專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱傳導(dǎo)裝置，特別是指一種熱管。
背景技術(shù)：
熱管具有超靜音、快速傳熱、高熱傳導(dǎo)率、重量輕、尺寸小、無可動(dòng)件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及多用途等特性，且熱管可在溫度幾乎保持不變的狀況下扮演快速傳輸大量熱能的超導(dǎo)體角色而被廣泛的應(yīng)用；其基本構(gòu)造是在密閉管材內(nèi)壁襯以易吸收工作流體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，而其中央的空間則為空洞狀態(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)層孔隙總?cè)莘e的工作流體。
熱管依吸收與散出熱量等功能可分為蒸發(fā)段、冷凝段以及其間的絕熱段。其工作原理是通過工作流體的液、汽兩相變化吸收或釋放的潛熱來傳遞熱量包括在蒸發(fā)段借蒸發(fā)潛熱自熱源帶走大量熱量，使工作流體蒸發(fā)并使蒸汽快速通過管內(nèi)空間，到達(dá)冷凝段冷卻凝結(jié)成液體且釋放出熱能，上述工作流體則經(jīng)貼于管內(nèi)壁的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層所提供的毛細(xì)力回流至蒸發(fā)段，達(dá)到持續(xù)相變化的熱能循環(huán)來傳輸熱量。
熱管的蒸發(fā)段、冷凝段以及絕熱段的功能不同而其所需的毛細(xì)結(jié)構(gòu)特性也有所不同。例如，蒸發(fā)段是主要用來將冷凝段的冷凝液體快速不斷的吸過來并進(jìn)行快速不斷的沸騰蒸發(fā)，從而由熱源吸收蒸發(fā)所需的潛熱，且對(duì)溫度相應(yīng)速度快，因此其毛細(xì)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有高孔隙率及小孔徑特性；冷凝段是主要用來將從蒸發(fā)段傳輸過來的蒸汽通過其管壁與外界或散熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行換熱，釋放出潛熱而冷凝成液體，再通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)快速回流至蒸發(fā)段，因此其對(duì)應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較大孔徑及流阻小特性；絕熱段是主要用來將從蒸發(fā)段出來的蒸汽傳輸給冷凝段以及從冷凝段冷凝的液體通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)傳輸至蒸發(fā)段，其所需的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的主要特征為流阻小。
然而，現(xiàn)有熱管多數(shù)采用單一的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。而燒結(jié)粉末式、絲網(wǎng)式或纖維式等不易在量產(chǎn)制程中獲得一致性高的毛細(xì)結(jié)構(gòu)且無法有效控制主導(dǎo)傳熱性能的孔隙率及孔徑大小，造成熱管在傳熱性能的變異性增加及效能的降低，也造成冷凝液體回流阻力大，使冷凝液體速度遲緩而導(dǎo)致熱管最大熱傳量降低；溝槽式毛細(xì)結(jié)構(gòu)其孔徑一致且流阻大小可實(shí)現(xiàn)有效控制，但其單層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的孔隙率無法有效提升，因此其工作流體含量將受到限制進(jìn)而影響熱管的傳熱性能，另，溝槽式熱管內(nèi)壁的溝槽斷面尺寸礙于成形刀具的設(shè)計(jì)，一般較難滿足熱管的工作流體抗重力特性的需求。雖然，目前有熱管使用復(fù)合式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，但不同形式毛細(xì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合多數(shù)為熱管徑向上，而熱管軸向上只是單一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的不同孔徑及孔隙率的復(fù)合。從而，現(xiàn)有熱管并未滿足熱管不同段部的功能不同而對(duì)應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的不同特性需求，使得熱管各段部很難同時(shí)發(fā)揮其功能，進(jìn)而影響熱管熱傳導(dǎo)性能。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種具有不同特性的毛細(xì)結(jié)構(gòu)來滿足具有不同功能段部所需要求的熱管。
一種熱管，包括一金屬管體，其內(nèi)具有一密封腔室，并該密封腔室內(nèi)封入有適量工作流體，該金屬管體內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該金屬管體沿管體長(zhǎng)度方向分為蒸發(fā)段、冷凝段及位于兩者之間的絕熱段，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于金屬管體絕熱段部位的蜂巢式第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)及設(shè)置于金屬管體蒸發(fā)段部位的第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)由金屬薄片形成，該第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑小于第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述熱管通過在絕熱段上設(shè)置一金屬薄片形成的蜂巢式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其制程中對(duì)其孔隙率及一致性等易控制，并流阻小，有利于冷凝液體的順利回流，且可降低絕熱段的兩相工作流體逆流產(chǎn)生的流阻；熱管蒸發(fā)段上設(shè)置孔徑較小的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其孔隙率高，可提供更多微小孔隙及高毛細(xì)管壓力，有利于提升工作流體在蒸發(fā)段上的沸騰蒸發(fā)及對(duì)溫度的響應(yīng)速度，更有利于冷凝液體的快速不斷的回流至蒸發(fā)段。
