專利名稱：微型加熱管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種加熱管結(jié)構(gòu)，并且更特別地能提供小尺寸、輕重量和用于加熱管的受熱和散熱裝置、以及能獲得一種具有不能用常規(guī)方法制造的、極細(xì)內(nèi)徑和外徑的連續(xù)毛細(xì)尺寸的十分長(zhǎng)的加熱管。
按照安裝位置，近來制造的金屬毛細(xì)加熱管導(dǎo)致明顯的性能變化。特別是在頂部加熱位置的毛細(xì)加熱管、即在加熱管的吸熱段的水平面高于散熱段的水平面的位置，毛細(xì)加熱管的運(yùn)用幾乎是不可能的。
因此，在操作中，將來自蒸發(fā)段的工作液體的蒸汽流以高速移向冷凝段，和將來自冷凝段的冷凝液體流循環(huán)至蒸發(fā)段，彼此以相反方向交匯，它們的相互干擾使得加熱管直徑難以變得更細(xì)。因此，限定了制造一種具有外徑約3毫米、且長(zhǎng)度約400毫米的細(xì)毛細(xì)加熱管。事實(shí)上，一般涉及微型加熱管的毛細(xì)加熱管中，僅幾十毫米的長(zhǎng)度限止了加熱管的制造。
使用帶有回路部分的回路狀加熱管，其中小彎曲度和在使用中的小自由度是成問題地的，因此是不可能使用的。
1990年5月1日公布的美國專利No.4，921，041和于1988年12月27日公開的日本專利申請(qǐng)第一次公開No.昭和63-31849舉例說明了以前提出的解決上述問題的加熱管結(jié)構(gòu)。
一典型的以前提出的毛細(xì)加熱管結(jié)構(gòu)(參見圖2)包括一具有兩端、彼此氣密連接以形成連續(xù)毛細(xì)回路狀流動(dòng)通道的連續(xù)毛細(xì)尺寸的連續(xù)性拉伸管(2);
一種在拉伸管里的載熱流體，其預(yù)定數(shù)量足以允許該流體的流動(dòng)通過由拉伸管定義的密閉狀態(tài)中的回路流動(dòng)通道;至少一位于拉伸管第二部分的吸熱段(2-H)，用于加熱其中的流體;至少一個(gè)位于拉伸管第二部分的散熱段(2-C)，用于冷卻其中的流體;以及位于回路狀流動(dòng)通道的流量控制裝置(3)，用于限定載熱流體在流動(dòng)通道里的單向流動(dòng)。特別是在容器里注入一種作為載熱流體的二相壓縮工作流體(4)。注意毛細(xì)管的內(nèi)徑小于內(nèi)徑的最大值，從而使由于管子表面張力的存在而使總是密閉在管內(nèi)的工作流體得以循環(huán)或移動(dòng)。
至少有一止回閥(3)構(gòu)成流量控制裝置。
在上述回路狀加熱管的結(jié)構(gòu)中，配置外部散熱裝置(c)以冷卻散熱段(2-C)，配有外部加熱裝置(H)以加熱吸熱段(2-H)。在此時(shí)，該止回閥的作用是把回路狀容器分隔成許多壓力室，其中在受熱段產(chǎn)生泡核沸騰而引起振動(dòng)壓力差和借助于止回閥以在許多壓力室之間形成吸氣作用。在吸熱段的泡核狀沸騰是用來在流體中傳送壓力波，該壓力波引起閥體的振動(dòng)。止回閥的振動(dòng)和吸氣作用之間的相互作用一起在工作流體上產(chǎn)生一強(qiáng)勁的循環(huán)推動(dòng)力。
在上述方法中，該二相工作流體本身按預(yù)定方向在回路中循環(huán)。該泡核沸騰是不連續(xù)的。因而，該循環(huán)工作流體(4)帶著其交替排列的蒸汽泡(5)和工作流體(4)(密閉的液滴)循環(huán)。因此，由于通過工作流體的熱傳遞的潛熱和蒸汽泡(5)的顯熱而發(fā)生熱傳導(dǎo)。
與加熱管的安裝位置無關(guān)，起因于工作流體的循環(huán)流的熱傳導(dǎo)使得極好的熱傳導(dǎo)能力成為可能，與加熱管的安裝位置無關(guān)。此外，因加熱管具有毛細(xì)尺寸，故可能得到小尺寸和輕重量的加熱管。由于使用自由彎曲形狀的加熱管、所使用的加熱管的自由度就可能顯著地增大。
然而，不管在使用中的安裝位置和可被自由彎曲的加熱管(參見圖2)顯示出極好的性能，以前提出的加熱管也有待解決的各種問題。
待解決的問題是促進(jìn)加熱管的直徑在微米范圍內(nèi)的進(jìn)一步小型化，以及降低熱傳導(dǎo)裝置和吸熱和散熱裝置的重量以達(dá)到加熱管技術(shù)領(lǐng)域的要求。
更詳細(xì)地說明仍需解決的問題列于下面a)如果把較薄直徑的加熱管容器落實(shí)在內(nèi)徑約1.2毫米的范圍，產(chǎn)品的損壞率(是與產(chǎn)品的產(chǎn)量成反比)突然升高，并且顯著地降低其強(qiáng)度。在制造裝置于回路狀加熱管的止回閥的情況中，止回閥具有一個(gè)非常小的尺寸，因此不能保證在加熱管制造期間控制其質(zhì)量。
在美國專利No.4，921，041中揭示的，對(duì)于制造實(shí)用的回路狀加熱管要求許多接合點(diǎn)。如圖3中所示，所要求的接合點(diǎn)是例如用于安裝止回閥的接合點(diǎn)(3-1、3-2、3-3)，用于連接每個(gè)形成回路的加熱管段的接合點(diǎn)(8)，用于將工作流體注入毛細(xì)管(2)里面的接合點(diǎn)(9)，以及用于毛細(xì)管的排氣接合點(diǎn)(10)。在其制造過程時(shí)完成各個(gè)接合點(diǎn)的焊接工藝。例如，接合點(diǎn)(3-1、3-2、3-3和8)需要在其兩部分焊接，接合點(diǎn)(9、10)需要在其四部分焊接。因此，在外徑小于1.6毫米和內(nèi)徑小于1.2毫米的加熱管中、在焊接工藝中發(fā)生意外的困難。所以，產(chǎn)品的強(qiáng)度被降低了。
b)對(duì)于在高溫下的大熱量輸入，即使使用用紅寶石制成的球體作為每個(gè)止回閥的閥體也難以保證長(zhǎng)期可靠性。在對(duì)散熱器進(jìn)行可靠性試驗(yàn)過程中要求在300℃、5千瓦的熱量輸入下進(jìn)行脈沖實(shí)驗(yàn)，發(fā)生這樣一種用紅寶石制成的球體被破裂的情況。由此，用碳化鎢球體代替用紅寶石制成的球體并且進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。相對(duì)重量大到13，在低熱量輸入時(shí)工作變得更壞。此外，因?yàn)樘蟮南鄬?duì)重量，浮動(dòng)操作變得困難了，并且導(dǎo)致閥體的開啟和閉合沖擊。這表明不能保證長(zhǎng)期可靠性。
c)為了保證止回閥的長(zhǎng)期可靠性，對(duì)毛細(xì)容器存在金屬材料的有限選擇。
對(duì)裝置的回路狀加熱管的止回閥的可靠性試驗(yàn)表明按照用于毛細(xì)管內(nèi)表面的金屬材料，在金屬毛細(xì)管的內(nèi)表面的金屬結(jié)晶體出現(xiàn)晶間侵蝕以及多數(shù)金屬粉末是游離的并且沉積在每個(gè)止回閥上，結(jié)果是熱傳導(dǎo)裝置失效。
d)在美國專利No.4，921，041中揭示用作止回閥的浮動(dòng)類型的情況，目的在延長(zhǎng)有效保證期，由在止回閥中滲漏損失引起的反應(yīng)力上如此微弱以致于在頂部加熱位置的狀態(tài)下所用的加熱管，其吸熱和散熱段的水平差被限定在約1000毫米。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種解決上述問題、超過在美國專利No.4，921，041中揭示的加熱管且顯示極好優(yōu)點(diǎn)的微型加熱管結(jié)構(gòu)，它明顯地使附加的吸熱和散熱裝置小型化和降低其重量，并且可達(dá)到通常難以制造(低產(chǎn)量)的微米規(guī)格的毛細(xì)管直徑尺寸的加熱管。
