CN209623459U - 一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及传热设备技术领域，尤其涉及一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管。该毛细泵包括壳体以及分别设置在所述壳体中的加热器和毛细结构，所述壳体设有工质进口和工质出口，所述毛细结构的一端与所述工质进口相连通，所述毛细结构与所述壳体之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述工质出口相连通，所述加热器设置于所述毛细结构外部，所述加热器的发热部与所述壳体内壁非接触设置。本实用新型所述的毛细泵，能够避免加热器的热量直接向壳体传导，热量传导过程中的热阻更小，极大的降低了不利漏热，使更多的热量作为有效热量用于液体蒸发，使得毛细泵能够有效降低加热能耗，同时有效减少冷源的冷量负担，具有更优异的工作性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及传热设备技术领域，尤其涉及一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管。
背景技术
回路热管是一种利用工作介质发生气液相变进行高效传热的热控设备，它主要包括蒸发器、冷凝器、气体管路、液体管路，采用柔性金属薄壁管作为气体管路和液体管路，将蒸发器和冷凝器连接组成封闭回路，在冷源与热源之间能更好地进行柔性连接，更有利于实现远距离传热、隔离振动和电磁干扰等，在航天、超导、电子器件等领域得到了广泛的应用。
回路热管工作时，需要冷凝器中的液体工质能够通过液体管路顺利地向蒸发器进行传输和补给，使蒸发器内部始终拥有充足的液体工质，当液体补给不足或者不连续时，就会造成回路热管工作不稳定，甚至工作失效。目前由冷凝器向蒸发器传输液体工质的途径主要有三种：第一，依靠重力作用，使回路热管工作时冷凝器位置高于蒸发器，液体工质在重力作用下流入蒸发器；第二，在回路热管的回路上串联毛细泵，通过加热毛细泵，在毛细力驱动下使液体工质流向蒸发器；第三，在回路热管主回路上并联二次回路，二次回路上设有毛细泵，通过加热毛细泵，在毛细力驱动下使液体工质流向蒸发器。在很多应用环境中，无法依赖重力作用传输液体工质，需要借助第二、第三种方式使回路热管能够无重力或抗重力工作，尤其是对于工作在低温温区的回路热管，蒸发器由于远离冷源而很难被冷却，需要采用第二、第三种方式将冷凝器中的低温液体工质向远端的蒸发器传输。
现有毛细泵主要包括壳体和毛细结构，在毛细泵壳体外部设置有加热装置。毛细泵通常设置于冷凝器附近，其内部与冷凝器连通，以便毛细泵中能够及时存留冷凝液体，当毛细泵的毛细结构被液体浸润以后，通过加热装置对毛细泵加热，毛细结构内的液体工质蒸发，在毛细力作用下驱动冷凝器中的液体工质不断向蒸发器流动和传输。当毛细泵被外部的加热装置以总热量Q加热时，一部分热量Q1向毛细泵内部传递，用于毛细结构内液体工质蒸发，该热量越大，液体工质流动的流量越大，传输速度越快，这部分热量Q1被认为是有效热量；另一部分热量Q2在毛细泵壳体导热作用下进行横向传递，由于毛细泵设置于冷凝器附近，横向传递的热量直接流向冷凝器，导致冷凝器的冷量被无谓地消耗，这部分热量Q2被认为是不利的漏热。
现有毛细泵工作时，壳体横向漏热Q2较大，导致加热能耗Q增大，而且额外消耗冷量也会增大，增加了冷源的负担，降低了毛细泵的工作效率。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管，解决现有毛细泵工作时因不利漏热较大而导致加热能耗增大，冷源负担增加的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种毛细泵，包括壳体以及设置在所述壳体中的加热器，所述壳体设有工质进口和工质出口，所述加热器由毛细结构制成，所述加热器与所述工质进口相连通，所述加热器的发热部与所述壳体内壁非接触设置；所述加热器与所述壳体之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述工质出口相连通。
进一步地，所述加热器通过过渡连接件与所述工质进口相连通，所述过渡连接件由毛细结构制成。
具体地，所述加热器连接有引线，所述壳体设有供所述引线穿过的引线穿孔。
具体地，在所述引线穿孔与所述引线之间还设有绝缘层。
具体地，所述引线穿孔中安装有穿针，所述引线与所述穿针的一端相连，所述穿针的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体外部。
