[发明专利]一种带支路的微结构液体自驱动平板式环路热管

说明书

一种带支路的微结构液体自驱动平板式环路热管，包括蒸发器；蒸发器内底部设置有蒸汽槽道，蒸汽槽道上方设置有毛细芯；蒸汽槽道一侧设置有集气槽，集气槽经连接管路与沸腾池相连；沸腾池与冷凝器相连，冷凝器出口分为两路，一路通过支路与连接管路相连，另一路通过液体管路与补偿腔相连；补偿腔位于蒸发器上方或者补偿腔与蒸发器位于同一水平面上。本发明通过加入支路，在启动时差过大时部分液体从蒸发器出口沿支路流入补偿腔，消除温度过冲；启动时差较小时部分液体从冷凝器出口沿支路直接进入沸腾池，提高其最大功率。沸腾池内底部设置带尺度梯度的柱状微结构，工质在润湿梯度表面实现自驱动，阻止局部干涸的发生。

技术领域

本发明属于电子元器件冷却散热领域，涉及一种热管散热装置，特别涉及一种带支路的微结构液体自驱动平板式环路热管。

背景技术

随着信息化的快速发展，高功率电子元器件被广泛应用于多个领域。但是，电子设备因小型化、高功率化所带来的散热问题日渐凸显。因此，研究开发结构紧凑、性能可靠、散热效率高的电子元器件散热装置具有十分重要的意义。环路热管作为一种高效的被动式相变导热装置，能够在小温差下实现长距离的高热流输送，成为高热流器件热控领域的研究热点。

尽管环路热管具有许多优点，但其最高热流密度仍远小于池沸腾换热临界热流密度。为满足高热流密度电子元器件的散热需求，需要对系统结构不断改进，甚至开发新的环路热管。如中国专利201310089745.5充分利用了池沸腾体积小，换热效率高的特性，设计了一种有池沸腾的环路热管散热装置。其中蒸发器内放置毛细芯产生毛细力以驱动工质循环并实现向沸腾池供液，其加载的功率较小；而沸腾池内部进行着高效的沸腾过程，是主要散热的部件。

虽然有池沸腾的环路热管散热装置能大幅度提高热流密度，但是启动过程中蒸发器与沸腾池的受热需要一定的启动时差，即需要先加热蒸发器，一段时间后再对沸腾池加载功率。启动时差过短，热管无法启动成功；启动时差过长，会导致从蒸发器向补偿腔的漏热增加，从而形成较大的温度过冲。因此，为了使热管成功启动且温度过冲不超过允许值，启动时差需要在特定的范围内，这增加了热管启动的复杂性。此外，该热管的沸腾池内工质分布不均匀，在高功率下远离工质入口侧易发生局部干涸，限制了其在更高功率电子元器件散热领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服目前有池沸腾的环路热管散热装置启动复杂和存在温度过冲的不足，同时解决高功率下沸腾池局部干涸的问题，提出一种带支路的微结构液体自驱动平板式环路热管。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种带支路的微结构液体自驱动平板式环路热管，包括蒸发器、沸腾池、冷凝器、支路和补偿腔；蒸发器内底部设置有蒸汽槽道，蒸汽槽道上方设置有毛细芯；蒸汽槽道一侧设置有集气槽，集气槽经连接管路与沸腾池相连；沸腾池与冷凝器相连，冷凝器出口分为两路，一路通过支路与连接管路相连，另一路通过液体管路与补偿腔相连；补偿腔位于蒸发器上方或者补偿腔与蒸发器位于同一水平面上。

本发明进一步的改进在于，冷凝器出口处设置有第二三通，支路通过第二三通与连接管路相连。

本发明进一步的改进在于，沸腾池内底部设置有带尺度梯度的柱状微结构。

本发明进一步的改进在于，带尺度梯度的柱状微结构包括沿工质流动方向设置的若干行微柱；从工质入口处至最远端，微柱间距逐渐增加，并且微柱表面粗糙度从4.1逐渐减小至1.3，形成递增的润湿梯度粗糙表面。

本发明进一步的改进在于，微柱的高度为60μm；微柱为直径为15μm的圆柱或等效直径为15μm的方柱。

本发明进一步的改进在于，毛细芯为镍-铜复合结构的毛细芯，包括设置在烧结铜粉上的烧结镍粉。