專利名稱：一種導(dǎo)熱熱柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱傳導(dǎo)領(lǐng)域，具體地，涉及一種導(dǎo)熱熱柱。
背景技術(shù)：
目前計(jì)算機(jī)、電子、光電等設(shè)備發(fā)展迅速，性能逐步增強(qiáng)，但體積逐漸減小。中央處理器等性能迅速提升，但與此同時(shí)大量的廢熱產(chǎn)生，又因?yàn)轶w積的縮小，產(chǎn)生了極大的熱流密度。如果熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，高溫將會(huì)嚴(yán)重影響芯片的壽命與性能，因此必須采取有效的手段將高熱流密度的廢熱散發(fā)出去。如果電子部件的損耗熱量不及時(shí)導(dǎo)出，則部件上的熱量會(huì)不斷積累，導(dǎo)致芯片溫度迅速上升，可靠性和其他性能急劇下降。又如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)展及應(yīng)用，是當(dāng)今照明的重要項(xiàng)目，而LED的壽命、性能無不與散熱技術(shù)的優(yōu)劣緊密相連，散熱已經(jīng)成為制約當(dāng)今大功率LED燈具發(fā)展的首要難題之一。目前已開發(fā)出的散熱技術(shù)包括散熱翅片散熱、風(fēng)扇散熱、熱管散熱、均溫板散熱等散熱技術(shù)。熱柱散熱也是一種較佳的散熱技術(shù)，所述熱柱是一內(nèi)含液體工質(zhì)的封閉腔體，借助工質(zhì)的汽液兩相變化以達(dá)到快速導(dǎo)熱的目的。熱柱是一種高效導(dǎo)熱裝置，一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的熱柱溫度均勻性好，熱阻較小。其導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銅、鋁等金屬，能達(dá)到銅的幾百倍甚至上千倍，目前熱柱已經(jīng)在LED燈具、電子散熱等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。熱柱的蒸發(fā)端在熱柱底部，液體在這里沸騰或者蒸發(fā)帶走大量熱量，蒸汽在冷凝管壁處冷凝釋放大量的汽化潛熱。需散熱部件散出的熱量經(jīng)熱柱底部傳導(dǎo)到熱柱冷凝管下部的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，在這里液體工質(zhì)因吸熱發(fā)生劇烈的沸騰，產(chǎn)生蒸汽，在汽化過程中蒸汽吸收了大量的汽化潛熱。液體工質(zhì)的汽化潛熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其因比熱而吸收的熱量，非?？捎^。因熱蒸汽在底部產(chǎn)生，故在冷凝管內(nèi)底部汽體密度大于頂部汽體密度。由密度差的原因底部熱蒸汽克服重力沿冷凝管路上升，到達(dá)上部冷凝端，使管內(nèi)整體汽體密度趨于平衡。上部冷凝端處內(nèi)壁溫度較低，此處的蒸汽態(tài)工質(zhì)在壁面上冷凝液化，由此產(chǎn)生橫向的密度差，上部中心部位的熱蒸汽在密度差的作用下擴(kuò)散到管壁處，發(fā)生冷凝。在一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行過程中管壁處的溫度在外界環(huán)境的影響下基本保持恒定或是緩慢地周期性變化，所以在此處源源不斷上升的熱蒸汽得以持續(xù)地冷凝液化。在冷凝的過程中，由底部吸收并被熱蒸汽帶到上部的汽化潛熱得以釋放，這些熱量經(jīng)由管壁散發(fā)到外界環(huán)境或相配套的散熱設(shè)備中。蒸汽態(tài)工質(zhì)在冷凝管內(nèi)壁上冷凝液化后，液態(tài)工質(zhì)在重力的作用下沿內(nèi)壁回流到底部蒸發(fā)端。如上所述此處的液態(tài)工質(zhì)再受熱蒸發(fā)，由此而形成一個(gè)循環(huán)，只要熱量不斷地由底部吸收，熱柱內(nèi)部就會(huì)源源不斷地發(fā)生這樣的循環(huán)。整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的工程中沒有外界的驅(qū)動(dòng)力，主要是上下部汽體的密度差以及重力在起動(dòng)力作用。只要對熱柱底部輸入熱量，當(dāng)液體工質(zhì)吸熱達(dá)到沸點(diǎn)后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)輸入熱量提高時(shí)，系統(tǒng)為達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，液體流速會(huì)提高，底部液體蒸發(fā)劇烈程度會(huì)加劇，整個(gè)系統(tǒng)散發(fā)的熱量也就越大。另外，熱柱系統(tǒng)內(nèi)部沒有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，液體與汽體不斷發(fā)生相變以及循環(huán)來攜帶熱量，這可以降低系統(tǒng)造價(jià)，更可以提升系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。在現(xiàn)有的熱柱設(shè)計(jì)制作過程中，熱柱底座處的沸騰強(qiáng)化沒有能夠很好的解決，原因?yàn)橐话銦嶂闹谱鬟^程都是將冷凝管與底座等各部件組合起來后再進(jìn)行內(nèi)部沸騰強(qiáng)化表面的制作，但是，沸騰強(qiáng)化表面在底座上較小的空間條件下很難設(shè)計(jì)加工；另外，在市場上可以看到大部分廠家的熱柱都會(huì)對冷凝管內(nèi)壁做強(qiáng)化處理，例如溝槽結(jié)構(gòu)或者類似于傳統(tǒng)熱管的燒結(jié)結(jié)構(gòu)，但是工藝復(fù)雜且成本較高。因此，現(xiàn)有的熱柱的缺點(diǎn)為:(1)在應(yīng)該強(qiáng)化傳熱得地方，沒有強(qiáng)化；(2)制作工藝復(fù)雜、成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型的主要目的是提供一種導(dǎo)熱性能優(yōu)良且制作簡單的導(dǎo)熱熱柱。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:—種導(dǎo)熱熱柱，包括底座，其上表面設(shè)置有沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，還包括冷凝管、封蓋及充液細(xì)管，所述充液細(xì)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(xì)管的配合下組裝形成密閉的中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部充灌有適量液體工質(zhì)，且所述底座上表面的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)位于冷凝管內(nèi)。