CN101576358B

CN101576358B - 蒸发器及运用此蒸发器的回路式热管

Info

Publication number: CN101576358B
Application number: CN2008100985012A
Authority: CN
Inventors: 练懿海; 孙辅笙; 胡胜雄
Original assignee: YANE TECHNOLOGY Inc
Current assignee: YANE TECHNOLOGY Inc; Advanced Thermal Devices Inc
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2028-05-05
Also published as: CN101576358A

Abstract

本发明公开了一种蒸发器，适用于一具有至少一连接管以及一工作流体的回路式热管，并包括一壳体、一芯材以及一间隔物。壳体与连接管连接，而芯材配置于壳体中，并具有多个毛细结构以及一止挡部。间隔物组装于壳体与芯材之间，并具有至少一沟槽。工作流体适于通过这些毛细结构与沟槽而流动至连接管中。间隔物的一第三端抵住止挡部。本发明的生产成本较低，且其产品良率较高。

Description

蒸发器及运用此蒸发器的回路式热管

技术领域

本发明是有关于一种蒸发器(evaporator)，且特别是有关于一种运用于回路式热管(loop heat pipe)中的蒸发器。

背景技术

为了使电子产品能够保持在其正常的工作温度范围之内，传统技艺通常会在电子产品的发热组件上配置散热鳍片(fin)，并同时配合风扇所提供的冷却气流来迅速地移除发热组件在运作时所产生的热能。然而，近年来一种通过液态(liquid state)与气态(gaseous state)的转换以将发热组件在运作时所产生的热能导出的回路式热管，因具有高传热量(30～6000W)与可远距离传热(0.3m～10m)等优点而逐渐受到重视。

图1为传统的一种回路式热管的示意图，而图2为图1中的蒸发器的立体分解图。请参考图1与图2，回路式热管100通常是由一蒸发器110、一与蒸发器110共同形成一封闭回路(close loop)的连接管(connecting pipe)120以及一适于在蒸发器110与连接管120中流动的工作流体(cooling fluid)所组成。蒸发器110包括一外管112、一配置于外管112中的内管114、一形成于内管114中的液体信道116以及多个形成于外管112与内管114之间的蒸气信道118。

位于液体信道116中的液态工作流体会经由内管114的多个毛细结构(capillary structures)渗透至这些蒸气信道118中，并会通过吸收发热组件在运作时所产生的热能而转换成气态。然后，气态工作流体会再经由这些蒸气信道118而流动至连接管120中。接着，流动于连接管120中的气态工作流体会被冷却而转换成液态，并会再回流至液体信道116中。如此一来，工作流体即可持续对发热组件进行散热。

值得注意的是，在传统技艺中，这些蒸气信道118通常是由形成于外管112的内表面或内管114的外表面的沟槽(ditch)所组成。然而，在外管112的内表面加工较为不易，因此不仅加工费用会较高，且外管112与内管114之间容易因加工误差而产生热泄漏。

另外，内管114通常是通过一模具以金属粉末烧结(sintered body made of metal powder)或高分子盐溶滤(leaching body made of high polymer salt)的方式所制成。因此，在内管114的外表面形成沟槽不仅会提高模具的制作成本，而且容易产生分布于内管114中的粉末不均匀与不易脱模的问题。

发明内容

本发明提供一种蒸发器，其生产成本较低。

本发明提供一种回路式热管，产品良率较高。

本发明提出一种蒸发器，适用于一具有至少一连接管以及一工作流体的回路式热管，并包括一壳体(case)、一芯材(wick)以及一间隔物(spacer)。壳体与连接管连接，而芯材配置于壳体中，并具有多个毛细结构以及一止挡部(stopper)。间隔物组装于壳体与芯材之间，并具有至少一沟槽、一第三端以及一第四端，间隔物的外形呈管状，间隔物环绕于芯材的一外表面。工作流体适于通过这些毛细结构与沟槽而流动至连接管中。间隔物的一第三端邻近于开口端并抵住(lean against)止挡部，第四端邻近于封闭端，并抵住第二端，而沟槽延伸于第三端与第四端之间，并延伸至封闭端之外。壳体的外形呈管状，且壳体具有一第一端以及一第二端，而连接管的相对两端分别连接于第一端与第二端。芯材的外形呈管状，且芯材还具有一开口端以及一封闭端，开口端朝向第一端，而封闭端邻近于第二端。

