一種超導熱柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種超導熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管和圓盤狀底座，所述冷凝管的底部設置為喇叭口狀，所述冷凝管的頂端蓋合有封蓋，所述封蓋的中心位置設置有供圓柱狀充液細管插入的通孔，所述充液細管的外端用于密封，所述冷凝管與底座、封蓋和充液細管配合組裝形成中空腔體，所述中空腔體內部經抽真空后充灌有適量液體工質，所述底座的上表面位于中空腔體內的部分設置有帶輻射狀水流通道的沸騰強化結構。本實用新型提供的超導熱柱，適用于表面積較大的需散熱部件，能夠實現與需散熱部件表面的有效貼合，強化沸騰，保證了需散熱部件的溫度分布均勻。
【專利說明】一種超導熱柱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程熱物理傳導領域，尤其涉及一種超導熱柱。
【背景技術】
[0002]熱柱通過液體工質在底座的沸騰強化結構中沸騰或蒸發吸收大量熱量，產生蒸汽，蒸汽在冷凝管壁處冷凝釋放大量的汽化潛熱，來實現熱量的交換。熱柱廣泛應用于LED燈具、電子元器件散熱等領域，熱柱底部不斷地吸收LED芯片或電子元器件表面的熱量，液體工質在冷凝管內持續地循環汽化-冷凝過程，將汽化潛熱快速地經由冷凝管壁散發到外界環境或相配套的散熱設備中，從而有效控制LED芯片或電子元器件的溫度，保證了其工作的穩定性和可靠性。
[0003]現有熱柱的制作過程都是將冷凝管與底座等各部件組合起來后再進行內部沸騰強化結構的制作，但是，沸騰強化結構在底座上較小的空間條件下很難設計加工；另外，在市場上可以看到大部分廠家的熱柱都會對冷凝管內壁做強化處理，例如溝槽結構或者類似于傳統熱管的燒結結構，這樣在一定程度上會加強熱柱冷凝管的換熱效果，但是工藝復雜且成本較高。因此，現有的熱柱的缺點為:(1)在應該強化傳熱的地方，沒有強化；(2)制作工藝復雜、成本高。
[0004]中國專利CN202974005U提供了 一種導熱熱柱，包括底座，其上表面設置有沸騰強化結構，還包括冷凝管、封蓋及充液細管，所述充液細管一端用于插入封蓋，另一端用于密封，所述冷凝管在底座、封蓋及充液細管的配合下組裝形成密閉的中空腔體，所述中空腔體內部充灌有適量液體工質，且所述底座上表面的沸騰強化結構位于冷凝管內。該專利提供的導熱熱柱可增強換熱效果，且性能穩定，另外，還具有制作工藝簡單、成本低的優點。
[0005]但隨著人們對集成式大功率LED照明設備的需求越來越強，LED的集成功率越來越高，也就直接導致LED集成芯片的表面積越來越大，這就要求散熱器材與集成芯片的貼合面積也增大。但是前述中國專利提供的熱柱的冷凝管外徑沒有這么大，只是在通過增大底部底座直徑的方式來增大熱柱與LED集成芯片的接觸面積，這樣會使LED芯片的溫度分布不均勻，芯片外層溫度高于內層溫度，嚴重的甚至會造成受力不均扭曲變形，影響芯片壽命O
【發明內容】
[0006]本實用新型要解決的問題是針對表面積較大的需散熱部件只能通過增大熱柱底座直徑的方式來增大其與需散熱部件的接觸面積，這樣會造成需散熱部件的溫度分布不均，甚至會造成受力不均扭曲變形，影響芯片壽命。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種適用于表面積較大的需散熱部件的超導熱柱。
[0008]本實用新型采用的技術方案是:一種超導熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管和圓盤狀底座，所述冷凝管的底部設置為喇叭口狀，所述冷凝管的頂端蓋合有封蓋，所述封蓋的中心位置設置有供圓柱狀充液細管插入的通孔，所述充液細管的外端用于密封，所述冷凝管與底座、封蓋和充液細管配合組裝形成中空腔體，所述中空腔體內部經抽真空后充灌有適量液體工質，所述底座的上表面位于中空腔體內的部分設置有帶輻射狀水流通道的沸騰強化結構。
