TWI413887B

TWI413887B - 熱管結構

Info

Publication number: TWI413887B
Application number: TW097100549A
Authority: TW
Inventors: Wei Chung Hsiao; Hsuan Cheng Wang; Chi Wei Tien
Original assignee: Compal Electronics Inc
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-01-07
Publication date: 2013-11-01
Also published as: US8162036B2; TW200931230A; US20090173475A1

Description

熱管結構

本發明是有關於一種熱傳遞結構(heat transfer structure)，且特別是有關於一種應用於電子裝置的熱管結構(heat pipe structure)。

隨著電子電路朝著高積集度、小體積發展，許多種類的電子裝置得以越來越輕、薄、短、小。然而，當電子裝置小型化的同時，衍生出的問題則是電子裝置之發熱元件所產生的熱越來越集中，越來越難散逸至環境中，而容易導致電子裝置之發熱元件過熱。為了解決電子裝置之發熱元件因過熱而無法正常工作的問題，散熱技術便顯得格外重要。熱管為散熱技術中常使用的傳熱元件，因此如何改變熱管結構以增加熱管的熱傳遞效率為散熱技術中關鍵之課題。

本發明提供一種熱管結構，其具有良好的熱傳遞效率。

本發明提供一種熱管結構，其經過壓扁製程後，會具有良好的熱傳遞效率。

本發明提出一種熱管結構，其包括一管體以及一工質。管體具有二相對之封閉端、一內壁面、一壓縮部以及一展開部。內壁面與此二相對之封閉端形成一空腔。壓縮部包含多數個第一溝槽且這些第一溝槽位於內壁面，其中任一多數個第一溝槽包含一第一寬度。展開部包含多數個第二溝槽且這些第二溝槽位於內壁面，其中任一多數個第二溝槽包含一第二寬度且第一寬度約等於第二寬度。工質位於空腔中。

在本發明之一實施例中，管體更具有一外壁面且外壁面具有一施工標記。

在本發明之一實施例中，施工標記位於壓縮部。

在本發明之一實施例中，施工標記位於展開部。

在本發明之一實施例中，管體為一扁圓形管體。

在本發明之一實施例中，壓縮部為一彎折部。

在本發明之一實施例中，展開部與壓縮部連接。

本發明再提出一種熱管結構，其包括一管體以及一工質。管體具有二相對之封閉端、一內壁面、一預定壓縮部以及一預定展開部。內壁面與此二相對之封閉端形成一空腔。預定壓縮部包含多數個第一溝槽且這些第一溝槽位於內壁面，其中任一多數個第一溝槽包含一第一寬度。預定展開部包含多數個第二溝槽且這些第二溝槽位於內壁面，其中任一多數個第二溝槽包含一第二寬度且第一寬度大於第二寬度。工質位於空腔中。

在本發明之一實施例中，施工標記位於預定壓縮部。

在本發明之一實施例中，施工標記位於預定展開部。

在本發明之一實施例中，管體為一圓形管體。

在本發明之一實施例中，預定壓縮部為一預定彎折部。

在本發明之一實施例中，預定展開部與預定壓縮部連接。

在本發明之一實施例中，熱管結構為利用一金屬粉末燒結法所形成。

在本發明之一實施例中，熱管結構為將一金屬圓管經過一切削製程所形成。

在本發明之一實施例中，熱管結構應用於一電子裝置內。

本發明之具預定壓縮部與預定展開部的熱管結構在壓扁製程前，預定壓縮部之任一第一溝槽的第一寬度大於預定展開部之任一第二溝槽的第二寬度。因此，當此熱管結構受壓而成為具壓縮部與展開部的熱管結構時，壓縮部之任一第一溝槽的第一寬度會約等於展開部之任一第二溝槽的第二寬度。如此一來，熱管結構在受壓後，壓縮部之第一溝槽並不會變得過小而導致在第一溝槽中之工質流速過慢，因此本發明之熱管結構具有良好的熱傳遞效率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明是有關於一種應用於電子裝置的熱管結構。圖1A為利用本發明一實施例之熱管結構以將一發熱元件的熱傳遞至一散熱器的示意圖，圖1B為圖1A之熱管結構沿著線II－II的剖面圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例之熱管結構200包括一管體210以及一工質220。管體210具有二相對之封閉端212a與212b以及一內壁面214。在本實施例中，管體210例如為一扁圓形管體，且管體210可利用其呈平面的一外表面216與一發熱元件50緊密接觸，其中發熱元件50例如為一電子元件或其他在工作狀態下會發熱的元件。內壁面214、封閉端212a與封閉端212b成形一空腔V。工質220位於空腔V中，其中工質220例如為水、丙酮(acetone)、氨水(ammonia)、冷卻劑(refrigerant)、固態酒精或其他揮發性流體或固體。在本案中利用液態工質進行敘述但並不限制工質在本發明案中的型態。

