專利名稱：用于cpl的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于CPL的平面式毛細芯蒸發器。
背景技術：
由于技術的發展，電子器件的功率越來越大，集成度越來越高，單位體積內產生的熱量也越來越大，與此同時，有效的散熱面積卻相應縮小，從而散熱問題更為突出。基于熱管技術發展起來的毛細抽吸兩相流體回路(CPL)具有傳熱能力大、控溫精度高、能耗低以及等溫性好等優點，成為了解決電子器件冷卻的理想系統。CPL主要包括蒸發器、冷凝器、儲液器、汽液管道以及其它輔助器件。CPL主要依靠工質在蒸發器內相變吸收熱量以及在冷凝器內相變釋放熱量來實現熱量的傳輸。蒸發器是系統熱負荷的承受部件，在蒸發器毛細結構中，液體工質受熱發生汽化，將熱量從熱源運送到冷凝器后，汽相工質發生凝結，向外界傳熱，蒸發器毛細芯產生的毛細抽吸力使冷凝器中的冷凝液體通過液體管道返回到蒸發器，完成系統循環。在CPL中，蒸發器是最為關鍵的組成部分之一，它不僅是熱量的吸入部件，而且是整個系統中工質循環所需驅動力產生的源頭，其性能好壞直接影響到CPL能否起動和整個工作的實現。
CPL通常采用管式蒸發器，管式蒸發器的缺點是①為了將管式蒸發器用于散熱，必須附加一個冷板，將冷板與負荷表面接觸，達到散熱的目的，采取這種方式增加了傳熱熱阻，降低了系統的傳熱效率；②液體進入蒸發器中心通道后，沿徑向流入毛細芯并蒸發，產生的蒸汽流入管壁槽道，再通過槽道端部流入蒸汽管道，當系統熱負荷急劇變化時，大量工質被汽化，若管式蒸發器因儲液量較少，不能及時補充毛細芯內的蒸發量時，將造成系統供液不足，情況嚴重時，甚至會使蒸發器燒竭，導致系統運行失敗；③由于管式蒸發器結構的限制，毛細芯結構只能采用粉末材料燒結而成，這需要專用的設備制作，因而制作成本較高；④CPL蒸發器僅作為系統的吸熱元件，熱量的散熱由冷凝器完成，因而在高功率狀況下，蒸發器和冷凝器都必須承受較大的負荷。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處，提供一種用于CPL的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器，該蒸發器工作性能良好，結構簡單、制作方便，通過該蒸發器可以提高系統的傳熱效率，改善和提高系統的運行性能。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種用于CPL的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器，包括底座、上蓋、毛細芯，底座與上蓋相固定、且密封；隔板將上蓋分隔為集液腔、集汽腔，集液腔由橫向槽道和縱向槽道構成、且交叉布置，在集液腔上開有回流液體入口，在集汽腔上開有蒸汽出口，在上蓋的外表面設置散熱片；在底座上開有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由縱向槽道構成，蒸汽通道連通蒸汽槽道和集汽腔；毛細芯置于集液腔與蒸汽槽道之間。
本發明與現有技術相比具有以下顯著優點(1)本發明為平面式蒸發器，可以更好地與被冷卻表面接觸，降低了接觸熱阻，提高了系統的傳熱效率，而且結構更緊湊，使用更方便。
(2)由于采用反向式結構，一方面，回流液體入口位于蒸發器的上表面，熱負荷作用于蒸發器的下表面，冷凝液體在蒸發器上表面回流，在重力場中，重力也作為了液體回流驅動力的一部分，增大了系統的驅動力，更加有利于系統工質的循環；另一方面，由于加熱肋片和毛細芯表面緊密接觸，毛細芯表面的液體工質迅速加熱到飽和溫度，使產生蒸汽壁面的過熱度降低，蒸發器內的液體工質更容易汽化，這樣會使系統的啟動和熱慣性減小，從而改善了系統的啟動以及運行性能。
(3)如果蒸汽槽道出口處夾帶有液體，則液體可以收集在此腔中，集汽腔可以起到汽、液隔離器的作用，可防止汽、液夾帶現象，使得系統運行穩定。
(4)由縱橫槽道構成的集液腔，可以使得液體工質在其中均勻分配，減少流動阻力，而且在槽道中可以蓄積一定量的液體，起到液體補償腔的作用，當系統熱負荷發生變化時，槽道中的液體工質可以迅速供給毛細芯，以滿足負荷所需的工質量，改善了系統的變工況特性，使系統較快速度地達到另一個平衡點，減少了系統接近平衡的時間，避免系統出現缺液或燒竭現象。
(5)在上蓋的外表面設置散熱片，成倍或者多倍的增加了蒸發器的外表面積，使得蒸發器除了利用內部的液體工質汽化相變傳熱之外，還可以利用外表面向周圍的環境散熱，在相同的毛細結構下，相應地提高了系統的傳熱能力，而且系統的結構更緊湊，能在有限的空間提高系統的散熱能力。
(6)毛細芯可采用多層絲網壓緊制成，因而制作簡單，無需專用設備，降低了系統的研制費用。
圖1是本發明一種實施例的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A剖面圖。
