專利名稱：熱管、熱管多孔結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明與熱管相關，尤其涉及一種絲網型多孔結構及其制造方法以及具有絲網型多孔結構的熱管。
背景技術：
隨著大規(guī)模集成電路技術的不斷進步及廣泛應用，高頻高速處理器不斷推出。由于高頻高速運行使得處理器單位時間產生大量熱量，如不及時排除這些熱量將引起處理器自身溫度的升高，對系統(tǒng)的安全及性能造成很大影響，目前散熱問題已經成為新一代高速處理器推出時必需解決的問題。
由于對散熱需求不斷提高，新式散熱裝置不斷出現(xiàn)。將熱管應用于電子元件散熱就是其中一種，其是利用工作流體在氣、液兩態(tài)間轉變時溫度保持不變而可吸收或放出大量熱量的原理工作，一改傳統(tǒng)散熱器單純以金屬熱傳導方式散熱而效率有限的狀況。熱管是于一密封低壓管形殼體內盛裝適量汽化熱高、流動性好、化學性質穩(wěn)定、沸點較低的液態(tài)物質，如水、乙醇、丙酮等，利用該液態(tài)物質受熱和冷卻而在氣、液兩態(tài)間轉變時，吸收或放出大量熱量而使熱量由管體一端迅速傳到另一端。
一般于熱管管體內壁面上設置多孔結構，通過該多孔結構產生毛細作用力驅動冷凝后的液體回流。絲網型多孔結構為一種常用的多孔結構，其是利用編織方法將絲線編織成網狀，利用絲線之間的孔隙產生毛細作用力。由于毛細作用力與多孔結構孔隙大小成反比，即孔隙的直徑越小毛細作用力越大，因此為達到較大的毛細作用力而便于液體回流，所使用的多孔結構的孔隙的孔徑越小越好。然而，由于流體在流動過程中通過流道的孔徑越小，流體所受的摩擦阻力及黏滯力越大，因此使得液體回流的阻力增加、流速變小。當熱管吸收熱量的端部吸收熱量增加時，蒸發(fā)加快，而液體由于回流阻力而速度減小，可能造成無法迅速補充吸熱端的蒸發(fā)液體，從而造成干燒，損壞熱管。因此如何平衡毛細作用力與液體回流阻力的影響，以提升熱管性能，即成為業(yè)界急需解決的問題。

發(fā)明內容為平衡多孔結構之孔徑大小對毛細作用力及液體回流阻力的影響，下面將以實施例方式說明一種兼具有高毛細力及低回流阻力的熱管及其多孔結構，以及制造該多孔結構的方法。
該熱管多孔結構包括由絲線編織而成的絲網，該多孔結構具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿一方向呈梯度分布。
根據本發(fā)明的一個實施方式，所述多孔結構包括多數(shù)沿徑向布置的絲網層，兩相鄰層具有不同大小的孔隙，從而使得孔隙大小沿熱管徑向呈梯度分布。
根據本發(fā)明的另一實施方式，所述多孔結構沿熱管縱向包括多個部分，兩相鄰部分的孔隙大小不同，從而使得孔隙大小沿熱管縱向呈梯度分布。
該熱管包括一管體及設置于該管體內的多孔結構，該多孔結構包括由絲線編制而成的絲網，具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿管體徑向或縱向呈梯度分布。
熱管多孔結構的制造方法是將多張片狀絲網卷成筒狀絲網，該多張片狀絲網至少兩張具有不同的網目孔隙，所述筒狀絲網組合成一絲網組合體，使得所述絲網組合體的孔隙大小沿所述絲網組合體的徑向或縱向呈梯度分布，然后將該絲網組合體置入熱管管體內。
根據本發(fā)明的一個實施方式，所述筒狀絲網同軸地沿徑向排布，且兩相鄰的筒狀絲網具有不同的孔隙大小從而使絲網組合體形成孔徑大小沿徑向梯度分布的孔隙。
根據本發(fā)明的另一個實施方式，所述筒狀絲網同軸地沿縱向排布，且兩相鄰的筒狀絲網具有不同的孔隙大小從而使絲網組合體形成孔徑大小沿縱向梯度分布的孔隙。
上述熱管多孔結構由于具有孔徑大小沿徑向或縱向呈梯度分布的孔隙，因此可以同時具有大小孔隙的優(yōu)點，同時達到較高毛細力及較低回流阻力，進而提升熱管性能。

圖1至圖6分別是不同實施方式的熱管多孔結構沿熱管縱向的截面示意圖。
圖7是熱管多孔結構制造流程圖。
圖8是用于制造熱管多孔結構的絲網示意圖。
圖9是絲網卷設于一拉桿的示意圖。
圖10是絲網置入熱管管體的示意圖。
圖11是絲網卷設于拉桿的另一方式的示意圖。
具體實施方式下面參照附圖，結合實施例作進一步說明。
如圖1所示，熱管10包括一管體20，與該管體20內壁面緊密接觸的多孔結構30及填充于管體20內的工作液體。
