CN109964093B - 热管 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于不增大热管的专用面积地，提高热传递的效率。本发明的热管(1)具备：封入工作流体的容器(2)、以及设置在上述容器内部的芯(3)，对于上述容器而言，与其上下方向的厚度相比，和上述上下方向以及长度方向双方正交的宽度方向的宽度较大，在上述容器的内表面与上述芯的外表面之间设置有上述宽度方向的间隙(S)，在上述芯的在上述长度方向上的第一端部(31)，以在上述长度方向上隔开间隔的方式，形成有多个在上述宽度方向上凹陷的凹部(3a1)，在上述芯的在上述长度方向上的第二端部(32)，不形成上述凹部，上述芯的在上述宽度方向上的宽度除形成有上述凹部的部分以外，在上述芯的整个上述长度方向上相等。

Description

热管

技术领域

本发明涉及热管。

本申请主张基于在2016年11月22日向日本申请的特愿2016-227247号的优先权，并在这里引用其内容。

背景技术

以往，公知有专利文献1所述那样的用于从高温部侧向低温部侧的热传输的热管。这种热管将工作流体封入于容器的内部，并在容器内部设置有供液相的工作流体回流的芯。容器的内部空间作为供气相的工作流体从高温部侧向低温部侧移动的流路而发挥功能，通过气相的工作流体的物质移动，从高温部侧向低温部侧进行热传输。芯具有如下功能：将在低温部侧冷凝后的工作流体基于毛细管现象向高温部侧进行回流，从而能够持续进行热管的动作。

专利文献1：日本特开平11-183069号公报

然而，对于这种热管而言，随着所安装额设备的小型化、发热量的增长，要求不增大其专用面积地提高其热传输的效率。

发明内容

本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的是在于提供一种热管，不增大其专用面积地提高热传输效率。

本发明是为了解决上述课题而完成的，本发明第一方式所涉及的热管具备：封入工作流体的容器、以及设置在上述容器内部的芯，对于上述容器而言，与其上下方向的厚度相比，和上述上下方向以及长度方向双方正交的宽度方向的宽度较大，在上述容器的内表面与上述芯的外表面之间，设置有上述宽度方向的间隙，在上述芯的在上述长度方向上的第一端部，以在上述长度方向上隔开间隔的方式，形成有多个在上述宽度方向上凹陷的凹部，在上述芯的在上述长度方向上的第二端部，不形成上述凹部，上述芯的在上述宽度方向上的宽度除了形成有上述凹部的部分外，在上述芯的整个上述长度方向上相等。

根据上述第一方式所涉及的热管，在芯的第一端部，以在上述长度方向上隔开间隔的方式，形成有多个在宽度方向上凹陷的凹部，因此能够不增加热管整体的专用面积地，增加芯的表面积。由此，能够将浸渍在芯的工作流体从具有大的表面积的凹部高效地蒸发，促进气相的工作流体从高温部侧向低温部侧移动，提高热传输的效率。

此外，不在第一端部以外形成凹部，并且除形成有凹部的部分以外，芯的在长度方向上的宽度遍及全长而相等。这样，在蒸发部以外没有芯的宽度狭窄的部分，因而液相的工作流体的流动阻力不会变大。因此，能够高效地使液相的工作流体移动。

在上述第一方式所涉及的热管的基础上，本发明的第二方式所涉及的热管构成为，在上述芯的内侧，形成有沿上述长度方向延伸的上述工作流体的液体积存部，上述液体积存部配置于上述芯的在上述长度方向上与上述凹部不同的位置。

根据上述第二方式，在芯的内侧形成有沿长度方向延伸的工作流体的液体积存部，因此在工作流体从芯的外表面蒸发时，能够从液体积存部向该外表面供给液相的工作流体。由此，能够使液相的工作流体向芯外表面的供给量稳定，能够抑制芯的外表面干燥。并且，能够抑制如下情况：芯的外表面干燥使工作流体的蒸发量降低，由此热传输的效率降低。

另外，液体积存部处于在长度方向上与凹部不同的位置，因而能够抑制热量从热源直接传递至液体积存部内的工作流体。由此，能够抑制例如工作流体意外地在液体积存部内蒸发，变成气相并在液体积存部内向低温部侧逆流。

