TWI482937B - 扁平薄型熱導管 - Google Patents

Description

扁平薄型熱導管

本發明涉及一種熱導管，特別涉及一種扁平薄型熱導管。

現階段，熱導管因其具有較高傳熱量的優點，已被廣泛應用於具較大發熱量的電子元件中。該熱導管工作時，利用管體內部填充的低沸點工作介質在其蒸發部吸收發熱電子元件產生的熱量後蒸發汽化，蒸氣帶著熱量運動至冷凝部，並在冷凝部液化凝結將熱量釋放出去，對電子元件進行散熱。該液化後的工作介質在熱導管壁部毛細結構的作用下回流至蒸發部，繼續蒸發汽化及液化凝結，使工作介質在熱導管內部循環運動，將電子元件產生的熱量源源不斷的散發出去。

當今電子產品不斷傾向於輕薄短小方向發展，電子產品在不斷縮小的空間內散熱問題越發變的重要，這就需要散熱產品在走向輕薄短小的同時，更需要有較高的傳熱、散熱性能。

習知熱導管僅採用單一毛細結構，毛細結構一般可分為溝槽型、燒結型、纖維型及絲網型等，所述毛細結構設於熱導管的管壁上或與管壁緊密貼合，在圓形熱導管內可使冷凝部的工作介質及時回流至熱導管的蒸發部。但是，當熱導管打扁後，尤其是打扁至厚度很薄的時候，所述毛細結構容易出現變形、崩解等狀況，使其液體輸送能力大幅下降，並且整個熱導管的液體輸送能力不能 得到其他方式補充，從而導致熱導管最大傳熱量的大幅下降及熱阻的增加。同時因為熱導管的厚度很薄，使用習知的毛細結構會使熱導管內部的蒸氣通道很窄，無法及時將蒸氣從蒸發段運送至冷凝段，這也在很大程度上導致熱導管的最大傳熱量的大幅下降。

有鑒於此，有必要提供一種具較高傳熱性能的扁平薄型熱導管。

一種扁平薄型熱導管，包括中空扁平的管體及設置在管體內的第一毛細結構與第二毛細結構，所述管體包括蒸發段及冷凝段，所述第一毛細結構由絲線形成，所述第二毛細結構由粉末燒結形成，所述第二毛細結構貼附於管體的蒸發段的內壁上，所述第一毛細結構從管體的蒸發段延伸至冷凝段，所述第一毛細結構在蒸發段包括與第二毛細結構的內壁貼合的第一部分及未與第二毛細結構的內壁貼合的第二部分，所述第一毛細結構的第二部分與第二毛細結構的內壁之間在蒸發段形成供蒸氣通過的第一蒸氣通道，所述第一毛細結構在冷凝段包括與管體的內壁貼合的第三部分及未與管體的內壁貼合的第四部分，所述第一毛細結構的第四部分與管體的內壁之間在冷凝段形成供蒸氣通過的第二蒸氣通道，所述第一蒸氣通道與所述第二蒸氣通道相互連通。

與習知技術相比，本發明的扁平薄型熱導管的厚度變薄，且燒結粉末型的第二毛細結構設置於管體的蒸發段，在冷凝段設置佔據空間相對較少的第一毛細結構，這可相對增加冷凝段的內部蒸氣通道以供蒸氣順暢流動，且絲線型的第一毛細結構在蒸發段與第二毛細結構貼合，使得在冷凝段凝結的工作介質可以通過第一毛 細結構及第二毛細結構回流到蒸發段，從而能保證扁平薄型熱導管良好的散熱性能，尤其適用於內部空間狹小的電子設備。

