TWI660151B - 在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管 - Google Patents

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Abstract

一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，包含：一蒸發腔具有第一毛細材設於一殼體內、但不佔滿殼體而形成一第一空間；一冷凝段為中空管體具有相連通之汽接端與液接端，管體內對應液接端設一第二毛細材、對應汽接端則形成一第二空間，該第二毛細材且有部分填滿管體；一汽流管，一端與殼體連接並與第一空間相通，另一端與冷凝段的汽接端連接並與第二空間相通；一液流管，一端與殼體連接並相通，另一端與冷凝段的液接端連接並相通，該液流管內部設有第三毛細材。

Description

在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管
本發明係與散熱裝置有關，特別是指一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管。
在現代化的日常生活中，使用電子裝置乃是相當普遍的，隨著科技的日益進步，許多的電子裝置都需要耗費高電量去運作，長時間使用下所產生的熱，會導致電子裝置本身的溫度升高，當然會對電子裝置造成損害亦會影響電子裝置的工作效能。
近年來發展出一種熱管是透過熱傳導原理及致冷介質的快速熱傳遞性質，能將電子裝置的熱量迅速地傳遞至外部之功用；後續則發展出一種迴路熱管，包括一散熱裝置、一冷凝裝置以及連接於該散熱裝置與該冷凝裝置之間的一氣體管路與一液體管路，迴路熱管內部並填充工作流體，電子裝置之熱量從散熱裝置傳遞給工作流體，工作流體吸熱蒸發變成氣態，經該氣體管路後流經冷凝器，進行散熱降溫而冷凝成液態，再經該液體管路回流進散熱裝置中，得再次接收貼附於散熱器外表面的熱能，藉由工作流體反復蒸發(吸熱)、冷凝(放熱)，達成降低電子裝置溫度的目的。
關於迴路熱管已有專利被提出申請，其中我國公開第200815725號「迴路熱管」專利案，揭露出於該液體管線內設可撓性編織脈管，該脈管之編織管壁形成毛細結構可產生毛細力，促使工作流體往蒸發部方向輸送。然而，此先前技術的可撓性編織脈管是偏置於冷凝部(即管體內)的一側壁，而且沒有佔滿冷凝部與液流道，所以當工作流體由該蒸發部吸熱蒸發後形成汽態工作流體，經該蒸汽管線向冷凝部流動時，進入冷凝部中的汽態工作流體會冷凝而轉態為液態工作流體，並凝結附著在冷凝部的內壁上，因此無法立即被脈管的毛細結構吸附，致使液態作動液流回蒸發部的速度慢，液態作動液的回流效果不佳。
此案為了解決這個問題，由其圖1即可看出其必須設置相當大量的工作流體，以確保在液流段及冷凝部都幾乎被液態工作流體所佔滿，從而也大幅度的縮小了汽態工作流體進入冷凝段的空間，使得汽態工作流體的可轉態空間及可轉態量都被限縮，進而造成散熱效率不佳。
本發明之主要目的在於提供一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其在冷凝段僅有部分是填滿毛細材的，而可不需要如同先前技術填入大量作動液，就可以確保液態作動液的吸附確實以及回流速度快，而能具有較佳的散熱效率。
為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，包含：一蒸發腔，具有一殼體以及設置於該殼體內的一第一毛細材，該第一毛細材不佔滿該殼體內部而與該殼體之間形成一第一空間；一冷凝段，係為內部中空的管體，具有相連通之一汽接端與一液接端，管體外部用以設置一散熱單元，管體內有部分填滿一第二毛細材以及形成一第二空間，該第二毛細材對應設於管體的該液接端，該第二空間的一端與該第二毛細材接觸，該第二空間的另一端則對應與該汽接端連通；一汽流管，一端與該殼體連接並與該第一空間相通，另一端與該冷凝段的汽接端連接並與該第二空間相通；一液流管，一端與該殼體連接而與該殼體內部相通，另一端與該冷凝段的液接端連接且與該冷凝段的內部相通，該液流管內部且設置充滿一第三毛細材，該第三毛細材並分別與該第一毛細材及該第二毛細材接觸。
藉此，因該冷凝段內具有該第二空間與填滿部分冷凝段的第二毛細材，可以供汽態的工作液在其中匯聚，並且因為該第二毛細材所提供的吸附作用，使冷凝後之液態的工作液快速流回蒸發腔，能接著進行下一次的循環，因而可加速散熱效率。
為了詳細說明本發明之構造及特徵所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後：
