專利名稱：熱翅的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種相變傳熱裝置,特別涉及一種熱翅(heat-wing)。
背景技術：
相變傳熱裝置相比高導熱系數(shù)的固態(tài)金屬，具有更高的等效導熱系數(shù)和更佳的散熱性能，其依靠自身內部的液體工作介質相變實現(xiàn)導熱，具有高導熱性、優(yōu)良等溫性等優(yōu)點，被廣泛的應用在工業(yè)上。目前，熱管和均熱板是相變傳熱裝置中較為常用的散熱裝置。參見圖1，典型的熱管由管殼11、毛細結構12及密封在管內的相變工作介質13組成。熱管的制作通常先將管內抽成真空后充以適當相變工作介質13，使緊貼管殼11內壁的毛細結構12中充滿相變介質13后加以密封。熱管的一端為蒸發(fā)區(qū)14，另一端為冷凝區(qū)15。當熱管蒸發(fā)區(qū)14受熱時，毛細結構12中液體工作介質13蒸發(fā)氣化成氣態(tài)工作介質16，氣體在壓差作用下通過孔道17流向冷凝區(qū)15，凝結成液態(tài)工作介質13并放出熱量，液態(tài)工作介質13靠毛細作用沿毛細結構流回蒸發(fā)區(qū)14。如此循環(huán)，熱量18不斷從蒸發(fā)區(qū)14傳至冷凝區(qū)15，實現(xiàn)散熱效果。但是，熱管由于其直徑相對較小，其蒸汽傳輸是線性傳遞方式，近似一維，而且蒸汽的傳輸孔道較小，液工作介質回流寬度較短，使熱管過早的達到傳熱極限。作為熱管的改進，均熱板包括底板、上蓋、毛細結構和工作介質，均熱板的底板中間區(qū)域部分作為蒸發(fā)區(qū)，上蓋部分作為冷凝區(qū)，其與熱管的原理是相同的，只是熱的傳遞方式不同。在熱管內部，蒸汽傳輸是平面?zhèn)鬟f方式，近似二維，與熱管相比，均熱板的蒸汽傳輸通道較大，液態(tài)工作介質回流寬度較寬，因此均熱板的等溫性能好于熱管。但是，由于均熱板蒸發(fā)區(qū)中心到蒸發(fā)區(qū)邊緣的距離較長，導致均熱板的蒸發(fā)區(qū)中心會較早蒸干，使得均熱板的傳熱極限值較低。因此，需要研發(fā)一種蒸汽傳輸通道大、工作介質回流寬度寬、等溫性能好、傳熱極限較高的新型相變傳熱裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽傳輸通道大、工作介質回流寬度較寬、蒸發(fā)區(qū)中心區(qū)域到達蒸發(fā)區(qū)邊緣的距離較短、傳熱極限較高的相變傳熱裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種熱翅，包括:兩片側面板和連接側面板的邊框，以構成一個中空的薄板狀殼體；緊貼殼體內壁的毛細結構層；和密封在殼體內的相變工作介質；其中，所述側面板的邊緣的局部或邊框的局部作為蒸發(fā)區(qū)，所述側面板或殼體其余部分作為冷凝區(qū)。在另一優(yōu)選例中，所述殼體的材質為銅、鋁、不銹鋼金屬或合金或其他高導熱材料。在另一優(yōu)選例中，所述毛細結構層可以是粉末燒結、絲網(wǎng)、溝槽、纖維，可以涂覆或生長納米碳壁、納米碳管、納米碳球，或涂覆、生長其他納米級、微米級有機或無機分子薄層，或前述結構和物質的混合，可以單層或多層復合，以及其他可以產生毛細作用的結構。在另一優(yōu)選例中，所述相變工作介質可以包括水或其他液體、低熔點金屬、納米碳球、其他納米顆粒及前述物質的混合物，或其他在使用溫度范圍內產生氣液相變的物質。在另一優(yōu)選例中，所述兩片側面板互相平行或大致平行。在另一優(yōu)選例中，所述側面板可以為矩形或其他任意形狀。在另一優(yōu)選例中，所述熱翅靠近蒸發(fā)區(qū)的截面寬度大于其上部寬度，也可以小于或等于其上部寬度。在另一優(yōu)選例中，熱翅內部制造合適的真空度，根據(jù)殼體的機械強度和所需要抵抗的正、負壓力，所述兩片側面板之間可設置支撐或連接結構。在另一優(yōu)選例中，所述支撐或連接結構的形狀可為點狀、線狀或片狀。