TWI558968B - A heat pipe - Google Patents

Description

一種熱管

本發明係有關一種熱管，特別是一種內置編織的網熱管。

熱管可依靠自身內部的工作液體的相變來實現快速導熱，具有極高的導熱效率，被廣泛應用於各種需要高效散熱的領域。

常規的熱管主要為一密閉的金屬管，在管內開設溝槽，並在溝槽附近設置毛細燒結結構，管內注有適量的工作液。配合熱源使用時，熱源的熱量傳遞於熱管一端，管內的工作液吸熱而汽化，蒸汽在壓差作用下高速流向熱管的另一端，遇到冷源後放出潛熱而凝結成液體，凝結液體在毛細作用下，利用溝槽及毛細燒結結構從冷源返回至熱源。如此周而復始的循環，便將熱量高效迅速的從熱源傳至冷源，達到快速導熱的目的。

但上述熱管仍存在不足，具體的，毛細結構通過燒結貼設在溝槽上，由於結構細微，在燒結後貼合效果不一定很理想，容易脫落；另外，由於燒結時與溝槽接觸點過多且不規則，會使二者的結合情況多變，不可控，易出現堵塞溝槽，或間隙過大等問題，這樣就會使熱管的導水性能、保水性能都得不到保障，最終影響工作液體的回流速度，降低導熱效率；甚至可能使熱管內部因為熱量積累而產生乾燒(Dry out)，導致熱管降低熱傳效果。

本發明的目的在於提供一種熱管，旨在解決現有熱管的毛細結構易脫落及熱管的導熱效率低的問題，同時有效提高保水性及導水性，提升導熱效率，不至於產生乾燒。

本發明是這樣實現的，一種熱管，包括兩端密封且空心的金屬管，所述金屬管中填充有工作液，在所述金屬管的內壁開設有多條沿所述金屬管的長度方向延伸的溝槽； 在所述金屬管內套設有金屬網，所述金屬網由多束金屬束相互交叉編織而成，所述金屬束由至少一條金屬絲於同一平面平行排佈組成，相互交叉的金屬束所成的夾角為銳角，所述銳角朝向所述溝槽的延伸方向，如此可以減少金屬網工作液回流阻力。

在所述金屬網內套設有彈性件，所述彈性件向所述金屬網施加向外的彈性力，使所述金屬網緊密貼合於所述金屬管的內壁。

本發明提供的熱管由於金屬網受到彈性件的支撐，能夠與金屬管形成更好的貼合，並且為工作液提供了可靠的回流通道。

其中，每束所述金屬束的全部或部分金屬絲的表面開設有至少一條細溝槽紋，這些細溝槽紋沿所述金屬絲的長度方向延伸，可以明顯增加對工作液的吸附能力。

由於每一金屬束都含有至少一條金屬絲，因此其工作液回流通道也得以增多，尤其是金屬絲上設置的細溝槽紋，能夠具備很強的親水性及保水性，不至於產生乾燒，同時，由於金屬網的編織網格結構，沿著一束金屬束流動的液體到兩金屬束的交叉點時，可以分叉後繼續向上流，而若干交叉點集合在一起，就形成了不斷分流再合流的回流途徑，使得液體的回流速度明顯加快。此外，金屬網本身與溝槽接觸，因此溝槽與金屬網兩者所搬運的液體也能夠隨時交換，提高回流效率。而金屬網及溝槽結構，讓工作液形成蒸汽回流後的阻力變小。

因此，該熱管通過金屬管與金屬網的組合結構使液體回流的速度 明顯加快，大幅度的提高了熱管的熱傳遞效率，有效避免了熱管由於熱量積累而燒毀。

此外，本發明由於用金屬網替代了傳統的毛細燒結結構，進而不需要進行燒結，簡化了設備，能夠有效縮短加工時間，提高效率。並且因為採用了金屬網，在結構設計的控制及調整上，都會比燒結結構更為方便及合理，進而更利於製作；另外由於銅的延展性良好可採用銅絲作為金屬網的原材料，讓產品具備很好的延展性及加工性能。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

