TW201314159A - 迴路熱管及電子設備 - Google Patents

迴路熱管及電子設備 Download PDF

Info

Publication number
TW201314159A
TW201314159A TW101123739A TW101123739A TW201314159A TW 201314159 A TW201314159 A TW 201314159A TW 101123739 A TW101123739 A TW 101123739A TW 101123739 A TW101123739 A TW 101123739A TW 201314159 A TW201314159 A TW 201314159A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
line
gasifier
working fluid
heat pipe
vapor
Prior art date
Application number
TW101123739A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI451060B (zh
Inventor
Hiroki Uchida
Susumu Ogata
Seiji Hibino
Jun Taniguchi
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of TW201314159A publication Critical patent/TW201314159A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI451060B publication Critical patent/TWI451060B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/043—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

一迴路熱管包括：一氣化器用以轉換液體相工作流體成為氣相工作流體；一冷凝器用以轉換氣相工作流體成為液體相工作流體；一第一氣體管線與一第一液體管線允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環主迴路；以及一第二氣體管線與一第二液體管線允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環輔助迴路；其中該氣化器包括一儲存器，其暫時地儲存液態相工作流體，一第一蒸氣收集器，其與該第一氣體管線連通，一第二蒸氣收集器，其與該第二氣體管線連通，第一蕊心放置於該收集器與該第一蒸氣收集器之間，以及第二蕊心放置於該儲存器與該第二蒸氣收集器之間。

Description

迴路熱管及電子設備 發明領域
在此討論之實施例係關於一迴路熱管以及包括該迴路熱管之一電子設備。
發明背景
迴路熱管為一熱傳導裝置，其使用工作流體之相變化。例如，迴路熱管係用來冷卻一中央處理單元(CPU)或除了一CPU之外的電子元件。一迴路熱管包括一氣化器、一冷凝器，以及一氣體管線與一流體管線，其允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環流通道。該迴路熱管包含諸如水或乙醇之工作流體。
日本早期公開專利號第2004-190976號、第2011-027321號以及第2009-115396號為相關技術之範例。
發明概要
本發明之目的為提供一迴路熱管能可靠地開始其運作，不論該迴路熱管以及使用該迴路熱管的一電子設備的位置。
根據實施例之一態樣，一迴路熱管包括：一用以轉換液體相工作流體成為氣相工作流體之氣化器；一用以轉換氣相工作流體成為液體相工作流體之冷凝器；一第一氣體管路與一第一液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連 通，且形成一循環主迴路；以及一第二氣體管路與一第二液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環輔助迴路；其中該氣化器包括一儲存器，其暫時地儲存流自該第一液體管路與該第二液體管路之該液體相工作流體、一第一蒸氣收集器，其與該第一氣體管路連通、一第二蒸氣收集器，其較該第一蒸氣收集器更靠近該冷凝器，且其與該第二氣體管路連通、一分隔壁，其將該第一蒸氣收集器從該第二蒸氣收集器分離、至少一個由一多孔性構件所形成的第一蕊心，且設置於該儲存器與該第一蒸氣收集器之間、以及至少一個由一多孔性構件所形成的第二蕊心，且設置於該儲存器與該第二蒸氣收集器之間。
圖式簡單說明
第1A圖為一迴路熱管的一範例之一例示性例示；第1B圖為該迴路熱管的剖面視圖；第2圖例示於第1A與1B圖中所例示的迴路熱管之問題的剖面視圖；第3圖為根據一示範性實施例的一迴路熱管之平面圖；第4A圖為例示於第3圖中的該迴路熱管的一氣化器之分解立體圖；第4B圖為例示於第4A圖中的該氣化器的剖面視圖；第5A與5B圖為根據示範性實施例的該迴路熱管，當該迴路熱管設置於一頂加熱模式時，所執行之運作的示意性例示(第一示意性例示)；第6A與6B圖為根據示範性實施例的該迴路熱管，當該 迴路熱管設置於頂加熱模式時，所執行之運作的示意性例示(第二示意性例示)；第7圖例示一圖表其例示根據示範性實施例之該迴路熱管以及一比較性範例之一迴路熱管的熱傳阻力之研究結果；以及第8圖為包括該根據示範性實施例之該迴路熱管的一電子設備的立體圖。
較佳實施例之詳細說明
為促進本實施例的理解，在描述示範性實施例前，以下提供簡短的背景。