本实用新型提供了一种毛细泵，包括壳体以及分别设置在所述壳体中的加热器和毛细结构，所述壳体设有工质进口和工质出口；所述毛细结构的一端与所述工质进口相连通，所述毛细结构与所述壳体之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述工质出口相连通；所述加热器设置于所述毛细结构外部，且所述加热器的发热部与所述壳体内壁非接触设置。
具体地，所述加热器连接有引线，所述壳体设有供所述引线穿过的引线穿孔。
具体地，在所述引线穿孔与所述引线之间还设有绝缘层。
具体地，所述引线穿孔中安装有穿针，所述引线与所述穿针的一端相连，所述穿针的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体外部。
本实用新型还提供了一种回路热管，包括蒸发器、冷凝器和毛细泵，其中所述毛细泵采用上述任一所述毛细泵；
所述冷凝器中设有第一冷凝管路和第二冷凝管路；所述蒸发器的气体出口通过气体管路与所述第一冷凝管路相连，所述第一冷凝管路与所述毛细泵的工质进口相连；所述蒸发器的液体入口通过液体管路与所述第二冷凝管路相连，所述第二冷凝管路与所述毛细泵的工质出口相连。
本实用新型还提供了一种回路热管，包括蒸发器、冷凝器和毛细泵，其中所述毛细泵采用上述任一所述毛细泵；
所述冷凝器中设有第一冷凝管路和第二冷凝管路；所述蒸发器的气体出口通过气体管路与所述第一冷凝管路相连，所述第一冷凝管路通过液体管路与所述蒸发器的液体入口相连；
所述毛细泵的工质进口与所述第二冷凝管路相连，所述第二冷凝管路通过二次管路与所述蒸发器的液体入口相连；所述毛细泵的工质出口与所述气体管路相连。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
本实用新型提供的毛细泵，由毛细结构制成加热器，并将该加热器设置在壳体中，使得热量传导过程中的热阻更小，施加的热负荷能够快速对加热器自身的毛细结构内的液体工质进行加热，而且加热器的发热部与壳体内壁非接触设置，避免加热器的热量直接向壳体传导，极大的降低了不利漏热，使更多的热量作为有效热量用于液体蒸发，因此该毛细泵能够有效降低加热能耗，同时有效减少冷源的冷量负担，具有更优异的工作性能。
本实用新型提供的毛细泵，在壳体中设置加热器和毛细结构，并使加热器设置于所毛细结构外部，从而使加热器与毛细结构直接接触，热量传导过程中的热阻更小，加热器施加的热负荷能够快速对毛细结构内的液体工质进行加热，而且加热器的发热部与壳体内壁非接触设置，避免加热器的热量直接向壳体传导，极大的降低了不利漏热，使更多的热量作为有效热量用于液体蒸发，因此该毛细泵能够有效降低加热能耗，同时有效减少冷源的冷量负担，具有更优异的工作性能。
本实用新型提供的回路热管，将毛细泵与回路进行串联设置，或者将连接有毛细泵的二次回路与主回路并联设置。当毛细泵内存储充足的冷凝液体以后，毛细结构被液体浸润，由于加热器能够对毛细结构直接进行加热，从而有效降低了毛细泵的加热能耗，有效减少了冷源的冷量负担，进而使得回路热管能够更加高效、稳定的进行传热。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例毛细泵的结构示意图；
图2是本实用新型一种实施例毛细泵的结构示意图；
图3是本实用新型一种实施例毛细泵的结构示意图；
图4是本实用新型一种实施例回路热管的结构示意图；
图5是本实用新型一种实施例回路热管的结构示意图。
图中：1：蒸发器；11：吸液芯；12：外壳；13：蒸汽槽道；2：冷凝器；21：第一冷凝管路；22：第二冷凝管路；3：液体管路；4：气体管路；5：毛细泵；51：毛细结构；52：壳体；54：第一加热器；55：工质进口；56：工质出口；57：过渡连接件；521：气体腔室；541：第二加热器；542：引线；543：穿针；544：绝缘层；6：气库；7：二次管路；8：次储液器。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种毛细泵，包括壳体52、第一加热器54和毛细结构51，其中所述第一加热器54和毛细结构51分别设置在所述壳体52中。
所述壳体52设有工质进口55和工质出口56。在本申请的具体实施例中，所述壳体52采用圆柱状结构。
所述毛细结构51的一端与所述工质进口55相连通。在本申请的具体实施例中，所述毛细结构51采用一端开口的中空腔体。
