TWI434018B - High efficiency long heat pipe structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

高效能長型熱管結構及其製造方法

本發明係涉及一種熱管，特別是指一種管體長度在35公分以上之長型熱管結構與其製造方法之創新設計者。

按，熱管結構之熱傳導，主要係透過其內部工作液體之受熱氣化與毛細組織對冷卻工作液體的傳導回流作用而達成；熱管所採用的毛細組織型態已有多種，諸如粉末燒結式、束狀體、網狀體、溝槽狀等等，不同型態的毛細組織具有不同的優點，如其中粉末燒結式之毛細組織由於與熱管管壁之結合度最佳，因此最適合應用作為熱管受熱蒸發段之毛細組織，以獲得最佳的導熱與氣化促進效果。

對於一般長度規格的熱管產品而言，其內部無論採用何種毛細組織，於產程上並不會面臨困難與瓶頸，但是當客戶端所要求的產品為長型熱管時，由於其管體長度超過35公分，這使得內部毛細組織的成型將面臨製造困難的問題，以燒結式毛細組織而言，因其製程上必須透過一芯棒作為內模方可成型，而所述芯棒為考量可拔模性，故其係設為一錐狀棒體，然此種錐狀棒體型態會有長度限制，一但需求長度過長即無法實施。

所述長型熱管雖可完全捨棄燒結式毛細組織而以其他型態的毛細組織取代，然如此一來，長型熱管的蒸發段將因為採用其他束狀體、網狀體、溝槽狀等毛細組織而難以獲得最佳導熱與氣化促進效果，進而導致成品效能低劣而 不符客戶端要求之問題。

是以，針對上述習知長型熱管使用上所存在之問題點，如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新發明設計，實有待相關業界再加以思索突破之目標及方向者。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明之主要目的，係在提供一種高效能長型熱管結構及其製造方法，其所欲解決之問題點，係針對習知如何研發出一種更具理想實用性之新式高效能長型熱管結構及製造方法為目標加以思索突破；本發明解決問題之技術特點之一，係在提供一種高效能長型熱管結構，其係包括：相互接合之一第一管體以及一第二管體，該第一、第二管體相接合後係構成總長度為35公分以上之長型熱管；第一、第二管體相對外端形成封合部，該長型熱管包括蒸發段、絕熱段及冷凝段，長型熱管內界定則形成容置有工作流體之中空內部；且該第一、第二管體相對內端均設有切狀接口以相互套合搭接，且其套合搭接處為硬焊結合固定型態；該蒸發段內壁設有燒結式毛細組織，冷凝段與絕熱段內則設有一第二毛細組織，且令該第二毛細組織一端與燒結式毛細組織相接。

本發明解決問題之技術特點之二，係在提供一種長型熱管製造方法，主要係分別製備一第一管體及第二管體， 且於該第一、第二管體預定相接合之內端分設一切狀接口；復於第一、第二管體相對外端分設封合部，且其中一封合部留設有抽口；接著規劃出第一、第二管體作為長型熱管之蒸發段、絕熱段及冷凝段之所屬區段位置；再藉由預先燒結之手段於蒸發段內壁製設形成一燒結式毛細組織；於絕熱段及冷凝段內壁製設形成一第二毛細組織；將該第一、第二管體以其切狀接口相接合而構成具中空內部之長型熱管，並藉由硬焊手段令其接合處達成固定，且令該第二毛細組織一端與燒結式毛細組織呈相接狀態；接著透過抽口將工作流體注入長型熱管中空內部，再透過抽口對該中空內部進行抽真空，最後封合抽口，即製成所述高效能長型熱管成品。

藉此創新獨特設計，使本發明對照先前技術而言，俾於長型熱管規格條件下，其蒸發段之工作流體能夠藉由該燒結式毛細組織獲得高蒸發效率，而該冷凝段之冷卻液則能夠透過該第二毛細組織快速導引回流至蒸發段，藉此令長型熱管達到高效能優點，且又能藉由雙管體對接方式達到兼顧製造可行性與便利性之較佳產業利用效益。

請參閱第1、2、3圖所示，係本發明高效能長型熱管結構及其製造方法之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；所述高效能長型熱管結構係包括下述構成：相互接合之一第一管體10以及一第二管體20，該第一管體10與第二管體20相接合後係構成總長度為35公分以上之長型熱管A；其中該第一管體10與第二管體20之相對外 端形成封合部11、21，該長型熱管A包括有蒸發段B1、絕熱段B2以及冷凝段B3，又該長型熱管A內界定形成真空狀態之一中空內部30，該中空內部30容置有一工作流體31(標示於第3圖)；且其中：該第一管體10與第二管體20之相對內端均設有切狀接口12、22以相互套合搭接，且其套合搭接處係為硬焊結合(即焊接溫度大於450°)之固定型態，藉此以達到最佳結合牢固性，能夠有效避免長型熱管A受彎曲加工形變時產生裂開現象，以保持住該長型熱管中空內部之真空狀態；該蒸發段B1內壁設有燒結式毛細組織40(如銅粉燒結成型者)，藉以獲得最佳的導熱與氣化促進效果；該冷凝段B3與絕熱段B2內設有一第二毛細組織50以作為工作流體31回流至蒸發段B1之毛細導引構造，且令該第二毛細組織50一端與蒸發段B1之燒結式毛細組織40相接(可為搭接型態或對接型態)；該第二毛細組織50可選用燒結式、束狀、網狀、溝槽狀等任一型態之毛細組織所構成。

