TWI513949B - The structure and method of heat pipe with limited sintering area - Google Patents

Description

具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構及製法

本發明系關於一種熱管結構及製法，特別是指一種具有限定粉末燒結區域作用之創新發明。

習知熱管結構設計上為了達到較佳熱傳導效率，通常係導入複合毛細組織結構型態，然而，習知複合毛細組織雖確實能夠增益熱管之熱傳導效率，但隨著熱管空間型態的不同，仍舊存在著一些問題點有待改善突破。

為因應目前電腦、電子設備的輕薄短小化設計發展趨勢，熱管結構相對必須隨之扁薄化與小型化，惟如此一來，原本設置於熱管內部空間中的複合毛細組織，就會因此而產生一些問題，概因，習知熱管中的複合毛細組織就製程面而言，其粉末燒結體的部份通常須採用一芯棒先插入熱管空間中作為一治具，然後於該芯棒與熱管管壁的間隙中填入金屬粉末再加以燒結定型，然此種習知結構型態於實際製造經驗中發現，其金屬粉末並無法達到薄型化的狀態要求，因填粉過程中若間隙過小將難以達成，且隨著熱管長度越長，亦有粉末緊實困難的問題存在，而粉末燒結體的厚度一旦過厚，就會相對造成蒸氣流道空間不足、回流工作液受到蒸氣流衝擊而產生飛濺現象等問題，而此等問題在熱管的截面積足夠的條件下並不致突顯出來，但隨著熱管的截面積扁薄小型化至一定程度時，由於粉末燒結體所佔截面積比例相對過大，所述蒸氣流道空間不足的問題即突顯而出，且難以改善克服。

習知熱管結構設計上所存在的另一個問題點 ，則是在於內部毛細組織燒結時位置控制困難不易、加工製程難度高且瑕疵不良率高等問題點，因為習知熱管製程上，無論其內部毛細組織為金屬粉末或網體，其於熱管中欲進行燒結時，所在位置往往會因為毛細組織厚度太過微薄柔軟而不易精準控制，有設置組裝困難以及容易嚴重偏移誤差等問題存在，造成配置上通常僅能作全區段型態的設置，若欲針對局部區段作限定式的設置，則有技術上的瓶頸與困難尚待突破，此實為相關業界需再思索突破之重要課題。

是以，針對上述習知熱管所存在之問題點， 如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新構造，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，係在提供一種具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構及製法，其所欲解決之技術問題，係針對如何研發出一種更具理想實用性之新式熱管結構及製法為目標加以思索創新突破。

本發明解決問題之技術特點，就熱管結構而言，係包括：一管體，為具有二封合端之中空密閉式管體型態，其依據作用區分為蒸發段、冷凝段以及介於該蒸發段與冷凝段之間的中間段，管體內部空間為抽真空狀態且容置有工作液；一蒸發段燒結單元，充填燒結定位於管體的蒸發段，係為金屬粉末燒結固定於該蒸發段內壁所構成；一網狀毛細組織，設於管體內部，係為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成包括內側面以及外側面的面狀網體型態 ；該網狀毛細組織並包括一第一端以及一第二端，其中該第一端係與蒸發段燒結單元相連結銜接，第二端則朝冷凝段方向延伸，又網狀毛細組織與管體內壁之間形成有一工作液回流毛細空間；一反折式粉末限位緣，係藉由網狀毛細組織的第一端直接反向折疊且捲成一環狀型態所構成，藉該反折式粉末限位緣以使網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段，以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位介面。

本發明之另一主要目的，係更提供一種熱管 製法，係包括：製備一管體，將管體之一端先封合，另一端則留設開口連通管體的內部空間；設製一網狀毛細組織，其係為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體型態；取一芯棒；將網狀毛細組織的第一端以直接反向折疊的手段形成一反折式粉末限位緣；將網狀毛細組織貼靠於芯棒，並將該反折式粉末限位緣沿著芯棒外周捲成一環狀型態，令網狀毛細組織貼靠於芯棒之狀態獲得限位，且藉該反折式粉末限位緣以使網狀毛細組織第一端形成一局部環狀增厚區段與擋止限位介面；將該芯棒由管體的開口插入管體內部空間中，以將該網狀毛細組織同步導入管體內部空間中，並令該反折式粉末限位緣係對應於管體的預定蒸發段與中間段交界位置處；利用該反折式粉末限位緣作為填粉的底部擋止限位介面，並由該管體之開口填入金屬粉末復加以燒結定型，以形成一蒸發段燒結毛細組織；將該芯棒抽出管體內部空間；透過管體開口對該管體的內部空間進行工作液灌注與抽真空製程，復封合該開口，即製成所述熱管。

