热管的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种热管。热管包括一第一管体以及至少一第二管体。第一管体构成一封闭空间。第二管体设置于封闭空间。第二管体的内部不存在毛细结构。其中，第一管体与第二管体之间不存在毛细结构。本发明的热管的具有一第一管体及设置于其内的一第二管体，由于此结构于制作上较为简单，因此能提高热管制作的品质与良率，并能降低成本。
【专利说明】
热管
技术领域
[0001]本发明关于一种热管，特别关于一种利用蒸汽压力差驱动工作流体的热管。
【背景技术】
[0002]现有的热管主要由一封闭金属管体、其内的毛细芯结构及填充于金属管体内的热传流体所组成，并于金属管体内保持适当真空度，以降低热管启动温差。利用热管的蒸发端部(Evaporator)设置于热源，使热源产生的热将管内的流体(液相)蒸发吸热(潜热)而汽化(汽相)，所产生的蒸汽由蒸汽压力差驱动流向热管的冷凝部(Condenser)，蒸汽于冷凝部释放潜热即冷凝回复成液相，再通过毛细力驱动经毛细芯结构返回蒸发部热管即通过上述结构迅速地将热传导出去。
[0003]由于热管构造简单且具有高传导性能、低热阻等优点，早已应用于电子或其它不同散热领域中。然而，由于电子应用产品持续朝可携式、轻薄化、4K影像、4G传输、高附加功能发展，使得发热量随之提高，现有的热管已无法满足此高热量与高热通量需求，因而必须进一步提升热管性能，例如通过改良毛细芯的制作方式，或者利用复合式毛细结构，以提升毛细结构体的毛细力。然而，该些改良的方式多数需要较冗长的制作程序及时间，且形成的热管结构仍过于复杂，无法同时兼顾成本及热管效果。
[0004]再者，现有的热管于作动循环时，蒸汽与工作流体流动的方向相反，且由于蒸汽与工作流体介面没有做有效隔离，工作流体必须再克服蒸汽阻力后方能回到蒸发部再次循环，以致热管需符合毛细限制，即内部毛细力必须大于蒸汽压力、流体回流阻力与重力等合力，热管才能不断作动循环。
[0005]因此，如何提供一种热管，能在简单的结构设计的基础下，提升其热传量，并能有效解决电子产品高热量与高热通量之需求，已成为重要课题之一。
【发明内容】
[0006]有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种热管，能在简单的结构设计的基础下，提升其热传量，并能有效解决电子产品高热量与高热通量的需求。
[0007]为达上述目的，依据本发明的一种热管。热管包括一第一管体以及至少一第二管体。第一管体构成一封闭空间。第二管体设置于封闭空间。第二管体的内部不存在毛细结构。其中，第一管体与第二管体之间不存在毛细结构。
[0008]在一实施例中，第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积大于中段部的截面积。
[0009]在一实施例中，第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积小于中段部的截面积。
[0010]为达上述目的，依据本发明的一种热管。热管包括一第一管体以及至少一第二管体。第一管体构成一封闭空间。第一管体的内壁不存在毛细结构。第二管体设置于封闭空间。第二管体的外壁不存在毛细结构。
[0011]在一实施例中，第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积大于中段部的截面积。
[0012]在一实施例中，第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积小于中段部的截面积。
[0013]为达上述目的，依据本发明的一种热管。热管包括一第一管体。第一管体构成一封闭空间且第一管体的内壁不存在毛细结构。第一管体的部分管壁形变以定义出至少一第一管段部及一第二管段部。第二管段部具有一第一开口及一第二开口。一第一开口及第二开口分别与第一管段部连通。
[0014]在一实施例中，第二管段部于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积大于中段部的截面积。