[0009]其中，所述水流通道設置為由垂直于底座的側壁圍成的多個呈輻射狀的溝槽，所述水流通道的外端為敞開式，內端為封閉式或敞開式。液體工質可在水流通道的引導下由外側向沸騰強化結構的中心處流動，使液體工質快速地均勻分布在沸騰強化結構的表面，向上延伸的水流通道側壁也增大了沸騰強化結構與液體工質的接觸面積，有利于液體工質的快速沸騰。
[0010]或者，所述水流通道由多個輻射狀的凸塊間隔而成，所述凸塊的內端圍成圓形的儲液區，相鄰凸塊之間的水流通道與儲液區貫通。這種結構與前述地溝槽式結構所起的作用相同，而且所述凸塊的表面積要小于水流通道的表面積，以給液體工質提供足夠的流動空間。
[0011]進一步的，所述水流通道設置為平面或外端面高于內端面的坡面，坡面的設計更有利于液體工質的流動。
[0012]其中，所述冷凝管的內表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結構層。
[0013]其中，所述封蓋為彈性封蓋，采用彈性殼體結構，其與冷凝管緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。
[0014]進一步的，所述中空腔體的各組裝部件通過焊接組裝在一起。
[0015]本實用新型具有的優點和積極效果是:本實用新型在熱柱底座的上表面設置了帶有輻射狀水流通道強化沸騰結構，可以幫助從冷凝管冷凝流回的冷凝液迅速遍布熱柱底部，即使不對冷凝管內壁進行處理，也可以達到理想的導熱效果，大大提高了熱傳導效率，而且，底部特有的輻射狀水流通道設計，強化了沸騰效率。強化沸騰結構與冷凝管壁之間有夾角，并不接觸，可以在此縫隙中強化生成沸騰氣泡；
[0016]同時，冷凝管與底座接觸的一端為喇叭口狀結構，這避免了上部冷凝管直徑太大，又可與底部需散熱器件尺寸配合。這樣做的好處是可以增大熱柱底部的有效面積，使需散熱器件與底板貼合的部分溫度均勻，避免了溫度不均勻造成的熱應力。
[0017]總之，本實用新型提供的超導熱柱，適用于表面積較大的需散熱部件，能夠實現與需散熱部件表面的有效貼合，強化沸騰，保證了需散熱部件的溫度分布均勻。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的立體透視圖
[0019]圖2是本實用新型的主視透視圖
[0020]圖3是本實用新型的拆分結構示意圖
[0021]圖4和圖5是本實用新型中溝槽式水流通道的結構示意圖
[0022]圖6是本實用新型中凸塊間隔成的水流通道的結構示意圖
[0023]圖中:1_冷凝管，11-中空腔體，2-底座，3-封蓋，4-充液細管，5-水流通道，51-溝槽，52-凸塊，6-沸騰強化結構。【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細說明。
[0025]如圖所示，本超導熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管I和圓盤狀底座2，冷凝管I的底部設置為喇叭口狀，冷凝管I的頂端蓋合有封蓋3，封蓋3的中心位置設置有供圓柱狀充液細管4插入的通孔，充液細管4的外端用于密封，冷凝管I與底座2、封蓋3和充液細管4配合組裝形成中空腔體11，中空腔體11內部經抽真空后充灌有適量液體工質,底座2的上表面位于中空腔體11內的部分設置有帶輻射狀水流通道5的沸騰強化結構6。
[0026]其中，冷凝管I為中空圓柱狀，用導熱系數高材料，如純銅制作，工質蒸汽在冷凝管I壁處冷凝并在重力作用下回流，在此過程中工質釋放出大量汽化潛熱，冷凝后的液體工質流回到冷凝管I底部的沸騰強化結構6中，在輻射狀水流通道5的引導下，液體工質快速地分布到沸騰強化結構6的表面，而底座2用導熱系數高的純銅制作，下表面需平整光滑，液體工質吸收了底座2傳導的熱量，在沸騰強化結構6中劇烈沸騰，并產生大量蒸汽以汽化潛熱的形式帶走底部需散熱部件產生的廢熱，蒸汽上升至冷凝管I上部，冷凝管I外管壁與外部環境或配套的散熱片對流換熱將熱量導出，蒸汽冷凝回到液態，液體工質順著冷凝管I內壁回流至沸騰強化結構6中，完成一次循環。通過不斷地沸騰-汽化-冷凝，液體工質將需散熱部件表面的熱量不斷導出，需散熱部件的溫度得以控制。封蓋3的中心設有孔洞，充液細管4的一端可插入孔洞中，充液細管4可選用外徑為6_的純銅管，其作用是方便充灌液設備對熱柱進行抽真空與灌液。另外，底座2上打四個固定孔，用于與需散熱的部件固定連接。