本發明之主要效果與優點，係能夠令熱管的 毛細組織燒結製程達到更加簡便而容易施作、良率高以及燒結位置能夠精準掌控等優點與實用進步性。

10‧‧‧管體

11‧‧‧封合端

12‧‧‧蒸發段

13‧‧‧冷凝段

14‧‧‧中間段

15‧‧‧工作液

16‧‧‧溝槽

17‧‧‧開口

20‧‧‧蒸發段燒結單元

21‧‧‧金屬粉末

30‧‧‧網狀毛細組織

31‧‧‧第一端

32‧‧‧第二端

40‧‧‧反折式粉末限位緣

50‧‧‧粉末燒結表層

60‧‧‧芯棒

W‧‧‧局部環狀增厚區段

第1圖係本發明熱管結構較佳實施例之管延伸向剖視圖。

第2圖係第1圖之B-B剖面。

第3圖係第1圖之C-C剖面。

第4圖係本發明熱管結構較佳實施例之局物構件分解立體圖。

第5圖係本發明之網狀毛細組織可防止工作液飛濺之功效示意圖。

第6圖係本發明之熱管製法步驟示意圖一。

第7圖係本發明之熱管製法步驟示意圖二。

第8圖係本發明之網狀毛細組織表面並可結合有粉末燒結表層之實施例圖。

第9圖係本發明之網狀毛細組織第二端徑向斷面為局部側區域分佈型態之實施例圖。

請參閱第1、2、3、4圖所示，係本發明具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構及製法之較佳實施例，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；所述熱管結構係包括下述構成：一管體10，為具有二封合端11之中空密閉式管體型態，其依據作用區分為蒸發段12、冷凝段13以及介於該蒸發段12與冷凝段13之間的中間段14，管體10內部空間為抽真空狀態且容置有工作液15；一蒸發段燒結單元20，充填燒結定位於管體10的蒸發 段12，係為金屬粉末燒結固定於該蒸發段12內壁所構成；一網狀毛細組織30，設於管體10內部，係為縱橫編織交錯的單元金屬線301所構成的面狀網體型態；該網狀毛細組織30並包括一第一端31以及一第二端32，其中該第一端31係與蒸發段12燒結單元相連結銜接，第二端32則朝冷凝段13方向延伸；又網狀毛細組織30與管體10內壁之間形成有一工作液回流毛細空間(註：無圖號標註，具體實施型態容後說明)；一反折式粉末限位緣40，係藉由網狀毛細組織30的第一端31直接反向折疊且捲成一環狀型態所構成，藉該反折式粉末限位緣40以使網狀毛細組織30第一端31具有一局部環狀增厚區段W，以作為供蒸發段燒結單元20燒結定位時用的擋止限位介面。

其中，該網狀毛細組織30的第二端32朝冷凝段13方向延伸的距離(或稱長度)，係延伸到至少超過中間段14的一半行程處。本段所述網狀毛細組織30的延伸型態界定，其優點係能夠藉由網狀毛細組織30達到防止工作液飛濺的作用，概因，如第5圖所示，工作液15於管體10蒸發段12因受熱蒸發所產生的蒸氣(如箭號L1所示)會經中間段14朝冷凝段13方向快速位移，而冷凝段13所冷卻凝結的工作液15，則會沿著管體10內壁所溝槽16導引回流至蒸發段(如箭號L2所示)，此氣液流動過程中，工作液15會因蒸氣的反向衝擊而產生飛濺現象，因此，前述令網狀毛細組織30第二端32延伸到至少超過中間段14一半行程處的型態設計，即可讓沿著溝槽16導引回流的工作液15與蒸氣回流空間之間獲得一個適當的屏蔽分隔作用，有效防止工作液15發生飛濺的問題。