其中，該第一管體10與第二管體20之相對內端所設切狀接口12、22之間的具體接合型態如第3圖所揭，係可選用管徑大小差異相互插套搭接之實施方式(註：包括擴管或縮管等方式)；或者如第4圖所揭，所述切狀接口12、22之間的接合型態亦可為相等管徑相互對接再以一套管60套組搭接之實施方式。

如第5圖所揭，係為該長型熱管A之蒸發段B1及冷凝段B3配置型態另一實施例，本例之蒸發段B1係分設於第一管體10與第二管體20之相對外端，冷凝段B3則是設於第一管體10與第二管體20之相對內端區段位置。

其中，該長型熱管A之延伸型態可設為筆直形狀(如第1、2、3圖所揭)、或者如第6圖所揭之長型熱管A ，其延伸型態係設為彎曲形狀，以因應組設環境之需求，此並無侷限，第6圖所揭長型熱管A整體係彎曲成一類似口字型態，令其兩端均為蒸發段抵靠接觸於同一發熱源70(如CPU)上，中間段則設為冷凝段抵靠接觸於一散熱風扇80之出風口所設散熱鰭片座81一側(註：本例長型熱管內部蒸發段、冷凝段配置型態即為第5圖所示者)；而該長型熱管A之管斷面則可設為圓形、扁形任一種形狀。

其中，該第一管體10與第二管體20可均為銅管；或者，該第一管體10與第二管體20亦可一者為銅管、另一者為鋁管之實施狀態；而此一實施例由於銅、鋁管之間同樣能夠達到硬焊結合固定效果，又能因為鋁管成本較銅管低而具有進一步降低成本之經濟效益，且功能不變。

本發明所揭高效能長型熱管就其製造面而言，係包括下述步驟：(參第7圖所揭)如第7圖之(a)所揭，係先分別製備一第一管體10以及一第二管體20，且於該第一管體10、第二管體20預定相接合之內端分設一切狀接口12、22；如第7圖之(a)所揭，於該第一管體10、第二管體20之相對外端分設封合部11、21，且其中一封合部21留設有一抽口23；如第7圖之(a)所揭，規劃出該第一管體10、第二管體20作為長型熱管之蒸發段B1、絕熱段B2及冷凝段B3之所屬區段位置；如第7圖之(b)所揭，藉由預先燒結之手段於該蒸發段B1內壁製設形成一燒結式毛細組織40；如第7圖之(b)所揭，於該絕熱段B2及冷凝段B3內壁製設形成一第二毛細組織50；如第7圖之(c)所揭，將該第一管體10與第二管體20以其切狀接口12、22相套合搭接而構成具中空內部30之 一長型熱管A，並藉由硬焊手段令其接合處達成固定，且令該第二管體20之第二毛細組織50一端與第一管體10之燒結式毛細組織40呈相接狀態；如第7圖之(d)所揭，透過所述抽口23將一工作流體31注入該長型熱管A之中空內部30，再透過該抽口23對該長型熱管A之中空內部30進行抽真空(如箭號L1所示)；如第7圖之(e)所揭，封合該抽口23(可藉由焊料)，藉此即製成所述高效能長型熱管A成品。

本發明之優點：

本發明所揭「高效能長型熱管結構及其製造方法」對照【先前技術】所提習知技術而言，係於長型熱管規格條件下，其蒸發段之工作流體能夠藉由該燒結式毛細組織獲高蒸發效率，而該冷凝段之冷卻液則能夠透過該第二毛細組織快速導引回流至蒸發段，藉此令長型熱管達到高效能之優點，且又能藉由雙管體對接方式達到兼顧製造可行與便利性之較佳產業利用效益。

又該第一、第二管體相對內端設有切狀接口相互套合搭接且藉由硬焊結合固定型態，能夠達到最佳結合牢固性，有效避免長型熱管受彎曲加工形變時產生裂開現象。

上述實施例所揭示者係藉以具體說明本發明，且文中雖透過特定的術語進行說明，當不能以此限定本發明之專利範圍；熟悉此項技術領域之人士當可在瞭解本發明之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效之目的，而此等變更與修改，皆應涵蓋於如后所述之申請專利範圍所界定範疇中。