10、20、30、40‧‧‧扁平薄型熱導管

11、21、31、41‧‧‧管體

111、211、311、411‧‧‧蒸發段

113、213、313、413‧‧‧冷凝段

114、214‧‧‧頂板

115、215‧‧‧底板

116、117、216、217‧‧‧側板

118、149‧‧‧內壁

12、22、32、33、35、42、43‧‧‧第一毛細結構

121‧‧‧頂壁

122‧‧‧底壁

123‧‧‧左側壁

124‧‧‧右側壁

125‧‧‧第一部分

126‧‧‧第二部分

127‧‧‧第三部分

128‧‧‧第四部分

14、24、34‧‧‧第二毛細結構

140‧‧‧通道

141、241、341、441‧‧‧第一蒸氣通道

142、242、342、442‧‧‧第二蒸氣通道

17‧‧‧整體結構

224‧‧‧頂端

225‧‧‧底端

2411、3411、2412、3412、2421、3421、2422、3422‧‧‧分蒸氣通道

圖1為本發明較佳實施方式的扁平薄型熱導管的側視圖。

圖2為圖1所示扁平薄型熱導管的沿II-II橫向剖面示意圖。

圖3為圖1所示扁平薄型熱導管的沿III-III橫向剖面示意圖。

圖4為本發明第二實施方式的扁平薄型熱導管在蒸發段的橫向剖面示意圖。

圖5為本發明第二實施方式的扁平薄型熱導管在冷凝段的橫向剖面示意圖。

圖6為本發明第三實施方式的扁平薄型熱導管在蒸發段的橫向剖面示意圖。

圖7為本發明第三實施方式的扁平薄型熱導管在冷凝段的橫向剖面示意圖。

圖8為本發明第四實施方式的扁平薄型熱導管在蒸發段的橫向剖面示意圖。

圖9為本發明第四實施方式的扁平薄型熱導管在冷凝段的橫向剖面示意圖。

請參閱圖1至圖3，該扁平薄型熱導管10包括中空扁平管體11、第一毛細結構12、第二毛細結構14及注入該管體11內的適量工作介質(圖未示)。

該管體11由銅等具良好導熱性的材料製成，可將其外部的熱量傳遞至其內部。該管體11呈縱長扁平狀且密封，沿其縱向包括一蒸發段111及一冷凝段113，蒸發段111及冷凝段113分別位於管體11的縱向兩端。該管體11為一中空密封腔體，其由一中空圓管壓扁而成，包括一頂板114、一底板115及兩側板116、117。該頂板114與底板115相互平行且上下相對，該兩側板116、117呈弧形，分別位於管體11的兩側並與頂板114和底板115相連，從而使該管體11在與縱向垂直的橫向的截面上形成類似跑道型的輪廓。該管體11具有一光滑的內壁118。

第二毛細結構14為由銅等金屬粉末燒結形成的毛細結構。第二毛細結構14環設且貼附於管體11的蒸發段111的整個內壁118上，第二毛細結構14圍成可供蒸氣通過的第一蒸氣通道141。在其他實施方式中，第二毛細結構14亦可以僅環設且貼附於管體11的蒸發段111的部分內壁118上。

第一毛細結構12呈一縱長的中空管狀體結構，其由複數銅或不銹鋼等材料製成的絲線編織後形成一單層絲網，在該管狀體內部形成一縱長的通道140，並在該管狀體的壁部形成複數細小的孔隙，孔隙由絲線編織後形成。在其他實施方式中，第一毛細結構12也可以編織形成沿其徑向相互層疊的多層絲網。

第一毛細結構12沿縱向從該管體11的蒸發段111延伸至冷凝段113。第一毛細結構12位於管體11的右側。第一毛細結構12被管體11的內壁118擠壓呈扁平狀，第一毛細結構12的中空的管狀體包括頂壁121、底壁122、左側壁123及右側壁124。

在管體11的蒸發段111，第一毛細結構12位於第二毛細結構14內 ，使第二毛細結構14包圍第一毛細結構12。第一毛細結構12的頂壁121、底壁122及右側壁124與第二毛細結構14的內壁149貼合併連接，形成與第二毛細結構12的內壁149貼合的呈U形的第一部分125。在第二毛細結構14燒結成型的過程中，第一毛細結構12與第二毛細結構14燒結連接成一整體結構17。第一毛細結構12的左側壁123未與第二毛細結構14的內壁149貼合，形成未與第二毛細結構14的內壁149貼合的呈C形的第二部分126。所述第一蒸氣通道141形成於第一毛細結構12的左側壁123與第二毛細結構14的內壁149之間。

在管體11的冷凝段113，第一毛細結構12的頂壁121、底壁122及右側壁124與管體11的內壁118貼合，形成與管體11的內壁118貼合的呈U形的第三部分127。第一毛細結構12的左側壁123未與管體11的內壁118貼合，形成未與管體11的內壁118貼合的呈C形的第四部分128。第一毛細結構12的第三部分127貼合於管體11的內壁118上，即與管體11的右側板117及與右側板117相連的頂板114與底板115的部分壁面貼合。第四部分128朝向管體11的中央，並未貼合於管體11的內壁118上。第一毛細結構12的左側壁123與管體11的內壁118相互間隔在冷凝段113形成第二蒸氣通道142。所述第一蒸氣通道141與所述第二蒸氣通道142沿縱向相互連通。