其中，該網狀毛細組織30與管體10之間可呈燒結固定狀態。

如第8圖所示，其中該網狀毛細組織30的至 少一側表面並可結合有一粉末燒結表層50，該粉末燒結層50係藉由金屬粉末預先燒結固定於網狀毛細組織30表面，再將網狀毛細組織30置入管體10內部空間中，且該結合有粉末燒結表層50的網狀毛細組織30仍具有可撓曲特性。

其中，該網狀毛細組織30的第二端32徑向斷 面可為環狀區域或局部側區域分佈型態者。此如第4圖所揭實施例，其網狀毛細組織30的第二端32徑向斷面係為一環狀區域分佈型態；另如第9圖所揭實施例，其網狀毛細組織30的第二端32徑向斷面則為一局部側區域分佈型態者。此可依據使用上的功能需求而定，並無侷限。

又其中，該管體10內壁並設有間隔之溝槽16 係沿著該管體10延伸方向設置，藉由該溝槽16以形成所述工作液回流毛細空間。當然，所述工作液回流毛細空間的具體實施型態並不一定要藉由此溝槽16結構來形成，因網狀毛細組織30與管體10內壁之間並未全面燒結，故二者間自會形成一定的間隙可對工作液產生毛細導引回流作用。

接著，本發明所揭具有限定粉末燒結區域作用之熱管製法，係包括下述步驟：(參第6、7圖所示)

(a)製備一管體10，將管體10之一端先封合，另一端則留設開口17連通管體10的內部空間；(如第6圖之(a)所示)

(b)設製一網狀毛細組織30，其係為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體型態；(如第6圖之(b)所示)

(c)取一芯棒60；(如第6圖之(b)所示)

(d)將網狀毛細組織30的第一端31以直接反向折疊的手段形成一反折式粉末限位緣40；(如第6圖之(c)所示)

(e)將網狀毛細組織30貼靠於芯棒60，並將該反折式粉 末限位緣40沿著芯棒60外周捲成一環狀型態，令網狀毛細組織30貼靠於芯棒60之狀態獲得限位，且藉該反折式粉末限位緣40以使網狀毛細組織30第一端31形成一局部環狀增厚區段W與擋止限位介面；(如第6圖之(c)所示)

(f)將該芯棒60由管體10的開口17插入管體10內部空間中，以將該網狀毛細組織30同步導入管體10內部空間中(如第6圖之(d)所示)，並令該反折式粉末限位緣40係對應於管體10的預定蒸發段12與中間段14交界位置處；

(g)利用該反折式粉末限位緣40作為填粉的底部擋止限位介面，並由該管體10之開口17填入金屬粉末21(如第7圖之(a)所示)復加以燒結定型，以形成一蒸發段燒結單元20；(如第7圖之(b)所示)

(h)將該芯棒60抽出管體10內部空間；(如第7圖之(b)所示)

(i)透過管體10開口17對其內部空間進行工作液15灌注與抽真空製程，復封合該開口17(如第7圖之(c)所示)，即製成所述熱管。(如第1圖所示整體型態)

其中，該反折式粉末限位緣40之反向折疊型態，係以朝網狀毛細組織30內側面33反向折疊之型態為最佳(即第1、2圖所示型態)。概因此一實施型態下，朝內側面33反向折疊的反折式粉末限位緣40末端會與芯棒60插入管體10的方向相對，故芯棒60插入過程中，網狀毛細組織30與管體10之間可保持平順面磨擦狀態，減少芯棒60插入之阻力，以順暢快速地推動網狀毛細組織30進入管體10內；而當芯棒60被拔出時，因為網狀毛細組織30與芯棒60之間僅藉由該反折式粉末限位緣40之小面積區域磨擦接觸(如第7圖之(a)中的W2所標示)，故可令芯棒60 的拔出動作趨於低阻力之順暢狀態。

