JP3175383U - 熱管放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な熱伝導効率を有し、抗重力能力が良好であり、インタフェースの熱抵抗をより小さくする効果を達成する熱管放熱構造を提供する。
【解決手段】熱管放熱構造は、本体１と、少なくとも１つの第１毛細構造１６と、を含み、該本体は、第１内側、第２内側、第３内側、第４内側１１〜１４及び作動流体を充填する少なくとも１つのチャンバ１５を有する。該第１毛細構造は、該チャンバ内に設けられ、且つ第１内側上の第１部分１６１及び第１部分両側から相対する第３、第４内側に沿って延伸する第２部分１６２を有し、該第１部分の厚さが第２部分の厚さより大きい。この構造により、良好な熱伝導効率を達成する。
【選択図】図２

Description

本考案は、熱管放熱構造に関し、特に、良好な熱伝導効率を有し、抗重力能力が良好であり、インタフェースの熱抵抗をより小さくする効果を達成する熱管放熱構造に関する。

コンピュータ、スマート電子装置及びその他の電気機器設備の微小化、高性能化は、日増しに顕著になり、これは、その内部に着用する熱伝導部材及び放熱部材も同様に微小化、薄型化の方向へ設計し、使用者の要求に合わせる必要があることを表している。

熱管は、導熱効率が良好な導熱部材であり、その熱伝導効率は、銅、アルミ等の金属の数倍から数十倍も優れているので、各種熱関連設備において、冷却用部材として用いられている。

熱管は、形状について述べれば、円管形状の熱管、断面積がＤ形状を呈する熱管、平板熱管等に区分され、主に、電子設備中の熱源の伝導を冷却することに用いられ、被冷却部材への取り付けに便利であり、接触面が比較的大きな面積を獲得できるようにするため、前記開いた熱管が現段階で広く使用されており、また、冷却機構の小型化、省スペース化に伴い、熱管を熱伝導として使用する電子設備は、同様に多くが平板熱管を選択して応用している。

従来の熱管構造は、多種の製造方法があり、例えば、中空管体に金属粉末を充填し、該金属粉末を焼結の方式を介して該中空管体内壁に毛細構造層を形成し、その後、該管体に対して作動流体を真空吸引充填し、最後に密閉し、或いは、前記中空管体内に金属材質の網状態を安置し、該網状毛細構造体が展開し、自然に外向きに該中空管体内壁まで伸び貼付し、毛細構造層を形成し、その後、該管体に対して作動流体を真空吸引充填し、最後に密閉するが、現在、電子設備の微小薄型化の要求により、熱管を平板型に製造する必要が生じている。

前記平板熱管は、薄型化の目的を達成することができるが、他の問題を延伸し、該平板熱管は、金属粉末を熱管管径の内壁表面に焼結し、その焼結体を完全に全面的に壁面上に被覆させ、該平板熱管に対し加圧が生じる時、該平板熱管内部の加圧面両側の毛細構造（即ち、焼結の金属粉末又は網状毛細構造体）が押圧を受けて破壊され易く、該平板熱管の内壁から脱落するので、該薄型熱管の熱伝導性能が大幅に低下し、更には、機能を失効する。また、該平板熱管は、熱源の伝導を達成するが、平板熱管は、薄型に製造した後、薄型化の目的により内部毛細構造の毛細力が不足し、作動流体に蒸気通路を塞栓させ、更に、平板熱管の薄型化により加工時に管内の流路面積が減少するので、毛細力が低下し、最大熱伝送量が低下し、その主な原因の１つとして、該平板熱管全体が薄型化した後、平板熱管内の容積が減少することがあり、もう１つの原因は、薄型化により圧延を経た後の平板熱管が中央凹陥を生じた後、該蒸気通路を密閉塞栓することである。

