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熱管的制作方法

文檔序號:4565933閱讀:327來源:國知局
專利名稱:熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種熱管。
背景技術(shù)
熱管的基本構(gòu)造是在密閉管材內(nèi)壁襯以易吸收工作介質(zhì)的多孔質(zhì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)層,而其中央的空間則為空胴狀態(tài),并在抽真空的密閉管材內(nèi)注入相當(dāng)于毛細(xì)結(jié)構(gòu)層細(xì)孔總?cè)莘e的工作介質(zhì),依吸收與散出熱量的相關(guān)位置可分為蒸發(fā)段、冷凝段以及其間的絕熱段。
隨著電子產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,電子元件(尤是中央處理器)運(yùn)行速度和整體性能在不斷提升。然而,隨之產(chǎn)生的高瓦特?cái)?shù)的廢熱問題必須克服。而熱管由于具有體積小、可利用潛熱快速輸送大量熱能、溫度分布均勻、構(gòu)造簡單、重量輕、無需外加作用力、壽命長、低熱阻及可遠(yuǎn)距離傳熱等特點(diǎn),符合目前計(jì)算機(jī)散熱模塊的嚴(yán)苛需求,因此被廣泛用來輔助散熱模塊解決散熱問題。
如圖1所示,一般熱管是主要由真空密封的管形殼體10、其內(nèi)壁上設(shè)置的毛細(xì)結(jié)構(gòu)20(如粉體燒結(jié)物、溝槽結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)等)及其內(nèi)裝入適量的工作介質(zhì)(如水、乙醇、丙酮等)組成。熱管依據(jù)其作用主要區(qū)分為蒸發(fā)段(Evaporator Section)40、絕熱段(Adiabatic Section)50、冷凝段(CondenserSection)60三大部份。該現(xiàn)有熱管的毛細(xì)結(jié)構(gòu)20為粉體燒結(jié)物于金屬管殼內(nèi)壁均勻設(shè)置而成,毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔隙大小相同、孔隙率均勻。
其中,當(dāng)工作介質(zhì)在蒸發(fā)段40吸熱汽化產(chǎn)生相變,其由液態(tài)體積急速膨脹而成汽態(tài)(如圖中箭頭所示)并快速將熱源帶離蒸發(fā)段40,快速行經(jīng)絕熱段50,此時(shí)溫差(ΔT)幾乎無變異,最后蒸汽在冷凝段60因外加散熱模塊而放熱產(chǎn)生相變作用冷凝成液體,由重力(考慮操作角度效應(yīng))或內(nèi)管壁毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)力作用重回到蒸發(fā)段40,如此循環(huán)不已。
但在實(shí)際應(yīng)用中,上述熱管的三大區(qū)域因其個(gè)別的功用不同,其毛細(xì)結(jié)構(gòu)的特性要求也不一樣。例如,圖2所示的現(xiàn)有熱管,其毛細(xì)結(jié)構(gòu)20的孔隙尺寸及孔隙率形成由蒸發(fā)段40朝向冷凝段60方向逐步增大。其主要功能在于蒸熱段40的毛細(xì)結(jié)構(gòu)24的孔隙尺寸最小,主要使用較細(xì)顆粒分布的粉體為主體,因其孔隙尺寸小、成核數(shù)量多易造成氣泡的產(chǎn)生,增加汽化量并縮短熱管反應(yīng)時(shí)間。而絕熱段50的毛細(xì)結(jié)構(gòu)25的孔隙尺寸及孔隙率大于蒸發(fā)段毛細(xì)結(jié)構(gòu)24的孔隙尺寸及孔隙率,主要使用較粗顆粒分布的粉體為主體,因其孔隙尺寸稍大易于使冷凝的工作介質(zhì)快速由冷凝段60回到絕熱段50及蒸發(fā)段40。而在冷凝段60的毛細(xì)結(jié)構(gòu)26的孔隙尺寸為最大,主要是增加其滲透率使得工作介質(zhì)的熱量可以直接且快速的經(jīng)由毛細(xì)結(jié)構(gòu)26、金屬殼體10表面?zhèn)鬟f至散熱模塊或大氣中,以達(dá)到冷卻的目的。
然而,無論圖1或圖2所示的熱管其毛細(xì)結(jié)構(gòu)層在蒸發(fā)段40、絕熱段50、冷凝段60的厚度均相同,其也不符合熱管蒸發(fā)段及冷凝段的功能不同而所相應(yīng)的不同需求,例如熱管冷凝段的主要功能是將被汽化的汽態(tài)工作介質(zhì)進(jìn)行散熱,其相應(yīng)的需求是能快速將熱量傳導(dǎo)至熱管外,該毛細(xì)結(jié)構(gòu)層具有使冷凝的工作介質(zhì)回流作用但同時(shí)使工作介質(zhì)與殼體10之間的傳熱阻力變大,進(jìn)而使得熱管整體的傳熱性能受限。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此,有必要提供一種熱傳效率高的熱管。
一種熱管,包括一密封的金屬管殼,其內(nèi)裝入適量工作介質(zhì),該管殼內(nèi)壁設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)層,該熱管包括一冷凝段、一蒸發(fā)段及一位于二者之間的絕熱段,該冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度小于絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度。
所述熱管與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)由于該熱管冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層的厚度較薄,從而熱管冷凝段的管壁與被汽化的汽態(tài)工作介質(zhì)之間的傳熱阻力小,熱交換快而加快工作介質(zhì)的冷凝,進(jìn)而提高熱管整體熱傳效率。
