專(zhuān)利名稱：熱管、熱管多孔結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與熱管相關(guān)，尤其涉及一種絲網(wǎng)型多孔結(jié)構(gòu)及其制造方法以及具有絲網(wǎng)型多孔結(jié)構(gòu)的熱管。
背景技術(shù)：
隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步及廣泛應(yīng)用，高頻高速處理器不斷推出。由于高頻高速運(yùn)行使得處理器單位時(shí)間產(chǎn)生大量熱量，如不及時(shí)排除這些熱量將引起處理器自身溫度的升高，對(duì)系統(tǒng)的安全及性能造成很大影響，目前散熱問(wèn)題已經(jīng)成為新一代高速處理器推出時(shí)必需解決的問(wèn)題。
由于對(duì)散熱需求不斷提高，新式散熱裝置不斷出現(xiàn)。將熱管應(yīng)用于電子元件散熱就是其中一種，其是利用工作流體在氣、液兩態(tài)間轉(zhuǎn)變時(shí)溫度保持不變而可吸收或放出大量熱量的原理工作，一改傳統(tǒng)散熱器單純以金屬熱傳導(dǎo)方式散熱而效率有限的狀況。熱管是于一密封低壓管形殼體內(nèi)盛裝適量汽化熱高、流動(dòng)性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、沸點(diǎn)較低的液態(tài)物質(zhì)，如水、乙醇、丙酮等，利用該液態(tài)物質(zhì)受熱和冷卻而在氣、液兩態(tài)間轉(zhuǎn)變時(shí)，吸收或放出大量熱量而使熱量由管體一端迅速傳到另一端。
一般于熱管管體內(nèi)壁面上設(shè)置多孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)該多孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生毛細(xì)作用力驅(qū)動(dòng)冷凝后的液體回流。絲網(wǎng)型多孔結(jié)構(gòu)為一種常用的多孔結(jié)構(gòu)，其是利用編織方法將絲線編織成網(wǎng)狀，利用絲線之間的孔隙產(chǎn)生毛細(xì)作用力。由于毛細(xì)作用力與多孔結(jié)構(gòu)孔隙大小成反比，即孔隙的直徑越小毛細(xì)作用力越大，因此為達(dá)到較大的毛細(xì)作用力而便于液體回流，所使用的多孔結(jié)構(gòu)的孔隙的孔徑越小越好。然而，由于流體在流動(dòng)過(guò)程中通過(guò)流道的孔徑越小，流體所受的摩擦阻力及黏滯力越大，因此使得液體回流的阻力增加、流速變小。當(dāng)熱管吸收熱量的端部吸收熱量增加時(shí)，蒸發(fā)加快，而液體由于回流阻力而速度減小，可能造成無(wú)法迅速補(bǔ)充吸熱端的蒸發(fā)液體，從而造成干燒，損壞熱管。因此如何平衡毛細(xì)作用力與液體回流阻力的影響，以提升熱管性能，即成為業(yè)界急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容為平衡多孔結(jié)構(gòu)之孔徑大小對(duì)毛細(xì)作用力及液體回流阻力的影響，下面將以實(shí)施例方式說(shuō)明一種兼具有高毛細(xì)力及低回流阻力的熱管及其多孔結(jié)構(gòu)，以及制造該多孔結(jié)構(gòu)的方法。
該熱管多孔結(jié)構(gòu)包括由絲線編織而成的絲網(wǎng)，該多孔結(jié)構(gòu)具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿一方向呈梯度分布。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述多孔結(jié)構(gòu)包括多數(shù)沿徑向布置的絲網(wǎng)層，兩相鄰層具有不同大小的孔隙，從而使得孔隙大小沿?zé)峁軓较虺侍荻确植肌?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述多孔結(jié)構(gòu)沿?zé)峁芸v向包括多個(gè)部分，兩相鄰部分的孔隙大小不同，從而使得孔隙大小沿?zé)峁芸v向呈梯度分布。
該熱管包括一管體及設(shè)置于該管體內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)包括由絲線編制而成的絲網(wǎng)，具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿管體徑向或縱向呈梯度分布。
熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法是將多張片狀絲網(wǎng)卷成筒狀絲網(wǎng)，該多張片狀絲網(wǎng)至少兩張具有不同的網(wǎng)目孔隙，所述筒狀絲網(wǎng)組合成一絲網(wǎng)組合體，使得所述絲網(wǎng)組合體的孔隙大小沿所述絲網(wǎng)組合體的徑向或縱向呈梯度分布，然后將該絲網(wǎng)組合體置入熱管管體內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述筒狀絲網(wǎng)同軸地沿徑向排布，且兩相鄰的筒狀絲網(wǎng)具有不同的孔隙大小從而使絲網(wǎng)組合體形成孔徑大小沿徑向梯度分布的孔隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，所述筒狀絲網(wǎng)同軸地沿縱向排布，且兩相鄰的筒狀絲網(wǎng)具有不同的孔隙大小從而使絲網(wǎng)組合體形成孔徑大小沿縱向梯度分布的孔隙。
上述熱管多孔結(jié)構(gòu)由于具有孔徑大小沿徑向或縱向呈梯度分布的孔隙，因此可以同時(shí)具有大小孔隙的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)達(dá)到較高毛細(xì)力及較低回流阻力，進(jìn)而提升熱管性能。

圖1至圖6分別是不同實(shí)施方式的熱管多孔結(jié)構(gòu)沿?zé)峁芸v向的截面示意圖。
圖7是熱管多孔結(jié)構(gòu)制造流程圖。
圖8是用于制造熱管多孔結(jié)構(gòu)的絲網(wǎng)示意圖。
圖9是絲網(wǎng)卷設(shè)于一拉桿的示意圖。
圖10是絲網(wǎng)置入熱管管體的示意圖。
圖11是絲網(wǎng)卷設(shè)于拉桿的另一方式的示意圖。
具體實(shí)施方式下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，熱管10包括一管體20，與該管體20內(nèi)壁面緊密接觸的多孔結(jié)構(gòu)30及填充于管體20內(nèi)的工作液體。
管體20由導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，如銅等，管體20的橫截面呈圓形，管體20的橫截面也可為其它形狀，如大致呈橢圓形、三角形及矩形等多邊形等。管體20內(nèi)填充的工作液體一般采用低沸點(diǎn)的液體，如水、酒精等。
多孔結(jié)構(gòu)30由三層厚度大致相等且相互緊密接觸的絲網(wǎng)構(gòu)成，沿?zé)峁艿膹较蛳蛲夥謩e為內(nèi)層絲網(wǎng)40、中層絲網(wǎng)50、外層絲網(wǎng)60，其中外層絲網(wǎng)60與管體20的內(nèi)壁面緊密接觸。各層絲網(wǎng)均由銅、不銹鋼、鐵絲或其它金屬線編織而成，各絲線之間形成細(xì)小且致密的孔隙，從而形成多孔結(jié)構(gòu)提供毛細(xì)力，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)絲網(wǎng)材質(zhì)與工作液體的相溶性來(lái)確定，保證絲網(wǎng)與工作液體之間不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
上述各層絲網(wǎng)具有不同孔徑的孔隙，在本實(shí)施方式中，內(nèi)層絲網(wǎng)40孔隙最大，中層絲網(wǎng)50次之，外層絲網(wǎng)60孔隙最小，從而使得多孔結(jié)構(gòu)30沿?zé)峁?0的徑向形成梯度變化的孔隙分布。熱管10工作時(shí)，利用多孔結(jié)構(gòu)30孔隙的梯度變化來(lái)調(diào)整熱管性質(zhì)，達(dá)到毛細(xì)高壓力差及低流阻的功效，提升熱管10性能。
多孔結(jié)構(gòu)30并不限于上述實(shí)施方式，如圖2所示，熱管210的多孔結(jié)構(gòu)230包括沿?zé)峁?10徑向向外分層設(shè)置的內(nèi)層絲網(wǎng)240、中層絲網(wǎng)250及外層絲網(wǎng)260，其中外層絲網(wǎng)260孔隙最大，中層絲網(wǎng)250次之，內(nèi)層絲網(wǎng)240孔隙最小，從而使得多孔結(jié)構(gòu)230沿?zé)峁?0徑向形成梯度變化的孔隙分布。此外，還可以設(shè)置成內(nèi)外層絲網(wǎng)孔隙大小相同，而中層絲網(wǎng)與內(nèi)外層絲網(wǎng)孔隙大小不同。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還可根據(jù)需要設(shè)定絲網(wǎng)的層數(shù)及孔隙的大小分布，只要多孔結(jié)構(gòu)包括兩層以上的絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，兩相鄰絲網(wǎng)層具有大小不同的孔隙分布即可于熱管內(nèi)形成沿?zé)峁軓较虺侍荻茸兓目紫督Y(jié)構(gòu)。
另外，以上所述多孔結(jié)構(gòu)各層的厚度大致相等，實(shí)際上可根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同厚度的多孔結(jié)構(gòu)，如圖3所示，熱管310的多孔結(jié)構(gòu)330中，內(nèi)層絲網(wǎng)340厚度最小，中層絲網(wǎng)350厚度最大，外層絲網(wǎng)360厚度居于內(nèi)層絲網(wǎng)340與外層絲網(wǎng)350之間。