在本发明的一实施例中，上述壳体还具有一储液槽(reservoir)，且储液槽邻近于第一端。

在本发明的一实施例中，上述的间隔物是由一平板(flat plate)所弯曲而成，且平板的相对两侧形成间隔物的一缺口(gap)。

在本发明的一实施例中，上述的间隔物具有多个相互平行的沟槽。

在本发明的一实施例中，上述的沟槽包括直线沟槽(straight ditch)、斜线沟槽(oblique ditch)、螺旋状沟槽(spiral ditch)、放射状沟槽(radial ditch)或树枝状沟槽(branched ditch)。

在本发明的一实施例中，上述的沟槽贯穿间隔物的一内表面以及一外表面。

在本发明的一实施例中，上述的芯材是以金属粉末烧结或高分子盐溶滤而制成。

在本发明的一实施例中，上述的间隔物的材质包括金属、石墨(graphite)或陶瓷(ceramic)。

本发明更提出一种回路式热管，包括至少一连接管、一蒸发器以及一工作流体。蒸发器包括一壳体、一芯材以及一间隔物。壳体与连接管连接，而芯材配置于壳体中，并具有多个毛细结构以及一止挡部。芯材的外形呈管状，芯材还具有一开口端以及一封闭端，开口端朝向第一端，而封闭端邻近于第二端。间隔物组装于壳体与芯材之间，间隔物的外形呈管状，并具有至少一沟槽、一第三端以及一第四端，间隔物环绕于芯材的一外表面，其中间隔物的第三端邻近于开口端并抵住止挡部，且第四端邻近于封闭端，并抵住第二端，且沟槽延伸于第三端与第四端之间，并延伸至封闭端之外。工作流体适于通过这些毛细结构与沟槽而流动至连接管中。壳体的外形呈管状，且壳体具有一第一端以及一第二端，而连接管的相对两端分别连接于第一端与第二端。

在本发明的一实施例中，上述的壳体还具有一储液槽，且储液槽邻近于第一端。

在本发明的一实施例中，上述的间隔物是由一平板所弯曲而成，且平板的相对两侧形成间隔物的一缺口。

在本发明的一实施例中，上述的沟槽包括直线沟槽、斜线沟槽、螺旋状沟槽、放射状沟槽或树枝状沟槽。

在本发明的一实施例中，上述的间隔物的材质包括金属、石墨或陶瓷。

由于本发明系将壳体、芯材与具有沟槽的间隔物分开制作，以简化壳体与芯材的结构，因此不仅蒸发器及运用此蒸发器的回路式热管的整体生产成本会较低，且其产品良率亦会较高。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统的一种回路式热管的示意图。

图2为图1中的蒸发器的立体分解图。

图3为本发明一实施例的一种回路式热管的结构示意图。

图4为图3中的蒸发器的立体分解图。

图5A为弯曲成图4中的间隔物前的平板的上视图。

图5B为本发明另一实施例的平板的上视图。

图6为本发明另一实施例的一种回路式热管的结构示意图。

具体实施方式

图3为本发明一实施例的一种回路式热管的结构示意图，而图4为图3中的蒸发器的立体分解图。图5A为弯曲成图4中的间隔物前的平板的上视图，而图5B为本发明另一实施例的平板的上视图。

请先参考图3与图4，回路式热管200包括一连接管210、一蒸发器300以及一工作流体(未绘示)，其中蒸发器300是由一壳体310、一芯材320以及一间隔物330所组成。再者，壳体310与连接管210连接，而芯材320则是配置于壳体310中，并具有多个毛细结构。另外，间隔物330组装于壳体310与芯材320之间，并具有至少一沟槽332(此实施例的图式中示意地绘示出多个)。此时，这些沟槽332会在壳体310与芯材320之间形成蒸气信道，以使工作流体可通过这些毛细结构与这些沟槽332而流动至连接管210中，进而形成一循环系统。

值得注意的是，由于这些沟槽332形成于间隔物330上，因此壳体310的一内表面312与芯材320的一外表面322皆可为平滑的表面。如此一来，不仅可以较低的生产成本制作壳体310与芯材320，芯材320也会具有较高的产品良率。另外，相较于传统技艺，在间隔物330上制作沟槽332亦会较为容易，因此蒸发器300的整体制作成本亦会较低。以下将举出多个实施例说明蒸发器300的结构、材质与组装方法。

