一種超導(dǎo)熱柱的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種超導(dǎo)熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管和圓盤狀底座，所述冷凝管的底部設(shè)置為喇叭口狀，所述冷凝管的頂端蓋合有封蓋，所述封蓋的中心位置設(shè)置有供圓柱狀充液細(xì)管插入的通孔，所述充液細(xì)管的外端用于密封，所述冷凝管與底座、封蓋和充液細(xì)管配合組裝形成中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部經(jīng)抽真空后充灌有適量液體工質(zhì)，所述底座的上表面位于中空腔體內(nèi)的部分設(shè)置有帶輻射狀水流通道的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供的超導(dǎo)熱柱，適用于表面積較大的需散熱部件，能夠?qū)崿F(xiàn)與需散熱部件表面的有效貼合，強(qiáng)化沸騰，保證了需散熱部件的溫度分布均勻。
【專利說明】一種超導(dǎo)熱柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工程熱物理傳導(dǎo)領(lǐng)域，尤其涉及一種超導(dǎo)熱柱。
【背景技術(shù)】
[0002]熱柱通過液體工質(zhì)在底座的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)中沸騰或蒸發(fā)吸收大量熱量，產(chǎn)生蒸汽，蒸汽在冷凝管壁處冷凝釋放大量的汽化潛熱，來實(shí)現(xiàn)熱量的交換。熱柱廣泛應(yīng)用于LED燈具、電子元器件散熱等領(lǐng)域，熱柱底部不斷地吸收LED芯片或電子元器件表面的熱量，液體工質(zhì)在冷凝管內(nèi)持續(xù)地循環(huán)汽化-冷凝過程，將汽化潛熱快速地經(jīng)由冷凝管壁散發(fā)到外界環(huán)境或相配套的散熱設(shè)備中，從而有效控制LED芯片或電子元器件的溫度，保證了其工作的穩(wěn)定性和可靠性。
[0003]現(xiàn)有熱柱的制作過程都是將冷凝管與底座等各部件組合起來后再進(jìn)行內(nèi)部沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的制作，但是，沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)在底座上較小的空間條件下很難設(shè)計(jì)加工；另外，在市場上可以看到大部分廠家的熱柱都會(huì)對(duì)冷凝管內(nèi)壁做強(qiáng)化處理，例如溝槽結(jié)構(gòu)或者類似于傳統(tǒng)熱管的燒結(jié)結(jié)構(gòu)，這樣在一定程度上會(huì)加強(qiáng)熱柱冷凝管的換熱效果，但是工藝復(fù)雜且成本較高。因此，現(xiàn)有的熱柱的缺點(diǎn)為:(1)在應(yīng)該強(qiáng)化傳熱的地方，沒有強(qiáng)化；(2)制作工藝復(fù)雜、成本高。
[0004]中國專利CN202974005U提供了 一種導(dǎo)熱熱柱，包括底座，其上表面設(shè)置有沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，還包括冷凝管、封蓋及充液細(xì)管，所述充液細(xì)管一端用于插入封蓋，另一端用于密封，所述冷凝管在底座、封蓋及充液細(xì)管的配合下組裝形成密閉的中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部充灌有適量液體工質(zhì)，且所述底座上表面的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)位于冷凝管內(nèi)。該專利提供的導(dǎo)熱熱柱可增強(qiáng)換熱效果，且性能穩(wěn)定，另外，還具有制作工藝簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]但隨著人們對(duì)集成式大功率LED照明設(shè)備的需求越來越強(qiáng)，LED的集成功率越來越高，也就直接導(dǎo)致LED集成芯片的表面積越來越大，這就要求散熱器材與集成芯片的貼合面積也增大。但是前述中國專利提供的熱柱的冷凝管外徑?jīng)]有這么大，只是在通過增大底部底座直徑的方式來增大熱柱與LED集成芯片的接觸面積，這樣會(huì)使LED芯片的溫度分布不均勻，芯片外層溫度高于內(nèi)層溫度，嚴(yán)重的甚至?xí)斐墒芰Σ痪で冃?，影響芯片壽命O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型要解決的問題是針對(duì)表面積較大的需散熱部件只能通過增大熱柱底座直徑的方式來增大其與需散熱部件的接觸面積，這樣會(huì)造成需散熱部件的溫度分布不均，甚至?xí)斐墒芰Σ痪で冃?，影響芯片壽命?br> [0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種適用于表面積較大的需散熱部件的超導(dǎo)熱柱。
[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種超導(dǎo)熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管和圓盤狀底座，所述冷凝管的底部設(shè)置為喇叭口狀，所述冷凝管的頂端蓋合有封蓋，所述封蓋的中心位置設(shè)置有供圓柱狀充液細(xì)管插入的通孔，所述充液細(xì)管的外端用于密封，所述冷凝管與底座、封蓋和充液細(xì)管配合組裝形成中空腔體，所述中空腔體內(nèi)部經(jīng)抽真空后充灌有適量液體工質(zhì)，所述底座的上表面位于中空腔體內(nèi)的部分設(shè)置有帶輻射狀水流通道的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。