第1A圖為一迴路熱管的一範例之一例示性例示。第1B圖為該迴路熱管的剖面視圖。
如第1A圖中所例示，一迴路熱管60包括一氣化器61，一冷凝器62，以及一氣體管線(管路)63與一流體管線(管路)64，其允許該氣化器61與該冷凝器62連通，且形成一循環流通道。該迴路熱管60具有諸如水或乙醇的工作流體封閉於其中。
該氣化器61與諸如一CPU的一電子元件熱接觸。據此，由該電子元件產生的熱傳導至該氣化器61，因而增加該氣化器61的溫度。相比之下，該冷凝器62具有附加至其上的一鰭片65。藉由放置於該冷凝器62鄰近處之一鼓風機66供應冷卻空氣至該鰭片65。
如第1B圖中所例示，該氣化器61被分隔成為三個空 間：一液體儲存器61a定位以鄰近於該流體管線64，一蒸氣收集腔體61b定位以鄰近該氣體管線63，以及一蕊心佈設腔體定位於該液體儲存器61a與該蒸氣收集腔體61b之間。該液體儲存器61a暫時地儲備從該流體管線64移動之液體相工作流體。
該蕊心佈設腔體具有部設於其中的熱傳導塊61c。每一該等熱傳導塊61c具有多數個孔，每一孔具有一蕊心67***於其中。該蕊心67以一多孔性構件形成。該蕊心為具有一端為封閉之柱狀形狀。該蕊心67佈設使得該封閉端朝向該蒸氣收集腔體61b，且開放端朝向該液體儲存器61a。此外，每一該等蕊心67之外周表面具有多數個溝槽(蒸氣排放溝槽)，其以該蕊心之中心軸方向延伸，且與該蒸氣收集腔體61b連通。
由於蕊心67以一多孔性構件形成，於該液體儲存器61a中的該液體相工作流體被吸收進入蕊心67，且由於毛細力移至該蕊心67的外周部。接著，於該蕊心67的外周部，該液體相工作流體藉由透過該熱傳導塊61c傳遞來自一電子元件的熱所加熱。因此，該液體相工作流體改變成為氣相(氣體)。
當該工作流體從流體相改變成為氣相時，該工作流體的體積增加。此時，該蕊心67的毛孔充滿了該液體相工作流體。據此，很難使在蕊心67外周部改變成為氣相(氣體)的工作流體進入蕊心67內部。因此，該氣相工作流體透過該氣體管線63從該蒸氣收集腔體61b移動至該冷凝器62。
移動至該冷凝器62的氣相工作流體藉由該鼓風機66所供應之冷空氣冷卻，且改變成為流體相。接著，藉由來自該氣化器61的蒸氣，將該液體相工作流體推出該冷凝器62。該液體相工作流體通過該流體管線64，且移動進入該氣化器61中的該液體儲存器61a。
如此，工作流體於該迴路熱管60中循環，同時從氣相改變成為流體相，且反之亦然。因此，熱從該氣化器61傳導至該冷凝器62，且冷卻連接至該氣化器61的該電子元件。第1A與1B圖中例示的箭頭A表示該工作流體移動的方向。當該氣化器61的溫度，由於來自該電子元件的熱傳導變的高於或等於一預定溫度時，該迴路熱管60開始運作，且當該氣化器61的溫度變得低於該預定溫度時，該迴路熱管60停止運作。
以下描述與該迴路熱管60相關之問題。若該迴路熱管60水平地設置，或其設置使得該氣化器61位於該冷凝器62之下(底加熱模式)，在該迴路熱管60停止運作之後，該液體相工作流體殘留在該氣化器61的液體儲存器61a中。由於毛細力，殘留的液體相工作流體進入每一該等蕊心67的毛孔。因此，該蕊心67的毛孔填滿了液體相工作流體。據此，若該氣化器61的溫度變的高於或等於該預定溫度，該迴路熱管60正常地開始運作。
然而，如果該迴路熱管61設置使得該氣化器61位於該冷凝器62之上(於一頂加熱模式中)，當該迴路熱管60停止運作時，如第2圖中所例示，由於重力，所有的液體相工作 流體移動進入該氣化器61的較低區域。據此，放置於該氣化器61上方區域的蕊心67流失該液體相工作流體。因此，使該蕊心67乾燥。
在此時，如果來自該電子元件的熱傳導至該氣化器61，氣相工作流體產生於該蕊心67的外周部。然而，如例示於第2圖中的箭頭B所表示，該氣相工作流體透過放置於氣化器61上方區域的蕊心67之毛孔，流回該液體儲存器61a。
因此，不會產生用以推動該工作流體從該氣化器61至該冷凝器62的驅動力，因此，該迴路熱管60無法開始運作。因此，連接至該氣化器61的電子元件不會冷卻，導致該電子元件的錯誤運作或故障。
以下描述根據一示範性實施例的一迴路熱管，能可靠地開始其運作，不論該迴路熱管以及使用該迴路熱管的一電子設備的位置。
示範性實施例
第3圖為根據本示範性實施例的一迴路熱管之平面圖。於第3圖中，箭頭C表示該工作流體移動之一方向。
根據本示範性實施例，一迴路熱管100包括一氣化器1、一冷凝器8、一第一氣體管線(管路)12與一第二氣體管線(管路)22、一第一液體管線(管路)13以及一第二液體管線(管路)23。該迴路熱管100具有封閉於其中的乙醇。乙醇係做為工作流體。注意水、丙酮、丁烷、氨氣、戊烷、或二氯氟乙烷可替代乙醇使用。
該氣化器1具有一扁平盤體形狀。該氣化器1熱連接至諸如一CPU的一電子元件。該氣化器1的一端表面(第3圖中左側表面)包括一第一出口部與一第二出口部，氣相工作流體透過其排放。另一端表面(第3圖中右側表面)包括一第一入口部與一第二入口部，液體相工作流體透過其進入該氣化器1。該第一氣體管線12連接至該第一出口部。該第二氣體管線22連接至該第二出口部。該第一液體管線13連接至該第一入口部。該第二液體管線23連接至該第二入口部。
該冷凝器8包括一第一冷凝管線8a，其允許該第一氣體管線12與該第一液體管線13連通，以及一第二冷凝管線8b其允許該第二氣體管線22與該第二液體管線23連通。此外，該第一冷凝管線8a與該第二冷凝管線8b具有鰭片15附加於其上。來自一鼓風機16的冷空氣供應至該鰭片15，因而冷卻流經該第一冷凝管線8a與第二冷凝管線8b的工作流體。根據本示範性實施例，如第3圖中所例示，該鼓風機16放置於該第一冷凝管線8a相對該第二冷凝管線8b的相反側。
雖然本示範性實施例以參照冷卻冷凝器8之鰭片15與鼓風機16而描述，該冷凝器8可藉由將該冷凝器8浸泡至具有低於或等於室溫的溫度之液體內而冷卻。
