CN102760709A - 环路热管结构 - Google Patents

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Abstract

一种环路热管结构，包含：一本体、一第一管体；所述本体具有一第一腔室及一第一毛细层及一底部，第一毛细层设于前述第一腔室内；该第一管体具有一第一入口端及一第一出口端连通该本体，该第一入口端具有一第二腔室与该第一毛细层连通，此一结构可降低该本体整体高度，更可令该本体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
一种环路热管结构，尤指可大幅降低蒸发器的高度，以克服使用空间受限，同时有效防止热漏问题的环路热管结构。
背景技术
随着半导体科技的进步，集成电路(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，使得集成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，各种散热方式被提出，以使可迅速地将集成电路产生的废热排除，避免发生电子装置失效的情况。
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，故无法直接与热源接触。有鉴于此开发另一平板式环路热管，该补充室(compensation chamber)结构设于蒸发器的毛细结构的上方，但该环路热管(Loop Heat Pipe LHP)的结构容易出现严重的热漏问题，从而令启动变得较困难，将会产生较高的总热阻。
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/compensationchamber)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。
再者，现行电子设备设计越来越轻薄短小，故内部空间相对于变小许多，故产生空间上受限，散热装置整体大小过大及厚度过厚则成为首要改善的问题。
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。
本发明的次要目的在于提供一种可降低环路热管整体高度以适应较窄使用空间的环路热管结构。
为达上述目的，本发明提供一种环路热管结构，其包含：
一本体，具有一第一腔室、一第一毛细层、一底部及至少一沟槽，该第一毛细层设于前述第一腔室内并界定一第一主腔室及一第一副腔室，所述第一毛细层填充有工作流体，所述沟槽设于前述第一毛细层及该底部的其中之一；
一第一管体，具有一第一入口端及一第一出口端，该第一入口端具有一第二腔室并穿设前述本体一侧且与该第一毛细层连通，该第一出口端穿设于前述本体另一侧并连通前述第一副腔室。
所述的环路热管结构，其中，所述本体更具有一盖体及一底板，所述盖体与该底板对应盖合，前述第一毛细层设于前述底板上并与所述底板共同界定前述第一主腔室及该第一副腔室，所述沟槽设于前述底板及该第一毛细层的其中之一。
所述的环路热管结构，其中，所述第二腔室具有一第二毛细层。
所述的环路热管结构，其中，该本体更具有一工作管体。
所述的环路热管结构，其中，所述第一毛细层为烧结粉末体、网格体、碳纤维及石墨的其中之一。
所述的环路热管结构，其中，所述第二毛细层的有效毛细半径大于等于该第一毛细层。
所述的环路热管结构，其中，所述第二毛细层的导热系数低于该第一毛细层的导热系数。
所述的环路热管结构，其中，所述第一管体串套多个散热鳍片。
所述的环路热管结构，其中，更具有一第二管体，具有一第二入口端及一第二出口端，该第二入口端具有一第三腔室并穿设前述本体一侧且与该第一毛细层连通，该第二出口端穿设于该本体另一侧并连通前述第一副腔室。
所述的环路热管结构，其中，所述第三腔室具有一第三毛细层。
所述的环路热管结构，其中，所述第二毛细层的渗透率大于等于该第一毛细层。
所述的环路热管结构，其中，所述第三毛细层的渗透率大于等于该第一毛细层。
所述的环路热管结构，其中，所述第一管体接设一冷凝装置。
所述的环路热管结构，其中，所述第一管体接设一水冷装置。
所述的环路热管结构，其中，所述第二管体接设一冷凝装置。
所述的环路热管结构，其中，所述第二管体接设一水冷装置。
所述的环路热管结构，其中，该第一入口端呈扁平状。
所述的环路热管结构，其中，该第二入口端呈扁平状。
所述的环路热管结构，其中，更具有一第四毛细层，所述第四毛细层设于前述第一毛细层一侧。
所述的环路热管结构，其中，所述第一副腔室具有一第一端及一第二端，所述第一端与该第二端相连通，并该第一副腔室由该第二端向该第一端逐渐渐缩。
通过将第二腔室设置于该本体外部，不仅可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，更可大幅降低该本体的高度，进而有效适应任何空间受限的场合。
附图说明
图1为本发明环路热管结构的第一实施例立体分解图；
图2为本发明环路热管结构的第一实施例立体组合图；
图3a为本发明环路热管结构的第一实施例A-A剖面图；
图3b为本发明环路热管结构的第一实施例另一A-A剖面图；
图3c为本发明环路热管结构的第一实施例C-C剖面图；
图4a为本发明环路热管结构的第一实施例B-B剖面图；
图4b为本发明环路热管结构的第一实施例另一B-B剖面图；
图5a为本发明环路热管结构的第二实施例的立体分解图；
图5b为本发明环路热管结构的第二实施例的另一立体分解图；
图6为本发明环路热管结构的第二实施例的立体组合图；
图7为本发明环路热管结构的第三实施例的立体组合图；
图8为本发明环路热管结构的第四实施例的立体组合图；
图9a为本发明环路热管结构的第四实施例的D-D剖视图；
图9b为本发明环路热管结构的第四实施例的D-D剖视图；
图10为本发明环路热管结构的第五实施例的立体分解图；