下面參照附圖,結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1是一種現(xiàn)有熱管的剖面示意圖。
圖2是另一種現(xiàn)有熱管的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例的剖面示意圖。
圖4是本發(fā)明熱管的第二實(shí)施例的剖面示意圖。
圖5是本發(fā)明熱管的第三實(shí)施例的剖面示意圖。
圖6是本發(fā)明熱管的第四實(shí)施例的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式以下參照圖3至圖6,就本發(fā)明熱管的較佳實(shí)施例詳加說明,俾利完全了解。本發(fā)明僅以圓管為例對主要技術(shù)特征進(jìn)行說明。
請參閱圖3,是本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例的剖面示意圖。該熱管主要包含一金屬管殼100、毛細(xì)結(jié)構(gòu)200及金屬管殼100內(nèi)填充的適量工作介質(zhì)(未標(biāo)示)。該熱管也區(qū)分有蒸發(fā)段400、絕熱段500、冷凝段600三個(gè)部分。
其中,該熱管冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)260厚度遠(yuǎn)離絕熱段500的方向逐漸減小,越靠近端面其毛細(xì)結(jié)構(gòu)層越薄(甚至可以最短面上沒有毛細(xì)結(jié)構(gòu)),從而加速熱管管壁與被汽化的汽態(tài)工作介質(zhì)之間的熱交換,提高熱傳效率。該冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)非等斷面形狀主要是通過在填粉成型時(shí)以治具或填充該形狀的銅網(wǎng)等方式進(jìn)行制造。從上述可知,該熱管的蒸發(fā)段400與絕熱段500的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240與250的厚度相同并與冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層260最大厚度相同。
可以理解地,本發(fā)明熱管主要是通過粉體物于金屬管殼100內(nèi)壁燒結(jié)形成其孔隙尺寸及孔隙率由蒸發(fā)段400朝向冷凝段600方向逐步增大的毛細(xì)結(jié)構(gòu)200為例進(jìn)行說明。但,實(shí)際應(yīng)用中,本發(fā)明的毛細(xì)結(jié)構(gòu)也可為溝槽結(jié)構(gòu)、絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及復(fù)合結(jié)構(gòu)的任何毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
請參閱圖4為本發(fā)明熱管的第二實(shí)施例。其在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上,將該熱管蒸發(fā)段400的毛細(xì)結(jié)構(gòu)240也設(shè)置為非等斷面形狀,即其厚度遠(yuǎn)離絕熱段500的方向逐漸減小(但其封口端處的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度不在此限),該蒸發(fā)段400的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240的平均厚度大于冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層260平均厚度,其厚度基本滿足對工作介質(zhì)的快速大量汽化功能前提下,使其毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240的厚度盡量較薄,將毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240內(nèi)部的液態(tài)工作介質(zhì)適量化,從而提高對溫度的相應(yīng)速度即汽化激活速度,使得熱管很快進(jìn)入工作狀態(tài)。該蒸發(fā)段400的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240非等斷面形狀主要是通過在填粉成型時(shí)以治具或填充該形狀的銅網(wǎng)等方式進(jìn)行制造。從上述可知,該熱管的蒸發(fā)段400與冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層240與260的最大厚度相同并與絕熱段500的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層260厚度相同。
請?jiān)賲㈤唸D5為本發(fā)明熱管的第三實(shí)施例。該實(shí)施例與上述第二實(shí)施例的區(qū)別在于,熱管冷凝段及蒸發(fā)段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度均勻并與絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層具有一定的厚度差,而其中冷凝段與蒸發(fā)段的厚度相同或不相同也可。還可以理解地,上述第一實(shí)施例中的熱管冷凝段毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度也可設(shè)計(jì)為均勻并與絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層具有一定的厚度差。
