具有储存器功能的平板热管制造技术

具有两相液汽工作流体的平板热管(1)，包括容纳来自热源(6)的热能的第一块板(21)、把热能传递到冷源(7)的第二块板(22)、形成气密封闭内部空间的边缘、插入在第一块板和第二块板之间的毛细管结构(3)、邻近第一块板的汽化通道(11)、邻近第二块板的冷凝通道(12)、使汽化通道与冷凝通道连通以便输送蒸汽(5V)的传递通道(13)、与每个冷凝通道流体连通的构成储存器的采集通道(3)，所述采集通道邻近第二块板，以便采集通道可以泵送并储存多余液相(5L)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有储存器功能的平板热管
本专利技术涉及热管，更普遍而言，涉及具有工作流体的两相传热系统。更具体地说，本专利技术涉及用于传递由电子设备或者任何其它热源产生的热能的平板热管，所述电子设备比如为处理器、功率晶体管或者释放热能的任何其它电子元件。
技术介绍
在这种热管中，工作流体在被称为蒸发器的区域汽化，而在被称为冷凝器的区域使工作流体冷凝。所讨论的热管是由气密套膜构成的，所述气密套膜封闭一定量的工作流体，所述工作流体由于毛细管结构产生的毛细管作用在蒸发器区域与冷凝器区域之间的闭合环路中循环，所述毛细管结构插入在蒸发器区域与冷凝器区域之间。尤其是，本专利技术涉及到具有两个相对面的平板热管，所述两个相对面即为接收来自待冷却元件的热量的第一“热”面以及用于把热能传递到片式散热器或普通液体热交换器的第二“冷”面。这类型的热管也被本领域技术人员称为“散热器”。例如，从专利US3,613,778、US5,642,776、US7,392,836或者US20100326632中可知这种散热器型热管。我们看到，电子元件待要传递的表面热通量密度增加，因此需要增加散热器热管的效率和进行优化。现有技术的配置未提供管理由于工作温度改变而引起的液体体积变化的最优方案。液相占据的体积随着工作温度升高而增加，多余液体可降低热管性能，尤其是冷凝器处的热交换，所述冷凝器可能被该多余液体部分或完全覆盖。.因此需要提高对多余液体的管理，以便保持热管性能在工作温度的较宽范围内处于最佳水平。
技术实现思路
为此目的，本专利技术的一个目的是一种具有两相液汽工作流体的平板热管，包括：-第一块板，用于容纳来自热源的热能，-第二块板，用于把热能传递到冷源，与第一块板相对并且大体上与其平行地设置所述第二块板，-边缘，密封地连接第一块板和第二块板，以形成封闭两相工作流体的闭合内部空间，-毛细管结构，插入在第一块板和第二块板之间，-邻近第一块板的汽化通道，-邻近第二块板的冷凝通道，-至少一个传递通道，使汽化通道与冷凝通道连通，以便输送蒸汽，-至少一个采集通道，构成储存器，其与每个冷凝通道流体连通，所述采集通道邻近第二块板，所以采集通道可以通过毛细管现象吸引多余液相，并将其保存。换言之，采集通道由于捕获多余液体而用作膨胀箱，从而保持冷凝通道的最佳运行。在本专利技术的各个实施例中，还可以利用以下设置中的一项或多项设置：汽化通道和/或冷凝通道可以形成为设置在毛细管结构中或分别设置在第一块板和第二块板内表面上的凹槽，这代表可以通过机械加工、冲压、成型等标准制造方法得到简单的几何构型；-有利的是，采集通道通过狭窄/受限通道与每个冷凝通道流体连通；因此通过构成弯液面并由于毛细管现象实现吸入效应；-狭窄通道最好设置在每个冷凝凹槽连接到存储器的末端；结果证明，与蒸汽到达的微暖末端相比，这样是有利的设置；-狭窄通道的水力直径最好严格小于冷凝通道的水力直径；这样有助于在狭窄通道处形成弯液面；-最好根据所选择的工作流体而不管相对于重力场的定向如何，选择狭窄通道的尺寸，以便在其中形成弯液面，并将其保持在其中，所以该弯液面产生的毛细管压力补偿重力场在任何方向产生的液体静压；-有利的是，选择工作流体的质量，以至于储存器在热管的最低工作温度下完全充满汽相；因此这样优化了在指定温度范围内运行所需的流体量；-由第一块板、第二块板和边缘形成的套膜最好是由陶瓷材料制成的，所述材料的热膨胀系数与电子元件的热膨胀系统一致；这样能够避免机械应力的风险；-毛细管结构最好由陶瓷材料制成；毛细管结构的热膨胀因此与套膜的热膨胀一致，进一步降低了机械应力的风险。附图说明从以下对借助于非限制性实例列出的本专利技术的实施例的说明，本专利技术的其它特征、目的和优点将变得显而易见。参考附图，还将更好地理解本专利技术，在附图中：-图1是处于使用环境中的根据本专利技术的热管的整体透视图，-图2是沿着图3中可见的剖面II-II的根据本专利技术的热管的横截面图，-图3是沿着图2中可见的剖面III-III的图2的热管的水平截面图，-图4显示了图2的热管的冷凝侧上的板与毛细管结构的分解透视图，-图5显示了沿着图3中可见的剖面V-V的图2的热管的分解侧视截面图，-图6更详细地显示了形成在构成储存器的采集通道与冷凝通道之间的受限通道，-图7是与图5相似的视图，显示了组装结构的一个变体实施例。具体实施方式在各图中，相同的标号指代相同或相似的元件。