CN101131308A - 复合毛细结构的热管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合毛细结构的热管及其制造方法，此热管包含有一密封之中空壳管及至少一金属薄片。其中，中空壳管内部填充有一工作流体，而金属薄片是穿置于该中空壳管中。且该金属薄片被区分一第一毛细区段及一第二毛细区段，第一毛细区段上形成有若干个第一毛细结构，其用以吸附该工作流体，并且在第二毛细区段上亦形成有若干个第二毛细结构，其用以吸附工作流体，其中该第一毛细结构对工作流体产生的毛细力，是不等于第二毛细结构对工作流体产生的毛细力，从而使得该液态之工作流体朝向预定方向流动。该发明所述复合毛细结构的热管结构简单，具有较佳的热传导效率，并且其制造方法具有制造成本低廉的优点。

Description

复合毛细结构的热管及其制造方法

技术领域

本发明是与热管有关，特别是指一种具有若干种种不同毛细结构的热管及其制造方法者。

背景技术

目前，热管的基本结构，大体上均包含有：一外壳，其由具有良好导热性能的材料制成，并形成有可给予密封的容纳空间，外壳的内壁上设有呈沟状或网状等不同形状的毛细结构。将适量的工作流体，注入该容纳空间内，且其可为水、乙醇或丙酮等材料。

通过工作流体可容纳于被密闭之容纳空间内，进行气液两相变化，以及可沿毛细结构所布设的范围内移动的特性，使热管因此而具有可以迅速且有效传递热能的功能。因此一般热管均被定义有用以吸热之一加热段(或称蒸发段)、用以散热之一冷却段(或称冷凝段)，以及介于该二者间的一隔热段(或称绝热段)。

其中对热传导效率影响相当大之毛细结构，就先前技术所知，当其外壳为呈管状时，中国台湾专利公告第577537号新型专利案，揭露有于该外壳内壁设置沟槽的结构，中国台湾专利公开第200514957案发明案则揭露以锻压方式制造该中空管状外壳，并在其内壁形成沟槽状表面的方法；当该外壳呈平板状时，则中国台湾专利公告第435691号与第449040号新型专利案，分别揭露有于其容纳空间内部置入支撑片以做为毛细结构的技术。

前述各管状或平板状热管，由于均仅具有一种毛细结构，因此，在实际运用上，工作流体在该容纳空间内，在转变为气态或液态等不同型态的位置处，该热管由于缺乏与其对应的不同毛细结构，因此，将使其传递热能的效率无法充份发挥。虽然，以蚀刻方式在外壳之内壁上制造不同毛细结构，是属于可行的技术，但是其制造成本显然过于高昂，而非一般使用者所能接受者。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种具有若干种不同毛细结构的热管，且其具有较佳的热传导效率，并且此热管的制造方法具有制造成本低廉的优点。

为达成上述之目的，本发明提供一种具有复合毛细结构的热管，其包含有一密封的中空壳管及至少一金属薄片。其中，中空壳管内部填充有一工作流体，而金属薄片为穿置于该中空壳管中。金属薄片为被区分一第一毛细区段及一第二毛细区段，在第一毛细区段上形成有若干个第一毛细结构，用以吸附该工作流体，另，在第二毛细区段上形成有若干个第二毛细结构，用以吸附工作流体，其中在第一毛细结构对工作流体产生的毛细力，是不等于第二毛细结构对工作流体产生的毛细力，使液态的工作流体朝向预定方向流动。

本发明更提供一种复合毛细结构热管的方法，其步骤如下：(1)提供一中空壳管，并在其上预设一开口端，用以供一工作流体被填入中空壳管中。(2)提供至少一金属薄片，将金属薄片区隔为一第一毛细区段及一第二毛细区段，在第一毛细区段形成若干个第一毛细结构，并在第二毛细区段形成若干个第二毛细结构，使得该第一毛细结构对工作流体产生的毛细力，不等于第二毛细结构对工作流体产生的毛细力(3)在中空壳管内置入金属薄片与工作流体。(4)将中空壳管内部抽成真空。(5)封闭住该开口端。

本发明的功效在于，金属薄片是以冲压方式形成毛细结构之后，再被置入中空壳管中，从而利用毛细力去导引工作流体。其制作成本低于已知技术的热管结构，且其生产速率快，同时，金属薄片是可轻易地针对热管型态进行变化。此外，该金属薄片也可以根据蒸发及冷凝等需求，在不同区段形成不同的毛细结构，以达成最佳化的工作流体导引效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例之分解立体图；

