TWI447342B - 具有複合毛細的熱管及其製作方法 - Google Patents

Description

具有複合毛細的熱管及其製作方法

本發明係有關一種熱管，尤指一種具有複合毛細的熱管及其製作方法。

將熱管(heat pipe)結合散熱鰭片組所得的熱管散熱器，可有效地克服熱量日益昇高的處理器的散熱問題，是以此等熱管散熱器已逐步取代以往由散熱片和風扇所組成的散熱裝置。但是現存的熱管仍然有傳輸速度的提昇和內部工作流體回流緩慢等問題待解決，本發明人即以前述待克服的問題而對熱管進行創新改良。

習知的熱管，主要包括一金屬管體、一毛細結構及一工作流體，其中金屬管體具有一密封容腔，毛細結構環設附著於金屬管體的內壁面部位，而工作流體則被填入於金屬管體之密封容腔內，並在毛細結構內側形成有一氣體通道，而毛細結構則形成為一液體回流通道；如此，以構成一熱管結構。

然而，習知的熱管雖然可利用汽液相變化來傳遞熱量，但是其毛細結構為一單層型態，能將液體流回的速度受其先天條件的不足所拘限。另外，由於氣體的流動方向和液體的流動方向呈反方向型態，且彼此又是以緊鄰方式來配置，將在氣體通道和液體回流 通道的鄰接區域產生相互干擾的情況，因而降低氣體的流動速度和液體的回流速度，更是導致其熱傳導效能無法被大幅度提高的一大主因。

本發明之一目的，在於提供一種具有複合毛細的熱管及其製作方法，其是藉由傳輸段內部的多層複合毛細結構配設，可使內部的工作流體冷凝為液體時，能夠從冷凝段經傳輸段快速地流回蒸發段。

為了達成上述之目的，本發明提供一種具有複合毛細的熱管，包括一第一管體、一第二管體、一第三毛細結構、一工作流體、一蒸發段、一冷凝段及一傳輸段，該第一管體內壁設有一第一毛細結構；該蒸發段形成在該第一管體的一側；該冷凝段形成在該第一管體遠離該蒸發段的一側；該傳輸段形成在該第一管體且介於該蒸發段和該冷凝段之間；該第二管體容置於該第一管體內部且位在該傳輸段，該第二管體的外壁設有一第二毛細結構；該第三毛細結構設置在該第一毛細結構和該第二毛細結構之間；該工作流體封填在該第一管體內。

為了達成上述之目的，本發明提供一種具有複合毛細的熱管製作方法，其步驟包括：a)提供具有一第一毛細結構的一第一管體，對該第一管體的一端施以縮口封合；b)提供具有一第二毛細結構的一第二管體，將第二管體插入該第一管體內，而在該第一毛細結構和該第二毛細結構之間形成有一 待裝填空間；c)提供一第三毛細結構，將該第三毛細結構填入該待裝填空間內；d)提供一加熱設備，對該第一毛細結構、該第二毛細結構和該第三毛細結構加熱結合成一複合毛細結構；e)提供一工作流體，將該工作流體填入該第一管體內部；以及f)提供一除氣焊接設備，以該除氣焊接設備對該第一管體進行除氣及封口。

本發明還具有以下功效，其是利用第一管體和第二管體的配設關係，可將氣體通道和液體通道在傳輸段區域被有效地分隔開來，以在互不干擾的情況下進行汽化工作流體和液化工作流體的快速傳輸，進而能提高熱管的熱傳導效能。

<本發明>

1、1'‧‧‧熱管

100‧‧‧蒸發段

101‧‧‧冷凝段

102‧‧‧傳輸段

10‧‧‧第一管體

11‧‧‧槽溝

12‧‧‧第一毛細結構

20‧‧‧第二管體

21‧‧‧槽道

22‧‧‧第二毛細結構

23‧‧‧光滑面

30‧‧‧第三毛細結構

40‧‧‧工作流體

6‧‧‧電子發熱源

7‧‧‧散熱鰭片組

第一圖係本發明熱管組合剖視圖。

第二圖係本發明之第二管體置入第一管體內組合示意圖。

第三圖係第一圖之3-3冷凝段剖視圖。

第四圖係第一圖之4-4傳輸段剖視圖。

第五圖係第一圖之5-5蒸發段剖視圖。

第六圖係本發明熱管應用電子發熱元件組合示意圖。

第七圖係本發明熱管之另一實施例組合剖視圖。

第八圖係本發明熱管製作流程圖。

第九圖係本發明熱管之又一實施例組合剖視圖。

第十圖係本發明熱管之再一實施例組合剖視圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第一至五圖所示，本發明係提供一種具有複合毛細的熱管，此熱管1主要包括一第一管體10、一第二管體20、一第三毛細結構30及一工作流體40。