[0009]其中，所述水流通道設(shè)置為由垂直于底座的側(cè)壁圍成的多個(gè)呈輻射狀的溝槽，所述水流通道的外端為敞開式，內(nèi)端為封閉式或敞開式。液體工質(zhì)可在水流通道的引導(dǎo)下由外側(cè)向沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的中心處流動(dòng)，使液體工質(zhì)快速地均勻分布在沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的表面，向上延伸的水流通道側(cè)壁也增大了沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與液體工質(zhì)的接觸面積，有利于液體工質(zhì)的快速沸騰。
[0010]或者，所述水流通道由多個(gè)輻射狀的凸塊間隔而成，所述凸塊的內(nèi)端圍成圓形的儲(chǔ)液區(qū)，相鄰?fù)箟K之間的水流通道與儲(chǔ)液區(qū)貫通。這種結(jié)構(gòu)與前述地溝槽式結(jié)構(gòu)所起的作用相同，而且所述凸塊的表面積要小于水流通道的表面積，以給液體工質(zhì)提供足夠的流動(dòng)空間。
[0011]進(jìn)一步的，所述水流通道設(shè)置為平面或外端面高于內(nèi)端面的坡面，坡面的設(shè)計(jì)更有利于液體工質(zhì)的流動(dòng)。
[0012]其中，所述冷凝管的內(nèi)表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。
[0013]其中，所述封蓋為彈性封蓋，采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。
[0014]進(jìn)一步的，所述中空腔體的各組裝部件通過焊接組裝在一起。
[0015]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型在熱柱底座的上表面設(shè)置了帶有輻射狀水流通道強(qiáng)化沸騰結(jié)構(gòu)，可以幫助從冷凝管冷凝流回的冷凝液迅速遍布熱柱底部，即使不對(duì)冷凝管內(nèi)壁進(jìn)行處理，也可以達(dá)到理想的導(dǎo)熱效果，大大提高了熱傳導(dǎo)效率，而且，底部特有的輻射狀水流通道設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了沸騰效率。強(qiáng)化沸騰結(jié)構(gòu)與冷凝管壁之間有夾角，并不接觸，可以在此縫隙中強(qiáng)化生成沸騰氣泡；
[0016]同時(shí)，冷凝管與底座接觸的一端為喇叭口狀結(jié)構(gòu)，這避免了上部冷凝管直徑太大，又可與底部需散熱器件尺寸配合。這樣做的好處是可以增大熱柱底部的有效面積，使需散熱器件與底板貼合的部分溫度均勻，避免了溫度不均勻造成的熱應(yīng)力。
[0017]總之，本實(shí)用新型提供的超導(dǎo)熱柱，適用于表面積較大的需散熱部件，能夠?qū)崿F(xiàn)與需散熱部件表面的有效貼合，強(qiáng)化沸騰，保證了需散熱部件的溫度分布均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的立體透視圖
[0019]圖2是本實(shí)用新型的主視透視圖
[0020]圖3是本實(shí)用新型的拆分結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖4和圖5是本實(shí)用新型中溝槽式水流通道的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖6是本實(shí)用新型中凸塊間隔成的水流通道的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖中:1_冷凝管，11-中空腔體，2-底座，3-封蓋，4-充液細(xì)管，5-水流通道，51-溝槽，52-凸塊，6-沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0025]如圖所示，本超導(dǎo)熱柱，包括中空的圓柱狀冷凝管I和圓盤狀底座2，冷凝管I的底部設(shè)置為喇叭口狀，冷凝管I的頂端蓋合有封蓋3，封蓋3的中心位置設(shè)置有供圓柱狀充液細(xì)管4插入的通孔，充液細(xì)管4的外端用于密封，冷凝管I與底座2、封蓋3和充液細(xì)管4配合組裝形成中空腔體11，中空腔體11內(nèi)部經(jīng)抽真空后充灌有適量液體工質(zhì),底座2的上表面位于中空腔體11內(nèi)的部分設(shè)置有帶輻射狀水流通道5的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6。
