CN105698580A - 热管 - Google Patents

Abstract

一种热管，可区分成一蒸发段、一绝热段与一冷凝段，其中的绝热段包括一管段部、以及一液体输送结构；管段部具有一顶壁与一底壁，液体输送结构则为实心结构，并与管段部的顶、底壁接触，以与管段部的顶、底壁构成一蒸汽通道，而液体输送结构还区分成一中心部与一外层，且中心部的孔隙率大于外层的孔隙率。外层与中心部连接，使中心部与蒸汽通道相互隔离，如此可达液、汽隔离以及提升热管热传效率功效。

Description

热管

技术领域

本发明涉及一种热传导元件，特别涉及一种内部具有毛细组织及工作流体的热管。

背景技术

按，公知的热管毛细结构以烧结粉末(sinteredpowder)、沟槽(groove)、网目(mesh)或细纤维(finefiber)为主，毛细结构通常分布于一全部或局部腔体内壁。以毛细结构分布于全部腔体内壁而言，制作上以圆形芯棒为主，工艺容易；然而在薄型热管的设计上，由于压扁后的蒸汽空间不足，且易受到热管携带限制的影响，需要增加有效毛细厚度，如此即使压扁厚度小于2mm，热管的热传导性能也会变得很差。而为了改善薄型热管在设计上液、汽空间不足的问题，如美国专利US20070006339、US20100266864、US20120118537分别提出以毛细结构分布于局部腔体内壁的中置结构，此制作上使用非圆形芯棒单边或双边填粉，能改善压扁后毛细回流不足与蒸汽空间不够的问题，但此热管腔体内蒸汽与液体通道仍是直接接触，大大抵销了毛细回流能力，薄型热管性能仍然有待提升。

以往为了达到热管内液、汽分离的效果，或以复合毛细结构分离蒸汽与液体通道。如美国专利US7316264与US8453718以沟槽管搭配烧结金属粉末、或沟槽管搭配网目的结构达到热管腔体内液、汽分离的效果。其中，烧结粉末或网目结构主要为隔离蒸汽与液体通道，毛细结构外与腔体内壁沟槽为主要的液体回流通道，毛细结构以内至腔体空间为主要蒸汽通道。此制作上能有效提升热管性能，但以毛细结构分布于全部腔体内壁而言，复合毛细结构在制作上仍不易薄型化。另外，如美国专利US20120111540、US20100319882、US20130168054以非圆形芯棒单边或双边填粉并搭配腔体内壁局部的沟槽结构，来达到热管腔体内液、汽分离的效果，能提升薄型热管性能，但由于是复合毛细结构，薄型热管厚度仍受毛细结构所限制，不易薄型化。在US20120111540、US20100319882、US20130168054中，虽然热管功效仍为液、汽分离结构，但主要液体通道为烧结金属粉末与上、下内壁之间的沟槽结构，而主要蒸汽通道为在热管腔体二侧，此时烧结金属粉末并没有直接隔离效果，仍为次要的液体通道，且直接受到蒸汽影响，进而抵销了此烧结结构的毛细回流能力，影响薄型热管性能。

由于电子应用产品发热量的提高，且持续朝可携式、轻薄化、4K影像、4G传输、高附加功能等，多工运算发展等，故公知的薄型热管已无法满足此高热量与高热通量需求。

有鉴于此，本发明人基于为解决上述问题而针对提升扁平热管性能的毛细结构，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

本发明的主要目的，在于可提供一种热管，其主要提供一毛细结构，该毛细结构的全部或局部具有孔隙率较大的部位、以及孔隙率较小的部位，并通过孔隙率大小的不同来达到液、汽隔离以及提升热管热传效率的效果。

为了达成上述的目的，本发明提供一种热管，主要区分成一蒸发段、一绝热段与一冷凝段，其中的绝热段包括一管段部、以及一液体输送结构；管段部具有一顶壁与一底壁，液体输送结构则为实心结构，并与管段部的顶、底壁接触，以与管段部的顶、底壁构成一蒸汽通道，而液体输送结构还区分成一中心部与一外层，外层与中心部连接，使中心部与蒸汽通道相互隔离，且中心部的孔隙率大于外层的孔隙率。藉此达到液、汽隔离以及提升热管热传效率的效果。

