專利名稱：熱管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)熱領(lǐng)域，尤其涉及一種熱管及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱管是依靠自身內(nèi)部工作流體相變實現(xiàn)導(dǎo)熱的導(dǎo)熱元件，其具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)良等溫性等優(yōu)良特性，導(dǎo)熱效果好，應(yīng)用廣泛。
近年來電子技術(shù)迅速發(fā)展，電子器件的高頻、高速以及集成電路的密集及微型化，使得單位容積電子器件發(fā)熱量劇增，熱管技術(shù)以其高效、緊湊以及靈活可靠等特點，適合解決目前電子器件因性能提升所衍生的散熱問題。
請參閱圖1，重力式熱管10由管殼11及密封于管殼11內(nèi)的工作流體13組成。熱管10一端為蒸發(fā)段10a(加熱段)，另一端為冷凝段10b(冷卻段)。熱管10通常垂直或與水平方向成一定角度放置，蒸發(fā)段10a在下，冷凝段10b在上。在蒸發(fā)段10a加熱，工作流體13吸收熱量15氣化為蒸氣14，在微小壓差下上升到冷凝段10b，并向外界放出熱量15，凝結(jié)為液體，在重力作用下，返回到蒸發(fā)段10a并再次受熱氣化，如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)不斷地將熱量15由蒸發(fā)段10a傳向冷凝段10b。
請參閱圖2，具有毛細(xì)吸液芯的熱管20由管殼21、毛細(xì)吸液芯22以及密封于管殼21內(nèi)的工作流體23組成。熱管20的一端為蒸發(fā)段20a(加熱段)，另一端為冷凝段20b(冷卻段)，根據(jù)應(yīng)用需要可在蒸發(fā)段20a與冷凝段20b之間布置絕熱段。當(dāng)熱管20蒸發(fā)段20a受熱時毛細(xì)吸液芯22中工作流體23蒸發(fā)形成蒸氣24，蒸氣24在微小壓力作用下流向熱管20的冷凝段20b，凝結(jié)成工作流體23并放出熱量25，工作流體23再靠毛細(xì)作用沿毛細(xì)吸液芯22流回蒸發(fā)段20a。如此循環(huán)，熱量25由熱管20的蒸發(fā)段20a不斷地傳至冷凝段20b，并被冷凝段20b一端的冷源吸收。
一般熱管的工作溫度是以控制管內(nèi)壓力的方式來控制。以水為例，1個大氣壓(1atm)時水的沸點是100攝氏度(100℃)，隨著氣壓減小，水的沸點也會降低。一般以水為工作流體的熱管的工作溫度皆在100℃以下，所以熱管管內(nèi)的壓力都要抽到小于1atm。當(dāng)工作時溫度高于熱管設(shè)定的溫度時，熱管內(nèi)的工作流體便會全部蒸發(fā)成氣體而無法帶熱；反之，當(dāng)工作溫度低于熱管的設(shè)定溫度時，則會造成工作流體無法蒸發(fā)，從而無法帶走熱量。所以如果熱管的工作溫度范圍太小便很容易造成熱管失效。
因此，有必要提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)較大工作溫度范圍的熱管及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以若干實施例說明一種能夠?qū)崿F(xiàn)較大工作溫度范圍的熱管。
以及通過這些實施例說明一種熱管的制備方法。
為實現(xiàn)上述內(nèi)容，本實施例提供一種熱管，包括一具有第一腔體和第二腔體的管殼，該第二腔體和上述第一腔體沿?zé)峁艿妮S向平行設(shè)置；第一腔體內(nèi)密封有第一工作流體，第二腔體內(nèi)密封有第二工作流體。
所述熱管還可進(jìn)一步包括緊貼于第一腔體內(nèi)壁的第一毛細(xì)吸液芯及緊貼第二腔體內(nèi)壁的第二毛細(xì)吸液芯。
為實現(xiàn)上述內(nèi)容，本實施例還提供一種熱管的制備方法，包括以下步驟形成一具有第一腔體與第二腔體的管殼；將管殼一端封口，并對第一腔體與第二腔體分別抽低壓；分別向第一腔體與第二腔體填充第一工作流體與第二工作流體；將管殼另一端封口。
所述形成管殼步驟與管殼一端封口并對第一腔體和第二腔體分別抽低壓步驟之間還包括下列步驟緊貼第一腔體的內(nèi)壁形成第一毛細(xì)吸液芯，緊貼第二腔體的內(nèi)壁形成第二毛細(xì)吸液芯。
相對于現(xiàn)有技術(shù)的熱管，本實施例提供的熱管的第一腔體與第二腔體內(nèi)的工作流體相互獨立，氣壓也相互獨立，所以只需一根熱管便可達(dá)到兩根熱管的功能，使熱管的應(yīng)用范圍更廣。另外，由于上述第一腔體與第二腔體的工作溫度范圍不同，使整根熱管的工作溫度范圍增大，使熱管能夠用于溫度變化范圍較大的散熱環(huán)境。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的重力式熱管工作原理示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的具毛細(xì)吸液芯的熱管工作原理示意圖。