上述目的可通過提供一種加熱管的結(jié)構(gòu)來獲得包括a)一種連續(xù)毛細(xì)尺寸的金屬拉伸管;
b)一種預(yù)定數(shù)量小于金屬拉伸管的內(nèi)部容積的預(yù)定的二相壓縮工作流體，因?yàn)槠浔砻鎻埩?，總是在金屬管容器中處于注滿和密閉的狀態(tài);金屬拉伸管具有內(nèi)徑小得足以使二相壓縮工作流能在流動(dòng)通道內(nèi)移動(dòng);
c)至少一個(gè)位于金屬拉伸管的第一預(yù)定部分的吸熱段;以及d)至少一個(gè)位于金屬拉伸管的第二預(yù)定部分的散熱段，吸熱段和散熱段是交替地布置在金屬管上的。
上述目的也可通過提供下列步驟制造的加熱管產(chǎn)品來獲得a)在密封的金屬毛細(xì)管的預(yù)定部分中配置循環(huán)流向限定裝置，其兩端是內(nèi)連的;b)在金屬毛細(xì)管的第一預(yù)定部分提供至少一個(gè)吸熱段;c)在金屬毛細(xì)管的第二預(yù)定部分提供至少一個(gè)散熱段;d)按預(yù)定數(shù)量將預(yù)定的二相壓縮工作流封入回路狀金屬毛細(xì)管，因此循環(huán)流向限定裝置之間的相互作用，在吸熱段產(chǎn)生的泡核沸騰和在吸熱段和散熱段之間的溫差使二相工作流體按循環(huán)流動(dòng)限定裝置限定的方向在回路狀金屬毛細(xì)管的流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)，因此在吸熱段和散熱段之間產(chǎn)生熱交換;以及e)從金屬毛細(xì)管中除去循環(huán)流動(dòng)限向裝置。


圖1是按照本發(fā)明的第一種較好的實(shí)施例的微型加熱管的簡(jiǎn)略正視圖。
圖2是在美國專利No.4，921，041中揭示的回路狀加熱管的部分剖面正視圖、其中一定量的熱量通過工作流體的循環(huán)而被傳導(dǎo)的。
圖3是為了裝配示于圖2的回路狀毛細(xì)容器而對(duì)回路狀加熱管的接合點(diǎn)的焊接部分的示意圖。
圖4是按照本發(fā)明的第二種較好的實(shí)施例的微型加熱管的示意投影圖。
圖5是按照本發(fā)明的第三種較好實(shí)施例的微型加熱管的示意正視圖，用于解釋在第三種較好實(shí)施例的微型加熱管的工作原理。
圖6是按照本發(fā)明的第四種較好實(shí)施例的微型加熱管的示意正視圖。
圖7顯示示于圖6的第五種較好實(shí)施例的微型加熱管的一部分工作狀態(tài)的實(shí)際記錄曲線圖。
圖8是按照本發(fā)明第五種較好實(shí)施例的微型加熱管的示意投影圖。
圖9是按照本發(fā)明第六種較好實(shí)施例的微型加熱管的簡(jiǎn)要部分剖面正視圖。
圖10是按照本發(fā)明第七種較好實(shí)施例的微型加熱管的示意正視圖。
圖11(A)是按照本發(fā)明第八種較好實(shí)施例的微型加熱管的示意正視圖。
圖11(B)是具有用于與圖11(A)比較的，先前提出的具有止回閥的加熱管的示意正視圖。
下面將參照附圖和圖表以便于對(duì)本發(fā)明更好的理解。
必須注意以前提出的加熱管的結(jié)構(gòu)和缺點(diǎn)已在發(fā)明的背景中加以敘述，參見附圖2和3。
(第一種較好的實(shí)施例)圖1顯示了按照本發(fā)明的第一種較好實(shí)施例的微型加熱管。
如圖1所示，一種密封的毛細(xì)容器1是由一拉伸金屬毛細(xì)管構(gòu)成的，它具有內(nèi)徑小得足以能使預(yù)定的、真空密封的二相壓縮工作流體拉伸金屬毛細(xì)管組成的，總是在一般密閉狀態(tài)下，且由于其表面張力而流經(jīng)容器1。容器1的許多預(yù)定部分是由吸熱段1-H組成的，容器1的若干其它預(yù)定部分是由散熱段1-C組成的。此外，散熱段1-C是位于各個(gè)吸熱段1-H之間。在圖1中，H表示吸熱裝置以及C表示散熱裝置。毛細(xì)容器1的兩端1-E是在將預(yù)定量的二相壓縮工作流封進(jìn)容器1后加以焊接的。
在示于圖1的微型加熱管中，在每個(gè)吸熱段產(chǎn)生泡核沸騰導(dǎo)致位于各個(gè)吸熱段1-H之間的部分毛細(xì)容器的工作流體產(chǎn)生軸向振動(dòng)，該軸向振動(dòng)將熱量從各個(gè)吸熱段移至各個(gè)散熱段。
具有外徑小于1.6毫米和內(nèi)徑小于1.2毫米的毛細(xì)加熱管，特別地是在微米級(jí)范圍的極細(xì)的毛細(xì)管中是有效的。
當(dāng)毛細(xì)容器的直徑變細(xì)時(shí)，在容器中壓力損失的增加而使工作流體循環(huán)產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)效率變得更壞。另一方面，隨著容器直徑變細(xì)，當(dāng)液體質(zhì)量承受振動(dòng)時(shí)，因?yàn)楦菀桩a(chǎn)生軸向振動(dòng)，從而由于軸向振動(dòng)而改善熱傳導(dǎo)效率。
第一種較好實(shí)施例的微型加熱管的主要優(yōu)點(diǎn)是非常易于把工作流體注入容器1中。
那就是說，將預(yù)定的二相工作流體在壓力下通過一端1-E注入，從而通過另一端排出容器中的氣體。那么，當(dāng)僅有部分二相工作流體被排出時(shí)，封閉兩端1-E，因此密封和完成滿量的二相工作流體。在這種情況中，另一端的密封可通過安裝于另一端上的閥裝置而進(jìn)行。當(dāng)在注入滿量的工作流體之后安裝閥時(shí)，用一臺(tái)精密重量?jī)x表測(cè)量注入容器中的工作流體的重量，當(dāng)充注最適量的工作流體并保留在毛細(xì)管中時(shí)，可將閥閉合。因此，可易于得到充注最適量工作流體的方法。這種方法可避免將空氣混進(jìn)容器中，并且實(shí)現(xiàn)充入容器中的工作流體的精確調(diào)整。這種方法可被用于內(nèi)徑為0.5微米或更小的微型加熱管。
因?yàn)榭墒〉粑⑿图訜峁苤兴械慕宇^，在使用中自由度是大的，以及在第一種較好實(shí)施例的情況的微型加熱管可被容易地裝在每一設(shè)備上。因不存在接頭裝置，故微型加熱管無侵蝕性質(zhì)，并且不會(huì)由于不完全連接而出現(xiàn)故障。從而可顯著地提高作為熱傳導(dǎo)裝置的微型加熱管的可靠性。
當(dāng)與在美國專利No.4，921，041中揭示的回路狀加熱管相比時(shí)，第一種較好實(shí)施例的微型加熱管結(jié)構(gòu)的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是充滿的工作流體的數(shù)量范圍寬至10%-95%，并且底部加熱方式與頂部加熱方式的性能差異與工作流體的充注量的滿量范圍相比是非常小的。
盡管工作流體不能做到充分地環(huán)流，但對(duì)產(chǎn)生泡核沸騰的軸向振動(dòng)所提供的能量是有效地作用于工作流體上的，并且即使工作流體的數(shù)量是大量的，它仍是起很好的作用。另一方面，即使工作流體數(shù)量較少，能量的大振幅足以引起泡核沸騰作用。這意味著即使降低工作流體充滿量的百分比準(zhǔn)確度，而封閉工作流體的操作過程則變得簡(jiǎn)單，微型加熱管的性能也不會(huì)變壞。
