CN101074852A - 热管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热管，包括一管体，其内具有一密封腔室，并该密封腔室内封入有适量工作流体，该管体内壁上设有毛细结构，该管体包括依序密封组合的第一管段、第二管段及第三管段，其中该第一管段及第三管段为金属管段，该第二管段为非金属段。由于该第二管段为非金属材料，节省材料成本，且易控制其毛细结构有效孔隙率及一致性，提高孔隙率及含水量，进而提升热管性能。

Description

热管
技术领域
本发明涉及一种热传导装置，特别是指一种热管。
背景技术
热管因体积小、利用相变潜热作用快速输送大量热能、温度分布均匀、构造简单、重量轻、无需外加作用力、寿命长、低热阻、远距传输等特性，符合目前计算机散热模块的需求，因此被广泛用来解决散热问题。其基本构造是在密闭管材内壁衬以易吸收工作流体的毛细结构层，而其中央的空间则为空洞状态，并在抽真空的密闭管材内注入相当于毛细结构层孔隙总容积的工作流体。
热管依功能可区分为蒸发段、绝热段、冷却段三大区段。在蒸发段主要功能是快速吸收热量以使工作流体产生相变化反应而快速将热量传输至冷却段，因此需要高热传率材料；在冷却段主要功能要求是迅速将热量传输至大气中或散热体上，因此也要求高热传率材料；而在绝热段主要要求其冷凝液体能快速回流至蒸发段，同时是一绝热区段因此对于材料方面并无特定限制。
上述热管的驱动原理是：在蒸发段的毛细结构内的饱和工作流体，吸收外部热源的热量而蒸发，由于蒸汽产生的压差使蒸汽快速移动至冷却段。而蒸汽在冷却段放热而冷却凝缩成液体。此时，凝缩的工作流体被吸收于冷却段的毛细结构内，由于冷却段经绝热段至蒸发段的毛细管间的压差，而回归于冷却段。上述驱动工作流体的移动及回归过程循环运作，从而蒸发段不断经绝热段向冷却段持续性的传输热量。
目前的热管业界因传统制程关系而使用全金属管件为主体，但随着计算机产业的不同设计及需求，各种折弯压扁形状的热管不断的应用在计算机散热系统。然而，当热管经过折弯打扁后其传热性能常因毛细结构变形或脱落而大幅降低或失效，主要是毛细结构遭到严重破坏而影响热管的传热性能。同时，随着铜材料价格的不断上涨及双CPU的开发严重影响热管在IT产业的应用率，因此如果能降低热管的生产成本则热管将可以大量应用在散热系统。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种成本低、性能好的热管。
一种热管，包括一管体，其内具有一密封腔室，并该密封腔室内封入有适量工作流体，该管体内壁上设有毛细结构，该管体包括依序密封组合的第一管段、第二管段及第三管段，其中该第一管段及第三管段为金属管段，该第二管段为非金属管段。
与现有技术相比，上述热管由于第二管段为非金属材料，减少每根热管所使用的金属原料，节省材料成本，且使热管重量减轻；另，该第二管段为非金属材料构成，其有利于与环境绝热；更，该第二管段的毛细结构可预先形成并制程中可控制其有效孔隙率及结构一致性，提高孔隙率及含水量，进而提升热管性能。
下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明第一实施例的热管纵向截面图。
图2是本发明第二实施例的热管纵向截面图。
图3是本发明实施例的热管鳍片式毛细结构示意图。
图4是本发明实施例的热管凸柱式毛细结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，是为本发明第一实施例的热管的纵向截面图。该热管从整体看包括一内有密封腔室的管体100，其内壁面设有毛细结构，而在毛细结构内侧中央的空间则为蒸汽通道300，并管体100内部封入有适量工作流体(图未示)且可适度抽至一定的真空度。该管体100沿管体长度方向依据其各段的使用功能可分为蒸发段400、冷凝段600及位于二者之间的绝热段500。
该管体100包括对应蒸发段400的第一管段140、对应绝热段500的第二管段150及对应冷却段600的第三管段160，上述三者分别单独制造后经密封组合而形成管体100；该第一管段140及第三管段160分别涉及吸热及散热功能，因此其材料选择铝、铜或其合金等高热传导材料为主，该第一管段140及第三管段160内壁平滑设置或可设有若干微沟槽；而第二管段150主要作为蒸汽的传输及冷凝工作流体的回流，因此选择易造型的塑料、树脂、橡胶、合成纤维等高分子材料、陶瓷等无机材料或其复合性材料等非金属材料制成。
本实施例中，该第一管段140及第三管段160内壁上分别形成烧结粉末式第一毛细结构240及第三毛细结构260，而第三毛细结构260孔隙尺寸大于第一毛细结构240的孔隙尺寸，该第二管段150内壁上形成沟槽式第二毛细结构250。
可以理解地，该第一毛细结构240及第三毛细结构260也可为纤维式、格网式、蜂巢式或其复合式毛细结构，该第二毛细结构250也可为蜂巢式、格网式、纤维式、鳍片式、凸柱式或其复合式毛细结构。其中，该鳍片式毛细结构是指，如图3所示，于第二管段150内壁沿管体轴向延伸并朝向中心线凸出的若干间隔排列的鳍片152；该凸柱式毛细结构是指，如图4所示，于第二管段150内壁面向管体中心线凸出若干微小凸柱154。
还可以理解地，由于第二管段为易造型材料构成并其毛细结构可预先形成，从而本实施例的第二管段的内表面可形成其它各形状的凸起结构而使毛细通道具有流线形、椭圆形、缩管形等有助于工作流体流动的非等断面结构。
从上述可见，本发明实施例的热管毛细结构可通过两种方式形成：一是，将上述三个管段组合之后，三者内壁上共同设置除了烧结粉末式等需高温处理以外的毛细结构；二是，将上述三个管段内壁分别形成毛细结构之后，三者密封组合。
由于第二管段150为非金属材料，减少每根热管所使用的金属原料，节省材料成本，且使热管重量减轻；另，该第二管段150由易造型材料制成，毛细结构预先制程中可控制其有效孔隙率及结构一致性，提高孔隙率及含水量，进而提升热管性能；更，该第二管段150为高分子材料等非金属材料时，其作为绝热段更有利于发挥与环境绝热作用。
请参看图2，是本发明另一实施例的热管，其与第一实施例的主要差异是第二管段150’(绝热段500’)依实际需要作不同程度的折弯而形成非线性形状，此时该第二管段150’可由可挠性材料(如高分子材料)制成并其毛细结构250’一体形成，从而进行折弯时对毛细结构影响较小。
可以理解地，上述三个管段外形根据需求可以是圆形、方形或其它形状。

