CN110831399A - 环路式热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环路式热管和制造环路式热管的方法。该环路式热管包括：蒸发器，其构造为使工作流体蒸发；冷凝器，其构造为使工作流体冷凝；液体管，其将蒸发器和冷凝器连接在一起；蒸汽管，其将蒸发器和冷凝器连接在一起，并且与液体管一起形成环路；以及多孔体，其设置在液体管中，并且构造为储存液相的工作流体。液体管包括注入口，工作流体通过注入口注入。多孔体的第一端位于注入口与蒸发器之间。多孔体的与第一端相反的第二端位于注入口与冷凝器之间。多孔体的至少设置在注入口与蒸发器之间的部分填充液体管的内部。

Description

环路式热管
技术领域
本发明涉及一种环路式热管。
背景技术
已知热管是用于冷却诸如安装在电子装置中的CPU(中央处理单元)等发热构件的装置。热管是利用工作流体的相变来传热的装置。
示例性热管是环路式热管，该环路式热管配备有：蒸发器，其通过发热构件产生的热量使工作流体蒸发；以及冷凝器，其通过冷却蒸发的工作流体而使工作流体液化，并且其中蒸发器和冷凝器通过液体管和蒸汽管彼此连接在一起，由此形成环状流动通道。在环路式热管中，工作流体沿一个方向流过环状流动通道。
环路式热管的液体管中设置有多孔体，并且液体管中的工作流体被多孔体中产生的毛细管力引导到蒸发器，从而抑制蒸汽从蒸发器向液体管的逆流。在多孔体中形成有多个孔隙(pore)。通过使分别形成有通孔的金属层以相邻通孔彼此重叠(overlap)的方式彼此层叠来形成孔隙。例如参考日本专利No.6,146,484。
然而，日本专利No.6,146,484中披露的环路式热管具有这样的问题：在使用环路式热管期间由于液体管中工作流体的缺失而产生干涸。
发明内容
某些实施例提供了一种环路式热管。
所述环路式热管包括：
蒸发器，其构造为使工作流体蒸发；
冷凝器，其构造为使所述工作流体冷凝；
液体管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起；
蒸汽管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起，并且与所述液体管一起形成环路；以及
多孔体，其设置在所述液体管中，并且构造为储存液相的工作流体。
所述液体管包括注入口，所述工作流体通过所述注入口注入。
所述多孔体的第一端位于所述注入口与所述蒸发器之间。
所述多孔体的与所述第一端相反的第二端位于所述注入口与所述冷凝器之间。
所述多孔体的至少设置在所述注入口与所述蒸发器之间的部分填充所述液体管的内部。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的环路式热管的平面示意图；
图2是示出根据第一实施例的环路式热管的蒸发器及其附近的剖视图；
图3是示出根据第一实施例的环路式热管的液体管的注入口及其附近的示例性内部结构的局部平面示意图；
图4是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性内部结构的第一剖视图；
图5是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性内部结构的第二剖视图；
图6A至图6D是分别示出第二、第三、第四和第五金属层中多孔体的有底孔的示例性布置的平面图；
图7A至图7D是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性制造方法的第一组剖视图；
图8A至图8B是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性制造方法的第二组剖视图；
图9A至图9D是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性制造方法的第三组剖视图；
图10A和图10B是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性制造方法的第四组剖视图；
图11是示出根据第一实施例的变型例的环路式热管的示例性内部结构的剖视图；
图12是示出根据第二实施例的环路式热管的示例性内部结构的第一剖视图；
图13是示出根据第二实施例的环路式热管的示例性内部结构的第二剖视图；
图14是示出根据第三实施例的环路式热管的示例性内部结构的第一剖视图；以及
图15是示出根据第三实施例的环路式热管的示例性内部结构的第二剖视图。
具体实施方式
下文将参考附图以具体的方式描述各实施例。在该说明书中，具有基本相同功能和结构的组成元件将给予相同的附图标记，并且可以省略冗余描述。
(实施例1)
下面将对涉及环路式热管的第一实施例进行描述。
[环路式热管100的构造]
图1是示出根据第一实施例的环路式热管100的平面示意图。
如图1所示，根据第一实施例的环路式热管100配备有蒸发器110、冷凝器120、蒸汽管130和液体管140。环路式热管100可以容纳在诸如智能手机或平板终端等移动电子装置102中。