在上述第一種較好實(shí)施例的微型加熱管情況中，受到長(zhǎng)期劇烈溫度循環(huán)的金屬材料經(jīng)常引起在金屬晶粒中的微粒剝離，并且產(chǎn)生大量的金屬粉末。該金屬粉末經(jīng)常沉積在毛細(xì)容器的彎曲部分并堵塞其彎曲部分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)使用不含銅的磷酸時(shí)，該加熱管在300℃下被處理，并且經(jīng)約300小時(shí)后，彎曲部分開始堵塞。
當(dāng)使用未氧化的銅時(shí)，加熱管在270℃下被處理，并且即使經(jīng)1000小時(shí)后，彎曲部分中不發(fā)生變化。
在第一種較好實(shí)施例的毛細(xì)加熱管的內(nèi)徑設(shè)計(jì)成1.2毫米或更小。然而，如果在曲折形加熱管中每個(gè)轉(zhuǎn)口處的長(zhǎng)度是短的、且每個(gè)吸熱/散熱段之間的距離也是短的，可使用內(nèi)徑約4毫米的微型加熱管。
(第二種較好的實(shí)施例)圖4顯示了按照本發(fā)明的微型加熱管的第二種較好實(shí)施例。
兩根拉伸的金屬毛細(xì)管，各具有外徑為1毫米和內(nèi)徑0.7毫米，形成拉伸直徑38毫米和短徑18毫米、以及45個(gè)轉(zhuǎn)口的橢圓形和螺旋形的金屬毛細(xì)管。然后，制成轉(zhuǎn)折點(diǎn)為45的二個(gè)螺旋形和曲折形的毛細(xì)容器制取。作為吸熱裝置的兩個(gè)半徑為9毫米的半圓槽、高為13毫米的葉片以及吸熱底面積為50毫米×50毫米的鋁質(zhì)受熱器H-S。如圖4中所示，經(jīng)焊接后實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管1-1、1-2的裝配。裝配后，將相對(duì)于與一金屬毛細(xì)容器1-1、1-2的凈容積且具有預(yù)定百分比的HC-FC142b注入每一毛細(xì)管中以作為工作流體，然后，焊封毛細(xì)管的兩端以形成一種按照本發(fā)明所謂的微型加熱管。為了簡(jiǎn)便起見，在圖4中圖解此微型加熱管。
在圖4中，1-1和1-2表示毛細(xì)管容器。1-H-1和1-H-2表示吸熱段，1-C-1和1-C-2表示散熱段，以及1-E、1-E表示毛細(xì)管1-1、1-2的末端部分。帶C的箭形標(biāo)記表示來自冷卻裝置的冷卻風(fēng)。
改變注入毛細(xì)管1-1、1-2中的工作液數(shù)量。改變加到吸熱段1-H-1、1-H-2的熱量以測(cè)量吸熱段中的溫升，以及測(cè)量吸熱段中的熱傳導(dǎo)能力。通過與熱阻值R[℃/W]相比測(cè)量熱傳導(dǎo)能力，該R值由作為被除數(shù)的受熱器的吸熱表面和冷卻風(fēng)之間的溫差△t(℃)、作為除數(shù)熱量輸入Q[W]通過計(jì)算而得到商數(shù)。
表Ⅰ和表Ⅱ表示了在冷卻風(fēng)速為3m/s時(shí)底部加熱方式和頂部熱方式的測(cè)量結(jié)果。
表Ⅰ和Ⅱ表明下列結(jié)果a)這樣一種小尺寸的散熱裝置有50W的熱阻值性質(zhì)和0.7℃/W或更小的散熱特性。這符合工業(yè)要求。
b)工作流體液體的封入數(shù)量在30%和50%之間。
c)圖4中所示的加熱管在頂部和底部加熱兩種方式中顯示了優(yōu)秀的特性。
(第三種較好的實(shí)施例)圖5顯示可按照本發(fā)明第三種較好的具體微型加熱管。
如圖5中所示，從毛細(xì)管的工作流體再循環(huán)流動(dòng)通道中刪除所有的循環(huán)限向裝置、例如如圖2中所示的止回閥。
然而，在美國專利No.4，921，041中按相同方式所揭示的，在毛細(xì)管1周圍至少裝配一個(gè)吸熱段1-H和一個(gè)散熱段1-C。
更進(jìn)一步地，工作液體4是在所有封閉的回路的位置上循環(huán)。這在毛細(xì)管的情況下是必不可少的。毛細(xì)管1的兩端相互連接，因此，流體4在可按環(huán)路形狀而自由循環(huán)。至少一個(gè)毛細(xì)管1的預(yù)定部分是由吸熱段1-H組成的，以及余下的毛細(xì)管預(yù)定部分是由散熱段1-C組成的。吸熱和散熱段1-H和1-C是交替地布置在毛細(xì)管的部分上。該預(yù)定的二相壓縮工作流體4的預(yù)定容量小于毛細(xì)管1的內(nèi)部總?cè)萘?。該毛?xì)管的相對(duì)內(nèi)壁之間的直徑小于工作流體總是按密閉狀態(tài)在毛細(xì)管1中循環(huán)或移動(dòng)的最大直徑。
在圖5結(jié)構(gòu)中，為了需要一種氣相容積部分以在吸熱段產(chǎn)生泡核沸騰，工作流體4的預(yù)定充注量小于毛細(xì)管1的總的內(nèi)部容量。此外，為了使工作流體4能快速移動(dòng)，使其與在吸熱段1-H的泡核沸騰的蒸氣壓相符合，毛細(xì)管1的內(nèi)壁的直徑得以使一種密閉工作流體4能環(huán)流或移動(dòng)。在圖5中，數(shù)字5表示一種蒸汽泡。
下面將揭示如圖5中所示的微型加熱管的運(yùn)動(dòng)。
(A)壓力波脈沖和軸向振動(dòng)的產(chǎn)生因在每個(gè)吸熱段1-H的熱量吸收而造成的工作流體的泡核狀沸騰，導(dǎo)致在每一吸熱段1-H內(nèi)部間歇地和快速地產(chǎn)生蒸汽泡群。每一蒸汽泡沫伴隨有快速膨脹，然后，因絕熱膨脹的冷卻而使蒸汽泡快速冷凝。這使得工作流體產(chǎn)生壓力波脈沖，這些脈沖按容器1的軸向而在回路中運(yùn)行。雖然一脈沖撞著另一個(gè)相對(duì)于流動(dòng)通道產(chǎn)生壓力波段口一邊的脈沖，但它們是彼此不一致的，并且由于包括壓縮的空氣泡在內(nèi)的工作流體的壓縮性而不相互抵消。在分別安裝在毛細(xì)管的許多部分上的吸熱段1-H的情況下，從各自吸熱段產(chǎn)生的脈沖是相互抵消或相互增強(qiáng)，因此產(chǎn)生強(qiáng)有力的脈沖。這種脈沖對(duì)著回路中的工作流體產(chǎn)生強(qiáng)勁的軸向振動(dòng)。因此所產(chǎn)生的工作流體的軸向振動(dòng)通過工作流體而傳播，并且壓縮包括在工作流體部分中的蒸汽泡沫。
此外，在回路中產(chǎn)生次振動(dòng)。該次振動(dòng)是位于毗連的吸熱段之間的工作流體在管內(nèi)的一種正向/反向運(yùn)動(dòng)。正向/反向運(yùn)動(dòng)起因于軸向壓力的施加或起因于總的氣體泡沫的間歇發(fā)展、膨脹和冷凝。總的蒸汽泡沫是通過許多蒸汽泡沫形成的。在相互毗連的吸熱段中的蒸汽泡沫通過位于毗鄰的吸熱段之間的管中的工作流體而無規(guī)則地、交替地或同步地產(chǎn)生。
雖然傳播速度顯然地比上述所產(chǎn)生的壓力波脈沖慢得多，但次振動(dòng)是一種振幅較大和較強(qiáng)的振動(dòng)。此外，在多數(shù)吸熱段被安裝在回路中的情況下，這種振動(dòng)如從所在吸熱段產(chǎn)生的那些一樣，因相互干擾而部分衰減。然而，其它部分的振動(dòng)是增強(qiáng)的，所以次振動(dòng)的總體增強(qiáng)，以得到一種更有力的振動(dòng)。
(b)工作流體循環(huán)流的產(chǎn)生如在圖5中所示，由于在工作流體4的沿軸正向/反向運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)群和由于振動(dòng)的干擾和為了對(duì)工作流體4提供一種壓縮性，以及為了避免在工作流體中傳播的壓力波脈沖群消失，基本上工作流體4交替地將其蒸汽泡沫5分配管內(nèi)。對(duì)于工作流體4，為了促進(jìn)振動(dòng)的產(chǎn)生，必需使得工作流體4的壓力損失降低。此外，對(duì)于工作流體必須具有一種如后文所述的熱傳導(dǎo)性能且視溫度而定的良好特征。為了交替地分配蒸汽泡沫5和工作流體4，必需對(duì)以循環(huán)氣流狀的工作流體按順序的從吸熱段傳導(dǎo)蒸汽泡。
