本實(shí)用新型涉及傳熱裝置，尤其涉及一種集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管。

背景技術(shù)：

在微電子散熱領(lǐng)域，隨著電子元器件的集成度越來越高，電子芯片的功率密度不斷增加，其熱流密度也開始顯著增加。芯片的溫度極大地影響著芯片的壽命，為保證芯片能夠在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，必須采用良好的散熱解決方案將其產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出。

傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器就其優(yōu)異的傳熱散熱能力在無重力或重力輔助條件下表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器來說，溫度的分布是根據(jù)熱源位置而變化的。當(dāng)冷源距熱源的距離增加時(shí)，傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器由于環(huán)路熱管的傳熱效率差，從而導(dǎo)致散熱效率低。同時(shí)隨著距離的增加，傳統(tǒng)環(huán)路熱管的傳熱性能也受到了極大的限制，工作介質(zhì)回流速度不穩(wěn)定，溫度波動(dòng)性大，控溫難以保證在規(guī)定的工作范圍內(nèi)。特別是在反重力條件下，傳熱能力大大降低，甚至?xí)霈F(xiàn)低功率失效。在反重力條件下，由于重力的影響使得環(huán)路熱管的工作介質(zhì)回流的負(fù)擔(dān)大大增加，導(dǎo)致工作介質(zhì)回流不穩(wěn)定。工作介質(zhì)的不穩(wěn)定環(huán)流速度將導(dǎo)致熱源溫度的波動(dòng)，特別是散熱器與熱源距離很遠(yuǎn)或熱源溫度不在環(huán)路熱管設(shè)計(jì)的目標(biāo)負(fù)荷下工作時(shí)，將必然導(dǎo)致熱源溫度的劇烈震蕩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管。利用電流體動(dòng)力微泵并結(jié)合蒸發(fā)段內(nèi)吸液芯，對(duì)液體工作介質(zhì)提供的毛細(xì)力及驅(qū)動(dòng)力，使本實(shí)用新型可以在反重力條件下具有高效的傳熱性能，能迅速將熱量從熱源帶到冷源，工作介質(zhì)回流速度快、穩(wěn)定。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管，包括依次首尾串聯(lián)形成環(huán)路的蒸發(fā)段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8；

所述蒸發(fā)段1內(nèi)設(shè)有吸液芯6；

所述輸液部4內(nèi)置有電流體動(dòng)力微泵5，利用電流體動(dòng)力微泵5驅(qū)動(dòng)環(huán)路內(nèi)的液體工質(zhì)，使液體工質(zhì)在環(huán)路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

所述吸液芯6包括圓筒部61和圓柱部62，圓筒部61覆蓋整個(gè)蒸發(fā)段1的內(nèi)壁面，圓柱部62為設(shè)置在蒸發(fā)段1的進(jìn)液端內(nèi)的一截圓柱段。

蒸發(fā)段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8的各結(jié)合處密封，并抽取環(huán)路內(nèi)的真空，再向其內(nèi)加入液體工質(zhì)。

所述熱管8的內(nèi)徑小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑；

所述輸液部4連接冷凝段3之間的熱管段內(nèi)徑，小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑；所述輸液部4連接熱管8之間的熱管段內(nèi)徑，也小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑。

所述蒸發(fā)段1由紫銅管內(nèi)塞入銅粉和棒芯燒結(jié)而成，燒結(jié)結(jié)束后銅粉與紫銅管結(jié)為一體，抽離棒芯，得到蒸發(fā)段1。

所述圓筒部61的壁厚為0.5mm～2mm。

所述電流體動(dòng)力微泵5由電極片與硅基板嵌套配合和兩塊硅基板鍵合連接得到；其中電極片為平板型結(jié)構(gòu)，板厚0.6mm，其表面包括加工有梳齒狀結(jié)構(gòu)凸起電極的發(fā)射極和集電極；

所述發(fā)射極和集電極的高度為20～50μm，所述發(fā)射極與集電極平行交錯(cuò)分布，電極表面鍍有金，相鄰的發(fā)射極和集電極構(gòu)成一個(gè)電極對(duì)，同一電極對(duì)的集電極與發(fā)射極之間的距離為0.1mm～0.3mm。每個(gè)電極對(duì)之間的距離為集電極與發(fā)射極之間距離的2～3倍；所有發(fā)射極末端與直流電源正極連接，所有集電極末端與直流電源負(fù)極連接。

一種反重力環(huán)路熱管的循環(huán)方法如下：

步驟一：蒸發(fā)段1內(nèi)的液體工質(zhì)因受熱，轉(zhuǎn)變成為氣態(tài)工作介質(zhì)；氣態(tài)工作介質(zhì)從處于高氣壓狀態(tài)的蒸發(fā)段1流進(jìn)絕熱段2，再從絕熱段2進(jìn)入冷凝段3進(jìn)行冷卻；

步驟二：氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝段3受到冷卻作用后重新恢復(fù)成液態(tài)工作介質(zhì)，此時(shí)液態(tài)工作介質(zhì)進(jìn)入輸液部4中，利用輸液部4的電流體動(dòng)力微泵5驅(qū)動(dòng)該液體工作介質(zhì)，使其依次進(jìn)入熱管8、蒸發(fā)段1中；