圖3是圖1的右視圖。
圖4是圖1中上蓋的結構示意圖。
圖5是圖1中上蓋的仰視圖。
圖6是圖1中底座的結構示意圖。
圖7是圖1中底座的俯視圖。
圖面說明1-上蓋，2-散熱片，3-回流液體入口，4-集液腔，5-集液腔肋片，6-隔板，7-集汽腔，8-蒸汽出口，9-底座，10-蒸汽通道，11-蒸汽槽道，12-毛細芯，13-蒸汽槽道肋片。
具體實施例方式
由圖1～圖7所示，本發明包括底座9、上蓋1、毛細芯12。上蓋1和底座9之間的連接可以采用焊接方式，還可以采用法蘭螺栓聯結方式，密封方式采用O型圈密封，采用法蘭螺栓聯結方式可以根據工作要求的需要，方便地更換毛細芯12，降低了系統的開發費用。毛細芯12可以由多層絲網壓制而成或由粉末冶金材料燒結而成。為了提高蒸發器的散熱效率，蒸發器的壁面材料采用導熱系數大的金屬材料，如采用銅、鋁等材料；毛細芯12采用導熱系數比較小的不銹鋼絲網或者非金屬高聚物絲網多層壓制而成。
隔板6將上蓋1分隔為集液腔4、集汽腔7，集液腔4由七個橫向槽道和七個縱向橫槽道構成，且交叉布置。在集液腔4的頂部開有回流液體入口3，在集汽腔7的側面上開有蒸汽出口8，在上蓋1的外表面設置散熱片2，其形狀為矩形，也可為三角形等其它形狀，以增大蒸發器的散熱面積。所述集液腔4橫向槽道可為一個或多個，縱向橫槽為多個，橫向槽道與縱向槽道可以互相垂直，也可以不垂直。所述橫向槽道和縱向槽道的斷面形狀為矩形、也可為V型、梯形等其它形狀。
在底座9開有蒸汽槽道11、蒸汽通道10，蒸汽槽道11由七個縱向槽道構成，蒸汽通道10連通蒸汽槽道11和集汽腔7。蒸汽槽道11縱向橫槽為多個，其斷面形狀為矩形、也可為V型、梯形等其它形狀。
毛細芯12置于集液腔4與蒸汽槽道11之間，直接與集液腔肋片5和蒸汽槽道肋片13接觸。
工作時，蒸發器下表面的受熱面直接與負荷表面接觸，以導熱的方式吸收熱量。底座9上有許多并聯的蒸汽槽道肋片13，直接和毛細芯12接觸，毛細芯12中充滿液體工質。當受熱面吸收熱量時，通過兩個路徑傳給蒸發器一部分熱量通過蒸汽槽道肋片13，迅速傳遞給毛細芯12中的液體工質；另一部分通過壁面傳遞到蒸發器上表面的散熱片2。與蒸汽槽道肋片13直接接觸的毛細芯12中的液體工質被迅速加熱到飽和溫度，發生汽化，汽化后形成的蒸汽沿蒸汽槽道11、通過蒸汽通道10流到集汽腔7，然后通過蒸汽出口8進入蒸汽管道，流向冷凝器。如果夾帶有液滴，則可沉積在集汽腔7中。
蒸汽在冷凝器中放山熱量冷卻后，蒸汽凝結為液體，在蒸發器毛細芯工質汽、液相變產生的毛細抽吸力的作用下，沿液體管道經蒸發器的液體回流入口3進入集液腔4，液體工質在集液腔4的縱橫槽道形成的流體分配器的作用下，回流液體均勻分配到毛細芯12中，流向汽、液相變界面，以供系統下次循環。
權利要求
1.一種用于CPL的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器，其特征在于包括底座(9)、上蓋(1)、毛細芯(12)，底座(9)與上蓋(1)相固定、且密封；隔板(6)將上蓋(1)分隔為集液腔(4)、集汽腔(7)，集液腔(4)由橫向槽道和縱向槽道構成、且交叉布置，在集液腔(4)上開有回流液體入口(3)，在集汽腔(7)上開有蒸汽出口(8)，在上蓋(1)的外表面設置散熱片(2)；在底座(9)上開有蒸汽槽道(11)、蒸汽通道(10)，蒸汽槽道(11)由縱向槽道構成，蒸汽通道(10)連通蒸汽槽道(11)和集汽腔(7)；毛細芯(12)置于集液腔(4)與蒸汽槽道(11)之間。
2.根據權利要1所述的用于CPL的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器，其特征在于毛細芯(12)由多層絲網壓制而成。
全文摘要
本發明公開了一種用于CPL的帶散熱片的平面式毛細芯蒸發器，包括底座、上蓋、毛細芯，底座與上蓋相固定、且密封；隔板將上蓋分隔為集液腔、集汽腔，集液腔由縱橫槽道構成、且交叉布置，在集液腔上開有回流液體入口，在集汽腔上開有蒸汽出口，在上蓋的外表面設置散熱片；在底座開有蒸汽槽道、蒸汽通道，蒸汽槽道由縱向槽道構成，蒸汽通道連通蒸汽槽道和集汽腔；毛細芯置于集液腔與蒸汽槽道之間。蒸發器提高了系統的傳熱效率，改善和提高了系統的運行性能，結構更為緊湊；利用本身的外表面積向周圍的環境散熱，從而減輕了蒸發器毛細結構的負荷，使蒸發器的傳熱能力有較大的提高。本發明可以應用于便攜式或者臺式計算機以及電子儀器、設備等的散熱。
文檔編號G12B15/00GK1725947SQ20051001911
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月18日 優先權日2005年7月18日
發明者劉偉, 楊金國, 劉志春, 丁杰, 許國良 申請人:華中科技大學