TWI598560B - 抗重力式的熱管裝置 - Google Patents

Description

抗重力式的熱管裝置

本發明關於一種熱管，特別是指具有抗重力功能的一種熱管裝置。

現今對於電子裝置的效能要求愈來愈高，愈高的效能將導致所產生的熱愈高，因而需要散熱效率愈好的散熱器。

關於在散熱器中扮演快速傳熱角色的熱管，管內係有工作流體或/及蒸汽在熱管的兩端之間來回傳遞。其中，基於重力的影響，使熱空氣上升而冷空氣下降的原理，因此，蒸汽必然是由下往上流動；亦基於重力的影響，使水液只能由上(高處)往下(低處)流，因此，工作流體必然是由上往下流動。

然而，使用了熱管的電子裝置卻不一定會依照熱管的設定方向來使用、安裝或擺放，例如原本的設定是發熱源位於熱管的下端。以智慧型行動電話或平板電腦為例，由於螢幕可隨地心引力方向自動旋轉，因此使用者經常橫著使用或顛倒使用，導致電子裝置內的熱管跟著反過來而變成發熱源位於熱管的上端，此時，蒸汽將難以對抗重力而由上往下流動，冷凝的水液也將難以對抗重力而由下往上流動，熱管的傳熱效率將大打折扣而影響散熱。

因此，如何改善上述缺失，乃為本案發明人所亟欲解決的一大課題。

本發明的目的在於提供一種熱管裝置，具有液、氣分隔的腔體，利用氣體壓力推動液體流動，即使蒸發端位於熱管上端的情況下，仍能正常工作，達到不限制使用方向的效果。

為了達成上述目的，本發明係提供一種熱管裝置，包括：一外管，為一中空管且定義有一長度方向；以及至少一第一毛細結構，沿該長度方向收容並定位於該外管內，該至少一第一毛細結構與該外管之間則形成有至少一蒸汽通道。

本發明另提供一種熱管裝置，包括：一外管，為一中空管且定義有一長度方向；至少一第一毛細結構，沿該長度方向收容並定位於該外管內，該至少一第一毛細結構與該外管之間沿該長度方向形成有至少一蒸汽通道；以及至少一內管，包繞於該至少一第一毛細結構，該至少一第一毛細結構的兩端分別經由該至少一內管的兩端而外露且與該至少一蒸汽通道連通。

相較於先前技術，本發明具有以下功效：能在即使顛倒使用的情況下，仍能對抗重力而正常使用，從而達到不限制使用方向的無使用方向性效果。

1‧‧‧外管

11‧‧‧第一內端

12‧‧‧第二內端

2‧‧‧第一毛細結構

21、22‧‧‧端部

3‧‧‧蒸汽通道

4‧‧‧內管

41、42‧‧‧缺口

5‧‧‧第二毛細結構

51、52‧‧‧凹部

7‧‧‧第三毛細結構

D‧‧‧長度方向

H‧‧‧發熱源

圖1 為本發明第一實施例於縱剖時的剖視示意圖。

圖2 為本發明依據圖1於橫剖時的剖視示意圖。

圖3 為本發明第二實施例於橫剖時的剖視示意圖。

圖4 為本發明第三實施例於橫剖時的剖視示意圖。

圖5 為本發明第四實施例於縱剖時的剖視示意圖。

圖6 為本發明依據圖5之蒸汽和水的流動示意圖。

圖7 為本發明第五實施例於縱剖時的剖視示意圖。

圖8 為本發明依據圖7之蒸汽和水的流動示意圖。

圖9 為本發明第六實施例於縱剖時的剖視示意圖。

有關本發明的詳細說明和技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。

本發明提供一種抗重力式的熱管裝置，能迫使蒸汽由上往下流動，並順勢推擠熱交換後的凝結水由下往上流動，從而適用於方向不固定或無使用方向性的電子裝置。如圖1~圖2所示為本發明的第一實施例，如圖3、圖4、圖5所示分別為本發明的第二、三、四實施例，如圖7、圖9所示分別為本發明的第五、六實施例，如圖6、圖8則分別為本發明第四、五實施例之蒸汽和水的流動示意圖。