下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的熱管縱向截面圖。
圖2是圖1中II-II部分的橫向截面圖。
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的熱管縱向截面圖。
圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的熱管縱向截面圖。
圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例的熱管縱向截面圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，是為本發(fā)明熱管的第一實(shí)施例的縱向截面圖；所示熱管包括一內(nèi)有密封腔室的金屬管體100，其內(nèi)壁設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)200，而在毛細(xì)結(jié)構(gòu)200內(nèi)側(cè)中央的空間則為蒸汽通道300，并金屬管體100內(nèi)部封入有適量工作流體(圖未示)且可適度抽至一定的真空度；該金屬管體100沿管體長(zhǎng)度方向依據(jù)其各段的使用功能可分為蒸發(fā)段400、冷凝段600及位于二者之間的絕熱段500。其中，該金屬管體100通常由導(dǎo)熱性能較好的鋁、銅或其合金制成，其內(nèi)壁平滑或可設(shè)有若干微溝槽。
該毛細(xì)結(jié)構(gòu)200包括一蜂巢式第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)256及一燒結(jié)粉末式第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)240。請(qǐng)參閱圖2，該第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)256主要設(shè)置于金屬殼體100對(duì)應(yīng)絕熱段500及冷凝段600的內(nèi)壁上，其主要由若干金屬薄片222疊置而成，該金屬薄片222上可沖壓形成透孔(也可以在透孔邊緣向一側(cè)翻出折邊)或凹凸點(diǎn)等；還可以連續(xù)彎折成橫截面形狀為三角型波浪狀，而相鄰疊置的金屬薄片222的波谷與波峰相對(duì)，從而形成蜂巢狀毛細(xì)結(jié)構(gòu)256，其波浪形狀也可為弧型等其它形狀。由于該種毛細(xì)結(jié)構(gòu)256是由金屬薄片222構(gòu)成，其制程中對(duì)其構(gòu)造、孔隙率及一致性等易予以控制，其流阻小，有利于冷凝液體的順利回流，且可降低絕熱段的兩相工作流體逆流產(chǎn)生的流阻。該第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)240主要設(shè)置于金屬殼體100對(duì)應(yīng)蒸發(fā)段400的內(nèi)壁上，由于燒結(jié)粉末式毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有高孔隙率及小孔徑特性，提供更多微小孔隙及高毛細(xì)管壓力，有利于提升工作流體在蒸發(fā)段400上的沸騰蒸發(fā)速度及對(duì)溫度的響應(yīng)速度，更有利于冷凝液體的快速不斷的回流至蒸發(fā)段400。
請(qǐng)參閱圖3，是為本發(fā)明熱管的第二實(shí)施例的縱向截面圖；本實(shí)施例的毛細(xì)結(jié)構(gòu)210包括設(shè)置在絕熱段510部分的第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)251、設(shè)置在蒸發(fā)段410部分的與第一實(shí)施例相同的第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)241以及設(shè)置在冷凝段610部分的孔徑大于第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)241孔徑的燒結(jié)粉末式第三毛細(xì)結(jié)構(gòu)261，毛細(xì)結(jié)構(gòu)210內(nèi)側(cè)空洞部分為蒸汽通道310。由于第三毛細(xì)結(jié)構(gòu)261的毛細(xì)孔徑大于第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)241的孔徑，依然滿足冷凝段610的較大孔徑需求而熱阻小，使蒸汽與金屬管體110順利熱交換。
請(qǐng)參閱圖4，是為本發(fā)明熱管的第三實(shí)施例的縱向截面圖；本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)200’的厚度由冷凝段600向蒸發(fā)段400方向逐漸增大而蒸汽通道300’的橫斷面積在反方向上逐漸縮小，即毛細(xì)結(jié)構(gòu)200’對(duì)應(yīng)蒸發(fā)段400的厚度最大，使得蒸發(fā)段400由厚實(shí)的高熱傳導(dǎo)材料產(chǎn)生最佳的蓄熱作用，同時(shí)增加孔隙率及儲(chǔ)存足量的工作流體以綿綿不斷提供蒸發(fā)段400所需工作流體。其次是絕熱段500的厚度較大，而冷凝段600的毛細(xì)結(jié)構(gòu)200’厚度最小，而越薄其熱傳速度越快。
請(qǐng)參閱圖5，是為本發(fā)明熱管的第四實(shí)施例的縱向截面圖；本實(shí)施例與第二實(shí)施例的區(qū)別在于，熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)210’的厚度由冷凝段610向蒸發(fā)段410方向逐漸增大而蒸汽通道310’的橫斷面積在反方向上逐漸縮小，即毛細(xì)結(jié)構(gòu)210’對(duì)應(yīng)蒸發(fā)段410的厚度最大，其次是絕熱段510的厚度較大，而冷凝段610的毛細(xì)結(jié)構(gòu)210’厚度最小?？梢岳斫獾?，本實(shí)施例中熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)的厚度由冷凝段向蒸發(fā)段方向階梯狀增大而蒸汽通道的橫斷面積在反方向上階梯狀縮小。
上述各實(shí)施例中的金屬殼體可以為其內(nèi)壁光滑或設(shè)有為溝槽。
上述各實(shí)施例中的第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以為絲網(wǎng)式或纖維式。
上述各實(shí)施例中的工作流體可以為水、酒精、液態(tài)氨等，或者是上述不同單一工作流體的組合。
