CN110213940A - 具轴向毛细的散热单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具轴向毛细的散热单元，包括一壳体及至少一管体，该壳体具有一其内形成有一壳体毛细结构的壳体腔室及至少一连通该壳体腔室的开口，该管体具有至少一轴向毛细结构、一开放端及一封闭端与该开放端界定连通一管体腔室，该轴向毛细结构设于该管体内，该开放端插接该开口，且该轴向毛细结构直接抵接该壳体内底侧上的壳体毛细结构；通过本发明设计，使得达到较佳毛细传输效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种具轴向毛细的散热单元，尤指一种可达到较佳毛细传输效果的具轴向毛细的散热单元。
背景技术
随着电子元件的运算速度不断提升，其所产生的热量也越来越高，为了有效地解决此高发热量的问题，业界已将具有良好导热特性的热管(Heat Pipe)和均温板(VaporChamber)进行广泛性的使用，其中热管虽然具有让内部的气态工作流体的流向性一致，但因为体积的局限导致其所能传导的热量相当有限，另均温板虽具有宽敞的受热面积来提供给发热源直接贴附传导，但其气态工作流体的流向相当的紊乱，如此都将限制其导散热效能。
也有业者将现有的均温板和热管相结合，主要是将热管立设在均温板上，令二者内部的腔室相连通，且该热管的腔室整个内环壁面上由以烧结粉末体构成的管壁毛细结构或编织网所构成，该均温板的腔室的上、下内壁也形成有以烧结粉末体或编织网构成的板壁毛细结构。由于该热管内环壁面上的管壁毛细结构是通过复数烧结粉末体彼此之间的孔隙与或编织网的孔隙所产生的毛细力作用将冷凝后的工作流体吸附回流到下方该均温板的腔室下内壁其上板壁毛细结构上，以重复不断汽液循环散热，但却延伸出一问题，因当该热管的腔室内环壁面上冷却后的工作流体(液态工作流体)会被该热管内环壁面上管壁毛细结构的多孔隙的毛细力作用及编织网的多孔隙的毛细力作用吸附并慢慢向四周乱扩散在整个热管内环壁上，同时向下缓慢沿着热管整体内环壁上不同各处回流到下方至该均温板的腔室下内壁其上板壁毛细结构上，以导致冷却后的液态工作流体不仅无法快速回流到均温板上，造成工作流体不足而干烧的问题。所以上述现有热管内以烧结粉末体构成的管壁毛细结构/及编织网凭借这种毛细现象来传输液态工作液体是相当缓慢的，以致于造成整体毛细传输效率不佳及散热效果不佳的问题。
发明内容
本发明的一目的在提供一种可达到较佳毛细传输效果及提升散热效率的具轴向毛细的散热单元。
本发明的另一目的在提供一种通过至少一管体内侧上设有一轴向毛细结构连结一壳体内的一壳体毛细结构，使一冷却后的工作流体(即液态的工作流体)会被该轴向毛细结构的轴向毛细力沿轴方向快速回流到壳体内，以达到工作流体流动具有方向性的具轴向毛细的散热单元。
为达上述目的，本发明提供一种具轴向毛细的散热单元，其特征在于，包括：
一壳体，具有一壳体腔室与至少一开口，该壳体腔室具有一工作流体与一形成在该壳体腔室内的壳体毛细结构，该至少一开口贯穿该壳体的一顶侧且连通该壳体腔室；及
至少一管体，具有至少一轴向毛细结构、一开放端与一对应该开放端的封闭端，该开放端与封闭端共同界定一管体腔室，且该开放端连通该管体腔室与该壳体腔室，该至少一轴向毛细结构设于该管体内，且沿该管体的纵长方向分布，该管体的该开放端插接该至少一开口，且该轴向毛细结构直接抵接该壳体腔室内的该壳体的底侧上的该壳体毛细结构。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该开放端处一体延伸形成有一连接部直接抵接该壳体腔室内的该底侧，该轴向毛细结构从相邻该封闭端的该管体内侧上轴向朝对应该连接部的方向延伸构成。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该轴向毛细结构接触连接该壳体腔室内相邻该至少一开口处的该壳体的顶侧上的该壳体毛细结构。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该管体设有一管体毛细结构，该管体毛细结构形成在该管体的内侧，该轴向毛细结构设于该管体内侧上的该管体毛细结构的表面上且彼此相接触连结，且位于该开放端的该管体内侧上的该管体毛细结构与该轴向毛细结构接触连结该壳体腔室内的该底侧上的该壳体毛细结构。