[发明专利]一种毛细泵环

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种毛细泵环。

背景技术

随着电子芯片的飞速发展，芯片体积越来越小，而集成度越来越大。据有关调查，芯片发热功率已经由几年前的100W发展到现在的200W以上，芯片的热流密度达到了10⁵-10⁶W/m²，并且有不断上升的趋势。高的热流密度势必导致温度急剧上升，电子元器件的工作温度在70～80℃的基础上每增加1℃，其可靠性就会下降5％，超过100℃会烧毁电子芯片，有三分之二以上的芯片均由于高温而失效。因此，电子芯片的散热成为业界内关注的焦点。

目前芯片散热的主要方式有风冷散热，水冷散热，热电制冷以及热管散热等。风冷散热由于设备简单，可靠性高，得到了广泛应用，但由于空气的热容量有限，风冷散热极限为130W，已经无法满足当前电子芯片的散热要求。水冷散热能力强，能够满足大部分芯片散热，但水冷散热结构复杂，需要外接泵的驱动，同时容易泄露，可靠性差，因此没有得到较好的推广。热电制冷需要大型的设备，携带不方便，不便于微小型电子芯片的散热。热管采用相变传热机制，散热量大，具有良好的等温性，结构简单，可靠性好，无需外部能源输入，在笔记本电脑等设备应用较为普遍。但热管为刚性直管，给安装带来不便，若将热管弯曲，其传热能力大打折扣；蒸汽和液体在同一根管内流动，由于携带极限，其散热能力也受到限制。

毛细泵环(capillary pumped loop，简称CPL)包括蒸发器和冷凝器，采用柔性PU管将两者连接起来。CPL跟传统热管一样采用相变传热，液体工质在蒸发器吸收汽化潜热，在冷凝器放出热量，散热性能大；蒸发器和冷凝器分开，可任意布置两者之间位置，安装方便，且具有一定的抗重力能力；蒸汽和液体在不同的管道中流动，无携带极限；系统靠吸液芯产生毛细抽吸力驱动，无需外加动力；吸液芯只存在于蒸发器中，系统流动阻力小，因此CPL的散热性能往往比传统热管高出2个数量级以上。目前CPL一般采用导热系数较好的金属作为吸液芯材料，热量大部分传到蒸发区域，还有一部分穿过吸液芯泄露到液体补偿室。这部分热量使得在液体补偿室产生气泡，阻碍液体达到蒸发区域，轻则降低CPL的散热性能，重则系统无法运行。此外，为了获得更大的毛细抽吸力，需要减小吸液芯的孔隙率，但该方法会增加液体工质的流动阻力。为了进一步提高CPL的散热性能，必须降低热量泄露到液体补偿室，还需要在提高毛细抽吸力的同时降低系统的流动阻力。目前大部分CPL的吸液芯采用单一孔隙率，很难达到该要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种毛细泵环。

本发明的具体技术方案如下：

一种毛细泵环，包括蒸发器、冷凝器、蒸汽联管和液体联管，蒸发器包括一进液口和一出气口，冷凝器包括一进气口和一出液口，蒸发器的出气口通过蒸汽联管与冷凝器的进气口相连通，冷凝器的出液口通过液体联管与蒸发器的进液口相连通，

所述蒸发器包括一壳体，该壳体内填充一吸液芯体，且该吸液芯体的上表面与壳体的内顶面形成一液体补偿室，液体补偿室连通所述进液口，该吸液芯体的底部与壳体的底壁贴合且设有纵向蒸汽槽，该蒸汽槽连通所述出气口，该吸液芯体的孔隙率从上到下逐渐增加，即从50％逐渐增加至90％。

在本发明的一个优选实施方案中，所述吸液芯体包括从上到下叠放填充的第一吸液芯和一第二吸液芯，且第一吸液芯的上表面与壳体的内顶面形成一液体补偿室，液体补偿室连通所述进液口，第二吸液芯的底部与壳体的底壁贴合且设有纵向蒸汽槽，该蒸汽槽连通所述出气口，其中第一吸液芯与第二吸液芯的孔隙率均从上到下逐渐增加，即从50％逐渐增加至90％。

进一步优选的，所述第一吸液芯与第二吸液芯之间通过若干直径1～2mm的钢珠隔开。

进一步优选的，所述第一吸液芯与液体补偿室之间通过一隔热层隔开，该隔热层上设有若干通孔。

进一步优选的，所述第一吸液芯的材质的导热系数小于第二吸液芯的材质的导热系数。

在本发明的一个优选实施方案中，所述液体补偿室的内顶面设有若干相互交错的沟槽，其宽度为2mm，深度为4mm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述冷凝器包括一连通进气口和出液口的冷凝腔体和设于其上下表面的散热翅片，该冷凝腔体内设有若干高度为10mm的凸柱，该凸柱的横截面为边长3mm的菱形或方形，且其在冷凝腔体内的排列方式为顺排或插排。进一步优选的，所述冷凝器还包括一连通所述冷凝腔体的阀门。