TW201303250A - 熱管 - Google Patents
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Abstract
一種熱管，包括一密封的殼體、形成於殼體內的一腔體及填充於該腔體內的工作介質，該殼體的內壁上設有一毛細結構組合，該毛細結構組合包括多層毛細結構，各層毛細結構由殼體的內壁向腔體的中心方向逐層設置，且各層毛細結構的毛細孔徑由殼體的內壁向腔體的中心方向依序減小，可保證熱管同時具有較小的液體回流阻力與較大的毛細作用力。
Description
本發明涉及一種傳熱裝置，特別涉及一種熱管。
目前，由於熱管具有較快的傳熱速度，而廣泛應用於具較大發熱量的電子元件的散熱。
習知的熱管通常包括一中空密閉的殼體、設於該殼體內的毛細結構及填充於殼體內的工作介質，該毛細結構通常採用單一型式的毛細結構，即單一溝槽式結構、單一燒結粉末式結構或單一絲網式結構。然而，由於不同型式的毛細結構具有大小不同的有效毛細孔徑，即溝槽式毛細結構具有較大的有效毛細孔徑，其毛細作用力小且對液體回流阻力亦較小；而燒結粉末與絲網式毛細結構由於均形成多孔構造，雖然能產生更大的毛細作用力，但隨著孔隙變小，但對液體回流阻力亦大。因此，該結構單一的毛細結構在熱管工作的每一局部所能承受的最大熱流密度幾乎為一致的，無法同時具有較小的液體回流阻力與較大的毛細作用力。
有鑒於此，有必要提供一種兼顧較小的液體回流阻力與較大的毛細作用力的熱管。
一種熱管，包括一密封的殼體、形成於殼體內的一腔體及填充於該腔體內的工作介質，該殼體的內壁上設有一毛細結構組合，該毛細結構組合包括多層毛細結構，各層毛細結構由殼體的內壁向腔體的中心方向逐層設置，且各層毛細結構的毛細孔徑由殼體的內壁向腔體的中心方向依序減小。
與習知技術相比，該熱管由於設有多層毛細結構，且各層毛細結構的毛細孔徑由殼體的內壁向腔體的中心方向依序減小，即可保證熱管同時具有較小的液體回流阻力與較大的毛細作用力，又能提高熱管抗重力的特性。
圖1本發明熱管的第一實施例的軸向剖面示意圖，本實施例中以直型管狀熱管為例。該熱管100包括一管狀的殼體10、填充於殼體10內的適量工作介質20及一覆蓋於殼體10內壁上的毛細結構組合30。
請同時參閱圖2，該殼體10的橫截面為圓形，其可由銅、鋁等導熱性良好的金屬材料製成。該殼體10內形成一密閉的腔體50，該腔體50內通常被抽成真空或接近真空，以利於工作介質20的受熱蒸發。該工作介質20可為水、酒精、氨水及其混合物等潛熱較高的液體。
該毛細結構組合30包括多層毛細結構32。本實施例中，該多層毛細結構32為8層，各層毛細結構32由殼體10的內壁至腔體50中心的方向逐層設置，且每一層毛細結構32與其相鄰層的毛細結構32之間相互連接。各層毛細結構32的毛細孔徑由殼體10的內壁至腔體50中心的方向依序減小。所述毛細結構32中直接設於殼體10的內壁的一層毛細結構32為第一毛細結構32a，該第一毛細結構32a可為溝槽、絲網或燒結式中的一種。各層毛細結構32中除第一毛細結構32a之外的其他層毛細結構32可為燒結或絲網，且各層毛細結構32的毛細孔徑為40%-65%。本實施例中，該第一毛細結構32a為絲網，最內層的一層毛細結構32為燒結式，其他層毛細結構32亦為絲網式。
該熱管100中，由於設有8層毛細結構32，且各層毛細結構32的毛細孔徑由殼體10的內壁至腔體50的中心方向依序減小，即可保證熱管100同時具有較小的液體回流阻力與較大的毛細作用力，又能提高熱管100抗重力的特性。
下面以具體實驗資料說明本發明具有多層毛細結構32的熱管100比具有傳統毛細結構的熱管的傳熱性能強。
表1一規格為T=3.5mm（T為熱管壓扁後的整體厚度）的熱管與本發明的一實施方式的熱管的性能對比
備註：Qmax為熱管在50(C時的最大傳熱量，平均熱阻值Rth=(蒸發部平均溫度(冷凝部平均溫度)/Qmax。
