[發(fā)明專利]一種毛細(xì)泵環(huán)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410347252.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN104089509A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周偉;凌偉淞;張軍鵬;邱清富;鄧大祥;秦利鋒;馬盛林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/04
• 分類號(hào): F28D15/04;H01L23/427
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種毛細(xì)泵環(huán)。

背景技術(shù)

隨著電子芯片的飛速發(fā)展，芯片體積越來越小，而集成度越來越大。據(jù)有關(guān)調(diào)查，芯片發(fā)熱功率已經(jīng)由幾年前的100W發(fā)展到現(xiàn)在的200W以上，芯片的熱流密度達(dá)到了10⁵-10⁶W/m²，并且有不斷上升的趨勢(shì)。高的熱流密度勢(shì)必導(dǎo)致溫度急劇上升，電子元器件的工作溫度在70～80℃的基礎(chǔ)上每增加1℃，其可靠性就會(huì)下降5％，超過100℃會(huì)燒毀電子芯片，有三分之二以上的芯片均由于高溫而失效。因此，電子芯片的散熱成為業(yè)界內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前芯片散熱的主要方式有風(fēng)冷散熱，水冷散熱，熱電制冷以及熱管散熱等。風(fēng)冷散熱由于設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高，得到了廣泛應(yīng)用，但由于空氣的熱容量有限，風(fēng)冷散熱極限為130W，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前電子芯片的散熱要求。水冷散熱能力強(qiáng)，能夠滿足大部分芯片散熱，但水冷散熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要外接泵的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)容易泄露，可靠性差，因此沒有得到較好的推廣。熱電制冷需要大型的設(shè)備，攜帶不方便，不便于微小型電子芯片的散熱。熱管采用相變傳熱機(jī)制，散熱量大，具有良好的等溫性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，無需外部能源輸入，在筆記本電腦等設(shè)備應(yīng)用較為普遍。但熱管為剛性直管，給安裝帶來不便，若將熱管彎曲，其傳熱能力大打折扣；蒸汽和液體在同一根管內(nèi)流動(dòng)，由于攜帶極限，其散熱能力也受到限制。

毛細(xì)泵環(huán)(capillary?pumped?loop，簡(jiǎn)稱CPL)包括蒸發(fā)器和冷凝器，采用柔性PU管將兩者連接起來。CPL跟傳統(tǒng)熱管一樣采用相變傳熱，液體工質(zhì)在蒸發(fā)器吸收汽化潛熱，在冷凝器放出熱量，散熱性能大；蒸發(fā)器和冷凝器分開，可任意布置兩者之間位置，安裝方便，且具有一定的抗重力能力；蒸汽和液體在不同的管道中流動(dòng)，無攜帶極限；系統(tǒng)靠吸液芯產(chǎn)生毛細(xì)抽吸力驅(qū)動(dòng)，無需外加動(dòng)力；吸液芯只存在于蒸發(fā)器中，系統(tǒng)流動(dòng)阻力小，因此CPL的散熱性能往往比傳統(tǒng)熱管高出2個(gè)數(shù)量級(jí)以上。目前CPL一般采用導(dǎo)熱系數(shù)較好的金屬作為吸液芯材料，熱量大部分傳到蒸發(fā)區(qū)域，還有一部分穿過吸液芯泄露到液體補(bǔ)償室。這部分熱量使得在液體補(bǔ)償室產(chǎn)生氣泡，阻礙液體達(dá)到蒸發(fā)區(qū)域，輕則降低CPL的散熱性能，重則系統(tǒng)無法運(yùn)行。此外，為了獲得更大的毛細(xì)抽吸力，需要減小吸液芯的孔隙率，但該方法會(huì)增加液體工質(zhì)的流動(dòng)阻力。為了進(jìn)一步提高CPL的散熱性能，必須降低熱量泄露到液體補(bǔ)償室，還需要在提高毛細(xì)抽吸力的同時(shí)降低系統(tǒng)的流動(dòng)阻力。目前大部分CPL的吸液芯采用單一孔隙率，很難達(dá)到該要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種毛細(xì)泵環(huán)。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種毛細(xì)泵環(huán)，包括蒸發(fā)器、冷凝器、蒸汽聯(lián)管和液體聯(lián)管，蒸發(fā)器包括一進(jìn)液口和一出氣口，冷凝器包括一進(jìn)氣口和一出液口，蒸發(fā)器的出氣口通過蒸汽聯(lián)管與冷凝器的進(jìn)氣口相連通，冷凝器的出液口通過液體聯(lián)管與蒸發(fā)器的進(jìn)液口相連通，

所述蒸發(fā)器包括一殼體，該殼體內(nèi)填充一吸液芯體，且該吸液芯體的上表面與殼體的內(nèi)頂面形成一液體補(bǔ)償室，液體補(bǔ)償室連通所述進(jìn)液口，該吸液芯體的底部與殼體的底壁貼合且設(shè)有縱向蒸汽槽，該蒸汽槽連通所述出氣口，該吸液芯體的孔隙率從上到下逐漸增加，即從50％逐漸增加至90％。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述吸液芯體包括從上到下疊放填充的第一吸液芯和一第二吸液芯，且第一吸液芯的上表面與殼體的內(nèi)頂面形成一液體補(bǔ)償室，液體補(bǔ)償室連通所述進(jìn)液口，第二吸液芯的底部與殼體的底壁貼合且設(shè)有縱向蒸汽槽，該蒸汽槽連通所述出氣口，其中第一吸液芯與第二吸液芯的孔隙率均從上到下逐漸增加，即從50％逐漸增加至90％。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一吸液芯與第二吸液芯之間通過若干直徑1～2mm的鋼珠隔開。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一吸液芯與液體補(bǔ)償室之間通過一隔熱層隔開，該隔熱層上設(shè)有若干通孔。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一吸液芯的材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)小于第二吸液芯的材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述液體補(bǔ)償室的內(nèi)頂面設(shè)有若干相互交錯(cuò)的溝槽，其寬度為2mm，深度為4mm。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述冷凝器包括一連通進(jìn)氣口和出液口的冷凝腔體和設(shè)于其上下表面的散熱翅片，該冷凝腔體內(nèi)設(shè)有若干高度為10mm的凸柱，該凸柱的橫截面為邊長(zhǎng)3mm的菱形或方形，且其在冷凝腔體內(nèi)的排列方式為順排或插排。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述冷凝器還包括一連通所述冷凝腔體的閥門。