在环路式热管100中，蒸发器110构造为通过使工作流体C蒸发而生成蒸汽Cv。冷凝器120构造为将蒸汽Cv冷凝成工作流体C。蒸发器110和冷凝器120通过蒸汽管130和液体管140而彼此连接在一起，并且蒸汽管130和液体管140形成流动通道101，流动通道101是工作流体C或蒸汽Cv流过的环路。
液体管140形成有注入口141，工作流体C通过注入口141注入。注入口141在注入工作流体C之后关闭。
图2是示出根据第一实施例的环路式热管100的蒸发器110及其附近的剖视图。如图1和图2所示，蒸发器110形成有例如四个通孔110x。通过将螺栓15插入穿过各个通孔110x并从电路板10的底表面侧使螺母16与这些螺栓接合而将蒸发器110固定至电路板10。
将诸如CPU等发热构件12经由凸块11安装在电路板10上，并且发热构件12与蒸发器110的底表面紧密接触。蒸发器110中的工作流体C被发热构件12产生的热量蒸发，从而产生蒸汽Cv。
如图1所示，蒸发器110产生的蒸汽Cv通过蒸汽管130被引导到冷凝器120，并且在冷凝器120中液化。结果，发热构件12产生的热量被移动到冷凝器120，从而抑制发热构件12的温度增加。由冷凝器120通过液化产生的工作流体C穿过液体管140，并且由此被引导到蒸发器110。例如，蒸汽管130和液体管140的宽度W1和W2可以分别设定为8mm和6mm。然而，蒸汽管130和液体管140的宽度W1和W2不限于这些值并且例如可以相等。
工作流体C的类型没有特别限制。为了使用蒸发热有效地冷却发热构件12，优选地使用具有高饱和蒸汽压和大蒸发热的流体。这种流体的实例为氨、水、氯氟烃、乙醇和丙酮。
如图4和图5所示，蒸发器110、冷凝器120、蒸汽管130和液体管140中的每一者可以具有例如多个金属层彼此堆叠的结构。金属层例如为铜层，其导热性优异并且通过固相接合等直接彼此接合。每个金属层的厚度例如可以为约50至200μm。
金属层不限于铜层，并且可以为不锈钢层、铝层、镁合金层等。彼此堆叠的金属层的数量不受特别限制。
图3是示出根据第一实施例的环路式热管100的液体管140的注入口141及其附近的示例性内部结构的局部平面示意图。图3是以省略一个最外金属层(图4和图5所示的金属层151)的方式来绘制的。
如图3所示，在注入口141附近形成有多孔体150，并且多孔体150与液体管140的内侧管表面142接触。例如，多孔体150与液体管140形成为一体。多孔体150构造为储存液相的工作流体C。在与液体管140平行的方向上，多孔体150的一端150A位于注入口141与蒸发器110之间，并且多孔体150的另一端150B位于注入口141与冷凝器120之间。
在注入口141的冷凝器120侧，多孔体150与液体管140的外侧管壁143隔开，并且在多孔体150与管壁143之间形成有连接流动通道180。连接流动通道180与注入口141连通。在多孔体150与连接流动通道180之间形成有实心支撑部件160，从而使多孔体150和连接流动通道180彼此隔开。因此，支撑部件160用作使多孔体150和连接流动通道180彼此隔开的隔开部件。支撑部件160形成在多孔体150与连接流动通道180之间，从而在注入口141和多孔体150的端部150B之间延伸。
液体管140中多孔体150的端部150B与冷凝器120之间存在流动通道170，流动通道170是由管壁142和143、一个最外金属层(图4和图5所示的金属层151)、以及另一最外金属层(图4和图5所示的金属层156)围成的空间。流动通道170是流动通道101的一部分。连接流动通道180与流动通道170连通，并且已通过注入口141注入的液相工作流体C经由连接流动通道180流动到流动通道170中。
在注入口141的蒸发器110侧，多孔体150不仅与内侧管表面142接触还与外侧管壁143接触。多孔体150在注入口141与蒸发器110之间填充液体管140的内部空间的至少一部分。
下面将详细描述液体管140、多孔体150、支撑部件160、流动通道170和连接流动通道180。图4和图5是示出根据第一实施例的环路式热管100的示例性内部结构的剖视图。图4和图5分别是沿图3的线I-I和II-II截取的剖视图。图6A至图6D分别是示出第二金属层152至第五金属层155中的有底孔的示例性布置的平面图。图6A至图6D中沿线I-I截取的截面对应于图4所示的多孔体150的截面。实际上，在多孔体150中，图3所示的直线I-I与图6A至图6D所示的直线I-I类似。
例如，液体管140、多孔体150和支撑部件160可以具有六个金属层151至156彼此叠置的结构。金属层151至156例如为铜层，其导热性优异并且通过固相接合等直接彼此接合。金属层151至156中的每一个的厚度例如可以为约50至200μm。金属层151至156不限于铜层，并且可以为不锈钢层、铝层、镁合金层等。彼此叠置的金属层的数量不受特别限制；五个以下金属层或七个以上金属层可以彼此叠置。
在图4、图5以及图6A至图6D中，Z方向被定义为金属层151至156的层叠方向，Y方向被定义为在垂直于Z方向的平面中沿着液体管140延伸的方向，并且X方向被定义为在该平面中垂直于Y方向的方向(这些定义还应用于以下类似的附图)。.
