CN112013703B - 环路式热管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环路式热管，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，其构造为冷凝工作流体；液体管，其构造为连接蒸发器和冷凝器；蒸气管，其构造为连接蒸发器和冷凝器；多孔体，其设置在液体管内；以及蒸气移动路径，其以与多孔体隔开的方式设置在液体管中的一部分处，并且沿液体管的纵向从蒸发器延伸，在蒸发器中蒸发的工作流体在蒸气移动路径中移动。蒸气移动路径具有供蒸发器中蒸发的工作流体移动的流动路径和围绕流动路径的壁部。

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
在现有技术中，作为构造为冷却安装在电子设备上的半导体设备(例如，CPU等)的发热部件的设备，提出了一种热管，该热管构造为通过使用工作流体的相变来传热(例如，参考PTL 1)。
该环路式热管包括蒸发单元和冷凝单元，该蒸发单元构造为从发热体接收热量并使液相工作流体蒸发，该冷凝单元构造为通过热辐射使气相工作流体冷凝。另外，环路式热管包括用于使在蒸发单元中蒸发的工作流体流入冷凝单元的蒸气管，以及用于使在冷凝单元中冷凝的工作流体流入蒸发单元的液体管。环路式热管具有环路式结构，其中蒸发单元、蒸气管、冷凝单元和液体管串联连接，且工作流体封闭于环路式结构中。
引文列表
专利文献
[PTL 1]
日本专利No.6,146,484
在现有技术的环路式热管中，当环路式热管周围的温度变得低于工作流体的凝固点时，工作流体固化。在这种情况下，由于工作流体从液相相变为固相，所以不能实现如流体那样的移动，从而不能进行传热操作。结果，不可能冷却发热部件。
发明内容
本发明的非限制性实施例的一个方面在于提供一种能够有利地冷却发热部件的环路式热管
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，其构造为冷凝所述工作流体；
液体管，其构造为连接所述蒸发器和所述冷凝器；
蒸气管，其构造为连接所述蒸发器和所述冷凝器；
多孔体，其设置在所述液体管中；以及
蒸气移动路径，其以与所述多孔体隔开的方式设置在所述液体管中的一部分处，并且沿所述液体管的长度方向(纵向)从所述蒸发器延伸，在所述蒸发器中蒸发的所述工作流体在所述蒸气移动路径中移动，
其中，所述蒸气移动路径具有供所述蒸发器中蒸发的所述工作流体移动的流动路径和围绕所述流动路径的壁部。
根据本公开的一个方面，可以有利地冷却发热部件。
附图说明
图1是描绘根据实施例的环路式热管的图示平面图。
图2是描绘实施例的环路式热管的一部分的放大平面图。
图3是描绘实施例的液体管的截面示意图(沿图2的线3A-3A截取的截面图)。
图4是示出实施例的多孔体的平面示意图。
图5A至图5E是实施例的环路式热管的制造方法的截面示意图。
图6A和图6B是实施例的环路式热管的制造方法的截面示意图。
图7是描绘变型例的液体管的截面示意图。
图8是描绘变型例的液体管的截面示意图。
图9是描绘变型例的液体管的截面示意图。
图10是描绘变型例的环路式热管的平面示意图。
图11是描绘变型例的液体管的截面示意图(沿图10的线11A-11A截取的截面图)。
图12是描绘变型例的环路式热管的平面示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述各实施例。同时，为了方便起见，附图的特征部分可以以放大的方式示出以易于理解特征，并且在各个附图中构成元件的尺寸和比率可以不同。另外，为了容易理解各构件的截面结构，在截面图中以缎纹图案示出一些构件的阴影，并且省略一些构件的阴影。同时，如在本文中所使用的，“从上方观看时”表示沿图3等的竖直方向(图中的上下方向)观看目标物体，并且“平面形状”表示在图3等的竖直方向上看到的形状。
[构造]
图1所示的环路式热管1例如被容纳在诸如智能手机和平板终端等移动型电子设备2中。环路式热管1包括蒸发器11、蒸气管12、冷凝器13和液体管14。
蒸发器11和冷凝器13通过蒸气管12和液体管14连接。蒸发器11具有使工作流体C蒸发以产生蒸气Cv的功能。在蒸发器11中产生的蒸气Cv通过蒸气管12输送到冷凝器13。冷凝器13具有使工作流体C的蒸气Cv冷凝的功能。冷凝的工作流体C通过液体管14被输送到蒸发器11。蒸气管12和液体管14形成供工作流体C或蒸气Cv流动通过的环路形流动路径。
蒸气管12例如形成为长管体。液体管14例如形成为长管体。在本实施例中，例如，蒸气管12和液体管14具有相同的尺寸(即，长度方向(纵向)上的尺寸)。另一方面，蒸气管12的长度和液体管14的长度可以彼此不同。例如，蒸气管12的长度可以比液体管14的长度短。如本文中所述使用的，蒸发器11、蒸气管12、冷凝器13和液体管14的“长度方向”是工作流体C或蒸气Cv在每个构件中流动(移动)的方向(参考图中的箭头)(在下面的描述中，“长度方向”也被称为“纵向”)。
蒸发器11紧密地固定到发热部件(未示出)。蒸发器11中的工作流体C通过发热部件中产生的热而蒸发，从而产生蒸气Cv。同时，导热构件(TIM：热界面材料)可以置于蒸发器11与发热部件之间。导热构件减小了发热部件与蒸发器11之间的接触热阻，从而实现从发热部件到蒸发器11的平稳的热传导。
例如，从上方观看时，蒸气管12具有设置在与蒸气管12的纵向正交的宽度方向的两侧的一对管壁12w以及设置在一对管壁12w之间的流动路径12r。流动路径12r形成为与蒸发器11的内部空间连通。流动路径12r是环路形流动路径的一部分。在蒸发器11中产生的蒸气Cv通过蒸气管12被引导至冷凝器13。