步驟三：蒸發(fā)段1中由于液態(tài)工作介質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)工作介質(zhì)，則吸液芯6因液體減少而吸液芯6流道中的毛細(xì)力增大，加快輸液部4中的液態(tài)工作介質(zhì)進(jìn)入吸液芯的流動(dòng)速度；如此反復(fù)，工作介質(zhì)在環(huán)路中的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段循環(huán)流動(dòng)。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本實(shí)用新型結(jié)合集成電流體動(dòng)力微泵，環(huán)路熱管內(nèi)的液態(tài)工作介質(zhì)可通過電流體動(dòng)力微泵所提供的驅(qū)動(dòng)力自主流動(dòng)，以及蒸發(fā)段內(nèi)吸液芯的牽引作用下，使工作介質(zhì)回流速度加快，溫度波動(dòng)性小，易于控溫，極大的提高了傳熱效率；

本實(shí)用新型可根據(jù)熱源功率自動(dòng)調(diào)節(jié)電流體動(dòng)力微泵兩端的電壓，從而調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流速；本實(shí)用新型工作介質(zhì)通過利用電流體動(dòng)力微泵驅(qū)動(dòng)力在熱管內(nèi)流動(dòng)，從而保證距離傳熱的效率，且即使在反重力條件下也可保證足夠傳熱效率，工作介質(zhì)的流速穩(wěn)定，溫度波動(dòng)小，不會(huì)出現(xiàn)低功率失效的情況；本實(shí)用新型可應(yīng)用于航空航天、光電子、化工、動(dòng)力工程等對(duì)散熱條件要求高而復(fù)雜的領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1剖面示意圖。

圖3為圖1輸液部示意圖。

圖4為電流體動(dòng)力微泵電極片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管應(yīng)用示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1至5所示。本實(shí)用新型公開了一種集成電流體動(dòng)力微泵的反重力環(huán)路熱管，包括依次首尾串聯(lián)形成環(huán)路的蒸發(fā)段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8；所述蒸發(fā)段1內(nèi)設(shè)有吸液芯6；

所述輸液部4內(nèi)置有電流體動(dòng)力微泵5，利用電流體動(dòng)力微泵5驅(qū)動(dòng)環(huán)路內(nèi)的液體工質(zhì)，使液體工質(zhì)在環(huán)路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

所述吸液芯6包括圓筒部61和圓柱部62，圓筒部61覆蓋整個(gè)蒸發(fā)段1的內(nèi)壁面，圓柱部62為設(shè)置在蒸發(fā)段1的進(jìn)液端內(nèi)的一截圓柱段。

蒸發(fā)段1、絕熱段2、冷凝段3、輸液部4和熱管8的各結(jié)合處密封，并抽取環(huán)路內(nèi)的真空，再向其內(nèi)加入液體工質(zhì)。

所述熱管8的內(nèi)徑小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑；

所述輸液部4連接冷凝段3之間的熱管段內(nèi)徑，小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑；所述輸液部4連接熱管8之間的熱管段內(nèi)徑，也小于蒸發(fā)段1和冷凝段3的內(nèi)徑。

所述蒸發(fā)段1由紫銅管內(nèi)塞入銅粉和棒芯燒結(jié)而成，燒結(jié)結(jié)束后銅粉與紫銅管結(jié)為一體，抽離棒芯，得到具有燒結(jié)式吸液芯的蒸發(fā)段1。蒸發(fā)段1出氣端和絕熱段2進(jìn)氣端通過兩通轉(zhuǎn)接頭7連接。

所述圓筒部61的壁厚為0.5mm～2mm。

所述電流體動(dòng)力微泵5由電極片與硅基板嵌套配合和兩塊硅基板鍵合連接得到；其中電極片為平板型結(jié)構(gòu)，板厚0.6mm，其表面包括加工有梳齒狀結(jié)構(gòu)凸起電極的發(fā)射極和集電極；

所述發(fā)射極和集電極的高度為20～50μm，所述發(fā)射極與集電極平行交錯(cuò)分布，電極表面鍍有金，相鄰的發(fā)射極和集電極構(gòu)成一個(gè)電極對(duì)，同一電極對(duì)的集電極與發(fā)射極之間的距離為0.1mm～0.3mm。每個(gè)電極對(duì)之間的距離為集電極與發(fā)射極之間距離的2～3倍；所有發(fā)射極末端與直流電源正極連接，所有集電極末端與直流電源負(fù)極連接。

反重力環(huán)路熱管的循環(huán)方法，可通過如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：蒸發(fā)段1內(nèi)的液體工質(zhì)因受熱，轉(zhuǎn)變成為氣態(tài)工作介質(zhì)；氣態(tài)工作介質(zhì)從處于高氣壓狀態(tài)的蒸發(fā)段1流進(jìn)絕熱段2，再從絕熱段2進(jìn)入冷凝段3進(jìn)行冷卻；

步驟二：氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝段3受到冷卻作用后重新恢復(fù)成液態(tài)工作介質(zhì)，此時(shí)液態(tài)工作介質(zhì)進(jìn)入輸液部4中，利用輸液部4的電流體動(dòng)力微泵5驅(qū)動(dòng)該液體工作介質(zhì)，使其依次進(jìn)入熱管8、蒸發(fā)段1中；

步驟三：蒸發(fā)段1中由于液態(tài)工作介質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)工作介質(zhì)，則吸液芯6因液體減少而吸液芯6流道中的毛細(xì)力增大，加快輸液部4中的液態(tài)工作介質(zhì)進(jìn)入吸液芯的流動(dòng)速度；如此反復(fù)，工作介質(zhì)在環(huán)路中的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段循環(huán)流動(dòng)。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。