图2为本发明第一实施例中，金属薄片之局部放大立体图；

图3为本发明第一实施例中，金属薄片之另一局部放大立体图；

图4为第一实施例之剖面示意图；

图5为本发明第二实施例之剖面示意图；

图6为本发明第三实施例之剖面示意图；

图7为本发明第四实施例之剖面示意图；

图8为本发明第五实施例之剖面示意图；

图9为本发明第六实施例中，金属薄片之局部放大立体图；及

图10为本发明第六实施例之剖面示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

首先请参阅图1、图2及图3所示，为本发明第一实施例所提供之一种复合毛细结构之热管，包含有一中空壳管10、至少一金属薄片20及一填充于中空壳管10中的工作流体(图中未示)。

中空壳管10为具良好热传导性能之材料，依据需求制成预定长度及弯折型态，具有至少一开口端11，此该开口端11可供金属薄片20及工作流体被置入中空壳管10，并于热管制作完成之后被封闭。

金属薄片20的型态为配合中空壳管10的型态，预先制作成适当长度及型态，穿置于中空壳管10之中。金属薄片20可区分为二个或二个以上的区段，以本实施例为例，其包含有一第一毛细区段22及一第二毛细区段23，分别位于金属薄片20的前半段及后半段，用以分别对应于热管的蒸发段及冷凝段。其中第一毛细区段22上形成有若干个长槽孔型态之第一毛细结构221，第二毛细区段23上形成有若干个圆孔型态之第二毛细结构231，第一毛细结构221及第二毛细结构231为针对第一毛细区段22及第二毛细区段23的作用进行设计，使第一毛细结构221及第二毛细结构231可分别对液态的工作流体产生不同的毛细力。此外，金属薄片20上可利用冲压或类似的方式，形成打凹的第三毛细结构21，其呈现沟槽型态，沿着中空壳管10长轴方向由中空壳管10的一端延伸至另一端，以吸附并导引工作流体沿中空壳管10的长轴方向移动。

制造热管时，是先取用一前述的中空壳管10，并将金属薄片20由中空壳管10的开口端11穿置入其内部，且使第一毛细区段22位于中空壳管10的前半段，而第二毛细区段23位于后半段，将适量的工作流体注入中空壳管10中，再抽取中空壳管10内部的气体以形成真空状态，最后将开口端11予以封闭。

金属薄片20的第三毛细结构21，是用以导引呈现液态的工作流体沿着中空壳管10的长轴方向移动。而金属薄片20两端的第一毛细区段22与第二毛细区段23，是透过不同型态的第一毛细结构221及第二毛细结构231对液态的工作流体产生毛细力。由于第一毛细结构221及第二毛细结构231可分别对液态的工作流体产生不同的毛细力，因此使液态的工作流体朝向预定的方向流动，亦即使工作流体由低温冷凝的位置流向高温蒸发的位置。因此第一毛细结构221及第二毛细结构231并不限定前述的长槽孔型态或圆孔型态，可为任意孔洞、凸点或凹孔的变换，使其等对工作流体产生的毛细力大小达到预期的关系即可。

以本实施例为例，若第一毛细区段22为对应于热管的低温冷凝段，而第二毛细区段23为对应于热管的高温蒸发段，则第一毛细结构221对于工作流体产生的毛细力就必须小于第二毛细区段23产生的毛细力。如此一来当气态的工作流体冷凝为液态之后，会被吸附于第一毛细结构221之上，接着在第三毛细结构21中移动至第二毛细区段23而被第二毛细结构231吸附，再由第二毛细区段23吸热蒸发。此时，由于第二毛细结构231产生的毛细力大于第一毛细结构221产生的毛细力，因此可以加速液态的工作流体由第一毛细区段22往第二毛细区段23位移。

此外，毛细结构也可以增加热交换区域的表面积，或增加气态的工作流体流动时所需之空间等，以达到增进热管传导热能效率的效果。

在制造方法上，本发明实施例透过冲压方式制作的第一毛细结构221、第二毛细结构231及第三毛细结构21，其制造成本及制造效率皆优于已知技术中以锻造、烧结方式制做毛细结构者。此外，本发明实施例中之中空壳管10的内壁，也可以形成与已知技术相同的毛细结构，而与金属薄片20形成相辅相乘之功效。