在本发明的热管的一个实施方式中，该液体输送结构由泡沫铜、烧结粉末、或以金属网卷曲所构成。

在本发明的热管的另一个实施方式中，所述该外层与该中心部连接，是指该外层披覆于该中心部外。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该外层介于该中心部与该蒸汽通道之间。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该中心部的孔隙率在含50％以上，而该外层的孔隙率在含40％以下。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构介于该二侧壁之间，该液体输送结构与该顶壁、该底壁及该二侧壁共同构成所述蒸汽通道。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构与其中一所述侧壁接触。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该液体输送结构为多个，且各所述液体输送结构于该管段部内呈间隔设置。

为了达成上述的目的，本发明提供一种热管，包括一管体、以及一毛细组织；其中，管体具有一顶壁与一底壁，而毛细组织设于管体内，且毛细组织具有一为实心的液体输送结构，液体输送结构与管体的顶、底壁接触，以与管体的顶、底壁构成一蒸汽通道，而液体输送结构还区分成一中心部与一外层，外层与中心部连接，使中心部与蒸汽通道相互隔离，且中心部的孔隙率大于外层的孔隙率。藉此达到液、汽隔离以及提升热管热传效率的效果。

在本发明的热管的一个实施方式中，该管体区分成一蒸发段、一绝热段与一冷凝段，且该毛细组织还具有一第一毛细部与一第二毛细部，所述第一毛细部与所述第二毛细部分别连接于该液体输送结构的两端。

在本发明的热管的另一个实施方式中，所述第一毛细部的孔隙率小于或等于该外层的孔隙率，而所述第二毛细部的孔隙率则大于或等于该中心部的孔隙率。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该中心部的孔隙率在含50％以上，而该外层的孔隙率在含40％以下。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该毛细组织由泡沫铜、烧结粉末、或以金属网卷曲所构成。

在本发明的热管的另一个实施方式中，所述该外层与该中心部连接，是指该外层披覆于该中心部外。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该外层介于该中心部与该蒸汽通道之间。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该管体还具有二侧壁，且该液体输送结构界于该二侧壁之间，以于该液体输送结构的二侧处分别构成一所述蒸汽通道。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构与其中一所述侧壁接触。

在本发明的热管的另一个实施方式中，该液体输送结构为多个，且各该液体输送结构于该管段部内呈间隔设置。

通过本发明的热管，能有效利用所述液体输送结构达到蒸汽通道与液体回流有效隔离的效果。通过本发明热管，更可在热管薄型化后，降低携带限制的影响，进而使薄型热管更易制作，且其热传导性也能更加优越。

附图说明

图1为本发明的内部构造示意图。

图2为图1的2-2断面剖视图。

图3为本发明另一实施例的内部构造示意图。

图4为根据图2的第二实施例示意图。

图5为根据图2的第三实施例示意图。

图6为根据图2的第四实施例示意图。

图7为本发明液体输送结构为多个方式的实施例示意图。

其中，附图标记说明如下：

热管1

管体10

蒸发段100

绝热段101

冷凝段102

顶壁103

底壁104

侧壁105

毛细组织2

第一毛细部20

液体输送结构21、21a、21b、21c

中心部210、210a、210b、210c

外层211、211a、211b、211c

第二毛细部22

蒸汽通道3

具体实施方式

为了使贵审查委员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

请参阅图1，为本发明的内部构造示意图。本发明提供一种热管1，该热管1主要由一管体10、设于该管体10内部的毛细组织2、以及填充于该管体10内部的工作流体(图中未示出)所构成。所述管体10的断面可呈一圆管状或扁平状者，并具有一定的长度而延伸，以供所述毛细组织2设于该管体10内时，较佳是沿着管体10的长度方向延伸设置。

请一并参阅图1及图2所示，在本发明所举的实施例中，该管体10可由多个管段部一体连接而成，以通过该等管段部将热管1的管体10至少区分成一蒸发段100、一绝热段101与一冷凝段102，且所述绝热段101介于蒸发段100与冷凝段102之间。而该管体10或各管段部(即热管1的蒸发段100、绝热段101或冷凝段102的管体10部位)，皆具有一顶壁103、一底壁104与二侧壁105(如图2所示)包围所构成，以使该热管1的管体10内部形成一中空区域。

