CN1955628A - 热导管 - Google Patents

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Abstract

一种热导管，包括一纵长的管体、设于管体内壁的主毛细结构及填充于管体内的工作介质，该管体内设有至少一辅助毛细结构，该至少一辅助毛细结构呈纵长结构，延伸于该热管的吸热部与放热部之间，并与该主毛细结构相贴合，且该辅助毛细结构的横截面尺寸小于该管体内孔的尺寸。

Description

热导管
【技术领域】
本发明是关于一种热导管，特别是关于一种具良好传热性能的热导管。
【背景技术】
现阶段，热导管因其具有较高传热量的优点，已被广泛应用于具较大发热量的电子元件中。
该热导管工作时，利用管体内部填充的低沸点工作介质在其蒸发部吸收发热电子元件产生的热量后蒸发汽化，带着热量运动至冷凝部，并在冷凝部液化凝结将热量释放出去，对电子元件进行散热。该汽化后的工作介质在热导管壁部毛细结构的作用下回流至蒸发部，继续蒸发汽化及液化凝结，使工作介质在热导管内部循环运动，将电子元件产生的热量源源不断的散发出去。
该工作过程中，若毛细结构不能够及时使热导管冷凝部的工作介质回流至蒸发部，将使该热导管因蒸发部的工作介质过少而烧干，进而使热导管丧失传热性能而令发热元件因不能及时散热而烧毁，因此，增强毛细结构的液体输送能力以设计出具较高传热性能的热导管为目前亟需解决的课题。
现有热导管的毛细结构一般可分为沟槽型、烧结型、纤维型及丝网型等，所述毛细结构开设于热导管的管壁上或与管壁紧密贴合，在圆形热导管内可使冷凝部的工作介质及时回流至热导管的蒸发部。但是，当热导管打扁后，所述毛细结构容易出现变形、崩解等状况，使其液体输送能力大幅下降，导致热导管最大传热量的大幅下降及热阻的增加。
【发明内容】
有鉴于此，下面以实施例说明一种具较高传热性能的热导管。
一种热导管，包括一纵长的管体、设于管体内壁的主毛细结构及填充于管体内的工作介质，该管体内设有至少一辅助毛细结构，该至少一辅助毛细结构呈纵长结构，延伸于该热管的吸热部与放热部之间，并与该主毛细结构相贴合，且该辅助毛细结构的横截面尺寸小于该管体内孔的尺寸。
本发明热导管内设有辅助毛细结构，该辅助毛细结构具有补足热导管主毛细结构的毛细力及增加流体输送能力的作用，并且在压扁折弯成型过程中也因不易受伤害而能保持原有的功能，增强该热导管打扁后的传热性能。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例作进一步描述：
图1为本发明热导管的轴向剖面示意图；
图2为本发明热导管的径向剖面示意图；
图3为图2所示的热导管压扁后的示意图；
图4为本发明热导管第二实施例的径向剖面示意图；
图5为图4所示的热导管压扁后的示意图；
图6为本发明热导管第三实施例压扁后的径向剖面示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，该热导管10包括管体12、主毛细结构14、辅助毛细结构16及工作介质。
该管体12由铜等具良好导热性的材料制成，可将一发热元件产生的热量传递至管体12内部，其包括位于该管体12两端的蒸发部121、冷凝部122及连接该蒸发部121及冷凝部122的绝热部123。
该工作介质填充于管体12内，为水、蜡、酒精、甲醇等具较低沸点的物质。该工作介质由管体12的蒸发部121处吸热蒸发，带着热量向冷凝部122移动，在冷凝部122放热后凝结成液体，将热量释放出去，完成对发热元件的散热。
该毛细结构14设于管体12内壁，可为沟槽型、烧结型、丝网型或纤维型等可产生毛细力的形态，用于使在管体12冷凝部122凝结形成的工作介质在该毛细力的作用下回流至蒸发部121，实现工作介质在管体12内的循环运动，以完成对发热元件的持续散热。
如图2所示，该辅助毛细结构16贴设于该主毛细结构14内壁。该辅助毛细结构16呈一纵长的中空管状结构，在该管状结构内部形成一可使蒸气经过的气流通道，并在其壁部形成若干细小的孔隙，所述孔隙可由若干铜、不锈钢或塑料等材料制成的丝线编织后形成，或由若干细小的颗粒烧结后形成，使该辅助毛细结构16沿管体12径向与该主毛细结构14相连通，形成一复合式毛细结构。该辅助毛细结构16的横截面为一圆环，该圆环外壁的直径小于管体12内孔的直径，使该辅助毛细结构16的一部分壁部沿径向与该主毛细结构14靠近发热元件的部分相贴合，其另一部分壁部沿径向远离该主毛细结构14，可产生毛细力以吸附该主毛细结构14内的工作介质，使该工作介质可通过所述孔隙而在该主毛细结构14及辅助毛细结构16间运动，进而使该复合式毛细结构可有效吸附工作介质，避免工作介质因重力作用形成局部聚积而导致热阻增加。该辅助毛细结构16沿轴向设于该管体12内，由该管体12之蒸发部121延伸至冷凝部122，在管体12内形成由蒸发部121延伸至冷凝部122的气流通道，以辅助工作介质在管体12内的循环，可补足原有热导管的毛细力及流体输送能力，增加管体12的蒸发部121与冷凝部122之间的热交换，提升蒸发部121与冷凝部122间的质量流率，使具有该辅助毛细结构16的热导管10与具有传统毛细结构的热导管相比具有较高的传热量。该辅助毛细结构16沿管体12轴向设置，还可使该辅助毛细结构16在热导管10压扁成型后(如图3所示)仍保有其现有功能，提升该热导管10压扁后的传热性能。
下面以具体实验数据说明本发明具有该辅助毛细结构16的热导管10比具有传统毛细结构的热导管的传热性能强。
表1一规格为φ6×160mm的传统沟槽圆管与相同规格的本发明热导管的性能对比
热导管型式 取测试样品数量(单位：支) 平均最大传热量Qmax(单位：W) 平均热阻值Rth(单位：℃/W)
  传统沟槽热导管 45 65 0.025
  本发明热导管 45 89 0.023
备注： Qmax为热导管操作温度在50℃时的最大传热量平均热阻值Rth＝(蒸发部平均温度-冷凝部平均温度)/Qmax
如表1中所示，本发明热导管10的最大传热量平均较传统的沟槽热导管高出20％以上，其传热性能大幅提升。
表2上述规格的圆管压扁至3.0mm厚后传统热导管与本发明热导管的性能对比
热导管型式 取测试样品数量(单位：支) 平均最大传热量Qmax(单位：W) 平均热阻值Rth(单位：℃/W)
  传统沟槽热导管 10 32  0.055
  传统纤维热导管 10 37.5 0.114
  传统烧结热导管 10 33.5 0.056
  本发明导管 10 46.1 0.037
备注： Qmax为热导管操作温度在50℃时的最大传热量平均热阻值Rth＝(蒸发部平均温度-冷凝部平均温度)/Qmax
如表2中所示，本发明的热导管10可提供的最大传热量(Qmax)皆大于其它型式的传统热导管达20％以上，平均热阻值皆较其它型式的传统热导管低，其传热性能大幅提升。
本发明也可在管体12内设置多个辅助毛细结构16，所述辅助毛细结构16可在该管体12内间隔设置，如图4及图5所示，或在管体12内相互贴合，如图6所示，以进一步增加该热导管10的传热性能。
综上所述，本发明具有辅助毛细结构16的热导管10具有以下优点：
与具有传统毛细结构的热导管相比，本发明热导管10具有较佳的热传性能，其热传性能在圆管及压扁成型后均较目前传统热导管为佳，将更能满足较高功率的发热元件的散热需求。
本发明具复合式毛细结构16的热导管10，仅在传统热导管内置入一个或多个辅助毛细结构16，即可增加该传统热导管的最大传热量，其加工过程仅需在现有的热导管制程中增加编织工艺及将该编织成形后的辅助毛细结构16置入热导管内的工站即可，使本发明热导管的加工简单易行，量产前景可观。
最后需要说明，本说明书中“径向”应被广义地理解为，在管体12的横截面上，沿该横截面中心部位指向横截面周边(即热导管10的管体12)的方向或者沿横截面周边指向横截面中心的方向。