該氣化器1、該第一氣體管線12、該冷凝器8(該第一冷凝管線8a)，以及該第一液體管線13形成一主要迴路10，工作流體透過此迴路循環。此外，該氣化器1、該第二氣體 管線22、該冷凝器8(該第二冷凝管線8b)，以及該第二液體管線23形成一輔助迴路20，工作流體透過此迴路循環。如第3圖中所例示，該輔助迴路20設置於該主要迴路10之內。
第4A圖為例示於第3圖中的該迴路熱管100的該氣化器1之分解立體圖。第4B圖為該迴路熱管100的該氣化器1，以一平行於一電子元件之連接表面的平面切開的剖面視圖。
如第4B圖中所例示，該氣化器1包括一熱傳導塊2、多數個第一蕊心4a以及一第二蕊心4b。該熱傳導塊2具有形成於其中且佈設於一條線上的穿孔。該等蕊心4a與該蕊心4b***該穿孔且設置於該穿孔中。每一該等蕊心4a與該蕊心4b以多孔性構件形成。每一該等蕊心4a與該蕊心4b設置使得封閉端朝向該第一氣體管線12與該第二氣體管線22，且開放端朝向該第一液體管線13與該第二液體管線23。此外，每一該等蕊心4a與該蕊心4b的外周表面具有多數個溝槽，其以該等蕊心4a與該蕊心4b的中心軸方向延伸。
為了簡單起見，注意根據本示範性實施例，在設置於氣化器1中的多數個蕊心之間，最靠近該冷凝器8的該蕊心的其中之一者，係代表第二蕊心4b，且其他蕊心係代表第一蕊心4a。根據本示範性實施例，該等第一蕊心4a與該第二蕊心4b與彼此類似。然而，該等第一蕊心4a可例如與該第二蕊心4b在尺寸或形狀上不同。
該熱傳導塊2以具有極佳熱傳導性諸如銅或者鋁的金屬製成。該熱傳導塊2與諸如一CPU的一電子元件熱接觸。 如第4B圖中所例示，一蒸氣收集器6設置於該熱傳導塊2的一側，其收集該等蕊心4a與4b的外周部所產生之氣相工作流體。一液體儲存器5設置於另一側，其暫時地儲存從該第一液體管線13與該第二液體管線移動的該液體相工作流體。
該蒸氣收集器6包括一分隔壁7。該蒸氣收集器6藉由該分隔壁7被分隔成一第一蒸氣收集部6a與一第二蒸氣收集部6b。該第一蒸氣收集部6a與該第一氣體管線12連通。於該等第一蕊心4a中產生的該氣相工作流體被收集進入該第一蒸氣收集部6a。該第一蒸氣收集部6a與該等第一蕊心4a形成該主要迴路10的一部分。
該第二蒸氣收集部6b與該第二氣體管線22連通。於該第二蕊心4b中產生的該氣相工作流體被收集進入該第二蒸氣收集部6b。該第二蒸氣收集部6b與該第二蕊心4b形成該輔助迴路20的一部分。
該液體儲存器5不具有一分隔壁。該第一液體管線13連接至該液體儲存器5對應至該第一蒸氣收集部6a的一部分。該第二液體管線23連接至該液體儲存器5對應至該第二蒸氣收集部6b的一部分。
雖然本示範性實施例為參照該輔助迴路20具有單一蕊心(亦即該第二蕊心4b)而描述，可於該輔助迴路20中設置二個或多個蕊心。然而，當該迴路熱管100在頂加熱模式中，由於該迴路熱管100可輕易地開始，希望能將在輔助迴路20中的蕊心數目最小化。此外，雖然本示範性實施例為 參照該主要迴路10具有四個蕊心(該等第一蕊心4a)，可在主要迴路10中設置任何數量的蕊心。
藉由具有上述結構於一頂加熱模式中的該迴路熱管100執行的運作，以下參照第5A與5B圖以及第6A與6B圖的示意剖面圖描述。如第5A與5B圖以及第6A與6B圖中所例示，若該迴路熱管100放置於一頂加熱模式中，該第二蕊心4b位於該等第一蕊心4a之下。
第5A圖例示該迴路熱管100其並未運作。如第5A圖中所例示，若由該迴路熱管100執行的運作停止，由於重力，該液體相工作流體向下移動，且於該第一氣體管線12、該第二氣體管線22、該第一液體管線13、該第二液體管線23、以及該冷凝器8中累積。在此狀況下，停留於該液體儲存器5中的大部分的液體相工作流體，進入連接至該氣化器1較低區域的該第二液體管線23。據此，相對大量的工作流體累積於該輔助迴路20中。
此外，少量的該液體相工作流體維持於該氣化器1的較低區域中。據此，由於毛細作用，該液體相工作流體被放置於該氣化器1的較低區域的該蕊心4b所吸收。因此，該蕊心4b的毛孔填滿了該液體相工作流體。
相比之下，放置於該氣化器1的較高區域的該等蕊心4a為乾燥的，由於被該等蕊心4a所吸收的該液體相工作流體，由於重力向下移動。
當來自於一電子元件的熱傳導至該氣化器1，若該氣化器1的溫度到達或超過一預定溫度，放置於該氣化器1較低 區域的該蕊心4b的外周部產生蒸氣(氣相工作流體)。如第5B圖中所例示，該蒸氣推動於該第二蒸氣收集部6b以及該第二氣體管線22中的該液體相工作流體，朝向該第二液體管線23。因此，該液體相工作流體從該第二液體管線23流入該氣化器1的該液體儲存器5。之後，該液體儲存器5中的工作流體的液體高度升高，且因而液體相工作流體被吸收進入該等蕊心4a。
然而，在該液體相工作流體充分地被吸收進入所有的蕊心4a前，即使在該較低蕊心4a的外周部所產生之該氣相工作流體時，該氣相工作流體通過該第一蒸氣收集部6a以及該等較高蕊心4a而流回該液體儲存器5。據此，在該主要迴路10中沒有開始工作流體的循環。
接著，如第6A圖中所例示，在經過一特定數量的時間之後，在該輔助迴路20中的該液體相工作流體更進一步地被推出而進入該液體儲存器5。因此，該液體儲存器5中的液體高度升高，且因此該液體相工作流體被全部的該等蕊心4a吸收。藉此，在該等蕊心4a中產生的氣相工作流體流入該第一氣體管線12，且停留在該第一氣體管線12中的該液體相工作流體被朝向該第一液體管線13推出該第一氣體管線12。因此，如第6B圖中所例示，該液體儲存器5被該液體相工作流體填滿，因此，在該主要迴路10中開始穩定的工作流體循環。
在該主要迴路10中開始穩定的工作流體循環之後，大量的熱可能從該氣化器1傳遞至該冷凝器8。據此，連接至 該氣化器1的該電子元件可充分地被冷卻。
