CN110044192A - 一种能增强毛细吸力的热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及传热元件技术领域,公开了一种能增强毛细吸力的热管,包括外壳、多孔毛细结构、沟槽毛细结构、蒸发区及冷凝区,所述外壳封闭且内部具有空腔,所述蒸发区与所述冷凝区分别位于所述能增强毛细吸力的热管的两端,所述沟槽毛细结构包括分布于所述外壳的内侧壁的若干沟槽,所述多孔毛细结构包括分布于所述沟槽表面和/或所述外壳内侧壁上区别于所述沟槽的其他表面的若干孔洞。本发明中的热管的毛细结构能增加毛细吸力,从而使外壳内的液体能顺利回流。

Description

一种能增强毛细吸力的热管
技术领域
本发明涉及传热元件技术领域,尤其涉及一种能增强毛细吸力的热管。
背景技术
随着消费者对各类电子产品的要求越来越高,电子产品逐渐朝着小型便携的趋势发展。然而产品体积缩小后,其内部空间也受到了限制,内部元件排列紧凑,不利于散热,容易出现元件过热的问题。为了解决该问题,通常会在易发热元件处设置热管来进行降温。热管一般由外壳、吸液芯及端盖组成,热管内部被抽成负压状态,充入适量沸点较低的液体,其容易挥发。吸液芯位于管壁处,其具有毛细结构。热管的一端为蒸发端,另一端为冷凝端。当热管的蒸发端受热时,管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向冷凝端,在冷凝端遇冷释放出热量重新凝结成液体,液体再沿吸液芯流回蒸发段,如此循环往复,使热量可以被源源不断地传导开来。在此过程中,液体需要借助吸液芯毛细结构的毛细吸力进行回流。传统的毛细结构有沟槽毛细结构,但其毛细吸力比较有限。因此,急需一种能增强毛细吸力的热管。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种能增强毛细吸力的热管,该热管的毛细结构能增加毛细吸力,从而使外壳内的液体能顺利回流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
提供了一种能增强毛细吸力的热管,包括外壳、多孔毛细结构、沟槽毛细结构、蒸发区及冷凝区,所述外壳封闭且内部具有空腔,所述蒸发区与所述冷凝区分别位于所述能增强毛细吸力的热管的两端,所述沟槽毛细结构包括分布于所述外壳的内侧壁的若干沟槽,所述多孔毛细结构包括分布于所述沟槽表面和/或所述外壳内侧壁上区别于所述沟槽的其他表面的若干孔洞。
作为上述技术方案的改进,所述沟槽的横截面形状为梯形、波浪形或锯齿形。
作为上述技术方案的进一步改进,所述沟槽毛细结构与所述多孔毛细结构通过化学蚀刻或电化学蚀刻的方法制得。
作为上述技术方案的进一步改进,所述多孔毛细结构的孔隙率范围为20%-60%,所述孔洞的孔径范围为0.01mm-0.2mm,所述孔洞的深度范围为0.05mm-0.8mm。
作为上述技术方案的进一步改进,所述沟槽的深度范围为0.05mm-0.5mm,所述沟槽的宽度范围为0.05mm-0.5mm。
作为上述技术方案的进一步改进,从所述蒸发区至所述冷凝区的所述多孔毛细结构的所述孔洞的孔径逐渐增大,孔隙率逐渐减小。
作为上述技术方案的进一步改进,从所述蒸发区至所述冷凝区的所述沟槽的深度逐渐变小,所述沟槽的宽度逐渐变大。
作为上述技术方案的进一步改进,在所述空腔内还设有若干支撑柱。
作为上述技术方案的进一步改进,在所述空腔内还设有支撑板,且所述支撑板上设有若干通孔。
本发明的有益效果是:本发明中的热管的毛细结构能增加毛细吸力,从而使外壳内的液体能顺利回流。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明第一实施例中热管的剖视图(不包括支撑柱/板);
图2是本发明第一实施例中热管的横截面示意图;
图3是本发明第二实施例中热管的横截面示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,如无特殊说明,当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征,它可以直接固定、连接在另一个特征上,也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外,本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外,除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例,而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
需要特别说明的是,附图中的尺寸为放大后的效果,不代表实际尺寸。
参照图1与图2,示出了本发明第一实施例中热管的剖视图(不包括支撑柱/板)及横截面示意图。热管包括外壳1与毛细结构2。热管的外壳1内部中空且端部封闭,其内部形成有空腔3。空腔3内放置有适量的低熔点的工作液体,如水、乙醇或丙酮等。
热管设有蒸发区11与冷凝区12,蒸发区11与冷凝区12分别位于热管的两端区域,在蒸发区11与冷凝区12之间的区域为绝热区。蒸发区11处的外壳与热源接触,热源使得蒸发区11处内部的工作液体蒸发成气体。气体在空腔3内流动至冷凝区12,在冷凝区12处的外壳处设有散热鳍片(图中未示出),并配合设置风扇,以加快该区域的热量传递。气体在该区域内将遇冷液化成液体,液体在毛细结构2的毛细吸力作用下沿毛细结构2回流至蒸发区11。上述过程循环往复,从而将热量传递出去。