本发明第三方式所涉及的热管具备：封入工作流体的容器、以及设置在上述容器内部的芯，在上述容器的内表面与上述芯的外表面之间设置有间隙，在上述芯的至少长度方向的第一端部处的外表面形成有凹凸部，在上述芯的内侧，形成有沿上述长度方向延伸的上述工作流体的液体积存部，上述液体积存部配置于在上述长度方向上与上述凹凸部不同的位置。

根据上述的第三方式，在以使热源位于凹凸部的附近的方式将热管相对于热源进行配置的情况下，从热源接受了热量的工作流体从凹凸部的外表面高效地蒸发。并且，液体积存部处于在长度方向上与凹凸部不同的位置，因此能够抑制热量从热源直接传递至液体积存部内的工作流体。由此，能够抑制例如工作流体意外地在液体积存部内蒸发，变成气相而在液体积存部内向低温部侧逆流。

在上述第一到第三中的任一个方式所涉及的热管的基础上，本发明第四方式所涉及的热管构成为，上述芯由网眼材料而形成。

根据上述的第四方式，例如能够将板状的网眼材料利用模具拔出而将芯成型，从而即使在芯的凹凸部形状复杂的情况下，也能够容易地形成。

在上述第一到第四中的任一个方式所涉及的热管的基础上，本发明第五方式所涉及的热管构成为，上述芯接合于上述容器的上壁以及下壁。

根据上述的第五方式，芯能够可靠地固定在容器内。因此，例如即使在热管弯曲的情况下，也能够抑制芯在容器内在宽度方向上移动而导致上述间隙变得狭窄。

在上述第一到第五任一个方式所涉及的热管基础上，本发明第六方式所涉及的热管构成为，在上述芯的内侧，形成有沿上述长度方向延伸的上述工作流体的液体积存部，在和上述长度方向以及上下方向双方正交的宽度方向上，上述液体积存部的宽度比上述芯中的与上述液体积存部在上述宽度方向邻接的部分处的宽度小。

根据上述第六方式，由于液体积存部的宽度在一定程度上狭窄，因此能够向液体积存部内的液相的工作流体作用毛细力。并且基于该毛细力，能够使液体积存部内的液相的工作流体从低温部侧向高温部侧更顺畅地回流。

根据本发明的上述方式，能够不增大热管的专用面积地，提高热传输的效率。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的热管的与上下方向正交的平面的剖视图。

图2A是图1的热管A-A截面向视图。

图2B是图1的热管B-B截面向视图。

图3是变形例所涉及的凹凸部的与长度方向正交的的平面的剖视图。

具体实施方式

以下，边参照图1～3边对本实施方式所涉及的热管的结构进行说明。另外，在以下的说明中所使用的附图中，为了使各部件的形状为能够识别的大小，对各部件的比例尺进行了调整。

如图1所示，热管1具备封入工作流体的容器2、以及设置在容器2内部的芯3。

(方向定义)

在此，在本实施方式中，设置XYZ正交坐标系来对各结构的位置关系进行说明。X方向是热管1以及容器2延伸的长度方向。对于热管1而言，在与长度方向正交的横截面剖视图中，Z方向的厚度小，Y方向的宽度大，形成为扁平的形状。以下，将X方向称为长度方向，将Y方向称为宽度方向，将Z方向称为上下方向。

容器2的内部是中空的、并被密闭。容器2的材质能够根据工作流体的种类、使用温度等条件来进行适宜的选择。特别是在使用铜、铝等热传导率高的金属材料的情况下，能够提高热传输性、热扩散性。容器2例如可以使用铜管、铝管、不锈钢管等金属管来形成。

对于容器2而言，与其上下方向的厚度相比，在和上下方向以及长度方向双方正交的宽度方向的宽度较大，形成为扁平的形状。作为容器2尺寸的一个例子，宽度方向的宽度为7mm左右，长度方向的长度为100mm左右，内部空间的上下方向的高度为0.27mm左右，壁厚为0.08mm左右。

在芯3的内部，形成有大量产生毛细力的细孔。作为芯3的材质，可以使用例如金属极细线纤维、金属网以及金属粉末的烧结体(多孔质烧结体)等。在由金属等网眼材料形成芯3的情况下，例如将板状的网眼材料用模具拔出，从而即便芯3是复杂的形状，也能够容易地将其成型。另外，在由金属粉末的烧结体等形成芯3的情况下，能够使细孔尺寸更小，能够产生高的毛细力从而能够提高热传输性。

