CN102723316A - 环路热管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环路热管结构，包含：一管体、一腔体、一第一毛细层、一第二毛细层及多沟槽，该管体连通该腔体，该腔体具有一第一腔室及一第二腔室及工作流体与一底部；该第一、二毛细层叠层设置于底部，该多沟槽选择设置于该第一毛细层及该底部其中任一；通过上述第一、二毛细层可令该腔室内避免产生过高的蒸气压，以提升环路热管整体散热效率。

Description

环路热管结构
技术领域
本发明涉及一种环路热管结构，尤指于腔室内以多不同导热系数与渗透率的毛细结构层叠层设置，以避免腔室中产生过高的蒸气压，以提升环路热管整体散热效率的环路热管结构。
背景技术
随着半导体科技的进步，积体电路(IC)已被大量地使用于个人电脑、笔记型电脑及网路伺服器等电子装置的晶片中。然而，由于集成电路的处理速度和功能显著提高，使得积体电路对应产生的废热亦显著增加，若不能有效地将此废热排除，则容易造成电子装置失效。因此，各种散热方式乃被提出，以使可迅速地将积体电路产生的废热排除，避免发生电子装置失效的情事。
就传统环路热管(Loop Heat Pipe LHP)设计有贮存器或补充室(resevior/compensation chamber)以储存适量工作流体(fluid)，使蒸发器(evaporator)能得到适当流体补充能容工作流体因为密度变化而引起的体积变化，并进一步滤过气体(gas)或气泡(bubble)，使其不致受其干扰破坏。
尽管环路热管(Loop Heat Pipe LHP)具有众多优点，但由于传统环路热管采用圆柱型结构蒸发器，使环路热管的蒸发器需要较大的空间，同时由于其圆柱外表面为圆弧面，因此无法直接与热源接触，有鉴于此开发另一平板式环路热管，并采用单一种的毛细结构作为芯(Wick)结构，而单一种的毛细结构作为芯(Wick)结构会使加热蒸发器的热很容易地进入补充室(resevior/compensation chamber)中，即出现严重的热漏现象，若要防止严重的热漏则必须将采用低导热系数的毛细结构作为芯(Wick)结构，则会令蒸发器产生很大的局部热阻，而若采用高导热的单层毛细结构作为芯(Wick)结构的话，则会令平板式环路热管初始启动变的相当困难，即需要过大的启动临界功率，在某些特殊工作情况下甚至无法启动。
另外，传统平板式环路热管壳体材料一般与该底板为相同材质，而蒸发器底板追求高导热性，再者，该平板式环路热管结构的特殊性，故当蒸发器底板受热时，其通过除底板外的其他壁面的热传导加热补充室(resevior/compensation chamber)内部的工作流体问题非常严重，有时该部分热甚至可以和蒸发器内部通过芯(Wick)结构所产生的热漏现象相当，当上述两种情况综合作用下时平板式环路热管的热性能变得很差，完全发挥不出平板式环路热管的优点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可防止热漏现象影响环路热管的散热效能的环路热管结构。
为达上述目的本发明提供一种环路热管结构，包含：一管体、一腔体、一第一毛细层、一第二毛细层及多沟槽；所述管体具有一第一端、一第二端及一通道，该通道连通所述第一端和所述第二端；该腔体具有一第一腔室、一第二腔室、工作流体与一底部，所述第一腔室具有一第一连接孔，所述第二腔室具有一第二连接孔，并该第二腔室的一侧延伸一支撑柱，所述第一连接孔、所述二连接孔分别与所述管体的第一端、第二端连接；所述第一毛细层设于所述腔体的底部；该第二毛细层覆盖于所述第一毛细层上方，该多沟槽选择设于该底部或该第一毛细层。
所述第一毛细层可提供环路热管结构运作时所需的足够的毛细力及降低工作流体流过该第一毛细层的压力损失；第二毛细层有效充当环路热管结构中锁热的功效，进而有效防止来自第一毛细层的热漏将第二腔室内的工作流体加热至很高的温度产生过高温的汽液两相平衡，且在第二腔室内产生过高的饱和蒸汽压，阻止该蒸汽压力管体内的液体回流至第二腔室内；通过上述环路热管结构可令该腔室内避免产生过高的蒸气压，以提升环路热管整体散热效率。
本发明提供了一种环路热管结构，包含：
一管体，具有一第一端、一第二端及一通道，该通道连通所述第一端与所述第二端；
一腔体，具有一第一腔室、一第二腔室、工作流体与一底部，所述第一腔室具有一第一连接孔，所述第二腔室具有一第二连接孔，并该第二腔室的一侧延伸一支撑柱，所述第一连接孔、所述第二连接孔分别与所述管体的第一端、第二端连接；
一第一毛细层，覆盖于所述底部上方；
一第二毛细层，覆盖于所述第一毛细层上方；
多沟槽，选择设置于该第一毛细层或所述腔体的底部。