如上所述，根據本示範性實施例，由於該迴路熱管100具有該主要迴路10與該輔助迴路20，如果該氣化器1的溫度到達或超過該預定溫度，設置於一頂加熱模式中之該迴路熱管可靠地開始運作。
此外，在例示於第1圖中的迴路熱管60，某些原因下可能會有泡泡進入該蕊心67。此時，蒸氣從該蒸氣收集腔體61b流回該液體儲存器61a，因此用以循環該工作流體的該驅動力會顯著地降低(亦即可能出現乾涸)。相比之下，在根據本示範性實施例的該迴路熱管100中，即使當有泡泡進入蕊心4a，因此驅動力在該主要迴路10中減少，由於輔助迴路20的存在，工作流體持續地循環。據此，從該第二液體管線23流出的該工作流體的壓力施加至該液體儲存器5中的液體相工作流體，且該等蕊心4a當中的泡泡隨著時間被朝向該第一蒸氣收集部6a推出。如此，可以抑制乾涸。
注意根據本示範性實施例，若該迴路熱管100水平地設置、或該迴路熱管100設置於底加熱模式中，即使當該迴路熱管100停止運作，充分數量的液體相工作流體遺留在該氣化器的液體儲存器5當中。因此，該工作流體裝載進入該等蕊心4a與該蕊心4b的毛孔中。因此，除了該輔助迴路20之外，在該氣化器1的溫度到達或超過該預定溫度之後，該主要迴路100立即地開始運作。
注意根據本示範性實施例，如第3圖中所例示，該鼓風機16係放置於該第一冷凝管線8a相對該第二冷凝管線8b的 相反側。為此的理由如下。
亦即，若在該輔助迴路20中的該氣相工作流體過度地冷卻，被從氣相轉換成流體相的該工作流體的數量增加。因此，將該液體相工作流體推出而進入該液體儲存器5的該蒸氣數量減少，因此降低該液體儲存器5中液體高度升高的速度。此外，在該迴路熱管100正常地開始運作之後，該主要迴路100主要地傳導熱。據此，為了增進熱傳導效率，希望第一冷凝管線8a相較於該第二冷凝管線8b更強烈地被冷卻。
為此原因，如第3圖中所例示，希望鼓風機16放置於相較該第二冷凝管線8b較靠近第一冷凝管線8a處。
實驗
實際地生產具有上述結構的迴路熱管，且量測該迴路熱管的熱傳阻力。連同一比較性範例在以下描述量測值。
如實施例，生產具有例示於第3、4圖、與第5A、5B圖及第6A、6B圖中結構的一迴路熱管。
氣化器1的尺寸為50mm寬、50mm長及10mm高。該熱傳導塊2以無氧銅製成。該熱傳導塊2具有五個通孔形成於其中。每一該等通孔具有8mm的直徑。該等通孔為平行於彼此地佈設。使用多孔性聚四氟乙烯(PTFE)製成的該等蕊心4a與該蕊心4b***且放置於該等通孔內。
每一該等蕊心4a與該蕊心4b具有一封閉端之柱狀形狀。每一該等蕊心4a與該蕊心4b的外徑為8mm。每一該等蕊心4a與該蕊心4b的內徑為4mm。每一該等蕊心4a與該蕊 心4b的長度為30mm。每一該等蕊心4a與該蕊心4b的外周表面具有多數個溝槽，每一溝槽具有1mm的寬度與1mm的深度。此外，該等蕊心4a與該蕊心4b的平均毛孔直徑大約為10μm，孔洞率約為50%。
具有該等蕊心4a與該蕊心4b放置於其中的該熱傳導塊2係附加至一金屬殼體。藉此，形成包括該液體儲存器5與該蒸氣收集器6的該氣化器1。為了減少熱從該金屬殼體至該工作流體直接地傳遞，具有1mm厚度的一PTFE盤體做為熱絕緣器係接合至該液體儲存器5的內表面。該液體儲存器5的尺寸為6mm寬、46mm長以及10mm高。該液體儲存器5內部體積約為3cc.。此外，於該蒸氣收集器6內提供該分隔壁7。因此，該蒸氣收集器6被分隔成為該第一蒸氣收集部6a與該第二蒸氣收集部6b。
具有外徑為6mm以及內徑為4mm的一銅管路用來生產形成該主要迴路10的該第一氣體管線12、該第一冷凝管線8a、以及該第一液體管線13。此外，具有外徑為4mm以及內徑為3mm的一銅管路用來生產形成該輔助迴路20的該第二氣體管線22、該第二冷凝管線8b、以及該第一液體管線13。
接著，該氣化器1係與該銅管硬焊。此外，可附加一鰭片至該第一冷凝管線8a與該第二冷凝管線8b。藉此，實現例示於第3圖中根據該實施例之包括該主要迴路10與該輔助迴路20的該迴路熱管。
該第一氣體管線12的長度為250mm。該第一冷凝管線 8a的長度為150mm。該第一液體管線13的長度為550mm。此外，該第二氣體管線22的長度為200mm。該第二冷凝管線8b的長度為150mm。該第二液體管線23的長度為500mm。更進一步的，做為工作流體的乙醇係封裝於該迴路熱管中。
此外，做為一比較性範例，生產具有例示於第1圖中結構的一迴路熱管。如該實施例，氣化器61的尺寸為50mm寬、50mm長以及10mm高。該氣體管路63、該冷凝器62以及該液體管路64中的每一者係以一銅管路製成。
根據該實施例與比較性範例的每一迴路熱管，係附加至包括一CPU的一電腦板(一電路板)。注意施加導熱膠至該CPU。
之後，根據該實施例與該比較性範例的電腦板的每一者，垂直地設置，使得該迴路熱管係設置於一頂加熱模式中。接著，研究介於該CPU產生的熱以及該迴路熱管的熱傳阻力之間的關係。
第7圖為一圖表，其例示該實施例與該比較性範例的的熱傳導阻力的研究結果。於圖中，橫座標代表該CPU產生的熱，縱座標代表該二迴路熱管的熱傳導阻力。
如第7圖中所例示，於該比較性範例中的迴路熱管，當該CPU產生的熱為10W時，該熱傳導阻力表現了一個0.4℃/W高值。若該CPU產生的熱增加至高於10W，該CPU的溫度快速地升高。因此，很難去量測熱傳導阻力。此結果指出了該比較性範例中的迴路熱管內出現了乾涸，因此 該工作流體沒有循環。
相比之下，在根據該實施例的迴路熱管中，當該CPU產生的熱為50W時，該熱傳導阻力為0.4℃/W高值。當該CPU產生的熱增加時，該熱傳阻力降低。此外，沒有出現乾涸。此結果指出了，不論該CPU產生的熱，根據該實施例的迴路熱管可以可靠地冷卻CPU。
電子設備
第8圖為包括根據該實施例之該迴路熱管的一電子設備的立體圖。
