TWM558341U - 具有不可凝氣體之熱管結構 - Google Patents

Abstract

本創作係為一種具有不可凝氣體之熱管結構，包括導熱管及填注在填注內部的工作流體及不可凝氣體。導熱管具有中空腔室，並具有貼接發熱電子元件的吸熱側及熱導接散熱體的放熱側，且導熱管沿著水平方向作呈彎曲狀的延伸而具有複數傳熱段，並透過彎曲狀的傳熱段而延長傳導路徑及延緩散熱效應；熱管透過不可凝氣體及彎曲狀的傳熱段設置降低傳導效率而能夠在一定工作溫度區間下運轉，使發熱電子元件達到工作效能。

Description

具有不可凝氣體之熱管結構

本創作係有關於熱管，尤指一種具有不可凝氣體之熱管結構。

一般熱管(Heat Pipe)的工作原理係透過內部真空之環境，提供注入其內部之工作流體遇熱後產生相變化而進行熱量之傳遞，再因工作流體遇冷後回復成液態而可回流後循環再使用，其實施方式是將熱管的蒸發端面貼接於電子發熱元件之表面，使電子元件所產生之熱能經由熱管之蒸發端面吸收，再透過熱管傳遞至散熱體，藉以達到散熱之功效。

傳統熱管結構的內部真空狀態是去除管內的不可凝氣體，藉此提升熱管的傳熱效率提升而達到在短時間內將發熱元件冷卻之目的。然而，在特殊的使用環境下(如極冷的環境中)，熱管良好的傳熱效率會導致電子元件無法順利達到適當的工作溫度，使電子元件無法發揮最大的工作效能。對此，如何使熱管在電子元件的發熱溫度低時不運作，並在電子元件的發熱溫度較高時才開始運作，達到讓熱管在一定的工作溫度區間下運轉的目的。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人改良之目標。

本創作之一目的，在於提供一種具有不可凝氣體之熱管結構，其透過不可凝氣體的存在及彎曲狀的傳熱段而延長傳導路徑及延緩散熱效應，以使熱管在一定的工作溫度區間下運轉，進而令發熱電子元件達到工作效能。

為了達成上述之目的，本創作係為一種具有不可凝氣體之熱管結構，包括導熱管及填注在填注內部的工作流體及不可凝氣體。導熱管具有中空腔室，並具有貼接發熱電子元件的吸熱側及熱導接散熱體的放熱側，且導熱管沿著水平方向作呈彎曲狀的延伸而具有複數傳熱段，並透過彎曲狀的傳熱段而延長傳導路徑及延緩散熱效應；熱管透過不可凝氣體及彎曲狀的傳熱段設置降低傳導效率而能夠在一定工作溫度區間下運轉，使發熱電子元件達到工作效能。

相較於習知，本創作之熱管係充填有不可凝氣體，且導熱管沿著一方向作呈彎曲狀的延伸而具有複數傳熱段，並透過彎曲狀的傳熱段而延長傳導路徑及延緩散熱效應；據此，當電子元件處在工作溫度低、工作效能低的運轉狀態時，熱管因充填有不可凝氣體及與較長的傳導路徑而降低導熱效率，故熱管在發熱電子元件初始運轉時並不運作，讓發熱電子元件保持所產生的熱，以提高其工作效能；另外，熱管在發熱電子元件處於工作溫度較高、工作效能高的狀態開始運作，用以對發熱電子元件所產生的熱進行散熱。藉此，熱管的傳導效率降低從而在一定的工作溫度區間下運轉，使發熱電子元件能夠達到工作效能，增加本創作之實用性。

1、1a~1c‧‧‧熱管結構

2‧‧‧發熱電子元件

3、3a~3c‧‧‧散熱體

4b‧‧‧凹槽

10、10a~10c‧‧‧導熱管

100‧‧‧中空腔室

11、11a~11c‧‧‧吸熱側

12、12a~12c‧‧‧放熱側

13、13a~13c‧‧‧傳熱段

14、14c‧‧‧凹部

20‧‧‧工作流體

30‧‧‧不可凝氣體

40a、40b‧‧‧隔熱片

X‧‧‧水平方向

Y‧‧‧鉛直方向

圖1係本創作之熱管結構一側方向的立體外觀示意圖。

圖2係本創作之熱管結構另一側方向的立體外觀示意圖。

圖3係本創作之熱管結構的剖面示意圖。

圖4係本創作之具有不可凝氣體之熱管結構使用時的剖視圖。

圖5係本創作之具有不可凝氣體之熱管結構使用時的側視圖。

圖6係本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的另一使用側視圖。

圖7係本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的另一實施例。

圖8係顯示本創作之熱管結構使用時其系統環境溫度變化與熱管效能的曲線示意圖。

圖9及圖10係本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的散熱體及隔熱片的另一實施態樣。

圖11及圖12係為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的散熱體的又一實施態樣。

有關本創作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，並非用來對本創作加以限制者。

請參照圖1至圖3，係分別為本創作之熱管結構二側方向的立體外觀示意圖及剖面示意圖。如圖所示，該熱管結構1包括一導熱管10、一工作流體20及一不可凝氣體30，且該工作流體20及該不可凝氣體30係填注在該導熱管10內。該熱管結構1更詳細描述如後。