管體20由導熱性能良好的金屬材料制成，如銅等，管體20的橫截面呈圓形，管體20的橫截面也可為其它形狀，如大致呈橢圓形、三角形及矩形等多邊形等。管體20內填充的工作液體一般采用低沸點的液體，如水、酒精等。
多孔結構30由三層厚度大致相等且相互緊密接觸的絲網構成，沿熱管的徑向向外分別為內層絲網40、中層絲網50、外層絲網60，其中外層絲網60與管體20的內壁面緊密接觸。各層絲網均由銅、不銹鋼、鐵絲或其它金屬線編織而成，各絲線之間形成細小且致密的孔隙，從而形成多孔結構提供毛細力，在實際應用中可根據絲網材質與工作液體的相溶性來確定，保證絲網與工作液體之間不會發(fā)生化學反應。
上述各層絲網具有不同孔徑的孔隙，在本實施方式中，內層絲網40孔隙最大，中層絲網50次之，外層絲網60孔隙最小，從而使得多孔結構30沿熱管10的徑向形成梯度變化的孔隙分布。熱管10工作時，利用多孔結構30孔隙的梯度變化來調整熱管性質，達到毛細高壓力差及低流阻的功效，提升熱管10性能。
多孔結構30并不限于上述實施方式，如圖2所示，熱管210的多孔結構230包括沿熱管210徑向向外分層設置的內層絲網240、中層絲網250及外層絲網260，其中外層絲網260孔隙最大，中層絲網250次之，內層絲網240孔隙最小，從而使得多孔結構230沿熱管10徑向形成梯度變化的孔隙分布。此外，還可以設置成內外層絲網孔隙大小相同，而中層絲網與內外層絲網孔隙大小不同。
實際應用時，還可根據需要設定絲網的層數(shù)及孔隙的大小分布，只要多孔結構包括兩層以上的絲網結構，兩相鄰絲網層具有大小不同的孔隙分布即可于熱管內形成沿熱管徑向呈梯度變化的孔隙結構。
另外，以上所述多孔結構各層的厚度大致相等，實際上可根據需要設計不同厚度的多孔結構，如圖3所示，熱管310的多孔結構330中，內層絲網340厚度最小，中層絲網350厚度最大，外層絲網360厚度居于內層絲網340與外層絲網350之間。
以上介紹的是具有徑向孔隙梯度的熱管多孔結構，下面再以實施例說明一種具有縱向孔隙梯度的熱管多孔結構。
如圖4所示，熱管410具有蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，熱管多孔結構430對應該蒸發(fā)段、絕熱段及蒸發(fā)段分別設有第一段440、第二段450及第三段460。該三段中兩相鄰段具有大小不同的孔隙。本實施方式中，第一段440孔隙最大，第二段450其次，第三段孔隙最小，從而在縱向上形成梯度孔隙。
縱向梯度還可有其它方式，如圖5所示，第一段540孔隙最小，第三段560孔隙最大，而第二段550孔隙大小居于第一段540及第三段560之間。
如圖6所示，第一段640及第三段660孔隙大小相等，而第二段650孔隙大于其它兩段的孔隙。
在圖4至圖6所示的熱管多孔結構中，三段沿熱管縱向的長度大致相等。實際應用中，可適當改變各段的長度。
圖7為上述具有梯度孔隙分布的熱管多孔結構的制造方法流程圖。該制造方法包括以下步驟首先提供所需片狀絲網，其次將片狀絲網卷成適合熱管管體內壁的筒狀，然后將筒狀絲網置入熱管管體內并作固定處理。
下面結合圖8至圖10，是以圖1所示的熱管多孔結構30為例，詳細介紹熱管多孔結構的制造方法。
請參考圖8，首先提供三張片狀絲網30a、30b、30c，每一片狀絲網具有單一孔徑大小的孔隙，且片狀絲網30a孔隙最大，絲網30b孔隙其次，絲網30c孔隙最小。
再參考圖9，將上述三張片狀絲網30a、30b、30c依次卷設至一拉桿100的外表面形成筒狀，形成三層的絲網組合結構，且絲網30a位于最內層，絲網30c位于最外層，絲網30b位于中間層，這樣即可形成沿徑向向外具有梯度孔隙大小的多孔結構。該拉桿100為一橫截面呈圓形的實心硬質棒體，如不銹鋼棒體。為卷設出與管體20的橫截面相適應的多孔結構30，拉桿100的橫截面形狀也可為其它形狀，如橢圓、方形、三角形等。
然后請參考圖10，將筒狀絲網與拉桿100一并置入管體20內。
最后，對上述絲網組合結構作固定處理。通過對已置入絲網組合結構的管體20進行加溫，使絲網組合結構產生局部熔融，藉此局部熔融使絲網與管壁結合在一起，從而形成如圖1所示的多孔結構30。此過程中可以將拉桿100于加溫之前取出，也可待加溫完成之后再將拉桿100取出。
