TW201038899A - Heat pipe - Google Patents

Description

201038899 PT1535 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種熱傳導裝置，且特別是有關於一種熱 管。 【先前技術】 近年來隨著科技的突飛猛進，電子元件的運作效能愈來愈 〇 高，使得電子元件的發熱功率亦不斷地攀升。熱管(Heat Pipe) 由於具有咼熱傳導率、尺寸小、無可動件及結構簡單等多樣特 性’且可在溫度幾乎保持不變的情況下，扮演快速傳輸大量熱 能之角色’因而被廣泛地應用於散熱領域中。 請參考圖1 ’習知熱管100由管殻110、毛細結構120及 密封於管殼110内之工作流體13〇所組成。熱管100之製作通 常包含將管内抽成真空後置入適當工作流體13〇，使設置於管 殼110内壁之毛細結構12〇充滿工作流體13〇後加以密封。熱 〕 管100之一端為蒸發部100a(加熱端），另一端為冷凝部1〇〇b(散 熱端），且蒸發部l〇〇a與冷凝部100b之間可設置隔熱部。當 熱官100之蒸發部l〇〇a受熱時，毛細結構12〇中的工作流體 13〇蒸發氣化形成蒸氣140，蒸氣14〇在壓力差作用下流向冷 凝部100b，於冷凝部l〇〇b凝結成工作流體13〇並釋放出熱量 ^此日守’工作流體130再藉由毛細結構120之毛細作用流回 ?备發部100a，如此循環，熱量A可由熱管1〇〇之蒸發部1〇〇a 不斷地傳至冷凝部l〇〇b進行散熱。 ’ θ傳統熱官通常為等管經之熱管，其藉由蒸發部之面積吸收 熱里與冷凝部之面積進行散熱，@此爲因應發熱功率較高之電 子轉’通常係以增加熱管之長度或數量來增加吸熱及散熱面 201038899 PT1535 ί。=導:曾加’且增加熱管之長度也將使熱管效能變 部之二來增加蒸發部之面積及冷凝 不便。 ，、、、之折，’+徑將相對較大，於空間設計上極為 μ 而5 ’中華民國新型專利第廳4578號、第Μ279909 國發明專利第4(37455號皆揭露—種等管徑之熱 吕2、…官之熱傳效果有限且皆需透過增加熱管之長度或數量 以4加散熱面積。 【發明内容】 本發明提出一種具有較高散熱效率與較小體積之熱管。 本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中 得到進一步的了解。 —為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之 一實施例提供一種熱管，其包含一殼體、一毛細結構以及一工作 流體。殼體封閉一空間且包含一蒸發部、一冷凝部及一連接於蒸 發部與冷凝部之間的隔熱部，其中冷凝部或蒸發部之一所界定之 開口面積大於隔熱部所界定之開口面積。毛細結構設置於殼體之 内表面上。工作流體位於殼體内。 在本發明之一實施例中，其中殼體係由導熱材質製成，例 如金屬。 在本發明之一實施例中，其中殼體係呈扁狀’且熱管更包 § 5又置於设體内之支撐塾(spacer)，以支稽'殼體之相對兩側。 在本發明之一實施例中，其中毛細結構係選自由燒結粉 末、金屬網式(metal mesh)毛細結構、溝槽式(grooved type)毛細結 構所組成之群組。此外，燒結粉末設置於蒸發部’金屬網式毛細 Ο ο 201038899 PT1535 結構與溝槽式毛細結構設置於冷^ ===:，•二.ί 結構之位於冷_直^==#大蝴於毛細 於隔定之之冷_所界定之開D面積大 部所界定 …、s °卩所界疋之開口面積大於隔熱 仲方二/ σ S ’且毛細結構之位於隔熱部之垂直熱管之延 =的截面積大於或等於毛細結構之位 直熱管之延伸方向的截面積。 …、知y之垂 社本發明之一實施例中，盆由勒总g 士 赛部分別位於熱管之兩端。