例如，一電子設備80為刀鋒型伺服器或一tower個人電腦。如第8圖中所例示，一底盤86具有一電路板81，其具有例如一CPU82與一記憶體84安裝於其上，一鼓風機16引入冷空氣進入該底盤86，以及一硬碟驅動機(儲存單元)83放置於其中。根據該示範性實施例(參照第3圖)的該迴路熱管100的該氣化器1係連接至該CPU82。該迴路熱管的該冷凝器8係放置於該鼓風機16的鄰近區域。該第一氣體管線12、該第二氣體管線22、該第一液體管線13、以及該第二液體管線23係連接於該氣化器1與該冷凝器8之間。藉此，形成該主要迴路10與該輔助迴路20。
根據本示範性實施例，該電子設備80具有在一頂加熱模式中的該迴路熱管100設置於其中，其中該氣化器1係位於該冷凝器8之上。如以上所描述，該迴路熱管100包括該主要迴路10以及該輔助迴路20。如果該氣化器1的溫度到達或超過一預定溫度，該迴路熱管100可靠地開始運作且有效 地冷卻該CPU82。藉此，抑制該CPU錯誤運作或故障，因而亦可增加該電子設備80的可靠性。
60‧‧‧迴路熱管
61‧‧‧氣化器
61a‧‧‧液體儲存器
61b‧‧‧蒸氣收集腔體
61c‧‧‧熱傳導塊
62‧‧‧冷凝器
63‧‧‧氣體管線(管路)
64‧‧‧流體管線(管路)
65‧‧‧鰭片
66‧‧‧鼓風機
67‧‧‧蕊心
100‧‧‧迴路熱管
10‧‧‧主要迴路
20‧‧‧輔助迴路
1‧‧‧氣化器
2‧‧‧熱傳導塊
4a‧‧‧第一蕊心
4b‧‧‧第二蕊心
5‧‧‧液體儲存器
6‧‧‧蒸氣收集器
6a‧‧‧第一蒸氣收集部
6b‧‧‧第二蒸氣收集部
7‧‧‧分隔壁
8‧‧‧冷凝器
82‧‧‧CPU
8a‧‧‧第一冷凝管線
8b‧‧‧第二冷凝管線
12‧‧‧第一氣體管線
13‧‧‧第一液體管線
15‧‧‧鰭片
16‧‧‧鼓風機
22‧‧‧第二氣體管線
23‧‧‧第二液體管線
第1A圖為一迴路熱管的一範例之一例示性例示；第1B圖為該迴路熱管的剖面視圖；第2圖例示於第1A與1B圖中所例示的迴路熱管之間題的剖面視圖；第3圖為根據一示範性實施例的一迴路熱管之平面圖；第4A圖為例示於第3圖中的該迴路熱管的一氣化器之分解立體圖；第4B圖為例示於第4A圖中的該氣化器的剖面視圖；第5A與5B圖為根據示範性實施例的該迴路熱管，當該迴路熱管設置於一頂加熱模式時，所執行之運作的示意性例示(第一示意性例示)；第6A與6B圖為根據示範性實施例的該迴路熱管，當該迴路熱管設置於頂加熱模式時，所執行之運作的示意性例示(第二示意性例示)；第7圖例示一圖表其例示根據示範性實施例之該迴路熱管以及一比較性範例之一迴路熱管的熱傳阻力之研究結果；以及第8圖為包括該根據示範性實施例之該迴路熱管的一電子設備的立體圖。
100‧‧‧迴路熱管
10‧‧‧主要迴路
20‧‧‧輔助迴路
1‧‧‧氣化器
8‧‧‧冷凝器
8a‧‧‧第一冷凝管線
8b‧‧‧第二冷凝管線
12‧‧‧第一氣體管線
13‧‧‧第一液體管線
15‧‧‧鰭片
16‧‧‧鼓風機
22‧‧‧第二氣體管線
23‧‧‧第二液體管線

Claims (10)

  1. 一種迴路熱管，其包含：一氣化器，用以轉換液體相工作流體成為氣相工作流體；一冷凝器，用以轉換氣相工作流體成為液體相工作流體；一第一氣體管路與一第一液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環主迴路；以及一第二氣體管路與一第二液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環輔助迴路；其中該氣化器包括一儲存器，其暫時地儲存流自該第一液體管路與該第二液體管路的該液體相工作流體、一第一蒸氣收集器，其與該第一氣體管路連通、一第二蒸氣收集器，其相較於該第一蒸氣收集器較靠近該冷凝器，且其與該第二氣體管路連通、一分隔壁，其將該第一蒸氣收集器從該第二蒸氣收集器分離、由一多孔性構件所形成之一第一蕊心，且設置於該儲存器與該第一蒸氣收集器之間、以及由一多孔性構件所形成之一第二蕊心，且設置於該儲存器與該第二蒸氣收集器之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之迴路熱管，其中該輔助迴路係放置於該主要迴路之內。
  3. 如申請專利範圍第1項之迴路熱管， 其中該氣化器具有一扁平盤體形狀之外觀，且其中該第一蕊心與該第二蕊心係於該氣化器中佈設成一直線。
  4. 如申請專利範圍第1項之迴路熱管，其中該第一蕊心的數量係大於該第二蕊心的數量。
  5. 如申請專利範圍第1項之迴路熱管，其中該冷凝器具有一散熱鰭片附加於其上。
  6. 一種電子設備，其包含：一電路板，具有一電子元件安裝於其上；以及一迴路熱管，該迴路熱管包括一氣化器，用以轉換液體相工作流體成為氣相工作流體，一冷凝器，用以轉換氣相工作流體成為液體相工作流體，一第一氣體管路與一第一液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環主迴路；以及一第二氣體管路與一第二液體管路，用以允許該氣化器與該冷凝器連通，且形成一循環輔助迴路；其中該氣化器包括一儲存器，其暫時地儲存流自該第一液體管路與該第二液體管路的該液體相工作流體、一第一蒸氣收集器，其與該第一氣體管路連通、一第二蒸氣收集器，其相較於該第一蒸氣收集器較靠近該冷凝器，且其與該第二氣體管路連通、 一分隔壁，其將該第一蒸氣收集器從該第二蒸氣收集器分離、由一多孔性構件所形成之一第一蕊心，且設置於該儲存器與該第一蒸氣收集器之間、以及由一多孔性構件所形成之一第二蕊心，且設置於該儲存器與該第二蒸氣收集器之間。
  7. 如申請專利範圍第6項之電子設備，其中該氣化器係設置於該冷凝器之上。
  8. 如申請專利範圍第6項之電子設備，更包含：一鼓風機，用以供應空氣至該冷凝器；其中該鼓風機係設置為較該輔助迴路更靠近該主要迴路。
  9. 如申請專利範圍第6項之電子設備，其中該輔助迴路係放置於該主要迴路之內。