冷凝器13例如具有用于散热的面积较大的散热板13p以及散热板13p中的蛇形流动路径13r。流动路径13r是环路形流动路径的一部分。通过蒸气管12引导的蒸气Cv在冷凝器13中被冷凝。这样，在环路式热管1中，在发热部件中产生的热量被传递到冷凝器13，并在冷凝器13中散热。由此，发热部件被冷却，从而抑制发热部件的温度升高。
在冷凝器13中被冷凝的工作流体C通过液体管14被引导至蒸发器11。在此，优选使用具有高蒸气压力和高蒸发潜热的流体作为工作流体C。使用这种工作流体C，使得可以通过蒸发潜热有效地冷却发热部件。例如可以使用氨、水、氟利昂、酒精、丙酮等作为工作流体C。
例如，从上方观看时液体管14在与纵向正交的宽度方向上的尺寸W1小于从上方观看时蒸发器11在与纵向正交的宽度方向上的尺寸W2。
如图2所示，蒸发器11设置有多孔体20。多孔体20具有连接部21和多个伸出部22。例如，从上方观看时，连接部21设置在蒸发器11的内部空间中的最靠近液体管14的一侧(即，液体管14连接至蒸发器11的一侧)。连接部21形成为例如沿蒸发器11的宽度方向(图2中的左右方向)延伸。例如，连接部21在液体管14侧的表面部分地与蒸发器11的管壁11w接触，并且连接部21在液体管14侧的其余表面与空间S1接触。连接部21在蒸气管12侧的表面部分地连接到伸出部22，并且连接部21在蒸气管12侧的其余表面与空间S2接触。例如，从上方观看时，每个伸出部22从连接部21朝向蒸气管12伸出。例如，每个伸出部22形成为沿蒸发器11的纵向延伸。例如，从上方观看时，多个伸出部22沿蒸发器11的宽度方向以预定间隔设置。每个伸出部22在蒸气管12侧的端部与蒸发器11的管壁11w间隔开。每个伸出部22在蒸气管12侧的端部彼此不连接。即，从上方观看时，本实施例的多孔体20形成为具有梳状形状，该梳状形状具有连接部21和多个伸出部22。同时，多孔体20的梳的齿的数量可以适当地改变。
在蒸发器11中，没有设置多孔体20的区域形成有空间S2。空间S2与蒸气管12的流动路径12r连接。
液体管14具有设置在液体管14的宽度方向上的两端处的一对管壁14w，以及设置在该对管壁14w之间的多孔体30和蒸气移动路径40。
例如，多孔体30形成为沿液体管14的纵向从冷凝器13(参见图1)延伸到蒸发器11的附近。多孔体30构造为通过在多孔体30中产生的毛细管力将在冷凝器13中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11。多孔体30具有例如多个孔隙62z、63z、64z和65z(参见图3)。多个孔隙62z至65z用作供工作流体C流动的流动路径14r。流动路径14r是环路形流动路径的一部分。
多孔体30在蒸发器11侧的表面例如与空间S1接触。在本实施例中，空间S1介于液体管14的多孔体30和蒸发器11的多孔体20之间。另一方面，可以省略多孔体20和多孔体30之间的空间S1。即，多孔体20和多孔体30可以直接连接而没有空间S1。
蒸气移动路径40形成为沿液体管14的纵向从蒸发器11延伸。蒸气移动路径40形成为例如沿着液体管14的纵向，从蒸发器11延伸至液体管14的纵向上的中途。蒸气移动路径40例如设置在一对管壁14w中的一个管壁14w的附近。例如，蒸气移动路径40设置在一对管壁14w中的构成液体管14的弯曲部的内侧的管壁14w的附近。蒸气移动路径40例如具有分隔壁41、分隔壁42、流动路径43和多孔部50。
分隔壁41形成为沿着液体管14的纵向从蒸发器11的内部空间延伸到液体管14的纵向上的中途。例如，分隔壁41在蒸发器11侧的端部41A形成为伸入到蒸发器11的内部空间中。分隔壁41的端部41A形成为例如伸入到蒸发器11的多孔体20的内部。例如，分隔壁41的端部41A形成为伸入到多孔体20的连接部21的内部。分隔壁42形成为从分隔壁41的在纵向上的端部41A的相反侧的端部41B延伸到例如沿液体管14的宽度方向的一侧(这里为图2中的下侧)的管壁14w。分隔壁42形成为连接分隔壁41的端部41B和管壁14w。分隔壁42构成蒸气移动路径40的在纵向上的一个端部。蒸气移动路径40的在纵向上的一个端部在液体管14的在纵向上的中途被分隔壁42封闭。分隔壁41和42形成为将蒸气移动路径40的流动路径43和多孔体30彼此分隔。流动路径43和多孔体30被分隔壁41和42完全分开。换言之，流动路径43不与多孔体30的流动路径14r连通。
蒸气移动路径40的流动路径43由被分隔壁41、分隔壁42和管壁14w围绕的空间构成。流动路径43形成为在蒸气移动路径40的沿纵向的整个长度上延伸。流动路径43通过分隔壁41和42在蒸气移动路径40的沿纵向的整个长度上与多孔体30分离。分隔壁41和42以及管壁14w用作围绕流动路径43的壁部。
流动路径43例如形成为使得通过沿着与蒸气移动路径40的纵向正交的平面切割蒸气移动路径40而获得的截面的截面积大于多孔体30的流动路径14r的截面积。流动路径43的截面积例如形成为小于蒸气管12的流动路径12r的截面积。
在蒸气移动路径40中例如设置有多孔部50。多孔部50形成为例如沿着蒸气移动路径40的纵向从蒸发器11附近延伸到分隔壁42。多孔部50构造为例如通过在多孔部50中产生的毛细管力将在蒸气移动路径40中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11。多孔部50和多孔体30在蒸气移动路径40的沿纵向的整个长度上完全被分隔壁41和42分开。
例如，多孔部50在蒸发器11侧的表面与空间S1接触。在本实施例中，空间S1介于多孔部50和蒸发器11的多孔体20之间。另一方面，可以省略多孔部50和多孔体20之间的空间S1。即，多孔部50和多孔体20可以直接连接而不存在空间S1。
同时，在图2中，为了示出液体管14中的多孔体30和多孔部50以及蒸发器11中的多孔体20的平面形状，未示出作为多个金属层61至66(将在后面描述)的最外层的金属层(例如，图3中所示的金属层61)。