然后，在無止回閥的微型加熱管中的循環(huán)流如下所述而產(chǎn)生(1)降低和壓縮在吸熱段產(chǎn)生的蒸汽泡沫壓力。因而，在如圖7中所示的水平放置毛細(xì)管的情況中，工作流體4朝著最接近吸熱段1-H的一個(gè)散熱段1-C流動(dòng)，因此在回路中的工作流體按照帶有箭頭標(biāo)記的實(shí)線表示的方向循環(huán)。
(2)如圖5中所示的毛細(xì)加熱管作為底部部分是處于帶有較低的吸熱段1-H、和帶有一個(gè)垂直支承的容器連接段1-2的底部加熱位置。在這位置中，在吸熱段1-H產(chǎn)生的空氣泡沫群5是最易升高的。空氣泡沫5通過低阻力的容器連接段1-2上升，并且在工作流體4中的多數(shù)空氣泡沫群是冷凝的以及由于借助于重力通過曲折形部分而落下。因而，工作流體按帶有箭頭的虛線方向循環(huán)。那就是說，該工作流體按易于得到重力幫助的方向自發(fā)循環(huán)。
(3)在毛細(xì)管中的工作流體自發(fā)地選擇了較低阻力的方向，并且沿此方向循環(huán)以及不再停滯。
(4)熱量的傳導(dǎo)因(a)項(xiàng)和(b)項(xiàng)的相互作用，工作流體4產(chǎn)生相應(yīng)于由吸熱段1-H給予熱量的軸向振動(dòng)，因此按從一個(gè)吸熱段到一個(gè)散熱段的方向傳遞熱量。
日本專利申請(qǐng)第二次公開(經(jīng)審查的)平成2-35239提供了一篇工作流體管狀通道的理論分析的文獻(xiàn)，由于通過許多對(duì)充滿在管狀通道內(nèi)的工作流體的軸向振進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)而顯示的熱傳導(dǎo)性質(zhì)。在上述日本專利申請(qǐng)第二次公開中，詳細(xì)揭示了因工作流體的軸向振動(dòng)而引起的熱傳遞的工作理論。按照本發(fā)明的第三種較好實(shí)施例的毛細(xì)加熱管的情況基本上相同。第三種較好實(shí)施例是基于作為一種熱傳導(dǎo)的有效裝置的管狀通道中工作流體的軸向振動(dòng)的事實(shí)。
在第三種較好實(shí)施例的基本工作理論將如下簡(jiǎn)短揭示熱傳導(dǎo)裝置的部分可用在軸向振動(dòng)中的振幅作為單一單元來分隔，并且當(dāng)流體在具有振幅單一單元的一部分振動(dòng)時(shí)，不可能再振動(dòng)的流體極薄的邊界層可在管壁的內(nèi)表面和振動(dòng)流體之間形成。如果在流體單位長(zhǎng)度的兩端之間存在溫差，在邊界層和管壁內(nèi)表面之間的瞬間溫差由于熱傳導(dǎo)性而立即被傳導(dǎo)和儲(chǔ)存。然而，在下一個(gè)瞬間，流體的低溫段朝著邊界層和管內(nèi)表面移動(dòng)，因此溫度段相互地和相對(duì)地進(jìn)行交換。邊界層的較高溫度段給予流體以熱量，并且較低溫度段從流體中吸收熱量。流體的振動(dòng)引起快速重復(fù)的熱量吸收和傳遞。在帶有邊界層和管內(nèi)表面的流體中產(chǎn)生一個(gè)快速熱平衡作用。熱傳遞裝置管子的總長(zhǎng)可按無數(shù)熱傳遞裝置單位長(zhǎng)度的聚集來考慮。因此，該熱傳導(dǎo)裝置顯示了使工作流體在遍及熱傳遞管的總長(zhǎng)范圍內(nèi)均勻熱化的功能。這是因?yàn)橛捎跓崞胶庾饔枚辜訜峁芫哂凶鳛闊崃總鲗?dǎo)的相似功能、以及作為有效的熱傳導(dǎo)裝置。
(d)溫度傳遞能力的吸熱段的依賴于溫度的特性依賴于溫度的特性、例如為了使熱量傳導(dǎo)裝置得以有效的工作，熱傳導(dǎo)能力按照熱量輸入的大小而增加。在第三種較好的具體情況中，相應(yīng)于熱量輸入逆著吸熱段、泡核沸騰變快并且熱量傳遞變得積極。蒸汽泡沫在毛細(xì)管中循環(huán)，交替地分配在管中的工作流體按照在吸熱段中溫度升高而引起的工作流體的飽和蒸氣泡沫的升高而被壓縮。壓力波脈沖和流體振動(dòng)傳播能力的增強(qiáng)，因此熱傳遞能力的吸熱段依賴于溫度特性變得更好。
在第三種較好的實(shí)施例的毛細(xì)管與止回閥的刪除無關(guān)，能將熱量從吸熱段傳遞至散熱段。因?yàn)闊醾鲗?dǎo)理論是基于工作流體的軸向振動(dòng)而引起的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的，最好是盡可能最少地抑制由于軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)衰減和由于壓力波脈沖而引起的振動(dòng)。因此，當(dāng)內(nèi)壁表面變得更光滑時(shí)，可降低在毛細(xì)容器的內(nèi)壁表面上的振動(dòng)衰減。光滑管內(nèi)表面的方法包括使用一些化學(xué)裝置來進(jìn)行磨光作業(yè)。
毛細(xì)管的材料是降低上述振動(dòng)衰減的關(guān)鍵點(diǎn)。該振動(dòng)被認(rèn)為是內(nèi)壓力的變化，所以這樣一種歸因于彈性變形的作為吸收內(nèi)部壓力變化的材料是要求避免的。此外，由于振動(dòng)的產(chǎn)生和管的內(nèi)壓力荷重是一個(gè)劇烈的重復(fù)荷重而使大的內(nèi)壓力施加在管的內(nèi)部。這樣一種具有低強(qiáng)度、缺乏防蠕動(dòng)特性的材料不是較好的。然而，因?yàn)槲鼰岫魏蜕岫问菬峤粨Q部分，經(jīng)常是吸熱段和散熱段不可避免地需要使用這樣一種不很好的材料、例如在強(qiáng)度和防蠕動(dòng)特性觀點(diǎn)上不是合乎要求的銅或鋁。
因此，因?yàn)榕c吸熱段相比具有厚度足夠厚的毛細(xì)管部分形成的絕熱段至少連接吸熱段和散熱段，理想的是具有大楊氏模量和較好的防蠕動(dòng)特性構(gòu)成的較好的金屬材料。
因?yàn)闊醾鲗?dǎo)具按作為邊界層和毛細(xì)管內(nèi)表面的介質(zhì)產(chǎn)生的熱平衡作用為基礎(chǔ)的，故從毛細(xì)管容器的外表面的熱量輻射將明顯降低熱傳導(dǎo)的有效性。因此，理想的是在毛細(xì)管容器的吸熱段和散熱段之間的連接段(絕熱部分)為一種絕熱材料所覆蓋。
因?yàn)樯鲜鰺崞胶庾饔弥饕怯蔁醾鲗?dǎo)引起的，理想的工作流體具有較高的導(dǎo)熱率。那就是說，如果使用液態(tài)金屬作為工作流體，在第三種較好具體情況中的毛細(xì)管可獲得性能上的顯著提高。
因?yàn)樵诘谌N較好實(shí)施例的毛細(xì)管狀加熱管，由于工作流體的軸向振動(dòng)，而使用傳熱熱傳導(dǎo)的基本理論相似于與日本專利申請(qǐng)第二次公開平成2-35239有關(guān)的傳熱裝置。
要注意到，在第三種較好實(shí)施例的毛細(xì)管狀加熱管就許多熱傳遞裝置的結(jié)構(gòu)、工作流體產(chǎn)生的振動(dòng)以及其它方面而論，與在日本專利申請(qǐng)第二次公開平成2-35239中揭示的總體上是不同的。所以，如第三種較好實(shí)施例的毛細(xì)管是新穎的。