進(jìn)一步地，所述冷凝管的內(nèi)表面為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。進(jìn)一步地，所述封蓋為彈性封蓋，采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。進(jìn)一步地，所述中空腔體的各組裝部件通過焊接組裝在一起。進(jìn)一步地，所述沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)為粉末燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)、溝槽毛細(xì)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絲毛細(xì)結(jié)構(gòu)、微通道或者微針肋結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型對熱柱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，在底座的上表面設(shè)置了沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，在應(yīng)該強(qiáng)化傳熱的地方進(jìn)行了強(qiáng)化，即使不對冷凝管內(nèi)壁進(jìn)行處理，也可以達(dá)到理想的導(dǎo)熱效果，大大提高了熱傳導(dǎo)效率。由于底座是在組裝前即進(jìn)行沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的加工，避免了組裝后再進(jìn)行沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)加工存在的設(shè)計(jì)加工空間狹小的缺陷。2、冷凝管的內(nèi)表面可為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層，均為現(xiàn)有材料，無需再組裝后進(jìn)行內(nèi)壁的加工處理，降低了工藝的復(fù)雜性，同時(shí)降低了成本。3、本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱柱，其封蓋采用彈性封蓋的密封方式，其相對于現(xiàn)有熱柱制作簡易，大大降低了密封的難度與成本。綜上所述，本實(shí)用新型具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)與實(shí)用價(jià)值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，突出了功效以及更低的成本，具有更廣泛的產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱柱結(jié)構(gòu)組合圖；圖2為本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱柱結(jié)構(gòu)分解圖；圖3為本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱柱的底座結(jié)構(gòu)圖；圖4為導(dǎo)熱熱柱制作方法中的釬焊結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖5為導(dǎo)熱熱柱制作方法中所用的加工組裝沖桿示意圖；圖6為含有導(dǎo)熱熱柱的工況燈結(jié)構(gòu)分解圖；圖7為含有導(dǎo)熱熱柱的工況燈中的熱柱與翅片的配合圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型的一種導(dǎo)熱熱柱，包括底座1，底座I的上表面設(shè)置有沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5，還包括冷凝管2、封蓋3及充液細(xì)管4，充液細(xì)管4 一端用于插入封蓋3，另一端用于密封，冷凝管2在底座1、封蓋3及充液細(xì)管4的配合下組裝形成密閉的中空腔體，中空腔體內(nèi)部充灌有適量液體工質(zhì)，且底座I上表面的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5位于冷凝管2內(nèi)。其中，底座I用導(dǎo)熱系數(shù)高的純銅制作，下表面需平整光滑，底座I上打四個(gè)固定孔，用于固定需散熱的部件；在底座I上的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5處，液態(tài)工質(zhì)沸騰得到強(qiáng)化并產(chǎn)生大量蒸汽以汽化潛熱的形式帶走底部需散熱部件產(chǎn)生的廢熱。冷凝管2為空心圓柱體，用導(dǎo)熱系數(shù)高材料，如純銅制作，工質(zhì)蒸汽在管壁處冷凝并在重力作用下回流，在此過程中工質(zhì)釋放出大量汽化潛熱，冷凝管2外管壁與空氣的對流換熱將熱量導(dǎo)出。封蓋3的中心設(shè)有孔洞，充液細(xì)管4的一端可插入孔洞中，充液細(xì)管4可選用外徑為6_的純銅管，其作用是方便充灌液設(shè)備對熱柱進(jìn)行抽真空與灌液。在上述實(shí)施例中，冷凝管2可采用現(xiàn)有技術(shù)中的已有材料，不做復(fù)雜的加工處理，如冷凝管2的內(nèi)壁表面為光滑表面(普通的金屬圓筒)、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。在上述實(shí)施例中，封蓋3可采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管2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2的材質(zhì)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。在上述實(shí)施例中，中空腔體的各組裝部件(底座1，冷凝管2、封蓋3及充液細(xì)管4)可通過焊接組裝在一起。