  10. 如申請專利範圍第6項之電子設備，其中該氣化器具有一扁平盤體之外觀，且其中該第一蕊心與該第二蕊心係於該氣化器中佈設成一直線。
TW101123739A 2011-09-29 2012-07-02 迴路熱管及電子設備 TWI451060B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011214168A JP5741354B2 (ja) 2011-09-29 2011-09-29 ループ型ヒートパイプ及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201314159A true TW201314159A (zh) 2013-04-01
TWI451060B TWI451060B (zh) 2014-09-01

Family

ID=47992391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101123739A TWI451060B (zh) 2011-09-29 2012-07-02 迴路熱管及電子設備

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8705236B2 (zh)
JP (1) JP5741354B2 (zh)
CN (1) CN103033078B (zh)
TW (1) TWI451060B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI660149B (zh) * 2018-04-16 2019-05-21 泰碩電子股份有限公司 具有液彈管的迴路熱管

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8422218B2 (en) * 2007-04-16 2013-04-16 Stephen Samuel Fried Liquid cooled condensers for loop heat pipe like enclosure cooling
FR2965903B3 (fr) * 2010-10-08 2012-10-26 Astrium Sas Systeme de transfert de chaleur
JP5906607B2 (ja) * 2011-08-17 2016-04-20 富士通株式会社 ループヒートパイプ及び該ループヒートパイプを備えた電子機器
TW201325421A (zh) * 2011-12-15 2013-06-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 冷卻系統
US8997502B2 (en) * 2012-03-01 2015-04-07 Marlow Industries, Inc. Thermoelectric assembly for improved airflow
US20150062821A1 (en) * 2012-03-22 2015-03-05 Nec Corporation Cooling Structure for Electronic Circuit Board, and Electronic Device Using the Same
TWI566675B (zh) * 2013-08-12 2017-01-11 宏碁股份有限公司 循環散熱模組
TWI576555B (zh) * 2013-08-28 2017-04-01 宏碁股份有限公司 循環散熱模組
TWI579519B (zh) * 2013-09-02 2017-04-21 財團法人工業技術研究院 脈衝型多管式熱管
US10054369B2 (en) * 2013-10-29 2018-08-21 Tai-Her Yang Adjacently-installed temperature equalizer with single side heat transferring
WO2015132250A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-11 Universite Libre De Bruxelles Wick structure for two-phase heat transfer apparatus
US9702635B2 (en) * 2014-12-31 2017-07-11 Cooler Master Co., Ltd. Loop heat pipe structure with liquid and vapor separation
CN104983223A (zh) * 2015-07-10 2015-10-21 袁竹 一种利用热管作换热元件的冷暖床垫或坐垫
CN105246302B (zh) * 2015-11-04 2017-06-30 天津商业大学 一种热管散热装置
CN106183719B (zh) * 2016-07-15 2019-07-12 西安交通大学 一种利用回路热管调节车内温度的***
JP6720752B2 (ja) * 2016-07-25 2020-07-08 富士通株式会社 液浸冷却装置、液浸冷却システム、及び液浸冷却装置の制御方法
CN107801353B (zh) * 2016-09-07 2019-08-06 宏碁股份有限公司 便携式电子装置
CN106440897B (zh) * 2016-09-21 2018-12-04 南昌大学 一种植物叶片仿生脉动热管