[0026]其中，冷凝管I為中空?qǐng)A柱狀，用導(dǎo)熱系數(shù)高材料，如純銅制作，工質(zhì)蒸汽在冷凝管I壁處冷凝并在重力作用下回流，在此過程中工質(zhì)釋放出大量汽化潛熱，冷凝后的液體工質(zhì)流回到冷凝管I底部的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6中，在輻射狀水流通道5的引導(dǎo)下，液體工質(zhì)快速地分布到沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6的表面，而底座2用導(dǎo)熱系數(shù)高的純銅制作，下表面需平整光滑，液體工質(zhì)吸收了底座2傳導(dǎo)的熱量，在沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6中劇烈沸騰，并產(chǎn)生大量蒸汽以汽化潛熱的形式帶走底部需散熱部件產(chǎn)生的廢熱，蒸汽上升至冷凝管I上部，冷凝管I外管壁與外部環(huán)境或配套的散熱片對(duì)流換熱將熱量導(dǎo)出，蒸汽冷凝回到液態(tài)，液體工質(zhì)順著冷凝管I內(nèi)壁回流至沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6中，完成一次循環(huán)。通過不斷地沸騰-汽化-冷凝，液體工質(zhì)將需散熱部件表面的熱量不斷導(dǎo)出，需散熱部件的溫度得以控制。封蓋3的中心設(shè)有孔洞，充液細(xì)管4的一端可插入孔洞中，充液細(xì)管4可選用外徑為6_的純銅管，其作用是方便充灌液設(shè)備對(duì)熱柱進(jìn)行抽真空與灌液。另外，底座2上打四個(gè)固定孔，用于與需散熱的部件固定連接。
[0027]其中，水流通道5設(shè)置為由垂直于底座的側(cè)壁圍成的多個(gè)呈輻射狀的溝槽51，水流通道5的外端為敞開式，內(nèi)端為封閉式或敞開式。液體工質(zhì)可在水流通道5的引導(dǎo)下由外側(cè)向沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6的中心處流動(dòng)，使液體工質(zhì)快速地均勻分布在沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6的表面，向上延伸的水流通道5的側(cè)壁也增大了沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)6與液體工質(zhì)的接觸面積，有利于液體工質(zhì)的快速沸騰。
[0028]或者，水流通道5由多個(gè)輻射狀的凸塊52間隔而成，凸塊52的內(nèi)端圍成圓形的儲(chǔ)液區(qū)，相鄰?fù)箟K52之間的水流通道5與儲(chǔ)液區(qū)貫通。這種結(jié)構(gòu)與前述地溝槽式結(jié)構(gòu)所起的作用相同，而且凸塊52的表面積要小于水流通道5的表面積，以給液體工質(zhì)提供足夠的流動(dòng)空間。
[0029]進(jìn)一步的，為加快液體工質(zhì)的流動(dòng)速度，水流通道5設(shè)置為平面或外端面高于內(nèi)端面的坡面。
[0030]其中，冷凝管I的內(nèi)表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。
[0031]其中，封蓋3為彈性封蓋，采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管I緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺，其制作材料為具有一定彈性且易于與冷凝管I焊接或是以其他方式連接密封的材料。如選用純銅板沖壓制作，外圓弧最高處平面與冷凝管2的上表面齊平。
[0032]進(jìn)一步的，中空腔體11的各組裝部件(底座2，冷凝管1、封蓋3及充液細(xì)管4)通過焊接組裝在一起。
[0033]以上對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)熱柱，其特征在于:包括中空的圓柱狀冷凝管(I)和圓盤狀底座(2)，所述冷凝管(I)的底部設(shè)置為喇叭口狀，所述冷凝管(I)的頂端蓋合有封蓋(3 )，所述封蓋(3 )的中心位置設(shè)置有供圓柱狀充液細(xì)管(4)插入的通孔，所述充液細(xì)管(4)的外端用于密封，所述冷凝管(I)與底座(2)、封蓋(3)和充液細(xì)管(4)配合組裝形成中空腔體(11)，所述中空腔體(11)內(nèi)部經(jīng)抽真空后充灌有適量液體工質(zhì),所述底座(2 )上表面位于中空腔體(11)內(nèi)的部分設(shè)置有帶輻射狀水流通道(5)的沸騰強(qiáng)化結(jié)構(gòu)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)設(shè)置為由垂直于底座(2)的側(cè)壁圍成的多個(gè)呈輻射狀的溝槽(51)，所述水流通道(5)的外端為敞開式，內(nèi)端為封閉式或敞開式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)由多個(gè)輻射狀的凸塊(52)間隔而成，所述凸塊(52)的內(nèi)端圍成圓形的儲(chǔ)液區(qū)，相鄰?fù)箟K(52)之間的水流通道(5)與儲(chǔ)液區(qū)貫通。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述水流通道(5)設(shè)置為平面或外端面高于內(nèi)端面的坡面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述冷凝管(2)的內(nèi)表面可以為光滑表面、溝槽表面或者噴涂有納米結(jié)構(gòu)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述封蓋(3)為彈性封蓋，采用彈性殼體結(jié)構(gòu)，其與冷凝管(2)緊配合接觸的圓弧表面光滑無毛刺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)熱柱，其特征在于:所述中空腔體(11)的各組裝部件通過焊接組裝在一起。
【文檔編號(hào)】F28D15/04GK203642761SQ201320894214
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】田文凱 申請(qǐng)人:天津芯之鎧光電技術(shù)研發(fā)有限公司