Claims (14)

1.一种热导管，包括一纵长的管体、设于管体内壁的主毛细结构及填充于管体内的工作介质，其特征在于：该管体内设有至少一辅助毛细结构，该至少一辅助毛细结构呈纵长结构，延伸于该热管的蒸发部与冷凝部之间，并与该主毛细结构相贴合，且该辅助毛细结构的横截面尺寸小于该管体内孔的尺寸。
2.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：各辅助毛细结构为一中空的管状体，在其内部形成一气流通道。
3.如权利要求2所述的热导管，其特征在于：该中空的管状体为一圆管。
4.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：各辅助毛细结构由若干丝线编织而成。
5.如权利要求4所述的热导管，其特征在于：所述丝线的材料为铜。
6.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：各辅助毛细结构由若干细小的颗粒烧结形成。
7.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：该管体内设有多个辅助毛细结构，所述辅助毛细结构间隔设置于管体内。
8.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：该管体内设有多个辅助毛细结构，所述辅助毛细结构相互贴合。
9.如权利要求1所述的热导管，其特征在于：该纵长的管体为圆管或扁管。
10.一种热导管，包括一管体、设于管体内的主毛细结构及填充于管体内的工作介质，其特征在于：该管体内设有至少一辅助毛细结构，该至少一辅助毛细结构沿管体径向与部分该主毛细结构相贴合，在热导管内形成复合式毛细结构。
11.如权利要求10所述的热导管，其特征在于：该辅助毛细结构为沿该管体轴向设置的一中空圆管，在其内部形成一气流通道。
12.如权利要求10所述的热导管，其特征在于：该管体内设有多个辅助毛细结构，所述辅助毛细结构间隔设置于管体内。
13.如权利要求10所述的热导管，其特征在于：该管体内设有多个辅助毛细结构，所述辅助毛细结构相互贴合。
14.如权利要求10所述的热导管，其特征在于：该辅助毛细结构由若干铜线编织而成。
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