Claims (8)

1.一种热管，包括一管体，其内具有一密封腔室，并该密封腔室内封入有适量工作流体，该管体内壁上设有毛细结构，其特征在于：该管体包括依序密封组合的第一管段、第二管段及第三管段，其中该第一管段及第三管段为金属管段，该第二管段为非金属管段。
2.如权利要求1所述的热管，其特征在于：上述三个管段沿管体长度方向依次分为蒸发段、绝热段及冷凝段。
3.如权利要求1或2所述的热管，其特征在于：上述第二管段为高分子材料制成。
4.如权利要求3所述的热管，其特征在于：上述高分子材料为塑料、树脂、橡胶、合成纤维或其复合材料之一。
5.如权利要求1或2所述的热管，其特征在于：上述第二管段为高分子材料与无机材料的复合材料制成。
6.如权利要求1所述的热管，其特征在于：上述对应该第一管段及第三管段的毛细结构为沟槽式、烧结粉末式、纤维式、格网式、蜂巢式或其任一复合式之一。
7.如权利要求1所述的热管，其特征在于：上述对应该第二管段的毛细结构为沟槽式、纤维式、格网式、蜂巢式或其任一复合式之一。
8.如权利要求3所述的热管，其特征在于：上述第二管段的内表面形成凸起结构而使毛细通道具有流线形、椭圆形或缩管形的非等断面结构。
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