従って、前記従来の欠陥を解決する為、当業者は、該平板熱管内部チャンバに芯棒を挿入し、該芯棒は、軸方向に沿って特定の切り口形状を形成し、該切り口及び該チャンバ内壁が形成する空間に金属粉末を充填し、焼結を行い、毛細構造を形成し、最後に該芯棒を抜き出し、該毛細構造が位置するチャンバの中央部位に対して加圧を行い、扁平状に加工し、毛細構造及び該チャンバ内壁平坦部分が熱接触し、且つ該チャンバ中の毛細構造両側に隙間を設け、蒸気通路とし、良好な蒸気通路抵抗を獲得することができるが、毛細断面が狭いので、毛細力が低下し、抗重力熱効率及び熱伝導効率が悪く、この欠陥は、現行改善すべき要点となっている。

特開２０１２−４４５４号公報

そこで、上記の問題を解決する為、本考案の目的は、良好な熱伝導効率を有する熱管放熱構造を提供することにある。

本考案のもう１つの目的は、抗重力能力が良好であり、インタフェース熱抵抗が小さいという効果を達成する熱管放熱構造を提供することにある。

本考案のもう１つの目的は、単位面積当たり比較的大きな熱出力衝撃を受けることができる熱管放熱構造を提供することにある。

上記目的を達成する為、本考案が提供する熱管放熱構造は、本体及び少なくとも１つの第１毛細構造を含み、該本体は、第１内側と、該第１内側に相対する第２内側と、第３内側と、該第３内側に相対する第４内側と、少なくとも１つのチャンバと、を有し、該チャンバ内に作動流体を充填する。該第１毛細構造は、該チャンバ内に設けられ、且つ第１部分及び第２部分を有し、該第１部分は、該第１内側上に形成され、該第２部分は、該第１部分の両側から隣り合う該第３、第４内側に沿って延伸構成され、該第１部分の厚さが該第２部分の厚さより大きく、該本体の第１、第３、第４内側上にそれぞれ前記第１部分及び第２部分を形成し、該チャンバ内の気体作動流体を十分に流通させ、極めて良好な熱伝導効率を有し、抗重力能力が良好であり、圧力抵抗が小さく、単位面積に比較的大きな熱出力衝撃を受けることができる等の効果を効率的に達成する。
本考案は以下の特徴を有する。
（１）第１内側と、該第１内側に相対する第２内側と、第３内側と、該第３内側に相対する第４内側と、少なくとも１つのチャンバと、を有し、該チャンバ内に作動流体を充填する本体と、該チャンバ内に設けられ、且つ第１部分及び第２部分を有し、該第１部分は、該第１内側上に形成され、該第２部分は、該第１部分の両側から隣り合う該第３、第４内側に沿って延伸構成され、該第１部分の厚さが該第２部分の厚さより大きい少なくとも１つの第１毛細構造と、を含む熱管放熱構造。
（２）前記第１、第２、第３、第４内側が共同で前記チャンバを定義する（１）に記載の熱管放熱構造。
（３）前記第２内側上に毛細形成領域及び少なくとも１つの毛細未形成領域を区分し、前記毛細未形成領域は、該毛細形成領域の両側に位置し、且つそれぞれ対応する第３、第４内側に近隣する（１）に記載の熱管放熱構造。
（４）前記本体内に少なくとも１つの増殖毛細部を設け、該増殖毛細部は、該第２内側の毛細形成領域上に設置され、且つ該第１部分に相対する（３）に記載の熱管放熱構造。
（５）前記増殖毛細部は、自由端を有し、該自由端は、該毛細形成領域上に相対する第１部分を延伸接続する（４）に記載の熱管放熱構造。
（６）前記チャンバと、毛細構造及び増殖毛細部と、が共同で第１蒸気通路及び第２蒸気通路を定義し、該第１蒸気通路は、該第１、第２、第３内側及び該第１毛細構造及び増殖申しアブから包囲形成され、該第２蒸気通路は、該第１、第２、第４内側と、該第１毛細構造及び増殖毛細部と、から包囲形成される（５）に記載の熱管放熱構造。
（７）前記本体内に少なくとも１つの増殖毛細部を設け、該増殖毛細部は、該第１部分上に設けられ、且つ該第２内側に相対する（３）に記載の熱管放熱構造。
（８）前記増殖毛細部は、自由端を有し、該自由端は、該第１部分上から相対する毛細形成領域に延伸接続する（７）に記載の熱管放熱構造。
（９）前記チャンバと、毛細構造及び増殖毛細部と、が共同で第１蒸気通路及び第２蒸気通路を定義し、該第１蒸気通路は、該第１、第２、第３内側及び該第１毛細構造及び増殖申しアブから包囲形成され、該第２蒸気通路は、該第１、第２、第４内側と、該第１毛細構造及び増殖毛細部と、から包囲形成される（８）に記載の熱管放熱構造。
（１０）前記本体の第１内側の外部は、少なくとも１つの発熱部材と互いに対応して熱量を伝導し、該本体の第２内側の外部は、少なくとも１つの放熱ユニットに突き合わせ接合し、該放熱ユニットは、ヒートシンク、放熱フィン組及び水冷装置の何れか１つである（１）に記載の熱管放熱構造。
（１１）前記チャンバ壁面は、平滑壁面である（１）に記載の熱管放熱構造。
（１２）前記チャンバ壁面は、更に第２毛細構造を設け、該第２毛細構造は、該第１、第２、第３、第４内側上に形成され、且つ相対する第１毛細構造と互いに接する（１）に記載の熱管放熱構造。
（１３）前記第１毛細構造は、メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造体のうちの何れか１つを選択する（１）に記載の熱管放熱構造。
（１４）前記増殖毛細部は、金属メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造体のうちの何れか１つを選択する（４）又は（７）に記載の熱管放熱構造。
（１５）前記第２毛細構造は、メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造溝のうちの何れか１つを選択する（１２）に記載の熱管放熱構造。
（１６）前記第１部分の径方向に延伸する体積は、該第２部分の径方向に延伸する体積より大きい（１）に記載の熱管放熱構造。