可以理解，上述介紹方法的實施例中，若調整片狀絲網30a、30b及30c卷設的先后順序，即可得到具有不同梯度孔隙的多孔結構。
上述方法中，各片狀絲網30a、30b及30c是同軸地沿徑向排布于拉桿100外表面，從而得到具有徑向梯度孔隙分布的熱管多孔結構。
請參考圖11，是說明一種制造具有縱向梯度孔隙分布的熱管多孔結構的方法。該方法是將具有不同孔隙的三片絲網30A、30B及30C依次卷設于拉桿100外表面，但與前述方法不同的是，該三片絲網30A、30B及30C是同軸地沿縱向排布于拉桿100外表面，從而形成沿縱向呈梯度分布的孔隙。同樣，改變絲網30A、30B及30C的位置可得到具有不同梯度孔隙的多孔結構。
以上是以三層或三段多孔結構為例介紹具有梯度孔隙分布的多孔結構的制作方法，可以理解，以上方法還可應用于多于三層或三段的多孔結構的制作。
最后，需要說明，本說明書及權利要求書中“縱向”應被理解為熱管的長度方向，而“徑向”應被廣義地理解為，在與縱向垂直的橫截面上，沿該橫截面中心部位指向橫截面周邊(即管壁)的方向或者沿橫截面周邊指向橫截面中心的方向。如前所述，熱管橫截面除圓形外，還可大致呈橢圓形，三角形及其它多邊形，當為橢圓形時，“徑向”應被理解為沿橢圓中心部位向橢圓周邊發(fā)散的方向或者相反的方向；當為三角形時，“徑向”應被理解為沿三角形中心部位指向三角形三條邊的方向或者相反的方向。
權利要求
1.一種熱管多孔結構，包括由絲線編織而成的絲網，其特征在于該多孔結構具有不同孔徑大小的孔隙，且其孔隙大小沿一方向呈梯度分布。
2.如權利要求第1項所述的熱管多孔結構，其特征在于所述孔隙大小沿熱管徑向呈梯度分布，所述多孔結構包括若干沿徑向布置的絲網層，兩相鄰層具有不同大小的孔隙。
3.如權利要求第2項所述的熱管多孔結構，其特征在于所述多孔結構的孔隙大小沿熱管徑向向外逐層減小或增加。
4.如權利要求第2項所述的熱管多孔結構，其特征在于所述多孔結構包括三層絲網層，與熱管管壁接觸的最外層與遠離管壁的最內層孔隙大小相同，而位于最外層與最內層之間的中間層與最外層及最內層孔隙大小不同。
5.如權利要求第1項所述的熱管多孔結構，其特征在于所述孔隙大小沿熱管縱向呈梯度分布。
6.如權利要求第5項所述的熱管多孔結構，其特征在于該熱管沿縱向包括蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段，所述多孔結構包括與所述蒸發(fā)段、絕熱段及冷凝段對應的三個部分，其中兩相鄰部分的孔隙大小不同。
7.一熱管，包括一管體及設置于管體內的多孔結構，該多孔結構包括由絲線編制而成的絲網，其特征在于該多孔結構具有不同大小的孔隙，且其孔隙大小沿熱管徑向或縱向分布。
8.一種熱管多孔結構的制造方法，包括以下步驟提供多張片狀絲網，至少兩張片狀絲網具有不同大小的網目孔隙；將每張片狀絲網卷成筒狀絲網，所述筒狀絲網組合成一絲網組合體，使得所述絲網組合體的孔隙大小沿所述絲網組合體的徑向或縱向呈梯度分布；將所述筒狀絲網組合置入熱管管體內。
9.如權利要求第8項所述的熱管多孔結構的制造方法，其中所述筒狀絲網同軸地沿徑向排布，且兩相鄰的筒狀絲網具有不同的孔隙大小從而使所述絲網組合體形成孔徑大小沿徑向梯度分布的孔隙。
10.如權利要求第8項所述的熱管多孔結構的制造方法，其中所述筒狀絲網同軸地沿縱向排布，且兩相鄰的筒狀絲網具有不同的孔隙大小從而使所述絲網組合體形成孔徑大小沿縱向梯度分布的孔隙。
全文摘要
一種熱管多孔結構，包括由絲線編織而成的絲網，該多孔結構具有孔徑大小不同的孔隙，且其孔隙大小沿熱管的徑向或縱向呈梯度分布。該熱管多孔結構的制造方法是將具有不同網目孔隙的片狀絲網卷成筒狀絲網，使得所述筒狀絲網的孔隙大小沿徑向或縱向呈梯度分布，然后將所述筒狀絲網置入熱管管體內。
文檔編號G06F1/20GK1834569SQ20051003374
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月19日 優(yōu)先權日2005年3月19日
發(fā)明者洪居萬, 吳榮源, 鄭景太, 駱長定 申請人:富準精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準精密工業(yè)股份有限公司