CN101619948A

CN101619948A - 回路式热管

Info

Publication number: CN101619948A
Application number: CN200810127919A
Authority: CN
Inventors: 王锋谷; 陈群鹏; 黄庭强; 王少甫; 许圣杰
Original assignee: Inventec Corp
Current assignee: Inventec Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-06

Abstract

本发明公开了一种回路式热管，适于对一发热源进行散热，包括一第一导管、一第一毛细结构、一第二毛细结构、一第二导管以及一工作流体。第一导管具有一蒸发部以及一冷凝部，其中蒸发部邻近于发热源。第一毛细结构配置于第一导管的一内表面上，并由蒸发部延伸至冷凝部。第二毛细结构配置于内表面上，并位于蒸发部中。第二导管连接于蒸发部与冷凝部之间。工作流体配置于第一导管与第二导管中，此工作流体适于由蒸发部通过第二导管而传递至冷凝部，并适于在第一导管中由冷凝部传递至蒸发部。

Description

回路式热管

技术领域

本发明是有关于一种热管，且特别是有关于一种回路式热管。

背景技术

近年来计算机、通讯与信息等相关产业迅速发展，电子产品与组件愈趋向于轻薄短小，因而促使其中发热量与发热密度逐渐增加，为解决这方面的问题，一种利用相变化的热管装置已逐渐被广泛地应用。

图1为传统的一种热管的结构示意图。请参考图1，热管100包括一封闭的金属管110、一配置于金属管110内壁的毛细结构(capillary structures)120以及一配置于金属管110以及毛细结构120的孔隙内的工作流体。其中，毛细结构120可利用金属粉末烧结(sintered body made of metal powder)而成。

当金属管110的一受热端接触一发热源时，发热源的热量会经由金属管110传递至毛细结构120中，以蒸发位于毛细结构120的孔隙内的液态工作流体。此时，位于毛细结构120孔隙内的液态工作流体会通过毛细作用(capillarity)持续由金属管110的一冷却端流动至金属管110的受热端，而气态工作流体则会经由金属管110的中空部份持续朝向金属管110的冷却端流动。

同时，位于冷却端的气态工作流体的热量会再经由金属管110的管壁而散逸至金属管110外。因此，位于冷却端的气态工作流体会逐渐在毛细结构120的孔隙中冷凝。如此一来，热管100即可通过工作流体的相变化与流动持续对发热源进行散热。

值得注意的是，热管100在对发热源进行散热时，气态工作流体和液态工作流体的流向正好相反。因此，工作流体在金属管110内流动时会承受较大的阻力。另一方面，配置于电子装置内部的热管100通常会被折弯或打扁，以配合电子装置的内部空间。如此一来，毛细结构120容易被破坏，造成液态工作流体不易通过毛细作用在毛细结构120的孔隙内流动。

图2为传统的一种回路式热管的结构示意图。请参考图2，回路式热管200包含一蒸发器210、一与蒸发器210共同形成一封闭回路的连接管220、一配置于连接管220上的冷凝器230以及一适于在蒸发器210与连接管220中流动的工作流体。蒸发器210包括一外管212、一配置于外管中并具有多个毛细结构的内管214、一形成于内管中的液体信道216以及一形成于外管212与内管214之间的蒸气信道218。

位于液体信道216中的液态工作流体会经由内管214的多个毛细结构渗透至这些蒸气信道218中，并会通过吸收发热源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218而流动至连接管220中。接着，流动于连接管220中的气态工作流体会被冷凝器230冷却而转换成液态，并继续回流至蒸发器210。如此一来，工作流体即可持续对发热源进行散热。

在回路式热管200中，气态工作流体和液态工作流体的流向大致上相同。因此，连接管220中的液态工作流体不仅可通过毛细作用朝向蒸发器210流动，气态工作流体通过压力差流动时还可推动液态工作流体流动。也因此，相较于热管100，回路式热管200的工作流体在流动时会承受较小的阻力。

值得注意的是，虽然回路式热管200的工作流体在流动时会承受较小的阻力，但气态工作流体通过冷凝器230后必须完全冷凝成液态工作流体才能通过毛细作用再回流至蒸发器210。如此一来，回路式热管200才可通过工作流体的相变化与流动持续对发热源进行散热。然而，相较于热管100，回路式热管200的热平衡及工作温度较不容易控制。