本考案は、従来技術に比較し、以下の利点を有する：
1.最大熱伝導効率を向上することができる；
2.抗重力能力が良好である；
3.インタフェース熱抵抗が小さい；
4.第１毛細構造の単位面積が比較的大きく、比較的大きな熱出力衝撃を受けることができ、相対して熱伝導量が大きい。

本考案の熱管放熱構造の立体説明図である。 本考案の第１好適実施例の断面説明図である。 本考案の第２好適実施例の実施の立体説明図である。 本考案の第２好適実施例の実施の断面説明図である。 本考案の第２好適実施例のもう１つの実施の立体説明図である。 本考案の第２好適実施例のもう１つの実施の断面説明図である。 本考案の第３好適実施例の断面説明図である。 本考案の第３好適実施例の実施の断面説明図である。 本考案の第４好適実施例の断面説明図である。 本考案の第５好適実施例の断面説明図である。

本考案の上記目的及びその構造及び機能上の特性について、図面に基づく好適実施例を与え、以下に説明する。

本考案は、熱管放熱構造であり、図１、図２を参照し、それは、本考案の第１好適実施例の立体、断面説明図である。該熱管放熱構造は、本体１及び少なくとも１つの第１毛細構造１６を含み、そのうち、該本体１は、第１内側１１と、第２内側１２と、第３内側１３と、第４内側１４と、少なくとも１つのチャンバ１５と、を有し、該第１内側１１は、第２内側１２に相対し、該第３内側１３は、第４内側１４に相対し、前記第１、第２、第３、第４内側１１，１２，１３，１４は、共同で前記チャンバ１５を定義し、該チャンバ１５内に作動流体、例えば、純水、無機化合物、アルコール類、ケトン類、液体金属、冷媒及び有機化合物の何れか１つを充填する。そのうち、前記チャンバ１５壁面（即ち、第１、第２、第３、第４内側１１，１２，１３，１４）は、平滑壁面に形成される。

また、前記第１毛細構造１６は、該好適実施例において、焼結粉末体により説明するが、これに限定するものではなく、具体的実施時、メッシュ、繊維体、メッシュ及び焼結粉末の組み合わせ及び微小構造の何れか１つを選択することができる。該第１毛細構造１６は、前記チャンバ１５内に設けられ、且つ第１部分１６１及び第２部分１６２を有し、該第１部分１６１は、該第１内側１１上に形成され、前記第２部分１６２は、該第１部分１６１の両側から隣り合う該第３、第４内側１３，１４に沿って延伸構成され、該第１部分１６１の厚さが該第２部分１６２の厚さより大きく、広くは、前記第１部分１６１の径方向に延伸する体積が該第２部分１６２の径方向に延伸する体積より大きいことを指す。