于本发明的一实施例中，壳体310、芯材320与间隔物330的外形皆呈管状，且壳体310可具有一第一端310a、一相对于第一端310a的第二端310b以及一可用以储存液态工作流体的储液槽314。储液槽314邻近于第一端310a，而连接管210的相对两端则可分别连接于第一端310a与第二端310b，以使连接管210与壳体310之间可形成一封闭回路。

再者，芯材320可通过金属粉末烧结或高分子盐溶滤的方式制成，且其可具有一开口端320a、一相对于开口端320a的封闭端320b以及一邻近于开口端320a的止挡部324。芯材320的中空部份由开口端320a朝向封闭端320b延伸，以形成一液体信道。

另外，间隔物330的材质例如是金属，且其例如是由图5A中所示的一平板330’所弯曲而成。如图5A所示，平板330’可具有多个互相平行的直线沟槽332’。这些沟槽332’贯穿平板330’的相对两面，并延伸于平板330’的相对两侧缘330a’与330b’之间。

当平板330’被弯曲而形成间隔物330后，这些沟槽332’即会形成间隔物330的这些沟槽332，而平板330’的相对两侧缘330a’与330b’则会分别形成间隔物330的一第三端330a以及一第四端330b。也就是说，这些沟槽332会贯穿间隔物330的一内表面334以及一外表面336，并会延伸于第三端330a与第四端330b之间。

当壳体310、芯材320与间隔物330制作完成后，间隔物330可先被套设于芯材320的外表面322，然后再与芯材320一起被插设于壳体310中，以完成蒸发器300的组装。此时，开口端320a与第三端330a会朝向第一端310a，且第三端330a会抵住止挡部324，而封闭端320b与第四端330b则会邻近于第二端310b，且第四端330b会抵住第二端310b。同时，储液槽314会连接于液体信道。接着，蒸发器300即可再与连接管210连接，以形成回路式热管200。

值得注意的是，这些沟槽332可延伸至封闭端320b之外，以使工作流体可通过这些沟槽332而由第二端310b流动至连接管210中。另外，当平板330’被弯曲成间隔物330后，平板330’的相对两侧缘330c’与330d’可不互相接触，以形成间隔物330的一缺口338。此时，间隔物330会具有弹性，以使其外表面336可较紧密的贴附于壳体310的内表面312，进而使壳体310与间隔物330之间可具有较高的热传导效率。然而，在其它未绘示的实施例中，间隔物330亦可直接制作成管状。此时，间隔物330可不具有缺口338。

当回路式热管200组装完成后，壳体310即可用以接触一热源(未绘示)，以使工作流体可对热源进行散热。此时，储存于储液槽314与液体信道中的液态工作流体可经由这些毛细结构渗透至这些沟槽332(蒸气信道)中，并可通过吸收热源所提供的热能而转换成气态。然后，气态工作流体可再经由这些沟槽332(蒸气信道)而由第二端310b流动至连接管210中。接着，流动于连接管210中的气态工作流体会被冷却而转换成液态，并会再回流至储液槽314与液体信道中，以使工作流体可持续对热源进行散热。

然而，本发明并不仅限于上述实施例。在其它未绘示的实施例中，回路式热管200还可包括多个连接管210，以提高流动于连接管210中的气态工作流体的冷却速率。另外，间隔物330还可以是由图5B中所示的具有斜线沟槽332”的平板330”所弯曲而成。换句话说，这些沟槽332不仅可以是直线沟槽，还可以是斜线沟槽、螺旋状沟槽、放射状沟槽、树枝状沟槽或是其它形状的沟槽。

此外，请参考图3，此实施例中的这些沟槽332并未贯穿间隔物330的第四端330b。但在其它未绘示的实施例中，这些沟槽332亦可贯穿间隔物330的第四端330b。除此之外，间隔物330的材质还可以是石墨或陶瓷，且其还可以铸造、机械加工、射出成型、冲压成型或脱腊铸造等方式制成。

图6为本发明另一实施例的一种回路式热管的结构示意图。请参考图6，相同的，此实施例中的回路式热管400亦包括连接管410、蒸发器500以及工作流体(未绘示)，且蒸发器500亦是由壳体510、芯材520与间隔物530所组成。然而，此实施例中的蒸发器500的结构不同于前一实施例中的蒸发器300。