該導熱管10為具有一中空腔室100的一管體，其係由導熱性佳的金屬如銅等所構成。於本實施例中，該導熱管10為一圓管，但不以此為限制。 又，該導熱管10具有一吸熱側11及一放熱側12，且該導熱管10沿著一水平方向X作呈彎曲狀的延伸而具有複數傳熱段13，並透過彎曲狀的該些傳熱段13而延長傳導路徑及延緩散熱效應；較佳地，各該傳熱段13係呈U型。

該工作流體20填注在該中空腔室100內，其係以液、汽狀態在吸熱側11及放熱側12之間往返對流，並持續循環進行液、汽二相變化，以使該導熱管10呈現快速均溫的特性而達到傳熱的目的。要說明的是，該工作流體20的種類可視使用需求而加以選用。

再者，該不可凝氣體30(Non-Condensable Gas)充填在該中空腔室100內；較佳地，該不可凝氣體30為空氣。該不可凝氣體30在該導熱管10中並不參與液、汽循環，因此該不可凝氣體30的存在會造成該熱管1的啟動溫度升高。此外，該熱管結構1運作時，該不可凝氣體30會被汽相作動流體壓縮至冷凝端而佔據一定的腔體空間，使該導熱管10在有效作動段與不凝結氣體段之間存在顯著溫差而影響導熱效能。

於本創作的一實施例中，該放熱側12係成型有至少一凹部14，該至少一凹部14係朝垂直該水平方向X的一鉛直方向Y延伸，並縮減該中空腔室100的空間，進而限制氣體在該放熱側12中的傳遞流量。

較佳地，該凹部14的數量為複數，該些凹部14係呈間隔設置並呈波浪狀。

請另參照圖4及圖5，係分別為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構使用時的剖視圖及側視圖。如圖所示，本創作之具有不可凝氣體之熱管結構1係用以對一發熱電子元件2進行散熱。於本實施例中，該導熱管10的吸熱側11貼接有一發熱電子元件2；又，該放熱側12熱導接一散熱體3，且該散熱體3與該 至少一凹部14位於該散熱體3的相對側。於本創作的一實施例中，該散熱體3為一散熱鰭片組。

請再參照圖6，係為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的另一使用側視圖。如圖所示，該導熱管10的吸熱側11貼接有發熱電子元件2；又，圖6相較於圖5不同的地方在於，該放熱側12係在該凹部14處熱導接一散熱體3，且該散熱體3與該至少一凹部14位於該散熱體3的同一側。

要說明的是，於本實施例中，該凹部14的設置除了能夠縮減該中空腔室100的空間，進而限制氣體在該放熱側12中的傳遞流量外，該放熱側12係透過該凹部14的設置而能夠減少接觸該散熱體3的面積，進而達到降低散熱效率。

據此，該熱管結構1透過該不可凝氣體30的存在而延緩工作流體20的液、汽相變化，另外，該導熱管10沿著水平方向X作彎曲狀的延伸而具有彎曲狀的該些傳熱段13，以延長傳導路徑並延緩散熱效應，故能降低傳導效率而使該熱管結構1能夠在一定工作溫度區間下運轉，使該發熱電子元件達到工作效能。

進一步而言，本創作係提高該熱管結構1的啟動運作溫度，使該熱管結構1的散熱能夠在該發熱電子元件2的溫度提高時再開始運行。亦即，當該發熱電子元件2處於工作溫度低、工作效能低的初始運轉狀態時，該熱管1結構不運作而使該發熱電子元件2保持所產生的熱，藉以提高其工作效能。要說明的是，此時該吸熱側11及該放熱側12的溫度差距大。

另一方面，當該發熱電子元件2在運轉一段時間後會處於工作溫度較高、工作效能高的狀態。此時，該熱管結構1開始運作並對該發熱電子元 件2所產生的熱進行散熱。要說明的是，此時該吸熱側11及該放熱側12的呈現均溫狀態而沒有溫度差距。換句話說，本創作係藉由降低該熱管結構1的傳導效率而使其在低溫時不運作，並在達到一定溫度後開始運作而進行傳熱。

請參照圖7，係為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的另一實施例。本實施例與前一實施例大致相同，導熱管10a具有一吸熱側11a及一放熱側12a，且該導熱管10a具有彎曲狀的複數傳熱段13a，以延長傳導路徑並延緩散熱效應。又，該導熱管10a的吸熱側11a貼接有一發熱電子元件2；該放熱側12a熱導接一散熱體3。

本實施例和前一實施例不同的地方在於該放熱側12a並未成型有凹部，替代的是，熱管結構1a更包括一隔熱片40a，該隔熱片40a係由阻熱材質所構成，藉以控制該導熱管10a的熱傳遞速度。該隔熱片40a係貼接該放熱側12a，並夾置在該導熱管10a及該散熱體3之間而延緩該放熱側12a的散熱效應。