圖3是本發(fā)明第一實施例熱管工作原理示意圖。
圖4是本發(fā)明第一實施例熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)徑向截面示意圖。
圖5是本發(fā)明第二實施例熱管工作原理示意圖。
圖6是本發(fā)明第二實施例熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)徑向截面示意圖。
圖7是本發(fā)明第一實施例熱管的制備方法流程圖。
具體實施方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
請參閱圖3，本發(fā)明第一實施例所提供的熱管30包括管殼31、第一工作流體33、第二工作流體33’。
管殼31一般為銅管，也可根據(jù)不同需要采用不同材料，如鋁、碳鋼、不銹鋼、鐵、鎳、鈦等及其合金。管殼31具有第一腔體37和第二腔體37’的中空結(jié)構(gòu)，該第一腔體37和第二腔體37’沿?zé)峁?0的軸向平行設(shè)置。
第一工作流體33密封于第一腔體37內(nèi)，第二工作流體33’密封于第二腔體37’內(nèi)。第一工作流體33和第二工作流體33’包括水、丙酮或庚烷等。根據(jù)實際需要，第一工作流體33與第二工作流體33’的材料可以相同，也可以不同。
熱管30的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)熱管10的工作原理基本相同，其中熱管30的蒸發(fā)段為30a，冷凝段為30b；熱管30吸收及放出熱量為35；第一工作流體33和第二工作流體33’受熱蒸發(fā)形成蒸氣34和34’。
第一腔體37與第二腔體37’的工作溫度范圍不同，當(dāng)熱源溫度處于第一腔體37工作溫度范圍時，第一腔體37在熱管30中起作用；當(dāng)熱源溫度處于第二腔體37’工作溫度范圍時，第二腔體37’在熱管30中起作用；當(dāng)?shù)谝磺惑w37與第二腔體37’的工作溫度范圍有交叉，且熱源溫度處于第一腔體37與第二腔體37’的工作溫度范圍交叉部分時，第一腔體37和第二腔體37’就會在熱管30中共同起作用。
請參閱圖4，是本實施例熱管30內(nèi)部結(jié)構(gòu)徑向截面示意圖。
管殼31外圍徑向截面形狀為橢圓形、矩形或三角形，也可根據(jù)實際需要為其他形狀，并不限于本發(fā)明實施例所提供的形狀，本實施例管殼31外圍徑向截面形狀為橢圓形。
第一腔體37和第二腔體37’的徑向截面形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓形、橢圓形、矩形或三角形等，也可根據(jù)實際需要為其他形狀，并不限于本發(fā)明實施例所提供的形狀。根據(jù)實際需要，第一腔體37與第二腔體37’的徑向截面形狀可以相同，也可以不同。本實施例第一腔體37和第二腔體37’的徑向截面形狀皆為標(biāo)準(zhǔn)圓形。
相對于現(xiàn)有技術(shù)的重力式熱管，本實施例所提供的熱管30擁有第一腔體37和第二腔體37’兩個腔體的中空結(jié)構(gòu)，兩個腔體內(nèi)氣壓可以相互獨立控制，工作流體也相互獨立，所以兩個腔體的工作溫度范圍就可以不同，兩個工作溫度范圍可以交叉，也可以不交叉，使得整個熱管30的工作溫度范圍增加，熱管30的應(yīng)用范圍更廣，且可用于溫度變化范圍較大的散熱環(huán)境。
另外，由于熱管30的第一腔體37與第二腔體37’相互獨立，當(dāng)?shù)谝磺惑w37與第二腔體37’的工作溫度范圍有交叉，且熱源工作溫度范圍又處于該交叉范圍之內(nèi)時，一根熱管30便可達(dá)到兩根熱管的功能。
請參閱圖5，本發(fā)明第二實施例所提供的熱管40包括管殼41、第一毛細(xì)吸液芯42、第二毛細(xì)吸液芯42’、第一工作流體43、第二工作流體43’。
管殼41為一體結(jié)構(gòu)，其具有第一腔體47與第二腔體47’的中空結(jié)構(gòu)。管殼41、第一腔體47、第二腔體47’、第一工作流體43、第二工作流體43’與第一實施例中管殼31、第一腔體37、第二腔體37’、第一工作流體33、第二工作流體33’對應(yīng)相同。
第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’分別緊貼于第一腔體47內(nèi)壁和第二腔體47’內(nèi)壁，兩者可為溝槽型、絲網(wǎng)型或燒結(jié)型等。根據(jù)實際需要第一毛細(xì)吸液芯42與第二毛細(xì)吸液芯42’可以為同一類型，也可為不同類型。