在液体管140、多孔体150和支撑部件160中，第一金属层151(一个最外金属层)或第六金属层156(另一最外金属层)中不形成有孔或凹槽。另一方面，如图4和图6A所示，在多孔体150中，第二金属层152形成有在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央的多个有底孔152x以及在厚度方向上从底表面凹入到大致中央的多个有底孔152y。
在俯视图中(即，在俯视时，以下同)，有底孔152x和有底孔152y沿X方向交替布置，并且有底孔152x和有底孔152y沿Y方向交替布置。在俯视图中，沿X方向交替布置的有底孔152x和有底孔152y中的相邻有底孔彼此重叠，并且相邻的有底孔152x和152y在重叠的情况下彼此连通以形成孔隙152z。在俯视图中，沿Y方向交替布置的有底孔152x和有底孔152y具有预定的间隔并且不重叠。因此，沿Y方向交替布置的有底孔152x和有底孔152y不形成任何孔隙。然而，本发明的构思不限于这种情况，在俯视图中，沿Y方向交替布置的有底孔152x和有底孔152y可以重叠并形成孔隙。
有底孔152x和152y例如可以是直径为约100至300μm的圆形孔；然而，它们也可以具有诸如椭圆形或多边形等任何形状。例如，有底孔152x和152y的深度可以为金属层152(的厚度)的大约一半。相邻的有底孔152x之间的间隔L1例如可以为约100至400μm。相邻的有底孔152y之间的间隔L2例如可以为约100至400μm。
有底孔152x和152y中的每个有底孔的内壁表面可以为渐缩的，从而随着位置从底侧行进到开口侧，孔的宽度增加。然而，本发明的构思不限于这种情况；有底孔152x和152y的中的每个的内壁表面可以垂直于底表面，或可以是弯曲的以呈现半圆形。每个孔隙152z的较短宽度W3例如可以设定为约10至50μm，并且每个孔隙152z的较长宽度W4例如可以设定为约50至150μm。
如图4所示，金属层152中还形成有开口部152s，开口部152s为连接流动通道180的一部分。开口部152s是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层152的通孔。例如，该通孔是在俯视图中彼此重合(coincide)的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图5所示，金属层152中还形成有开口部152t，开口部152t是流动通道170的一部分。开口部152t是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层152的通孔。例如，该通孔也是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图4和图6B所示，在多孔体150中，第三金属层153形成有在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央的多个有底孔153x以及在厚度方向上从底表面凹入到大致中央的多个有底孔153y。
在第三金属层153中，仅有底孔153x沿X方向布置的排和仅有底孔153y沿X方向布置的排沿Y方向交替布置。在俯视图中，沿Y方向交替布置的各排中相邻排中的相邻的有底孔153x和有底孔153y彼此连通，并且在重叠的情况下彼此连通以形成孔隙153z。
然而，形成每个孔隙153z的有底孔153x和153y的各中央位置沿X方向彼此偏移。换言之，形成孔隙153z的有底孔153x和有底孔153y沿与X方向和Y方向倾斜的方向交替布置。例如，有底孔153x和153y和孔隙153z的形状等可以与有底孔152x和152y和孔隙152z的形状等相同。
第二金属层152的有底孔152y和第三金属层153的有底孔153x以在俯视图中前者与后者分别重合的方式形成。因此，在第二金属层152和第三金属层153之间的界面中不形成孔隙。然而，本发明的构思不限于这种情况；可以适当地改变有底孔153x和有底孔153y沿X方向和Y方向的布置，从而在第二金属层152和第三金属层153之间的界面中形成孔隙。
如图4所示，金属层153中还形成有开口部153s，开口部153s为连接流动通道180的一部分。开口部153s是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层153的通孔。例如，该通孔是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图5所示，金属层153中还形成有开口部153t，开口部153t是流动通道170的一部分。开口部153t是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层153的通孔。例如，该通孔也是在俯视时彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图4和图6C所示，在多孔体150中，第四金属层154形成有在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央的多个有底孔154x以及在厚度方向上从底表面凹入到大致中央的多个有底孔154y。
在俯视图中，有底孔154x和有底孔154y沿X方向交替布置，并且有底孔154x和有底孔154y沿Y方向交替布置。在俯视图中，沿X方向交替布置的有底孔154x和有底孔154y中的相邻有底孔彼此重叠，并且相邻的有底孔154x和154y在重叠的情况下彼此连通以形成孔隙154z。在俯视图中，沿Y方向交替布置的有底孔154x和有底孔154y具有预定的间隔并且不重叠。因此，沿Y方向交替布置的有底孔154x和有底孔154y不形成任何孔隙。然而，本发明的构思不限于这种情况；在俯视图中，沿Y方向交替布置的有底孔154x和有底孔154y可以重叠并形成孔隙。例如，有底孔154x和154y和孔隙154z的形状等可以与有底孔152x和152y和孔隙152z的形状等相同。
第三金属层153的有底孔153y和第四金属层154的有底孔154x以在俯视图中前者与后者分别重合的方式形成。因此，在第三金属层153和第四金属层154之间的界面中不形成孔隙。然而，本发明不限于这种情况；可以适当地改变有底孔154x和有底孔154y沿X方向和Y方向的布置，从而在第三金属层153和第四金属层154之间的界面中形成孔隙。
如图4所示，金属层154中还形成有开口部154s，开口部154s为连接流动通道180的一部分。开口部154s是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层154的通孔。例如，该通孔是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图5所示，金属层154中还形成有开口部154t，开口部154t是流动通道170的一部分。开口部154t是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层154的通孔。例如，该通孔也是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图4和图6D所示，在多孔体150中，第五金属层155形成有在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央的多个有底孔155x以及在厚度方向上从底表面凹入到大致中央的多个有底孔155y。