請參閱圖6為本發(fā)明熱管的第四實(shí)施例。其在第二實(shí)施例(或第一實(shí)施例或第三實(shí)施例,圖未示)的基礎(chǔ)上,該熱管絕熱段500部分的液態(tài)工作介質(zhì)與汽態(tài)工作介質(zhì)之間介設(shè)有一較薄隔離層300,從而克服傳統(tǒng)熱管的液態(tài)與汽態(tài)工作介質(zhì)在同一空間內(nèi)逆向流動而發(fā)生夾滯限制,進(jìn)而造成剪切力而導(dǎo)致熱傳輸效能的降低。
可以理解地,本發(fā)明熱管所用的隔離層300可適當(dāng)?shù)南蛘舭l(fā)段400及冷凝段600延伸;該隔離層300可為與毛細(xì)結(jié)構(gòu)層200表面結(jié)合的薄膜狀、各形狀的薄管狀、細(xì)網(wǎng)格狀或其它金屬或非金屬的隔板等。
權(quán)利要求
1.一種熱管,包括一密封的金屬管殼,其內(nèi)裝入適量工作介質(zhì),該管殼內(nèi)壁設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)層,該熱管包括一冷凝段、一蒸發(fā)段及一位于二者之間的絕熱段,其特征在于該冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度小于絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管,其特征在于所述冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度向遠(yuǎn)離絕熱段方向逐漸減小。
3.如權(quán)利要求2所述的熱管,其特征在于所述蒸發(fā)段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度向遠(yuǎn)離絕熱段方向逐漸減小。
4.如權(quán)利要求3所述的熱管,其特征在于所述冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層平均厚度小于蒸發(fā)段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層平均厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的熱管,其特征在于所述冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度均勻并與絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層具有一定厚度差。
6.如權(quán)利要求5所述的熱管,其特征在于所述蒸發(fā)段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度均勻并與絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層具有一定厚度差。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的熱管,其特征在于所述熱管對應(yīng)絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層表面設(shè)有汽-液分流隔離層。
8.如權(quán)利要求7所述的熱管,其特征在于所述隔離層兩端可分別向蒸發(fā)段與冷凝段適當(dāng)延伸。
9.如權(quán)利要求7所述的熱管,其特征在于所述隔離層沿毛細(xì)結(jié)構(gòu)層接口延伸而形成管狀體,其橫截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
10.如權(quán)利要求7所述的熱管,其特征在于所述隔離層呈薄膜狀或細(xì)網(wǎng)格狀。
11.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的熱管,其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)為溝槽狀、網(wǎng)格狀、纖維狀、燒結(jié)粉體、波浪狀薄板的一種或這些結(jié)構(gòu)的復(fù)合。
12.如權(quán)利要求11所述的熱管,其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔隙尺寸及孔隙率在冷凝段大于絕熱段、絕熱段大于蒸發(fā)段。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管,包括一密封的金屬管殼,其內(nèi)裝入適量工作介質(zhì),該管殼內(nèi)壁設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)層,該熱管包括一冷凝段、一蒸發(fā)段及一位于二者之間的絕熱段,該冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度小于絕熱段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度。本發(fā)明熱管由于冷凝段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度較薄,從而冷凝段的管壁與汽態(tài)的工作介質(zhì)之間的傳熱阻力小,熱交換快,進(jìn)而提高熱管整體熱傳效率。
文檔編號F28D15/04GK101025346SQ20061003384
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月18日
發(fā)明者侯春樹, 劉泰健, 童兆年, 孫至賢 申請人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司
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