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该管体设有一管体毛细结构，该管体毛细结构形成在该管体内侧，且该管体毛细结构接触连结相邻该管体的内侧上的该轴向毛细结构，且位于该开放端的该管体的内侧彼此相邻的该管体毛细结构与该轴向毛细结构接触连结该壳体腔室内的该底侧上的该壳体毛细结构。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该壳体为一均温板、一热板或一平板式热管。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该管体为一热管。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该管体毛细结构与该壳体毛细结构选择为一粉末烧结体、一网格体、一纤维体、一沟槽、一须晶的任一或任意复数组合。
所述的具轴向毛细的散热单元，其中：该轴向毛细结构为纤维束、纤维线、辫条体、沟槽的任一或任意复数组合。
通过本发明具轴向毛细的散热单元的设计，使得有效达到较佳毛细传输效果、提升散热效率及可达到工作流体流动具有方向性的效果。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的立体分解的示意图。
图2为本发明的第一实施例的立体组合的示意图。
图2A为本发明的第一实施例的组合剖面的示意图。
图2B为本发明的第一实施例的在另一替实施例的组合剖面的示意图。
图2C为本发明的第一实施例的在另一替实施例的组合剖面的示意图。
图2D为本发明的第一实施例的再一替实施例的组合剖面的示意图。
附图标记说明：壳体11；壳体腔室111；开口112；壳体毛细结构113；顶侧115；底侧116；管体31；管体腔室3111；开放端3112；封闭端3114；连接部3116；管体毛细结构313；轴向毛细结构41。
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。
本发明提供一种具轴向毛细的散热单元，请参阅图1为本发明的第一实施例的立体分解的示意图；图2为本发明的第一实施例的立体组合的示意图；图2A为本发明的第一实施例的组合剖面的示意图；图2B为本发明的第一实施例的在一替实施例的组合剖面的示意图；图2C为本发明的第一实施例的在另一替实施例的组合剖面的示意图；图2D为本发明的第一实施例的在一替实施例的组合剖面的示意图。该散热单元包括一壳体11及至少一管体31，该壳体11于本实施例表示为一均温板，但不局限于此；其中该壳体11具有一壳体腔室111、一顶侧115、一底侧116与至少一开口112，该壳体腔室111界定在该顶侧115及该底侧116之间，该壳体腔室111具有一工作流体(如纯水或甲醇；图中未示)与一形成在该壳体腔室111内的壳体毛细结构113。在一实施例，前述壳体11也可为一热板或一平板式热管。
该壳体毛细结构113于本实施例以烧结粉末体形成在该壳体腔室111的内壁上(即壳体腔室111内的顶侧115与底侧116上)，但并不局限于此，于具体实施时，设于该壳体腔室111内的壳体毛细结构113可选择为一网格体、一纤维体、一沟槽、一须晶或前述任一复数组合。该开口112贯穿该壳体11的顶侧115且连通该壳体腔室111，该开口112于本实施例表示为1个开口112，于具体实施时，前述开口112的数量可为1个或1个以上，且该开口112的数量匹配前述管体31(如热管)的数量而设计。而该管体31于本实施例表示为一热管，该管体31具有至少一轴向毛细结构41、一开放端3112及一相对该开放端3112的封闭端3114，该开放端3112与封闭端3114共同界定一管体腔室3111，该管体腔室3111位于该开放端3112与封闭端3114之间且连通该开放端3112，该管体31的开放端3112直接插接该壳体11的开口112内，且该管体31的外侧与面对该壳体11的开口112的内壁相紧密结合，该管体腔室3111通过该开放端3112连通该壳体腔室111，且该壳体腔室111与管体腔室3111连通，但并不局限于此。
该开放端3112处一体延伸形成有一连接部3116，于该壳体腔室111内的连接部3116是直接抵接至该壳体腔室111内的壳体11底侧116，且该开放端3112与连接部3116之间形成一缺口或开口形状，该连接部3116是为管体31的一部分，且该连接部3116的内侧即为管体31的内侧，所以通过该管体31的连接部3116连接该壳体腔室111内的底侧116以及管体31的外侧与开口112的内壁相接形成了支撑该壳体腔室111内的支撑结构，如此可使该壳体腔室111内不需设置(或没有设置)有连接顶侧115与底侧116的支撑铜柱，以有效达到节省成本的效果。
另外，该轴向毛细结构41于本实施例表示为复数纤维线(如金属材质或非金属材质的玻璃或碳纤维或聚合物材质的纤维线)扭转缠绕集合形成密实(或扎实)的轴向毛细结构，而具有绝佳的轴向毛细力。但于具体实施时，该轴向毛细结构可选择为纤维束、辫条体(braid)、沟槽或前述任一复数组合，且凡是可提供液体工作流体仅在轴向毛细传输的毛细结构，即为本发明所称的轴向毛细结构，合先陈明。并该轴向毛细结构41设于该管体31的内侧上，且沿该管体31的纵长方向(或轴方向)分布，以直接抵接该壳体腔室111内的该壳体的底侧其上该壳体毛细结构113，于本实施例的轴向毛细结构41以多个轴向毛细结构41从相邻该封闭端3114的管体31的内侧上轴向朝对应该连接部3116的方向延伸构成，以直接接触连结该壳体腔室111内的该底侧116其上该壳体毛细结构113，同时该轴向毛细结构接触连接该壳体腔室111内相邻该开口处的壳体的顶侧其上该壳体毛细结构113，所以通过前述具轴向毛细作用的轴向毛细结构41是呈纵长轴方向设于该管体31的管体腔室3111内侧上，使冷却后的工作流体(即液态工作流体)会被所述的这些轴向毛细结构41的轴向毛细力沿轴方向快速回流到该壳体腔室111内的底侧116，如此有效达到工作流体流动具有方向性及获得较佳散热效果。此外，由于通过该管体31内轴向设置的轴向毛细结构41作为提供液态工作流体以轴向传输的毛细传输路径，使得可增加对液态工作流体的毛细传输力，以及有效达到具有较佳毛细传输效果。在一实施例，该轴向毛细结构41的数量使用者可以事先根据散热需求、管体31尺寸大小及毛细传输效率设计调整该轴向毛细结构41的数量，如该管体31的管体腔室3111的内侧上设置1个轴向毛细结构41或1个以上的轴向毛细结构41，合先陈明。在另一实施例，该轴向毛细结构41上设有一须晶(Whisker)结构或一氧化物薄膜(如亲水性薄膜)。
在一替代实施例，参阅图2D，可省掉该管体31的连接部3116，以增加该壳体腔室111内供汽态工作流体流动的空间(或称蒸气空间)。在另一替代实施例，可省略掉该壳体腔室111内的壳体11的顶侧115其上壳体毛细结构113，仅在该壳体腔室111内的壳体11的底侧116其上设有该壳体毛细结构113直接连接该轴向毛细结构41。
如下举例实施一说明：
当该壳体11的底侧116外表面贴设在一电子设备(如电脑、笔记型电脑、智慧型行动装置或通讯装置；图中未示)的发热元件(如中央处理器或MCU或其他需散热的电子元件)上时，该壳体11的底侧116会吸收该发热元件产生的一热量，令该壳体腔室111内的底侧116其上壳体毛细结构113的工作流体受热蒸发后而转换为蒸发的工作流体(或称为汽态工作流体)，使蒸发的工作流体会朝该壳体腔室111内的顶侧115方向流动，同时一部分蒸发的工作流体也会通过该管体31的开放端3112流动到该管体腔室3111内，直到该蒸发的工作流体于该壳体腔室111内的顶侧115上及管体腔室3111内的封闭端3114上冷凝后而转换为冷却的工作流体(或称为液态工作流体)，此时该管体腔室3111内的封闭端3114上的冷却的工作流体凭借所述的这些轴向毛细结构41的轴向毛细力朝轴方向快速回流到该壳体腔室111内的底侧116其上该壳体毛细结构113，因此使该工作流体于该壳体腔室111与管体腔室3111内一直不断汽液循环，以有效达到较佳散热效果、较佳毛细传输效率及提升热传效率。