如表1中所示，在熱管100壓扁至3.5mm厚，當其內設有4層毛細結構時，其內的最大傳熱量(Qmax)為傳統燒結型熱導管提升45%；當其內設有6層毛細結構的熱管100的最大傳熱量(Qmax)為傳統燒結型熱導管提升48%，而平均熱阻值與傳統熱管相比並沒有增大，兼具較小熱阻較高毛細作用力的功能，其傳熱性能大幅提升。
表2 上述規格T=3.0mm（T為熱管壓扁後的整體厚度）的熱管與本發明另一實施方式的熱管的性能對比
備註：Qmax為熱管在50(C時的最大傳熱量，平均熱阻值Rth=(蒸發部平均溫度(冷凝部平均溫度)/Qmax。
如表2中所示，在熱管100壓扁至3.0mm厚，當其內設有4層毛細結構時，其內的最大傳熱量(Qmax)為傳統燒結型熱導管提升35%；當其內設有6層毛細結構的熱管100的最大傳熱量(Qmax)為傳統燒結型熱導管提升34%，而平均熱阻值與傳統熱管相比並沒有增大其傳熱性能大幅提升。
綜上所述，本發明的具有多層毛細結構32的熱管100兼具較小熱阻較高毛細作用力的功能，其傳熱性能大幅提升。
圖3為本發明的第二實施例，本實施例與前一實施例的區別在於：各層毛細結構32為溝槽與絲網交替式設置。
具體實施時，各層毛細結構32的結構不限於上述實施例的情況，其亦可為於多層絲網式毛細結構的內側設置多層燒結式，亦可於多層燒結式毛細結構的內側設置多層絲網式，該毛細結構32的層數可為3層至8層。該熱管100的形狀亦不限於上述實施例的情況，其可為圓形熱管，亦可為扁平熱管，當扁平熱管的整體厚度為2.0mm-2.5mm時，所述毛細結構32最多可為5層；當扁平熱管的整體厚度為1.8mm時，所述毛細結構32最多可為3層。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其他各種像應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100．．．熱管
10．．．殼體
20．．．工作介質
30．．．毛細結構組合
50．．．腔體
32．．．毛細結構
32a．．．第一毛細結構
圖1本發明熱管的第一實施例的軸向剖面示意圖。
圖2是圖1所示熱管的橫截面示意圖。
圖3是本發明熱管的第二實施例的橫截面示意圖。
100．．．熱管
10．．．殼體
20．．．工作介質
50．．．腔體
32．．．毛細結構
32a．．．第一毛細結構
Claims (9)
- 一種熱管，包括一密封的殼體、形成於殼體內的一腔體及填充於該腔體內的工作介質，其改良在於：該殼體的內壁上設有一毛細結構組合，該毛細結構組合包括多層毛細結構，各層毛細結構由殼體的內壁向腔體的中心方向逐層設置，且各層毛細結構的毛細孔徑由殼體的內壁向腔體的中心方向依序減小。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管，其中所述毛細結構的層數為3層至8層。
- 如申請專利範圍第2項所述的熱管，其中所述毛細結構的層數為3層至5層，該熱管為扁平熱管，所述熱管的整體厚度為2.0mm-2.5mm。
- 如申請專利範圍第2項所述的熱管，其中所述毛細結構的層數為3，該熱管為扁平熱管，所述熱管的整體厚度為1.8mm。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任何一項所述的熱管，其中所述毛細結構未燒結或溝槽式，其孔隙率為40%-65%。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管，其中各層毛細結構中直接設於殼體內壁上的一層毛細結構為第一毛細結構，該第一毛細結構溝槽、燒結或絲網中的一種。
- 如申請專利範圍第6項所述的熱管，其中各層毛細結構中除第一毛細結構中的其他毛細結構為絲網或燒結。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管，其中各層毛細結構相互連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管，其中所述工作介質為水、酒精、氨水或其混合物。
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