如圖1和圖2所示本發明第一實施例的熱管裝置，包括一外管1以及至少一第一毛細結構2，第一毛細結構2的數量不限，於本實施例中則以一根第一毛細結構2為例進行說明。外管1為一中空管且具有彼此相對的一端和另一端，由外管1的一端到另一端(或由另一端到一端)則定義為一長度方向D。

第一毛細結構2係沿長度方向D收容並定位於外管1內，定位的方式不限，於本實施例中則以本段後述的方式為例進行說明：外管1具有彼此相對的一第一內端11和一第二內端12，第一毛細結構2的兩端則分別抵接於第一內端11和第二內端12而定位於外管1內，以能利用第一毛細結構2而在外管1內的兩端之間快速地傳遞水。

第一毛細結構2與外管1之間還沿長度方向D形成有至少一蒸汽通道3，如此組合成本發明第一實施例的熱管裝置。其中，蒸汽通道3的數量不限，於本實施例中，由於第一毛細結構2的外周緣與外管1的內壁之間係彼此間隔而不接觸(見圖2)，且不限定第一毛細結構2一定位在外管1的中央，只要不接觸外管1的內壁即可，因此，第一毛細結構2與外管1之間僅形成有一個蒸汽通道3。然而，在圖中未示的實施例中，若第一毛細結構2被製造成橢圓柱狀而非圖2所示的圓柱狀，就能將外管1的中空內部區隔出兩個蒸汽通道(圖中未示)。

第一毛細結構2係為一實心毛細結構，但不限定是何種實心毛細結構，於本實施例中則以粉末繞結式毛細結構(如各圖所示)或緊密地成捆捲繞的金屬網式毛細結構(圖中未示)為例進行說明。

如圖3所示本發明第二實施例的熱管裝置，大致與前述第一實施例相同，差異僅在第二實施例之第一毛細結構2的外周緣係局部接觸於外管1的內壁。

如圖4所示本發明第三實施例的熱管裝置，大致與前述第一實施例相同，差異僅在第三實施例之第一毛細結構2的數量係為多數且彼此間隔，各第一毛細結構2的外周緣與外管1的內壁之間亦皆彼此間隔而不接觸。

如圖5所示本發明第四實施例的熱管裝置，大致與前述第一實施例中相同，差異僅在第四實施例進一步包括一內管4。內管4包繞於第一毛細結構2，並使第一毛細結構2的兩端部21、22分別自內管的兩端外露，外露的方式不限，於本實施例中則以本段後述的方式為例進行說明：內管4的兩端分別開設有至少一缺口41、42，第一毛細結構2的兩端部21、22則分別經由內管4一端的缺口41和內管4另一端的缺口42而外露，並使外露後的兩端部21、22與蒸汽通道3連通。

如圖6所示，當本發明第四實施例的熱管裝置以其上端部為蒸發端時，熱管裝置的下端部則為冷凝端，因此，本發明熱管裝置的上端部任一側(例如：頂側，見圖6；或圍繞著頂側的旁側，圖中未示)係與發熱源H貼接。當熱管裝置內的工作流體因為發熱源H的熱而蒸發時，由於唯一能讓蒸汽流動的就只有蒸汽通道3，因而迫使蒸汽經由蒸汽通道3由上往下流動(虛線箭頭，與一般蒸汽必然由下往上流動的方向相反)；當蒸汽流至冷凝端時，將凝結成水，水則受到蒸汽的推擠以及第一毛細結構2的吸水作用，以由下往上經由第一毛細結構2回到蒸發端(空心的虛線箭頭，與一般水必然由上往下流動的重力方向相反)，再受熱變成蒸汽，如此循環。