在另一替代实施例，参阅图2B，该管体31设有一管体毛细结构313，该管体毛细结构313于本替代实施例表示为一粉末烧结体，但并不局限于此，于具体实施时，该管体毛细结构313可选择为一网格体、一纤维体、一沟槽、一须晶或前述任一复数组合。该管体毛细结构313形成在该管体31的管体腔室3111内侧，该轴向毛细结构41设于该管体31的内侧其上该管体毛细结构313的表面上且彼此相接触连结，且位于该开放端3112的该管体31的内侧其上该管体毛细结构313与轴向毛细结构41接触连结该壳体腔室111内的顶侧、底侧115、116其上该壳体毛细结构113，通过所述的这些轴向毛细结构41的轴向毛细力将吸收到该管体毛细结构313上的一部分冷却的工作流体只朝一特定方向为轴方向快速回流到该壳体腔室111内的底侧116其上该壳体毛细结构113，同时该管体毛细结构313的毛细力会将另一部分的冷却工作流体朝轴方向与径方向回流到该壳体腔室111内的底侧116其上该壳体毛细结构113的过程中，该管体毛细结构313的径向毛细力还会将吸附冷却的工作流体传输给相邻对应的轴向毛细结构41，以提供工作流体的毛细传输路径可通过轴向毛细结构41的单轴向毛细传输，且还可凭借该管体毛细结构313的轴向与径向毛细传输，因此使得可达到较佳毛细传输效果及增加汽液循环效率。
在另一替代实施例，参阅图2C，将该管体毛细结构313改设计在每一轴向毛细结构41的一旁或两旁，本另替代实施例的管体毛细结构313形成在每一轴向毛细结构41的两旁(或每两个轴向毛细结构41之间)的管体31内侧上，令该管体毛细结构313接触连结相邻该管体31的内侧其上每一轴向毛细结构41的一旁，且位于该开放端3112的管体31其内侧彼此相邻呈交错设置的管体毛细结构313与该轴向毛细结构41接触连结该壳体腔室111内的顶、底侧115、116其上该壳体毛细结构113，以提供工作流体的毛细传输路径可通过轴向毛细结构41的单轴向毛细传输，且还可凭借该管体毛细结构313的轴向与径向毛细传输，因此使得有效达到较佳毛细传输效果及增加汽液循环效率。
因此，通过本发明具轴向毛细的散热单元的设计，使得有效达到较佳毛细传输效果及提升散热效率。
Claims (9)
1.一种具轴向毛细的散热单元，其特征在于，包括：
一壳体，具有一壳体腔室与至少一开口，该壳体腔室具有一工作流体与一形成在该壳体腔室内的壳体毛细结构，该至少一开口贯穿该壳体的一顶侧且连通该壳体腔室；及
至少一管体，具有至少一轴向毛细结构、一开放端与一对应该开放端的封闭端，该开放端与封闭端共同界定一管体腔室，且该开放端连通该管体腔室与该壳体腔室，该至少一轴向毛细结构设于该管体内，且沿该管体的纵长方向分布，该管体的该开放端插接该至少一开口，且该轴向毛细结构直接抵接该壳体腔室内的该壳体的底侧上的该壳体毛细结构。
2.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该开放端处一体延伸形成有一连接部直接抵接该壳体腔室内的该底侧，该轴向毛细结构从相邻该封闭端的该管体内侧上轴向朝对应该连接部的方向延伸构成。
3.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该轴向毛细结构接触连接该壳体腔室内相邻该至少一开口处的该壳体的顶侧上的该壳体毛细结构。
4.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该管体设有一管体毛细结构，该管体毛细结构形成在该管体的内侧，该轴向毛细结构设于该管体内侧上的该管体毛细结构的表面上且彼此相接触连结，且位于该开放端的该管体内侧上的该管体毛细结构与该轴向毛细结构接触连结该壳体腔室内的该底侧上的该壳体毛细结构。
5.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该管体设有一管体毛细结构，该管体毛细结构形成在该管体内侧，且该管体毛细结构接触连结相邻该管体的内侧上的该轴向毛细结构，且位于该开放端的该管体的内侧彼此相邻的该管体毛细结构与该轴向毛细结构接触连结该壳体腔室内的该底侧上的该壳体毛细结构。
6.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该壳体为一均温板、一热板或一平板式热管。
7.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该管体为一热管。
8.根据权利要求4或5所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该管体毛细结构与该壳体毛细结构选择为一粉末烧结体、一网格体、一纤维体、一沟槽、一须晶的任一或任意复数组合。
9.根据权利要求1所述的具轴向毛细的散热单元，其特征在于：该轴向毛细结构为纤维束、纤维线、辫条体、沟槽的任一或任意复数组合。
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