從上述可知，具有上述特征的本發(fā)明熱管，通過至少在熱管絕熱段部分的蜂巢式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，將來自蒸發(fā)段的蒸汽快速輸送至冷凝段散熱并冷凝成液體，并經(jīng)低流阻高孔隙率的毛細(xì)結(jié)構(gòu)所提供的毛細(xì)力使冷凝液體順利回流至蒸發(fā)段吸熱并再度蒸發(fā)汽化；通過在蒸發(fā)段部分的高孔隙率及小孔徑特點(diǎn)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，使工作流體快速回流并不斷的蒸發(fā)。從而配合熱管各段部對(duì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)不同的要求，設(shè)置相應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以有效發(fā)揮熱管各段部的最佳功能。另，通過蒸發(fā)段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度大于冷凝段毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度的特點(diǎn)，使得蒸發(fā)段由厚實(shí)的高熱傳導(dǎo)材料產(chǎn)生最佳的蓄熱作用，同時(shí)增加孔隙率及儲(chǔ)存足量的工作流體以綿綿不斷提供蒸發(fā)段所需工作流體，而冷卻段的毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度越薄其熱傳效率越好，提升熱管整體熱傳導(dǎo)性能及最大傳熱量。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一金屬管體，其內(nèi)具有一密封腔室，并該密封腔室內(nèi)封入有適量工作流體，該金屬管體內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該金屬管體沿管體長(zhǎng)度方向分為蒸發(fā)段、冷凝段及位于兩者之間的絕熱段，其特征在于該毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于金屬管體絕熱段部位的蜂巢式第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)及設(shè)置于金屬管體蒸發(fā)段部位的第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)由金屬薄片形成，該第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑小于第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于上述第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)還設(shè)置于金屬管體對(duì)應(yīng)冷凝段部位。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于上述第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)由多數(shù)金屬薄片疊置而成。
4.如權(quán)利要求3所述的熱管，其特征在于上述第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬薄片橫截面呈波浪狀，而相鄰金屬薄片的波峰與波谷相對(duì)。
5.如權(quán)利要求4所述的熱管，其特征在于上述波浪狀形狀為三角型或弧形。
6.如權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于上述金屬薄片上設(shè)有若干透孔。
7.如權(quán)利要求6所述的熱管，其特征在于上述透孔邊緣向一側(cè)翻出有折邊。
8.如權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于上述金屬薄片上設(shè)有若干凹凸點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于上述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的厚度從冷凝段向蒸發(fā)段方向逐漸增大或階梯狀增大。
10.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于上述金屬管體的內(nèi)壁平滑或設(shè)有若干溝槽。
11.如權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于上述第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)為燒結(jié)粉末式、絲網(wǎng)式、網(wǎng)格式或其復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱管，包括一金屬管體，其內(nèi)具有一密封腔室，并該密封腔室內(nèi)封入有適量工作流體，該金屬管體內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該金屬管體沿管體長(zhǎng)度方向分為蒸發(fā)段、冷凝段及位于兩者之間的絕熱段，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于金屬管體絕熱段部位的蜂巢式第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)及設(shè)置于金屬管體蒸發(fā)段部位的第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)由金屬薄片形成，該第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑小于第一毛細(xì)結(jié)構(gòu)的孔徑。上述熱管通過配合熱管各段部對(duì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)不同的要求，設(shè)置相應(yīng)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以有效發(fā)揮熱管各段部的最佳功能。
文檔編號(hào)F28D15/04GK101059322SQ20061006041
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者侯春樹, 劉泰健, 童兆年, 柯仙梅, 孫至賢 申請(qǐng)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