熱管40的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)的具毛細(xì)吸液芯的熱管20的工作原理基本相同，其中熱管40的蒸發(fā)段為40a，冷凝段為40b；熱管40吸收及放出熱量為45；第一工作流體43和第二工作流體43’受熱蒸發(fā)形成蒸氣44和44’。
第一腔體47與第二腔體47’的工作溫度范圍不同，當(dāng)熱源溫度處于第一腔體47工作溫度范圍時，第一腔體47在熱管40中起作用；當(dāng)熱源溫度處于第二腔體47’工作溫度范圍時，第二腔體47’在熱管40中起作用；當(dāng)?shù)谝磺惑w47與第二腔體47’的工作溫度范圍有交叉，且熱源溫度處于第一腔體47與第二腔體47’的工作溫度范圍交叉部分時，第一腔體47和第二腔體47’就會在熱管40中共同起作用。
請參閱圖6，是本實施例熱管40內(nèi)部結(jié)構(gòu)徑向截面示意圖。管殼41的外圍形狀、第一腔體47和第二腔體47’的徑向截面形狀與第一實施例中管殼31的外圍形狀、第一腔體37和第二腔體37’的徑向截面形狀分別對應(yīng)相同。不同之處在于，第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’分別緊貼第一腔體47和第二腔體47’的內(nèi)壁，本實施例所提供的第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’的徑向截面形狀皆為圓環(huán)狀。
相對于現(xiàn)有技術(shù)具毛細(xì)吸液芯的熱管，本實施例所提供的熱管40具有第一腔體47和第二腔體47’兩個腔體的中空結(jié)構(gòu)，兩個腔體內(nèi)氣壓可以相互獨立控制，工作流體也相互獨立，所以兩個腔體的工作溫度范圍就可以不同，兩個工作溫度范圍可以交叉，也可以不交叉，使得整個熱管40的工作溫度范圍增加，熱管40的應(yīng)用范圍更廣，且可用于溫度變化范圍較大的散熱環(huán)境。
另外，由于熱管40的第一腔體47與第二腔體47’相互獨立，當(dāng)?shù)谝磺惑w47與第二腔體47’的工作溫度范圍有交叉，且熱源工作溫度范圍又處于該交叉范圍之內(nèi)時，一根熱管40便可達(dá)到兩根熱管的功能。
請參閱圖7，是本發(fā)明第一實施例所提供的熱管30的制備方法流程圖。以下結(jié)合圖3對該方法進(jìn)行說明。
步驟1，形成一具有兩個腔體的管殼31。兩個腔體分別為第一腔體37和第二腔體37’，沿?zé)峁?0軸向平行設(shè)置。管殼31包括銅管、鋁管、鋼管、不銹鋼管、鐵管、鎳管、鈦管或其合金管等。第一腔體37和第二腔體37’徑向截面皆可以為標(biāo)準(zhǔn)圓形，也可以橢圓形、矩形、三角形等，且第一腔體37與第二腔體37’的徑向截面可以相同也可以不同，本實施方式兩者都采用標(biāo)準(zhǔn)圓形；管殼31外圍徑向截面可以為橢圓形、矩形或三角形等，本實施方式采用橢圓形。優(yōu)選的，管殼31采用擠出成型工藝形成。
步驟2，將管殼31一端封口，并對第一腔體37與第二腔體37’分別抽低壓。第一腔體37和第二腔體37’分別擁有獨立的抽氣控制，用以使兩個腔體達(dá)到兩個不同的工作溫度范圍。
步驟3，分別向第一腔體37和第二腔體37’填充工作流體。該工作流體包括水、丙酮或庚烷等。第一腔體37內(nèi)填充第一工作流體33；第二腔體37’內(nèi)填充第二工作流體33’。第一工作流體33與第二工作流體33’可以相同也可以不同，本實施方式兩者都采用水。
步驟4，將管殼31另一端封口，從而形成圖3和圖4所示的熱管30。
應(yīng)指出，上述制備方法可根據(jù)實際需要，改變步驟順序，如步驟2及步驟3中，可先將管殼31一端封口，然后分別向第一腔體37和第二腔體37’填充工作流體，再對第一腔體37和第二腔體37’分別抽低壓。
本發(fā)明還提供第二實施例熱管40的制備方法，其與熱管30的制備方法基本相同，管殼41、第一工作流體43、第二工作流體43’與管殼31、第一工作流體33、第二工作流體33’的制備方法分別相同，熱管40的兩端封口及抽低壓的方法與熱管30的兩端封口及抽低壓的方法相同。不同之處在于步驟1與步驟2之間增加下列步驟。
形成第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’。第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’皆可為絲網(wǎng)型、溝槽型或燒結(jié)型，本實施方式中第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’都采用燒結(jié)方法形成。