所述毛细结构51的开口端与所述工质进口55相连通。所述毛细结构51的外侧壁与所述壳体52的内壁之间形成气体腔室521，所述气体腔室521与所述工质出口56相连通。通过所述毛细结构51能够将所述壳体52的内部空间分隔为液体侧与气体侧，其中液体侧为所述毛细结构51的中空腔体，气体侧为所述气体腔室521，以便在加热时能够使工质沿着由液体侧到气体侧的确定方向流动。
在本申请的具体实施例中，所述毛细结构51可以采用微槽、丝网、烧结粉末、多孔毡、多孔棉、泡沫金属、纤维束或其他具有毛细作用的材料制成。
在本申请的实施例中，所述第一加热器54设置于所述毛细结构51外部，也即，所述第一加热器54与所述毛细结构51直接接触连接，而且所述第一加热器54的发热部与所述壳体52内壁非接触设置，从而避免了与壳体接触的导热环节，减小了传热热阻，极大降低了加热损坏和壳体导热漏热，能够使更多的热量作为有效热量用于所述毛细结构51中的液体蒸发。
在本申请的具体实施例中，第一加热器54可以采用片状、丝状、块状、棒状或其他形式的加热结构。在安装时，可以将加热片或加热丝包缠于毛细结构51外表面。
在本申请的具体实施例中，为了便于蒸发的气体逸出，可以在所述毛细结构51外表面设置若干气体槽道(图中未示)。
在本申请的具体实施例中，所述第一加热器54连接有引线542，所述壳体52设有供所述引线542穿过的引线穿孔，所述引线542可以通过所述引线穿孔直接穿出设置于所述壳体52外部，从而与加热电源的引线连接。
在本申请的具体实施例中，为了便于装配，还可以在所述引线穿孔中安装穿针543，所述引线542与所述穿针543的一端相连，所述穿针543的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体52外部，然后将位于所述壳体52外部的穿针543与加热电源的引线连接。
在本申请的具体实施例中，如图1所示，当所述壳体52为导热材料壳体时，需要在穿针543与引线穿孔之间设置绝缘层544，用以防止引线542之间发生短路，同时所述绝缘层544还要实现壳体52内、外侧的密封作用。
在本申请的具体实施例中，如图2所示，当所述壳体52为绝缘材料壳体时，在所述穿针543与所述引线穿孔之间则不需要设置绝缘层，而是将所述穿针543的外侧壁与所述引线穿孔的内壁直接密封连接。由于绝缘材料的热导率通常要低于铜、铝、不锈钢等金属导热材料，采用绝缘材料制成的壳体52，其热阻较大，能够降低壳体52向冷凝器2的漏热。
如图3所示，本实用新型实施例提供一种毛细泵，包括壳体52和第二加热器541，其中所述第二加热器541设置在所述壳体52中。
所述壳体52设有工质进口55和工质出口56。
所述第二加热器541由毛细结构制成，也即，所述第二加热器541具有毛细结构的功能，这种结构形式能够使毛细泵的结构更加紧凑、简单。
在本申请的具体实施例中，可以将加热丝折叠、合并为束状构成所述第二加热器541，或将加热丝缠绕为线圈状或线团状构成所述第二加热器541，也可以由加热片蜷曲成螺旋状构成所述第二加热器541，还可以将加热片单层反复折叠成多层叠加状态构成所述第二加热器541，还可以将多个加热片并列叠加制成所述第二加热器541，还可以由多孔材料制成发热元件作为所述第二加热器541。此外，还可以将其他能够发热的材料或器件制成具有毛细结构的第二加热器541。
所述第二加热器541与所述工质进口55相连通，而且所述第二加热器541的发热部与所述壳体52内壁非接触设置，从而减少或避免所述第二加热器541的热量直接向所述壳体52传导，降低不利漏热。
在本申请的具体实施例中，为了提高毛细泵的工作性能，所述第二加热器541通过过渡连接件57与所述工质进口55相连通，其中所述过渡连接件57由毛细结构制成，通过所述过渡连接件57来避免所述第二加热器541与所述壳体52的直接接触，从而避免所述第二加热器541的热量直接向所述壳体52传导，降低了不利漏热。所述过渡连接件57不仅起到了隔热作用，还起到了液体传输的作用。
所述第二加热器541和所述过渡连接件57的外侧壁，与所述壳体52的内壁之间形成气体腔室521，所述气体腔室521与所述工质出口56相连通。
由于所述第二加热器541的发热部能够直接浸入在液体中，当所述第二加热器541工作时，发热部的温度升高，与之接触的液体蒸发出气体，然后逸出至所述气体腔室521中。也即，通过所述第二加热器541和所述过渡连接件57共同将所述壳体52的内部空间分隔为液体侧与气体侧，其中液体侧为所述第二加热器541和所述过渡连接件57的内部毛细结构，气体侧为所述气体腔室521，以便在加热时能够使工质沿着由液体侧到气体侧的确定方向流动。