/、，，、、&呈直H蒸發部與冷 執乾在，發明之-實施例中’其中熱管呈U型，且蒸發部位於 之兩端，隔熱部位於熱管， 本，明之上述實_的歸為—不等開σ面積 ^，冷凝部（及蒸發部）之開口面積或管徑大於隔熱部之開口 =積或管徑’因此’在熱管具有相同長度與相同隔熱部之開口 t積下，本實施例之熱管相較於習知等徑之熱f具有較大之A ，面積與_接觸面積，亦即本實關之歸的散熱效率ς 帶走的熱量也越多’藉此解決f知熱管熱傳效果有限之 磚。此外，應用不同的毛細結構於蒸發部及冷凝部，亦可使工 作心L體之流動更為順暢，進而增加散熱效率。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易僅，下文特舉多 個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 、牛夕 201038899 PT1535 【實施方式】 及其他技術内容、特點與功效，在以下配 ^考圖紅-砂實_的詳細· 下實施例中所提到的方向用語，例如「上」、了：；邊的=。以 「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的i向。：：、 使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本=向因此， Ο ο =3疋々圖2α之熱管之蒸發部的橫截面示意圖。圖2(：是 之ί官之冷凝部的橫截面示意圖。請參照圖2Α至圖 —C。第-貫施狀熱管細，例如呈直型，其包含一殼體篇、 -，細結構220¾及-工作流體跡殼體咖封閉一空間且包含 -蒸發部施、-冷_ 2_及—連接於蒸發部鳥與冷凝部 2:之間的隔熱部施，其中，殼體別係由導熱材質製成，此 V”、、材質例如包含金屬。蒸發部2〇〇a與冷凝部2〇〇b位於熱管2㈨ 之兩端，且在本實施例中，冷凝部2〇〇b所界定之開口面積大於隔 熱部2術所狀之開口面積，蒸發部施所界定之開口面積等 於隔熱部200c所界定之閧口面積，例如冷凝部2〇〇b之管徑大於 隔熱部200c之管徑，蒸發部2〇〇a之管徑等於隔熱部2〇〇c之管徑。 毛細結構220設置於殼體200之内表面上。工作流體23〇位於殼 體210内。 在本實施例中，毛細結構220包含燒結粉末、金屬網式毛 細結構、溝槽式毛細結構或前述之組合。具體地說，因燒結粉 末220a除可增強毛細結構220之強度外，還可形成較為細小 之毛細孔徑，以增加毛細作用，確保工作流體23〇能快速地吸 W至蒸發部200a ’故燒結粉末220a可設置在殼體210之蒸發 部2〇〇a，位於殼體210的内表面上(如圖2B所示）；另外，溝 201038899 PT1535 槽式毛細結構220b之毛細孔徑相對燒結粉末22〇a較大，工作 流體230於其中的流動阻力較小，且加設金屬網式毛細結構 2施可達到增加熱管2GG抗重力之特性，故金屬網式毛細結 構220c與溝槽式毛細結構22〇b可設置在殼體21〇之冷凝部 200b，位於殼體210的内表面上(如圖2C所示），藉此迅速將 工作流體230由冷凝部200b導回蒸發部2〇〇a。此外，毛細結 構220之，於隔熱部施之垂直熱管2〇〇之延伸方向的橫戴面積 Ο /員大於或4於毛細結構220之位於冷凝部2〇〇b之垂直熱管200之 ，伸方向的橫截面積，使毛細結構22〇之位於細管部之毛細填充 罝大於或等於毛細結構22〇之位於粗管部的毛細填充量，以維 持工作流體23 0於不同管徑大小之毛細結構2 2 〇中的相同輸送 率。 …由於本實施例之熱管2〇〇為一不等開口面積或不等管徑之 ，管，冷凝部200b之開口面積大於隔熱部2〇〇c之開口面積與 療發4 2〇〇a之開口面積’在熱管篇具有相同長度與相同隔 Q 2〇〇C之開口面積下，本實施例之熱管200之冷凝部200b 之開口面積，於習知等管徑之熱管1〇〇之冷凝部】的開口面 因此本實施例之熱管相較於習知等管徑之熱管·具 Ϊ較^之冷凝面積’亦即本實施例之熱管200的散熱效率較 冋’了走的熱量也越多，藉此解決習知熱管100熱傳效果有限 ，，題此外，應用不同的毛細結構22〇於蒸發部及冷 ^ b亦可使工作流體230之流動更為順暢，進而增加 $熱效率。