图3是沿图2中的线3A-3A截取的液体管14的截面图。该截面与工作流体C在液体管14中流动的方向(图2中用箭头表示的方向)正交。
如图3所示，液体管14具有例如六层金属层61至66堆叠在一起的结构。换言之，液体管14具有其中作为中间金属层的金属层62至65堆叠在作为一对最外层的金属层61和66之间的结构。金属层61至66例如是具有高导热性的铜层，并且通过固相结合(例如，扩散结合、压力结合和超声结合)等直接彼此结合。同时，在图3中，为了容易理解，用实线区分金属层61至66。例如，当金属层61至66通过扩散结合而成为一体时，各个金属层61至66之间的界面消失，使得界面可能不清楚。如这里所使用的，固相结合是在固态下加热和软化结合对象而不熔化该结合对象，然后挤压、塑性变形并结合该结对象的方法。
同时，金属层61至66不限于铜层，并且可以由不锈钢、铝、镁合金等形成。另外，对于堆叠的金属层61至66中的一些金属层，可以使用与其它金属层不同的材料。例如，金属层61至66中的每一个的厚度可以被设定为约50μm至200μm。同时，金属层61至66中的一些金属层可以形成为具有与其它金属层不同的厚度。另外，所有金属层可以形成为具有彼此不同的厚度。
与图3所示的液体管14类似，图1所示的蒸发器11、蒸气管12和冷凝器13分别通过堆叠六层金属层61至66形成。也就是说，图1所示的环路式热管1通过堆叠六层金属层61至66而构成。同时，堆叠的金属层的数量不限于六个，并且可以是五层以下或者七层以上。
如图3所示，本实施例的液体管14由堆叠的金属层61至66构成，并且具有管壁14w、多孔体30和蒸气移动路径40(分隔壁41和42、流动路径43和多孔部50)。同时，在本实施例中，金属层61至66中的作为最外层的金属层61和66不形成有孔和槽。金属层61和66用作液体管14的壁部(顶部或底部)。
金属层62具有设置在与金属层61至66的堆叠方向正交的宽度方向(图3中的左右方向)上的两端的一对壁部62w，以及设置在该对壁部62w之间的壁部62t。金属层62具有设置在一侧(这里是图3中的右侧)的壁部62w和壁部62t之间的多孔体62s，以及设置在另一侧(这里是图3中的左侧)的壁部62w和壁部62t之间的多孔部62e。
金属层63具有设置在宽度方向上的两端的一对壁部63w和设置在该对壁部63w之间的壁部63t。金属层63具有设置在一侧(这里是图3中的右侧)的壁部63w和壁部63t之间的多孔体63s，以及形成在另一侧(这里是图3中的左侧)的壁部63w和壁部63t之间并沿厚度方向贯穿金属层63的通孔63X。
金属层64具有设置在宽度方向上的两端的一对壁部64w和设置在该对壁部64w之间的壁部64t。金属层64具有设置在一侧(这里是图3中的右侧)的壁部64w和壁部64t之间的多孔体64s，以及形成在另一侧(这里是图3中的左侧)的壁部64w和壁部63t之间并在厚度方向上贯穿金属层64的通孔64X。
金属层65具有设置在宽度方向上的两端的一对壁部65w和设置在该对壁部65w之间的壁部65t。金属层65具有设置在一侧(这里是图3中的右侧)的壁部65w和壁部65t之间的多孔体65s，以及设置在另一侧(这里是图3中的左侧)的壁部65w和壁部65t之间的多孔部65e。
随后，对每个管壁14w的具体结构进行描述。
每个管壁14w由金属层61至66中的中间金属层62至65的壁部62w至65w构成。每个管壁14w由多个依次层叠的壁部62w至65w构成。本实施例的壁部62w至65w不形成有孔和槽。
随后，描述多孔体30的具体结构。
多孔体30由金属层61至66中的中间金属层62至65的多孔体62s至65s构成。多孔体30由多个依次堆叠的多孔体62s至65s构成。
多孔体62s形成有在厚度方向上从金属层62的上表面凹入到大致中央部的有底孔62u以及在厚度方向上从金属层62的下表面凹入到大致中央部的有底孔62d。有底孔62u和62d中的每一个的内壁可以具有从底侧(金属层62在厚度方向上的中央部侧)朝向开口侧(金属层62的上表面侧和下表面侧)变宽的渐变形状。同时，例如，有底孔62u和62d中的每一个的内壁可以形成为相对于底部垂直延伸。另外，有底孔62u和62d中的每一个的内壁表面可形成为具有凹形形状，该凹形形状的截面形状为半圆形或半椭圆形(例如，参考图8等)。如本文所用，“半圆形”例如包括通过二等分真圆而获得的半圆，以及其弧长于或短于半圆的圆。另外，如本文所用，“半椭圆形”例如包括通过二等分椭圆而得获得的半椭圆、以及其圆弧比该半椭圆长或短的椭圆。另外，有底孔62u和62d可以形成为内壁在底部上方以弧形续接的形状。
如图4所示，例如从上方观看时，有底孔62u和62d分别形成为圆形。有底孔62u和62d中的每一个的直径例如可以被设定为约100μm至400μm。同时，有底孔62u和62d中的每一个的平面形状可以是任何形状，诸如椭圆形、多边形等。从上方观看时，有底孔62u和有底孔62d部分地重叠。如图3和图4所示，在从上方观看时有底孔62u和有底孔62d重叠的部分中，有底孔62u和有底孔62d彼此部分地连通，从而形成孔隙62z。图4示出了有底孔62u和62d、有底孔62u和62d的部分重合、以及孔隙62z的布置状态。具有有底孔62u和62d以及孔隙62z的多孔体62s构成多孔体30的一部分。
如图3所示，多孔体63s形成有在厚度方向上从金属层63的上表面凹入到大致中央部的有底孔63u以及在厚度方向上从金属层63的下表面凹入到大致中央部的有底孔63d。有底孔63u和63d可以具有与金属层62的有底孔62u和62d类似的形状。从上方观看时，有底孔63u和有底孔63d部分地重叠。在从上方观看时有底孔63u与有底孔63d重叠的部分中，有底孔63u与有底孔63d彼此部分地连通，从而形成孔隙63z。具有有底孔63u和63d以及孔隙63z的多孔体63s构成多孔体30的一部分。