发明内容

本发明提供一种回路式热管，其可具有较佳的传热效率，且其使用时的稳定度较高。

本发明提出一种回路式热管，适于对一发热源进行散热。此回路式热管包括一第一导管、一第一毛细结构、一第二毛细结构、一第二导管以及一工作流体。第一导管具有一蒸发部以及一冷凝部，其中蒸发部邻近于发热源。第一毛细结构配置于第一导管的一内表面上，并由蒸发部延伸至冷凝部。第二毛细结构配置于内表面上，并位于蒸发部中。第二导管连接于蒸发部与冷凝部之间。工作流体配置于第一导管与第二导管中，其中工作流体适于由蒸发部通过第二导管而传递至冷凝部，并适于在第一导管中由冷凝部传递至蒸发部。

在本发明的一实施例中，上述的第一毛细结构为多个形成于内表面上的沟槽，而上述的第二毛细结构为一烧结结构。

在本发明的一实施例中，上述的第一毛细结构与上述的第二毛细结构为一体成型的烧结结构。

在本发明的一实施例中，上述的第二毛细结构具有一排出端以及一回流端，且发热源与第二导管邻近于排出端。

在本发明的一实施例中，上述的排出端为一开放端，而上述的回流端为一封闭端。

在本发明的一实施例中，上述的排出端的厚度小于上述的回流端的厚度。

在本发明的回路式热管中，液态工作流体与气态工作流体的流动方向大致上相同。因此，工作流体在第一导管与第二导管中流动时会承受较小的阻力。再者，气态工作流体通过冷凝部后可不需要完全转换成液态工作流体。换句话说，在第一导管中由冷凝部朝向蒸发部流动的工作流体可处于液气共存的状态。因此，本发明的回路式热管的热平衡以及工作温度较容易控制。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举一实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统的一种热管的结构示意图。

图2为传统的一种回路式热管的结构示意图。

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中沿A-A线的剖面图。

图5为图3中沿B-B线的剖面图。

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。请参考图3，回路式热管300适于对一发热源进行散热，其中发热源例如是中央处理器(centralprocessing unit，CPU)或是其它电子组件。回路式热管300包括一第一导管310、一第一毛细结构320、一第二毛细结构330、一第二导管340以及一工作流体。

第一导管310的相对两端分别为一蒸发部312以及一冷凝部314，其中蒸发部312邻近于发热源。再者，第一毛细结构320配置于第一导管310的一内表面上，并由蒸发部312延伸至冷凝部314，而第二毛细结构330则配置于内表面上，并位于蒸发部312中。另外，第二导管340连接于蒸发部312与冷凝部314之间，而工作流体则适于在第一导管310与第二导管340中流动。

更详细而言，发热源所产生的热量会经由第一导管310传递至蒸发部312的第一毛细结构320与第二毛细结构330中，以蒸发位于第一毛细结构320与第二毛细结构330中的液态工作流体。同时，位于冷凝部314的气态工作流体则会被冷却，以在第一导管310的内表面凝结成液态。因此，位于蒸发部312的气态工作流体会逐渐增加，而位于冷凝部314的气态工作流体则会逐渐减少。如此一来，气态工作流体即可通过压力差而由蒸发部312通过第二导管340流向冷凝部314。同时，液态工作流体则会在第一毛细结构320的孔隙中通过毛细作用持续由冷凝部314朝向蒸发部312流动。也因此，本发明的回路式热管300可通过工作流体的相变化与流动持续对发热源进行散热。

值得注意的是，液态工作流体是在第一毛细结构320的孔隙中通过毛细作用由冷凝部314朝向蒸发部312流动。因此，部份未在冷凝部314凝结成液态的气态工作流体亦可在第一导管310的中空部份316中由冷凝部314朝向蒸发部312流动。换句话说，即使气态工作流体并未在冷凝部314完全冷凝成液态工作流体，本发明的回路式热管300仍可持续对发热源进行散热。也因此，相较于传统技艺中的回路式热管200，本发明的回路式热管300的热平衡及工作温度较容易控制。

另外，在本发明的回路式热管300中，气态工作流体和液态工作流体的流向大致上相同。因此，液态工作流体不仅可在第一毛细结构320的孔隙中通过毛细作用持续由冷凝部314朝向蒸发部312流动，气态工作流体在第一导管310的中空部份316中由冷凝部314朝向蒸发部312流动时还可推动液态工作流体流动。也因此，相较于传统技艺中的热管100，本发明的回路式热管300的工作流体在第一导管310中流动时会承受较小的阻力。

图4为图3中沿A-A线的剖面图，而图5为图3中沿B-B线的剖面图。请先参考图3及图4，于此实施例中，第一导管310例如是一沟槽管，而第一毛细结构320即为形成于第一导管310内表面的多个沟槽。再者，第二导管340例如是一平滑管，以使气态工作流体在第二导管340中流动时可具有较佳的流动效率。另外，在其它未绘示的实施例中，第一导管310与第二导管340亦可为一体成型的沟槽管，以缩短回路式热管300的制程。