同理可知’在其他實補中，蒸發部2術所界定之 積亦可大於隔熱部施所界定之開σ _，且冷凝部獅 其開面積’於隔熱部2〇〇C所界定之開口面積，藉此使熱 6 目父於習知等管徑之熱管_具有較大之熱源接觸面 201038899 PT1535 積，以有效提升其散熱效率。 〃再者’本發明之上述實施例之熱管的製造方法可有多種， 簡述如下： 方法-、提供兩個不同開口面積或管徑之中空管， 管殼體，其開口可為標準圓形，亦可為正方形、_形、三角 形等，且中空管可為直管亦或不同形狀之彎管。將兩中空 較小之中空管的1封口，兩中空管銜接處 ^ σ ’此時’置人毛細結構(例如燒結粉末）進行 内，中空管内抽成真空’置入適量之工作流體 =取後，將開口面積較大之中空管進行封口，即形 不·#開口面積之熱管。 口，且方:中二空空i?為熱管殼體，將中空管之-端封 ' S置入擴管模具内，該模呈JL有一凹處$ 區，將高壓流體壓入中空營m古二/、有凹處之成形 f ^ ,二 稭由同壓體之擠壓，使中空 中空管處膨脹，待成形完畢後，從模具中取出 ΐ二工不等開σ面積之中空管，後續置人毛細結構 4之加工程序如方法一所述。 僻 方法二、提供-中空管作為熱管殼體 :’且將-橫截面積較中空管之開口面積大中 成空管擠壓’使中空管塑性變形，即i 如方法一二述…之中空官’後續置入毛細結構等之加工程序 圖。=====例之熱管的轴向剖面示意 同，下文，、、 〇與圖2A所不的熱管200大致上相 Π :文將針對不同之處來進行說明。 ”、、官300與熱管200之差別在於熱管3〇0之蒸發部3_ 201038899 PT1535 Ο

所界定之開口面積與冷凝部3〇〇b所界定之開口面積大於隔熱部 300c所界定之開口面積，且蒸發部3〇伽所界定之開口面積與冷 凝部3〇〇b所界定之開D面積可相同或不同。在熱管3〇〇具有相 同長度與相同隔熱部3〇〇c之開口面積下，本實施例之熱管3〇〇 之冷，部3_關口面積與紐部·a之開口面積分別大於習 知等官徑之熱管1〇〇之冷凝部1〇〇b的開口面積與蒸發部 =開口面積，因此，本實施例之熱管300相較於習知等徑之熱 =100具有較大之冷凝面積與熱源接觸面積，以使熱管3㈨具 有較高散熱效率與熱傳導率。 ’ 圖4是依照本發明之第三實施例之熱#的軸向剖面示意 圖爹‘、、、圖4’熱官400與圖2A所示的熱管2〇〇大致上相同， 下文將針對不同之處來進行說明。 熱& 400與熱官200之差別在於熱管^^⑻呈。型，豆蒸發 位於熱管400之中間區，冷凝部條位於熱管400、i兩 立而，隔熱部400c位於熱管4〇〇之兩彎折區且連接基發部.盘 冷凝部400卜在本實施例中，由於蒸發部條所界定之開口面 積與冷凝部娜所界定之開口面射大於隔熱部偷所界定 面積，因此，若習知等徑熱管1〇〇之開口面積或管徑等 &二二部·之開口面積或管徑，則本實施例之熱 !；400具有較大之熱源接觸面積與冷凝面積，且若習知等徑故 =〇〇之開口_或管徑等於齡4⑽之蒸 或部 實施例之熱由於隔熱_ 彎丰栌ift女、土忐主么社嫌、士 Γ有車父小之折彎半徑，以避免折 夸丰仫過大把成毛細結構破破壞，而 彎半徑小之熱管400亦具有較小體積。曰別水政率 ，折 圖5是依照本發明之第四實施例之熱管的橫截面示意 201038899 PT1535 圖參知、圖5，熱官5〇〇與圖2Β所示的熱管細大致上相 下文將針對不同之處來進行說明。 Ο …嘗500與熱管200之差別在於熱管·為一矩形熱 ，亦即可透過打扁_彡鮮而得矩形熱管彻，其優點 於Ϊ扁Ϊ之熱管5〇0，其内部容積率相較於原本圓形熱管200大， 5〇0之散熱效率較佳。此外，由於打扁後之熱管500 肢杈溥，可在熱管500之殼體内置入一支撐墊 5〇1(SPfer)、’支撐殼體之相對兩側，以增強熱管500之強度。 