例如从上方观看时，金属层62的有底孔62d和金属层63的有底孔63u形成在重叠的位置。因此，在有底孔62d与有底孔63u之间的界面处不形成孔隙。
多孔体64s形成有在厚度方向上从金属层64的上表面凹入到大致中央部的有底孔64u以及在厚度方向上从金属层64的下表面凹入到大致中央部的有底孔64d。有底孔64u和64d可以具有与金属层62的有底孔62u和62d类似的形状。从上方观看时，有底孔64u和有底孔64d部分地重叠。在从上方观看时有底孔64u和有底孔64d重叠的部分中，有底孔64u和有底孔64d彼此部分地连通，从而形成孔隙64z。具有有底孔64u和64d以及孔隙64z的多孔体64s构成多孔体30的一部分。
例如从上方观看时，金属层63的有底孔63d和金属层64的有底孔64u形成在重叠的位置。因此，在有底孔63d与有底孔64u之间的界面处不形成孔隙。
多孔体65s形成有在厚度方向上从金属层65的上表面凹入到大致中央部的有底孔65u以及在厚度方向上从金属层65的下表面凹入到大致中央部的有底孔65d。有底孔65u和65d可以具有与金属层62的有底孔62u和62d类似的形状。从上方观看时，有底孔65u和有底孔65d部分地重叠。在从上方观看时有底孔65u和有底孔65d重叠的部分中，有底孔65u和有底孔65d部分地彼此连通，从而形成孔隙65z。具有有底孔65u和65d以及孔隙65z的多孔体65s构成多孔体30的一部分。
例如从上方观看时，金属层64的有底孔64d和金属层65的有底孔65u形成在重叠的位置。因此，在有底孔64d与有底孔65u之间的界面处不形成孔隙。
形成在各金属层62至65中的孔隙62z、63z、64z和65z彼此连通。彼此连通的孔隙62z、63z、64z和65z在多孔体30中三维地分布。工作流体C通过毛细管力在彼此连通的孔隙62z至65z中三维地分布。这样，孔隙62z至65z用作供液相的工作流体C流动的流动路径14r。
随后，描述蒸气移动路径40(分隔壁41和42、流动路径43和多孔部50)的具体结构。
分隔壁41由金属层61至66中的中间金属层62至65的壁部62t至65t构成。分隔壁41由多个依次堆叠的壁部62t至65t构成。尽管未示出，但与分隔壁41类似地，分隔壁42由金属层61至66中的中间金属层62至65的壁部62t至65t构成。本实施例的壁部62t至65t不形成有孔和槽。
流动路径43由在厚度方向上贯通层叠的金属层61至66中的中间金属层63和64的通孔63X和64X构成。金属层63和金属层64被堆叠成使得通孔63X和64X彼此重叠。
金属层62堆叠在金属层63的上表面上，并且金属层65堆叠在金属层64的下表面上。流动路径43由金属层62至65以及金属层63和64的通孔63X和64X限定。流动路径43被构成分隔壁41、42的一部分的壁部63t、64t、构成管壁14w的一部分的壁部63w、64w、以及金属层62、65围绕。换言之，壁部62t、63t、64t、65t、壁部62w、63w、64w和65w、以及金属层62和65用作围绕流动路径43的壁部。
多孔部50由金属层62和65的多孔部62e和65e构成。多孔部62e设置在流动路径43的正上方。多孔部65e设置在流动路径43的正下方。
多孔部62e沿流动路径43的纵向延伸。多孔部62e形成为与流动路径43接触。多孔部62e形成在用作围绕流动路径43的壁部的金属层62中。多孔部62e形成有在厚度方向上从金属层62的上表面凹入到大致中央部的有底孔62f以及在厚度方向上从金属层62的下表面凹入到大致中央部的有底孔62g。从上方观看时，与多孔体62s的有底孔62u和62d类似，有底孔62f和62g均都具有圆形形状。从上方观看时，有底孔62f和有底孔62g部分地重叠。在从上方观看时有底孔62f和有底孔62g重叠的部分中，有底孔62f和有底孔62g部分地连通，从而形成孔隙62h。有底孔62g与流动路径43(具体而言，金属层63的通孔63X)连通。有底孔62f和62g以及孔隙62h可以具有与多孔体62s的有底孔62u和62d以及孔隙62z类似的形状。
金属层65具有形成在流动路径43的正下方的多孔部65e。多孔部65e沿流动路径43的纵向延伸。多孔部65e形成为与流动路径43接触。多孔部65e形成在用作围绕流动路径43的壁部的金属层65中。在多孔部65e形成有在厚度方向上从金属层65的上表面凹入到大致中央部的有底孔65f以及在厚度方向上从金属层65的下表面凹入到大致中央部的有底孔65g。从上方观看时，与多孔体62s的有底孔62u和62d类似，有底孔65f和65g均具有圆形形状。从上方观看时，有底孔65f和有底孔65g部分地重叠。在从上方观看时有底孔65f和有底孔65g重叠的部分中，有底孔65f和有底孔65g部分地相互连通，从而形成孔隙65h。有底孔65f与流动路径43(具体而言，金属层64的通孔64X)连通。有底孔65f和65g以及孔隙65h可以具有与多孔体62s的有底孔62u和62d以及孔隙62z类似的形状。
如上所述，蒸气移动路径40具有流动路径43。流动路径43被两个多孔部62e和65e、分隔壁41和42的一部分(壁部63t和64t)以及管壁14w的一部分(壁部63w和64w)围绕。在流动路径43中，在蒸发器11中蒸发的工作流体(即蒸气Cv)流动。如图2所示，蒸气Cv在流动路径43中从蒸发器11沿着流动路径43的纵向朝向分隔壁42移动。
尽管未示出，但液体管14设置有用于注入工作流体C的入口(参考图2)。然而，入口被密封构件阻塞，使得环路式热管1的内部被气密地保持。另外，尽管未示出，设置在蒸发器11中的多孔体20具有与图3和图4所示的多孔体30类似的结构。
(操作)
随后，描述环路式热管1的操作。