注意到第三種較好實(shí)施例的基本理論是與美國專利No.4，921，041和日本專利申請(qǐng)第一次公開No.昭和63-3184493列舉的回路狀毛細(xì)加熱管有關(guān)的。然而，在第三種較好實(shí)施例況中的毛細(xì)加熱管刪除了定向流動(dòng)裝置(止回閥)。幾乎所有的在美國專利No.4，921，041和日本專利申請(qǐng)第一次公開昭和63-318493中揭示的較好的實(shí)施例可被應(yīng)用于作為經(jīng)毛細(xì)管變型的第三種較好實(shí)施例。
日本專利申請(qǐng)第二次公開平成2-35239揭示的傳熱裝置與按照本發(fā)明第三較佳實(shí)施例中的毛細(xì)管的不同點(diǎn)將在下文中加以敘述。
按照毛細(xì)管狀加熱管，在美國專利No.4，921，041和日本專利申請(qǐng)第一次公開昭和63-318493中揭示的傳熱裝置的不同點(diǎn)也將如下所述。
首先，日本專利申請(qǐng)第二次公開平成2-35239的熱傳導(dǎo)裝置的基本元件是(1)一對(duì)流體儲(chǔ)罐;(2)至少一個(gè)連接這些流體儲(chǔ)罐的管狀通道;(3)一種滿足于管狀通道和儲(chǔ)罐的熱傳導(dǎo)流體;以及(4)軸向振動(dòng)產(chǎn)生裝置。顯然地，如果四個(gè)基本元件(1)到(4)的任意一個(gè)被除掉和刪除，該熱傳遞裝置不再工作。
另一方面，第三種較好實(shí)施例的基本元件是a)一根毛細(xì)管;以及b)數(shù)量上不完全充滿其毛細(xì)管內(nèi)部容積的工作流體。(1)項(xiàng)的流體儲(chǔ)罐是完全不必要的，以及不再安裝任何電動(dòng)、機(jī)械或利用外力的振動(dòng)裝置。更進(jìn)一步地，在JP-A2-平成2-35239中揭示的熱傳遞裝置和在第三種較好實(shí)施例中揭示的裝置之間的決定性差別在于工作流體的結(jié)構(gòu)和其性能。
JP-A2-平成2-35239詳細(xì)描敘了完全不同于加熱管的傳熱裝置。因?yàn)樵诘谌N較好的實(shí)施例的加熱管是一種類型加熱管，故毛細(xì)加熱管是明顯不同的。JP-A2-平成2-35239的說明書敘述了甚至在使用壓縮流體作為工作流體的情況下，如不使用二相工作流體，即氣相和液相。使用的工作流體利用液相狀態(tài)中的不可壓縮性。在第三種較好實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管總是以氣相和液相狀態(tài)來使用，并且利用氣相和液相的可壓縮性而運(yùn)行。
此外，在JP-A2-平成2-35239中揭示的傳熱裝置的主要特征是工作流體在指定位置進(jìn)行軸向振動(dòng)不是與不移動(dòng)的材料同時(shí)進(jìn)行的。根據(jù)第三種較好實(shí)施例的毛細(xì)加熱管中，事實(shí)上，工作流體在回流中循環(huán)不是一個(gè)基本條件，但工作流體基本上是循環(huán)的。另一個(gè)在JP-A2-平成2-35239中揭示的熱量傳熱裝置和在第三種較好的實(shí)施例中的傳熱裝置關(guān)鍵不同點(diǎn)實(shí)質(zhì)上在于工作流體的軸向振動(dòng)的發(fā)生結(jié)構(gòu)。
在JP-A2-平成2-35239中揭示的工作液體是通過強(qiáng)勁的振動(dòng)發(fā)生裝置而作強(qiáng)有力的振動(dòng)，振動(dòng)發(fā)生裝置的強(qiáng)烈振動(dòng)給予部件的不必要振動(dòng)。對(duì)于振動(dòng)發(fā)生裝置本身導(dǎo)致機(jī)械磨損，并且該振動(dòng)發(fā)生裝置長(zhǎng)期使用變得缺乏可靠性。為了驅(qū)動(dòng)振動(dòng)發(fā)生裝置而提供傳導(dǎo)熱量，而涉及到大量附加能量的損耗。
在第三種較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管中的工作流體的振動(dòng)是完全不再需要外部機(jī)械振動(dòng)。
在第三種較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管具有一個(gè)新穎的特征，即工作流體本身用來作為軸向振動(dòng)的發(fā)生源。
那就是說，由在每個(gè)吸熱段吸收熱量產(chǎn)生泡核狀沸騰，由泡核沸騰引起的脈沖產(chǎn)生振動(dòng)。因此，歸因于在任何熱量傳遞過程的自發(fā)產(chǎn)生泡核沸騰，工作流體就自發(fā)振動(dòng)。
不必接受外部機(jī)械或電動(dòng)振動(dòng)的幫助。更進(jìn)一步地，為獲得振動(dòng)而無需消耗附加能量。因?yàn)椴唤o予外部振動(dòng)，且在毛細(xì)管中沒有安裝作為振動(dòng)發(fā)生裝置的易損件，故能導(dǎo)致耐久使用。
相應(yīng)地，在JP-A2-平成2-35239中揭示的傳熱裝置和在第三種較好的實(shí)施例中揭示的毛細(xì)加熱管是彼此完全不同的。
接著，下面將揭示在美國專利No.4，921，041和日本專利JP-A1-昭和63-318493中的毛細(xì)加熱管和在第三種較好的實(shí)施例中揭示的毛細(xì)加熱管之間的差別。
前一種加熱管，毛細(xì)管通過止回閥裝置分成許多壓力室。在一個(gè)吸熱段和毗連的散熱段之間的溫差的相互作用、以及在吸熱段的工作流體的沸騰引起的壓力差之間呼吸作用，因此工作流體得以循環(huán)。由于在吸熱段的泡核沸騰所產(chǎn)生的壓力波的脈沖振動(dòng)被吸入止回閥裝置的一個(gè)球閥中，并且轉(zhuǎn)變成止回閥的振動(dòng)。止回閥的振動(dòng)進(jìn)一步對(duì)工作流體提供一個(gè)循環(huán)推進(jìn)力。因此，在前一個(gè)加熱管中，由于在回路中的工作流體循環(huán)而傳導(dǎo)熱量。然而，在后一種加熱管中，循環(huán)不是這么強(qiáng)，因?yàn)樵诘谌N較好實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管不包含止回閥，并且工作流體按低阻力和有助于熱傳導(dǎo)方向的自然流動(dòng)。如上所述，熱傳導(dǎo)由通過泡核沸騰產(chǎn)生的工作流體的軸向振動(dòng)裝置來進(jìn)行。
那就是說，因?yàn)樵谒峁┑闹够亻y中存在結(jié)構(gòu)差異，盡管外觀和使用條件是相同的、但兩種毛細(xì)加熱管之間的運(yùn)行理論是完全不同的，故在第三種較好的實(shí)施例中的加熱管是一種完全不同類型的加熱管。
(第四種較好的實(shí)施例)圖6顯示了毛細(xì)容器1的第四種較好的實(shí)施例。
如圖6中所示，形成的毛細(xì)容器1，外徑為3毫米和內(nèi)徑為2.4毫米的拉伸加熱管，其兩端帶有重復(fù)的許多個(gè)轉(zhuǎn)向(彎曲)。
注意到吸熱裝置H包括一對(duì)兩面由純銅制成的吸熱板，純銅板抓緊毛細(xì)容器1的曲折部分的中心段，并且在吸熱段的一面固定著一加熱器(未圖示)。二塊吸熱板的寬度1設(shè)為100毫米。
在圖8中每個(gè)用L表示的轉(zhuǎn)向的長(zhǎng)度為460毫米。因此，吸熱板1-H的長(zhǎng)度設(shè)定為100毫米。然后，除了吸熱段1-H，余下的轉(zhuǎn)向部分作為散熱段1-C，采用4m/s鼓風(fēng)裝置朝向散熱板進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。此外，曲折部分的轉(zhuǎn)向數(shù)為80轉(zhuǎn)。
