加熱器，所述輻射式加熱器適用于向所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分施加輻射能， 其中所述分組熱管的所述冷凝器部分設(shè)有用于增加輻射能吸收的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的熱管加熱方法，其中所述用于增加輻射能吸收的裝置是所述分組熱管的深色涂色。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的熱管加熱方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)輻射式加熱器設(shè)置在所述散熱片的相對(duì)側(cè)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供一個(gè)或多個(gè)管式加熱器，所述管式加熱器各自延伸穿過(guò)所述多個(gè)散熱片；以及 選擇性地向至少一個(gè)所述管式加熱器供電。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱管加熱方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)管式加熱器各自包括延伸穿過(guò)所述多個(gè)散熱片的空心管以及設(shè)置在所述空心管內(nèi)的加熱元件。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 提供至少一個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器適用于感測(cè)以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng):所述熱源的溫度、所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分的溫度以及環(huán)境溫度；以及 基于以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)控制所述加熱單元加熱所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組:所述熱源的所述溫度、所述多個(gè)熱管的所述冷凝器部分的所述溫度以及所述環(huán)境溫度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的熱管加熱方法，進(jìn)一步包括: 確定施加到所述多個(gè)熱管中的所述一個(gè)分組的熱量；以及 通過(guò)控制以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)控制所述熱量:施加熱量的熱管數(shù)量、施加電力的持續(xù)時(shí)間以及所施加的電量。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱管加熱方法，其中所述多個(gè)散熱片各自包括至少一個(gè)穿孔，所述穿孔減小所述多個(gè)散熱片從所述多個(gè)熱管中的所選一個(gè)或多個(gè)所述熱管相對(duì)于所述多個(gè)熱管中的剩余熱管的散熱量。
【文檔編號(hào)】F28D15/02GK104142077SQ201410114334
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】D.F.奧皮拉, S.法特謝爾 申請(qǐng)人:通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司