TW201341746A - 熱管 - Google Patents
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Abstract
一種熱管,包括一管體及設於管體內的至少一毛細結構,該至少一層毛細結構包括編織而成的多個網格,該至少一層毛細結構的網格呈菱形,每一菱形網格具有相對的兩第一夾角,所述兩第一夾角小於90度。
Description
本發明涉及一種熱管,尤其係一種具有編織毛細結構的熱管。
熱管係一種具有高熱傳能力、快速傳熱及高熱傳導率的熱傳組件,其不僅可傳遞大量的熱,而且不消耗電力,因而廣受散熱市場的需求。目前的熱管管體內壁皆設有毛細結構(wick structure),該毛細結構可以係具有毛細管作用的編織網等,可便於熱管內工作流體(working fluid)的傳輸。隨著電子產品的輕薄化,其散熱需求不斷提高,使得超薄熱管毛細結構的設計方式成為評估電子產品散熱性能好壞的關鍵。
對於具有編織毛細結構的熱管,業界傳統方法將該毛細結構設計為縱橫垂直交錯編織的狀態,此種毛細結構在縱向方向上傳導工作流體的效率一般,只能滿足低功率熱管的需求。
有鑒於此,有必要提供一種具有高熱傳導效率的熱管。
一種熱管,包括一管體及設於管體內的至少一毛細結構,該至少一層毛細結構包括編織而成的多個網格,該至少一層毛細結構的網格呈菱形,每一菱形網格具有相對的兩第一夾角,所述兩第一夾角小於90度。
與現有技術相比,上述熱管至少將一層毛細結構的網格設置為菱形,管體內的工作流體沿網格的邊線流動時,路徑由斜邊取代傳統方形網格的兩直角,縮短工作流體沿管體軸向上的回流路徑,同時設定每一網格的第一夾角小於90度,工作流體沿垂直該兩第一夾角頂點連線的方向以較小的角度持續性地過渡,因此,有利於減小工作流體沿垂直該兩第一夾角頂點連線的方向上的回流阻力,大大提升工作流體沿軸向上的熱傳導效率,從而提升熱管性能。
請參閱圖1至圖3,該熱管100包括一扁平管體10,設於該管體10內的毛細結構20及注入該管體10的適量工作流體30(見圖7)。該熱管100沿軸向包括一蒸發段11及一冷凝段12。在本實施例中,該熱管100為薄型熱管。
該管體10由銅等具有良好導熱性的材料製成。該管體10呈中空縱長扁平狀,其由一圓管壓扁而成。該管體10管壁的厚度小於1.5mm。該管體10包括一頂板13、一底板14及兩側板15。該頂板13與底板14相互平行且上下對稱,該兩側板15呈弧形,分別位於管體10的兩側並將頂板13和底板14連接。
所述毛細結構20貼設於該管體10的整個內壁,並沿管體10的軸向從蒸發段11延伸至冷凝段12。該毛細結構20由銅、不銹鋼或纖維等材料編織成網狀結構。優選的,本發明中該毛細結構20由直徑為0.03mm至0.05mm的細金屬絲交錯編織而成。該毛細結構20上形成複數細小的孔隙(圖未示),這些孔隙可產生毛細力,從而為工作流體30的回流提供動力。
請同時參閱圖4,所述毛細結構20包括複數呈菱形的網格21,每一網格21包括四條等長邊線213,所述網格21沿管體10軸向緊密排列。具體的,每一菱形網格21的邊長範圍位於0.10mm至0.25mm之間,每一網格21包括相對的兩個第一夾角211和相對的兩個第二夾角212,所述相對的兩第一夾角211均小於90度,且該兩個第一夾角211的頂點之間連線與該管體10的軸線平行。對應的,即所述相對的兩第二夾角212均大於90度而小於180度,使得兩個第一夾角211的頂點間連線的長度大於該兩個第二夾角212的頂點間連線長度。本實施例中,所述兩第一夾角211的角度均小於45度,對應兩第二夾角212的角度大於135度,如此可保證工作流體30的回流路徑設置至最佳的範圍內,同時將工作流體30沿兩第二夾角212頂點連線的方向上的回流阻力降至最低範圍內。可以理解的,該網格21的邊線213與該管體10軸線的夾角小於30度即可,如此可保證該網格21兩第一夾角211的連線方向與管體10的軸線方向大致相同。
工作時,管體10的蒸發段11與熱源接觸,工作流體30從蒸發段11處吸熱蒸發,帶著熱量從管體10中心的蒸汽通道(圖未示)運動至冷凝段12,在冷凝段12放熱後液化為液體,將熱量釋放出去,完成對發熱元件(圖未示)的散熱。該毛細結構20提供毛細力使在管體10的冷凝段12液化成液態的工作流體30沿網格21的邊線回流至蒸發段11,實現工作流體30在管體10的迴圈運動,以完成對發熱元件的持續散熱。本發明中,所述工作流體30為水、蠟、酒精或甲醇等具有較低沸點的物質。
請同時參閱圖5,由於所述管體10內該種菱形網格21的形狀構造,管體內的工作流體沿網格21的邊線213流動時,路徑由斜邊取代傳統方形網格(虛線所示)的兩直角,使得冷凝段12液化的工作流體30流經最短範圍的回流路徑;同時由於第一夾角211小於90度,工作流體30沿兩第二夾角212頂點連線的方向以較小的角度和較短的路徑持續性地過渡,從而克服沿兩第二夾角212頂點連線的方向上的回流阻力,使得管體10內的工作流體30快速迴圈,從而保證該熱管100的高效性能。