其次，在回路狀毛細(xì)管1中安裝三個(gè)止回閥。然后注入一種FronHCFC-1426作為工作流體并且按其內(nèi)部容量的40%封入毛細(xì)管中，這就是美國專利No.4，921，041和JP-A1-昭和63-318493中所揭示的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。附加美國專利No.4，921，041的敘述作為參考。
另一方面，如圖6中所示的容器1中沒有安裝止回閥，并且作為工作流體使用FronHCFC142b，以及按內(nèi)部容量的70%封入毛細(xì)管中。然后，比較兩種毛細(xì)容器的輻射性能。注意到兩種加熱管在風(fēng)洞試驗(yàn)中的測(cè)量位置是這樣的，即每個(gè)轉(zhuǎn)向的直管段是水平放置且吸熱段是垂直放置。
測(cè)試性能是在容器1的部分的表面溫度的平衡溫度之間的溫差(該部分相當(dāng)于由吸熱板夾持的吸熱段1-H)，相當(dāng)于由每個(gè)熱量輸入和用△t℃表示的冷卻風(fēng)的一個(gè)入口溫度(周圍溫度)、以及由△t℃的數(shù)值作分子和以熱量輸入值作分母得到的耐熱度值R(℃/W)。下列表Ⅲ和表Ⅳ指出測(cè)量結(jié)果和實(shí)際實(shí)驗(yàn)指出的在第四種較好的實(shí)施例中的具有導(dǎo)熱能力的加熱管與具有止回閥的毛細(xì)加熱管相差不大。
接著，熱量輸入為1000瓦、72.3℃的溫度以及熱阻為0.047℃/W，毛細(xì)管示出一個(gè)熱平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，容器的一部分受壓并被壓扁(約90%受壓且被壓扁)，因此使得工作流體難以循環(huán)。在這種狀態(tài)中，在吸熱段的平衡溫度升高1.7℃并且熱阻值稍微壞到0.049℃。更進(jìn)一步地，相同部分完全受壓并被壓扁，而且工作流體的循環(huán)完全停止。在吸熱段的平衡溫度升高1℃(總的2.7℃)，熱阻值是0.05℃/W。這表明該工作流體的循環(huán)是一個(gè)對(duì)溫度升高2.7℃和熱阻值0.003℃/W的輕微影響，以及循環(huán)速度是非常慢的。此外，這表明在第四種較好的實(shí)施例中回路狀毛細(xì)管可不受阻力地進(jìn)行熱傳導(dǎo)，甚至是工作流體的停止?fàn)顟B(tài)。該工作流體表明由于分布在流動(dòng)通道中蒸汽泡影響引起的壓縮性而使軸向振動(dòng)得以更活躍地連續(xù)著，并且表明因軸向振動(dòng)而使熱傳導(dǎo)功能非常好。
圖7顯示了在第四種較好的實(shí)施例中毛細(xì)加熱管的溫度活動(dòng)范圍的測(cè)量數(shù)據(jù)。圖7的縱軸表示溫度(℃)，并且橫軸表示經(jīng)過的時(shí)間。線1和2(重疊線)表示在熱量輸入為1KW的溫升曲線，線3和4表示接近吸熱段的散熱段和其中遠(yuǎn)離吸熱段的部分的表面溫度的升溫曲線。線5表示冷卻風(fēng)道的入口氣溫(周圍溫度)。線6表示風(fēng)道的出口氣溫。點(diǎn)P-1表示回路狀容器的部分第一次一半受壓，以及點(diǎn)P-2表示容器的部分第二次完全受壓且被壓扁。完全受壓和被壓扁后立即開始升溫。從線3和4表示的在毛細(xì)管中工作流體的軸向振動(dòng)可正確評(píng)價(jià)溫度變動(dòng)。用V-1表示在工作流體的循環(huán)中的波動(dòng)具有較小的振幅，波動(dòng)在循環(huán)流中被吸收。在線4的部分的振幅接近流動(dòng)速度是慢的點(diǎn)V-2。在循環(huán)停止的點(diǎn)V-3處的振動(dòng)頻率和振幅變得活躍。此外作為正確評(píng)價(jià)圖7的曲線3和4，由于部分回路狀毛細(xì)容器的受壓和被壓扁而使循環(huán)流動(dòng)速度緩慢，并且同時(shí)因冷卻風(fēng)的作用而使溫度降低。當(dāng)循環(huán)流完全停止時(shí)，在回路狀毛細(xì)容器的內(nèi)壁上的熱交換變得更活躍，并且熱交換表明輕微溫度升高。
(第五種較好的實(shí)施例)圖8示出根據(jù)本發(fā)明第五種較好的實(shí)施例的毛細(xì)加熱管。
如圖8中所示，制取繞成螺旋狀的曲折類型的兩毛細(xì)加熱管容器1-1和1-2。每一毛細(xì)管的兩端1-1和1-2連接在一起，因此工作流體能通過其中流動(dòng)。轉(zhuǎn)向數(shù)是4或5轉(zhuǎn)。具有外徑為1毫米和內(nèi)徑為0.7毫米的拉伸毛細(xì)管呈為橢圓螺旋形狀。然后，制備葉片高度13mm和吸熱底面積50mm×50mm和兩個(gè)凹槽半徑為9mm的鋁質(zhì)受熱器H-S。曲折形毛細(xì)加熱管的兩端焊接到在圖8中受熱器上所配置的凹槽，構(gòu)成散熱器。注意到如在圖8中所示的用細(xì)線表示常規(guī)目標(biāo)的毛細(xì)容器。在圖8中，H-S表示用于吸熱的受熱槽，1-H-1和1-H-2表示吸熱段，1-C-1和1-C-2表示散熱段，而且?guī)的箭頭標(biāo)記C表示冷卻裝置的冷卻風(fēng)。
在兩種容器中安裝止回閥，并且按內(nèi)部容積的40%充注兩相壓縮工作流體。然后，按在美國專利No.4，921，041和JP-A1-昭和63-318493中敘述的毛細(xì)加熱管進(jìn)行性能試驗(yàn)。
然后，從完整的毛細(xì)管1-1和1-2的內(nèi)部部分卸掉各止回閥，并且再次焊封毛細(xì)管使之成整體。在此時(shí)，將二相工作流體注入內(nèi)部容積的80%并焊封之作為流體。制備如圖8中所示的第五種較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管后，測(cè)量其性能。
所有風(fēng)的測(cè)量速度是3m/s。測(cè)試形式是底部加熱方式和頂部加熱方式。測(cè)量結(jié)果是加熱管的性能優(yōu)于美國專利No.4，921，041中揭示的用任一方式測(cè)量的對(duì)應(yīng)物。進(jìn)一步地，在頂部加熱方式中的后者加熱管的性能降低，但相對(duì)于底部加熱方式，在頂部加熱方式中的前者加熱管的性能沒變化。與相對(duì)每個(gè)熱量輸入的熱傳導(dǎo)能力的吸熱管的有關(guān)溫度是較好的。下列表Ⅴ和Ⅵ示出測(cè)量數(shù)據(jù)。
表Ⅴ測(cè)量狀態(tài)底部加熱方式風(fēng)速3m/sA)有止回閥
表Ⅵ
(第六種較好的實(shí)施例)圖9示出第六種較好的實(shí)施例的毛細(xì)加熱管因?yàn)槊?xì)容器1構(gòu)成毛細(xì)加熱管，在吸熱段長(zhǎng)度不能伸長(zhǎng)的情況下，泡核沸騰導(dǎo)致的蒸汽泡的數(shù)量經(jīng)常是不足的。在這種情況中，工作流體的軸向振動(dòng)變得不活躍而且性能降低。在這樣一種情況中，介紹把在毛細(xì)管吸熱段組中的預(yù)定組放進(jìn)一普通蒸汽發(fā)生室中，容器的兩端開孔的。
在圖9中，H-B表示由其中安裝蒸汽發(fā)生室6的吸熱裝置構(gòu)成的吸熱部件。