従って、前記第１内側１１の上の第１部分１６１の厚さが第３、第４内側１３，１４の上の第２部分１６２の厚さより大きいことにより、該第１内側１１の外部に比較的大きなパワーに吸着対応する発熱部材が発生する熱量を受けさせることができ、言い換えれば、該第１毛細構造１６の単位面積が比較的大きく、比較的大きな熱出力衝撃を受けることができ、相対して熱伝導量も比較的大きく、該第２内側１２の上に第１毛細構造１６を設けておらず、該チャンバ１５内の気体作動流体２（図４参照）が第２内側１２上に流動する圧力抵抗を減少し、気液循環効率を大幅に向上する。

本考案の第１毛細構造１６の第１、第２部分１６１，１６２がそれぞれ該チャンバ１５内の第１、第３、第４内側１１，１，１４上に設置され、一体に結合される設計により、良好な熱伝導効率及び圧力抵抗の減少、気液循環効率の向上を効率的に達成する。

図３、図４を参照し、それは、本考案の第２好適実施例の実施の立体、断面説明図であり、図２を補助的に参照する。該本好適実施例は、前記第１好適実施例の熱管放熱構造を相対する少なくとも１つの発熱部材４（例えば、ＣＰＵ、グラフィックチップ、ノースサウスブリッジチップ又はその他の実行処理チップ）上に貼付し、即ち、該本体１の第１内側１１の外部が少なくとも１つの発熱部材４と互い熱伝導量が対応する時、該第１、第３、第４内側１１，１３，１４の第１、第２部分１６１，１６２の上の液体作動流体３が熱量を迅速に吸着して蒸発を発生し、気体作動流体２へ変換し、該気体作動流体２を第２内側１２上に第１毛細構造１６を有さないことにより、該気体作動流体２が相対する第２内側１２上へ迅速に流動できるように促し、該気体作動流体２が第２内側１２上に至り、冷却を受けて液体作動流体３に冷凝変換された後、該液体作動流体３が重力により第１内側１１上の第１部分１６１及び第３、第４内側１３，１４上の第２部分１６２に回流し、気液循環を継続し、極めて良好な放熱効果を効率的に達成する。

続いて、図５、図６を参照し、それは、該本好適実施例の他の実施の立体、断面説明図である。前記本体１の第２内側１２の外部を少なくとも１つの放熱ユニット５に突き合わせ接合し、そのうち、該放熱ユニット５は、ヒートシンク、放熱フィン組及び水冷装置の何れか１つであり、且つそれは、第２内側１２上に流動する気体作動流体２の冷却を加速することに用い、気液循環効果を効率的に向上し、極めて良好な放熱効果を達成することができる。

図７を参照し、それは、本考案の第３好適実施例の断面説明図であり、図１を補助的に参照する。該好適実施例の構造、接続関係及びその効果は、略前記第１好適実施例と同一であるので、ここでは再度記載せず、その両者の異なる箇所は、以下にある：前記本体１の第２内側１２上に毛細形成領域１２１及び少なくとも１つの毛細未形成領域１２２を区分し、該毛細未形成領域１２２は、第２内側１２の領域上に毛細構造を形成していないものであり、且つ前記毛細未形成領域１２２は、該毛細形成領域１２１両側に位置し、且つそれはそれぞれ対応する第３、第４内側１３，１４に近隣する。

また、前記本体１内に更に少なくとも１つの増殖毛細部１７を設け、該増殖毛細部１７は、金属メッシュ、繊維、焼結粉末、メッシュ及び焼結粉末の組み合わせ、及び微小構造のうちの何れか１つを選択したものである。前記増殖毛細部１７は、該第２内側１２の毛細形成領域１２１上に設置され、且つ該第１部分１６１に相対する。