环路式热管1包括构造为使工作流体C蒸发的蒸发器11、构造为冷凝蒸气Cv的冷凝器13、用于使蒸发的工作流体(即，蒸气Cv)流入冷凝器13的蒸气管12、以及用于使冷凝的工作流体C流入蒸发器11的液体管14。
液体管14设置有多孔体30。多孔体30沿着液体管14的纵向从冷凝器13延伸到蒸发器11的附近。多孔体30构造为通过在多孔体30中产生的毛细管力将在冷凝器13中冷凝的液相工作流体C引导到蒸发器11。
在蒸发器11中，液相工作流体C被引入多孔体20的与液体管14相邻的多孔体20(连接部21等)中。在蒸发器11中，液相工作流体C通过在发热部件(未示出)中产生的热量而蒸发，从而产生蒸气Cv。所产生的蒸气Cv流入蒸气管12的流动路径12r，并且流入设置在液体管14中的蒸气移动路径40的流动路径43。流动路径43的截面积形成为小于蒸气管12的流动路径12r的截面积。因此，在蒸发器11中产生的蒸气Cv的大部分流入蒸气管12的流动路径12r，并且在蒸发器11中产生的蒸气Cv的仅一部分流入蒸气移动路径40的流动路径43。
在流动路径43中，在蒸发器11中产生的蒸气Cv沿着流动路径43的纵向从蒸发器11朝向分隔壁42移动。这样，蒸气Cv在流动路径43中移动，使得引入液体管14的多孔体30中的工作流体C可以被蒸气Cv的蒸发潜热(气化潜热)加热。从而，例如，即使在诸如寒冷地区、冬季等周围温度低于工作流体C的凝固点的环境下使用包括环路式热管1的电子设备2的情况下，也能够有利地抑制液体管14内的液相的工作流体C相变为固相。
在此，当蒸气Cv在流动路径43中流动时，在一些情况下，蒸气Cv可能在流动路径43中冷凝。当冷凝的工作流体C滞留在流动路径43中时，工作流体C可能相变为固相。然而，本实施例的蒸气移动路径40设置有多孔部50。多孔部50沿着蒸气移动路径40的纵向从分隔壁42(其作为蒸气移动路径40在纵向上的端部)延伸到蒸发器11附近。多孔部50通过在多孔部50中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的液相工作流体C引导到蒸发器11。因此，即使当蒸气Cv在流动路径43中冷凝时，也能够使冷凝的工作流体C向蒸发器11回流，从而能够抑制冷凝的工作流体C滞留在流动路径43中。结果，可以有利地抑制流动路径43中的工作流体C相变为固相。
随后，对环路式热管1的制造方法进行描述。
首先，在图5A所示的过程中，制备平板状的金属板80。金属板80是最终成为金属层62的构件(参见图3)。金属板80例如由铜、不锈钢、铝、镁合金等形成。金属板80的厚度例如可以设定为约50μm至200μm。
随后，在图5B所示的过程中，在金属板80的上表面上形成抗蚀剂层81，并且在金属板80的下表面上形成抗蚀剂层82。对于抗蚀剂层81和82，例如，可以使用光敏干膜抗蚀剂等。
随后，在图5C所示的过程中，使抗蚀剂层81曝光并显影以形成用于选择性地使金属板80的上表面露出的开口部81X和81Y。同样地，使抗蚀剂层82曝光并显影以形成用于选择性地使金属板80的下表面露出的开口部82X和82Y。开口部81X、82X形成为与图3所示的有底孔62u和62d的形状、位置对应。开口部81Y、82Y形成为与图3所示的有底孔62f、62g的形状、位置对应。同时，金属板80的与壁部62w和62t(参见图3)对应的部分覆盖有抗蚀剂层81和82。
随后，在图5D所示的过程中，从金属板80的上表面侧对在开口部81X和81Y中露出的金属板80进行刻蚀，并且从金属板80的下表面侧对在开口部82X和82Y中露出的金属板80进行刻蚀。通过开口部81X在金属板80的上表面侧形成有底孔62u，并且通过开口部82X在金属板80的下表面侧形成有底孔62d。从上方观看时，有底孔62u和有底孔62d形成为部分重叠，并且在该重叠部分中，有底孔62u和有底孔62d彼此连通，从而形成孔隙62z。另外，通过开口部81Y在金属板80的上表面侧形成有底孔62f，并且通过开口部82Y在金属板80的下表面侧形成有底孔62g。从上方观看时，有底孔62f和有底孔62g形成为部分重叠，并且在该重叠部分中，有底孔62f和有底孔62g彼此连通，从而形成了孔隙62h。在蚀刻金属板80时，例如可以使用氯化铁溶液。
随后，通过去除溶液去除抗蚀剂层81和82。由此，如图5E所示，可以形成具有一对壁部62w、壁部62t、多孔体62s和多孔部62e的金属层62。
随后，在图6A所示的过程中，制备没有孔和槽的实心金属层61和66。另外，通过与图5A至图5E所示的过程类似的方法，形成金属层63、64和65。同时，例如，在金属层63、64和65中形成的有底孔、孔隙和通孔的形状和位置如图3所示。
随后，在图6B所示的过程中，金属层62、63、64、65和66在金属层61下方依次堆叠，然后被加压和加热以进行固相结合。例如，在预定温度(例如，约900℃)下加热堆叠的金属层61、62、63、64、65和66的同时，对堆叠的这些金属层进行加压，从而通过固相结合使金属层61、62、63、64、65和66结合。由此，彼此相邻的金属层61、62、63、64、65和66直接结合，从而形成图1所示的包括蒸发器11、冷凝器13、蒸气管12和液体管14的环路式热管1。另外，液体管14形成有多孔体30和蒸气移动路径40，并且蒸发器11形成有多孔体20。
此后，通过使用真空泵等对液体管14进行排气，并且将工作流体C从入口(未示出)注入到液体管14中。此后，密封该入口。
以下，对本实施例的效果进行描述。