在本申请的具体实施例中，所述第二加热器541连接有引线542，所述壳体52设有供所述引线542穿过的引线穿孔，所述引线542可以通过所述引线穿孔直接穿出设置于所述壳体52外部，从而与加热电源的引线连接。
在本申请的具体实施例中，为了便于装配，还可以在所述引线穿孔中安装穿针543，所述引线542与所述穿针543的一端相连，所述穿针543的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体52外部，然后将位于所述壳体52外部的穿针543与加热电源的引线连接。
在本申请的具体实施例中，当所述壳体52为绝缘材料壳体时，将所述穿针543的外侧壁与所述引线穿孔的内壁直接密封连接即可。
在本申请的具体实施例中，当所述壳体52为导热材料壳体时，需要在穿针543与引线穿孔之间设置绝缘层544，用以防止引线542之间发生短路，同时所述绝缘层544还要实现壳体52内、外侧的密封作用。
如图4所示，本实用新型实施例提供一种回路热管，包括蒸发器1、冷凝器2和毛细泵5，其中所述毛细泵5采用上述任一实施例所述的毛细泵。
所述冷凝器2中设有第一冷凝管路21和第二冷凝管路22，所述毛细泵5设置在所述冷凝器2附近。
所述蒸发器1的气体出口通过气体管路4与所述第一冷凝管路21相连，所述第一冷凝管路21与所述毛细泵5的工质进口相连。所述蒸发器1的液体入口通过液体管路3与所述第二冷凝管路22相连，所述第二冷凝管路22与所述毛细泵5的工质出口相连。
当冷凝器2中具有充足的液体工质以后，与冷凝器2临近的毛细泵5内也将存储一定量的液体工质。对毛细泵5进行加热，热量能够直接向毛细结构传递，毛细结构中的液体发生蒸发，产生的气体经过工质出口流入冷凝管路21，并重新凝结为液体。与此同时，在毛细结构的毛细作用驱动下，所述第一冷凝管路21中的液体工质不断地向毛细泵5内补充，从而驱动冷凝器2中的液体工质通过液体管路3不断向蒸发器1流动和传输。当蒸发器1中的吸液芯11被液体工质充分浸润以后，对蒸发器1施加热负荷，热量通过蒸发器1的外壳12向吸液芯11表面传递，使液体蒸发，产生的气体经过蒸发器1蒸汽槽道13流入气体管路4，然后流回冷凝器2，通过工质不断的发生相变和循环流动，将蒸发器1的热量不断的向冷凝器2传递。
在本申请的具体实施例中，当回路热管工作于低温温区时，为了防止在室温环境下回路内压力过高，通常还需要设置一个体积较大的气库6，所述气库6通过气库连管61与气体管路4连通。
如图5所示，本实用新型实施例提供一种回路热管，包括蒸发器1、冷凝器2和毛细泵5，其中所述毛细泵5采用上述任一实施例所述的毛细泵。
所述冷凝器2中设有第一冷凝管路21和第二冷凝管路22。
所述蒸发器1的气体出口通过气体管路4与所述第一冷凝管路21相连，所述第一冷凝管路21通过液体管路3与所述蒸发器1的液体入口相连。
所述毛细泵5的工质进口与所述第二冷凝管路22相连，所述第二冷凝管路22通过二次管路7与所述蒸发器1的液体入口相连，所述毛细泵5的工质出口与所述气体管路4相连。
为了提高毛细泵5供液的稳定性，在本申请的具体实施例中，还可以在毛细泵5与冷凝器2之间设置次储液器8。
在本申请的具体实施例中，当回路热管工作于低温温区时，为了防止在室温环境下回路内压力过高，通常还需要设置一个体积较大的气库6，所述气库6通过气库连管61与气体管路4连通。
在本申请的实施例中，二次回路中工质循环流动的途径依次为毛细泵5、第一冷凝管路21、液体管路3、蒸发器1、二次管路7、第二冷凝管路22、次储液器8、毛细泵5，当蒸发器1中存有充足的液体工质以后，开始启动主回路，主回路中工质循环流动的途径依次为蒸发器1、气体管路4、第一冷凝管路21、液体管路3、蒸发器1，从而将蒸发器1的热量不断向冷凝器2传递。
在本申请的实施例中，当毛细泵5内存储充足的冷凝液体以后，所述毛细泵5中的毛细结构被液体浸润，由于加热器能够对毛细结构直接进行加热，从而有效降低了毛细泵5的加热能耗，有效减少了冷源的冷量负担，进而使得回路热管能够更加高效、稳定的进行传热。
综上所述，本实用新型实施例所述的毛细泵，热量传导过程中的热阻更小，施加的热负荷能够快速对毛细结构内的液体工质进行加热，避免加热器的热量直接向壳体传导，极大的降低了不利漏热，使更多的热量作为有效热量用于液体蒸发，使得毛细泵能够有效降低加热能耗，同时有效减少冷源的冷量负担，具有更优异的工作性能。