請參閱圖6和圖7,為本發明另一實施例的熱管200。與第一實施例中的熱管100不同的係:該熱管200具有兩層毛細結構,其採用具有傳統方形網格22的毛細結構201和具有菱形網格23的毛細結構202交錯層疊的方式,所述方形網格22與菱形網格23直接接觸並且相互支撐,每一方形網格22包括四條等長邊線223。優選的,本實施例中,部分所述方形網格22與管體10軸向垂直的邊線223可設置在菱形網格23兩第二夾角212的連線處,即此時方形網格22的邊線223與兩第二夾角212的連線在管體10內壁上的正射投影重疊,此時後續工作流體30的流動線路如圖8所示,管體10內的工作流體沿方形網格22的邊線223流動,路徑由斜邊(菱形網格23的邊線213)取代傳統方形網格22的兩直角邊(方形網格22的一條邊線223與另一條邊線223的一半),此時菱形網格23縮短工作流體30沿兩第二夾角212頂點連線的方向上的回流路徑;同時由於第二夾角212大於90度而小於180度,相較沿方形網格22的兩直角邊流動而需要經過兩次直角過渡,工作流體30從方形網格22的邊線223流經菱形網格23的邊線213只需一次過渡,此過渡的角度明顯小於傳統的兩次直角過渡的和(180度)。因此,有利於減小工作流體30沿兩第二夾角212頂點連線的方向上的回流阻力,即此時管體10內部工作流體30沿管體10軸向上的回流路徑及回流阻力均可控製合理範圍內。同時由於菱形網格23與方形網格22的錯位配合,使工作流體30沿管體10徑向上的也可最大化的均勻傳熱,即此時毛細結構20的利用率可達理想狀態,熱管200的傳熱效率及傳熱均勻可達協調平衡。
與現有技術相比,上述熱管100至少將一層毛細結構20的網格21設置為菱形,且設定每一網格21的第一夾角211小於90度,使得管體10內的工作流體30沿網格21的邊線213流動時,路徑由斜邊取代傳統方形網格的兩直角邊,此時菱形的網格21縮短工作流體30沿管體10軸向上的回流路徑,相較常規具有編織而成的毛細結構20的熱管100,網格21內的工作流體30回流路徑縮短約19%;同時由於第一夾角小於90度,工作流體30流徑邊線213沿管體10徑向以較小的角度持續性地過渡,因此,有利於減小工作流體30沿兩第二夾角212頂點連線的方向上的回流阻力。由於管體10軸向上的工作流體30具有較高的回流速度且流量得以保證,相較傳統的僅用方形網格22本發明至少一層菱形網格23沿軸向上的熱傳導效率大大提升,從而提升熱管100的散熱性能。
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、200...熱管
10...管體
20、201、202...毛細結構
30...工作流體
11...蒸發段
12...冷凝段
13...頂板
14...底板
15...側板
21、22、23...網格
211...第一夾角
212...第二夾角
213、223...邊線
圖1為本發明一實施例中的熱管的示意圖。
圖2為圖1所示熱管的管體沿徑向的剖面示意圖。
圖3為圖1所示熱管沿軸向的剖面示意圖。
圖4為圖3所示熱管中毛細結構的平面示意圖。
圖5為圖3所示熱管中毛細結構內工作流體的流動線路示意圖。
圖6為本發明另一實施例中的熱管沿軸向的剖面示意圖。
圖7為圖6所示熱管中具有方形網格的毛細結構的平面示意圖。
圖8為圖6中所示熱管中毛細結構內工作流體的流動線路示意圖。
10...管體
20...毛細結構
21...網格
Claims (9)
- 一種熱管,包括一管體及設於管體內的至少一毛細結構,該至少一層毛細結構包括編織而成的多個網格,其改良在於:該至少一層毛細結構的網格呈菱形,每一菱形網格具有相對的兩第一夾角,所述兩第一夾角小於90度。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,所述兩第一夾角的頂點間連線與管體軸線之間的夾角小於30度。
- 如申請專利範圍第2項所述的熱管,其中,所述兩第一夾角的頂點間連線平行於該管體的軸線。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,所述兩第一夾角的角度均小於45度。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,所述管體管壁的厚度小於1.5mm。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,每一菱形網格的邊長範圍位於0.10mm至0.25mm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,所述熱管還包括具有方形網格的毛細結構,所述方形網格與該菱形網格交錯層疊設置。
- 如申請專利範圍第7項所述的熱管,其中,所述菱形網格還包括與該兩第一夾角相鄰的兩第二夾角,部分所述方形網格與管體軸向垂直的邊線與該菱形兩第二夾角頂點間的連線在管體內壁上的正射投影重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱管,其中,該毛細結構由直徑為0.03mm至0.05mm的金屬絲交錯編織而成。
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