[0015]在一实施例中，第二管段部于其轴向方向上具有二端部，以及一位于二端部之间的中段部。二端部其中之一的截面积小于中段部的截面积。
[0016]在一实施例中，第二管段部之尺寸小于第一管段部之尺寸。
[0017]承上所述，本发明的热管的具有一第一管体及设置于其内的一第二管体，由于此结构于制作上较为简单，因此能提高热管制作的品质与良率，并能降低成本。此外，本发明的热管以内外管形式的结构改善热管内部液汽循环的效率，进而提升热管的热传能力，特别适合利于抵抗暂态的热冲击，能够有效解决高热量与高热通量需求。
【附图说明】
[0018]图1A为本发明较佳实施例的热管的部分结构示意图。
[0019]图1B为图1A所示的热管的A-A截面线的截面示意图。
[0020]图1C为图1A所示的热管经压扁处理后的结构示意图。
[0021]图1D为图1C所示的热管的B-B截面线的截面示意图。
[0022]图1E为图1A所示的热管的侧截面示意图。
[0023]图1F为本发明另一实施例的一种热管的侧截面不意图。
[0024]图2为本发明其他实施例的热管的部分结构示意图。
[0025]图3A为本发明另一实施例的热管的部分结构示意图。
[0026]图3B为图3A所示的热管的C-C截面线的截面示意图。
[0027]图4A为本发明另一实施例的热管的结构示意图。
[0028]图4B为图4A所示的热管的俯视透视图。
[0029]图中各附图标记说明如下。
[0030]H、H1、H2、H3、H4:热管
[0031]1、lb、lc、Id:第一管体
[0032]10、10c:封闭空间
[0033]1d:第一管段部
[0034]ll、lld、12、12d、21b、21d、22b、22d:端部
[0035]2、2a、2b、2c:第二管体
[0036]2d:第二管段部
[0037]Mb、Md:中段部
[0038]24d:第一开口
[0039]25d:第二开口
[0040]A:绝热部
[0041]A-A、B-B、C_C:截面线
[0042]C:冷凝部
[0043]Dl:轴向方向
[0044]D2:径向方向
[0045]E:蒸发部
【具体实施方式】
[0046]以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例之一种热管，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
[0047]图1A为本发明较佳实施例的热管的部分结构示意图，图1B为图1A所示的热管的A-A截面线的截面示意图，请同时参考图1A及图1B所示，于本实施例中，热管H具有一第一管体I以及至少一第二管体2，本实施例中以一第二管体2为例进行说明。其中，第一管体I构成一封闭空间10，第二管体2则设置于封闭空间10内，且第一管体I与第二管体2之间不存在毛细结构。
[0048]于本实施例中，第一管体I为一椭圆柱状的薄型中空管体，且第一管体I于其径向方向D2上的截面为等截面。第一管体I可例如由铜、银、铝、其合金或其它具有良好热传导性的金属材料制造而成。于实际应用中，第一管体I内除设置有第二管体2，另外更包含工作流体(图未示)，工作流体可为任何利于蒸发散热之流体为无机化合物、醇类、酮类、液态金属、冷煤、有机化合物或其混合物皆为所叙述的工作流体。另外，第一管体I的形状、尺寸皆非限制性者，例如可为圆柱管体或长方管体，端部视其设置的环境、空间、导热量及温度决定。
[0049]图1C为图1A所示的热管经压扁处理后的结构示意图，图1D为图1C所示的热管的B-B截面线的截面示意图。请同时参考图1A、图1C及图1D所示，本实施例的热管H的形成方法是将第二管体2设置于第一管体I的内，待工作流体注入后再抽真空以完成热管H的制作，并同时对第一管体I及第二管体2进行压扁(扁平化处理)等后制程成形；或者，亦可先对第一管体I及第二管体2抽真空后再注水，完成热管H的制作，本发明于此不限。换言之，本实施例的热管H的第一管体I的轴向方向Dl上的二端部11、12皆为封闭，以形成封闭空间10。
[0050]接着请参考图1E所示，以下更详细说明本实施例的热管H的结构，第一管体I具有一蒸发部E、一绝热部A及一冷凝部C，蒸发部E、绝热部A及冷凝部C相互连通以定义出该封闭空间10。蒸发部E与冷凝部C分别靠近第一管体I的二端部11、12，而绝热部A则位于蒸发部E与冷凝部C之间，另外关于图1E所显示的绝热部A及冷凝部C所涵盖的区域仅供示意而非用以限制其涵盖的范围。于本实施例中，第二管体2位于部分的蒸发部E、部分的冷凝部C与全部的绝热部A。然此非限制性者，于其他实施例中(如图1F所示)，热管Hl的第二管体2a则仅位于部分的冷凝部C与全部的该绝热部A。
[0051]实际应用热管H时，设置于热源的一端为热管H的蒸发部E，远离热源的一端为热管H的冷凝部C。于散热过程中，靠近蒸发部E的工作流体因热源产生的潜热将工作流体蒸发汽化，而工作流体汽化后往第一管体的冷凝部C方向移动，并于移动到冷凝部C的过程中逐渐冷凝回液态的工作流体，此时蒸发部E蒸发为高压区，冷凝部C则逐渐凝结为低压区，通过热管H内所形成的蒸汽压力差驱动蒸汽于第一管体I内由蒸发部E经由绝热部A往冷凝部C移动，并驱动工作流体于第二管体2内由冷凝部C经由绝热部A往蒸发E部流动，亦即，冷凝的工作流体可通过蒸汽压力差推入第二管体2，并于第二管体2内再输送流动至蒸发部E。换言之，热源产生的热通过管内的工作流体(液相)蒸发吸热而汽化(汽相)，所产生的蒸汽由蒸汽压力差驱动流向热管H的冷凝部C，蒸汽于冷凝部C释放潜热即冷凝回复成液相的工作流体。如此不断循环以通过本实施例的热管H进行散热。
[0052]此外，由于本实施例的热管H于第一管体I与第二管体2之间不存在毛细结构，即热管H的第一管体I的内壁不存在毛细结构且第二管体2的外壁亦不存在毛细结构，因此热管H能够改善液汽循环以提升热管H的热传能力，由于热管H系以蒸汽压驱动工作流体回流，较无抗重力问题，能承受发热源功率突增的变化。更佳地，本实施例的热管H由于结构简单，因此可提高热管制作的品质与良率，降低成本。
[0053]图2为本发明其他实施例的热管的部分结构示意图。于本实施例中，热管H2具有与前述实施例的热管Hl大致相同的结构，惟热管H2的第二管体2b与前述的第二管体2于结构上具有些微的差异。详细而言，热管H2的第二管体2b于其轴向方向Dl上具有二端部21b、22b，以及一位于二端部21b、22b之间的中段部23b，二端部21b、22b其中之一的截面积大于或小于中段部23b的截面积。以本实施例而言，端部21b具有一渐缩的结构，因此其截面积小于中段部23b的截面积；而端部22b则具有一渐扩的结构，因此其截面积大于中段部23b的截面积。通过本实施例的第二管体2b的结构，当第二管体2b将其作为蒸发部的一端(本实施例以端部21b为例)进行缩管处理时，可以有防止蒸汽回流至第二管体2b，进而使第一管体Ib及第二管体2b之间的蒸汽传热效率显著提升。此外，当第二管体2b将其作为冷凝部的一端(本实施例以端部22b为例)进行扩管处理时，可以提升液体进入第二管体2b的回流能力，进而使第一管体Ib及第二管体2b之间的蒸汽传热效率显著提升。
[0054]另外上述关于第二管体2b的二端部21b、22b的结构非限制性者，于其他实施例中，二端部21b、22b亦可分别为渐扩及渐缩的构型，具体根据热管在使用上的需求进行设
i+o
[0055]图3A为本发明另一实施例的热管的部分结构示意图，图3B为图3A所示的热管的C-C截面线的截面示意图，请同时参考图3A及图3B所示，相较于前述各实施例，热管H3具有较大的第一管体lc，换言之，第一管体Ic具有较大的封闭空间10c。其中，热管H3具有多个第二管体2c，第二管体2c于第一管体Ic内相邻排列。透过多数个第二管体2c的设置，可形成面积较大的扁平热管H3。由于本实施例的热管H3同样经压扁处理，第一管体Ic的内表面系顶抵于第二管体2c的外管壁，使第二管体2c能够做为热管H3的支撑结构，防止热管H3凹陷变形。
[0056]图4A为本发明另一实施例的热管的部分结构示意图，图4B为图4A所示的热管的俯视透视图，请同时参考图4A及图4B所示，于本实施例中，热管H4包括一第一管体ld，第一管体Id呈一封闭空间且内壁不存在毛细结构。其中，第一管体Id的部分管壁形变以定义出至少一第一管段部1d及第二管段部2d。其中，当以整体观之，第一管段部1d及第二管段部2d系实质上等同如前述实施例(图1A之热管H)的封闭空间10及第二管体2的结构；换言之，本实施例的第二管段部2d是形成自第一管体Id的部分结构。
