CN104422320B - 热管 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种热管，其包含一管壳、一吸液芯、以及一弹性层。管壳形成一封闭腔体且包含一蒸发端以及一冷凝端。吸液芯紧密贴合于管壳的内表面，其中位于蒸发端内的吸液芯的部分外侧与管壳形成至少一间隙。弹性层紧密包覆位于间隙的吸液芯外侧，用以阻隔冷凝液穿透至间隙，且当冷凝液冷凝后，带动吸液芯恢复原状。

Description

热管

技术领域

本发明是有关于一种散热器，尤其有关于一种热管。

背景技术

近代的电子产品运算速度不断提升，其所产生的热量也越来越高，故以往由铝挤型散热器及风扇所组成的散热装置已不能应付目前运算器的使用需求。尤其现今电子产品的趋势是把产品越做越小，但也因此限制了散热的空间。在这两个重要的因素影响之下，散热的技术面临严峻的考验，因此开发出具有更高导热效能的热管，以有效地解决现阶段的散热问题，是目前的当务之急。

已知的热管包括一管壳与一吸液芯，其中吸液芯是设置在铜管的内部侧壁上，管壳包含一蒸发端与一冷凝端。此外，于管壳内部还包括有冷凝液，此冷凝液例如为水。当管壳用以散热时，管壳的蒸发端连接一热源，故位于其中的冷凝液吸收此处的热量而蒸发为气体。此时，由于压力差的关系，冷凝液会流往冷凝端。冷凝液于冷凝端冷却凝结后进入吸液芯的孔隙中，之后再通过吸液芯的毛细力而回流至蒸发端。

然而已知的热管传热能力会受到蒸发段径向传热能力的限制，如果蒸发段径向热流密度过大，则吸液芯中冷凝液的回圈可能受到阻碍，传热能力受到限制。当蒸发段热流密度过大时，吸液芯内液体沸腾，若沸腾产生的气泡能顺利地排出管芯，则传热可以增强；否则气泡将堵塞毛细孔，吸液芯中液体工质回圈受到破坏，从而吸液芯局部干涸，使传热能力下降。

发明内容

因此本发明的目的就是在提供一种热管，其包含一管壳、一吸液芯、以及一弹性层。管壳形成一封闭腔体且包含一蒸发端以及一冷凝端。吸液芯紧密贴合于管壳的内表面，其中位于蒸发端内的吸液芯的部分外侧与管壳形成至少一间隙。弹性层紧密包覆位于间隙的吸液芯外侧，用以阻隔冷凝液穿透至间隙，且当冷凝液冷凝后，带动吸液芯恢复原状。当管壳中的冷凝液于蒸发端沸腾时，封闭腔体与至少一间隙形成一压差，压差作用下吸液芯向间隙拉伸，吸液芯的毛细孔变大，冷凝液沸腾产生的气泡从毛细孔排出强化了蒸发端与冷凝端传热性，气泡流向冷凝端放出热量冷凝为冷凝液，吸液芯在弹性层作用下恢复原状。

依据本发明另一实施例，蒸发端的截面积大于冷凝端的截面积。

依据本发明另一实施例，蒸发端的截面积大于管壳其他部分的截面积。

依据本发明另一实施例，弹性层为水气阻绝层。

依据本发明另一实施例，位于蒸发端内的吸液芯的不与热源接触的部分外侧与管壳形成至少一间隙。

依据本发明另一实施例，管壳的材质包含铜或铝。

依据本发明另一实施例，封闭腔体及至少一间隙为真空腔。

依据本发明另一实施例，管壳截面形状为圆形或多边形，所述多边形可为长方形。

依据本发明另一实施例，冷凝液包含氨、甲醇、乙醇或水。

依据本发明另一实施例，吸液芯为一金属粉末烧结结构。

已知热管的吸液芯内冷凝液沸腾时，气泡产生过快而无法从吸液芯的毛细孔顺畅排出，从而使热管传热能力下降的问题。本发明为了改善此一现象，设计的热管能有效改善毛细孔堵塞的问题。本发明的热管其冷凝液沸腾形成气态时，吸液芯向间隙拉伸，于是内部的毛细孔就变大。因此，吸液芯内的气泡得以顺利被排除，从而改善了气泡堵塞毛细孔与热管传热能力下降的问题。