在芯3内的细孔中浸渍工作流体。工作流体是能够通过加热而蒸发并通过散热而冷凝的流体。工作流体的种类可以根据使用热管1的温度等适宜地选择。作为工作流体，可以使用例如水、酒精、氟利昂替代品等。工作流体例如可以在真空腔室内将空气等非冷凝性气体从容器2内部脱气后的状态下封入到容器2内部。

如图1所示，芯3在容器2内沿长度方向配置。

在宽度方向上，芯3的宽度小于容器2的宽度，芯3配置于容器2的宽度方向的中央部。因此，在芯3的外表面和容器2的内表面之间，在宽度方向上设置有间隙S。间隙S设置在芯3的宽度方向的两侧，且沿着长度方向延伸。上述隙間S是气相的工作流体的流通路。间隙S的在宽度方向上的宽度例如为1.7mm左右。

芯3通过在容器2内被烧结而部分熔融，从而固定于容器2内表面。更详细地，如图2A、图2B所示，芯3接合在容器2的上壁2a以及下壁壁2b。另外，例如也可以在容器2内配置了芯3的状态下，将容器2在上下方向上压缩变形，利用容器2的上壁2a以及下壁2b夹住芯3从而固定芯3。

在此，本实施方式中，如图1所示，在芯3的外表面，以在长度方向上隔开间隔的方式，形成有多个在宽度方向凹陷的凹部3a1。由此，在芯3中的划分间隙S的外表面形成有凹凸部3。以下，将凹凸部3a中的除凹部3a1以外的部分称为凸部3a2。凹凸部3a形成于芯3中的长度方向的第一端部31(在附图的例子中，为-X侧的端部)处的外表面。另外，凹凸部3a也可以形成在芯3的长度方向的两端部。并且，在芯3的内侧，形成有工作流体的液体积存部。

利用凹凸部3a，不会增加芯3的专用面积，而能够增大芯3的表面积。

此外，形成凹凸部3a的凹部3a1的大小(长度方向和宽度方向的尺寸)比芯3内的细孔的平均直径大。在凹凸部3a的表面，开口有芯3的大量的细孔。凹凸部3a例如能够在用模具将板状的网眼材料拔出而成型芯3之际形成。凹凸部3a形成为能够看到其凹凸形状的程度的大小。

在液体积存部3b内装满了液相的工作流体。液体积存部3b在长度方向上配置于芯3的第一端部31和第二端部32之间的中间部33，且在芯3的内侧沿长度方向延伸。液体积存部3b形成于芯3中的在长度方向上与凹凸部3a不同的位置。如图1和图2A所示，液体积存部3b在上下方向上贯通芯3的中间部33。液体积存部3b的在宽度方向上的的宽度被设定为产生毛细力，例如为0.6mm左右。液体积存部3b的宽度比芯3内的细孔的平均直径大。在宽度方向上，液体积存部3b的宽度比芯3中的与液体积存部3b在宽度方向上邻接的部分的宽度小。

在此，如图1所示，将第一端部的端部31中的没有形成凹部3a1的部分、即凸部3a2的宽度方向的宽度设为W1。并且，将第二端部32的宽度方向的宽度设为W2，将中间部33的宽度方向的宽度设为W3。此时，W1、W2以及W3的各尺寸彼此相同。即，除了形成有凹部3a1的部分外，芯3的宽度方向的宽度在芯3的整个长度方向上相等。

在正交于长度方向的截面中，因W2是恒定的，所以第二端部32的截面积在长度方向上是相等的。在正交于长度方向的截面中，因为W3与在中间部33内侧配置的液体积存部3b的宽度是恒定的，所以中间部33的截面积在长度方向上是相等的。这样，第二端部32或者中间部33的截面积在长度方向上是不变化的，因而能够将液相的工作流体的流动阻力抑制得较小。

接下来，对上述构成的热管1的作用进行说明。

热管1安装于成为热传输对象的物品(例如笔记本电脑或手机)内的电子部件等。在图1的例子中，跨越由双点划线表示的高温部H和低温部L而配置热管1。高温部H例如是CPU等发热部，低温部L例如是散热片等散热部。

