[實用新型]一種樹形結構熱管

有效

• 申請號: 202020813200.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN212431877U
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 黃崇海;王葦;柯漢兵;柯志武;李邦明;吳君;肖頎;龐杰;李少丹;李勇;魏志國;王俊榮;柳勇;陳凱;茍金瀾
• 申請（專利權）人: 武漢第二船舶設計研究所（中國船舶重工集團公司第七一九研究所）
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;H05K7/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李曉鋒

本實用新型公開了一種樹形結構熱管，包括熱管外殼、毛細吸液芯、冷卻液和若干個樹形結構；樹形結構依次穿過蒸發段和冷凝段，依附在熱管外殼的內壁上；蒸發段內設有毛細吸液芯和冷卻液，毛細吸液芯與樹形結構連通，冷凝段內除樹形結構所占的區域外，其它區域為超疏液表面區，樹形結構為超親液表面區。本實用新型通過樹形結構配合超疏液與超親液相間方式，利用超疏液表面來加快冷卻速度，超親液表面則來吸引超疏液表面上冷凝的液珠，使該樹形結構熱管能夠實現冷卻液的快速傳輸，有效阻止液珠對超疏液表面的換熱影響。同時樹形結構能夠降低冷卻液在超親液表面的流動阻力，使冷卻液能快速回流至熱管蒸發段，提高熱管的臨界熱流密度。

技術領域

本實用新型涉及電子器件高效散熱領域，特別是涉及一種樹形結構熱管。

背景技術

隨著微機電系統技術的發展，電子器件集成化和高頻化程度不斷提高，特征尺寸不斷減小，單位容積的發熱量不斷增大，設備緊湊化的設計又使得散熱更加困難，因此迫切需要解決高效散熱技術難題。傳統的風冷和液體對流換熱技術很難將大量熱量及時帶走，造成電子器件溫度升高，大大降低其實用性和可靠性。因此，微小空間高熱通量的散熱技術已經成為制約信息、電子、航空航天以及國防軍事技術的關鍵因素之一。

熱管作為一種相變換熱方式，與傳統的風冷和液體對流換熱相比，換熱系數具有顯著提升且傳熱熱阻很小，可將大量熱量通過很小的截面積遠距離傳輸而無需外加動力，是一種非常有效的散熱方式。然而，目前熱管的臨界熱流密度依然不能滿足高端電子器件的散熱需求，限制熱管臨界熱流密度的主要原因有熱管冷凝端的冷卻速度、毛細吸液芯的回液能力、蒸汽流動阻力等，其中最主要的限制因素為毛細吸液芯的回液能力，而且傳統熱管比較長，冷卻液全靠緊貼在管壁上的吸液芯進行回液，太長的熱管進一步限制了回液速度，當蒸發段的冷卻液蒸發速度大于吸液芯的回液速度時，熱管將進入干燒狀態，溫度會迅速增加，導致熱管失效，這使得目前熱管的臨界熱流密度依然不能滿足高端電子器件的散熱需求。

實用新型內容

鑒于上述技術缺陷和應用需求，本實用新型實施例提供一種樹形結構熱管，用以克服傳統熱管受吸液芯回液能力所限導致臨界熱流密度難以升高的缺陷。

為解決上述問題，本實用新型提供一種樹形結構熱管，包括：熱管外殼、毛細吸液芯、冷卻液和若干個樹形結構；

所述熱管外殼為密封殼體，所述熱管外殼內設有蒸發段和冷凝段；所述蒸發段與所述冷凝段相互連通；所述樹形結構依次穿過所述蒸發段和所述冷凝段，依附在所述熱管外殼的內壁上；

其中，所述蒸發段內設有所述毛細吸液芯和所述冷卻液，所述毛細吸液芯與所述樹形結構連通；所述冷凝段內除所述樹形結構所占的區域外，其它區域為超疏液表面區；所述樹形結構為超親液表面區。

進一步地，所述熱管外殼內還設有絕熱段；所述絕熱段設置在所述蒸發段和所述冷凝段之間，所述蒸發段通過所述絕熱段與所述冷凝段連通；所述樹形結構依次穿過所述蒸發段、所述絕熱段和所述冷凝段。

進一步地，所述絕熱段內除所述樹形結構所占的區域外，其它區域為所述超疏液表面區。

進一步地，所述冷凝段、所述絕熱段和所述蒸發段從上至下依次連通。

進一步地，所述樹形結構豎直或傾斜依附在所述熱管外殼的內壁上。

進一步地，所述樹形結構從所述蒸發段開始，逐漸向上并進行分支，各所述分支的通道逐漸減小，直至所述冷凝段。

進一步地，各所述分支的通道均沿水平方向以上設置。

進一步地，所述分支的通道的最小尺寸為微米級或納米級。

進一步地，所述毛細吸液芯設置在所述蒸發段的內壁上。

進一步地，所述熱管外殼為長方體結構或圓柱體結構。