图1显示了包括平板热管1的系统，所述平板热管1使之能够向元件7传递由耗散元件6(“热源”)产生的热能，所述元件7能够接收在此称为“冷源”7的该热能。在所阐释的实例中，界定了参考面XY。耗散元件6与热管1之间的物理界面平行于该参考面以及平板热管1与作为冷源7一部分的板之间的物理界面。在热管内流动的工作流体使得热能的通量分散在各个方向X、Y和H，以便消散在冷凝器板22与冷源7之间的连接处，换言之，在垂直于参考面的横向H，但是也在参考面的方向X和方向Y。这种类型的平板热管也称为散热器，因为用于传递冷源7上的热能的表面积大于来自热源6的热能入口的表面积。在平板热管1内部是两相工作流体5(意味着它包括液相5L的一部分以及汽相5V的一部分)，用于吸引来自热源6的热能并将其传递到冷源7。参照图2至图5，热管1包括用于接收来自热源的热能的第一块板21以及用于把热能传递到冷源7的第二块板22。将第二块板22设置为面对第一块板21，并平行于第一块板21，按照方向H相隔一定距离。在此可以注意到，如有重力场，则方向H不一定与重力场的竖向一致，同样，参考面XY不一定与水平面一致。有利的是，热管1沿着方向H的厚度(第一块板和第二块板21、22的外表面之间)例如，小于20毫米，或者小于15毫米，乃至小于10毫米。热管因此很容易集成到电路板或电子控制单元内。然而，应注意，本专利技术的原理可适用于任何维度。此外，边缘23以密封的方式连接第一块板和第二块板21、22；因此，具有所述边缘的第一块板和第二块板的实心壁形成封闭两相工作流体5的封闭的内部空间(气密外壳)。一旦密封外壳，封闭的内部与外部之间则没有材料交换；因此，即便温度和压力条件随着时间改变，工作流体的量仍保持不变。毛细管结构3插入在第一块板和第二块板21、22之间，其功能是抽出液相流体并形成压力激增，所述压力激增能够使回路中的所有水头损失平衡。因此，通过热管中的该毛细管泵调动流体。毛细管结构3可由多孔物质(例如，以烧结金属为基础)或者由晶格或钢丝棉型结构构成。也可以通过多孔陶瓷材料或多孔塑性材料来获得毛细管结构3。根据液相的工作流体尤其是其表面张力(自然形成的弯液面的半径)选择孔的尺寸。孔的尺寸通常介于1微米(μm)至100微米之间，乃至介于1μm至20μm之间，最好介于2μm至5μm之间。为了便于阅读各图，通过间隔较宽的剖面线展示毛细管结构3，图3中没有剖面线。毛细管结构3充满液体。通过耗散元件6应用的热通量导致液体在毛细管材料表面汽化，所述液体因此在该位置变干，因此吸引在热管中调动的液相工作流体。然而，如果热管的工作温度因为针对冷却系统的外部条件开始上升，则液相所占据的体积超出毛细管结构内部可容纳的体积。然后在毛细管结构3外发现多余液相5L。实际上，当温度上升时，液相的密度L下降，同时相反，汽相的密度V增本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有两相液汽工作流体的平板热管(1)，包括：第一块板(21)，用于容纳来自热源(6)的热能，第二块板(22)，用于把热能传递到冷源(7)，与第一块板相对并且大体上与其平行地设置所述第二块板，密封地连接第一块板和第二块板的边缘，以形成封闭两相工作流体(5)的闭合内部空间，毛细管结构(3)，其插入在第一块板和第二块板之间，邻近第一块板的汽化通道(11)，邻近第二块板的冷凝通道(12)，至少一个传递通道(13)，使汽化通道与冷凝通道连通，以便输送蒸汽(5V)，至少一个采集通道(9)，其构成与每个冷凝通道流体连通的储存器，所述采集通道邻近第二块板；以便采集通道布置成吸引多余液相(5L)，并将其保存。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 FR 14598851.具有两相液汽工作流体的平板热管(1)，包括：第一块板(21)，用于容纳来自热源(6)的热能，第二块板(22)，用于把热能传递到冷源(7)，与第一块板相对并且大体上与其平行地设置所述第二块板，密封地连接第一块板和第二块板的边缘，以形成封闭两相工作流体(5)的闭合内部空间，毛细管结构(3)，其插入在第一块板和第二块板之间，邻近第一块板的汽化通道(11)，邻近第二块板的冷凝通道(12)，至少一个传递通道(13)，使汽化通道与冷凝通道连通，以便输送蒸汽(5V)，至少一个采集通道(9)，其构成与每个冷凝通道流体连通的储存器，所述采集通道邻近第二块板；以便采集通道布置成吸引多余液相(5L)，并将其保存。2.根据权利要求1所述的热管，其中，汽化通道和/或冷凝通道是由设置在毛细管结构(3)中或分别设置在第一块板和第二块板内表面上的凹槽构成的。3.根据权利要求1至2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡尔·莫豪普特，斯泰凡·维恩奥斯特，
申请(专利权)人：欧热管公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE