專利名稱：一種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳熱和電子元器件冷卻領(lǐng)域，具體地說，涉及一 種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置。
技術(shù)背景回路熱管是一種新型的兩相的高效傳熱裝置，它利用蒸發(fā)器內(nèi) 的毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)力驅(qū)動回路運(yùn)行，利用工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來傳 遞熱量，因此能夠在小溫差、長距離的情況下傳遞大量的熱量?；芈窡峁艿恼舭l(fā)器與熱源相接觸，蒸發(fā)器內(nèi)部裝有高性能的毛 細(xì)芯(稱為第一吸液芯)。補(bǔ)償室與蒸發(fā)器相連，兩者內(nèi)部通過另外一 個毛細(xì)芯(稱為第二吸液芯)相連。冷凝段與冷源直接接觸。蒸發(fā)管道 將蒸發(fā)器與冷凝段相連，回流管道將冷凝段和補(bǔ)償室相連。當(dāng)蒸發(fā) 器受熱時，其內(nèi)部的第一吸液芯表面的液體將吸收潛熱產(chǎn)生蒸汽， 蒸汽通過蒸汽管道到達(dá)冷凝段，放出潛熱，變成液體，并通過液體 回流管回到補(bǔ)償室。補(bǔ)償室的液體再回到蒸發(fā)器，從而構(gòu)成一個循 環(huán)。一般回路熱管存在當(dāng)工質(zhì)在蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率大于其液體回流 管的回流速率，而第二吸液芯難以將工質(zhì)從補(bǔ)償室吸到蒸發(fā)器而造成 干涸現(xiàn)象。另外由于吸液芯的熱傳導(dǎo)過大使補(bǔ)償室溫度過高，常常使 整個回路熱管的運(yùn)行溫度過高，這常常被稱為熱泄漏問題。此外回路 熱管在低瓦數(shù)下難以啟動，而且由于槽道壓降過大導(dǎo)致最大傳熱量不高，以及啟動后由于局部蒸汽流動阻力過大造成蒸發(fā)器內(nèi)局部壓力過 大，溫度過高。這些缺點(diǎn)尤其在平板式回路熱管中非常明顯。專利號為ZL01131198.3，名稱為平板式環(huán)路型熱管(一)的中國 發(fā)明專利，公開了一種具有蒸氣通道，冷凝區(qū)和回路通道的溝槽式熱 管。溝槽式熱管的指向性非常強(qiáng)，在彎曲傳導(dǎo)時，導(dǎo)熱性能便大大下 降；另外，該環(huán)路型熱管沒有補(bǔ)償室結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)熱泄漏問題。專利申請?zhí)枮?00510035406.4，名稱為一種高效平板式回路熱 管裝置的中國發(fā)明專利，公開了蒸發(fā)器和補(bǔ)償室為一體式的高效平板 式回路熱管裝置。該熱管裝置引進(jìn)了補(bǔ)充室，雖然能夠起到減小系統(tǒng) 熱泄漏的作用，但是其補(bǔ)充室的單通道構(gòu)造不能精確和靈活的控制溫 度，不能很好地自我調(diào)節(jié)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有熱管存在的不足，提供一種散熱 熱流密度大，能精確和靈活的控制溫度的多通道有自調(diào)節(jié)能力的回路 熱管裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 一種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，包括蒸發(fā)器、冷凝器、補(bǔ)償器 和至少兩條環(huán)路管道；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有吸液芯，吸液芯與蒸發(fā)器內(nèi)壁之 間形成蒸發(fā)腔；環(huán)路管道的蒸氣入口端與蒸發(fā)腔連通，環(huán)路管道穿過 冷凝器，環(huán)路管道的回流出口端與蒸發(fā)器連通，環(huán)路管道的回流段還 與補(bǔ)償器連通，補(bǔ)償器內(nèi)填充有工質(zhì)液體。作為優(yōu)選，在上述多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置中，可將吸液芯設(shè)計(jì)為凸臺結(jié)構(gòu)，從而形成蒸氣腔，吸液芯內(nèi)有相互導(dǎo)通的槽道，最好 設(shè)計(jì)為正"米字形"或"反米字形"槽道，這樣就不會因?yàn)槟硞€槽道 堵塞而使局部壓力過高，也不會因?yàn)檎舭l(fā)器接觸的熱源局部溫度過高 而造成蒸發(fā)器局部蒸汽來不及帶走，使得局部溫度過高。蒸汽可以根 據(jù)實(shí)際情況選擇阻力最小、壓降最小的槽道進(jìn)行流動，使回路的整體 壓降比一般回路熱管得到很好的改善，可以使回路熱管在一個更佳的 狀態(tài)下運(yùn)行，并且可以使回路熱管的最大傳熱能力得到增強(qiáng)。作為優(yōu)選，在上述多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置中，可在蒸發(fā)器內(nèi) 裝入工質(zhì)液體，用于補(bǔ)充吸液芯的工質(zhì)液體，吸液芯將工質(zhì)液體與蒸 發(fā)腔分隔開來，工質(zhì)液體不會直接流入蒸發(fā)腔。作為優(yōu)選，在上述多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置中，環(huán)路管道的回 流出口端可與吸液芯或蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)液體連通。