先參見第二圖，第一管體10為以銅等導熱性良好的金屬材料所製成，在此第一管體10的內壁開設有多數條凹狀槽溝11，各凹狀槽溝11為間隔配置並與第一管體10的軸心線相互平行，且各槽溝11是以連貫第一管體10的前後端方式開設；此等槽溝11共同組合構成本實施例的第一毛細結構12，但不以此種型態為限制。

第二管體20亦以銅等導熱性良好的金屬材料所製成，在此第二管體20的外壁表面設有多數條凹狀槽道21，各凹狀槽道21為間隔配置並與第二管體20的軸心線相互平行，且各槽道21是以連貫第二管體20的前後端方式開設，此等槽道21係共同組合構成本實施例的第二毛細結構22，但不以此種型態為限制；另外此第二管體20的內壁表面為一光滑面23。此第二管體20的長度和管徑皆小於第一管體10的長度和管徑，以容置在第一管體10內部的中間區域處；且每一槽道21是可以與前述的每一槽溝11對位方式配設(如第四圖所示)、或彼此呈錯位方式配設(如第十圖所示)。此外，本 發明中的第二毛細結構22亦可為燒結金屬粉末或金屬編織網之型態(圖未示出)。

本實施例的第三毛細結構30為一燒結金屬粉末，但不以此種型態為限制；其是被填入第一管體10內部，且部份區段是界於第一毛細結構12和第二毛細結構22之間，以使第二管體20被撐起且穩固地定位在第一管體10內。

工作流體40可為純水，其係被填注在第一管體10內部，對第一管體10內部進行除氣及抽真空後以得一熱管1。

此熱管1依其使用情況分別形成有一蒸發段100、一冷凝段101和一傳輸段102(如第一圖所示)，此蒸發段100是用以與一熱源6相互熱接觸(如第六圖所示)，冷凝段101則是用以與一散熱鰭片組7相互熱接觸(如第六圖所示)且是遠離前述蒸發段100的區域，傳輸段102則是介於蒸發段100和冷凝段101之間；本實施例的第二管體20是配設在熱管1的傳輸段102內，且在傳輸段102內部由第一毛細結構12、第二毛細結構22和第三毛細結構30所共同組合構成的三層複合毛細結構。

請參閱第六圖所示，本發明的熱管1可以與一散熱鰭片組7結合，以提供給主機板上的一電子發熱源6(如：處理器等晶片)來散熱，將熱管1的蒸發段100對應於電子發熱源6的發熱面貼接，此電子發熱源6執行運作所產生的熱量，將傳導給蒸發段100吸收，此等熱量將使內部的液態工作流體40因受熱而變成汽化工作流體40，此汽化工作流體40將從傳輸段102的第二管體20內部流過，藉助第二管體20的光滑面23具有較低的流體流動阻值而可快速通過， 繼之到達冷凝段101的第一管體10內部，利用套接在冷凝段101上的散熱鰭片組7將熱量散逸，而使前述的汽化工作流體40凝結為液態工作流體40，藉助冷凝段101內第一毛細結構12和第三毛細結構30組合的毛細吸附作用，以將液態工作流體40回傳至傳輸段102內的第一毛細結構12、第二毛細結構22和第三毛細結構30組合複合毛細結構中，此複合毛細結構由於具有更強大的毛細吸附力，而可快速地將液態工作流體40回流至蒸發段100內部；如此，以構成一熱管的連續循環運作。

請參閱第七圖所示，本發明的熱管除了可為上述實施例外，亦可如本實施例之型態，此熱管1'的冷凝段101內部僅具有第一毛細結構12，因其熱阻值小而可加速被汽化的工作流體40的流入速度。

請參閱第一和八圖所示，本發明具有複合毛細的熱管製作方法，其步驟包括：a)提供具有一第一毛細結構12的一第一管體10，對該第一管體10的一端施以縮口封合；b)提供具有一第二毛細結構22的一第二管體20，將第二管體20插入該第一管體10內，而在該第一毛細結構12和該第二毛細結構22之間形成有一待裝填空間；c)提供一第三毛細結構30，將該第三毛細結構30填入該待裝填空間內；d)提供一加熱設備，對該第一毛細結構12、該第二毛細結構22和該第三毛細結構30加熱結合成一複合毛細結構； e)提供一工作流體40，將該工作流體40填入該第一管體10內部；以及f)提供一除氣焊接設備，以該除氣焊接設備對該第一管體10進行除氣及封口。

