專利名稱：燒結(jié)式熱管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種傳熱裝置及其制造方法，特別是關(guān)于一種利用毛細(xì)原理進(jìn)行傳熱的燒結(jié)式熱管及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有散熱領(lǐng)域中，熱管由于具有傳熱快的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，其是利用殼體內(nèi)的工作液體在氣、液兩相變換時(shí)吸收或放出大量熱的原理進(jìn)行工作，殼體內(nèi)壁上通常設(shè)置有便于冷凝液體回流的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其功能是提供冷凝后液體加速回流所需的驅(qū)動(dòng)力，該驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于毛細(xì)作用所產(chǎn)生的壓力差，常用的毛細(xì)結(jié)構(gòu)有溝槽狀、絲網(wǎng)狀或燒結(jié)式金屬粉末狀等。在使用時(shí)，熱管之一端(蒸發(fā)端)置于高溫?zé)嵩刺帲瑲んw內(nèi)的工作液體受熱而蒸發(fā)成氣態(tài)，該蒸氣經(jīng)由殼內(nèi)空腔流向熱管之另一端(冷凝端)后放出熱量而冷凝成液態(tài)，該冷凝液體在殼體內(nèi)壁毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸附力下快速返回蒸發(fā)端并繼續(xù)下一次工作循環(huán)。
現(xiàn)有熱管內(nèi)部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)一般是采用均勻且單一孔隙的多孔結(jié)構(gòu)，如燒結(jié)式金屬粉末結(jié)構(gòu)。眾所周知，毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用力的大小與多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小成反比關(guān)系。當(dāng)多孔結(jié)構(gòu)間的孔隙較小時(shí)，其具有較大的毛細(xì)作用力，但此時(shí)回流液體回流時(shí)受到的摩擦阻力與粘滯力亦較大，即產(chǎn)生較大的回流阻力；反之，當(dāng)多孔結(jié)構(gòu)間的孔隙較大時(shí)，其對(duì)回流液體產(chǎn)生的阻力較小，但所具有的毛細(xì)作用力亦隨之降低。因此，該結(jié)構(gòu)單一的毛細(xì)結(jié)構(gòu)無(wú)法同時(shí)兼顧較大的毛細(xì)作用力與較小的液體回流阻力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可兼顧毛細(xì)作用力與回流阻力的燒結(jié)式熱管，以及該燒結(jié)式熱管的制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明燒結(jié)式熱管包括金屬殼體，該殼體內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該毛細(xì)結(jié)構(gòu)是由顆粒尺寸大小彼此不同的至少三層粉末顆粒沿殼體的徑向燒結(jié)形成，且該等粉末層的顆粒尺寸大小沿殼體內(nèi)壁向外依遞增或遞減的順序排布。
該燒結(jié)式熱管的制造方法包括如下步驟(1)提供一金屬殼體及至少三種顆粒尺寸大小彼此不同的粉末；(2)分批次將上述粉末以顆粒尺寸大小遞增或者遞減的順序依次填入至殼體內(nèi)，且每次填入一種顆粒尺寸的粉末時(shí)均以一芯棒作為結(jié)構(gòu)層厚度的控制并作快速燒結(jié)；(3)所有粉末均填入殼體內(nèi)后作整體燒結(jié)，燒結(jié)完成后將最后一次插入的芯棒抽出；(4)往殼體空腔內(nèi)充入工作液體并密閉該殼體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明燒結(jié)式熱管通過在殼體內(nèi)壁上沿徑向設(shè)置由顆粒尺寸大小彼此不同的多層金屬粉末燒結(jié)形成的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，該多層毛細(xì)結(jié)構(gòu)具有的毛細(xì)孔隙大小不一，其中顆粒尺寸較大的金屬粉末層可以降低液體回流的阻力，而顆粒尺寸較小的金屬粉末層則可以維持較強(qiáng)的毛細(xì)作用力，從而兼顧毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用力與冷凝液體的回流阻力。

下面參考附圖，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1是本發(fā)明燒結(jié)式熱管第一實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明燒結(jié)式熱管第二實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
圖3(A)至圖3(C)是本發(fā)明第一實(shí)施例中的燒結(jié)式熱管之制造方法過程示意圖。
具體實(shí)施方式圖1為本發(fā)明燒結(jié)式熱管第一實(shí)施例的軸向剖面示意圖，該燒結(jié)式熱管10包括一金屬殼體12，該殼體12內(nèi)壁上形成有由燒結(jié)粉末顆粒構(gòu)成的多層毛細(xì)結(jié)構(gòu)14，該粉末顆?？梢詾樘沾煞勰╊w粒，或者為金屬粉末顆粒如銅粉等，該多層毛細(xì)結(jié)構(gòu)14沿殼體12的徑向相互層疊設(shè)置，其中圖中揭示為三層，即沿殼體12內(nèi)壁向外依次為內(nèi)層141，中間層142及外層143，且層與層之間所采用之顆粒尺寸大小彼此均不同并呈由殼體12內(nèi)壁向軸心方向遞增之順序排布，內(nèi)層141的粉末顆粒尺寸最小，中間層142次之，外層143粉末顆粒尺寸最大，即該三層由內(nèi)至外按顆粒尺寸大小依次遞增的順序排布，如此構(gòu)建所得之混合型毛細(xì)結(jié)構(gòu)14，可同時(shí)兼顧較大的毛細(xì)作用力與較小的液體回流阻力，實(shí)現(xiàn)毛細(xì)作用力與回流阻力之間的優(yōu)化，其中，顆粒尺寸較大的外層143由于具有較大的毛隙孔隙，可降低冷凝后的液體回流時(shí)所受到的回流阻力，而顆粒尺寸較小的內(nèi)層141由于具有較小的毛隙孔隙，可維持較大的毛細(xì)作用力，使層與層之間產(chǎn)生一定的毛細(xì)壓力差，即內(nèi)層141比外層143具有更強(qiáng)的毛細(xì)作用力，使得冷凝后的液體容易由外層143往內(nèi)層141滲入至充滿整個(gè)管壁區(qū)域，同時(shí)，內(nèi)層141較小顆粒尺寸的金屬粉末可增大與殼體12間的熱傳接觸面積，使高溫?zé)嵩刺幍臒崃扛菀讉鬟f至殼體12內(nèi)，提升熱量傳遞，如此則可實(shí)現(xiàn)管內(nèi)工作液體的良性循環(huán)傳熱。
圖2為本發(fā)明燒結(jié)式熱管第二實(shí)施例的軸向剖面示意圖，該燒結(jié)式熱管20與上述第一實(shí)施例不同之處在于其多層毛細(xì)結(jié)構(gòu)在排布上剛好相反，即層與層之間毛細(xì)孔隙呈由軸心向殼體12內(nèi)壁方向增大的順序排布，內(nèi)層241的粉末顆粒尺寸最大，而中間層242次之，外層243粉末顆粒尺寸則最小，如此，毛隙孔隙較小的外層243具有較強(qiáng)的毛細(xì)吸附力，可加速冷凝液體進(jìn)入毛細(xì)結(jié)構(gòu)的速度，并通過孔隙較大的內(nèi)層241降低回流阻力，該熱管20較適合于所需熱管長(zhǎng)度較短的工作環(huán)境。
圖3(A)至圖3(C)為本發(fā)明燒結(jié)式熱管的制造方法過程示意圖，圖中僅針對(duì)第一實(shí)施例所述的燒結(jié)式熱管進(jìn)行說明。首先，通過篩選等方式準(zhǔn)備三種顆粒尺寸大小彼此不同的金屬粉末如銅粉，以供分梯次形成在殼體10內(nèi)；然后，在預(yù)先制好的金屬殼體10中插入一芯棒30a如銅柱，并于30a與殼體10內(nèi)壁之間填入顆粒最小的金屬粉末作快速初步燒結(jié)，如圖3(A)所示；之后，抽出芯棒30a并替換另一尺寸較小的芯棒30b，此時(shí)于殼體10內(nèi)填入另一種顆粒更大的金屬粉末顆粒并作快速初步燒結(jié)，如圖3(B)所示，其中快速燒結(jié)的目的在于使金屬粉末顆粒暫時(shí)連接在殼體10上，當(dāng)芯棒抽出后不致沿殼體10上散脫下來(lái)，以金屬銅粉末為例，該快速燒結(jié)溫度一般為630℃左右，接著重復(fù)該步驟，即抽出芯棒30b并替換另一尺寸較小的芯棒30c，并于殼體10內(nèi)填入顆粒最大的金屬粉末顆粒，如圖3(C)所示，此時(shí)，所有顆粒大小的金屬粉末均被填入殼體10內(nèi)，即可進(jìn)行金屬粉末的整體燒結(jié)，針對(duì)金屬銅粉末而言，該整體燒結(jié)溫度為950℃左右，燒結(jié)完成后將最后一次插入的芯棒30c抽出；最后，往殼體10空腔內(nèi)充入工作液體，抽成真空后并對(duì)該殼體10進(jìn)行密閉，即制得本發(fā)明燒結(jié)式熱管10。在上述填入金屬粉末的過程中，改變各種顆粒大小的金屬粉末填入順序，即可得到本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例之燒結(jié)式熱管，如最初填入的金屬粉末的顆粒最大，而以后每次填入的金屬粉末的顆粒依次減小，則可得到上述第二實(shí)施例所述之燒結(jié)式熱管。
當(dāng)然上述方法亦同樣適用第二實(shí)施例，為防止后填入的細(xì)粉掉入先填入的粗粉間隙中，可在層與層之間噴一層高分子黏結(jié)劑，該黏結(jié)劑在預(yù)燒或者最終燒結(jié)時(shí)可被燒除掉。
本發(fā)明中，亦可在上述三層毛細(xì)結(jié)構(gòu)之基礎(chǔ)上，再加設(shè)更多的毛細(xì)結(jié)構(gòu)層，另外，根據(jù)所使用的殼體及芯棒形狀之不同，亦可以制造出具有各種截面形狀的多層燒結(jié)式熱管，如圓形、方形、三角形或多邊形等幾何形狀。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)式熱管，其包括金屬殼體，該殼體內(nèi)壁上設(shè)有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其特征在于該毛細(xì)結(jié)構(gòu)是由顆粒尺寸大小彼此不同的至少三層粉末顆粒沿殼體的徑向燒結(jié)形成，且該等粉末層的顆粒尺寸大小沿殼體內(nèi)壁向外依遞增或遞減的順序排布。
2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)式熱管，其特征在于該粉末顆粒為金屬粉末或陶瓷粉末。
3.如權(quán)利要求2所述的燒結(jié)式熱管，其特征在于該金屬粉末為銅粉。
4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)式熱管，其特征在于該粉末顆粒層為三層。
5.一種燒結(jié)式熱管的制造方法，包括如下步驟(1)提供一金屬殼體及至少三種顆粒尺寸大小彼此不同的粉末；(2)分批次將上述粉末以顆粒尺寸大小遞增或者遞減的順序依次填入至殼體內(nèi)，且每次填入一種顆粒尺寸的粉末時(shí)均以一芯棒作為結(jié)構(gòu)層厚度的控制并作快速燒結(jié)；(3)所有粉末均填入殼體內(nèi)后作整體燒結(jié)，燒結(jié)完成后將最后一次插入的芯棒抽出；及(4)往殼體空腔內(nèi)充入工作液體并密閉該殼體。
6.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)式熱管的制造方法，其特征在于所提供的粉末為金屬粉末或陶瓷粉末。
7.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)式熱管的制造方法，其特征在于該金屬粉末為銅粉。
8.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)式熱管的制造方法，其特征在于快速燒結(jié)的溫度為630℃左右。
9.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)式熱管的制造方法，其特征在于整體燒結(jié)的溫度為950℃左右。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燒結(jié)式熱管及其制造方法，該方法包括如下步驟(1)提供一金屬殼體及至少三種顆粒尺寸大小彼此不同的金屬粉末；(2)分批次將上述金屬粉末以顆粒尺寸大小遞增或者遞減的順序依次填入至殼體內(nèi)，且每次填入一種金屬粉末時(shí)均以一芯棒作為結(jié)構(gòu)層厚度的控制并作快速燒結(jié)；(3)所有金屬粉末均填入殼體內(nèi)后作整體燒結(jié)，燒結(jié)完成后將最后一次插入的芯棒抽出；(4)往殼體空腔內(nèi)充入工作液體并密閉該殼體，從而得到本發(fā)明燒結(jié)式熱管，其內(nèi)壁上形成有相互層疊的多層毛細(xì)結(jié)構(gòu)，且按顆粒尺寸大小依遞增或者遞減的順序排布。
文檔編號(hào)F28D15/04GK1815130SQ200510033210
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者吳榮源, 洪居萬(wàn), 駱長(zhǎng)定, 鄭景太 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