本發明熱管裝置的蒸發端和冷凝端並不限於圖6所示的配置方式，在使用上當然亦可反過來，也就是也可改以熱管裝置的上端部為冷凝端，下端部則為蒸發端。

如圖7和圖8所示本發明第五實施例的熱管裝置，大致與前述第一實施例相同，差異僅在還包括有一內管4以及不同的第一毛細結構2定位方式，較佳則還包括二第二毛細結構5。

內管4包繞於第一毛細結構2，並使第一毛細結構2的兩端能分別經由內管4的兩端而外露，外露的方式不限，於本實施例中則以第一毛細結構2的兩端部21、22凸出於內管4的兩端之外而外露為例進行說明，也就是第一毛細結構2的長度大於內管4的長度。

二第二毛細結構5分別設置(充填)於外管1的第一內端11內和第二內端12內，第一毛細結構2的兩端則分別連接且定位於二第二毛細結構5，連接且定位的方式不限，於本實施例中則以本段後述的方式為例進行說明：各第二毛細結構5係具有一定的厚度，以利於在其一端而各開設一凹部51、52，第一毛細結構2的兩端部21、22則分別插接於各第二毛細結構5的凹部51、52而定位(第 一毛細結構2的兩端部21、22係可完全接合於第二毛細結構5)，使第一毛細結構2連接於二第二毛細結構5之間而連通，水則能從一端的第二毛細結構5經由第一毛細結構2而流至另一端的第二毛細結構5。此時，內管4與外管1之間以及二第二毛細結構5之間則形成前述的蒸汽通道3，且第一毛細結構2的兩端部21、22係分別經由二第二毛細結構5而與蒸汽通道3連通。

如圖8所示，本發明第五實施例的熱管裝置係以其上端部為蒸發端，下端部則為冷凝端。當熱管裝置內的工作流體因為發熱源H的熱而蒸發時，由於唯一能讓蒸汽流動的就只有蒸汽通道3，因而迫使蒸汽經由蒸汽通道3由上往下流動(虛線箭頭)；當蒸汽流至冷凝端時，將凝結成水，水則受到蒸汽的推擠以及第一、二毛細結構2、5的吸水作用，以從下端的第二毛細結構5，由下往上經由第一毛細結構2回到上端的第二毛細結構5所在的蒸發端(空心的虛線箭頭)，再受熱變成蒸汽，如此循環。

如圖9所示本發明第六實施例的熱管裝置，大致與前述第五實施例中相同，差異僅在第六實施例進一步包括一第三毛細結構7。第三毛細結構7係設置於外管1的內壁且連接於二第二毛細結構5之間，以輔助第一毛細結構2(亦連接於二第二毛細結構5之間)在外管1內的兩端之間傳遞水，從而具有提升傳遞水之速度的功效。

此外，本發明第四~六實施例亦都能如第一、二、三實施例那樣，讓第一毛細結構2的外周緣與外管1的內壁之間彼此間隔而不接觸(參圖2，但不限定一定要位在外管1的中間)；或讓第一毛細結構2的外周緣僅局部接觸於外管1的內壁(參圖3)；又或讓第一毛細結構2和內管4皆為多數，各內管4包繞於各第一毛細結構2，且各內管4之間亦彼此間隔而不接觸(參圖4)。至於各第二毛細結構5和第三毛細結構7係為何種毛細結構，則可為相同於或相異於第一毛細結構2。

綜上所述，本發明相較於先前技術係具有以下功效：能在即使顛倒使用本發明熱管裝置的情況下，仍能對抗重力使蒸汽由上往下流動、使水由下往上流動，達到不限制使用方向的無使用方向性效果，完全適用於現今許多本身即無使用方向性的電子裝置。換言之，本發明熱管裝置既可正向使用(發熱源H位於熱管裝置的下端，圖中未示)也可反向使用(發熱源H位於熱管裝置的上端，如圖6和圖8所示)，因此本發明熱管裝置並無使用方向性。