進一步說明，本實施例的第三毛細結構30若為一燒結金屬粉末，製作時先將第二管體20套設在一芯棒(圖未示出)上，次將芯棒和第二管體20一起插入第一管體10內(如第二圖所示)，而在第一毛細結構12和第二毛細結構22之間形成有一待裝填空間，再將金屬粉末填入前述待裝填空間內；以一燒結加熱設備(圖未示出)對金屬粉末進行燒結加工，而形成由第一毛細結構12、第二毛細結構22和由燒結金屬粉末所構成的第三毛細結構30的一複合毛細結構。

另外在蒸發段100內部為由前述各槽溝11所形成的第一毛細結構12和由前述燒結金屬粉末所形成的第三毛細結構30所共同組成的一實心體(如第五圖所示)。冷凝段101內部則是由前述各槽溝11所形成的第一毛細結構12和由前述燒結金屬粉末所形成的第三毛細結構30所共同組成的一中空體(如第三圖所示)。

請參閱第九及十圖所示，本發明之熱管1內部的第三毛細結構30除了可為上述實施例外，其亦為一金屬編織網(如第九圖所示)或一纖維束(如第十圖所示)。

綜上所述，本發明之具有複合毛細的熱管及其製作方法，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳 查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

1‧‧‧熱管

100‧‧‧蒸發段

101‧‧‧冷凝段

102‧‧‧傳輸段

10‧‧‧第一管體

11‧‧‧槽溝

12‧‧‧第一毛細結構

20‧‧‧第二管體

21‧‧‧槽道

22‧‧‧第二毛細結構

23‧‧‧光滑面

30‧‧‧第三毛細結構

40‧‧‧工作流體

Claims (9)

1. 一種具有複合毛細的熱管，包括：一第一管體，內壁設有多數條凹狀槽溝；一蒸發段，形成在該第一管體的一側；一冷凝段，形成在該第一管體遠離該蒸發段的一側；一傳輸段，形成在該第一管體且介於該蒸發段和該冷凝段之間；一第二管體，容置於該第一管體內部且僅位在該傳輸段內，該第二管體的外壁設有多數條凹狀槽道；一燒結金屬粉末，設置在該蒸發段至該傳輸段之間；以及一工作流體，封填在該第一管體內；其中該蒸發段內部為由各該凹狀槽溝和該燒結金屬粉末所組成的一實心體；其中該傳輸段內部為由各該凹狀槽溝、各該凹狀槽道和該燒結金屬粉末所組成的複合毛細結構。
2. 請求項1所述之具有複合毛細的熱管，其中每一該槽溝與每一該槽道對位配置。
3. 請求項1所述之具有複合毛細的熱管，其中每一該槽溝與每一該槽道錯位配置。
4. 請求項1所述之具有複合毛細的熱管，其中該第二管體的內壁表面為一光滑面。
5. 請求項1所述之具有複合毛細的熱管，其中該冷凝段內部為由各該凹槽溝和該燒結金屬粉末所組成的一中空體。
6. 請求項1所述之具有複合毛細的熱管，其中該冷凝段內部具有各該凹槽溝。
7. 一種具有複合毛細的熱管製作方法，其步驟包括：a)提供具有多數條凹狀槽溝的一第一管體，對該第一管體的一端施以縮口封合；b)提供具有多數條凹狀槽溝的一第二管體，將第二管體插設在該第一管體的中段區域內，而在各該凹狀槽溝和各該凹狀槽道之間形成有一待裝填空間；c)提供一燒結金屬粉末，將該燒結金屬粉末填入該待裝填空間內和該第二管體的下方；d)提供一加熱設備進行加熱，以令各該凹狀槽溝、各該凹狀槽道和該燒結金屬粉末結合成一複合毛細結構及由各該凹狀槽溝和該燒結金屬粉末組成的一實心體；e)提供一工作流體，將該工作流體填入該第一管體內部；以及f)提供一除氣焊接設備，以該除氣焊接設備對該第一管體進行除氣及封口。
8. 如請求項7所述之具有複合毛細的熱管製作方法，其中步驟b)中，每一該槽溝與每一該槽道對位配置。
9. 如請求項7所述之具有複合毛細的熱管製作方法，其中步驟b)中，每一該槽溝與每一槽道錯位配置。