作為優(yōu)選，在上述多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置中，補(bǔ)償器上設(shè)有 加熱或冷卻器，可用于控制補(bǔ)償器內(nèi)液體對蒸發(fā)器的回流補(bǔ)充。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果-(1) 溫度控制效果明顯本實(shí)用新型設(shè)有補(bǔ)償器，補(bǔ)償器上設(shè) 有加熱或冷卻器，系統(tǒng)通過補(bǔ)償器對蒸發(fā)溫度進(jìn)行精確控制形成精確 溫度控制和自調(diào)節(jié)的工作機(jī)制。(2) 系統(tǒng)由多通道組成，系統(tǒng)自調(diào)節(jié)能力明顯。由于多通道的 工質(zhì)液體回流段都與工質(zhì)補(bǔ)償器相接，這樣根據(jù)系統(tǒng)的熱源分布、通 道的局部流動阻力分布形成一個自調(diào)節(jié)和自補(bǔ)償?shù)墓ぷ鳈C(jī)制。(3) 由于吸液芯上與熱源連接的界面包含了米字形縱橫交錯的蒸汽槽道，不會因?yàn)槟硞€槽道堵塞而使局部壓力過高，也不會因?yàn)檎?發(fā)器接觸的熱源局部溫度過高而造成蒸發(fā)器局部蒸汽來不及帶走，使 得局部溫度過高。蒸汽可以根據(jù)實(shí)際情況選擇阻力最小、壓降最小的 槽道進(jìn)行流動，使回路的整體壓降比一般回路熱管得到很好的改善， 可以使回路熱管在一個更佳的狀態(tài)下運(yùn)行，并且可以使回路熱管的最 大傳熱能力得到增強(qiáng)。(4) 吸液芯的主橫向槽道可以起到一個匯集從縱向槽道過來的 蒸汽的作用，它的尺寸比其它槽道要大一些，可以在匯集的時候很明 顯地減小流動阻力。吸液芯的主縱向槽道可以起到一個匯集從橫向槽 道過來的蒸汽的作用，它的尺寸比其它槽道要大一些，可以在匯集的 時候很明顯地減小流動阻力。(5) 蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)可適于熱源在上部、下部、左側(cè)或右側(cè)的分 布形式，即此高效傳熱裝置的總散熱效果不因重力而受到影響。


圖1為多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為"正米字形"吸液芯立體結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為"正米字形"吸液芯正面結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為"正米字形"吸液芯側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為"反米字形"吸液芯立體結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為"反米字形"吸液芯正面結(jié)構(gòu)示意圖;圖7為"反米字形"吸液芯側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖;圖8為重力方向蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為反重力方向蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1用平板式多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置對電腦CPU進(jìn)行散熱如圖1所示， 一種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、補(bǔ)償器3和至少兩條環(huán)路管道4;蒸發(fā)器1內(nèi)設(shè)有吸液芯 5，吸液芯5與蒸發(fā)器1內(nèi)壁之間形成蒸發(fā)腔6;環(huán)路管道4的蒸氣 入口端41與蒸發(fā)腔6連通，環(huán)路管道4穿過冷凝器2，環(huán)路管道4 的回流出口端42與蒸發(fā)器1內(nèi)的吸液芯5連通，環(huán)路管道4的回流 段43還與補(bǔ)償器3連通，補(bǔ)償器3內(nèi)填充有工質(zhì)液體。作為優(yōu)選，吸液芯5設(shè)計(jì)為凸臺結(jié)構(gòu)，內(nèi)有相互導(dǎo)通的正"米字 形"或"反米字形"槽道51。作為優(yōu)選，蒸發(fā)器1內(nèi)還裝有工質(zhì)液體7，用于補(bǔ)償吸液芯的工 質(zhì)液體，吸液芯5將工質(zhì)液體7與蒸發(fā)腔6分隔開。蒸發(fā)器1底部與熱負(fù)荷端Q1即電腦的CPU接觸，在蒸發(fā)器1 與工作的CPU連接而受熱時，吸液芯5的工質(zhì)將吸收潛熱，在槽道 51產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽最后匯集到蒸發(fā)腔6，分別根據(jù)各自阻力分布 沿著環(huán)路管道4到達(dá)冷凝器2冷卻成液體，釋放出潛熱，達(dá)到將CPU 端的熱量帶走的目的。為了提高冷卻效果，可以在冷凝器2加上翅片 以增加空氣強(qiáng)制對流的效果，或采用水冷或其它液體冷卻的方式。冷凝后的液體再分別通過環(huán)路管道4的回流段42回到蒸發(fā)器1 。環(huán)路管道4的回流段43分別和補(bǔ)償器3相連接，在系統(tǒng)蒸發(fā)器1中的工質(zhì)吸熱相變時，多余的工質(zhì)回流至補(bǔ)償器3中；由于系統(tǒng)壓力的平衡關(guān)系，補(bǔ)償器3的飽和壓力和溫度決定著蒸發(fā)器1中吸液芯5中工 質(zhì)的蒸發(fā)相變溫度。