练上所述’在本發明之上述實施例中，由於埶管 ，口，積或管徑之熱管，冷凝部（及蒸發部）之開口面積或管徑 於隱熱部之開口_或管徑，因此，在熱f具有相同長度斑 =隔熱部之開π面積下，上述實施例之熱管相較於習知等徑 管大 =面積與熱源接觸面積，且若習知等徑熱 Ο 、或…4於上述貫蘭之熱管之蒸發部或冷凝部 =口面積或管徑，則上述實施例之熱管由於隔熱部面 或=較小，'因此具有較小之折弯半徑，可縮小熱管體積。 定;^明之較佳實施例而已’當不能以此限 =發月4之福，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明 倾料，冑減本發明翻涵蓋之範 ==另外本發明的任-實施例或申請專職圍 部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅 γ來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範 【圖式簡單說明】 圖 圖1是習知-種熱管的轴向剖面示意 201038899 PT1535 圖2A是依照本發明之第一實施例之熱管的軸向剖面示意 圖。 圖2B是圖2A之熱管之蒸發部的橫截面示意圖。 圖2C是圖2A之熱管之冷凝部的橫截面示意圖。 圖3是依照本發明之第二實施例之熱管的軸向剖面示意 圖。 圖4是依照本發明之第三實施例之熱管的軸向剖面示意 圖。 圖5是依照本發明之第四實施例之熱管的橫截面示意圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300、400、500 :熱管 100a、200a、300a、400a :蒸發部 100b、200b、300b、300b :冷凝部 110 :管殼 120、220 :毛細結構 130、230 :工作流體 140 :蒸氣 200、300、400 :熱管 200c、300c、400c :隔熱部 210 :殼體 220a :燒結粉末 220b ··溝槽式毛細結構 220c :金屬網式毛細結構 501 :支撐墊 A、A’ ：熱量 11

Claims (1)

1. 201038899 PT1535 七、申請專利範圍： L 一種熱管，包含 一殼體，該殼體制閉-空間且包含—蒸發部、—冷凝部及 触練狀㈤醜熱部，其㈣冷凝部或蒸 無4之-所界&之開口面積大於該隔熱部所界定之開口面積； 一毛細結構，設置於該殼體之内表面上；以及 一工作流體，位於該殼體内。 Ο G 4. 狀 熱材ί·製成㈣請專利1刪1項所述之熱管，其中該殼體係由導 含金】‘。如申請專圍第2項所述之熱管，其帽導熱材質包 如申請專利範圍第1項所述之熱管，其中該殼體係呈扁 5. 如申請專利範圍第4項所述之熱管 其中於赌翻，支縣_之_4" 6·如申睛專利範圍第1項所述之埶管，复由= 選自由燒結粉末、金相式毛域構、溝槽❾7毛細結構係 群組。 飞毛'，、田結構所組成之 7_如申請專利範圍第6項所述之執管 置於該蒸發部，該金相式毛細結構與 ^粉末設 該冷凝部。 …巧毛細結構設置於 8.如申請專利範圍第⑶所述之 定之開口面積大於該_部所界定之開口 _ :㈣冷凝部所界 9· 士口申請專利範圍第8項所述 定之開口祕等於麵熱部所界定之 積中該祕部所界 瓜如申請專利範圍第9項所述之熱管，= 12 ，、中该毛細結構之 201038899 PT1535 =该隔熱部之垂直該熱管之該延伸方 毛細、賴之位於該冷凝部之垂直該熱管之該延伸方向的^ 請專利範圍第8項所述之熱f，其中該蒸^ 疋之開口面積大於該隔熱部所界定之該開口面積。 斤界 如申請專利範圍第11項所述之熱管，、豆命 部之$直該熱f之該延伸方向的截面積大於ΐϊί 之位賤冷凝部及該蒸發部之垂直該鮮之該延伸方 13. 一如申請專利範圍第i項所述之熱管，其中該 聖，该瘵發部與該冷凝部分別位於該熱管之兩端。 14.如申請專利範圍帛！項所述之熱管，射該 i，且該祕雜㈣絲之巾_，該 端’細物纖辦