微型热管制造技术

揭示了一种适用于传热装置的加热管结构，其中形成的金属拉伸毛细管具有内径小得能够使具有预定量的二相压缩工作流体移动，并在充满和密闭状态下封入该金属毛细容器里，大多数吸热段和散热段被配置在拉伸金属管的预定部分上，并且在那里交替布置着。金属质拉伸毛细管的两端通过密封或密封连接，以形成一种二相压缩工作流体的回路状流动通道。此外，实质上没有流量限向装置，省掉了例如止回阀。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及一种加热管结构，并且更特别地能提供小尺寸、轻重量和用于加热管的受热和散热装置、以及能获得一种具有不能用常规方法制造的、极细内径和外径的连续毛细尺寸的十分长的加热管。按照安装位置，近来制造的金属毛细加热管导致明显的性能变化。特别是在顶部加热位置的毛细加热管、即在加热管的吸热段的水平面高于散热段的水平面的位置，毛细加热管的运用几乎是不可能的。因此，在操作中，将来自蒸发段的工作液体的蒸汽流以高速移向冷凝段，和将来自冷凝段的冷凝液体流循环至蒸发段，彼此以相反方向交汇，它们的相互干扰使得加热管直径难以变得更细。因此，限定了制造一种具有外径约3毫米、且长度约400毫米的细毛细加热管。事实上，一般涉及微型加热管的毛细加热管中，仅几十毫米的长度限止了加热管的制造。使用带有回路部分的回路状加热管，其中小弯曲度和在使用中的小自由度是成问题地的，因此是不可能使用的。1990年5月1日公布的美国专利No.4，921，041和于1988年12月27日公开的日本专利申请第一次公开No.昭和63-31849举例说明了以前提出的解决上述问题的加热管结构。一典型的以前提出的毛细加热管结构(参见图2)包括一具有两端、彼此气密连接以形成连续毛细回路状流动通道的连续毛细尺寸的连续性拉伸管(2);一种在拉伸管里的载热流体，其预定数量足以允许该流体的流动通过由拉伸管定义的密闭状态中的回路流动通道;至少一位于拉伸管第二部分的吸热段(2-H)，用于加热其中的流体;至少一个位于拉伸管第二部分的散热段(2-C)，用于冷却其中的流体;以及位于回路状流动通道的流量控制装置(3)，用于限定载热流体在流动通道里的单向流动。特别是在容器里注入一种作为载热流体的二相压缩工作流体(4)。注意毛细管的内径小于内径的最大值，从而使由于管子表面张力的存在而使总是密闭在管内的工作流体得以循环或移动。至少有一止回阀(3)构成流量控制装置。在上述回路状加热管的结构中，配置外部散热装置(c)以冷却散热段(2-C)，配有外部加热装置(H)以加热吸热段(2-H)。在此时，该止回阀的作用是把回路状容器分隔成许多压力室，其中在受热段产生泡核沸腾而引起振动压力差和借助于止回阀以在许多压力室之间形成吸气作用。在吸热段的泡核状沸腾是用来在流体中传送压力波，该压力波引起阀体的振动。止回阀的振动和吸气作用之间的相互作用一起在工作流体上产生一强劲的循环推动力。在上述方法中，该二相工作流体本身按预定方向在回路中循环。该泡核沸腾是不连续的。因而，该循环工作流体(4)带着其交替排列的蒸汽泡(5)和工作流体(4)(密闭的液滴)循环。因此，由于通过工作流体的热传递的潜热和蒸汽泡(5)的显热而发生热传导。与加热管的安装位置无关，起因于工作流体的循环流的热传导使得极好的热传导能力成为可能，与加热管的安装位置无关。此外，因加热管具有毛细尺寸，故可能得到小尺寸和轻重量的加热管。由于使用自由弯曲形状的加热管、所使用的加热管的自由度就可能显著地增大。然而，不管在使用中的安装位置和可被自由弯曲的加热管(参见图2)显示出极好的性能，以前提出的加热管也有待解决的各种问题。待解决的问题是促进加热管的直径在微米范围内的进一步小型化，以及降低热传导装置和吸热和散热装置的重量以达到加热管