A‧‧‧長型熱管

10‧‧‧第一管體

11‧‧‧封合部

12‧‧‧切狀接口

20‧‧‧第二管體

21‧‧‧封合部

22‧‧‧切狀接口

23‧‧‧抽口

B1‧‧‧蒸發段

B2‧‧‧絕熱段

B3‧‧‧冷凝段

30‧‧‧中空內部

31‧‧‧工作流體

40‧‧‧燒結式毛細組織

50‧‧‧第二毛細組織

60‧‧‧套管

70‧‧‧發熱源

80‧‧‧散熱風扇

81‧‧‧散熱鰭片座

第1圖：本發明長型熱管結構較佳實施例之組合立體圖。

第2圖：本發明長型熱管結構較佳實施例之分解立體圖。

第3圖：本發明長型熱管結構較佳實施例之組合剖視圖。

第4圖：本發明之管體套合搭接型態另一實施例圖。

第5圖：本發明之蒸發段配置型態另一實施例圖。

第6圖：本發明長型熱管設成彎曲型態之實施例圖。

第7圖：本發明之製造方法步驟示意圖。

A‧‧‧長型熱管

10‧‧‧第一管體

11‧‧‧封合部

12‧‧‧切狀接口

20‧‧‧第二管體

21‧‧‧封合部

22‧‧‧切狀接口

B1‧‧‧蒸發段

B2‧‧‧絕熱段

B3‧‧‧冷凝段

30‧‧‧中空內部

31‧‧‧工作流體

40‧‧‧燒結式毛細組織

50‧‧‧第二毛細組織

Claims (7)

1. 一種高效能長型熱管結構，包括：相互接合之一第一管體以及一第二管體，該第一管體與第二管體相接合後係構成總長度為35公分以上之長型熱管；該第一管體與第二管體之相對外端形成封合部，該長型熱管包括有蒸發段、絕熱段以及冷凝段，又該長型熱管內界定形成真空狀態之一中空內部，該中空內部容置有一工作流體；且其中，該第一管體與第二管體之相對內端均設有切狀接口以相互呈套合搭接式型態，且其套合搭接處係為硬焊結合固定型態，藉以保持住該長型熱管中空內部之真空狀態；該蒸發段內壁設有燒結式毛細組織；該冷凝段與絕熱段內設有一第二毛細組織以作為工作流體回流至蒸發段之毛細導引構造，且令該第二毛細組織一端與蒸發段之燒結式毛細組織相接；藉此，於所述長型熱管規格條件下，其蒸發段之工作流體能夠藉由該燒結式毛細組織獲得高蒸發效率，而該冷凝段之冷卻液則能夠透過該第二毛細組織快速導引回流至蒸發段，藉此令長型熱管達到高效能且又能兼具製造之可行性與便利性。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能長型熱管結構，其中該第一管體與第二管體之相對端所設切狀接口之間係選用管徑大小差異相互插套搭接、等管徑相互對接再以一套管套組搭接等任其中一種接合型態。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能長型熱管結構，其中該第二毛細組織係選用燒結式、束狀、網狀、溝槽狀等任一型態之毛細組織所構成。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能長型熱管結構 ，其中該長型熱管之延伸型態係設為筆直、彎曲任一形狀；長型熱管之管斷面係設為圓形、扁形任一形狀。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能長型熱管結構，其中該第一管體與第二管體均為銅管。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能長型熱管結構，其中該第一管體與第二管體係一者為銅管、另一者為鋁管。
7. 一種高效能長型熱管製造方法，係指一種總長度為35公分以上之長型熱管製造方法，包括：分別製備一第一管體以及一第二管體，且於該第一管體、第二管體預定相接合之內端分設一切狀接口；於該第一管體、第二管體之相對外端分設封合部，且其中一封合部留設有一抽口；規劃出該第一管體、第二管體作為長型熱管之蒸發段、絕熱段及冷凝段之所屬區段位置；藉由預先燒結之手段於該蒸發段內壁製設形成一燒結式毛細組織；於該絕熱段及冷凝段內壁製設形成一第二毛細組織；將該第一管體與第二管體以其切狀接口相套合搭接而構成具中空內部之一長型熱管，並藉由硬焊手段令其接合處達成固定，且令該第二管體之第二毛細組織一端與第一管體之燒結式毛細組織呈相接狀態；透過所述抽口將一工作流體注入該長型熱管之中空內部，再透過該抽口對該長型熱管之中空內部進行抽真空；封合該抽口，藉此即製成所述高效能長型熱管成品，其應用上係以該設有燒結式毛細組織之區段作為蒸發段，另以該第二管體設有第二毛細組織之區段作為絕 熱段及冷凝段。