毛细结构2由沟槽毛细结构21与多孔毛细结构22复合而成。沟槽毛细结构21与多孔毛细结构22均一体成型于外壳1的内侧壁上,在外壳1的内侧壁上分布有许多沟槽211,且在沟槽211的表面,以及外壳1内侧壁上除了沟槽211之外的其他表面均分布有许多微小的孔洞221。
在外壳1的内侧壁上通过化学蚀刻或电化学蚀刻法制得许多沿热管轴向的沟槽211,以形成沟槽毛细结构21。若是沟槽211的深度过小,宽度过大,分布稀疏,对液体的毛细吸力可能不够,若是沟槽211的深度过大,宽度过小,分布密集,虽然其毛细吸力较大,但是液体的流动阻力也因此而增大,因此,沟槽211的深度、宽度及分布的密度需要处于一个相对平衡的数值范围内。通常的,沟槽211的深度范围为0.05mm-0.5mm,宽度范围为0.05mm-0.5mm。
在外壳1内侧壁上蚀刻出沟槽211后,在沟槽211的表面,以及外壳1内侧壁上除了沟槽211之外的其他表面继续使用化学蚀刻或电化学蚀刻法蚀刻出孔洞221,以形成多孔毛细结构22。若是孔洞221的孔径过大,孔隙率过小,深度过小,对液体的毛细吸力可能不够,若是孔洞221的孔径过小,孔隙率过大,深度过大,虽然其毛细吸力较大,但是液体的流动阻力也因此而增大,因此,孔洞221的参数需要处于一个相对平衡的范围内。通常的,多孔毛细结构22的孔隙率范围为20%-60%,孔洞221的孔径范围为0.01mm-0.2mm,深度范围为0.05mm-0.8mm。
热管的材质可根据蚀刻液或蚀刻电源参数进行调整,通常,可选用铜、铝、不锈钢、钛及钛合金等材质。根据使用需要选择沟槽毛细结构21与多孔毛细结构22的上述参数,再根据参数选择合适的蚀刻液浓度及电源参数即可。通过蚀刻法在金属表面制得孔洞与沟槽属于现有技术,在此不再赘述。
在本实施例中,沟槽表面以及外壳内侧壁上除了沟槽之外的其他表面均分布有孔洞,但也可以仅在沟槽表面分布有孔洞,或者仅在外壳内侧壁上除了沟槽之外的其他表面分布有孔洞。
此外,沟槽不限于本实施例中的形状,还可以将沟槽的横截面形状设置为波浪形、梯形或锯齿形等。
为了提高热管的传热效率,使工作液体尽快回流,可以使热管不同区域的上述参数存在差异。可以使沟槽毛细结构21的参数沿热管轴向变化,从蒸发区11至冷凝区12的沟槽211的深度逐渐变小,宽度逐渐变大,分布逐渐稀疏。同理,可以使多孔毛细结构22的参数也沿热管轴向变化,从蒸发区11至冷凝区12的多孔毛细结构的孔隙率逐渐减小,孔洞221孔径逐渐增大,深度逐渐变小。如此设计可以使毛细结构2对液体的毛细吸力从蒸发区11到冷凝区12逐渐减小,从而有利于冷凝区12的液体尽快回流至蒸发区11。
此外,由于在热管的内侧壁上设置沟槽与孔洞会降低热管的强度,故在热管的空腔3内放置若干支撑柱4对热管进行支撑,防止其在使用时由于强度过低而变形。支撑柱4的两端均固定于热管的内壁。为了避免支撑柱4阻挡热管内的流动通道,不可将支撑柱4设置的过于密集。或者,也可设置支撑板,使支撑板的形状与热管的横截面形状尺寸完全匹配,并在支撑板上设置若干通孔作为气体流动通道。
在本实施例中,通过将多孔毛细结构与沟槽毛细结构相结合,使得热管的性能更优良。二者结合使热管的毛细吸力增加,且径向传热能力进一步增强。
参照图3,示出了本发明第二实施例中热管的横截面示意图。本实施例与第一实施例的区别仅在于热管的外壳形状不同。外壳可根据需要改变形状,管状并非唯一的选择。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种能增强毛细吸力的热管,其特征在于,包括外壳、多孔毛细结构、沟槽毛细结构、蒸发区及冷凝区,所述外壳封闭且内部具有空腔,所述蒸发区与所述冷凝区分别位于所述能增强毛细吸力的热管的两端,所述沟槽毛细结构包括分布于所述外壳的内侧壁的若干沟槽,所述多孔毛细结构包括分布于所述沟槽表面和/或所述外壳内侧壁上区别于所述沟槽的其他表面的若干孔洞。
2.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,所述沟槽的横截面形状为梯形、波浪形或锯齿形。
3.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,所述沟槽毛细结构与所述多孔毛细结构通过化学蚀刻或电化学蚀刻的方法制得。
4.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,所述多孔毛细结构的孔隙率范围为20%-60%,所述孔洞的孔径范围为0.01mm-0.2mm,所述孔洞的深度范围为0.05mm-0.8mm。
5.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,所述沟槽的深度范围为0.05mm-0.5mm,所述沟槽的宽度范围为0.05mm-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,从所述蒸发区至所述冷凝区的所述多孔毛细结构的所述孔洞的孔径逐渐增大,孔隙率逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,从所述蒸发区至所述冷凝区的所述沟槽的深度逐渐变小,所述沟槽的宽度逐渐变大。
8.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,在所述空腔内还设有若干支撑柱。
9.根据权利要求1所述的能增强毛细吸力的热管,其特征在于,在所述空腔内还设有支撑板,且所述支撑板上设有若干通孔。
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