承上，上述毛细组织2即设于该管体10内部所形成的中空区域。而在较佳的实施例中，该毛细组织2可包含一第一毛细部20、一液体输送结构21、以及一第二毛细部22，其中所述第一毛细部20与所述第二毛细部22分别连接于该液体输送结构21的两端。如图1所示，一实施例中，所述第一毛细部20位于蒸发段100内，所述第二毛细部22位于冷凝段102内，所述液体输送结构21则位于绝热段101内；如图3所示，另一实施例中，该毛细组织2即完全由所述液体输送结构21构成，意即所述液体输送结构21的两端分别延伸至管体10内的蒸发段100与冷凝段102内。其中，本发明主要在于该液体输送结构21为一实心结构，且该液体输送结构21与管体10或所述绝热段101的顶壁103、底壁104接触，并与该顶壁103、底壁104于管体10内部构成至少一蒸汽通道3。而在如图2、图4及图5所举的实施例中，由于该液体输送结构21介于二侧壁105之间，故可于液体输送结构21与该顶壁103、底壁104及该二侧壁共同构成所述蒸汽通道3。同时，该液体输送结构21区分成一中心部210与一外层211，该外层211与中心部210连接，更详细地是指该外层211披覆于中心部210外、或介于中心部210与蒸汽通道3之间，以使中心部210与蒸汽通道3相互隔离，且中心部210的孔隙率(Porosity)大于外层211的孔隙率。如图2，该液体输送结构21的外层211直立披覆于中心部210外，并与中心部210构成一矩型者；如图4，该液体输送结构21a的外层211a倾斜披覆于中心部210a外，并与中心部210a构成一梯型者；如图5，该液体输送结构21b的外层211b弯曲披覆于中心部210b外，并与中心部210b构成一弧状者。因此，该液体输送结构21、21a、21b也可以有多种的形状变化，但不以所举实施例为限。

更详细地，该毛细组织2可由泡沫铜、烧结粉末、或以金属网卷曲所构成，故所述第一毛细部20、液体输送结构21与第二毛细部22，皆可通过前述材料的任一种制成、或彼此分别由不同或多种材料制成。而在该液体输送结构21中，该中心部210的孔隙率约可在50％(含)以上、外层211的孔隙率约可在40％(含)以下，但不以此为限。更进一步地，第一毛细部20的孔隙率小于或等于外层211的孔隙率，而第二毛细部22的孔隙率则大于或等于中心部210的孔隙率。

据此，如图1及图2所示，当热管1的蒸发段100遇热时，其内部的工作流体因遇热而由液态转为气态，并会经由绝热段101而朝向冷凝段102作热传递。而由于本发明已通过孔隙率较小的外层211阻隔于中心部210与蒸汽通道3之间，故气态的工作流体会通过阻力较小的蒸汽通道3，在通过绝热段101后热传导至冷凝段102处。接着，由于气态的工作流体可在冷凝段102处经由冷却而转变回液态，从而使冷凝段102的第二毛细部22能将液态的工作流体予以吸附，故液态的工作流体能顺着中心部210通过绝热段101，且不会与位于蒸汽通道3内的气态工作流体相冲突，即可快速回流至蒸发段100处，达到气态热传导与液态回流相隔离的目的与功效，进而便于热管1内部进行热交换作用及进一步提升热管热传效率。

而值得一提的是：由于该热管1中，可进一步使第一毛细部20的孔隙率小于或等于外层211的孔隙率，而第二毛细部22的孔隙率则大于或等于中心部210的孔隙率，因此在液态工作流体的回流过程中，还可以通过第一毛细部20提供回流较大地吸附的效果，使液态工作流体可更快速地回流至蒸发段100处。此外，如图3所示，在不同需求的实施场合上，也可以使该热管1内的毛细组织2仅由所述液体输送结构21构成，亦即该液体输送结构21是由热管1的蒸发段100通过绝热段101而延伸设置至冷凝段102处，如此同样具有可使气态热传导与液态回流相隔离的目的与功效，甚至可进一步提升热管热传效率。