在第五金属层155中，仅有底孔155x沿X方向布置的排和仅有底孔155y沿X方向布置的排沿Y方向交替布置。在俯视图中，沿Y方向交替布置的各排中相邻排中的相邻的有底孔155x和有底孔155y彼此连通，并且在重叠的情况下彼此连通以形成孔隙155z。
然而，形成每个孔隙153z的有底孔155x和155y的各中央位置沿X方向彼此偏移。换言之，形成孔隙155z的有底孔155x和有底孔155y沿与X方向和Y方向倾斜的方向交替布置。例如，有底孔155x和155y和孔隙155z的形状可以与有底孔152x和152y和孔隙152z的形状相同。
第四金属层154的有底孔154y和第五金属层155的有底孔155x以在俯视图中前者与后者分别重合的方式形成。因此，在第四金属层154和第五金属层155之间的界面中不形成孔隙。然而，本发明的构思不限于这种情况；可以适当地改变有底孔155x和有底孔155y沿X方向和Y方向的布置，从而在第四金属层154和第五金属层155之间的界面中形成孔隙。
如图4所示，金属层155中还形成有开口部155s，开口部155s为连接流动通道180的一部分。开口部155s是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层155的通孔。例如，该通孔是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
如图5所示，金属层155中还形成有开口部155t，开口部155t是流动通道170的一部分。开口部155t是沿厚度方向(Z方向)穿透金属层155的通孔。例如，该通孔也是在俯视图中彼此重合的顶表面侧有底孔和底表面侧有底孔连接而形成的。
每个金属层中形成的孔隙彼此连通，并且一起三维地延伸穿过多孔体150。结果，由于毛细管力的缘故，工作流体C三维地散布通过彼此连通的孔隙。
如图4所示，开口部152s至155s形成为在俯视图中彼此重合的位置处，从而形成连接流动通道180。在连接流动通道180与多孔体150之间的区域中金属层152至155中不形成孔或凹槽，并且以没有孔或凹槽的这些部分彼此层叠的方式形成实心支撑部件160。
如图5所示，开口部152t至155t形成为在俯视图中在X方向上彼此不重合。更具体地说，开口部153t和155t在X方向上的长度大于开口部152t和154t，并且在管壁142侧和管壁143侧这两侧，开口部153t和155t的侧表面相对于开口部152t和154t的侧表面凹入。由于以这种方式，开口部153t和155t的侧表面在X方向上的位置相对于开口部152t和154t的侧表面在X方向上的位置偏移，因此在金属层153中形成凹槽193并且在金属层155中形成凹槽195。例如，凹槽193和195形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于流动通道170)延伸。
如上文所述，液体管140的壁表面(管壁142和143的壁表面)形成有凹槽193和195，从而液体管140的流动通道170中的液相工作流体C被凹槽193和195中产生的毛细管力朝向蒸发器110引导。
多孔体150设置在注入口141附近，即，在流动通道170与蒸发器110之间。因此，通过注入口141注入到液体管140中的液相工作流体C被多孔体150吸收并保存。在环路式热管100的运行开始之后，已被凹槽193和195朝向蒸发器110引导的液相工作流体C在到达蒸发器110之前被多孔体150吸收并保存。
当蒸发器110被给予较大热量时，可能发生这种情况：蒸发器110生成蒸汽Cv的速率超过冷凝器120通过使蒸汽Cv冷凝而生成液相工作流体C的速率。在这种情况下，流动通道170中液相工作流体C的量减小。在第一实施例中，由于液相工作流体C保存在比流动通道170更靠近蒸发器110的多孔体150中，因此即使流动通道170中存在的液相工作流体C的量减小，多孔体150也可以连续地将液相工作流体C向蒸发器110供应。这样，第一实施例可以抑制由于液体管140中工作流体C的短缺而导致的干涸。
在例如使用环路式热管100的同时将冷凝器120置于蒸发器110在竖直方向的下方的情况下，重力以使工作流体C朝向冷凝器120移动的这种方向作用在工作流体C上。在第一实施例中，由于液相工作流体C保存在多孔体150中，因此多孔体150可以连续地将液相工作流体C向蒸发器110供应，以抑制干涸。
即使例如由于来自蒸发器110的热泄漏而导致蒸汽Cv被迫逆向流动通过液体管140，多孔体150中作用在液相工作流体C上的毛细管力也可以将蒸汽Cv推回。因此，可以防止蒸汽Cv的逆流。防止蒸汽Cv的逆流的效果在多孔体150的一部分填充蒸发器110附近的液体管140的内部的情况下特别强烈。
此外，多孔体150的一部分还设置在蒸发器110中。在蒸发器110中，液相工作流体C渗透到设置在蒸发器110中的多孔体150的位于液体管140一侧的部分中。来自多孔体150的作用在工作流体C的该部分(渗透到多孔体150的位于液体管140一侧的上述部分的工作流体C)上的所产生的毛细管力用作使工作流体C循环通过环路式热管100的泵送力。
由于这些毛细管力抵抗蒸发器110中存在的蒸汽Cv，因此可以抑制蒸汽Cv逆流到液体管140。
尽管液体管140形成有用于注入工作流体C的注入口141，但环路式热管100的内部由于注入口141被关闭而保持气密。
[环路式热管的制造方法]
接下来，下文将描述根据第一实施例的环路式热管的制造方法，主要是多孔体的制造方法。图7A至图7D至图10A和图10B是示出根据第一实施例的环路式热管的示例性制造方法的剖视图(图8B与图4相同，并且图10B与图5相同)。
首先，在图7A和图9A所示的步骤中，制备具有图1所示的平面形状的金属板152b。然后，分别在金属板152b的顶表面和底表面上形成抗蚀层310和320。最终变成金属层152的金属板152b可以由铜、不锈钢、铝、镁合金等制成。金属板152b的厚度例如可以为约50至200μm。抗蚀层310和320例如可以由感光干膜抗蚀剂制成。
然后，在图7B和图9B所示的步骤中，通过在金属板152b的用于形成多孔体150的区域中使抗蚀层310曝光并显影，形成用于使金属板152b的顶表面的被选择部分露出的开口310x。此外，通过在金属板152b的相同区域中使抗蚀层320曝光并显影，形成用于使金属板152b的底表面的被选择部分露出的开口320x。使开口310x和开口320x的形状和布置与图6A所示的有底孔152x和152y的形状和布置相同。
如图7B所示，当使抗蚀层310曝光并显影时，在形成连接流动通道180的区域中形成用于使金属板152b的顶表面的被选择部分露出的开口310y。并且，如图9B所示，在形成流动通道170的区域中形成用于使金属板152b的顶表面的被选择部分露出的开口310z。此外，如图7B所示，在形成连接流动通道180的区域中形成用于使金属板152b的底表面的被选择部分露出的开口320y。并且，如图9B所示，在形成流动通道170的区域中形成用于使金属板152b的底表面的被选择部分露出的开口320z。
然后，在图7C和图9C所示的步骤中，从金属板152b的顶表面侧对金属板152b的通过开口310x、310y和310z露出的部分进行半刻蚀，并且从金属板152b的底表面侧对金属板152b的通过开口320x、320y和320z露出的部分进行半刻蚀。结果，在金属板152b的顶表面侧形成有底孔152x，在金属板152b的底表面侧形成有底孔152y，并且形成开口部152s和152t从而穿透金属板152b。由于沿X方向交替布置的开口310x(正面)和开口320x(背面)中的相邻开口在俯视图中彼此重叠，因此这些开口在重叠的情况下彼此连通并形成孔隙152z。可以例如使用氯化铁溶液对金属板152b进行半刻蚀。
然后，在图7D和图9D所示的步骤中，使用剥离液剥去抗蚀层310和320。如此完成金属层152。
随后，在图8A和图10A所示的步骤中，制备不形成有孔或凹槽的实心金属层151和156。通过与形成金属层152相同的方法形成金属层153、154和155。使金属层153、154和155中形成的有底孔、孔隙和开口部的位置与图6B至图6D所示的相同。
随后，在图8B和图10B所示的步骤中，金属层151至156以图8A和图10A所示的顺序彼此层叠并且通过按压和加热进行固相接合。结果，相邻金属层直接接合在一起，从而形成蒸发器110、冷凝器120、蒸汽管130和液体管140，在蒸发器110和液体管140中形成多孔体150，并且在液体管140中形成支撑部件160。多孔体150的端部150B的冷凝器120侧形成流动通道170，流动通道170是用于将工作流体C引导到多孔体150的空间，并且在液体管140的外侧管壁143与支撑部件160之间形成连接流动通道180。
在使用真空泵等排空液体管140内部之后，通过注入口141将工作流体C注入到液体管140中。注入到液体管140中的工作流体C渗透到多孔体150中并经由连接流动通道180流入到流动通道170中。在此时，由于在多孔体150与连接流动通道180之间形成有实心支撑部件160，因此与多孔体150面向连接流动通道180的情况相比，工作流体C更容易流到流动通道170中。更具体地说，在多孔体150面向连接流动通道180的情况下，通过注入口141注入的工作流体C的一部分保存在多孔体150中，从而在短时间内不能从注入口141流到流动通道170中。另一方面，在本实施例中，由于液体管140中设置有支撑部件160，因此工作流体C可以快速地流到流动通道170中。以这种方式，可以大大缩短工作流体C流入流动通道170中的时间，从而可以在很大程度上缩短环路式热管100的制造时间。注入口141在注入工作流体C之后关闭。
上述固相接合是这样的使目标对象接合的方法：在将目标对象保持为固相(即，不使它们熔化)的同时加热目标对象以软化目标对象，并且此外将目标对象彼此按压在一起以使它们发生塑性变形。为了使相邻的金属层通过固相接合令人满意地接合在一起，优选所有的金属层151至156由相同的材料制成。
通过上述制造方法可以制造环路式热管100。
由于通过从金属层的(正面和背面)两面形成有底孔并使有底孔彼此局部连通而在每个金属层中形成上述孔隙，因此与常规的孔隙形成方法相比可以获得更高的稳定性，在常规的孔隙形成方法中，使形成有通孔的金属层彼此层叠并且使这些通孔彼此重叠。更具体地说，由于孔隙不受位置偏差的影响，因此可以在金属层152至155中形成具有恒定尺寸的孔隙，上述位置偏差可能在金属层152至155彼此层叠时产生，或者可能由于在对彼此层叠的金属层152至155进行加热时金属层152至155的膨胀和收缩而产生。
结果，防止了由于孔隙尺寸的变化导致孔隙的毛细管力的减小，从而可以稳定地获得抑制蒸汽Cv从蒸发器110到液体管140的逆流的效果。
在两个金属层之间的界面处，两个金属层中的每个相连的成对有底孔形成为在俯视图中彼此重合，从而可以增加两个金属层的接触面积以实现强接合。
此外，该制造方法能够同时形成多孔体150的有底孔和孔隙以及流动通道170和连接流动通道180的通孔。
(第一实施例的变型例)
接下来，将描述第一实施例的变型例，第一实施例的变型例不同于第一实施例之处在于连接流动通道180的结构。图11是示出根据第一实施例的变型例的环路式热管的示例性内部结构的剖视图。图11对应于作为沿图3的线I-I截取的剖视图的图4。
与根据第一实施例的环路式热管100类似，根据第一实施例的变型例的环路式热管配备有液体管140、多孔体150、支撑部件160、流动通道170和连接流动通道180。
另一方面，如图11所示，开口部152s至155s形成为在俯视图中沿X方向交替地偏移。更具体地说，在X方向上，开口部153s和155s大于开口部152s和154s，并且在两侧(即，管壁143一侧和支撑部件160一侧)，开口部153s和155s的侧表面相对于开口部152s和154s的侧表面凹入。因此，开口部153s和155s的侧表面在X方向上的位置相对于开口部152s和154s的侧表面在X方向上的位置偏移，从而在金属层153中形成凹槽293并且在金属层155中形成凹槽295。例如，凹槽293和295形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于连接流动通道180)延伸。
第一实施例的变型例在其它部分的构造方面与第一实施例相同。
该变型例可以提供与第一实施例相同的优点。另外，形成在连接流动通道180的壁表面中的凹槽293和295加速了液相工作流体C的流动，从而可以更加快速地将通过注入口141注入的工作流体C引导到流动通道170。
例如，凹槽293可以以下述方式与有底孔153x和153y同时地形成。即，平面形状与要形成的凹槽293一致的开口形成为贯穿形成在最终变成金属层153的金属板的顶表面和底表面上的抗蚀层，并且随后对金属板进行半刻蚀。与凹槽293类似，例如，凹槽295可以与有底孔155x和155y同时地形成。
(实施例2)
接下来，将描述第二实施例，第二实施例与第一实施例的不同之处在于流动通道170和连接流动通道180的结构。图12和图13是示出根据第二实施例的环路式热管的示例性内部结构的剖视图。图12和图13分别对应于作为沿图3的线I-I和II-II截取的剖视图的图4和图5。
与根据第一实施例的环路式热管100类似，根据第二实施例的环路式热管配备有液体管140、多孔体150、支撑部件160、流动通道170和连接流动通道180。
另一方面，如图12所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔152x相同的方式在开口部152s的周部处形成凹槽492，凹槽492在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层152的顶表面形成有凹槽492，凹槽492与连接流动通道180续接。凹槽492的深度例如可以为金属层152的厚度的大致一半。
如图12所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔153x相同的方式在开口部153s的周部处形成凹槽493，凹槽493在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层153的顶表面形成有凹槽493，凹槽493与连接流动通道180续接。凹槽493的深度例如可以为金属层153的厚度的大致一半。
如图12所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔154x相同的方式在开口部154s的周部处形成凹槽494，凹槽494在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层154的顶表面形成有凹槽494，凹槽494与连接流动通道180续接。凹槽494的深度例如可以为金属层154的厚度的大致一半。
如图12所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔155x相同的方式在开口部155s的周部处形成凹槽495，凹槽495在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层155的顶表面形成有凹槽495，凹槽495与连接流动通道180续接。凹槽495的深度例如可以为金属层155的厚度的大致一半。
凹槽492至495中的每一个具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。尽管在图12中，多孔体150的有底孔在剖视图中为渐缩的，但每个有底孔也可以具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。
开口部152s至155s在俯视图中形成在相同位置处。例如，凹槽492至495形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于连接流动通道180)延伸。
如图13所示，第二实施例与第一实施例的不同之处还在于液体管140的在多孔体150的端部150B与冷凝器120之间的壁表面中形成的凹槽的形状。
更具体地说，如图13所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔152x相同的方式在开口部152t的周部处形成凹槽392，凹槽392在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层152的顶表面形成有凹槽392，凹槽392与流动通道170续接。凹槽392的深度例如可以为金属层152的厚度的大致一半。
如图13所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔153x相同的方式在开口部153t的周部处形成凹槽393，凹槽393在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层153的顶表面形成有凹槽393，凹槽393与流动通道170续接。凹槽393的深度例如可以为金属层153的厚度的大致一半。
如图13所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔154x相同的方式在开口部154t的周部处形成凹槽394，凹槽394在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层154的顶表面形成有凹槽394，凹槽394与流动通道170续接。凹槽394的深度例如可以为金属层154的厚度的大致一半。
如图13所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔155x相同的方式在开口部155t的周部处形成凹槽395，凹槽395在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层155的顶表面形成有凹槽395，凹槽395与流动通道170续接。凹槽395的深度例如可以为金属层155的厚度的大致一半。
凹槽392至395中的每一个具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。然而，本发明的构思不限于这种情况；凹槽392至395中的每一个可以与图12所示的多孔体150的有底孔那样在剖视图中是渐缩的。
开口部152t至155t在俯视图中形成在相同位置处。例如，凹槽392至395形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于流动通道170)延伸。
第二实施例在其它部分的构造方面与第一实施例相同。
第二实施例可以提供与第一实施例相同的优点。另外，在流动通道170的壁表面中形成的凹槽392至395加速了液相工作流体C的流动。由于凹槽的数量大于第一实施例中凹槽的数量，因此甚至还可以进一步提高传热性能。
此外，在连接流动通道180的壁表面中形成的凹槽492至495加速了液相工作流体C的流动。由于凹槽的数量大于第一实施例中凹槽的数量，因此通过注入口141注入的工作流体C可以被更快速地引导到流动通道170。
例如，凹槽352和492可以以下述方式与有底孔152x同时地形成。即，开口310z(见图9B)和开口310y(见图7B)形成为贯穿形成在金属板152b上的抗蚀层310，从而平面形状与要最终形成的凹槽392和492的形状一致，并且随后对金属板152b进行半刻蚀。与凹槽392和492类似地，例如，凹槽393至395和凹槽493至495可以分别与有底孔153x至155x同时地形成。
如在第一实施例中那样，连接流动通道180的壁表面不必总是形成有凹槽492至495。如第一实施例的变型例那样，连接流动通道180的壁表面可以形成有凹槽293和295以替代凹槽492至495。
(实施例3)
接下来，将描述第三实施例，第三实施例与第一实施例的不同之处在于流动通道170和连接流动通道180的结构。图14和图15是示出根据第三实施例的环路式热管的示例性内部结构的剖视图。图14和图15是分别与作为沿图3的线I-I和II-II截取的剖视图的图4和图5对应的剖视图。
与根据第二实施例的环路式热管类似，根据第三实施例的环路式热管配备有液体管140、多孔体150、支撑部件160、流动通道170和连接流动通道180。
另一方面，如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔152y相同的方式在开口部152s的周部处不但形成凹槽492还形成凹槽692，凹槽692在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层152的底表面形成有凹槽692，凹槽692与连接流动通道180续接。凹槽692的深度例如可以为金属层152的厚度的大致一半。