(1)液体管14设置有多孔体30和蒸气移动路径40。蒸气移动路径40以与多孔体30隔开的方式设置在液体管14中的一部分处，并且沿着液体管14的纵向从蒸发器11延伸，其中，在蒸发器11中蒸发的工作流体(即，蒸气Cv)在蒸气移动路径40中移动。蒸气Cv在蒸气移动路径40中移动，使得被引入液体管14的多孔体30中的工作流体C能够被蒸气Cv的蒸发潜热(气化潜热)加热。由此，例如，即使在寒冷地区、冬季等周围温度低于工作流体C的凝固点的环境下使用包括环路式热管1的电子设备2的情况下，也能够有利地抑制液体管14内的液相的工作流体C相变为固相。因此，通过利用工作流体C的相变，能够有利地在环路式热管1中进行传热。结果，即使当电子设备2用于寒冷地区等时，也能够有利地冷却发热部件。
(2)蒸气移动路径40设置有多孔部50。多孔部50沿着蒸气移动路径40的纵向从分隔壁42(其作为蒸气移动路径40在纵向上的端部)延伸到蒸发器11附近。多孔部50通过在多孔部50中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的液相工作流体C引导到蒸发器11。由此，即使当蒸气Cv在流动路径43中冷凝时，也能够使冷凝的工作流体C向蒸发器11回流，从而能够抑制冷凝的工作流体C滞留在流动路径43中。结果，可以有利地抑制流动路径43中的工作流体C相变为固相。
(3)多孔部50形成在围绕流动路径43的壁部(在此为分隔壁41和42、管壁14w以及金属层62和65)中的除了对流动路径43和多孔体30进行分隔的分隔壁41和42以外的壁部(在此为金属层62和65)中。由此，多孔部50不介于蒸气Cv移动通过的流动路径43与多孔体30之间。因此，通过在流动路径43中移动的蒸气Cv的蒸发潜热，可以有利地加热引入到多孔体30中的工作流体C。另外，蒸气移动路径40的流动路径43和多孔体30的流动路径14r被分隔壁41和42完全分开，使得能够使在流动路径43中移动的蒸气Cv不流入多孔体30中。因此，能够有利地保持工作流体C在流动路径14r中的流动。
(4)围绕流动路径43的壁部中的分隔壁41形成为向蒸发器11的内部空间伸出。根据该构造，能够有利地将液体管14的形成有多孔体30的区域与蒸气移动路径40的流动路径43分隔开。由此，例如，能够有利地抑制通过多孔体30被引导到蒸发器11的液相工作流体C由于其是液相的缘故而流入蒸气移动路径40。
(5)围绕流动路径43的壁部中的分隔壁41形成为伸出到设置在蒸发器11中的多孔体20的连接部21的内部。根据该构造，面对流动路径43的多孔体20和面对多孔体30的多孔体20通过分隔壁41彼此分隔。由此，能够有利地抑制由多孔体30引导至蒸发器11的液相工作流体C在被引入整个连接部21之前蒸发和流入流动路径43。结果，可以有利地抑制在蒸发器11中产生的蒸气Cv主要地流入流动路径43。
(6)围绕流动路径43的壁部包括液体管14的管壁14w以及分隔壁41和42。即，液体管14的管壁14w用作围绕流动路径43的壁部。因此，与不使用管壁14w而形成围绕流动路径43的壁部的构造相比，能够确保在冷凝器13中冷凝的工作流体C流动的空间(即，形成多孔体30的空间)更宽。
(7)蒸气移动路径40的流动路径43的截面积形成为大于多孔体30的流动路径14r的截面积，并且小于蒸气管12的流动路径12r的截面积。因此，能够使蒸发器11中产生的蒸气Cv的大部分流入蒸气管12的流动路径12r，并且能够使蒸发器11中产生的蒸气Cv的一部分流入蒸气移动路径40的流动路径43。
(其它实施例)
上述实施例可以如下改变和实现。上述实施例和以下实施例可以在不存在技术上的不一致的情况下而彼此结合。
下面，描述液体管14的每个变型例。同时，在每个变型例中，与上述实施例相同的构成元件和各个变型例中相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且其描述可以部分或全部省略。同时，由于除液体管之外的部件与上述实施例(参见图1)相同，因此在参考图1等的同时省略了附图和描述。
在上述实施例的蒸气移动路径40中，围绕流动路径43的壁部(即，金属层62和65)中的面向金属层61至66的层叠方向的壁部设置有多孔部50(多孔部62e和65e)。本公开不限于此。例如，金属层62和65中的仅一个可以设置有多孔部50。另外，围绕流动路径43的壁部中的管壁14w(壁部62w至65w)或者分隔壁41和42(壁部62t至65t)设置有多孔部50。在这种情况下，例如，构成管壁14w的壁部62w至65w的一部分可以设置有从壁部62w至65w一体地且连续地形成的多孔部50。另外，构成分隔壁41和42的壁部62t至65t的一部分可以设置有从壁部62t至65t一体地且连续地形成的多孔部50。在任何情况下，多孔部50形成为与流动路径43接触。
在上述实施例的蒸气移动路径40中，围绕流动路径43的壁部设置有多孔部50。然而，本公开不限于此。例如，围绕流动路径43的壁部可以形成有槽部，而不是多孔部50。槽部的形状不受特别限制，只要其能够通过在槽部中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11即可。
例如，如图7所示，在蒸气移动路径40中，在液体管14的管壁14w可以形成有槽部91和92。管壁14w的侧面中与流动路径43接触的侧面形成有沿蒸气移动路径40的纵向延伸的直线状槽部91和92。槽部91和92例如通过改变构成管壁14w的壁部62w至65w的宽度而形成。在图7的变型例中，使壁部62w至65w中的壁部63w和65w的宽度小于壁部62w和64w的宽度，从而形成槽部91和92。槽部91由壁部62w的侧面、壁部63w的侧面和壁部64w的侧面形成的台阶构成。槽部92由壁部64w的侧面和壁部65w的侧面形成的台阶构成。槽部91和92形成为与流动路径43连通。槽部91和92可通过在槽部91和92中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11(参考图2)。