本發明之優點：本發明主要藉由該網狀毛細組織第一端直接反向折疊形成所述反折式粉末限位緣，且令該反折式粉末限位緣捲成一環狀型態之技術特徵，俾可網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位介面；藉此創新獨特設計，係能夠令熱管的毛細組織燒結製程達到更加簡便而容易施作、良率高以及燒結位置能夠精準掌控等優點與實用進步性。

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。

10‧‧‧管體

11‧‧‧封合端

12‧‧‧蒸發段

13‧‧‧冷凝段

14‧‧‧中間段

15‧‧‧工作液

16‧‧‧溝槽

20‧‧‧蒸發段燒結單元

30‧‧‧網狀毛細組織

31‧‧‧第一端

32‧‧‧第二端

40‧‧‧反折式粉末限位緣

W‧‧‧局部環狀增厚區段

Claims (9)

1. 一種具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，包括：一管體，為具有二封合端之中空密閉式管體型態，其依據作用區分為蒸發段、冷凝段以及介於該蒸發段與冷凝段之間的中間段，管體內部空間為抽真空狀態且容置有工作液，又管體內壁設有間隔之溝槽係沿著該管體延伸方向設置；一蒸發段燒結單元，充填燒結定位於管體的蒸發段，係為金屬粉末燒結固定於該蒸發段內壁所構成；一網狀毛細組織，設於管體內部，係為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體型態；該網狀毛細組織並包括一第一端以及一第二端，其中該第一端係與蒸發段燒結單元相連結銜接，第二端則朝冷凝段方向延伸；又網狀毛細組織與管體內壁之間形成有一工作液回流毛細空間；一反折式粉末限位緣，係藉由網狀毛細組織的第一端直接反向折疊且捲成一環狀型態所構成，藉該反折式粉末限位緣以使網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段，以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位介面。
2. 如請求項1所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該網狀毛細組織的第二端朝冷凝段方向延伸的距離，係延伸到至少超過中間段的一半行程處。
3. 如請求項2所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該反折式粉末限位緣之反向折疊型態，係以朝網狀毛細組織內側面反向折疊之型態為最佳。
4. 如請求項3所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該網狀毛細組織與管體之間係呈燒結固定狀態。
5. 如請求項4所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該網狀毛細組織的至少一側表面並結合有一粉末燒結層，該粉末燒結層係藉由金屬粉末預先燒結固定於網狀毛細組織表面，再將網狀毛細組織置入管體內部空間中，且該結合有粉末燒結層的網狀毛細組織仍具有可撓曲特性。
6. 如請求項5所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該網狀毛細組織的第二端徑向斷面係為環狀區域或局部側區域分佈型態者。
7. 如請求項6所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管結構，其中該管體內壁並設有間隔之溝槽係沿著該管體延伸方向設置，藉由該溝槽以形成所述工作液回流毛細空間。
8. 一種具有限定粉末燒結區域作用之熱管製法，包括：(a)製備一管體，將管體之一端先封合，另一端則留設開口連通管體的內部空間；(b)設製一網狀毛細組織，其係為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體型態；(c)取一芯棒；(d)將網狀毛細組織的第一端以直接反向折疊的手段形成一反折式粉末限位緣；(e)將網狀毛細組織貼靠於芯棒，並將該反折式粉末限位緣沿著芯棒外周捲成一環狀型態，令網狀毛細組織貼靠於芯棒之狀態獲得限位，且藉該反折式粉末限位緣以使網狀毛細組織第一端形成一局部環狀增厚區段與擋止限位介面；(f)將該芯棒由管體的開口插入管體內部空間中，以將該網狀毛細組織同步導入管體內部空間中，並令該反折式粉末限位緣係對應於管體的預 定蒸發段與中間段交界位置處；(g)利用該反折式粉末限位緣作為填粉的底部擋止限位介面，並由該管體之開口填入金屬粉末復加以燒結定型，以形成一蒸發段燒結毛細組織；(h)將該芯棒抽出管體內部空間；(i)透過管體開口對其內部空間進行工作液灌注與抽真空製程，復封合該開口，即製成所述熱管。
9. 如請求項8所述之具有限定粉末燒結區域作用之熱管製法，其中該反折式粉末限位緣係朝網狀毛細組織內側面反向折疊為最佳。