以第一毛細(xì)吸液芯42的形成方法為例，燒結(jié)方法大致如下在第一腔體47中央插入一根芯棒(可用不銹鋼芯棒)，芯棒粗細(xì)決定將來蒸氣腔內(nèi)徑大小，然后在芯棒和管壁所形成的環(huán)型空間中填入待燒結(jié)的金屬銅粉末，將芯棒用支架固定后送入加熱爐，在氫氣保護(hù)下燒結(jié)約半小時，燒結(jié)溫度為810℃～880℃。將管子從爐中取出，待冷卻后抽出芯棒，并再次放入爐中燒結(jié)約一小時，即可在第一腔體47內(nèi)壁得到一燒結(jié)層，該燒結(jié)層具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，可作為第一毛細(xì)吸液芯42。第二毛細(xì)吸液芯42’的形成方法與第一毛細(xì)吸液芯42的形成方法相同。
應(yīng)指出，上述制備方法可根據(jù)實際需要，改變步驟順序，可先將管殼31一端封口，然后形成第一毛細(xì)吸液芯42和第二毛細(xì)吸液芯42’，再對第一腔體47和第二腔體47’分別抽低壓。
除重力式熱管30和具毛細(xì)吸液芯的熱管40之外，還有旋轉(zhuǎn)熱管以及分離式熱管等。上述旋轉(zhuǎn)熱管及分離式熱管等與重力式熱管30相似，熱管中無毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸液芯，工作時工作流體依靠重力或離心力回流。上述旋轉(zhuǎn)熱管及分離式熱管等也可以做成兩個腔體的結(jié)構(gòu)，以增加其工作溫度范圍。
可以理解，本發(fā)明還可以擴(kuò)展為具有三個或三個以上腔體的熱管，使得熱管的工作范圍進(jìn)一步增大，以滿足實際需要。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱管，包括一具有第一腔體的管殼，該第一腔體內(nèi)密封有第一工作流體，其特征在于，該管殼進(jìn)一步包含一第二腔體，該第二腔體和該第一腔體沿?zé)峁艿妮S向平行設(shè)置；該第二腔體內(nèi)密封有第二工作流體。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于，所述熱管還包括緊貼于第一腔體內(nèi)壁的第一毛細(xì)吸液芯及緊貼于第二腔體內(nèi)壁的第二毛細(xì)吸液芯。
3.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于，所述管殼材質(zhì)選自銅、鋁、鐵、鎳、鈦、碳鋼、不銹鋼等金屬或其合金。
4.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于，所述第一腔體的徑向截面為標(biāo)準(zhǔn)圓形、橢圓形、矩形或三角形，所述第二腔體的徑向截面為標(biāo)準(zhǔn)圓形、橢圓形、矩形或三角形。
5.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于，所述管殼的外圍徑向截面為橢圓形、矩形或三角形。
6.如權(quán)利要求2所述的熱管，其特征在于，所述第一毛細(xì)吸液芯為溝槽型、絲網(wǎng)型或燒結(jié)型，所述第二毛細(xì)吸液芯為溝槽型、絲網(wǎng)型或燒結(jié)型。
7.如權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于，所述第一工作流體選自水、丙酮或庚烷之一種，所述第二工作流體選自水、丙酮或庚烷之一種。
8.一種熱管制備方法，其包括步驟形成一具有第一腔體和第二腔體的管殼；將管殼一端封口，并對第一腔體和第二腔體分別抽低壓；分別向第一腔體和第二腔體填充第一工作流體和第二工作流體；將管殼另一端封口。
9.如權(quán)利要求8所述的熱管制備方法，其特征在于，所述形成管殼步驟與將管殼一端封口并對第一腔體和第二腔體分別抽低壓步驟之間還包括下列步驟緊貼第一腔體的內(nèi)壁形成第一毛細(xì)吸液芯，緊貼第二腔體的內(nèi)壁形成第二毛細(xì)吸液芯。
10.如權(quán)利要求8所述的熱管制備方法，其特征在于，所述形成一具有第一腔體和第二腔體的管殼的方法為擠出成型工藝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱管，其包括一具有第一腔體及第二腔體的管殼，其中該第二腔體與第一腔體沿?zé)峁艿妮S向平行設(shè)置；第一腔體內(nèi)密封有第一工作流體，第二腔體內(nèi)密封有第二工作流體。本發(fā)明的熱管的第一腔體與第二腔體的工作溫度范圍不同，增加了整個熱管的工作溫度范圍，從而使熱管可以用于溫度變化范圍較大的散熱環(huán)境。本發(fā)明還提供有該熱管的制備方法。
文檔編號H05K7/20GK1928484SQ20051003713
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者張俊毅 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司