TWI440812B - 熱管及其製造方法 - Google Patents

Description

熱管及其製造方法

本發明涉及一種熱管，尤其涉及一種可視其內部工作流體的工作狀態的熱管及其製造方法。

現階段，熱管已被廣泛應用於具較大發熱量的電子元件的散熱。該熱管通常包括殼體、貼設於該殼體內表面的毛細結構及填充於該殼體內的低沸點的工作流體。該殼體包括位於相對兩端的蒸發段與冷凝段。工作時，該熱管利用殼體內部工作流體在其蒸發段吸收發熱電子元件產生的熱量後蒸發汽化，帶著熱量運動至冷凝段，並在冷凝段液化凝結將熱量釋放出去，該液化後的工作流體在毛細結構的作用下再回流至蒸發段進入下一次循環，將電子元件產生的熱量散發出去。

該熱管的殼體通常由具有較高導熱性的金屬材料，如銅、鋁等製成，該殼體不透明，其內部的工作流體的工作過程並不能直接通過目視觀察，而僅能以理論及外部溫度量測等推斷，不利於人們對熱管的工作狀態進行實際的觀察和監控。

有鑒於此，有必要提供一種可視其內部流體工作狀態的熱管及其製造方法。

一種熱管，包括密封殼體、設於殼體內的毛細結構及填充於該殼 體內的工作流體，該熱管具有一蒸發段及一冷凝段，該殼體包括一具有一開口的本體及密封該開口的透明蓋體，該開口延伸至熱管的蒸發段及冷凝段，所述毛細結構設於該本體的內壁上。

一種熱管的製造方法，包括如下步驟：提供一長管，該長管的內壁上設有毛細結構；將該長管沿其延伸方向切割去除一部分而形成一由長管的一端向另一端延伸的開口，即得到一具有一開口的本體；去除該本體由於上述切割過程中而造成的內應力；提供一不小於該開口大小的透明的蓋體，將其封設在開口上，即得到所述熱管的殼體；填充工作流體、抽真空、密封。

所述熱管的蓋體由透明的材料製成，可通過該蓋體直接觀察殼體內的工作流體的工作狀態，從而便於直觀地瞭解該熱管內的相變化工作原理及工作過程。可適用於學習人員在教育訓練中或者研發人員在開發試驗中使用，亦方便在客戶來訪時直接向客戶演示其工作過程，以增強客戶對熱管優越傳熱性能的瞭解。另外，該熱管亦可直接應用於散熱裝置上對一發熱電子元件散熱，通過該蓋體可以直接觀察殼體內的工作流體的工作狀態，以確定該散熱裝置是否正常運行。

圖1為本發明熱管一實施例的立體圖。

圖2為具有圖1所示的熱管的一散熱裝置的立體圖。

圖3A至圖3C為本發明一實施例中熱管的製造方法過程示意圖。

下麵參照附圖結合實施例對本發明作進一步說明。

常態下，熱管一般包括一密封殼體，殼體內封裝有工作流體並殼體內壁或空腔內設有毛細結構。這種熱管的整體形狀主要有板型(扁平狀)或者管狀，本實施例中以管狀熱管為例進行說明，但本發明不限於管狀熱管範圍。

如圖1所示，該熱管10包括一密閉的殼體11、設於該殼體11內的毛細結構12、以及填充於該殼體11內的適量的工作流體(圖未示)。該熱管10包括分別位於殼體11兩端的蒸發段13與冷凝段14，及連接於該蒸發段13與冷凝段14之間的絕熱段15。

該殼體11的橫截面大致呈D字形，其包括一縱長的本體111及一設於該本體111一側的透明的蓋體112。

該本體111的橫截面大致呈C字形，其由銅、鋁等具有良好導熱性的金屬製成。該本體111為一半封閉的結構，其頂側為一沿其軸向延伸的開口110。所設開口110呈縱長形，其輪廓包括相互平行的兩直線部114及分別連接該兩直線部114、115兩端的兩弧線部116、117。該開口110沿熱管10的軸向由蒸發段13延伸至冷凝段14，且該開口110的寬度小於該熱管10的直徑。

所述毛細結構12為設於該本體111的內壁且沿軸向延伸的複數微細的溝槽，所述溝槽沿殼體11的內表面的圓周方向均勻分佈，每一溝槽由殼體11的蒸發段13延伸至殼體11的冷凝段14。具體實施時，所述毛細結構12亦可為燒結、碳纖維或絲網等各種類型。

該蓋體112呈平板狀，其由透明材料，如玻璃或壓克力等製成的方形平板。該蓋體112的大小可與該本體111的開口110的大小相當，亦可比該開口110稍大。該蓋體112可密封地蓋設於該本體 111的開口110上，所述蓋體112與本體111共同於該殼體11的內部形成一密閉的腔室16。