实施时，所述腔体更具有一盖体及一底板，所述盖体与该底板对应盖合界定所述第一腔室和第二腔室，所述第一毛细层、所述第二毛细层设于所述底板上，并该多沟槽选择设置于该第一毛细层或所述腔体的底板。
实施时，该腔体更具有一工作管体，所述工作管体选择与所述第一腔室或所述第二腔室相连通。
实施时，所述第一毛细层和所述二毛细层选择为烧结粉末体、网格体、碳纤维或石墨。
实施时，所述第二毛细层的有效毛细半径大于该第一毛细层的有效毛细半径。
实施时，所述第二毛细层导热系数低于该第一毛细层的导热系数。
实施时，所述管体串套多散热鳍片。
实施时，所述盖体及该底板是异种材质或同种材质。
实施时，所述盖体的材质是不锈钢及碳钢或高分子材料。
实施时，所述第二毛细层的渗透率大于该第一毛细层的渗透率。
实施时，所述管体接设一冷凝装置。
实施时，所述管体接设一水冷装置。
与现有技术相比，本发明所述的环路热管结构，于腔室内以多不同导热系数与渗透率的毛细结构层叠层设置，以避免腔室中产生过高的蒸气压，以提升环路热管整体散热效率。
附图说明
图1是本发明环路热管结构的第一实施例立体分解图；
图2是本发明环路热管结构的第一实施例组合剖视图；
图3是本发明环路热管结构的第一实施例图2的A-A剖视图；
图3a是本发明环路热管结构的第一实施例图2的另一A-A剖视图；
图4是本发明环路热管结构的第二实施例立体分解图；
图5是本发明环路热管结构的第二实施例图4的B-B剖面图；
图5a是本发明环路热管结构的第二实施例图4的另一B-B剖面图；
图6是本发明环路热管结构的第三实施例立体组合图；
图7是本发明环路热管结构的第四实施例立体组合图；
图8是本发明环路热管结构的第五实施例立体组合图。
附图标记说明：环路热管结构-1；管体-11；第一端-111；第二端-112；通道-113；腔体-12；盖体-12a；底板-12b；第一毛细层-121；第二毛细层-122；第一腔室-123；第一连接孔-1231；第二腔室-124；第二连接孔-1241；支撑柱-1242；底部-125；工作管体-126；沟槽-13；工作流体-2；散热鳍片-3；冷凝装置-4；水冷装置-5。
具体实施方式
本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
请参阅图1、图2、图3，是本发明环路热管结构的第一实施例立体分解及组合剖视图及A-A剖视图，如图所示，本发明的环路热管结构1，包含：一管体11、一腔体12、一第一毛细层121、一第二毛细层122及多沟槽13；
所述管体11具有一第一端111及一第二端112及一通道113，该通道113连通所述第一、二端111、112。
所述腔体12具有一第一腔室123及一第二腔室124及工作流体2及一底部125，所述第一腔室123具有一第一连接孔1231，所述第二腔室124具有一第二连接孔1241，并该第二腔室124的一侧延伸一支撑柱1242，所述第一、二连接孔1231、1241分别与所述管体11的第一、二端111、112连接。
该第一毛细层121设于所述底部125及上方。
该第二毛细层122覆盖于所述第一毛细层121上方，该多沟槽13选择设于所述第一毛细层121及该底部125其中任一，本实施例的沟槽13设于该底部125作为说明，但并不引以为限，该多沟槽13亦可设置于该第一毛细层121一侧(如图3a所示)。
所述第一、二毛细层121、122可选择为烧结粉末体、网格体或碳纤维及石墨，本实施例以烧结粉末体作为说明但并不引以为限。
所述第二毛细层122的渗透率大于该第一毛细层121，且所述第二毛细层122导热系数低于该第一毛细层121的导热系数。
该腔体12更具有一工作管体126，所述工作管体126选择与所述第一腔室123及第二腔室124其中任一相连通，本实施例与第二腔室124相连通但并不引以为限，当制造该环路热管结构1时，可通过该工作管体126对该腔体12进行抽真空及注入工作流体2等工作，最后再将该工作管体126呈开放的一端进行封闭。
请参阅图4、图5，是本发明环路热管结构的第二实施例立体分解图及B-B剖面图，如图所示，本实施例的部分结构与所述第一实施例相同，因此在此则不再赘述，惟本实施例与所述第一实施例的不同处是本实施例的所述腔体12更具有一盖体12a及一底板12b，所述盖体12a与该底板12b对应盖合界定所述第一、二腔室123、124，所述第一、二毛细层121、122设于所述底板12b上，该多沟槽13可选择设于该第一毛细层121及该底板12b其中任一，本实施例将该多沟槽13设于该底板12b上作为说明，但并不引以为限，该多沟槽13亦可设置于该第一毛细层121一侧(如图4a所示)。
所述盖体12a及该底板12b是异种材质及同种材质其中任一，本实施例以异种材质作为说明，但并不引以为限；该盖体12a的材质是不锈钢及碳钢及高分子材料其中任一，本实施例选用与该工作流体2相容的低导热材质如不锈钢材质作为说明，但并不引以为限，所述底板12b则选用高导热的金属材质如铜材质作为说明。