同时，在本变型例中，省略了图3所示的金属层62和65的多孔部62e和65e(多孔部50)。在这种情况下，流动路径43被构成管壁14w的壁部62w至65w、构成分隔壁41和42的壁部62t至65t、以及金属层61和66围绕。在本变型例中，流动路径43由在厚度方向上贯通层叠的金属层61至66中的中间金属层62至65的通孔62X、63X、64X和65X构成。金属层62至65被堆叠成使得各个通孔62X、63X、64X和65X彼此重叠。
例如，在图8的液体管14中，形成于管壁14w的侧面的槽部与图7不同。管壁14w的侧面中与流动路径43接触的侧面形成有沿蒸气移动路径40的纵向延伸的直线状槽部62k至65k。槽部62k至65k均都具有弧形截面。槽部62k至65k例如形成为在厚度方向上从构成管壁14w的壁部62w至65w的上表面凹入到中央部。例如，通过从壁部62w至65w的上表面对壁部62w至65w进行半蚀刻而形成槽部62k至65k。槽部62k至65k形成为与流动路径43连通。槽部62k至65k可以通过在槽部62k至65k中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11。
例如，在图9的液体管14中，形成在管壁14w的侧面的槽部与图8不同，并且在金属层61和66形成有槽部。管壁14w的侧面中与流动路径43接触的侧面形成有沿蒸气移动路径40的纵向延伸的直线状槽部61k2、62k1、62k2、63k1、63k2、64k1、64k2、65k1、65k2和66k1。
槽部62k1例如通过从构成管壁14w的壁部62w的上表面侧对壁部62w进行半蚀刻而形成。槽部62k2例如通过从构成管壁14w的壁部62w的下表面侧对壁部62w进行半蚀刻而形成。槽部63k1例如通过从构成管壁14w的壁部63w的上表面侧对壁部63w进行半蚀刻而形成。槽部63k2例如通过从构成管壁14w的壁部63w的下表面侧对壁部63w进行半蚀刻而形成。槽部64k1例如通过从构成管壁14w的壁部64w的上表面侧对壁部64w进行半蚀刻而形成。槽部64k2例如通过从构成管壁14w的壁部64w的下表面侧对壁部64w进行半蚀刻而形成。槽部65k1例如通过从构成管壁14w的壁部65w的上表面侧对壁部65w进行半蚀刻而形成。槽部65k2例如通过从构成管壁14w的壁部65w的下表面侧对壁部65w进行半蚀刻而形成。槽部61k2例如通过从下表面侧对最外金属层61进行半蚀刻而形成。槽部66k1例如通过从上表面侧对最外金属层66进行半蚀刻而形成。槽部61k2、62k1、62k2、63k1、63k2、64k1、64k2、65k1、65k2和66k1例如形成为具有弧形截面。槽部61k2、62k1、62k2、63k1、63k2、64k1、64k2、65k1、65k2和66k1形成为与流动路径43连通。槽部61k2、62k1、62k2、63k1、63k2、64k1、64k2、65k1、65k2和66k1能够通过在槽部中产生的毛细管力将在流动路径43中冷凝的工作流体C引导到蒸发器11。
在图7至图9的变型例中，在管壁14w的侧面形成有槽部。然而，分隔壁41的侧面和42的侧面可以形成有槽部。另外，槽部可以形成在金属层61的下表面中或金属层66的上表面上。
在图7至图9的变型例中，可以形成图3所示的金属层62和65的多孔部62e和65e(多孔部50)。
在上述实施例中，除液体管14的蒸气移动路径40以外的结构不受特别限制，只要其能够将在冷凝器13中冷凝的工作流体C引导至蒸发器11即可。例如，液体管14的除了蒸气移动路径40以外的部分可以形成有其中没有形成多孔体30的空间。该空间用作供在冷凝器13中冷凝的工作流体C流动的流动路径。
例如，如图10所示，在蒸气移动路径40与多孔体30之间、邻近蒸气移动路径40的位置处，可以形成不形成有多孔体30的空间(即，供在冷凝器13中冷凝的工作流体C流动的流动路径14t)。流动路径14t例如形成为与蒸气移动路径40的分隔壁41接触。流动路径14t例如形成为与多孔体30接触。流动路径14t例如形成为沿蒸气移动路径40的纵向延伸。换言之，流动路径14t不与蒸气移动路径40的流动路径43连通，并且流动路径14t与多孔体30的流动路径14r连通。
如图11所示，流动路径14t由在厚度方向上贯穿堆叠的金属层61至66中的中间金属层62至65的通孔62Y、63Y、64Y和65Y构成。金属层62至65被堆叠成使得各个通孔62Y、63Y、64Y和65Y彼此重叠。例如，通孔62Y形成为与形成在金属层62的多孔体62s中的有底孔62u和62d中的至少一个(在图11中为有底孔62d)连通。例如，通孔63Y形成为与形成在金属层63的多孔体63s中的有底孔63u和63d中的至少一个(在图11中为有底孔63u)连通。例如，通孔64Y形成为与形成在金属层64的多孔体64s中的有底孔64u和64d中的至少一个(图11中未示出)连通。例如，通孔65Y形成为与形成在金属层65的多孔体65s中的有底孔65u和65d中的至少一个(在图11中为有底孔65d)连通。
设置如上所述的流动路径14t，使得与不设置流动路径14t的构造相比，能够增加在冷凝器13中冷凝的工作流体C能够被储存在液体管14中的量。另外，由于流动路径14t设置成与蒸气移动路径40相邻，所以可以增加能够被在蒸气移动路径40的流动路径43中移动的蒸气Cv加热的工作流体C的量。
在图10的变型例中，流动路径14t形成为从蒸发器11延伸至液体管14的纵向上的中途。然而，本公开不限于此。例如，流动路径14t可以形成为沿液体管14的纵向在整个长度上延伸。
上述实施例中所示的有底孔的形状可以适当地改变。
在上述实施例中，在上表面侧的有底孔的深度和在下表面侧的有底孔的深度可以彼此不同。