于此实施例中，芯材520与间隔物530的外形皆呈板状，且壳体510可包括一储液槽512、一盖体514以及至少一支撑柱516(此实施例的图式中示意地绘示出多个)。再者，盖体514覆盖储液槽512，而芯材520配置于储液槽512中，且间隔物530则组装于盖体514与芯材520之间。除此之外，这些支撑柱516穿过芯材520，并以熔接(melting junction)、焊接(welding junction)或扩散接合(diffusion junction)的方式连接于储液槽512的底部与间隔物530之间。

另外，连接管410的相对两端皆连接于壳体510。其中，连接管410的一端位于芯材520邻近于间隔物530的一侧，而连接管410的另一端则位于芯材520远离于间隔物530的一侧。此外，间隔物530亦可具有多个沟槽532，且这些沟槽532可以是直线沟槽、斜线沟槽、螺旋状沟槽、放射状沟槽、树枝状沟槽或是其它形状的沟槽。

相同的，由于此实施例并不需要在盖体514与芯材520邻近于盖体514的一表面522上制作沟槽，因此不仅可以较低的生产成本制作壳体510与芯材520，芯材520也会具有较高的产品良率。

综上所述，由于本发明将壳体、芯材与具有沟槽的间隔物分开制作，以简化壳体与芯材的结构，因此不仅可以较低的生产成本制作壳体与芯材，芯材也会具有较高的产品良率。如此一来，不仅蒸发器及运用此蒸发器的回路式热管的整体生产成本会较低，且其产品良率亦会较高。

另外，当间隔物以平板弯曲而成时，间隔物会具有弹性。如此一来，间隔物的外表面即可较紧密的贴附于壳体的内表面，进而使壳体与间隔物之间可具有较高的热传导效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种蒸发器，适用于一具有至少一连接管以及一工作流体的回路式热管，其中该蒸发器包括：

一壳体，与该连接管连接，其中该壳体的外形呈管状，且该壳体具有一第一端以及一第二端，而该连接管的相对两端分别连接于该第一端与该第二端；

一芯材，配置于该壳体中，并具有多个毛细结构以及一止挡部，其中该芯材的外形呈管状，且该芯材还具有一开口端以及一封闭端，该开口端朝向该第一端，而该封闭端邻近于该第二端；以及

一间隔物，组装于该壳体与该芯材之间，并具有至少一沟槽，其中该间隔物的外形呈管状，且該间隔物具有一第三端以及一第四端，该间隔物环绕于该芯材的一外表面，其中该工作流体适于通过该些毛细结构与该沟槽而流动至该连接管中，且该间隔物的该第三端邻近于该开口端并抵住该止挡部，而该第四端邻近于该封闭端，并抵住该第二端，该沟槽延伸于该第三端与该第四端之间，并延伸至该封闭端之外。

2.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该壳体还具有一储液槽，且该储液槽邻近于该第一端。

3.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该间隔物是由一平板所弯曲而成，且该平板的相对两侧形成该间隔物的一缺口。

4.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该间隔物具有多个相互平行的沟槽。

5.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该沟槽包括直线沟槽、斜线沟槽、螺旋状沟槽、放射状沟槽或树枝状沟槽。

6.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该沟槽贯穿该间隔物的一内表面以及一外表面。

7.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该芯材是以金属粉末烧结或高分子盐溶滤而制成。

8.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该间隔物的材质包括金属、石墨或陶瓷。

9.一种回路式热管，包括：

至少一连接管；

一蒸发器，包括：

一间隔物，组装于该壳体与该芯材之间，并具有至少一沟槽，其中该间隔物的外形呈管状，且該间隔物具有一第三端以及一第四端，该间隔物环绕于该芯材的一外表面，其中该间隔物的该第三端邻近于该开口端并抵住该止挡部，且该第四端邻近于该封闭端，并抵住该第二端，该沟槽延伸于该第三端与该第四端之间，并延伸至该封闭端之外；以及

一工作流体，适于通过该些毛细结构与该沟槽而流动至该连接管中。

10.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该壳体还具有一储液槽，且该储液槽邻近于该第一端。

11.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该间隔物是由一平板所弯曲而成，且该平板的相对两侧形成该间隔物的一缺口。

12.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该间隔物具有多个相互平行的沟槽。

13.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该沟槽包括直线沟槽、斜线沟槽、螺旋状沟槽、放射状沟槽或树枝状沟槽。

14.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该沟槽贯穿该间隔物的一内表面以及一外表面。

15.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该芯材是以金属粉末烧结或高分子盐溶滤而制成。

16.如权利要求9所述的回路式热管，其特征在于，该间隔物的材质包括金属、石墨或陶瓷。