请参阅图6，是本发明环路热管结构的第三实施例立体组合图，如图所示，本实施例的部分结构与所述第一实施例相同，故在此则不再赘述，惟本实施例与所述第一实施例的不同处是本实施例的管体11串套多散热鳍片3。
请参阅图7，是本发明环路热管结构的第四实施例立体组合图，如图所示，本实施例的部分结构与所述第一实施例相同，故在此则不再赘述，惟本实施例与所述第一实施例的不同处是本实施例的管体11接设一冷凝装置4。
请参阅图8，是本发明环路热管结构的第五实施例立体组合图，如图所示，本实施例的部分结构与所述第一实施例相同，故在此则不再赘述，惟本实施例与所述第一实施例的不同处是本实施例的管体11接设一水冷装置5。
请覆参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，如图所示，当所述环路热管结构1使用时，所述第一毛细层121的毛细半径(有效毛细半径)较小于第二毛细层122的毛细半径(有效毛细半径)，且选用导热系数较低于该第一毛细层121的第二毛细层122可增加该腔体12内的第一、二腔室123、124的热阻，并令工作流体2穿越第二毛细层122时产生较小的压力损失，而第二毛细层122可产生热锁(heatlock)效果，有效防止第一毛细层121的热量进入第二腔体124内的热漏情形发生，因而将第二腔室124内的工作流体2加热至高温，令第二腔室124内形成过高温度的汽液两相平衡，因而产生过高的饱和蒸气压，阻止管体11内的液态工作流体2回到第二腔室124中，此一结构不仅可满足提供该环路热管结构1整体所需的毛细力，又可使环路热管结构1可于标准之下或无重力的条件下顺利运作，并产生较小的局部热阻。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明申请范围所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (12)

1.一种环路热管结构，其特征在于，包含：
一管体，具有一第一端、一第二端及一通道，该通道连通所述第一端与所述第二端；
一腔体，具有一第一腔室、一第二腔室、工作流体与一底部，所述第一腔室具有一第一连接孔，所述第二腔室具有一第二连接孔，并该第二腔室的一侧延伸一支撑柱，所述第一连接孔、所述第二连接孔分别与所述管体的第一端、第二端连接；
一第一毛细层，覆盖于所述底部上方；
一第二毛细层，覆盖于所述第一毛细层上方；
多沟槽，选择设置于该第一毛细层或所述腔体的底部。
2.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述腔体更具有一盖体及一底板，所述盖体与该底板对应盖合界定所述第一腔室和第二腔室，所述第一毛细层、所述第二毛细层设于所述底板上，并该多沟槽选择设置于该第一毛细层或所述腔体的底板。
3.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，该腔体更具有一工作管体，所述工作管体选择与所述第一腔室或所述第二腔室相连通。
4.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一毛细层和所述二毛细层选择为烧结粉末体、网格体、碳纤维或石墨。
5.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二毛细层的有效毛细半径大于该第一毛细层的有效毛细半径。
6.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二毛细层导热系数低于该第一毛细层的导热系数。
7.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述管体串套多散热鳍片。
8.如权利要求2所述的环路热管结构，其特征在于，所述盖体及该底板是异种材质或同种材质。
9.如权利要求2所述的环路热管结构，其特征在于，所述盖体的材质是不锈钢及碳钢或高分子材料。
10.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二毛细层的渗透率大于该第一毛细层的渗透率。
11.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述管体接设一冷凝装置。
12.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述管体接设一水冷装置。
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