該工作介質為水、酒精、甲醇等具較低沸點的物質。當管體11的蒸發段111與熱源接觸時，該工作介質從蒸發段111處吸熱蒸發成汽體，蒸氣溢散至位於蒸發段111的第一蒸氣通道141、通道140中，蒸氣帶著熱量從第一蒸氣通道141、通道140往冷凝段113運送，並經由通道140、第二蒸氣通道142運動至冷凝段113，最後 在冷凝段113放熱後凝結成液體，將熱量釋放出去，完成對發熱元件(圖未示)的散熱。第一毛細結構12及第二毛細結構14提供毛細力使在管體11的冷凝段113凝結形成的工作介質回流至蒸發段111，實現工作介質在管體11內的循環運動，以完成對發熱元件的持續散熱。

燒結粉末型的第二毛細結構14設置於管體11的蒸發段111，以及絲線型的第一毛細結構12延伸至第二毛細結構14內，有效增加蒸發段111的毛細力，使冷凝段113冷凝後的液體可以及時運送回蒸發段111，防止發生幹燒現象；同時由於在冷凝段113設置佔據空間相對較少的第一毛細結構12，在冷凝段113上並未設置其他的毛細結構，這可相對增加冷凝段113的內部蒸氣通道以供蒸氣順暢流動，同時在冷凝段113凝結的工作介質可以通過第一毛細結構12回流到蒸發段111。第一毛細結構12與第二毛細結構14在蒸發段111具有一較大的接觸面積，且第二毛細結構14可以在燒結成型過程中與第一毛細結構12燒結連接，從而第一毛細結構12與第二毛細結構14之間結合緊密，故，工作介質通過第一毛細結構12回流至蒸發段111後，可以迅速滲透到第二毛細結構14中。本實施方式的扁平薄型熱導管10中，由於在冷凝段113設置佔據空間相對較少的第一毛細結構12，在冷凝段113的內壁118上並未設置第二毛細結構14，這樣可以有效增大第二蒸氣通道142，即使熱導管10可被壓扁達到2mm以下，甚至當扁平薄型熱導管10厚度為1.5mm時，該扁平薄型熱導管10仍能保證良好的性能，適用於內部空間狹小的電子設備如筆記型電腦等。

圖4及圖5示出本發明的第二較佳實施方式，與上一實施方式不同 之處在於，第一毛細結構22位於扁平薄型熱管20的管體21的中央。在蒸發段211，第一毛細結構22的頂端224與管體21的頂板214接觸，第一毛細結構22的底端225與第二毛細結構24的底端接觸，第一毛細結構22將第一蒸氣通道241分割成位於第一毛細結構22左側的分蒸氣通道2411及位於第一毛細結構22右側的分蒸氣通道2412，即第一毛細結構22與側板216間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道2411，第一毛細結構22與側板217間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道2412。

在冷凝段213，第一毛細結構22的頂端224與管體21的頂板214接觸，第一毛細結構22的底端225與管體21的底板215接觸，第一毛細結構22將第二蒸氣通道242分割成位於第一毛細結構22左側的分蒸氣通道2421及位於第一毛細結構22右側的分蒸氣通道2422，即第一毛細結構22與管體21左側的側板216間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道2421，第一毛細結構22與管體21右側的側板217間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道2422。分蒸氣通道2411與分蒸氣通道2421沿縱向連通，分蒸氣通道2412與分蒸氣通道2422沿縱向連通。扁平薄型熱管20的其他結構及原理與扁平薄型熱管10相同，在此不贅述。

圖6及圖7示出本發明的第三較佳實施方式，扁平薄型熱管30內設置三個第一毛細結構32、33、35，其中一個第一毛細結構35位於扁平薄型熱管30的管體31的中央，另外兩個第一毛細結構32、33分別位於管體31的兩側。位於中央的第一毛細結構35的結構與設置方式與第二較佳實施方式中的第一毛細結構22相同，位於兩側的每一第一毛細結構32、33的結構與設置方式與第一較佳實施方 式中的第一毛細結構12相同。在蒸發段311，位於中央的第一毛細結構35與位於左側的第一毛細結構33間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道3411，位於中央的第一毛細結構35與位於右側的第一毛細結構32間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道3412。蒸發段311內的第一蒸氣通道341由分蒸氣通道3411與分蒸氣通道3412組成。在冷凝段313，位於中央的第一毛細結構35與位於左側的第一毛細結構33間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道3421，位於中央的第一毛細結構35與位於右側的第一毛細結構32間隔形成可供蒸氣通過的分蒸氣通道3422。冷凝段313內的第二蒸氣通道342由分蒸氣通道3421和分蒸氣通道3422組成。