如第1圖至第3圖所示，本發明第一較佳實施例供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管10，主要係由一蒸發腔11、一冷凝段12、一汽流管13以及一液流管14所組成，其中：
該蒸發腔11具有一殼體111以及設置於該殼體111內的一第一毛細材112，本說明書圖式中該殼體111以方矩形示之，該第一毛細材112對應設為方矩形狀而長度較短於該殼體111長度，該第一毛細材112不佔滿該殼體111內部，而與該殼體111之間形成一第一空間113，該殼體111內填入有作動液(因該作動液於該第一毛細材112之中流動，故圖中未示)，該第一毛細材112可為燒結粉末(sintered powder)、編織網目(mesh) 或纖維束(fiber)的毛細結構，並具有複數個通道1121(因屬習知不予贅述)，各該通道1121之通道口1122並對應於該第一空間113。
該冷凝段12係為內部中空的管體，具有相連通之一汽接端121與一液接端122，管體外部用以設置一散熱單元15 (所能採取之型式與結構多樣，例如可為設置在冷凝段12外部周側上之散熱鰭片，因屬習知，故不再贅述) 可提供散熱降溫作用，管體內部有部分填滿一第二毛細材123與一第二空間124，該第二毛細材123同樣可為燒結粉末(sintered powder)、編織網目(mesh) 或纖維束(fiber)的毛細結構，於本實施例圖式中其係呈短圓柱形、設置於該冷凝段12內部，並對應設於管體的該液接端122，該第二空間124的一端與該第二毛細材123接觸，該第二空間124的另一端則對應與該汽接端121連通。
該汽流管13一端與該殼體111連接並與該第一空間113相通，其另一端與該冷凝段12的汽接端121連接並與該第二空間124相通。
本發明第一較佳實施例中，該液流管14的內徑大於該汽流管13的內徑，該液流管14的一端與該殼體111連接而與該殼體111內部相通，其另一端與該冷凝段12的液接端122連接、且與該冷凝段12的內部相通，該液流管14內部且設置充滿一第三毛細材141，該第三毛細材141同樣可為燒結粉末(sintered powder)、編織網目(mesh) 或纖維束(fiber)的毛細結構，並分別與該第一毛細材112及該第二毛細材123接觸。
如第2圖中所示，該第一毛細材112、該第二毛細材123以及該第三毛細材141可以為各自獨立的毛細結構，各別對應置入該殼體111、該冷凝段12以及該液流管14中；或者，如第3圖中所示，該第一毛細材112、該第二毛細材123以及該第三毛細材141為一體燒結成形，可以同時置入該殼體111、該冷凝段12以及該液流管14中。
藉由上述結構，於實際的操作過程中，將一發熱源(如電子裝置)置放於該蒸發腔11上，當該發熱源(圖未示)運作一段時間後會產生熱，該發熱源以熱傳導的方式將熱傳遞至該蒸發腔11，並且將熱導向該第一毛細材112，作動液大部份以液態形式儲存於該第一毛細材112中，當熱導入該第一毛細材112時，該第一毛細材112的溫度上升，使儲存於第一毛細材112內液態作動液吸收足夠的熱量後，逐漸蒸發形成汽態作動液，汽態作動液由第一毛細材112其複數個通道1121之每一個通道口1122往該第一空間113移動並匯集，之後，則經由該汽流管13往該冷凝段12流動，汽態作動液從該汽流管13流至該冷凝段12時，因該冷凝段12外部設置的散熱單元15，使通過該冷凝段12之汽態作動液會冷凝成液體狀；前述汽態作動液從該汽流管13欲流往該冷凝段12時，因該冷凝段12具有該第二空間124，且該冷凝段12有部分被該第二毛細材123所填滿，因此可以保持汽態作動液在該第二空間124匯聚，並且因冷卻而凝結成液態作動液。
接著，液態作動液更可以透過於該冷凝段12內的該第二毛細材123與該液流管14內的該第三毛細材141接觸，使液態作動液因毛細吸附作用，可以順勢、繼續地往該液流管14流動，並且流回該蒸發腔11內，再次重覆前述之步驟，達成可提高本發明迴路熱管的散熱效率之創作目的。
由上可知，本發明在冷凝段12僅有部分是填滿第二毛細材123的，因此可以確保液態作動液被該第二毛細材123所吸附，並使液態作動液能快速的藉由該第三毛細材141回流至該蒸發腔11內，因此具有優於先前技術的散熱效率。
請再參閱第4圖至第6圖所示，本發明第二較佳實施例所提供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管10’，主要概同於前揭第一較佳實施例，不同之處在於：