以上所述者，僅為本發明之較佳可行實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本發明之權利範圍內，合予陳明。

1‧‧‧外管

11‧‧‧第一內端

12‧‧‧第二內端

2‧‧‧第一毛細結構

3‧‧‧蒸汽通道

D‧‧‧長度方向

Claims (18)

1. 一種熱管裝置，包括：一外管，為一中空管且定義有一長度方向；至少一第一毛細結構，沿該長度方向收容並定位於該外管內，該至少一第一毛細結構的兩端分別抵接於該外管的兩內端，該至少一第一毛細結構與該外管之間則形成有至少一蒸汽通道；以及至少一內管，包繞於該至少一第一毛細結構，該內管的兩端分別開設有至少一缺口，該第一毛細結構的兩端部分別經由該內管一端的該至少一缺口和該內管另一端的該至少一缺口而外露且與該蒸汽通道連通。
2. 如請求項1所述之熱管裝置，其中該外管具有彼此相對的一第一內端和一第二內端，該至少一第一毛細結構的兩端係分別抵接於該外管之該第一內端和該第二內端而定位。
3. 如請求項1或2所述之熱管裝置，其中該至少一蒸汽通道係沿該長度方向形成於該至少一內管與該外管之間。
4. 如請求項1或2所述之熱管裝置，其中該至少一內管的外周緣與該外管的內壁之間係彼此間隔。
5. 如請求項1或2所述之熱管裝置，其中該至少一內管的外周緣係局部接觸於該外管的內壁。
6. 如請求項1或2所述之熱管裝置，其中該至少一第一毛細結構係為一實心毛細結構。
7. 如請求項6所述之熱管裝置，其中該至少一第一毛細結構係為一粉末繞結式毛細結構或為緊密地成捆捲繞的一金屬網式毛細結構。
8. 如請求項1或2所述之熱管裝置，其中之第一毛細結構係為多數設置。
9. 一種熱管裝置，包括：一外管，為一中空管且定義有一長度方向；至少一第一毛細結構，沿該長度方向收容於該外管內；二第二毛細結構，分別設置於該外管的兩內端內，該至少一第一毛細結構僅其兩端部分別連接且定位於該二第二毛細結構；以及至少一內管，包繞於該至少一第一毛細結構，該至少一內管的兩端分別連接於該二第二毛細結構，該至少一內管、該二第二毛細結構與該外管之間沿該長度方向形成有至少一蒸汽通道，該至少一蒸汽通道則僅與該二第二毛細結構直接連通。
10. 如請求項9所述之熱管裝置，其中該外管具有彼此相對的一第一內端和一第二內端，該二第二毛細結構分別設置於該第一內端內和該第二內端內。
11. 如請求項9所述之熱管裝置，其中各該第二毛細結構係各開設有至少一凹部，該至少一第一毛細結構的該兩端部分別插接於各該第二毛細結構的該至少一凹部而定位。
12. 如請求項9所述之熱管裝置，其中該二第二毛細結構與該至少一第一毛細結構係為相同或相異的毛細結構。
13. 如請求項9所述之熱管裝置，進一步包括一第三毛細結構，該第三毛細結構設置於該外管的內壁且連接於該二第二毛細結構之間。
14. 如請求項9-13任一項所述之熱管裝置，其中該至少一內管的外周緣與該外管的內壁之間係彼此間隔。
15. 如請求項9-13任一項所述之熱管裝置，其中該至少一內管的外周緣係局部接觸於該外管的內壁。
16. 如請求項9-13任一項所述之熱管裝置，其中該至少一第一毛細結構係為一實心毛細結構。
17. 如請求項16所述之熱管裝置，其中該至少一第一毛細結構係為一粉末繞結式毛細結構或為緊密地成捆捲繞的一金屬網式毛細結構。
18. 如請求項9-13任一項所述之熱管裝置，其中之第一毛細結構和其中之內管皆為多數設置，各該內管包繞於各該第一毛細結構。