附图说明

图1是绘示本发明的热管示意图；

图2是绘示沿图1的热管的剖面线2-2’的剖面图；

图3是绘示沿图2的热管的剖面线3-3’的剖面图；

图4是绘示本发明的热管另一实施例剖面图。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

为解决已知热管的吸液芯内液体沸腾时，液体气泡产生过快而无法从吸液芯的毛细孔顺畅排出，从而使热管传热能力下降的问题。本发明的热管能有效改善上述毛细孔堵塞液体气泡的问题。请参照图1，其是绘示本发明的热管示意图。本发明的热管100具有一管壳102。管壳102包含一蒸发端104以及一冷凝端108。蒸发端104连接一热源500，用以吸收热源500的热量。冷凝端108连接一散热器600，用以将蒸发端104传来的热能排除。管壳102的材质一般为铜或者是铝，使用铜材质的原因是铜具有较佳传热效果，而使用铝则能降低成本。

应注意的是，以上列举的管壳102的材质选用仅为例示，非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者应视实际需要，选用适当的材质。

请参照图2，其绘示沿图1的热管的剖面线2-2’的剖面图。本发明的热管100包含一管壳102、一吸液芯110、以及一弹性层140。管壳102形成一封闭腔体120且包含一蒸发端104以及一冷凝端108。吸液芯110紧密贴合于管壳102的内表面，其中位于蒸发端104内的吸液芯110的部分外侧与管壳102形成至少一间隙130。弹性层140紧密包覆位于间隙130的吸液芯110外侧，用以阻隔冷凝液穿透至间隙130，且当冷凝液冷凝后，带动吸液芯110恢复原状。当管壳102中的冷凝液于蒸发端104沸腾时，封闭腔体120与至少一间隙130形成一压差，压差作用下吸液芯110向间隙130拉伸，吸液芯110的毛细孔变大，冷凝液沸腾产生的气泡从毛细孔排出强化了蒸发端104(见图1)与冷凝端108(见图1)传热性，气泡流向冷凝端108放出热量冷凝为冷凝液，吸液芯110在弹性层140作用下恢复原状。在本发明的一实施例中，蒸发端104的截面积大于冷凝端108的截面积。在本发明的另一实施例中，蒸发端104的截面积大于管壳102其他部分的截面积。管壳102的封闭腔体120内置入一冷凝液。吸液芯110位于封闭腔体120的内侧，借以吸收及传递冷凝液。冷凝液通过其气液相变化以吸收或释放热能，将热能从蒸发端104传递至冷凝端108，并在冷凝后回流至蒸发端104再次吸收热能。有关于散热机制，之后会有更加详细的说明。冷凝液可以是氨、甲醇、乙醇或水，因其容易取得，且兼具成本低、流动性佳、散热能力好等优点，固列举以上材质，非用以限定本发明。

请同时参考图1及图2。当本发明的热管100的蒸发端104，接触一热源500时，热能会由热源500传导进入蒸发端104，再由蒸发端104传导进入位于蒸发端104的液态冷凝液，液态冷凝液吸收热量之后，进行相变化，由液态变为气态，形成气态冷凝液。

请参考图2。蒸发端104在吸收热量之后，液态冷凝液沸腾形成气态冷凝液，并在吸液芯110产生液态气泡。由于沸腾现象造成封闭腔体120压力增加，吸液芯110循方向210向间隙130拉伸，毛细孔就变大，于是气泡得以较顺利的排除。当沸腾产生的气泡顺利排出，不存在压差时，弹性层140以及吸液芯110便恢复之前的形状。弹性层140为水气阻绝层，因此液态冷凝液无法穿越到间隙130。在已知的热管结构中，吸液芯的毛细孔的体积无法变大，因此气泡产生过快时常无法顺利排出，影响导热能力。蒸发端104与冷凝端108之间具有微小的压力差，使得气态冷凝液会沿着方向150流动，将热量带至冷凝端108受到冷凝，再沿着方向160回到蒸发端104再进行吸热，形成热循环。

管壳102内的封闭腔体120及间隙130为一真空腔室，因此不但可以降低冷凝液的气化点，使其容易进行相变化，加速整个散热机制。另外，还能避免其他气体干扰气态冷凝液对流以及散布的现象，使气态冷凝液能快速散布至冷凝端108。上述真空腔室一般指的是粗略真空，压力在760～1托尔（Torr）的范围，所属技术领域中具有通常知识者亦可视实际需要抽成所需的真空程度。