在另一優(yōu)選例中，所述熱翅還可設有鰭片。在另一優(yōu)選例中，在所述熱翅和/或鰭片上可以涂覆黑體輻射材料。在另一優(yōu)選例中，所述熱翅還可設有抽真空和充液的管子。在另一優(yōu)選例中，所述熱翅陣列設置在熱源上。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的熱翅是一個密封的薄板狀中空殼體，該熱翅的長、寬遠大于其厚度，故熱翅的蒸汽傳輸通道較大，可具有良好的等溫性能。兩片側面板的間距極小，將薄板狀殼體相對面積很小的邊緣的局部或邊框的局部作為蒸發(fā)區(qū)，與熱源表面接觸，故蒸發(fā)區(qū)中心到蒸發(fā)區(qū)邊緣的距離極短，避免了蒸發(fā)區(qū)中心區(qū)域較早蒸干的現(xiàn)象。將殼體面積較大的兩個側面板作為冷凝區(qū)，故冷凝區(qū)的面積極大，有利于熱量的發(fā)散和冷凝，工作介質的回流寬度較寬，加大了液態(tài)工作介質的流量。該熱翅較大地提高了傳熱極限，以至能夠獲得更高的熱流密度。


圖1是現(xiàn)有技術中熱管的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的熱翅的立體圖；圖3是圖2沿A-A剖切的剖面圖；圖4是本發(fā)明第二實施例的熱翅的剖面示意圖；圖5是本發(fā)明第三實施例的熱翅的剖面示意圖；圖6是本發(fā)明第四實施例的熱翅的剖面示意圖；圖7是本發(fā)明第五實施例的熱翅的剖面示意圖；圖8是本發(fā)明第六實施例的熱翅的剖面示意圖；圖9是本發(fā)明第七實施例的熱翅陣列的立體圖；圖10是本發(fā)明第八實施例的熱翅陣列的剖面示意圖；圖11是圖10的立體分解圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。需要說明的是，本發(fā)明并不限于下述具體實施方式
，本領域的技術人員應該從下述實施方式所體現(xiàn)的精神來理解本發(fā)明，各技術術語可以基于本發(fā)明的精神實質來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件采用相同的附圖標記表示。圖2、圖3示出了本發(fā)明的第一實施例，如圖所示，本發(fā)明的熱翅包括構成中空的板狀殼體2的兩片側面板21和連接兩片側面板21的邊框22、23，緊貼殼體2內壁的毛細結構層12、密封在殼體2內的相變工作介質13 ;其中，所述邊框22、23，例如底部邊框23的局部區(qū)域與熱源3接觸形成蒸發(fā)區(qū)，將殼體2的其余部分作為冷凝區(qū)，此外，也可僅將側面板21作為冷凝區(qū)。該熱翅的長、寬遠大于其厚度，故熱翅的蒸汽傳輸通道較大，可具有良好的等溫性能。兩片側面板21的間距極小，將薄板狀殼體2相對面積很小的邊緣的局部或邊框23的局部作為蒸發(fā)區(qū)，與熱源表面接觸，故蒸發(fā)區(qū)中心到蒸發(fā)區(qū)邊緣的距離極短，避免了蒸發(fā)區(qū)中心區(qū)域較早蒸干的現(xiàn)象。將殼體2面積較大的兩個側面板21作為冷凝區(qū)，故冷凝區(qū)的面積極大，有利于熱量的發(fā)散和冷凝，工作介質的回流寬度較寬，加大了液態(tài)工作介質的流量。該熱翅較大地提高了傳熱極限，以至能夠獲得更高的熱流密度。殼體2的材質可以選擇銅、鋁、不銹鋼金屬或合金或其他高導熱材料以實現(xiàn)更佳的導熱效果。毛細結構層12可以是粉末燒結、絲網(wǎng)、溝槽、纖維，可以涂覆或生長納米碳壁、納米碳管、納米碳球，或涂覆、生長其他納米級、微米級有機或無機分子薄層，或前述結構和物質的混合，可以單層或多層復合，以及其他可以產生毛細作用的結構。熱翅內部有相變工作介質13,工作介質13可以包括水或其他液體、低熔點金屬、納米碳球、其他納米顆粒及前述物質的混合物，或其他在使用溫度范圍內產生氣液相變的物質。