TWI604173B (zh) * 2016-11-09 2017-11-01 財團法人金屬工業研究發展中心 Heat sink device applied to loop heat pipe and manufacturing method of its shell
US20180209746A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Asia Vital Components Co., Ltd. Wick structure and loop heat pipe using same
KR102115906B1 (ko) 2017-02-20 2020-06-02 엘지전자 주식회사 제습기
CN106949764A (zh) * 2017-05-04 2017-07-14 广州华钻电子科技有限公司 一种环路均热板
JP6886877B2 (ja) * 2017-07-12 2021-06-16 新光電気工業株式会社 ループ型ヒートパイプ及びその製造方法
CN107782189B (zh) * 2017-09-27 2020-03-03 北京空间飞行器总体设计部 耐正压、大功率平板蒸发器及其加工方法以及基于该蒸发器的平板环路热管
US20190154352A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-23 Asia Vital Components (China) Co., Ltd. Loop heat pipe structure
JP6860086B2 (ja) * 2017-11-29 2021-04-14 富士通株式会社 ループヒートパイプ及び電子機器
KR102015917B1 (ko) * 2018-01-02 2019-08-29 엘지전자 주식회사 열전 모듈을 이용하는 냉각 장치
CN108253830B (zh) * 2018-01-30 2023-11-14 中国科学院理化技术研究所 具有辅助输液管路的回路热管
JP6997008B2 (ja) * 2018-02-27 2022-01-17 新光電気工業株式会社 平板型ループヒートパイプ
TW201945682A (zh) * 2018-04-26 2019-12-01 泰碩電子股份有限公司 透過分隔牆分隔汽態及液態工作流體通道的迴路式均溫裝置
TW201948015A (zh) * 2018-05-04 2019-12-16 泰碩電子股份有限公司 以延伸毛細層連絡複數均溫板的聯合均溫板總成
TWI685638B (zh) * 2018-09-14 2020-02-21 財團法人工業技術研究院 立體脈衝式熱管、立體脈衝式熱管組和散熱模組
JP6904321B2 (ja) * 2018-10-25 2021-07-14 セイコーエプソン株式会社 冷却装置及びプロジェクター
CN109618532B (zh) * 2018-12-18 2020-08-28 山东超越数控电子股份有限公司 一种多通道散热均温装置
JP7210379B2 (ja) * 2019-05-31 2023-01-23 新光電気工業株式会社 ループ型ヒートパイプ
CN112944962A (zh) * 2019-11-26 2021-06-11 兆亮科技股份有限公司 相变化散热器构造
CN111405809A (zh) * 2020-02-29 2020-07-10 苏州浪潮智能科技有限公司 一种电子设备冷却***
JP7390252B2 (ja) 2020-05-12 2023-12-01 新光電気工業株式会社 ループ型ヒートパイプ
JP7336416B2 (ja) * 2020-05-26 2023-08-31 新光電気工業株式会社 ループ型ヒートパイプ
EP3919850A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-08 ABB Schweiz AG Loop heat pipe for low voltage drives
JP7394708B2 (ja) * 2020-06-18 2023-12-08 新光電気工業株式会社 ループ型ヒートパイプ
JP2022006611A (ja) 2020-06-24 2022-01-13 川崎重工業株式会社 蒸発器及びループ型ヒートパイプ
CN113434030B (zh) * 2021-06-16 2023-03-21 华南理工大学 一种用于服务器cpu散热的环路热管散热器及使用方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07127982A (ja) * 1993-11-04 1995-05-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 熱輸送パイプ
FR2752291B1 (fr) * 1996-08-12 1998-09-25 Centre Nat Etd Spatiales Evaporateur capillaire pour boucle diphasique de transfert d'energie entre une source chaude et une source froide
US8047268B1 (en) * 2002-10-02 2011-11-01 Alliant Techsystems Inc. Two-phase heat transfer system and evaporators and condensers for use in heat transfer systems
FR2829746B1 (fr) * 2001-09-18 2003-12-19 Cit Alcatel Dispositif de transfert de chaleur
AR037974A1 (es) * 2001-12-21 2004-12-22 Tth Res Inc Un aparato de serpentina de tubos isotermicos
JP2004190976A (ja) 2002-12-12 2004-07-08 Sony Corp 熱輸送装置及び電子デバイス
CN101013011A (zh) * 2007-02-05 2007-08-08 中山大学 一种多通道自调节回路热管装置
US8100170B2 (en) * 2007-08-01 2012-01-24 Advanced Thermal Device Inc. Evaporator, loop heat pipe module and heat generating apparatus
JP2009115396A (ja) 2007-11-07 2009-05-28 Fujitsu Ltd ループ型ヒートパイプ
JP5061911B2 (ja) * 2008-01-11 2012-10-31 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプおよび電子機器
CN201203077Y (zh) * 2008-05-07 2009-03-04 上海理工大学 一种用于大功率led散热的回路热管装置
CN101478868B (zh) * 2009-01-23 2012-06-13 北京奇宏科技研发中心有限公司 散热装置
JP5304479B2 (ja) * 2009-06-23 2013-10-02 富士通株式会社 熱輸送デバイス、電子機器
JP5471119B2 (ja) * 2009-07-24 2014-04-16 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ、電子装置
JP5287638B2 (ja) * 2009-09-25 2013-09-11 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI660149B (zh) * 2018-04-16 2019-05-21 泰碩電子股份有限公司 具有液彈管的迴路熱管

Also Published As

Publication number Publication date
CN103033078A (zh) 2013-04-10
CN103033078B (zh) 2015-03-04
US8705236B2 (en) 2014-04-22
JP5741354B2 (ja) 2015-07-01
TWI451060B (zh) 2014-09-01
US20130083482A1 (en) 2013-04-04
JP2013072627A (ja) 2013-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI451060B (zh) 迴路熱管及電子設備
CN103629963B (zh) 多尺度毛细芯平板环路热管式散热装置
CN103189708B (zh) 环形热管以及利用该环形热管的电子设备
US10264706B2 (en) Phase change evaporator with heat-dissipating fins and phase change cooling device using the same
TWI818134B (zh) 相變散熱裝置
CN111642103A (zh) 高热流密度多孔热沉流动冷却装置
TWI674738B (zh) 用於電子裝置之熱虹吸系統
TW201447199A (zh) 蒸發器、冷卻裝置及電子設備
US20120132402A1 (en) Loop heat pipe and startup method for the same
CN203672209U (zh) 一种具有梯度孔隙结构毛细吸液芯的微型毛细泵环
TW201407123A (zh) 使用迴路型熱管之冷卻裝置
CN110243217B (zh) 一种带有包围式储液室的平板型环路热管蒸发器
JP2017531154A (ja) 貯留機能を備えた平面型ヒートパイプ
JPWO2013018667A1 (ja) 冷却装置及びそれを用いた電子機器
CN103997877A (zh) 一种高热流密度均温散热装置
CN208547905U (zh) 一种用于刀片服务器中央处理器的热电散热装置
CN104422320B (zh) 热管
JP5370074B2 (ja) ループ型ヒートパイプ及びこれを備えた電子機器
CN114383447A (zh) 蒸发器和环路热管
CN209877718U (zh) 相变散热装置
US20140054009A1 (en) Cooling plate and water cooling device having the same
TWI576556B (zh) 蒸發器、冷卻裝置及電子裝置
CN216385225U (zh) 回路热管
US20120255716A1 (en) Heat dissipation device and manufacturing method thereof
Choi et al. Thermal management of high density power servers using a compact two-phase loop cooling system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees