一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的制作方法

1.本发明涉及热管冷却的技术领域，具体涉及一种可倾斜安装的回路热管蒸发器。


背景技术：

2.回路热管(loop heat pipe)，是利用蒸发器内的毛细芯产生的毛细力驱动进行回路运行，利用工质的蒸发和冷凝传递热量，因此，能够在小温差、长距离的情况下传递大量热量。回路热管由蒸发器、冷凝器和连通二者的蒸汽管和回流管及补偿室组成。
3.对于回路热管的蒸发部，最为典型的蒸发部为圆筒式蒸发器，比如日本富士株式会社公开了一种led的回路热管冷却装置(公开号：jp2011204851a，公开日：2011年10月13日)，板式蒸发器10通过三个并联的圆柱体蒸发器1插入基板11形成，每个圆柱体蒸发器1包括一端液体入口14a和另一端气体出口13a的圆柱壳体11a，密封件15将圆柱壳体11a分隔为储液室和相变室，相变室设置吸液芯5，吸液芯5内孔连通储液室，外周设置多个蒸汽槽道5a，蒸汽槽道5a连通气体出口13a。蒸发器1的长度50mm、壳厚2mm、内径10mm。原理是：液体从吸液芯5从液体孔路进入，吸液芯虹吸内的液体会蒸发成气体，从吸液芯5外周的蒸汽槽道5a沿着蒸汽管到冷凝部，同时带走了热量。对于尺寸较长的蒸发部，比如需要蒸发器长度200mm以上，假如倾斜30度安装，则吸液芯5的液体孔路的长度较长，如果靠近液体孔路的末段无法浸渍液态工质，该段蒸发器会急剧升温，热阻增加。
4.现有技术的蒸发部在倾斜安装时，吸液芯对液体的虹吸要克服液体重力，导致下凉上热，蒸发器本身的均温性能下降。
5.综上，设计一种回路热管的蒸发器，既在倾斜安装角度时仍然具有很好的均温性能，还满足制造低成本的要求，是回路热管民用化域亟待解决的关键难题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种回路热管蒸发器，解决“既能有效利用热管的高热导率，又不增加电池包尺寸”的技术问题。
7.本发明的目的是这样实现的，一种可倾斜安装的回路热管蒸发器，包括
8.壳体单元，壳体单元包括中空壳体，中空壳体内自动循环有工作介质，壳体单元吸收热量传导至工作介质，工作介质吸收热量从液态工作介质转变为气态工作介质，从壳体单元的气体出口流出,带走所述热量；
9.毛细结构单元，所述毛细结构单元包括吸液芯，所述吸液芯紧密接触地装设于中空壳体内壁，吸液芯用于持续虹吸液态工作介质，并将液态工作介质转变为气态工作介质；
10.馈液单元，馈液单元安装于壳体单元中，馈液单元包括回形管路，所述回形管路与毛细结构单元耦合连接，当所述壳体单元与水平面成安装夹角地倾斜安装时，无论安装夹角的倾斜方向和倾斜角度大小，所述回形管路均能够持续地与所述吸液芯建畅通的虹吸通道。
11.进一步地，首尾相连通的下馈液管、上液位管、左侧管、右侧管形成所述回形管路，
上液位管一端同轴地设有进液口。
12.进一步地，下馈液管、上液位管和连通下馈液管和上液位管一端的右侧管以形成一半的回形管路。
13.进一步地，中空壳体两端设有左储液腔和右储液腔，所述馈液单元包括下连通管、上液位管，下连通管和上液位管分别连通左储液腔和右储液腔形成所述回形管路。
14.进一步地，吸液芯包括相变段，所述相变段内设有封闭的浸液腔；所述回形管路的下馈液管穿过所述浸液腔并通过其上设有的连通孔与浸液腔连通，从而使得虹吸通道构建为：从浸液腔径向向外虹吸直至相变段的外周面。
15.进一步地，吸液芯包括筒形的相变段，相变段等厚度地设于中空壳体内壁；相变段两端分别间隔设有多组吸液棉线，吸液棉线一端一体连接于相变段，另一端为自由端且该自由端分别伸入左储液腔和右储液腔中，从而使得所述虹吸通道构建为：从左储液腔的吸液棉线和右储液腔的吸液棉线分别沿相变段两端轴向虹吸直至相遇。
16.进一步地，在中空壳体两端分别一体焊接左容器体和右容器体，左容器体内设左储液腔，右容器体内设有右储液腔，右储液腔设有贯穿所述右储液腔的出气管，出气管从一侧壁沿中心线贯穿另一侧壁向外延伸。
17.进一步地，左容器体包括左隔板，右容器体包括右隔板，左隔板、右隔板和相变段之间形成聚气腔，出气管连通聚气腔。
18.进一步地，左侧管、右侧管一端设有孔连接部，孔连接部两端设有密封垫，上液位管穿过左侧管、右侧管的两孔连接部并与之连通。
19.进一步地，左储液腔和右储液腔上下分别设有孔连接部，孔连接部两端设有密封垫，上液位管和下连通管分别穿过所述孔连接部并与之连通。
20.所述可倾斜安装的回路热管蒸发器，通过馈液单元30的回形管路31耦合毛细结构单元20的相变段23，可任意方向、任意角度地倾斜安装，均能够构建最短的虹吸通道，具有相对较高的散热效率。
附图说明
21.图1为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例一的小通道基材的主剖视图。
22.图2为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例一的左剖视图。
23.图3为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例一的倾斜安装示意图一。
24.图4为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例一的倾斜安装示意图二。
25.图5为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例二的主剖视图。
26.图6为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例二的倾斜安装示意图一。
27.图7为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例二的倾斜安装示意图二。
28.图8为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例三的主剖视图。
29.图9为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例三的左剖视图。
30.图10为本发明一种可倾斜安装的回路热管蒸发器的实施例三的倾斜安装示意图一。
31.上述图中的附图标记：
32.10壳体单元,11中空壳体,12储液腔,13聚气腔，14安装凹槽,15左隔板，16右隔板，17出气管，18虹吸通道，
33.11.1左容器体，11.2右容器体,12.1左储液腔，12.2右储液腔，
34.20毛细结构单元，21吸液芯，22配合柱段，23相变段，24出气槽，25工作介质，25a液态工作介质，25b气态工作介质，26浸液腔，27吸液棉线，
35.30馈液单元，31回形管路，32下馈液管，321下连通管，33上液位管，34左侧管，35右侧管，36进液口，37液连通孔，38液位标志，39孔连接部，391密封垫。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
37.实施例1
38.一种回路热管蒸发器，用于回路热管中，所述回路热管蒸发器安装于电子装置中并与其内的电子元件接触，负责将电子元件运转时产生的热量带走，使其维持正常的运转。电子装置可以是笔记本电脑、平板电脑、手机、主机或其他在运转时需要较佳温度控制的装置，只要能够将回路热管置于其中即可，而电子元件则可为晶片、处理器或记忆体等，在运转时会产生热的元件，一般会安装在电子装置的电路板或基板上。
39.一种回路热管蒸发器，包括壳体单元10，壳体单元10包括中空壳体11，所述中空壳体11横截面为圆形或长方形，所述中空壳体为导热系数大于100的高导热材料材料制成，优选铜、铜合金或铝、铝合金。壳体单元10包括敞口端和出气端，敞口端通过盖体密封地封闭，便于装入毛细结构单元20。壳体单元10外周设有一安装凹槽14。
40.还包括毛细结构单元20，毛细结构单元20装入壳体单元10，在壳体单元10与毛细结构单元20右端之间形成聚气腔13，壳体单元10设有出气管17，出气管17连通聚气腔13和外界。毛细结构单元20包括吸液芯21，吸液芯21与外壳部内壁紧密接触地装设于壳体单元10，吸液芯21包括与外壳部内壁紧配的配合柱段22和相变段23，相变段23外周面间隔设有多个出气槽24，出气槽24始于配合柱段，另一端与聚气腔13连通。
41.还包括馈液单元30，所述馈液单元30穿设于吸液芯21用于对吸液芯21连续地馈送流体工质。馈液单元30包括回形管路31,所述回形管路31包括首尾相连通的下馈液管32、上液位管33、左侧管34、右侧管35，上液位管33一端同轴地设有进液口36。也可以在上液位管33的中部垂直于上液位管33地设有进液口36；下馈液管32同轴穿设于吸液芯21内，下馈液管32穿设于浸液腔26的部位设于液连通孔37，流体工质36流经液连通孔37充满浸液腔23，由于吸液芯21的微孔很小，所以浸液腔26与馈液单元30的回形管31形成连通器，所以浸液腔26内压力与回形管31内的流体压力相同，具有一定渗透进入吸液芯的渗透压力。上液位管33的中段位置设有倾斜充满的液位标志38。当回路热管蒸发器大致水平安装时，只要上液位管33内有液体即表明下馈液管32乃至左侧管34、右侧管35均充满，浸液腔26处于充满状态。进液口36作为蒸发器的液态工作介质入口。
42.馈液单元30沿中心轴线穿设于毛细结构单元20中，用于与毛细结构单元20建立畅通的液体虹吸通道。吸液芯21与中心轴线同轴地设有浸液腔26，该浸液腔26是通过对合的半吸液芯中部挖出半圆弧槽，两半吸液芯对合形成整个圆柱体的吸液芯。下馈液管32穿设于吸液芯中，位于浸液腔26中的下馈液管32部分外周间隔设有多个出液孔，由出液孔流出的液态的工作介质25a充填浸液腔26。馈液单元30借助浸液腔26与吸液
43.所述工作介质25为低温段发生汽液相变的物质，比如氟利昂、氨、无水乙醇、丙酮或水，比如无水乙醇的沸点为78.4℃。液态的工作介质25a在沸点吸热转变为气态的工作介质25b。吸液芯21采用铜粉烧结体、开孔泡沫铜或不锈钢丝网，吸液芯具有2-5微米孔径，50-80％孔隙率。
44.关于倾斜安装的问题，回形管31即使在左倾斜或右倾斜的情况下，当所述壳体单元与水平面成安装夹角α地倾斜安装时，无论安装夹角的倾斜方向和倾斜角度大小，所述回形管路均能够持续地与所述吸液芯建畅通的虹吸通道。如图所示，当回路热管蒸发器左倾斜30
°
或右倾斜30
°
时，当上液位管33内液体到达液位标志38时，即表明浸液腔26处于充满状态。回形管路31的好处是，即使下馈液管32内的液态工作介质的溢出，溢出的流体也会经右侧管35回到上液位管33，而不会溢出浸没相变段24,那时，右侧管25内也充满流体，浸液腔26内的压力也不会抵消一部分。左侧管34、右侧管35作为多余液态工作介质的浸液腔。
45.关于回形管路31的安装成本方面，为了安装方便，左侧管34、右侧管35一端设有孔连接部39，另一端与下馈液管32水密封地螺纹连接，孔连接部39两端设有密封垫391，上液位管33设于安装凹槽13，上液位管33穿过左侧管34、右侧管35的两圆孔连接部39，与圆孔连接部39配合部位设有连通孔331，以连通左侧管34、右侧管35。
46.工作原理：蒸发器的回形管31的左侧管34储存有液态的工作介质25a，吸液芯21可吸附液态的工作介质25a，吸液芯21吸收来自电子元件的发热，并待吸收足够的热能够发生相变而从液态转换成气态，而从气态的工作介质25b逐渐从吸液芯21析出至周围的出气槽24，并流动至聚气腔13，然后经出气端流动至冷凝部。冷凝部将气态的工作介质25b转换为液态的工作介质25a，流回馈液单元30。
47.实施例2
48.改回形管路为u形管路，其他结构与实施例1相同。
49.一种回路热管蒸发器，包括馈液单元30，下馈液管32、上液位管33和连通下馈液管32和上液位管33一端的右侧管34以形成一半的回形管路31。回弯盲管303末端设有排气阀。下馈液管302同轴穿设于吸液芯21的中心孔，下馈液管302穿设于吸液芯21的部位设于液连通孔37，工作介质25流经液连通孔37进入浸液腔26。回弯盲管303位于外壳单元10的安装凹槽13内。下馈液管302一端设有进液口36。
50.实施例3
51.回形管与储液室构成回形管路，其他结构与实施例1相同。
52.一种回路热管蒸发器，包括壳体单元10、毛细结构单元20和馈液单元30，壳体单元10为两端开口的筒体，毛细结构单元20装入中空壳体11，在中空壳体11两端分别一体焊接左容器体10.1和右容器体10.2。左容器体101内设左储液腔121，右容器体102内设有右储液腔12.2，右储液腔12.2设有出气管18，出气管18从一侧壁沿中心线贯穿另一侧壁向外延伸。毛细结构单元20包括吸液芯21，吸液芯21包括相变段23，相变段23为两端开口的筒形，通过
导热硅脂粘结于壳体单元10内壁。
53.还包括馈液单元30，所述馈液单元30包括下连通管321、上液位管33，下连通管321和上液位管33分别连通左储液腔12.1和右储液腔12.2形成回形管路31，壳体单元10设有两个安装凹槽14，下连通管321、上液位管33设有安装凹槽14中。
54.左容器体12.1包括左隔板15，右容器体12.2包括右隔板16，出气管17连通右隔板16。左隔板15、右隔板16和壳体单元10之间形成聚气腔13。相变段23两端分别间隔设有多组吸液棉线27，吸液棉线27一端一体连接于相变段23，另一端为自由端，自由端分别穿过左隔板15、右隔板16浸没于左储液腔12.1和右储液腔12.2中。
55.本发明的可倾斜安装的回路热管蒸发器，利用如下手段解决“既在倾斜安装角度时仍然具有很好的均温性能，还满足制造低成本的要求”的技术问题：
56.(1)馈液单元30耦合毛细结构单元20，形成最短虹吸通道。
57.馈液单元30依靠回形管路31，首尾连通的下馈液管32、上液位管33和左侧管34、右侧管35形成回形管路31，吸液芯21内设浸液腔26，回形管路31的下馈液管32穿设于浸液腔26并与之连通形成连通器。由于吸液芯21内设浸液腔26，无论从那头倾斜，该浸液腔26均与相变段23形成径向向外直至外周面的虹吸通道18，虹吸通道18的长度为相变段的半径。
58.或者，左储液腔12.1和右储液腔12.2替代左侧管和右侧管，与下馈液管32、上液位管33形成回形管路31，相变段23两端间隔设有多根吸液棉线27，吸液棉线27浸没在左储液腔12.1和右储液腔12.2中，从而在吸液棉线27沿筒形的相变段23轴向虹吸直至流体相遇形成沿相变段23两端轴向相对的虹吸通道18，虹吸通道18的长度为相变段的长度的一半。
59.(2)回形管路31使得倾斜安装时，多余流体向上返流，不占聚气腔
60.回形管路31是相互连通的，当下馈液管32内流体多时，多余流体会沿左/右侧或者左/右储液室管向上液位管33返流，使得倾斜安装时，能够使得多余的液态工作介质储存在回形管路中，回形管路中的两侧液体压力互相抵消，不至于使浸液腔承受过大压力而浸透并渗出而占据聚气腔13。
61.(3)上液位管的插入式设计，便于观察蒸发器的液面水平，也适应左右倾斜
62.上液位管33插入式地设于中空壳体表面的安装凹槽14中，该安装凹槽14轴向设有缺口，可随时观察到蒸发器的液面水平。
63.同时，上液位管33插入左/右侧管或左/右储液器的孔连接部39，针对特定的倾斜安装，可以将进液口36设于高的一侧，从而插入孔连接部39进行安装即可，简单可靠，可适应左高右低或左低右高的不同倾斜安装形式。
64.所述可倾斜安装的回路热管蒸发器，通过馈液单元30的回形管路31耦合毛细结构单元20的相变段23，可任意方向、任意角度地倾斜安装，均能够构建最短的虹吸通道，具有相对较高的散热效率。