图11为本发明环路热管结构的第六实施例的立体组合图；
图12为本发明环路热管结构的第七实施例的立体组合图；
图13为本发明环路热管结构的第八实施例的组合剖视图。
附图标记说明：1-本体；1a-盖体；1b-底板；11-第一腔室；111-第一主腔室；112-第一副腔室；12-第一毛细层；13-底部；14-沟槽；15-工作管体；16-第四毛细层；2-第一管体；21-第一入口端；211-第二腔室；2111-第二毛细层；22-第一出口端；3-工作流体；4-散热鳍片；5-第二管体；51-第二入口端；511-第三腔室；512-第三毛细层；52-第二出口端；6-冷凝装置；7-水冷装置。
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，将依据所附附图的较佳实施例予以说明。
请参阅图1、图2、图3a、图3b、图3c、图4a、图4b，为本发明环路热管结构的第一实施例立体分解及组合与A-A及B-B及C-C剖面图，如图所示，所述环路热管结构，包含：一本体1、一第一管体2；
所述本体1具有一第一腔室11、一第一毛细层12、一底部13及至少一沟槽14；其中第一毛细层12设于前述第一腔室11内，并界定一第一主腔室111及一第一副腔室112，所述第一毛细层12填充有工作流体3，所述沟槽14可选择设于前述第一毛细层12(如图3a所示)及该底部13(如图3b所示)其中之一，所述沟槽14间隔排列设置于该底部13(如图3c所示)。
所述第一管体2具有一第一入口端21及一第一出口端22，该第一入口端21具有一第二腔室211并穿设前述本体1一侧，并与该第一毛细层12连通，该第一出口端22穿设于前述本体1另一侧，并连通前述第一副腔室112(如图4a所示)，所述第二腔室211亦可设有一第二毛细层2111(如图4b所示)。
所述第一毛细层12可选择为烧结粉末体、网格体、碳纤维及石墨其中之一，本实施例以烧结粉末体作为说明但并不引以为限。
所述本体1更具有一工作管体15，该工作管体15一端连通该第一腔室11。
请参阅图5a、图5b、图6，为本发明环路热管结构的第二实施例的立体分解及组合图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为所述本体1更具有一盖体1a及一底板1b，所述盖体1a与该底板1b对应盖合，前述第一毛细层12设于前述底板1b上，并共同界定前述第一主腔室111及该第一副腔室112，并所述沟槽14选择设于底板1b(如图5a所示)及第一毛细层12(如图5b所示)其中之一。
请参阅图7，为本发明环路热管结构的第三实施例的立体组合图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为所述第一管体2串套多个散热鳍片4。
请参阅图8、图9a、图9b，为本发明环路热管结构的第四实施例的组合图及D-D剖视图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为本实施例更具有一第二管体5具有一第二入口端51及一第二出口端52，该第二入口端51具有一第三腔室511，并穿设前述本体1一侧与该第一毛细层12连通，该第二出口端52穿设于该本体1另一侧，并连通前述第一副腔室112，所述第三腔室511亦可设有一第三毛细层512(如图9b所示)。
请参阅图10，为本发明环路热管结构的第五实施例的立体分解图，如图所示，本实施例部分结构与前述第二实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第二实施例不同之处为本实施例更具有一第四毛细层16，所述第四毛细层16设于前述第一毛细层12一侧。
请参阅图11，为本发明环路热管结构的第六实施例的立体组合图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为本实施例所述第一管体2及第二管体5接设一冷凝装置6。
请参阅图12，为本发明环路热管结构的第七实施例的立体组合图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为本实施例所述第一、二管体2、5接设一水冷装置7。
综前述各实施例的所述第二、三毛细层2111、512的渗透率可以大于等于该第一毛细层12，该第一、二入口端21、52呈扁平状。
请参阅图13，为本发明环路热管结构的第八实施例的立体组合图，如图所示，本实施例部分结构与前述第一实施例相同，故在此将不再赘述，然而本实施例与前述第一实施例不同之处为本实施例的所述第一副腔室112具有一第一端1121及一第二端1122，所述第一端1121与该第二端1122相连通，并该第一副腔室112由该第二端1122向该第一端1121逐渐渐缩。
所述第二毛细层2111的有效毛细半径大于或等于该第一毛细层12，所述第二毛细层2111的导热系数低于该第一毛细层12的导热系数。
请再参阅图1至图13，如图所示，当所述环路热管结构使用时，前述第一毛细层12的毛细半径(有效毛细半径)较小于或等于第二毛细层2111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12的第二毛细层2111可增加该本体1与第二腔室211之间的热阻，进而降低该本体1工作时从本体1反向渗透到第二腔室211的热量；又由于第二腔室211设于本体1外部有效防止第一腔室11内的第一毛细层12的热量进入第二腔室2111内的热漏情形发生，因而将第二腔室211内的工作流体3加热至高温，令第二腔室2111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，阻止第一管体2内的工作流体3回到第二腔室2111之中。
综上所述的结构设计可以产生较佳的热锁(heat lock)效果。
此一结构不仅可满足提供该环路热管结构整体所需的毛细力，又可使环路热管结构可于标准的下或反重力的条件下顺利运作，并产生较小的局部热阻。