以上介紹的是具有徑向孔隙梯度的熱管多孔結(jié)構(gòu)，下面再以實(shí)施例說(shuō)明一種具有縱向孔隙梯度的熱管多孔結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，熱管410具有蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，熱管多孔結(jié)構(gòu)430對(duì)應(yīng)該蒸發(fā)段、絕熱段及蒸發(fā)段分別設(shè)有第一段440、第二段450及第三段460。該三段中兩相鄰段具有大小不同的孔隙。本實(shí)施方式中，第一段440孔隙最大，第二段450其次，第三段孔隙最小，從而在縱向上形成梯度孔隙。
縱向梯度還可有其它方式，如圖5所示，第一段540孔隙最小，第三段560孔隙最大，而第二段550孔隙大小居于第一段540及第三段560之間。
如圖6所示，第一段640及第三段660孔隙大小相等，而第二段650孔隙大于其它兩段的孔隙。
在圖4至圖6所示的熱管多孔結(jié)構(gòu)中，三段沿?zé)峁芸v向的長(zhǎng)度大致相等。實(shí)際應(yīng)用中，可適當(dāng)改變各段的長(zhǎng)度。
圖7為上述具有梯度孔隙分布的熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法流程圖。該制造方法包括以下步驟首先提供所需片狀絲網(wǎng)，其次將片狀絲網(wǎng)卷成適合熱管管體內(nèi)壁的筒狀，然后將筒狀絲網(wǎng)置入熱管管體內(nèi)并作固定處理。
下面結(jié)合圖8至圖10，是以圖1所示的熱管多孔結(jié)構(gòu)30為例，詳細(xì)介紹熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法。
請(qǐng)參考圖8，首先提供三張片狀絲網(wǎng)30a、30b、30c，每一片狀絲網(wǎng)具有單一孔徑大小的孔隙，且片狀絲網(wǎng)30a孔隙最大，絲網(wǎng)30b孔隙其次，絲網(wǎng)30c孔隙最小。
再參考圖9，將上述三張片狀絲網(wǎng)30a、30b、30c依次卷設(shè)至一拉桿100的外表面形成筒狀，形成三層的絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)，且絲網(wǎng)30a位于最內(nèi)層，絲網(wǎng)30c位于最外層，絲網(wǎng)30b位于中間層，這樣即可形成沿徑向向外具有梯度孔隙大小的多孔結(jié)構(gòu)。該拉桿100為一橫截面呈圓形的實(shí)心硬質(zhì)棒體，如不銹鋼棒體。為卷設(shè)出與管體20的橫截面相適應(yīng)的多孔結(jié)構(gòu)30，拉桿100的橫截面形狀也可為其它形狀，如橢圓、方形、三角形等。
然后請(qǐng)參考圖10，將筒狀絲網(wǎng)與拉桿100一并置入管體20內(nèi)。
最后，對(duì)上述絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)作固定處理。通過(guò)對(duì)已置入絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)的管體20進(jìn)行加溫，使絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部熔融，藉此局部熔融使絲網(wǎng)與管壁結(jié)合在一起，從而形成如圖1所示的多孔結(jié)構(gòu)30。此過(guò)程中可以將拉桿100于加溫之前取出，也可待加溫完成之后再將拉桿100取出。
可以理解，上述介紹方法的實(shí)施例中，若調(diào)整片狀絲網(wǎng)30a、30b及30c卷設(shè)的先后順序，即可得到具有不同梯度孔隙的多孔結(jié)構(gòu)。
上述方法中，各片狀絲網(wǎng)30a、30b及30c是同軸地沿徑向排布于拉桿100外表面，從而得到具有徑向梯度孔隙分布的熱管多孔結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參考圖11，是說(shuō)明一種制造具有縱向梯度孔隙分布的熱管多孔結(jié)構(gòu)的方法。該方法是將具有不同孔隙的三片絲網(wǎng)30A、30B及30C依次卷設(shè)于拉桿100外表面，但與前述方法不同的是，該三片絲網(wǎng)30A、30B及30C是同軸地沿縱向排布于拉桿100外表面，從而形成沿縱向呈梯度分布的孔隙。同樣，改變絲網(wǎng)30A、30B及30C的位置可得到具有不同梯度孔隙的多孔結(jié)構(gòu)。
以上是以三層或三段多孔結(jié)構(gòu)為例介紹具有梯度孔隙分布的多孔結(jié)構(gòu)的制作方法，可以理解，以上方法還可應(yīng)用于多于三層或三段的多孔結(jié)構(gòu)的制作。