[0057]详细而言，第二管段部2d具有一第一开口 24d及一第二开口 25d，第一开口 24d及第二开口 25d分别与第一管段部1d连通，使得热管H4能够与前述实施例的热管H具有相同的散热机制，即以蒸汽压驱动工作流体在第二管段部2d及第一管段部1d中回流，以达到散热的目的。
[0058]进一步而言，由于本实施例的第二管段部2d的尺寸小于第一管段部1d的尺寸，即热管H4的液体通道(第二管段部2d)的尺寸小于其气体通道(第一管段部1d)，从而使热管H4具有较佳的散热效率。而另一方面，由于本实施例的热管H4以直接挤压第一管体Id的方式形成供工作流体及蒸汽往复流动的通道，能够较为简化制程，且更可避免多管体设置可能产生的移位问题。
[0059]此外，与前述实施例的热管H2相同的是，热管H4的第二管段部2d于其轴向方向Dl上具有二端部21d、22d，以及一位于二端部21d、22d之间的中段部23d。其中，端部21d具有一渐缩的结构(图未示)，因此其截面积小于中段部23d的截面积；而端部22d则具有一渐扩的结构(图未示)，因此其截面积大于中段部23d的截面积。通过此热管H4的结构设计，同样可提升第二管段部2d的回流能力，并使第一管段部1d及第二管段部2d之间的蒸汽传热效率显著提升。
[0060]综上所述，本发明的热管的具有一第一管体及设置于其内的一第二管体，由于此结构于制作上较为简单，因此能提高热管制作的品质与良率，并能降低成本。此外，本发明的热管是以内外管形式的结构改善热管内部液汽循环的效率，进而提升热管的热传能力，特别适合利于抵抗暂态的热冲击，能够有效解决高热量与高热通量需求。
[0061]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之申请专利范围中。
【主权项】
1.一种热管，其特征在于，包括: 一第一管体，构成一封闭空间；以及 至少一第二管体，设置于该封闭空间，该第二管体的内部不存在毛细结构， 其中，该第一管体与该第二管体之间不存在毛细结构。2.如权利要求1所述的热管，其特征在于，该第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积大于该中段部的截面积。3.如权利要求1所述的热管，其特征在于，该第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积小于该中段部的截面积。4.一种热管，其特征在于，包括: 一第一管体，构成一封闭空间，该第一管体的内壁不存在毛细结构；以及 至少一第二管体，设置于该封闭空间，该第二管体的外壁不存在毛细结构。5.如权利要求4所述的热管，其特征在于，该第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积大于该中段部的截面积。6.如权利要求4所述的热管，其特征在于，该第二管体于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积小于该中段部的截面积。7.—种热管，其特征在于，包括: 一第一管体，构成一封闭空间且该第一管体的内壁不存在毛细结构，该第一管体的部分管壁形变以定义出至少一第一管段部及一第二管段部，该第二管段部具有一第一开口及一第二开口，该一第一开口及该第二开口分别与该第一管段部连通。8.如权利要求7所述的热管，其特征在于，该第二管段部于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积大于该中段部的截面积。9.如权利要求7所述的热管，其特征在于，该第二管段部于其轴向方向上具有二端部，以及一位于该二端部之间的中段部，该二端部其中之一的截面积小于该中段部的截面积。10.如权利要求7所述的热管，其特征在于，该第二管段部之尺寸小于该第一管段部之尺寸。
【文档编号】F28D15/02GK105823359SQ201510011351
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月9日
【发明人】黄世霖, 陈秋恭, 吴斯文, 王体军
【申请人】台达电子工业股份有限公司