請參閱圖8，其係顯示本創作之熱管結構使用時其系統環境溫度變化與熱管效能的曲線圖。從圖中可看出，在本創作的一實施例中，當系統環境溫度低時，該熱管結構1因不可凝氣體30的存在、該導熱管10之彎曲狀的傳熱段11及該至少一凹部14的設置而延緩傳熱效率，進而延緩散熱機制的啟動，此時熱管效能的溫度差如30度。

另一方面，當系統環境溫度升高後，此時，該熱管1結構即開始啟動散熱機制，溫度差逐漸下降至一定溫度，如5度。據此，本創作之熱管結構1即在一工作溫度區間下運轉，以使該發熱電子元件2亦維持在一溫度區間工作穩定發揮工作效能。

請另參照圖9及圖10，係為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的散熱體及隔熱片的另一實施態樣。如圖所示，本實施例中，熱管結構1b的導熱管10b具有一吸熱側11b及一放熱側12b，且該導熱管10b具有彎曲狀的複數傳熱段13b，以延長傳導路徑並延緩散熱效應。又，該導熱管10b的吸熱側11b貼接有一發熱電子元件2。熱管結構1b還設置有一隔熱片40b，該隔熱片40b相對於該發熱電子元件2設置在導熱管10b的相對側；此外，散熱體3b係貼置在該隔熱片40a上，並自該吸熱側11b延伸至該放熱側12b。要說明的是，該隔熱片40b可視實際使用狀況設置長度，藉以控制熱的傳遞速度。

值得注意的是，該散熱體3b係在該隔熱片40a的相對位置處設置有一凹槽4b，該隔熱片40b係對應設置在該凹槽4b中，據此，該散熱體3b可一體且平齊地貼置在該導熱管10b的一側面。或者，該散熱體3a可不設置凹部4b而令該導熱管10b設置為斷差式，藉以貼接該導熱管10b及該隔熱片40b。

請再參照圖11及圖12，係為本創作之具有不可凝氣體之熱管結構的散熱體的又一實施態樣。於本實施例中，導熱管10c具有一吸熱側11c及一放熱側12c，且該導熱管10c具有彎曲狀的複數傳熱段13c，以延長傳導路徑並延緩散熱效應。此外，該吸熱側11c貼接有一發熱電子元件2；該放熱側12c熱導接一散熱體3c。

於本實施例中，該放熱側12c係成型有至少一凹部14c，該至少一凹部14c係朝垂直水平方向的一鉛直方向延伸，以限制氣體在該放熱側12c中的傳遞流量，進而控制該導熱管10c的熱傳遞速率。又，該散熱體3c係相對於該發熱電子元件2設置在導熱管10c的相對側，並自該吸熱側11c延伸至該放熱側12c。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，非用以定本創作之專利範圍，其他運用本創作之專利精神之等效變化，均應俱屬本創作之專利範圍。

Claims (13)

1. 一種具有不可凝氣體之熱管結構，包括：一導熱管，為具有一中空腔室的一管體，該導熱管具有貼接一發熱電子元件的一吸熱側及熱導接一散熱體的一放熱側，且該導熱管沿著一水平方向作呈彎曲狀的延伸而具有複數傳熱段，並透過彎曲狀的該些傳熱段而延長傳導路徑及延緩散熱效應；一工作流體，填注在該中空腔室內；以及一不可凝氣體，充填在該中空腔室內，所述熱管透過該不可凝氣體及彎曲狀的該些傳熱段設置降低傳導效率而能夠在一定工作溫度區間下運轉，使該發熱電子元件達到工作效能。
2. 如請求項1所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該放熱側係成型有至少一凹部，該至少一凹部係朝垂直該水平方向的一鉛直方向延伸，並縮減該中空腔室的空間而限制。
3. 如請求項2所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該凹部的數量為複數，該些凹部係呈間隔設置。
4. 如請求項3所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該些凹部係呈波浪狀。
5. 如請求項2所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該散熱體係設置在該放熱側，且該散熱體與該至少一凹部位於該散熱體的同一側。
6. 如請求項2所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該散熱體係設置在該放熱側，且該散熱體與該至少一凹部位於該散熱體的相對側。
7. 如請求項2所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該散熱體係自該吸熱側延伸至該放熱側。
8. 如請求項1所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中各該傳熱段係呈U型。
9. 如請求項1所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其更包括一隔熱片，該隔熱片係貼接該放熱側，並夾置在該導熱管及該散熱體之間而延緩該放熱側的散熱效應。
10. 如請求項9所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該隔熱片相對該發熱電子元件設置在導熱管的相對側。
11. 如請求項10所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該散熱體係貼置在該隔熱片上，並自該吸熱側延伸至該放熱側。
12. 如請求項10所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該散熱體係在該隔熱片的相對位置處設置有一凹槽，該隔熱片係對應設置在該凹槽中。
13. 如請求項1所述之具有不可凝氣體之熱管結構，其中該不可凝氣體為空氣。