該第二毛細材123’概呈筒狀，筒的底部1231’鄰接該冷凝段12’的液接端122’，筒的身部1232’呈環柱狀，係從底部1231’的外周緣沿著冷凝段12’的內壁、朝向冷凝段12’的汽接端121’延伸，所述第二毛細材123’設置於該冷凝段12’之中以形成該第二空間124’，該第二空間124’呈長圓條狀，具有一封閉端1241’與一開口端1242’，其封閉端1241’與該第二毛細材123’相鄰，其開口端1242’對應該汽接端121’；則汽態作動液可以藉由繞著該冷凝段12’內部周壁設置的該第二毛細材123’將熱能均勻且迅速往該冷凝段12’的外部傳遞，汽態作動液得以與該散熱單元15’進行散熱降溫的動作；以及，透過該第二毛細材123’所提供的毛細作用，可以促使冷凝後之液態作動液更快速順暢地往該液流管14’流動。
又，如第4圖與第5圖中所示，該第一毛細材112’、該第二毛細材123’以及該第三毛細材141’可以為各自獨立的毛細結構，各別對應置入該殼體111’、該冷凝段12’以及該液流管14’中；或者，如第6圖中所示，該第一毛細材112’、該第二毛細材123’以及該第三毛細材141’為一體燒結成形，可以同時置入該殼體111’、該冷凝段12’以及該液流管14’中。
本第二實施例之其餘步驟及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
請參閱第7圖所示，本發明第三較佳實施例所提供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管20，主要概同於前揭第一較佳實施例，不同之處在於：
該汽流管23與該液流管24設為同管徑，該汽流管23與該液流管24連接該冷凝段22，該液流管24內部設置充滿一第三毛細材241，該第三毛細材241分別與殼體211內之該第一毛細材212及該冷凝段22內部之該第二毛細材223接觸，該第二毛細材223係呈短圓柱形。
又，所述該第一毛細材212、該第二毛細材223以及該第三毛細材241可以為各自獨立的毛細結構，各別對應置入該殼體211、該冷凝段22以及該液流管24中；或者，如本實施例圖式中，為一體燒結成形，可以同時置入該殼體211、該冷凝段22以及該液流管24中。
本第三實施例之其餘步驟及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
請參閱第8圖所示，本發明第四較佳實施例所提供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管20’，主要概同於前揭第一較佳實施例，不同之處在於：
該汽流管23’與該液流管24’設為同管徑，該汽流管23’與該液流管24’連接該冷凝段22’，該液流管24’內部設置充滿一第三毛細材241’，該第三毛細材241’分別與殼體211’內之該第一毛細材212’及該冷凝段22’內部之該第二毛細材223’接觸，於本實施例圖式中該第二毛細材223’係概呈筒狀，其底部2231’鄰接該冷凝段22’的液接端222’，其身部2232’呈環柱狀並從底部2231’的外周緣沿著冷凝段22’的內壁、朝向冷凝段22’的汽接端221’延伸。
同樣，所述該第一毛細材212’、該第二毛細材223’以及該第三毛細材241’可以為各自獨立的毛細結構，各別對應置入該殼體211’、該冷凝段22’以及該液流管24’中；或者，如本實施例圖式中，為一體燒結成形，可以同時置入該殼體211’、該冷凝段22’以及該液流管24’中。
本第四實施例之其餘步驟及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
請參閱第9圖所示，本發明第五較佳實施例所提供之一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管20”，主要概同於前揭第二較佳實施例，不同之處在於：
該液流管24”的內徑小於該汽流管23”的內徑，該汽流管23”與該液流管24”連接該冷凝段22”，該液流管24”內部設置充滿一第三毛細材241”，該第三毛細材241”分別與殼體211”內之該第一毛細材212”及該冷凝段22”內部之該第二毛細材223”接觸。
本第五實施例之其餘步驟及所能達成之功效均概同於前揭第二實施例，容不再予贅述。
由上可知，本發明可達成之功效在於：於該冷凝段12、12’、22、22’、 22”內因具有該第二毛細材123、123’、223、223’、 223”與該第二空間124、124’、224、224’、224”， 再加上該液流管14、14’、24、24’、 24”內具有該第三毛細材141、141’、241、241’、 241”的特殊空間型態，確實可以提高本發明迴路熱管的散熱效率。
10‧‧‧迴路熱管
11‧‧‧蒸發腔
111‧‧‧殼體
112‧‧‧第一毛細材