在上述實(shí)施例中，所述沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5可采用粉末燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)、溝槽毛細(xì)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絲毛細(xì)結(jié)構(gòu)、微通道或者微針肋結(jié)構(gòu)。下面對上述導(dǎo)熱熱柱的制作方法進(jìn)行說明，如圖1-5所示，包括:(I)用銅粉燒結(jié)或其他強(qiáng)化沸騰結(jié)構(gòu)成型工藝在底座I的上表面加工沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5。(2)將封蓋3置于冷凝管2的一端，并將充液細(xì)管4插封蓋3中，插入深度根據(jù)工藝要求確定；具體地，其中，封蓋優(yōu)選彈性封蓋，可采用沖壓或其他工藝制作，并采用沖桿6將彈性封蓋頂?shù)嚼淠?的一端。(3)將冷凝管2的另一端放置在底座I上，使沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)5位于冷凝管2內(nèi)。(4)將各個(gè)組裝部件組裝形成中空腔體；如可將各組裝部件的連接部位(a、b、c)進(jìn)行焊接(包括各類釬焊、錫焊、氬弧焊等)以組裝形成中空腔體。圖4所示為使用釬焊環(huán)料的硬釬焊進(jìn)行焊接。具體為，在a、b、c三處進(jìn)行焊接，將整體結(jié)構(gòu)放入釬焊爐中進(jìn)行釬焊，按照釬焊工藝釬焊好后將熱柱從釬焊爐中取出。(5)在充灌設(shè)備上通過充液細(xì)管4對中空腔體內(nèi)充灌適量的液體工質(zhì)。[0038](6)對中空腔體進(jìn)行抽真空，然后將充液細(xì)管4外露端夾斷并采用氬弧焊密封，形成密閉的中空腔體。(7)對整體熱柱表面進(jìn)行拋光與抗氧化處理，至此熱柱加工完成。下面對導(dǎo)熱熱柱的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行闡述。本實(shí)用新型的導(dǎo)熱熱柱有廣泛的應(yīng)用，如可以應(yīng)用在含有散熱裝置的電子設(shè)備或LED燈具中。下面僅就其在LED工礦燈中的應(yīng)用做概略性闡述。如圖6、7所示，應(yīng)用方式為將熱柱11插入翅片12中心的孔洞中，然后用導(dǎo)熱膠粘或緊配合等方式與翅片12固定。LED工礦燈的其他部件分別為:翅片保護(hù)罩7，燈具上蓋8，吊鉤9，電源10，翅片保護(hù)罩通孔13、電源連接板14，燈罩15，密封墊圈16，大功率LED集成燈珠17，透鏡組合18。本實(shí)例選用一顆大功率LED集成燈珠17作為光源，由一個(gè)大功率LED供電電源10供電。LED工礦燈散熱器部分詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖7所示，為太陽花翅片結(jié)構(gòu)的散熱裝置，在太陽花的中心插入一根本實(shí)用新型中的高效導(dǎo)熱熱柱11。此散熱裝置作為整個(gè)燈具部件的支撐載體，其上有用于固定相鄰部件的孔。在LED工礦燈中加入熱柱后有多種優(yōu)勢。熱柱與翅片緊密結(jié)合，(有緊配和焊接兩種工藝)通過熱柱快速把熱量傳導(dǎo)至翅片上，芯片熱量得到有效控制；因?yàn)闊嶂旧淼膶?dǎo)熱能力很強(qiáng)，上下溫度均勻性高，所以加熱柱的翅片結(jié)構(gòu)溫度均勻性比不加熱柱的溫度均勻性要高，翅片的散熱能力得到了更有效的利用。最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種導(dǎo)熱熱柱，其特征在于，包括底座，其上表面設(shè)置有沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，還包括冷凝管、封蓋及充液細(xì)管，所述充液細(xì)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(xì)管的配合下組裝形成密閉的中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部充灌有適量液體工質(zhì)，且所述底座上表面的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)位于冷凝管內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱熱柱，其特征在于，所述冷凝管的內(nèi)表面為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱熱柱，其特征在于，所述封蓋為彈性封蓋，采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱熱柱，其特征在于，所述中空腔體的各組裝部件通過焊接組裝在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱熱柱，其特征在于，所述沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)為粉末燒結(jié)毛細(xì) 結(jié)構(gòu)、溝槽毛細(xì)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絲毛細(xì)結(jié)構(gòu)、微通道或者微針肋結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種導(dǎo)熱熱柱，包括底座，其上表面設(shè)置有沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，還包括冷凝管、封蓋及充液細(xì)管，所述充液細(xì)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(xì)管的配合下組裝形成密閉的中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部充灌有適量液體工質(zhì)，且所述底座上表面的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)位于冷凝管內(nèi)，本實(shí)用新型通過采用上述結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)熱柱的換熱效果，且性能穩(wěn)定，另外，還具有制作工藝簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F28D15/04GK202974005SQ201220690189
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者李驥, 田文凱 申請人:中國科學(xué)院大學(xué)