以下結合具體實施例對本發明的具體實現進行詳細描述：

參見第1~4圖，該熱管主要包括一金屬管1、一金屬網2以及一彈性件3，三者由外向內依次套接。其中，金屬管1為空心結構且兩端密封，其中填充有工作液，在金屬管1的內壁開設有多條溝槽11，多條溝槽11沿金屬管1的長度方向延伸，其作用是用產生毛細作用，作為工作液的回流通道。套設於金屬管1內的金屬網2由多束金屬束21相互交叉編織而成，具有類似菱形的網格結構，並且，金屬束21由至少一金屬絲211於同一平面內平行排佈組成，金屬絲211優選採用銅，這樣可具備很好的延展性及加工性能，便於設計、加工製造及後續的裝配調整。

如第5、6圖。彈性件3套設於金屬網2之內，處於彈性壓縮狀態，可向金屬網2施加向外的彈性力，使金屬網2緊密貼合於金屬管1的內壁，本實施例中的彈性件3可以為彈簧或其他可壓縮並產生彈 性力的構件。

該熱管的製作過程如下：取一如上所述的帶有溝槽11的金屬管1，將若干金屬束21相互交叉編織成網格結構，再卷成筒狀後套置在金屬管1內，使之和金屬管1的內壁接觸。由於金屬網2與金屬管1內壁及其溝槽11之間固定不良，兩者之間的接觸並不緊密，因此需要採用彈性件3來進行支撐，彈性件3處於自然狀態時的直徑須大於金屬管1的內徑，將彈性件3壓縮，並順勢套入金屬網2內，此時鬆開彈性件3，彈性件3就會產生向外擴張的彈性力，進而抵住金屬網2，使金屬網2儘量向外擴張，與對應的金屬管1內壁及溝槽11緊密貼合在一起。向金屬管1內裝入金屬網2及彈性件3之後，填入作為相變介質的工作液，之後將金屬管1的兩端密封，即製成密閉完整的熱管。

該熱管中，工作液在金屬管1的一端(熱端)吸收熱量後氣化，並將熱量搬運到另一端(冷端)，且在交換熱量後化為液體，液體此時會通過兩條產生毛細力的途徑返回熱端。其中一條是金屬管1本身自帶的溝槽11，另一條是由金屬網2提供的，具體的，組成金屬束21的金屬絲211之間會形成液體回流的通道。

本實施例提供的熱管，由於金屬網2受到彈性件3的支撐，能夠與金屬管1形成更好的貼合，並且為工作液提供了可靠的回流通道。另外，由於每一金屬束21都含有至少一金屬絲211，因此其回流通道也得以增多。同時，由於金屬網2的編織網格結構，沿著一束金屬束21流動的液體到兩金屬束21的交叉點時，會分流到兩條途徑，即可 以分叉後繼續向上流，而若干交叉點集合在一起，就形成了不斷分流再合流的回流途徑，使得液體的回流速度明顯加快。此外，金屬網2本身是與溝槽11接觸的，因此溝槽11與金屬網2兩者所搬運的液體也能夠隨時交換，提高回流效率。綜上，該熱管通過金屬管1與金屬網2的組合結構使液體回流的速度明顯加快，大幅度的提高了熱管的熱傳遞效率，同時也避免了熱管由於熱量積累產生乾燒而降低熱傳效果。

並且，本實施例由於用金屬網2替代了傳統的毛細燒結結構，進而不需要進行燒結，簡化了設備，同時省略了燒結要經過的1000+℃高溫及退溫過程，能夠有效縮短加工時間，提高效率。並且因為採用了金屬網2，在結構設計的控制及調整上，都會比燒結結構更為方便及合理，進而更利於製作。

優選的，金屬管1內壁的溝槽11可均勻排佈，溝槽11的數量最好大於100，寬度優選小於0.1mm，以加強毛細作用。

本實施例中組成金屬網2的金屬束21相互交叉形成網格結構，為了進一步提高回流速度，一種優選的方式是：使相互交叉的金屬束21之間呈銳角交叉，並且，該銳角的朝向與金屬管1內壁的溝槽11的取向相同，這樣可以儘量縮短液體回流的路徑，進一步提高導熱效率。