また、該増殖毛細部１７は、自由端１７１を有し、該自由端１７１は、該毛細形成領域１２１上から相対する第１毛細構造１６に延接する第１部分１６１を延伸する。該好適実施例の増殖毛細部１７は、略山丘状を呈するが、これに限定するものではなく、具体的な実施時、異なる形状態様、例えば、台形状、矩形状、錘状であることができる。

更に、前記第１毛細構造１６は、増殖毛細部１７及び蒸気チャンバ１５と共同で第１蒸気通路１５１及び第２蒸気通路１５２を定義し、そのうち、該第１蒸気通路１５１は、該第１、第２、第３内側１１，１２，１３と、毛細構造１６及び増殖毛細部１７と、により包囲形成され、該第２蒸気通路１５２は、該第１、第２、第４内側１１，１２，１４と、第１毛細構造１６及び増殖毛細部１７と、により包囲形成される。

図７、図８に示すように、該本体の第１内側の外部は、少なくとも１つの発熱部材４上に貼付され、該発熱部材が熱量を発生する時、該第１、第３、第４内側１１，１３，１４の第１、第２部分１６１，１６２上の液体作動流体３を介して、熱量を迅速に吸着して蒸発を発生し、気体作動流体２に変換し、第１蒸気通路１５１及び第２蒸気通路１５２内の気体作動流体２が対応する第２内側１２の上の毛細未形成領域１２２により、前記第１、第２蒸気通路１５１，１５２内の気体作動流体２が相対する毛細未形成領域１２２へ迅速に流動できるよう促し、第１、第２蒸気通路１５１，１５２内の気体作動流体２がそれぞれ第２内側１２の上の毛細未形成領域１２２に達し、冷却を受け、液体作動流体３に冷凝変換した後、第１、第２蒸気通路１５１，１５２内の液体作動流体３が重力又は増殖毛細部１７の毛細力により第１内側１１上の第１部分１６１及び第３、第４内側１３，１４上の第２部分１６２に買い粒子、気液循環を継続し、極めて良好な放熱効果を効率的に達成し、良好な熱伝導効率及び圧力抵抗の現象の効果を効率的に達成する。

図９を参照し、それは、本項案の第４好適実施例の断面説明図である。該好適実施例の構造、接続関係、及びその効果は、略前記第３好適実施例と同一であり、該本好適実施例は、主に前記第３好適実施例の増殖毛細部１７を第１毛細構造１６の第１部分１６１上に延伸構成されるよう設計変更し、即ち、該好適実施例の増殖毛細部１７は、該第１部分１６１上に設けられ、且つ該第２内側１２に相対する。言い換えれば、前記増殖毛細部１７の自由端１７１は、第１部分１６１上から相対する毛細形成領域１２１に延伸接続する。

図１０を参照し、それは、本項案の第５好適実施例の断面説明図である。該好適実施例の構造、接続関係、及びその効果は、略前記第１好適実施例と同一であり、その両者の差異は、以下にある：前記チャンバ１５壁面に更に第２毛細構造１８を設け、該第２毛細構造１８は、該本体１の第１、第２、第３、第４側１１，１２，１３，１４上に形成され、且つ相対する第１毛細構造１６と互いに接する。該好適実施例の第２毛細構造１８は、微小溝により説明するが、これに限定するものではなく、本考案の実際の実施時、メッシュ、繊維体、焼結粉末体、メッシュと焼結粉末の組み合わせのうちの何れか１つを選択することができる。

上記のように、本考案は、従来技術に比較し、以下の利点を有する：
1.最大熱伝導効率を向上することができる；
2.抗重力能力が良好である；
3.インタフェース熱抵抗が小さい；
4.第１毛細構造の単位面積が比較的大きく、比較的大きな熱出力衝撃を受けることができ、相対して熱伝導量が大きい。

なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１ 本体
１１ 第１内側
１２ 第２内側
１２１ 毛細形成領域
１２２ 毛細未形成領域
１３ 第３内側
１４ 第４内側
１５ チャンバ
１５１ 第１蒸気通路
１５２ 第２蒸気通路
１６ 第１毛細構造
１６１ 第１部分
１６２ 第２部分
１７ 増殖毛細部
１７１ 自由端
１８ 第２毛細構造
２ 気体作動流体
３ 液体作動流体
４ 発熱部材
５ 放熱ユニット