在高温部H的附近，芯3内的工作流体经由容器2的壁面被加热蒸发。在此，在高温部H的附近配置有芯3的第一端部31，在第一端部31形成有凹凸部3a。因此，第一端部31处的芯3的表面积大，能够使得工作流体高效地蒸发。通过工作流体蒸发，来提高高温部H附近的气体的压力。由此，如图1的箭头F1所示，成为了气相的工作流体在间隙S内向低温部L侧沿长度方向移动。

到达了低温部L附近的气相的工作流体经由容器2的壁面被夺走热量而冷凝，形成液滴并附着在容器2的壁面。如图1的箭头F2所示，该工作流体的液滴基于毛细力浸入到芯3的第二端部32内的细孔。在此，浸入到芯3内细孔的液相的工作流体的一部分如箭头F2’所示流入到液体积存部3b。

芯3的第二端部32的细孔内和液体积存部3b内的液相的工作流体基于毛细力向长度方向的高温部H侧移动。在此，在第二端部32和中间部33没有形成凹凸部，因而能够高效地使工作流体移动。这是因为当局部存在芯3的宽度狭窄的部位的情况下，会导致工作流体的阻力变大。并且，从芯3内的细孔以及液体积存部3b朝向凹凸部3a按照箭头F3、F4表示的两条路径供给液相的工作流体。到达了凹凸部3a的液相的工作流体再次从凹凸部3a的表面蒸发。

蒸发并成为气相的工作流体再次通过间隙S向低温部L侧移动。这样，热管1能够反复利用工作流体的液相/气相之间的相转变，反复将在长度方向的高温部H侧回收的热量输送到低温部L侧。

如上述说明的那样，根据本实施方式的热管1，因在芯3形成有凹凸部3a，所以能够不扩大热管1整体的专用面积地，扩大芯3的表面积。由此，能够将浸渍在芯3的工作流体从具有大的表面积的凹凸部3a高效地蒸发，能够促进气相的工作流体从高温部H侧向低温部L侧移动，而提高热传输的效率。

另外，在第二端部32和中间部33没有形成凹凸部3a，它们的宽度W2、W3相等，因而在蒸发部以外没有芯3的宽度狭窄的部分。因此，液相的工作流体的流动阻力不会变大，能够高效地使工作流体移动。

并且，在芯3的中间部33形成有工作流体的液体积存部3b，因此在工作流体从芯3的外表面蒸发了时，能够从液体积存部3b向该外表面供给液相的工作流体。由此，能够使液相的工作流体向芯3的外表面的供给量稳定，能够抑制芯3的外表面干燥。并且，能够抑制如下情况：芯3外表面干燥使工作流体的蒸发量降低，由此导致热传输的效率降低。

并且，在以使高温部H位于凹凸部3a的附近的方式将热管1相对于热源进行配置的情况下，从高温部H接受了热量的工作流体从凹凸部3a的外表面高效地蒸发。此外，液体积存部3b位于在长度方向上与凹凸部3a不同的位置，因而能够抑制热量从热源直接向液体积存部3b内的工作流体传递。由此，例如，能够抑制工作流体意外地在液体积存部3b内蒸发，变成气相而在液体积存部3b内向低温部L侧逆流的情况。

并且，在采用网眼材料来作为芯3的材质的情况下，例如将板状的网眼材料利用模具拔出，从而能够将芯3成型。由此，即使在芯3的凹凸部3a的形状复杂的情况下，也能够容易地形成凹凸部3a。

并且，在宽度方向上，液体积存部3b的宽度比芯3中的与液体积存部3b在宽度方向邻接的部分的宽度狭窄，因此能够向液体积存部3b内的液相的工作流体作用毛细力。并且，基于该毛细力，能够使得液体积存部3b内的液相的工作流体从低温部L侧向高温部H侧更顺畅地回流。

另外，本发明的技术范围不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，热管1在长度方向上呈直线状延伸，但不限于此，热管1也可以弯曲地使用。这时，因芯3与容器2的上壁2a以及下壁2b接合，所以即使热管1被弯曲，也能够防止芯3相对于容器2沿宽度方向移动而使得间隙S变得狭窄的情况。另外，在热管1弯曲的情况下，可以这样定义：长度方向是热管1的中心线延伸的方向，宽度方向是与该中心线以及上下方向双方正交的方向。

并且，在图1所示的例子中，在从上下方向观察的俯视图中，芯3中的形成有凹凸部3a的部分的中心位置和高温部H的中心位置一致，但不限于此，高温部H也可以位于偏离凹凸部3a的位置。