本实用新型实施例所述的回路热管，由于毛细泵的加热器能够对毛细结构直接进行加热，降低了不利漏热，从而有效降低了毛细泵的加热能耗，有效减少了冷源的冷量负担，进而使得回路热管能够更加高效、稳定的进行传热。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种毛细泵，其特征在于：包括壳体以及设置在所述壳体中的加热器，所述壳体设有工质进口和工质出口，所述加热器由毛细结构制成，所述加热器与所述工质进口相连通，所述加热器的发热部与所述壳体内壁非接触设置；所述加热器与所述壳体之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述工质出口相连通。
2.根据权利要求1所述的毛细泵，其特征在于：所述加热器通过过渡连接件与所述工质进口相连通，所述过渡连接件由毛细结构制成。
3.根据权利要求1所述的毛细泵，其特征在于：所述加热器连接有引线，所述壳体设有供所述引线穿过的引线穿孔。
4.根据权利要求3所述的毛细泵，其特征在于：在所述引线穿孔与所述引线之间还设有绝缘层。
5.根据权利要求3所述的毛细泵，其特征在于：所述引线穿孔中安装有穿针，所述引线与所述穿针的一端相连，所述穿针的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体外部。
6.一种毛细泵，其特征在于：包括壳体以及分别设置在所述壳体中的加热器和毛细结构，所述壳体设有工质进口和工质出口；所述毛细结构的一端与所述工质进口相连通，所述毛细结构与所述壳体之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述工质出口相连通；所述加热器设置于所述毛细结构外部，且所述加热器的发热部与所述壳体内壁非接触设置。
7.根据权利要求6所述的毛细泵，其特征在于：所述加热器连接有引线，所述壳体设有供所述引线穿过的引线穿孔。
8.根据权利要求7所述的毛细泵，其特征在于：在所述引线穿孔与所述引线之间还设有绝缘层。
9.根据权利要求7所述的毛细泵，其特征在于：所述引线穿孔中安装有穿针，所述引线与所述穿针的一端相连，所述穿针的另一端穿过所述引线穿孔设置于所述壳体外部。
10.一种回路热管，其特征在于：包括蒸发器、冷凝器和毛细泵，其中所述毛细泵采用如权利要求1-5任一项所述的毛细泵，或所述毛细泵采用如权利要求6-9任一项所述的毛细泵；
所述冷凝器中设有第一冷凝管路和第二冷凝管路；所述蒸发器的气体出口通过气体管路与所述第一冷凝管路相连，所述第一冷凝管路与所述毛细泵的工质进口相连；所述蒸发器的液体入口通过液体管路与所述第二冷凝管路相连，所述第二冷凝管路与所述毛细泵的工质出口相连。
11.一种回路热管，其特征在于：包括蒸发器、冷凝器和毛细泵，其中所述毛细泵采用如权利要求1-5任一项所述的毛细泵，或所述毛细泵采用如权利要求6-9任一项所述的毛细泵；
所述冷凝器中设有第一冷凝管路和第二冷凝管路；所述蒸发器的气体出口通过气体管路与所述第一冷凝管路相连，所述第一冷凝管路通过液体管路与所述蒸发器的液体入口相连；
所述毛细泵的工质进口与所述第二冷凝管路相连，所述第二冷凝管路通过二次管路与所述蒸发器的液体入口相连；所述毛细泵的工质出口与所述气体管路相连。
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|---|---|---|---|
| CN201920101344.XU CN209623459U (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管 |
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| CN201920101344.XU CN209623459U (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管 |
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2019
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| CN109708504A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-03 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管 |
| CN109708504B (zh) * | 2019-01-22 | 2024-04-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种毛细泵及设有该毛细泵的回路热管 |
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