進一步優選的，組成一束金屬束21的金屬絲211的直徑小於0.05mm。並且，在其重點結構中，金屬絲211的表面開設至少一細溝槽紋2110，該細溝槽紋2110沿金屬絲211的長度方向延伸，並且最好均勻分佈。在本發明的優選實施例中，細溝槽紋2110可以設計為V 形槽狀，其狀態如第7、8圖所示，也可以設計為齒輪形槽狀，其狀態為第9、10圖所示。因為金屬絲211十分細微，其細溝槽紋2110就需要在十分有限的體積上形成，具體可以通過化學蝕刻、物理、機械拉絲加工等方式形成。由於在金屬絲211的表面加工了細溝槽紋2110，使得金屬絲211具備了更好的親水性及保水性，進而進一步改善了熱管的導熱效率。

在本實施例中，一束金屬束21可以由3-50條金屬絲211組成，但不一定需要將一束金屬束的每一金屬絲211都設置細溝槽紋2110，參考第11、12圖，可以只在其中一部分金屬絲211表面加工細溝槽紋2110，當然還可以在全部金屬絲211上都設置細溝槽紋2110，具體可以根據實際所能夠達到的工藝及功能來衡量。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

1‧‧‧金屬管

2‧‧‧金屬網

3‧‧‧彈性件

11‧‧‧溝槽

21‧‧‧金屬束

211‧‧‧金屬絲

2110‧‧‧細溝槽紋

下面結合附圖和具體實施方式進行進一步的說明：第1圖是本發明實施例熱管的外形結構示意圖；第2圖是本發明實施例熱管的內部結構示意圖；第3圖是本發明實施例熱管中金屬管的結構示意圖；第4圖是本發明實施例熱管的剖面結構示意圖；第5圖是第4圖所示熱管的A處放大示意圖；第6圖是本發明實施例熱管中金屬網的結構示意圖；第7圖是本發明實施例熱管中金屬絲的橫截面示意圖；第8圖是本發明實施例熱管中金屬絲的側面結構示意圖；第9圖是本發明實施例熱管中另一種金屬絲的結構示意圖；第10圖是本發明實施例熱管中一種金屬束的橫截面結構示意圖；第11圖是本發明實施例熱管中另一種金屬束的橫截面示意圖；第12圖是本發明實施例熱管中第三種金屬束的橫截面示意圖。

1‧‧‧金屬管

2‧‧‧金屬網

3‧‧‧彈性件

11‧‧‧溝槽

21‧‧‧金屬束

211‧‧‧金屬絲

Claims (9)

1. 一種熱管，包括：兩端密封且空心的金屬管，所述金屬管中填充有工作液，在所述金屬管的內壁開設有多條沿所述金屬管的長度方向延伸的溝槽；在所述金屬管內套設有金屬網，所述金屬網由多束金屬束相互交叉編織而成，所述金屬束由多條金屬絲於同一平面平行排佈組成；以及在所述金屬網內套設有彈性件，所述彈性件向所述金屬網施加向外的彈性力，使所述金屬網緊密貼合於所述金屬管的內壁；其中每束所述金屬束的全部或部分金屬絲，金屬絲的表面開設有至少一條沿所述金屬絲的長度方向延伸的細溝槽紋，以增加對工作液的吸附能力，且所述相互交叉的金屬束所成的夾角為銳角，所述銳角朝向所述溝槽的延伸方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述金屬絲的直徑小於0.05mm。
3. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述細溝槽紋呈V形槽狀或是齒輪形槽狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述細溝槽紋均勻排佈。
5. 如申請專利範圍第1項或第3項或第4項所述的熱管，所述細溝槽紋通過機械加工、物理加工或化學蝕刻的方式形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述多條溝槽均勻排 佈。
7. 如申請專利範圍第1項或第6項所述的熱管，所述溝槽的數量大於100，寬度小於0.1mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述彈性件為彈簧。
9. 如申請專利範圍第1項所述的熱管，所述金屬絲為銅絲。