這一溫度可以由溫控?zé)嵩?或冷源)Q2進(jìn)行精 確控制。圖2 7更清晰地表達(dá)了蒸發(fā)器1中吸液芯5的結(jié)構(gòu)。圖2 7 中，吸液芯5開有許多導(dǎo)通的米字形槽道51。當(dāng)CPU工作給予蒸發(fā) 器1熱量Q 1時，緊貼蒸發(fā)器1受熱面的吸液芯5也將受熱，其表面 的液體由于吸收了潛熱，將在橫向、縱向的槽道51中產(chǎn)生蒸汽，這 些蒸汽將在槽道51中選擇流動阻力最小的方向流動，最終到達(dá)環(huán)路 管道4。實(shí)施例2平板式多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置反重力散熱效果 圖8中，當(dāng)需要散熱的熱源位于蒸發(fā)器1的下部時，蒸發(fā)器1的 底部與熱負(fù)荷端Q相接觸，吸液芯5中的工質(zhì)將吸收潛熱，在槽道 51產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽最后匯集到下部的蒸發(fā)腔6，分別根據(jù)各自阻 力分布沿著環(huán)路管道4到達(dá)冷凝器2冷卻成液體，釋放出潛熱，液體 回流至蒸發(fā)器1，從而達(dá)到將熱量帶走的目的。液體回流的吸液力來 源于吸液芯5的吸液能力和液體本身的重力作用。圖9中，當(dāng)需要散熱的熱源位于蒸發(fā)器1的上部時，蒸發(fā)器1的 頂部與熱負(fù)荷端Q相接觸，吸液芯5中的工質(zhì)將吸收潛熱，在槽道51產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽最后匯集到下部的蒸發(fā)腔6，分別根據(jù)各自阻 力分布沿著環(huán)路管道4到達(dá)冷凝段冷卻成液體，釋放出潛熱；液體回 流至蒸發(fā)器1，從而達(dá)到將熱量帶走的目的。液體回流的吸液力主要 來源于吸液芯5的吸液能力，在這種情況下由于蒸汽的密度小，所以 重力作用有助于蒸汽聚集并通過環(huán)路管道產(chǎn)生回流效果，因此系統(tǒng)阻 力減小，傳熱能力增強(qiáng)。同樣的工作原理適用于熱源位于蒸發(fā)器1的左側(cè)或右側(cè)的情況。
權(quán)利要求1. 一種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于包括蒸發(fā)器(1)、冷凝器(2)、補(bǔ)償器(3)和至少兩條環(huán)路管道(4)；蒸發(fā)器(1)內(nèi)設(shè)有吸液芯(5)，吸液芯(5)與蒸發(fā)器(1)內(nèi)壁之間形成蒸發(fā)腔(6)；環(huán)路管道(4)的蒸氣入口端(41)與蒸發(fā)腔(6)連通，環(huán)路管道(4)穿過冷凝器(2)，環(huán)路管道(4)的回流出口端(42)與蒸發(fā)器(1)連通，環(huán)路管道(4)的回流段(43)還與補(bǔ)償器(3)連通，補(bǔ)償器(3)內(nèi)填充有工質(zhì)液體。
2. 如權(quán)利要求1所述的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于 所述吸液芯(5)為凸臺結(jié)構(gòu)，內(nèi)有相互導(dǎo)通的槽道(51)。
3. 如權(quán)利要求2所述的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于 所述槽道(51)為"正米字形"或"反米字形"槽道。
4. 如權(quán)利要求1所述的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于 所述蒸發(fā)器(1)內(nèi)還裝有工質(zhì)液體(7)，吸液芯(5)將工質(zhì)液體(7)與蒸發(fā)腔(6)分隔開。
5. 如權(quán)利要求1所述的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于 環(huán)路管道(4)的回流出口端(42)與吸液芯(5)或蒸發(fā)器(1)內(nèi) 的工質(zhì)液體(7)連通。
6. 如權(quán)利要求1所述的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，其特征在于 補(bǔ)償器(3)上設(shè)有加熱或冷卻器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置，它包括蒸發(fā)器、冷凝器、補(bǔ)償器和至少兩條環(huán)路管道；蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有吸液芯，吸液芯與蒸發(fā)器內(nèi)壁之間形成蒸發(fā)腔；環(huán)路管道的蒸氣入口端與蒸發(fā)腔連通，環(huán)路管道穿過冷凝器，環(huán)路管道的回流出口端與蒸發(fā)器連通，環(huán)路管道的回流段還與補(bǔ)償器連通，補(bǔ)償器內(nèi)填充有工質(zhì)液體。本實(shí)用新型的多通道自調(diào)節(jié)回路熱管裝置散熱熱流密度大，能精確和靈活的控制溫度，并具有自調(diào)節(jié)能力。
文檔編號F28D15/02GK201104143SQ200720048249
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者呂樹申, 莫冬傳, 金積德 申請人:中山大學(xué)