熱翅的內部可制造合適的真空度，可根據(jù)殼體2的機械強度和所需要承受的正、負壓力設置側面板21之間的支撐或連接結構(未圖示)。支撐或連接結構的形狀可以為點狀、線狀、片狀或其他任何形狀。此外，在本發(fā)明的某些其他實施例中，也可以不具有該支撐或連接結構，只需滿足殼體2的受力要求即可。本實施例中，兩片側面板21的互相平行，緊貼熱源3的底部的截面寬度大于熱翅上部的寬度。此外，在本發(fā)明的某些其他實施方式中，兩片側面板21可以完全互相平行，又或者，熱翅的底部寬度可以不同于上部的寬度。熱翅還可例如在側面板21上設置鰭片(未圖示)、抽真空和充液的管子(未圖示)等輔助裝置。鰭片主要用于輔助散發(fā)熱翅內部的熱量。此外，可在熱翅和/或鰭片上涂覆黑體輻射材料。黑體輻射材料有助于揮發(fā)熱翅和鰭片內部的熱量，起到更好的傳熱效果。抽真空管用于制造熱翅內部的真空條件，以滿足熱翅的工作介質所需的工作條件。此外，在本發(fā)明的某些其他實施例中，也可以不具備該鰭片、抽真空和充液的管子。圖4至圖8分別示出了本發(fā)明的第二至第六實施例，參見圖4至圖6，顯示了熱翅的底部可以有各種不同的斷面形狀，如圖4熱翅的側面板21靠近蒸發(fā)區(qū)底部為外凸的圓弧形，圖5為內凹的圓弧形，圖6大致為矩形，其寬度可以略大于熱翅上部，此外，可以理解，熱翅的底部寬度也可以小于或等于熱翅上部的寬度。參見圖4至圖8，顯示了熱翅的上邊框22可以有不同工藝的封閉。如圖4的封閉為圓弧形，圖5為直線型，圖6為山字形，圖8為大致L型。參見圖4至圖8和圖10，還顯示了熱翅可以制成多種形狀，如圖7表示了熱翅可以做成兩個側面板21近似平行的楔形。圖5、圖6表示了熱翅可以制作成彎曲的形狀。圖8顯示了熱翅以其側面板21的邊緣的局部作為蒸發(fā)區(qū)的例子。圖10表示了在高度有限制時，熱翅可以向兩側伸展。圖9示出了本發(fā)明的第七實施例，如圖所示，該實施例將上述圖2的熱翅多個陣列平行排布設置在熱源上，并完全覆蓋熱源表面，該種陣列排布的方式將相變傳熱從二維擴展到三維空間，能夠獲得更高的熱流密度。圖10、圖11示出了本發(fā)明的第八實施例，如圖所示，該實施例將上述圖6的J型熱翅多個陣列排布設置在熱源上，并完全覆蓋在熱源表面，與第七實施例的區(qū)別在于，各熱翅靠近熱源，向兩邊伸展，比較適用于高度有限制的場合。應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種熱翅，包括: 兩片側面板和連接側面板的邊框，以構成一個中空的薄板狀殼體； 緊貼殼體內壁的毛細結構層；和 密封在殼體內的相變工作介質； 其特征在于，所述側面板的邊緣的局部或邊框的局部作為蒸發(fā)區(qū)，所述側面板或殼體的其余部分作為冷凝區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱翅，其特征在于，所述兩片側面板互相平行或大致平行。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱翅，其特征在于，所述兩片側面板之間設有支撐或連接結構 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱翅，該熱翅包括兩片側面板和連接側面板的邊框，以構成一個中空的薄板狀殼體；緊貼殼體內壁的毛細結構層；和密封在殼體內的相變工作介質；其中，所述側面板的邊緣的局部或邊框的局部作為蒸發(fā)區(qū)，所述側面板或殼體的其余部分作為冷凝區(qū)。本發(fā)明的熱翅增加了蒸汽傳輸通道面積、液態(tài)工作介質的回流寬度和冷凝區(qū)直接散熱面積，縮短了蒸發(fā)區(qū)中心到蒸發(fā)區(qū)邊緣的距離，較大提高了傳熱極限，以至能夠獲得更高的熱流密度。
文檔編號F28D15/04GK103217036SQ20121001628
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者張躍 申請人:張躍