圖8及圖9示出本發明的第四較佳實施方式，扁平薄型熱管40內設置兩個第一毛細結構42、43，兩個第一毛細結構42、43分別位於扁平薄型熱管40的管體41的兩側，每一第一毛細結構42、43結構與設置方式與第一較佳實施方式中的第一毛細結構12相同。在蒸發段411，兩個第一毛細結構42、43間隔形成可供蒸氣通過的第一蒸氣通道441；在冷凝段413，兩個第一毛細結構42、43間隔形成可供蒸氣通過的第二蒸氣通道442。

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。

111‧‧‧蒸發段

114‧‧‧頂板

115‧‧‧底板

116、117‧‧‧側板

118、149‧‧‧內壁

12‧‧‧第一毛細結構

121‧‧‧頂壁

122‧‧‧底壁

123‧‧‧左側壁

124‧‧‧右側壁

125‧‧‧第一部分

126‧‧‧第二部分

14‧‧‧第二毛細結構

140‧‧‧通道

141‧‧‧第一蒸氣通道

17‧‧‧整體結構

Claims (14)

1. 一種扁平薄型熱導管，包括中空扁平的管體及設置在管體內的第一毛細結構與第二毛細結構，所述管體包括蒸發段及冷凝段，其改良在於：所述第一毛細結構由絲線形成，所述第二毛細結構由粉末燒結形成，所述第二毛細結構貼附於管體的蒸發段的內壁上，所述第一毛細結構從管體的蒸發段延伸至冷凝段，所述第一毛細結構在蒸發段包括與第二毛細結構的內壁貼合的第一部分及未與第二毛細結構的內壁及管體的內壁貼合的第二部分以及與管體內壁貼合的第三部分，所述第二毛細結構貼附於管體蒸發段的未與第一毛細結構的第三部分貼合的全部內壁上，所述第一毛細結構的第二部分與第二毛細結構的內壁之間在蒸發段形成供蒸氣通過的第一蒸氣通道，所述第一毛細結構在冷凝段包括與管體的內壁貼合的第四部分及未與管體的內壁貼合的第五部分，所述第一毛細結構的第五部分與管體的內壁之間在冷凝段形成供蒸氣通過的第二蒸氣通道，所述第一蒸氣通道與所述第二蒸氣通道相互連通。
2. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中該第二毛細結構在燒結成型過程中與所述第一毛細結構的第一部分燒結連接成一整體結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第一毛細結構為絲線編織形成的中空的管狀體。
4. 如申請專利範圍第3項所述的扁平薄型熱導管，其中所述中空的管狀體被管體的內壁擠壓成扁平狀。
5. 如申請專利範圍第3項所述的扁平薄型熱導管，其中所述中空的管狀體包括頂壁、底壁及兩個側壁，所述頂壁、底壁及其中一個側壁在蒸發段與第二毛細結構的內壁貼合，所述管狀體的另一個側壁在蒸發段未與第二 毛細結構的內壁貼合，所述第一蒸氣通道形成在所述中空的管狀體的另一個側壁與第二毛細結構的內壁之間。
6. 如申請專利範圍第3項所述的扁平薄型熱導管，其中所述中空的管狀體包括頂壁、底壁及兩個側壁，所述頂壁、底壁及其中一個側壁在冷凝段與管體的內壁貼合，所述管狀體的另一個側壁在冷凝段未與管體的內壁貼合，所述第二蒸氣通道形成在所述中空的管狀體的另一個側壁與管體的內壁之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第一毛細結構位於管體的中央，所述第一毛細結構在蒸發段將第一蒸氣通道分為位於第一毛細結構左右兩側的兩個分蒸氣通道，所述第一毛細結構在冷凝段將第二蒸氣通道分為位於第一毛細結構左右兩側的兩個分蒸氣通道。
8. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第一毛細結構的數量為三個，其中一個第一毛細結構位於管體的中央，另外兩個第一毛細結構位於管體的兩側。
9. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第一毛細結構的數量為兩個，該兩個第一毛細結構分別位於管體的兩側。
10. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第二毛細結構環設且貼附於管體的蒸發段的整個內壁上。
11. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第二毛細結構貼附於管體的蒸發段的部分內壁上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述第一毛細結構為單層絲網或者沿徑向相互層疊的多層絲網。
13. 如申請專利範圍第1項所述的扁平薄型熱導管，其中所述管體於蒸發段及冷凝段內具有光滑的內壁。
14. 如申請專利範圍第1至13項中任意一項所述的扁平薄型熱導管，其中該熱 導管的厚度在2mm以下。