请参考图3，其绘示沿图2的热管的剖面线3-3’的剖面图。由图上可看到管壳102截面形状为圆形。一般圆形的管壳102是以吹制法制成，其成本低廉，制造快速，因此广受业界使用。本实施例中吸液芯110为金属粉末烧结结构，因其制作良率高且稳定，因此被业界所接受。由本图可以看出，位于蒸发端104的管壳102的不与热源接触的部分R与吸液芯110之间形成至少一间隙130。因此与热源500所接触的管壳102，其内部的吸液芯110与管壳102直接接触，使得吸液芯110内部的液态冷凝液得以有效地吸收来自热源500的热量。当液态冷凝液沸腾形成气态冷凝液，并在吸液芯110产生液态气泡。由于沸腾现象造成封闭腔体120压力增加，吸液芯110循方向210向间隙130拉伸，毛细孔就变大，于是气泡得以较顺利的排除。当沸腾产生的气泡顺利排出，不存在压差时，弹性层140以及吸液芯110便恢复之前的形状。弹性层140为水气阻绝层，因此液态冷凝液无法穿越到间隙130。

应注意的是，以上列举管壳102截面形状为圆形的设计仅为例示，非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者应视实际需要，选用适当的设计安排。

请参考图4，图4是绘示本发明的热管另一实施例剖面图。本发明的管壳截面形状可为圆形或多边形，在本实施例中多边形为长方形。由图上可看到管壳102’截面形状为长方形，一般长方形的管壳102’截面，是为了能与方形的热源500做紧密接触，以达到最佳的传热效果。其管壳102’亦可视需求制成多边形。位于蒸发端104的管壳102的不与热源接触的部分R’内侧与吸液芯110之间形成至少一间隙130。吸液芯110内部的液态冷凝液吸收来自热源500的热量之后，液态冷凝液沸腾形成气态冷凝液，并在吸液芯110产生液态气泡。由于沸腾现象造成封闭腔体120压力增加，吸液芯110循方向220向间隙130拉伸，毛细孔就变大，于是气泡得以较顺利的排除。当沸腾产生的气泡顺利排出，不存在压差时，弹性层140以及吸液芯110便恢复之前的形状。弹性层140为水气阻绝层，因此液态冷凝液无法穿越到间隙130。

已知热管的吸液芯内冷凝液沸腾时，气泡产生过快而无法从吸液芯的毛细孔顺畅排出，从而使热管传热能力下降的问题。本发明为了改善此一现象，设计的热管能有效改善毛细孔堵塞的问题。本发明的热管其冷凝液沸腾形成气态时，吸液芯向间隙拉伸，于是内部的毛细孔就变大。因此，吸液芯内的气泡得以顺利被排除，从而改善了气泡堵塞毛细孔与热管传热能力下降的问题。

Claims (10)

1.一种热管，其特征在于，包含：

一管壳，形成一封闭腔体且包含一蒸发端以及一冷凝端；以及

一吸液芯，紧密贴合于该管壳的内表面；

其中，位于该蒸发端内的该吸液芯的部分外侧与该管壳形成至少一间隙，一弹性层紧密包覆位于该至少一间隙的吸液芯外侧，用以阻隔冷凝液穿透至该至少一间隙，且当冷凝液冷凝后，该弹性层带动该吸液芯恢复原状；

当该管壳中的冷凝液于该蒸发端沸腾时，该封闭腔体与该至少一间隙形成一压差，压差作用下该吸液芯向该至少一间隙拉伸，该吸液芯的毛细孔变大，该冷凝液沸腾产生的气泡从该毛细孔排出，借以强化蒸发端与冷凝端传热性，该气泡流向该冷凝端放出热量冷凝为该冷凝液，该吸液芯在该弹性层作用下恢复原状。

2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该蒸发端的截面积大于该冷凝端的截面积。

3.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该蒸发端的截面积大于该管壳其他部分的截面积。

4.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该弹性层为水气阻绝层。

5.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该管壳的一部分内侧与该吸液芯之间形成该至少一间隙，其中该部分内侧位于该管壳的该蒸发端，且该部分内侧不接触于热源。

6.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该管壳的材质包含铜或铝。

7.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该封闭腔体及该至少一间隙为真空腔。

8.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该管壳截面形状为圆形或多边形。

9.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该冷凝液包含氨、甲醇、乙醇或水。

10.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，该吸液芯为一金属粉末烧结结构。