本发明主要优点如下述：
1、本体1内部只有第一毛细层12(芯(Wick))和沟槽14，而环路热管(LoopHeat Pipe LHP)的第二腔室211及第三腔室511却被设置在环路热管(Loop HeatPipe LHP)本体1的外侧部，即垂直于环路热管(Loop Heat Pipe LHP)的沟槽14方向的两个外壁面之外。
2、所述第二腔室211及第三腔室511可以设置于环路热管(Loop Heat PipeLHP)的本体1非蒸汽出口的外部即可，即与第一副腔室112连接的本体1外部的三个侧面皆可。
3、第一管体2及第二管体5的第一入口端21与第二入口端51的形状可以是大圆管、压扁管、方形腔体以及其他截面和形状空间。
4、第一入口端21与第二入口端51内部采用满足第一毛细层(芯(Wick))结构的设计要求。
5、第二腔室211及第三腔室511大小设计应能够容纳由于温度变化而引起的工质体积变化所引起的波动。
6、由于本发明是将第二腔室211及第三腔室511放置在本体1的外部，而与本体1的外侧壁进行较小横截面积的接触，所以通过本体1而泄漏到第二腔室211及第三腔室511内部的热量将会较小，即从当环路热管(Loop Heat PipeLHP)启动时，本体1与第二腔室211及第三腔室511内部的饱和蒸汽压力差能够满足环路热管(Loop Heat Pipe LHP)的启动需求。
7、可以有效降低环路热管(Loop Heat Pipe LHP)本体1外形尺寸，即或者是减小本体1的高度，或者是减小平行于热源表面方向的本体1尺寸。
8、只要将第二腔室211及第三腔室511的体积大小设计得宜，本发明可以将该环路热管(Loop Heat Pipe LHP)的总热阻控制在较小的范围。
9、又因为将第二腔室211设于该本体1外部，故可大幅降低该本体的高度，对于薄型化具有大幅度的改善，进而令整体使用的弹性随的增加。

Claims (20)

1.一种环路热管结构，其特征在于，包含：
一本体，具有一第一腔室、一第一毛细层、一底部及至少一沟槽，该第一毛细层设于前述第一腔室内并界定一第一主腔室及一第一副腔室，所述第一毛细层填充有工作流体，所述沟槽设于前述第一毛细层及该底部的其中之一；
一第一管体，具有一第一入口端及一第一出口端，该第一入口端具有一第二腔室并穿设前述本体一侧且与该第一毛细层连通，该第一出口端穿设于前述本体另一侧并连通前述第一副腔室。
2.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述本体更具有一盖体及一底板，所述盖体与该底板对应盖合，前述第一毛细层设于前述底板上并与所述底板共同界定前述第一主腔室及该第一副腔室，所述沟槽设于前述底板及该第一毛细层的其中之一。
3.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二腔室具有一第二毛细层。
4.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，该本体更具有一工作管体。
5.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一毛细层为烧结粉末体、网格体、碳纤维及石墨的其中之一。
6.如权利要求3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等于该第一毛细层。
7.如权利要求3所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二毛细层的导热系数低于该第一毛细层的导热系数。
8.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一管体串套多个散热鳍片。
9.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，更具有一第二管体，具有一第二入口端及一第二出口端，该第二入口端具有一第三腔室并穿设前述本体一侧且与该第一毛细层连通，该第二出口端穿设于该本体另一侧并连通前述第一副腔室。
10.如权利要求9所述的环路热管结构，其特征在于，所述第三腔室具有一第三毛细层。
11.如权利要求3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等于该第一毛细层。
12.如权利要求10所述的环路热管结构，其特征在于，所述第三毛细层的渗透率大于等于该第一毛细层。
13.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一管体接设一冷凝装置。
14.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一管体接设一水冷装置。
15.如权利要求9所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二管体接设一冷凝装置。
16.如权利要求9所述的环路热管结构，其特征在于，所述第二管体接设一水冷装置。
17.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，该第一入口端呈扁平状。
18.如权利要求9所述的环路热管结构，其特征在于，该第二入口端呈扁平状。
19.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，更具有一第四毛细层，所述第四毛细层设于前述第一毛细层一侧。
20.如权利要求1所述的环路热管结构，其特征在于，所述第一副腔室具有一第一端及一第二端，所述第一端与该第二端相连通，并该第一副腔室由该第二端向该第一端逐渐渐缩。
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