而如图6及图7所示，为本发明的其它多种不同的实施方式。其中，如图6所示，亦可将该液体输送结构21c配置于管体10或所述绝热段101的一侧处，以令中心部210c进一步与其中一侧壁105接触，而外层211c则介于中心部210c与蒸汽通道3之间。而如图7所示，则可于热管1的管体10内增设多个液体输送结构21，各液体输送结构21可为上述任一种实施例的实施方式(图7以图2的实施方式为例)，且各液体输送结构21于管体10内呈间隔设置，可作为管体10内部的支撑所需，以防止管体10凹陷变形。

因此，通过本发明热管，能有效利用所述液体输送结构达到蒸汽通道与液体回流有效隔离的效果。通过本发明热管，更可在热管薄型化后，降低携带限制的影响，进而使薄型热管更易制作，且其热传导性也能更加优越。故本发明可以达到液、汽隔离以及提升热管热传效率的效果。

综上所述，本发明确可达到预期的使用目的，而解决公知的缺失，又因极具新颖性及进步性，完全符合发明专利申请条件，爰依专利法提出申请，敬请详查并赐准本案专利，以保障发明人的权利。

惟以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术、手段等变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (18)

1.一种热管，该热管区分成一蒸发段、一绝热段与一冷凝段，该绝热段包括：

一管段部，具有一顶壁与一底壁；以及

一液体输送结构，为实心结构，该液体输送结构与该顶壁及该底壁接触，并与该顶壁及该底壁构成至少一蒸汽通道，该液体输送结构区分成一中心部与一外层，该外层与该中心部连接，且该中心部的孔隙率大于该外层的孔隙率。

2.根据权利要求1所述的热管，其中该液体输送结构由泡沫铜、烧结粉末、或以金属网卷曲所构成。

3.根据权利要求1所述的热管，其中所述该外层与该中心部连接，是指该外层披覆于该中心部外。

4.根据权利要求1所述的热管，其中该外层介于该中心部与该蒸汽通道之间。

5.根据权利要求1所述的热管，其中该中心部的孔隙率在含50％以上，而该外层的孔隙率在含40％以下。

6.根据权利要求1所述的热管，其中该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构介于该二侧壁之间，该液体输送结构与该顶壁、该底壁及该二侧壁共同构成所述蒸汽通道。

7.根据权利要求1所述的热管，其中该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构与其中一所述侧壁接触。

8.根据权利要求1所述的热管，其中该液体输送结构为多个，且各所述液体输送结构于该管段部内呈间隔设置。

9.一种热管，包括：

一管体，具有一顶壁与一底壁；以及

一毛细组织，设于该管体内，且该毛细组织具有一为实心的液体输送结构，该液体输送结构与该顶壁及该底壁接触，并与该顶壁及该底壁构成一蒸汽通道，该液体输送结构区分成一中心部与一外层，该外层与该中心部连接，且该中心部的孔隙率大于该外层的孔隙率。

10.根据权利要求9所述的热管，其中该管体区分成一蒸发段、一绝热段与一冷凝段，且该毛细组织还具有一第一毛细部与一第二毛细部，所述第一毛细部与所述第二毛细部分别连接于该液体输送结构的两端。

11.根据权利要求10所述的热管，其中所述第一毛细部的孔隙率小于或等于该外层的孔隙率，而所述第二毛细部的孔隙率则大于或等于该中心部的孔隙率。

12.根据权利要求9、10或11所述的热管，其中该中心部的孔隙率在含50％以上，而该外层的孔隙率在含40％以下。

13.根据权利要求9、10或11所述的热管，其中该毛细组织由泡沫铜、烧结粉末、或以金属网卷曲所构成。

14.根据权利要求9所述的热管，其中所述该外层与该中心部连接，是指该外层披覆于该中心部外。

15.根据权利要求9所述的热管，其中该外层介于该中心部与该蒸汽通道之间。

16.根据权利要求9所述的热管，其中该管体还具有二侧壁，且该液体输送结构界于该二侧壁之间，以于该液体输送结构的二侧处分别构成一所述蒸汽通道。

17.根据权利要求9所述的热管，其中该管段部还具有二侧壁，且该液体输送结构与其中一所述侧壁接触。

18.根据权利要求9所述的热管，其中该液体输送结构为多个，且各该液体输送结构于该管段部内呈间隔设置。