[0027]其中，水流通道5設置為由垂直于底座的側壁圍成的多個呈輻射狀的溝槽51，水流通道5的外端為敞開式，內端為封閉式或敞開式。液體工質可在水流通道5的引導下由外側向沸騰強化結構6的中心處流動，使液體工質快速地均勻分布在沸騰強化結構6的表面，向上延伸的水流通道5的側壁也增大了沸騰強化結構6與液體工質的接觸面積，有利于液體工質的快速沸騰。
[0028]或者，水流通道5由多個輻射狀的凸塊52間隔而成，凸塊52的內端圍成圓形的儲液區，相鄰凸塊52之間的水流通道5與儲液區貫通。這種結構與前述地溝槽式結構所起的作用相同，而且凸塊52的表面積要小于水流通道5的表面積，以給液體工質提供足夠的流動空間。
[0029]進一步的，為加快液體工質的流動速度，水流通道5設置為平面或外端面高于內端面的坡面。
[0030]其中，冷凝管I的內表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結構層。
[0031]其中，封蓋3為彈性封蓋，采用彈性殼體結構，其與冷凝管I緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺，其制作材料為具有一定彈性且易于與冷凝管I焊接或是以其他方式連接密封的材料。如選用純銅板沖壓制作，外圓弧最高處平面與冷凝管2的上表面齊平。
[0032]進一步的，中空腔體11的各組裝部件(底座2，冷凝管1、封蓋3及充液細管4)通過焊接組裝在一起。
[0033]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本實用新型范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種超導熱柱，其特征在于:包括中空的圓柱狀冷凝管(I)和圓盤狀底座(2)，所述冷凝管(I)的底部設置為喇叭口狀，所述冷凝管(I)的頂端蓋合有封蓋(3 )，所述封蓋(3 )的中心位置設置有供圓柱狀充液細管(4)插入的通孔，所述充液細管(4)的外端用于密封，所述冷凝管(I)與底座(2)、封蓋(3)和充液細管(4)配合組裝形成中空腔體(11)，所述中空腔體(11)內部經抽真空后充灌有適量液體工質,所述底座(2 )上表面位于中空腔體(11)內的部分設置有帶輻射狀水流通道(5)的沸騰強化結構(6)。
2.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)設置為由垂直于底座(2)的側壁圍成的多個呈輻射狀的溝槽(51)，所述水流通道(5)的外端為敞開式，內端為封閉式或敞開式。
3.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)由多個輻射狀的凸塊(52)間隔而成，所述凸塊(52)的內端圍成圓形的儲液區，相鄰凸塊(52)之間的水流通道(5)與儲液區貫通。。
4.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)設置為平面或外端面高于內端面的坡面。
5.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述冷凝管(2)的內表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結構層。
6.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述封蓋(3)為彈性封蓋，采用彈性殼體結構，其與冷凝管(2)緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。
7.根據權利要求1所述的超導熱柱，其特征在于:所述中空腔體(11)的各組裝部件通過焊接組裝在一起。
【文檔編號】F28D15/04GK203642761SQ201320894214
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】田文凱 申請人:天津芯之鎧光電技術研發有限公司