在蒸汽發(fā)生室6中，把是毛細(xì)管1的吸熱段組的部分的一組1-H-1放進(jìn)氣流發(fā)生室6，并且開口，因此工作液體和蒸汽泡能在其中流動(dòng)。把余下的組1-H-2放進(jìn)氣流發(fā)生室6中，但不是開口的。吸熱段1-H-2組直接從產(chǎn)生的蒸汽中吸收熱量以接受熱量，且產(chǎn)生泡核沸騰。在從吸熱段組1-H-2的開口端引入的軸向振動(dòng)中的壓力波和泡核沸騰一起的相互作用有助于緩慢工作流體循環(huán)。在散熱方面，將蒸汽泡群散布到其中液相變多的部分毛細(xì)容器1-C的工作流體中，因此方便地產(chǎn)生軸向振動(dòng)。由蒸汽發(fā)生室6產(chǎn)生的足夠數(shù)量的蒸汽泡從吸熱組1-H-1的一個(gè)開口端引入。
(第七種較好的實(shí)施例)圖10示出第七種較好的實(shí)施例的毛細(xì)加熱管在從一個(gè)吸熱段將熱量傳導(dǎo)至一個(gè)散熱段的毛細(xì)加熱管中，當(dāng)將在毛細(xì)管1中流動(dòng)的工作流體作為循環(huán)流時(shí)，曲折狀轉(zhuǎn)口引起多數(shù)管段聚集并且相互緊密并置以形成大容量的吸熱和散熱段。在這種情況中，不可能使得每個(gè)轉(zhuǎn)口的曲率半徑低于預(yù)定極限。并置的密度增加產(chǎn)生許多困難。這樣一種對(duì)曲率分半徑的限定包括這種因?yàn)樵趦?nèi)部的壓力損失的突然增高而產(chǎn)生突變轉(zhuǎn)口的第一限定。這種壓力漏失的增加在多數(shù)轉(zhuǎn)口中積聚，使毛細(xì)加熱管變得不可能運(yùn)行。上述限定包括因在細(xì)毛細(xì)管的情況中彎曲率半徑的撓曲而發(fā)生的局部受壓和壓扁的第二限定。外徑為1mm和內(nèi)徑為0.7mm毛細(xì)管的最低曲率半徑包括2mm的內(nèi)徑和約3mm的外徑。外徑為3mm和內(nèi)徑為2.4mm的毛細(xì)管曲率半徑限定為外徑3mm和內(nèi)徑約6mm。
另一方面，在第七種較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管情況中，由在工作流體中傳播的壓力波脈沖和流體的軸向振動(dòng)引起熱量傳導(dǎo)。如果在小振幅情況中產(chǎn)生急劇轉(zhuǎn)彎，這些不顯示出大的衰減。因此，如果能克服技術(shù)工藝的限制，則問題將解決。
如圖10中所示，毛細(xì)容器1包括多個(gè)轉(zhuǎn)口的曲折形毛細(xì)容器。在轉(zhuǎn)口組中的彎管段作為普通的內(nèi)壓管或內(nèi)壓容器7和8是整體形成的。在內(nèi)容器7和8中的轉(zhuǎn)口組的端點(diǎn)組是開口的。在圖10中，H代表吸熱裝置，以及C代表冷卻裝置。1-H代表毛細(xì)容器的吸熱段。1-C代表毛細(xì)容器的散熱段。在內(nèi)壓管或內(nèi)壓容器7、8中的工作流體是以帕斯卡(Pascal)原理為基礎(chǔ)，在所有方向上且朝向毛細(xì)管1的各轉(zhuǎn)口的開口端傳播壓力波和軸向振動(dòng)壓力。作為內(nèi)壓管或內(nèi)壓容器7和8的彎管部分具有極小曲率半徑。因此，毛細(xì)容器1的轉(zhuǎn)口可小型化，并且極緊密地彼此并置在一起。
(第八種較好的實(shí)施例)圖11(a)示出根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)加熱管的第八種較好的實(shí)施例。
在第八種較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管和在圖11(B)中、在美國專利No.4，921，041、以及JP-A1-昭和63-318493中揭示的對(duì)應(yīng)物在其工作原理中彼此是完全不同的。然而，外部結(jié)構(gòu)是完全相同的，并且實(shí)際操作的簡(jiǎn)化幾乎是相同的。在這些特征被有效利用的情況中，有優(yōu)點(diǎn)有缺點(diǎn)。經(jīng)完成制造和設(shè)計(jì)后，產(chǎn)生形變的頻率可變度是高的。
毛細(xì)管的主要醒目特征是充注工作流體和充注數(shù)量的升高和降低可在完成應(yīng)用產(chǎn)物后和在應(yīng)用產(chǎn)物的布置位置上輕易地簡(jiǎn)化至實(shí)踐運(yùn)用。在將前者從前者改進(jìn)到后者的情況中，可以容易地把止回閥固定到毛細(xì)管上。在將后者從后者改進(jìn)到前者的情況中，只要?jiǎng)h除止回閥。毛細(xì)管的截?cái)嗪瓦B接是易于操作的類型。止回閥的安裝和刪除工藝可被容易地簡(jiǎn)化實(shí)際應(yīng)用。此外，如果是預(yù)先估計(jì)到這種安裝工藝，從毛細(xì)容器中刪除內(nèi)裝止回閥的部分，或者按提供的預(yù)定距離截?cái)囝A(yù)計(jì)的安裝。圖11(A)和11(B)中的例如11-2和12-1的擴(kuò)口連接點(diǎn)，自動(dòng)偶合的內(nèi)外接口各自安裝在兩個(gè)截?cái)喽丝谏?。制備?nèi)有與內(nèi)外自動(dòng)耦合11-1和12-2相符的內(nèi)外擴(kuò)口連接的毛細(xì)容器。使用兩個(gè)毛細(xì)容器9之一作為連接容器以用于調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度。另一個(gè)是帶有止回閥2-1的兩種類型的毛細(xì)容器10，如果替換并拆卸以及固定這些容器，毛細(xì)加熱管內(nèi)的內(nèi)裝止回閥2-1可被拆卸或固定。前者和后者毛細(xì)加熱管是可替換的和可改進(jìn)的。在這種情況中，特別是如果將第八種較好的實(shí)施例中后一加熱管替換為前一加熱管，幾乎不需要液體封入量的微量調(diào)整，并且因此可容易地得到加熱管。
這是因?yàn)樵诘诎朔N較好的實(shí)施例中的毛細(xì)加熱管中，即使在一個(gè)內(nèi)部容積的滿量的65%到95%很寬的調(diào)整范圍內(nèi)焊封入工作液體，能較好地、不帶變化地傳送壓力波和振動(dòng)波。
如本文上面所述，因此根據(jù)本發(fā)明的微型加熱管包括具有預(yù)定量的真空封結(jié)預(yù)定的壓縮工作流體的密封毛細(xì)容器，密封毛細(xì)容器由細(xì)拉伸金屬管構(gòu)成的拉伸管具有直徑小得足以使二相壓縮工作流體在工作流體總被充注和密閉在毛細(xì)容器的狀態(tài)下，由于其表面張力而移動(dòng);一些預(yù)定部分的毛細(xì)容器作為吸熱段，以及一些預(yù)定部分的毛細(xì)容器作為散熱段，散熱段位于吸熱段之間，可容易地獲得內(nèi)徑小于1.2mm毛細(xì)容器的微型加熱管，并且可容易地獲得高性能的小尺寸散熱器。因此與其它各種類型的加熱管比較，在頂部加熱方式中不能降低根據(jù)本發(fā)明的微型加熱管的高性能，在本發(fā)明應(yīng)用的小尺寸散熱器能在經(jīng)常出現(xiàn)變動(dòng)位置情況下將其穩(wěn)定地和準(zhǔn)確地安裝在裝置上。此外，因?yàn)樽⑷氲囊后w量是十分少的，微型加熱管能承受抗離心力和強(qiáng)度和脈沖。更進(jìn)一步地，因?yàn)樵谌萜髦胁淮嬖诤附硬糠郑虼丝芍圃旄呖煽啃砸蟮男〕叽缟崞鳌?br> 此外，雖然因?yàn)槔缰够亻y、不可避免地使用而振動(dòng)機(jī)械，通常是完全不可能保證其使用壽命，但根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)容器因?yàn)椴捎眯碌墓に囋?，能刪除容器中的所有易損件和容器外部的輔助機(jī)械。因此，能保證根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)容器的長(zhǎng)期使用。按照本發(fā)明的加熱管能具有幾乎是理想的強(qiáng)度。