请参阅图4，为第一实施例之剖面示意图，揭示若干个金属薄片20置入中空壳管10内的情况。其中，金属薄片20是以其长轴方向之一侧边，接触并固定于中空壳管10的内壁上，其固定方式可为焊接、扩散熔接或粘着。在中空壳管中置入若干个金属薄片20，并使各金属薄片20之间形成一间隔距离，使毛细现象除可以发生在于各金属薄片20上的第一毛细结构(图未示)、第二毛细结构231及第三毛细结构21之外，也可以存在于相邻之二个金属薄片20之间，或金属薄片20表面与中空壳管10内壁之间等。

请再参阅图5所示，为本发明第二实施例所揭露之热管的剖面示意图，揭示若干个金属薄片20置入中空壳管10内之情况。其中若干个金属薄片20弯折形成双层，使各层中的第一毛细结构(图未示)、第二毛细结构231及第三毛细结构21互相对应，并以长轴方向之一侧边，接触并固定于中空壳管10之内壁上，从而利用双层结构之间也会产生毛细现象的作用来加强毛细力，以提升对液态工作流体的吸附效果。

请再参阅图6所示，为本发明第三实施例所揭露之热管的剖面示意图，揭示一金属薄片20置入中空壳管10内之情况。第三实施例是将金属薄片20卷绕成长圆管状，使其外径小于中空壳管10的内径。接着将金属薄片20置入中空壳管10中，金属薄片20可被其弹性恢复力撑张，而环绕并抵靠于中空壳管10之内壁上，形成紧迫固定效果。由于金属薄片20是与中空壳管10形成面接触，因此可以提升热传导效果，以加强被吸附于金属薄片20上的工作流体与中空壳管10之间的热交换作用。

请再参阅图7所示，为本发明第四实施例所揭露之热管的剖面示意图，揭示一平板型态的金属薄片20’置入中空壳管10内之情况。第四实施例是将金属薄片20卷绕成长圆管状，形成多层迭合的结构，并使其外径小于中空壳管10的内径。接着将金属薄片20置入中空壳管10中，金属薄片20可被其弹性恢复力撑张，而环绕并抵靠于中空壳管10之内壁上，形成紧迫固定效果。而金属薄片20之第三毛细结构21，并非冲压形成的凹、凸结构，而是长槽孔型态，沿着中空壳管10的长轴方向开设。金属薄片20是以开设第三毛细结构21部分抵靠于中空壳管10的内壁，亦即，金属薄片20被卷绕成长圆筒状后，第三毛细结构21为位于金属薄片20的外侧，使第三毛细结构21与中空壳管10的内壁结合形成沟槽型态。第一毛细结构(图未示)及第二毛细结构231是位于金属薄片20不接触中空壳管10的内壁的部分，亦即，金属薄片20被卷绕成长圆筒状后，第一毛细结构及第二毛细结构231位于金属薄片20的内侧。同时第一毛细结构及第二毛细结构231是分别与第三毛细结构21，从而吸附液态的工作流体，并使工作流体在第三毛细结构21中沿着长轴方向流动。

请再参阅图8所示，为本发明第五实施例所揭露的热管，揭示不同型态的第一金属薄片20a及第二金属薄片20b共同置入中空壳管10内的情况。第一金属薄片20a具有沟槽型态，且其沿长轴方向开设的第三毛细结构21a，并且第一金属薄片20a是被卷绕成长圆管状之后被置入中空壳管10中，而环绕并抵靠于中空壳管10的内壁上。而第一金属薄片20a更依不同区段开设有第一毛细结构(图未示)及第二毛细结构231a。第二金属薄片20b一平板型态，卷绕成长圆管状后置于第一金属薄片20a的内侧。第二金属薄片20b亦依据依不同区段开设有第一毛细结构(图未示)及第二毛细结构231b。因此，第一金属薄片20a及第二金属薄片20b可共同发挥作用，导引工作流体，其中第一金属薄片的20a的第三毛细结构21a可分别与中空壳管10的内壁以及第二金属薄片20b结合，由沟槽转变为半封闭的管状通道，以加强流体的导引效果。而平板型态的第二金属薄片20b，可以减少气态之工作流体于中空壳管10内形成的凹凸流动时的阻力。