所述工作流體填充於該殼體11的腔室16內，其可為水、酒精、甲醇等具有較低沸點的物質。透過該透明的蓋體112可以直接觀察到該殼體11內的溝槽及工作流體。

該熱管10處於工作狀態時，該殼體11的蒸發段13與一熱源接觸，工作流體由殼體11的蒸發段13處吸熱蒸發，蒸汽帶著熱量向冷凝段14移動，在冷凝段14放熱後凝結成液體，將熱量釋放出去，冷凝後的液體由於毛細結構12的毛細作用力下又回流至蒸發段13進行下一次吸熱-放熱循環，從而完成對熱源持續有效地散熱。

由於該殼體11上的蓋體112透明，使得可以通過該蓋體112即時觀察到該熱管10內部工作流體的工作狀態，從而便於直觀地瞭解該熱管10內的相變化工作原理及工作過程。因此，該熱管10適用於學習人員在教育訓練中或者研發人員在開發試驗中使用，亦方便在客戶來訪時直接向客戶演示其工作過程，以增強客戶對熱管10優越傳熱性能的瞭解。同時，可通過一攝影機拍攝下該熱管10的工作流體的工作過程，從而進一步方便學習人員、研發人員及客戶觀測到該熱管10內工作流體的相變化過程，瞭解該熱管10內的工作流體的流動速度、流動狀態的穩定程度以判斷該熱管10性能的好壞。另外，亦方便針對相同殼體11內分別填充不同的工作流體和設置不同的毛細結構12的多個熱管10的性能進行比較。

請參照圖2，為該熱管10應用於一散熱裝置對一發熱電子元件20進行散熱的示意圖。該散熱裝置包括風扇40及設於該風扇40的出風口42處的散熱器30。該散熱器30的頂端形成一凹槽32。該凹槽 32的形狀與尺寸分別與該殼體11的本體111的形狀與尺寸大致相同。該熱管10的蒸發段13處的本體111與發熱電子元件20接觸，冷凝段14處的本體111恰好收容於該散熱器30頂端的凹槽32內，該蓋體112暴露出該散熱裝置且面向該散熱裝置的上方。由於該蓋體112為透明材料製成，通過該蓋體112可以直接觀察殼體11內的工作流體的工作狀態，以確定該散熱裝置是否正常運行。

圖3A至圖3C為本發明一實施例中熱管10的製造方法過程示意圖，該製造方法包括如下步驟：提供一內壁設有一毛細結構的長管60，如圖3A所示，該長管60為具有較好導熱性的金屬圓管；將該長管60沿其軸向切割去一壁部62，如圖3B所示，所切割去除的壁部62的橫截面呈弧形，所剩餘的部分即為具有開口110的本體111，該切割方式可採用線切割或者雷射切割；將該本體111採用去應力退火方式以去除上述切割過程中而造成的內應力；提供一不小於該開口110的透明的蓋體112，如圖3C所示，通過密封膠將其封設在開口110上，即得到殼體11；最後，完成填工作流體、抽真空及封口等步驟，即得到可直接觀察其內部工作狀態的熱管10。

所述長管60亦可為扁管，其形狀可為直管亦可為L型或U型管，其兩端可均開放。

綜上所述，本發明符合發明專利之要件，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。

11‧‧‧殼體

12‧‧‧毛細結構

13‧‧‧蒸發段

14‧‧‧冷凝段

15‧‧‧絕熱段

16‧‧‧腔室

110‧‧‧開口

111‧‧‧本體

112‧‧‧蓋體

114、115‧‧‧直線部

116、117‧‧‧弧線部

Claims (9)

1. 一種熱管，包括密封殼體、設於殼體內的毛細結構及填充於該殼體內的工作流體，該熱管具有一蒸發段及一冷凝段，其改良在於：該殼體包括一具有一開口的本體及密封該開口的透明蓋體，該開口延伸至熱管的蒸發段及冷凝段以藉由所述蓋體直接觀察殼體內的工作流體的工作狀態，所述毛細結構設於該本體的內壁上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱管，其中該蓋體的材料為透明的玻璃或壓克力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之熱管，其中所述殼體的橫截面呈D字形。
4. 如申請專利範圍第3項所述之熱管，其中所述本體的橫截面呈C字形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之熱管，其中所述開口呈縱長形，其包括相互平行的兩直線部及分別連接該兩直線部兩端的兩弧線部。
6. 一種熱管的製造方法，包括如下步驟：提供一長管，該長管的內壁上設有毛細結構；將該長管沿其延伸方向切割去除一部分而形成一由長管的一端向另一端延伸的開口，即得到一具有一開口的本體；去除該本體由於上述切割過程中而造成的內應力；提供一不小於該開口大小的透明的蓋體，將其封設在開口上，即得到所述熱管的殼體；填充工作流體、抽真空、密封。
7. 如申請專利範圍第6項所述之熱管的製造方法，其中所述切割方式為線切割或鐳射切割。
8. 如申請專利範圍第6項所述之熱管的製造方法，其中所述透明的蓋體呈平 板狀。
9. 如申請專利範圍第6項所述之熱管的製造方法，其中所述長管為金屬管。