并且，上述实施方式中，凹凸部3a与液体积存部3b在长度方向上形成于不同的位置，但不限于此，例如液体积存部3b和凹凸部3a也可以在长度方向上形成于相同的位置。或者，也可以采用不形成这样的液体积存部3b的结构。

并且，在上述实施方式中，凹凸部3a只形成在芯3的外表面的一部分，但不限于此，例如可以在芯3的外表面的整体形成凹凸部3。

并且，上述实施方式的凹凸部3a通过沿芯3的宽度方向凹陷的凹部3a1而形成，但不限于此。例如也可以通过在芯3的宽度方向上突出的凸部3a2来形成凹凸部3a。

并且，上述实施方式的凹凸部3a通过在芯3的外表面配置多个凹部3a1而形成，且各个凹部3a1的大小、凹部3a1彼此之间的在长度方向的间隔相等，但本发明不限于此。例如，也可以在高温部H中的温度最高的部分，采用不均匀地形成凹部3a1的凹凸形状，以便芯3的表面积变得最大。

并且，如图2B所示的例子中，凹凸部3a以及凹部3a1的宽度在上下方向上是恒定的，但本发明不限于此。例如，如图3所示，也可以通过以使宽度在上下方向上不均匀的方式形成凹凸部3a以及凹部3a1，从而增大芯3的表面积。另外，例如通过将宽度不同的多个板状的芯在上下方向上层叠，从而能够更容易地形成图3所示的芯3的形状。

此外，在不脱离本发明宗旨的范围内，也可以将上述实施方式中的构成要素置适当地置换成周知的构成要素，并且也可以适当地组合上述的实施方式、变形例。

附图标记说明

1…热管；2…容器；2a…上壁；2b…下壁；3…芯；3a…凹凸部；3a1…凹部；3a2…凸部；3b…液体积存部；31…第一端部；32…第二端部；33…中间部；S…间隙。

Claims (10)

1.一种热管，其中，

具备：封入工作流体的容器、以及设置在所述容器内部的芯，

对于所述容器而言，与其上下方向的厚度相比，和所述上下方向以及长度方向双方正交的宽度方向的宽度较大，

在所述容器的内表面与所述芯的外表面之间，设置有所述宽度方向的间隙，

在所述芯的在所述长度方向上的第一端部，以在所述长度方向上隔开间隔的方式，形成有多个在所述宽度方向上凹陷的凹部，

在所述芯的在所述长度方向上的第二端部，不形成所述凹部，

所述芯的在所述宽度方向上的宽度除了形成有所述凹部的部分外，在所述芯的整个所述长度方向上相等，

在所述芯的内侧，形成有沿所述长度方向延伸的所述工作流体的液体积存部，

所述液体积存部配置于所述芯的在所述长度方向上与所述凹部不同的位置。

2.根据权利要求1所述的热管，其中，

所述芯由网眼材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的热管，其中，

所述芯接合于所述容器的上壁和下壁。

4.根据权利要求1或2所述的热管，其中，

在所述长度方向以及所述宽度方向上，所述液体积存部的宽度比所述芯中的与所述液体积存部在所述宽度方向邻接的部分处的宽度小。

5.根据权利要求3所述的热管，其中，

在所述长度方向以及所述宽度方向上，所述液体积存部的宽度比所述芯中的与所述液体积存部在所述宽度方向邻接的部分处的宽度小。

6.一种热管，其中，

具备：封入工作流体的容器、以及设置在所述容器内部的芯，

在所述容器的内表面与所述芯的外表面之间设置有间隙，

在所述芯的至少长度方向的第一端部处的外表面形成有凹凸部，

在所述芯的内侧，形成有沿所述长度方向延伸的所述工作流体的液体积存部，

所述液体积存部配置于在所述长度方向上与所述凹凸部不同的位置。

7.根据权利要求6所述的热管，其中，

所述芯由网眼材料形成。

8.根据权利要求6所述的热管，其中，

所述芯接合于所述容器的上壁和下壁。

9.根据权利要求7所述的热管，其中，

所述芯接合于所述容器的上壁和下壁。

10.根据权利要求6～9任一项所述的热管，其中，

在和所述长度方向以及上下方向双方正交的宽度方向上，所述液体积存部的宽度比所述芯中的与所述液体积存部在所述宽度方向邻接的部分处的宽度小。

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