的要求。更详细地说明仍需解决的问题列于下面a)如果把较薄直径的加热管容器落实在内径约1.2毫米的范围，产品的损坏率(是与产品的产量成反比)突然升高，并且显著地降低其强度。在制造装置于回路状加热管的止回阀的情况中，止回阀具有一个非常小的尺寸，因此不能保证在加热管制造期间控制其质量。在美国专利No.4，921，041中揭示的，对于制造实用的回路状加热管要求许多接合点。如图3中所示，所要求的接合点是例如用于安装止回阀的接合点(3-1、3-2、3-3)，用于连接每个形成回路的加热管段的接合点(8)，用于将工作流体注入毛细管(2)里面的接合点(9)，以及用于毛细管的排气接合点(10)。在其制造过程时完成各个接合点的焊接工艺。例如，接合点(3-1、3-2、3-3和8)需要在其两部分焊接，接合点(9、10)需要在其四部分焊接。因此，在外径小于1.6毫米和内径小于1.2毫米的加热管中、在焊接工艺中发生意外的困难。所以，产品的强度被降低了。b)对于在高温下的大热量输入，即使使用用红宝石制成的球体作为每个止回阀的阀体也难以保证长期可靠性。在对散热器进行可靠性试验过程中要求在300℃、5千瓦的热量输入下进行脉冲实验，发生这样一种用红宝石制成的球体被破裂的情况。由此，用碳化钨球体代替用红宝石制成的球体并且进行可靠性试验。相对重量大到13，在低热量输入时工作变得更坏。此外，因为太大的相对重量，浮动操作变得困难了，并且导致阀体的开启和闭合冲击。这表明不能保证长期可靠性。c)为了保证止回阀的长期可靠性，对毛细容器存在金属材料的有限选择。对装置的回路状加热管的止回阀的可靠性试验表明按照用于毛细管内表面的金属材料，在金属毛细管的内表面的金属结晶体出现晶间侵蚀以及多数金属粉末是游离的并且沉积在每个止回阀上，结果是热传导装置失效。d)在美国专利No.4，921，041中揭示用作止回阀的浮动类型的情况，目的在延长有效保证期，由在止回阀中渗漏损失引起的反应力上如此微弱以致于在顶部加热位置的状态下所用的加热管，其吸热和散热段的水平差被限定在约1000毫米。本专利技术的一个主要目的在于提供一种解决上述问题、超过在美国专利No.4，921，041中揭示的加热管且显示极好优点的微型加热管结构，它明显地使附加的吸热和散热装置小型化和降低其重量，并且可达到通常难以制造(低产量)的微米规格的毛细管直径尺寸的加热管。上述目的可通过提供一种加热管的结构来获得包括a)一种连续毛细尺寸的金属拉伸管;b)一种预定数量小于金属拉伸管的内部容积的预定的二相压缩工作流体，因为其表面张力，总是在金属管容器中处于注满和密闭的状态;金属拉伸管具有内径小得足以使二相压缩工作流能在流动通道内移动;c)至少一个位于金属拉伸管的第一预定部分的吸热段;以及d)至少一个位于金属拉伸管的第二预定部分的散热段，吸热段和散热段是交替地布置在金属管上的。上述目的也可通过提供下列步骤制造的加热管产品来获得a)在密封的金属毛细管的预定部分中配置循环流向限定装置，其两端是内连的;b)在金属毛细管的第一预定部分提供至少一个吸热段;c)在金属毛细管的第二预定部分提供至少一个散热段;d)按预定数量将预定的二相压缩工作流封入回路状金属毛细管，因此循环流向限定装置之间的相互作用，在吸热段产生的泡核沸腾和在吸热段和散热段之间的温差使二相工作流体按循环流动限定装置限定的方向在回路状金属毛细管的流动通道内流动，因此在吸热段和散热段之间产生热交换;以及e)从金属毛细管中除去循环流动限向装置。附图说明图1是按照本专利技术的第一种较好的实施例的微型加热管的简略正视图。图2是在美国专利No.4，921，041中揭示的回路状加热管的部分剖面正视图、其中一定量的热量通过工作流体的循环而被传导的。图3是为了装配示于图2的回路状毛细容器而对回路状加热管的接合点的焊接部分的示意图。图4是按照本专利技术的第二种较好的实施例的微型加热管的示意投影图。图5是按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热管的结构，包括：ａ）一连续毛细尺寸的毛细拉伸管；ｂ）一具有预定量少于金属拉伸管内部容量的预定二相压缩工作流体；由于表面张力总是在金属管状容器中处于被充满和密闭的状态下，而且，金属拉伸管具有内径小得足以使二相压缩工作流体能在流动通道中流动；ｃ）至少一个位于金属拉伸管的第一预定部分上的吸热段；以及ｄ）至少一个位于金属拉伸管的第二预定部分上的散热段，吸热段和散热段两者交替地安置在金属管上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赤地久辉，
申请(专利权)人：埃克托罗尼克斯株式会社，赤地久辉，
类型：发明
国别省市：JP[日本]