如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔153y相同的方式在开口部153s的周部处不但形成凹槽493还形成凹槽693，凹槽693在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层153的底表面形成有凹槽693，凹槽693与连接流动通道180续接。凹槽693的深度例如可以为金属层153的厚度的大致一半。
如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔154y相同的方式在开口部154s的周部处不但形成凹槽494还形成凹槽694，凹槽694在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层154的底表面形成有凹槽494，凹槽494与连接流动通道180续接。凹槽494的深度例如可以为金属层154的厚度的大致一半。
如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，以与有底孔155y相同的方式在开口部155s的周部处不但形成凹槽495还形成凹槽695，凹槽695在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层155的底表面形成有凹槽695，凹槽695与连接流动通道180续接。凹槽695的深度例如可以为金属层155的厚度的大致一半。
凹槽692分别连接至凹槽493以形成凹槽892。凹槽693分别连接至凹槽494以形成凹槽893。凹槽694分别连接至凹槽495以形成凹槽894。
此外，如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，在金属层151中形成凹槽691以与凹槽492续接，凹槽691在厚度方向上从底表面向凹入到大致中央。即，金属层151的底表面形成有凹槽691，凹槽691与连接流动通道180续接。凹槽691的深度例如可以为金属层151的厚度的大致一半。凹槽691和492彼此连接在一起以形成凹槽891。
如图14所示，在支撑部件160和管壁143中的每一个的一侧，在金属层156中形成凹槽496以与凹槽695续接，凹槽496在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层156的顶表面形成有凹槽496，凹槽496与连接流动通道180续接。凹槽496的深度例如可以为金属层156的厚度的大致一半。凹槽695和496彼此连接在一起以形成凹槽895。
凹槽691至695和凹槽496中的每一个具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。尽管在图14中，多孔体150的有底孔在剖视图中为渐缩的，但每个有底孔也可以具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。
如在第二实施例中那样，开口部152s至155s在俯视图中形成在相同位置处。例如，凹槽891至895形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于连接流动通道180)延伸。
如图15所示，第三实施例与第二实施例的不同之处还在于液体管140的在多孔体150的端部150B与冷凝器120之间的壁表面中形成的凹槽的形状。
更具体地说，如图15所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔152y相同的方式在开口部152t的周部处不仅形成凹槽392还形成凹槽592，凹槽592在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层152的底表面形成有槽592，凹槽592与流动通道170续接。凹槽592的深度例如可以为金属层152的厚度的大致一半。
如图15所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔153y相同的方式在开口部153t的周部处不仅形成凹槽393还形成凹槽593，凹槽593在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层153的底表面形成有槽593，凹槽593与流动通道170续接。凹槽593的深度例如可以为金属层153的厚度的大致一半。
如图15所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔154y相同的方式在开口部154t的周部处不仅形成凹槽394还形成凹槽594，凹槽594在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层154的底表面形成有槽594，凹槽594与流动通道170续接。凹槽594的深度例如可以为金属层154的厚度的大致一半。
如图15所示，在管壁142和143中的每一个的一侧，以与有底孔155y相同的方式在开口部155t的周部处不仅形成凹槽395还形成凹槽595，凹槽595在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层155的底表面形成有凹槽595，凹槽595与流动通道170续接。凹槽595的深度例如可以为金属层155的厚度的大致一半。
凹槽592分别连接至凹槽393以形成凹槽792。凹槽593分别连接至凹槽394以形成凹槽793。凹槽594分别连接至凹槽395以形成凹槽794。
此外，如图15所示，在管壁142和管143中的每一个的一侧，在金属层151中形成凹槽591以与凹槽392续接，凹槽591在厚度方向上从底表面凹入到大致中央。即，金属层151的底表面形成有凹槽591，凹槽591与流动通道170续接。凹槽591的深度例如可以为金属层151的厚度的大致一半。凹槽591和392彼此连接在一起以形成凹槽791。
如图15所示，在管壁142和管143中的每一个的一侧，在金属层156中形成凹槽396以与凹槽595续接，凹槽396在厚度方向上从顶表面凹入到大致中央。即，金属层156的顶表面形成有凹槽396，凹槽396与流动通道170续接。凹槽396的深度例如可以为金属层156的厚度的大致一半。凹槽595和396彼此连接在一起以形成凹槽795。
凹槽591至595和凹槽396中的每一个具有弯曲的(即，凹的)内壁表面。然而，本发明的构思不限于这种情况；凹槽591至595和凹槽396中的每一个可以与图14所示的多孔体150的有底孔那样在剖视图中是渐缩的。
如在第二实施例中那样，开口部152t至155t在俯视图中形成在相同位置处。例如，凹槽791至795形成为沿液体管140的延伸方向(沿Y方向，大致平行于流动通道170)延伸。
第三实施例在其它方面的构造方面与第二实施例相同。
第三实施例可以提供与第二实施例相同的优点。另外，在流动通道170的壁表面中形成的凹槽791至795加速了液相工作流体C的流动。由于凹槽的数量大于第二实施例中凹槽的数量，因此甚至还可以进一步提高传热性能。