1121‧‧‧通道
1122‧‧‧通道口
113‧‧‧第一空間
12‧‧‧冷凝段
121‧‧‧汽接端
122‧‧‧液接端
123‧‧‧第二毛細材
124‧‧‧第二空間
13‧‧‧汽流管
14‧‧‧液流管
141‧‧‧第三毛細材
15‧‧‧散熱單元
10’‧‧‧迴路熱管
11’‧‧‧蒸發腔
111’‧‧‧殼體
112’‧‧‧第一毛細材
1121’‧‧‧通道
1122’‧‧‧通道口
113’‧‧‧第一空間
12’‧‧‧冷凝段
121’‧‧‧汽接端
122’‧‧‧液接端
123’‧‧‧第二毛細材
1231’‧‧‧底部
1232’‧‧‧身部
124’‧‧‧第二空間
1241’‧‧‧封閉端
1242’‧‧‧開口端
13’‧‧‧汽流管
14’‧‧‧液流管
141’‧‧‧第三毛細材
15’‧‧‧散熱單元
20‧‧‧迴路熱管
211‧‧‧殼體
212‧‧‧第一毛細材
22‧‧‧冷凝段
223‧‧‧第二毛細材
224‧‧‧第二空間
23‧‧‧汽流管
24‧‧‧液流管
241‧‧‧第三毛細材
20’‧‧‧迴路熱管
211’‧‧‧殼體
212’‧‧‧第一毛細材
22’‧‧‧冷凝段
223’‧‧‧第二毛細材
224’‧‧‧第二空間
23’‧‧‧汽流管
24’‧‧‧液流管
241’‧‧‧第三毛細材
20”‧‧‧迴路熱管
211”‧‧‧殼體
212”‧‧‧第一毛細材
22”‧‧‧冷凝段
223”‧‧‧第二毛細材
224”‧‧‧第二空間
23”‧‧‧汽流管
24”‧‧‧液流管
241”‧‧‧第三毛細材
第1圖係本發明第一較佳實施例之立體外觀示意圖。 第2圖係第1圖之立體剖視示意圖。 第3圖係本發明第一較佳實施例之另一種實施示意圖。 第4圖係本發明第二較佳實施例之立體剖視示意圖。 第5圖係第4圖之平面示意圖。 第6圖係本發明第二較佳實施例之另一種實施示意圖。 第7圖係本發明第三較佳實施例之立體剖視示意圖。 第8圖係本發明第四較佳實施例之立體剖視示意圖。 第9圖係本發明第五較佳實施例之平面剖視示意圖。

Claims (7)

  1. 一種在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，包含有： 一蒸發腔，具有一殼體以及設置於該殼體內的一第一毛細材，該第一毛細材不佔滿該殼體內部而與該殼體之間形成一第一空間； 一冷凝段，係為內部中空的管體，具有相連通之一汽接端與一液接端，管體外部用以設置一散熱單元，管體內有部分填滿一第二毛細材以及形成一第二空間，該第二毛細材對應設於管體的該液接端，該第二空間的一端與該第二毛細材相鄰，該第二空間的另一端則對應與該汽接端連通； 一汽流管，一端與該殼體連接並與該第一空間相通，另一端與該冷凝段的汽接端連接並與該第二空間相通； 一液流管，一端與該殼體連接而與該殼體內部相通，另一端與該冷凝段的液接端連接且與該冷凝段的內部相通，該液流管內部且設置充滿一第三毛細材，該第三毛細材並分別與該第一毛細材及該第二毛細材接觸。
  2. 依據申請專利範圍第1項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該液流管的內徑大於該汽流管的內徑。
  3. 依據申請專利範圍第1項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該液流管的內徑小於該汽流管的內徑。
  4. 依據申請專利範圍第2項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該液流管的內徑小於該冷凝段的內徑。
  5. 依據申請專利範圍第1項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該第二毛細材概呈筒狀，筒的底部鄰接該冷凝段的液接端，筒的身部呈環柱狀，係從底部的外周緣沿著冷凝段的內壁、朝向冷凝段的汽接端延伸，所述第二毛細材設置於該冷凝段之中以形成該第二空間，該第二空間呈長圓條狀，具有一封閉端與一開口端，其封閉端與該第二毛細材相鄰，其開口端對應該汽接端、該汽流管。
  6. 依據申請專利範圍第1項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該第一毛細材、該第二毛細材以及該第三毛細材為一體燒結成形。
  7. 依據申請專利範圍第1項之在冷凝段有部分填滿毛細材的迴路熱管，其中：該第一毛細材、該第二毛細材以及該第三毛細材可為燒結粉末(sintered powder)、編織網目(mesh) 或纖維束(fiber)的毛細結構。
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