此外，请参考图3及图5，第二毛细结构330例如是形成于第一导管310内表面的一管状烧结结构，且其可以是利用金属粉末烧结而成。除此之外，第二毛细结构330可具有一排出端E以及一回流端I，且发热源可邻近于排出端E。

值得注意的是，在形成第二毛细结构330时可使其排出端E的厚度小于回流端I的厚度。换句话说，即是使第二毛细结构330在排出端E所剩余的内径大于回流端I所剩余的内径。如此一来，位于蒸发部312的气态工作流体通过排出端E的阻力即会小于其通过回流端I的阻力。因此，当位于蒸发部312的气态工作流体逐渐增加时，气态工作流体大致上会朝向第二导管340流动。如此一来，即可避免气态工作流体和液态工作流体在第一导管310中朝向相反的方向流动。

另一方面，此实施例中的发热源邻近于排出端E，以使液态工作流体在排出端E的蒸发速率会大于液态工作流体在回流端I的蒸发速率。因此，当第二毛细结构330在回流端I所剩余的内径极小时，累积在第二毛细结构330的孔隙中的液态工作流体可能会填满回流端I所剩余的内径。如此一来，更可避免气态工作流体和液态工作流体在第一导管310中朝向相反的方向流动。

此外，在其它未绘示的实施例中，排出端E可为一开放端，而回流端I则可为一封闭端。如此一来，位于蒸发部312的气态工作流体将只能朝向第二导管340流动。

除此之外，于此实施例中，第一毛细结构320为多个形成于第一导管310内表面的沟槽。而且，即使使用者对第一导管310进行折弯或打扁等加工步骤，液态工作流体大致上仍可在沟槽中通过毛细作用流动。因此，相较于传统技艺中的热管100，本发明的回路式热管300较适于配合组装空间再加工。

另外，在其它未绘示的实施例中，当回路式热管300可不需要被折弯或打扁时，第一毛细结构320与第二毛细结构330还可以是一体成型的烧结结构。

综上所述，在本发明的回路式热管中，液态工作流体与气态工作流体的流动方向大致上相同。因此，液态工作流体不仅可通过毛细作用流动，气态工作流体流动时还可推动液态工作流体流动。也因此，相较于传统技术中的热管，本发明的回路式热管的工作流体在流动时会承受较小的阻力。

再者，当工作流体通过冷凝部后，冷凝成液态的工作流体可在第一毛细结构的孔隙中通过毛细作用由冷凝部朝向蒸发部流动，而剩余的气态工作流体则可在第一导管的中空部份中由冷凝部朝向蒸发部流动。因此，即使气态工作流体并未在冷凝部完全冷凝成液态工作流体，本发明的回路式热管仍可持续对发热源进行散热。也因此，相较于传统技术中的回路式热管，本发明的回路式热管的热平衡及工作温度较容易控制。

除此之外，本发明的回路式热管可通过沟槽来取代部份的烧结结构。而且，即使使用者对第一导管进行折弯或打扁等加工步骤，液态工作流体大致上仍可在沟槽中通过毛细作用流动。因此，相较于传统技术中的热管，本发明的回路式热管较适于配合组装空间再加工。

虽然本发明已以一实施例揭露如上，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

1.一种回路式热管，适于对一发热源进行散热，该回路式热管包括：

一第一导管，具有一蒸发部以及一冷凝部，其中该蒸发部邻近于该发热源；

一第一毛细结构，配置于该第一导管的一内表面上，并由该蒸发部延伸至该冷凝部；

一第二毛细结构，配置于该内表面上，并位于该蒸发部中；

一第二导管，连接于该蒸发部与该冷凝部之间；以及

一工作流体，配置于该第一导管与该第二导管中，其中该工作流体适于由该蒸发部通过该第二导管而传递至该冷凝部，并适于在该第一导管中由该冷凝部传递至该蒸发部。

2.如权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该第一毛细结构为多个形成于该内表面上的沟槽，而该第二毛细结构为一烧结结构。

3.如权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该第一毛细结构与该第二毛细结构为一体成型的烧结结构。

4.如权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该第二毛细结构具有一排出端以及一回流端，且该发热源与该第二导管邻近于该排出端。

5.如权利要求4所述的回路式热管，其特征在于，该排出端为一开放端，而该回流端为一封闭端。

6.如权利要求4所述的回路式热管，其特征在于，该排出端的厚度小于该回流端的厚度。