此外，在连接流动通道180的壁表面中形成的凹槽891至895加速了液相工作流体C的流动。由于凹槽的数量大于第二实施例中凹槽的数量，因此通过注入口141注入的工作流体C可以被更快速地引导到流动通道170。
例如，凹槽592和692可以以下述方式与有底孔152y同时地形成。即，开口320z(见图9B)和开口320y(见图7B)形成为贯穿形成在金属板152b上的抗蚀层320，从而平面形状与要最终形成的凹槽592和692的形状一致，并且随后对金属板152b进行半刻蚀。与凹槽592和692类似地，例如，凹槽593至595和凹槽693至695可以分别与有底孔153y至155y同时地形成。
在要形成金属层151和156的凹槽591、691、396和496的区域中，通过使用具有开口的抗蚀层对金属板进行半刻蚀，可以形成金属板151和156的凹槽591、691、396和496。
在上述实施例中的每一个中，在液体管140中，多孔体150可以不总是与内侧管壁142接触，而是可以与内侧管壁142分离。多孔体150可以不总是填充注入口141和蒸发器110之间的液体管140的内部空间。例如，多孔体150可以与外侧管壁143分离而不是与外侧管壁143接触。
在流动通道170中可以设置有实心支撑部件，实心支撑部件连接至多孔体150的端部150B并且沿液体管140的延伸方向(沿Y方向、大致平行于流动通道170)延伸。设置这种实心支撑部件可以增加在厚度方向(Z方向)上的机械强度。支撑部件的侧表面可以形成有凹槽。与凹槽193和195等类似，这种凹槽加速了液相工作流体C的流动。此外，液体管140中可以设置有遮挡体，遮挡体用于吸收不能被多孔体150吸收的工作流体C，并且阻断液相工作流体C在液体管140中从蒸发器110侧向冷凝器120侧的移动。例如，遮挡体可以是如多孔体150中那样、在金属层152至155中形成有有底孔和孔隙的多孔体。
在比多孔体150的端部150B更靠近冷凝器120并且与多孔体150间隔开的位置处可以布置有这样的多孔体：该多孔体用于将被冷凝器120液化的工作流体C向蒸发器110引导。例如，这种多孔体可以布置为靠近管壁142和143。
在多孔体150的区域中，金属层151和156中可以形成有有底孔。有底孔可以形成在金属层151和156的露出于流动通道170的部分中，并且使得保存在多孔体150中的工作流体C不会流到流动通道170中。在金属层151和156中形成有底孔也能够进一步提高传热性能。
多孔体150和连接流动通道180之间可以不形成支撑部件160；多孔体150可以面向连接流动通道180。
不一定多孔体150的所有孔都是有底孔；多孔体150可以包括通孔。
注入口141可以布置在多孔体150的端部150A和150B之间的任何位置处；例如，在俯视图中呈L形形状的图3所示的液体管140中，注入口141可以布置在比液体管140的弯曲部分更靠近冷凝器120的位置处。
尽管已详细描述了优选实施例，但本发明的构思不限于上述实施例等，而在不背离权利要求的范围的情况下，可以对各上述实施例进行各种变型和替换。
本申请要求2018年8月13日提交的日本专利申请No.2018-152493的优选权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (11)

1.一种环路式热管，包括：
蒸发器，其构造为使工作流体蒸发；
冷凝器，其构造为使所述工作流体冷凝；
液体管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起；
蒸汽管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起，并且与所述液体管一起形成环路；以及
多孔体，其设置在所述液体管中，并且构造为储存液相的工作流体，
其中，
所述液体管包括注入口，所述工作流体通过所述注入口注入，
所述多孔体的第一端位于所述注入口与所述蒸发器之间，
所述多孔体的与所述第一端相反的第二端位于所述注入口与所述冷凝器之间，并且
所述多孔体的至少设置在所述注入口与所述蒸发器之间的部分填充所述液体管的内部。
2.根据权利要求1所述的环路式热管，其中，所述液体管的壁表面在所述第二端与所述冷凝器之间形成有至少一个凹槽。
3.根据权利要求2所述的环路式热管，其中，所述至少一个凹槽沿着所述液体管的延伸方向延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的环路式热管，其中，所述液体管包括：
流动通道，其是设置在所述第二端与所述冷凝器之间的空间；以及
连接流动通道，其与所述注入口和所述流动通道连通。
5.根据权利要求4所述的环路式热管，其中，所述液体管还包括实心支撑部件，所述实心支撑部件设置在所述多孔体与所述连接流动通道之间。
6.根据权利要求5所述的环路式热管，其中，所述实心支撑部件在所述注入口与所述第二端之间延伸。
7.根据权利要求5所述的环路式热管，其中，所述实心支撑部件设置在所述多孔体与所述连接流动通道之间，从而使所述多孔体和所述连接流动通道彼此隔开。
8.根据权利要求1所述的环路式热管，其中，
所述液体管具有第一管壁以及与所述第一管壁相对的第二管壁，并且
所述多孔体的所述至少设置在所述注入口与所述蒸发器之间的部分与所述第一管壁和所述第二管壁接触。
9.根据权利要求1所述的环路式热管，其中，
所述液体管具有第一管壁以及与所述第一管壁相对的第二管壁，
所述注入口布置在所述第二管壁处，并且
所述多孔体与所述第一管壁接触。
10.根据权利要求1所述的环路式热管，其中，
所述多孔体由多个金属层构成，并且
所述多个金属层中的每一个包括：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面相反；
第一有底孔，其形成在所述第一表面中；
第二有底孔，其形成在所述第二表面中；以及
孔隙，其通过所述第一有底孔和所述第二有底孔的局部连通形成。
11.一种制造环路式热管的方法，
所述环路式热管包括：
蒸发器，其构造为使工作流体蒸发；
冷凝器，其构造为使所述工作流体冷凝；
液体管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起，并且包括注入口，所述工作流体通过所述注入口注入；
蒸汽管，其将所述蒸发器和所述冷凝器连接在一起，并且与所述液体管一起形成环路；以及
多孔体，其设置在所述液体管中，并且构造为储存液相的工作流体，
所述方法包括：
提供多个金属层中的每一个；以及
使所述多个金属层彼此堆叠，
所述提供所述多个金属层中的每一个包括：
制备金属板；
在所述金属板的顶表面中形成多个有底孔；
在所述金属板的底表面中形成多个有底孔；以及
形成穿过所述金属板的开口部，并且
其中：
所述多孔体包括所述多个金属层中的每一个的所述多个有底孔；
由各个金属层的所述开口部形成流动通道；
所述多孔体的第一端位于所述注入口与所述蒸发器之间；并且
所述多孔体的与所述第一端相反的第二端位于所述注入口与所述冷凝器之间。
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