最后，需要說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)中“縱向”應(yīng)被理解為熱管的長(zhǎng)度方向，而“徑向”應(yīng)被廣義地理解為，在與縱向垂直的橫截面上，沿該橫截面中心部位指向橫截面周邊(即管壁)的方向或者沿橫截面周邊指向橫截面中心的方向。如前所述，熱管橫截面除圓形外，還可大致呈橢圓形，三角形及其它多邊形，當(dāng)為橢圓形時(shí)，“徑向”應(yīng)被理解為沿橢圓中心部位向橢圓周邊發(fā)散的方向或者相反的方向；當(dāng)為三角形時(shí)，“徑向”應(yīng)被理解為沿三角形中心部位指向三角形三條邊的方向或者相反的方向。
權(quán)利要求
1.一種熱管多孔結(jié)構(gòu)，包括由絲線編織而成的絲網(wǎng)，其特征在于該多孔結(jié)構(gòu)具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿一方向呈梯度分布。
2.如權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述孔隙大小沿?zé)峁軓较虺侍荻确植?，所述多孔結(jié)構(gòu)包括若干沿徑向布置的絲網(wǎng)層，兩相鄰層具有不同大小的孔隙。
3.如權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小沿?zé)峁軓较蛳蛲庵饘訙p小或增加。
4.如權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多孔結(jié)構(gòu)包括三層絲網(wǎng)層，與熱管管壁接觸的最外層與遠(yuǎn)離管壁的最內(nèi)層孔隙大小相同，而位于最外層與最內(nèi)層之間的中間層與最外層及最內(nèi)層孔隙大小不同。
5.如權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述孔隙大小沿?zé)峁芸v向呈梯度分布。
6.如權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)，其特征在于該熱管沿縱向包括蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，所述多孔結(jié)構(gòu)包括與所述蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段對(duì)應(yīng)的三個(gè)部分，其中兩相鄰部分的孔隙大小不同。
7.一熱管，包括一管體及設(shè)置于管體內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)包括由絲線編制而成的絲網(wǎng)，其特征在于該多孔結(jié)構(gòu)具有不同大小的孔隙，且其孔隙大小沿?zé)峁軓较蚧蚩v向分布。
8.一種熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟提供多張片狀絲網(wǎng)，至少兩張片狀絲網(wǎng)具有不同大小的網(wǎng)目孔隙；將每張片狀絲網(wǎng)卷成筒狀絲網(wǎng)，所述筒狀絲網(wǎng)組合成一絲網(wǎng)組合體，使得所述絲網(wǎng)組合體的孔隙大小沿所述絲網(wǎng)組合體的徑向或縱向呈梯度分布；將所述筒狀絲網(wǎng)組合置入熱管管體內(nèi)。
9.如權(quán)利要求第8項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述筒狀絲網(wǎng)同軸地沿徑向排布，且兩相鄰的筒狀絲網(wǎng)具有不同的孔隙大小從而使所述絲網(wǎng)組合體形成孔徑大小沿徑向梯度分布的孔隙。
10.如權(quán)利要求第8項(xiàng)所述的熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述筒狀絲網(wǎng)同軸地沿縱向排布，且兩相鄰的筒狀絲網(wǎng)具有不同的孔隙大小從而使所述絲網(wǎng)組合體形成孔徑大小沿縱向梯度分布的孔隙。
全文摘要
一種熱管多孔結(jié)構(gòu)，包括由絲線編織而成的絲網(wǎng)，該多孔結(jié)構(gòu)具有孔徑大小不同的孔隙，且其孔隙大小沿?zé)峁艿膹较蚧蚩v向呈梯度分布。該熱管多孔結(jié)構(gòu)的制造方法是將具有不同網(wǎng)目孔隙的片狀絲網(wǎng)卷成筒狀絲網(wǎng)，使得所述筒狀絲網(wǎng)的孔隙大小沿徑向或縱向呈梯度分布，然后將所述筒狀絲網(wǎng)置入熱管管體內(nèi)。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1834569SQ20051003374
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月19日
發(fā)明者洪居萬(wàn), 吳榮源, 鄭景太, 駱長(zhǎng)定 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司