上述实施例的多孔体20和30以及多孔部50具有金属层的结构，该金属层具有从上表面侧凹入的第一有底孔、从下表面侧凹入的第二有底孔、以及形成为使第一有底孔和第二有底孔彼此部分地连通的孔隙。然而，本公开不限于此。例如，多孔体20和30以及多孔部50可以具有这样的构造：设置具有在厚度方向上贯穿的第一通孔的第一金属层以及具有在厚度方向上贯穿的第二通孔的第二金属层，并且第一金属层和第二金属层被堆叠成使得第一通孔和第二通孔彼此部分地重叠。在这种情况下，在第一通孔和第二通孔部分地重叠的部分中形成彼此连通的孔隙。
在上述实施例中，蒸气移动路径40的形成位置没有特别限制。也就是说，蒸气移动路径40的形成位置不受特别限制，只要蒸气移动路径40形成为沿液体管14的纵向从蒸发器11延伸即可。
例如，如图12所示，可以在一对管壁14w中的构成液体管14的弯曲部的外侧的管壁14w的附近设置蒸气移动路径40。同时，当构成液体管14的弯曲部的外侧的管壁14w设置有用于工作流体C的入口时，蒸气移动路径40形成为不与入口重叠。
另外，蒸气移动路径40可以设置在液体管14的宽度方向上的中央部中。
上述实施例的液体管14可以设置有多个蒸气移动路径40。
本公开还包括例如以下描述的各种示例性实施例。
[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，其构造为冷凝工作流体；
液体管，其构造为连接蒸发器和冷凝器；
蒸气管，其构造为连接蒸发器和冷凝器；
多孔体，其设置在液体管中；以及
蒸气移动路径，其以与多孔体隔开的方式设置在液体管中的一部分处，并且沿液体管的长度方向从蒸发器延伸，在蒸发器中蒸发的工作流体在蒸气移动路径中移动，
其中，蒸气移动路径具有供蒸发器中蒸发的工作流体移动的流动路径和围绕流动路径的壁部。
[2]根据[1]所述的环路式热管，其中，蒸气移动路径具有形成为与流动路径接触的多孔部。
[3]根据[2]所述的环路式热管，其中，壁部具有分隔壁，分隔壁构造为将流动路径和多孔体彼此分隔，并且多孔部形成在壁部的除了分隔壁之外的部分中。
[4]根据[2]或[3]的环路式热管，其中，多孔部包括金属层，金属层具有从一个表面凹入的第一有底孔、从另一表面凹入的第二有底孔、以及形成为使第一有底孔和第二有底孔彼此部分连通的孔隙。
[5]根据[2]至[4]中任一项所述的环路式热管，其中，分隔壁形成为伸入到蒸发器的内部空间中。
[6]根据[5]所述的环路式热管，其中，壁部具有液体管的管壁。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的环路式热管，其中，蒸气移动路径具有形成在壁部中以与流动路径接触的槽部。
[8]根据[2]至[7]中任一项所述的环路式热管，其中，蒸气移动路径的流动路径的横截面积形成为大于多孔体的流动路径的横截面积，并且小于蒸气管的流动路径的横截面积。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的环路式热管，其中，蒸气移动路径形成为从蒸发器延伸至液体管的长度方向上的中途，并且在中途处蒸气移动路径的端部被封堵。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的环路式热管，其中，液体管具有供冷凝器中被冷凝的工作流体移动的流动路径，并且液体管的流动路径设置在蒸气移动路径与多孔体之间，并且与蒸气移动路径相邻。

Claims (10)

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，其构造为冷凝所述工作流体；
液体管，其构造为连接所述蒸发器和所述冷凝器；
蒸气管，其构造为连接所述蒸发器和所述冷凝器；
多孔体，其设置在所述液体管中；以及
蒸气移动路径，其以与所述多孔体隔开的方式设置在所述液体管中的一部分处，并且沿所述液体管的长度方向从所述蒸发器延伸，在所述蒸发器中蒸发的所述工作流体在所述蒸气移动路径中移动，
其中，所述蒸气移动路径具有供所述蒸发器中蒸发的所述工作流体移动的流动路径和围绕所述流动路径的壁部，并且
所述壁部具有分隔壁，所述分隔壁构造为将所述流动路径和所述多孔体彼此分隔。
2.根据权利要求1所述的环路式热管，其中，所述蒸气移动路径具有形成为与所述流动路径接触的多孔部。
3.根据权利要求2所述的环路式热管，其中，所述多孔部形成在所述壁部的除了所述分隔壁之外的部分中。
4.根据权利要求2或3所述的环路式热管，其中，所述多孔部包括金属层，所述金属层具有从一个表面凹入的第一有底孔、从另一表面凹入的第二有底孔、以及形成为使所述第一有底孔和所述第二有底孔彼此部分连通的孔隙。
5.根据权利要求3所述的环路式热管，其中，所述分隔壁形成为伸入到所述蒸发器的内部空间中。
6.根据权利要求5所述的环路式热管，其中，所述壁部具有所述液体管的管壁。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的环路式热管，其中，所述蒸气移动路径具有形成在所述壁部中以与所述流动路径接触的槽部。
8.根据权利要求2或3所述的环路式热管，其中，所述蒸气移动路径的所述流动路径的横截面积形成为大于所述多孔体的流动路径的横截面积，并且小于所述蒸气管的流动路径的横截面积。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的环路式热管，其中，所述蒸气移动路径形成为从所述蒸发器延伸至所述液体管的所述长度方向上的中途，并且在所述中途处所述蒸气移动路径的端部被封堵。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的环路式热管，其中，所述液体管具有供所述冷凝器中被冷凝的所述工作流体移动的流动路径，并且所述液体管的所述流动路径设置在所述蒸气移动路径与所述多孔体之间，并且与所述蒸气移动路径相邻。
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