因?yàn)橹够亻y的制造錯(cuò)誤發(fā)生和在以前要求的回路狀毛細(xì)加熱管中產(chǎn)生性能變化，因此對(duì)于制造期間中間檢驗(yàn)是不可缺少的，雖然在安裝止回閥之后氣密檢驗(yàn)，但根據(jù)本發(fā)明的加熱管能解除上述問題。能明顯地獲得高可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)加熱管，具有十分簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。不需要所有新穎的制造設(shè)備，并且可立即大量生產(chǎn)按照本發(fā)明的加熱管。
可將根據(jù)本發(fā)明的加熱管直接應(yīng)用到所有較好的實(shí)施例。刪除止回閥和工作流體的重新焊封，可容易地制造根據(jù)本發(fā)明的加熱管。
根據(jù)本發(fā)明的加熱管除那些上述以外還有各種各樣的效果。
最后注意到毛細(xì)加熱管一般涉及內(nèi)徑從3mm到微米尺寸范圍的微型加熱管。
在本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)上述較好的實(shí)施例項(xiàng)可進(jìn)行充分評(píng)價(jià)，以及在不違反本發(fā)明附加權(quán)利要求所定義的范圍可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種加熱管的結(jié)構(gòu)，包括a)一連續(xù)毛細(xì)尺寸的毛細(xì)拉伸管；b)一具有預(yù)定量少于金屬拉伸管內(nèi)部容量的預(yù)定二相壓縮工作流體；由于表面張力總是在金屬管狀容器中處于被充滿和密閉的狀態(tài)下，而且，金屬拉伸管具有內(nèi)徑小得足以使二相壓縮工作流體能在流動(dòng)通道中流動(dòng)；c)至少一個(gè)位于金屬拉伸管的第一預(yù)定部分上的吸熱段；以及d)至少一個(gè)位于金屬拉伸管的第二預(yù)定部分上的散熱段，吸熱段和散熱段兩者交替地安置在金屬管上。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管的兩端相互連接以形成一個(gè)連續(xù)的毛細(xì)回路狀流動(dòng)通道。
3.如權(quán)利要求2所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，幾乎回路狀毛細(xì)容器的所有部分是以多轉(zhuǎn)口的曲折形或以多轉(zhuǎn)口的螺旋形形成的，吸熱段和散熱段彼此是復(fù)數(shù)的(多于一個(gè)的)，以及其中幾乎所有的吸熱段和散熱段位于曲折形或螺旋形的幾乎所有部分的相關(guān)轉(zhuǎn)口的金屬拉伸管的預(yù)定部分上。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管的內(nèi)表面是平滑地磨光的。
5.如權(quán)利要求4所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管的絕熱段是通過將一個(gè)吸熱段連接到毗連的一個(gè)散熱段而形成的，與散熱段和吸熱段相比，絕熱段具有足夠厚的厚度或者金屬管由大楊氏模量和高防蠕動(dòng)特性的金屬材料制成的。
6.如權(quán)利要求5所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，絕熱段是用絕熱材料覆蓋的。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，二相壓縮工作流體是由一種流體金屬組成的。
8.如權(quán)利要求7所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，把在許多吸熱段組中的一預(yù)定的吸熱段組放進(jìn)一共同蒸汽發(fā)生室中，其端部通向共同蒸汽發(fā)生室中的。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管是由具有許多轉(zhuǎn)口形成的多轉(zhuǎn)口部分的彎曲部分形成，為共有內(nèi)壓閥或作為共有內(nèi)壓容器彎曲閥，轉(zhuǎn)口的末端組對(duì)內(nèi)壓閥或?qū)?nèi)壓容器來說是開口的。
10.如權(quán)利要求1所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管的兩端是氣密封結(jié)。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬拉伸管呈曲折形且具有許多轉(zhuǎn)口或呈螺旋形且具有許多轉(zhuǎn)口所形成的，其中每個(gè)轉(zhuǎn)口段的預(yù)定部分是由吸熱段構(gòu)成的，以及因此另一個(gè)預(yù)定部分是由散熱段構(gòu)成的。
12.如權(quán)利要求11所述的加熱管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，拉伸管有等于或小于1.2毫米的內(nèi)徑，并且金屬拉伸管是由一種不含氧的銅構(gòu)成的。
13.一種加熱管的制造方法，包括步驟a)在密封金屬毛細(xì)管的預(yù)定部分中安置循環(huán)流動(dòng)定向裝置，其兩端是相互連接的;b)在金屬毛細(xì)管的第一預(yù)定段上至少配置一個(gè)吸熱段;c)至少在金屬毛細(xì)管第二預(yù)定段上配置一散熱段;d)將預(yù)定的二相壓縮工作流體按預(yù)定量封入回路狀金屬毛細(xì)管中，因此在循環(huán)流動(dòng)定向裝置之間起相互作用，在吸熱段產(chǎn)生泡核沸騰，吸熱段和散熱段之間的溫差使二相工作流體在回路狀金屬毛細(xì)管的流動(dòng)通道中按循環(huán)流動(dòng)定向裝置限定的方向流動(dòng)，因此在吸熱段和散熱段之間進(jìn)行熱量交換;以及e)從金屬毛細(xì)管中除去循環(huán)流動(dòng)限向裝置。
全文摘要
揭示了一種適用于傳熱裝置的加熱管結(jié)構(gòu)，其中形成的金屬拉伸毛細(xì)管具有內(nèi)徑小得能夠使具有預(yù)定量的二相壓縮工作流體移動(dòng)，并在充滿和密閉狀態(tài)下封入該金屬毛細(xì)容器里，大多數(shù)吸熱段和散熱段被配置在拉伸金屬管的預(yù)定部分上，并且在那里交替布置著。金屬質(zhì)拉伸毛細(xì)管的兩端通過密封或密封連接，以形成一種二相壓縮工作流體的回路狀流動(dòng)通道。此外，實(shí)質(zhì)上沒有流量限向裝置，省掉了例如止回閥。
文檔編號(hào)F25B41/00GK1079046SQ9210407
公開日1993年12月1日 申請(qǐng)日期1992年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者赤地久輝 申請(qǐng)人:?？送辛_尼克斯株式會(huì)社, 赤地久輝