请再参阅图9及图10所示，为本发明第六实施例所揭露之一种复合毛细结构之热管，揭示不同型态的第一金属薄片20c及第二金属薄片20d共同置入中空壳管10内的情况。其中第一金属薄片20c及第二金属薄片20d，大体上相同，其差异在于第一金属薄片20c的毛细结构201c，是以冲压制程形成一面为凸点，而另一面为凹孔的型态，使具备凹孔的一面可用以吸附液态的工作流体，而第二金属薄片20d的毛细结构201d如同前述各实施例，为圆孔或是槽孔型态。

Claims (19)

1.一种复合毛细结构的热管，其特征在于：该热管包含

一密封的中空壳管，其内部填充有一工作流体；及

至少一金属薄片，其穿置于中空壳管中，且该金属薄片被区分一第一毛细区段及一第二毛细区段，在该第一毛细区段上形成有若干个吸附工作流体的第一毛细结构；在该第二毛细区段上形成有若干个吸附该工作流体的第二毛细结构，其中，第一毛细结构对工作流体产生的毛细力不等于第二毛细结构对该工作流体产生的毛细力。

2.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：在金属薄片更形成有若干个第三毛细结构，其沿中空壳管的长轴方向延伸。

3.根据权利要求2所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该第三毛细结构为沟槽型态，且其由中空壳管的一端延伸至另一端。

4.根据权利要求2所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该第三毛细结构为长槽孔型态，且其由中空壳管的一端延伸至另一端。

5.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该金属薄片是其长轴方向的一侧边，接触并固定于中空壳管的内壁

6.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该金属薄片是被弯折形成双层结构。

7.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该金属薄片是被卷绕成长圆管状，使其该金属薄片而环绕并抵靠于该中空壳管。

8.根据权利要求7所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该金属薄片是被卷绕而形成多层迭合的结构。

9.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该第一毛细结构为选自一圆孔、一长槽孔、一凸点及一凹孔所成组合。

10.根据权利要求1所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该第二毛细结构为选自一圆孔、一长槽孔、一凸点及一凹孔所成组合。

11.一种复合毛细结构的热管，其特征在于：该热管包含

一密封的中空壳管，其内部填充有一工作流体；及

至少二金属薄片，密封于中空壳管内，该二金属薄片之分别具有若干个用以吸附该工作流体毛细结构，其中该些金属薄片其中之一的毛细结构对该工作流体产生的毛细力，是不等于另一个金属薄片的毛细结构对工作流体产生的毛细力。

12.根据权利要求11所述复合毛细结构的热管，其特征在于：部分之该些毛细结构沿着中空壳管的长轴方向延伸，以吸附并导引该工作流体沿该中空壳管的长轴方向移动。

13.根据权利要求12所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该部分之毛细结构为沟槽型态，由该中空壳管的一端延伸至另一端。

14.根据权利要求12所述复合毛细结构的热管，其特征在于：该部分之毛细结构为长槽孔型态，由该中空壳管的一端延伸至另一端。

15.根据权利要求11所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该金属薄片其长轴方向之一侧边，接触并固定于该中空壳管之内壁

16.根据权利要求11所述复合毛细结构的热管，其特征在于：金属薄片是被卷绕成长圆管状而互相抵靠。

17.根据权利要求11所述复合毛细结构的热管，其特征在于：各该毛细结构是选自一圆孔、一长槽孔、一凸点、一凹孔及一沟槽所成组合。

18.一种复合毛细结构的热管之制造方法，其特征在于：该方法包含有下述步骤：

提供一中空壳管，并在其上预设一开口端，用以供一工作流体被填入该中空壳管中；

提供至少一金属薄片，将该金属薄片区隔为一第一毛细区段及一第二毛细区段，在该第一毛细区段形成若干个第一毛细结构，并在该第二毛细区段形成若干个第二毛细结构，使该第一毛细结构对工作流体产生的毛细力，不等于该第二毛细结构对工作流体产生的毛细力；

在中空壳管内置入该金属薄片与工作流体；

将中空壳管内部抽成真空；及

封闭住该开口端。

19.根据权利要求18所述复合毛细结构的热管之制造方法，其特征在于：各该第一毛细结构与第二毛细结构是分别以冲压方式制成。

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