Claims (16)

1. 第１内側と、該第１内側に相対する第２内側と、第３内側と、該第３内側に相対する第４内側と、少なくとも１つのチャンバと、を有し、該チャンバ内に作動流体を充填する本体と、該チャンバ内に設けられ、且つ第１部分及び第２部分を有し、該第１部分は、該第１内側上に形成され、該第２部分は、該第１部分の両側から隣り合う該第３、第４内側に沿って延伸構成され、該第１部分の厚さが該第２部分の厚さより大きい少なくとも１つの第１毛細構造と、を含む熱管放熱構造。
2. 前記第１、第２、第３、第４内側が共同で前記チャンバを定義する請求項１に記載の熱管放熱構造。
3. 前記第２内側上に毛細形成領域及び少なくとも１つの毛細未形成領域を区分し、前記毛細未形成領域は、該毛細形成領域の両側に位置し、且つそれぞれ対応する第３、第４内側に近隣する請求項１に記載の熱管放熱構造。
4. 前記本体内に少なくとも１つの増殖毛細部を設け、該増殖毛細部は、該第２内側の毛細形成領域上に設置され、且つ該第１部分に相対する請求項３に記載の熱管放熱構造。
5. 前記増殖毛細部は、自由端を有し、該自由端は、該毛細形成領域上に相対する第１部分を延伸接続する請求項４に記載の熱管放熱構造。
6. 前記チャンバと、毛細構造及び増殖毛細部と、が共同で第１蒸気通路及び第２蒸気通路を定義し、該第１蒸気通路は、該第１、第２、第３内側及び該第１毛細構造及び増殖申しアブから包囲形成され、該第２蒸気通路は、該第１、第２、第４内側と、該第１毛細構造及び増殖毛細部と、から包囲形成される請求項５に記載の熱管放熱構造。
7. 前記本体内に少なくとも１つの増殖毛細部を設け、該増殖毛細部は、該第１部分上に設けられ、且つ該第２内側に相対する請求項３に記載の熱管放熱構造。
8. 前記増殖毛細部は、自由端を有し、該自由端は、該第１部分上から相対する毛細形成領域に延伸接続する請求項７に記載の熱管放熱構造。
9. 前記チャンバと、毛細構造及び増殖毛細部と、が共同で第１蒸気通路及び第２蒸気通路を定義し、該第１蒸気通路は、該第１、第２、第３内側及び該第１毛細構造及び増殖申しアブから包囲形成され、該第２蒸気通路は、該第１、第２、第４内側と、該第１毛細構造及び増殖毛細部と、から包囲形成される請求項８に記載の熱管放熱構造。
10. 前記本体の第１内側の外部は、少なくとも１つの発熱部材と互いに対応して熱量を伝導し、該本体の第２内側の外部は、少なくとも１つの放熱ユニットに突き合わせ接合し、該放熱ユニットは、ヒートシンク、放熱フィン組及び水冷装置の何れか１つである請求項１に記載の熱管放熱構造。
11. 前記チャンバ壁面は、平滑壁面である請求項１に記載の熱管放熱構造。
12. 前記チャンバ壁面は、更に第２毛細構造を設け、該第２毛細構造は、該第１、第２、第３、第４内側上に形成され、且つ相対する第１毛細構造と互いに接する請求項１に記載の熱管放熱構造。
13. 前記第１毛細構造は、メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造体のうちの何れか１つを選択する請求項１に記載の熱管放熱構造。
14. 前記増殖毛細部は、金属メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造体のうちの何れか１つを選択する請求項４又は請求項７に記載の熱管放熱構造。
15. 前記第２毛細構造は、メッシュ、繊維体、焼結粉末体、網目と焼結粉末の組み合わせ及び微小構造溝のうちの何れか１つを選択する請求項１２に記載の熱管放熱構造。
16. 前記第１部分の径方向に延伸する体積は、該第２部分の径方向に延伸する体積より大きい請求項１に記載の熱管放熱構造。

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