管體210更具有二相對之壓縮部P1以及二相對之展開部P2。在本實施例中，壓縮部P1例如為一彎折部，且各壓縮部P1的彎曲程度大於各展開部P2的彎曲程度。在本實施例中，各壓縮部P1由封閉端212a延伸至封閉端212b，且各壓縮部P1在內壁面214上具有一第一毛細結構218a。此外，各展開部P2由封閉端212a延伸至封閉端212b。在本實施例中，各展開部P2的一側與一壓縮部P1連接，而各展開部P2的另一側與另一壓縮部P1連接。各展開部P2在內壁面214上具有一第二毛細結構218b。各第一毛細結構218a的單位面積毛細力約等於各第二毛細結構218b的單位面積毛細力。

在本實施例中，各第一毛細結構218a包括多個第一溝槽211a，亦即各壓縮部P1具有多個位於內壁面214之第一溝槽211a。此外，各第二毛細結構218b包括多個第二溝槽211b，亦即各展開部P2具有多個位於內壁面214之第二溝槽211b。具體而言，這些第一溝槽211a可由封閉端212a延伸至封閉端212b，而這些第二溝槽211b可由封閉端212a延伸至封閉端212b。在本實施例中，任一第一溝槽211a包括一第一寬度W1，任一第二溝槽211b包含一第二寬度W2，而第一寬度W1約等於第二寬度W2，因此第一毛細結構218a與第二毛細結構218b可以提供約相等的單位面積毛細力。

當發熱元件50因運作而發熱時，熱會經由封閉端212a傳遞至工質220，以使工質220由液態或固態轉變為氣態。接著，氣態工質220會攜帶著熱量並在空腔V中由封閉端212a流動至溫度相對封閉端212a低的封閉端212b。之後，氣態工質220會在封閉端212b凝結為液態工質220，並釋放熱量。然後，工質220所釋放的熱量可經由封閉端212b傳遞至一連接於封閉端212b的散熱器60，並經由散熱器60散逸至周圍的空氣中，其中散熱器60例如為一組散熱鰭片或其他適當的散熱器。在封閉端212b經凝結後的液態工質220會在第一溝槽211a及第二溝槽211b中被其毛細力由封閉端212b吸回封閉端212a。至此，工質220完成一循環。藉由工質220不斷地循環，熱量便能不斷地由發熱元件50傳遞至散熱器60。

在本實施例之熱管結構200中，由於管體210內壁面214之第一溝槽211a的第一寬度W1實質上等於第二溝槽211b的第二寬度W2，因此管體210在彎曲程度較大的壓縮部P1之第一溝槽211a所產生的單位面積毛細力會與在彎曲程度較小的展開部P2之第二溝槽211b所產生的毛細力約相等。如此一來，位於壓縮部P1之第一溝槽211a的第一寬度W1不會過小，因此液態工質220由封閉端212b回流至封閉端212a的速率即使在彎曲程度較大的壓縮部P1之第一溝槽211a處亦不會較小。相較於在習知熱管結構中，工質在管體被折彎的部位之溝槽處的流速受阻，在本實施例之熱管結構200中，管體210中之液態工質220在各個部位(如壓縮部P1與展開部P2)的流速皆為順暢而不受阻。因此，本實施例之熱管結構200具有較佳的熱傳遞效率。

在本實施例中，這些第一溝槽211a的間距I與這些第二溝槽211b的間距I可實質上相等，如此一來，除了在製作第一溝槽211a與第二溝槽211b時較為方便之外，亦能夠使液態工質220較為均勻地分佈於內壁面214上，以善加利用內壁面214的有限面積。

圖1C為圖1B之熱管結構在壓扁製程前的剖面圖。請參照圖1A至圖1C，熱管結構200(如圖1B所繪示)可以是來自一熱管結構200’(如圖1C所繪示)沿著方向D壓扁後所獲得。熱管結構200’具有一管體210’，其中管體210’的封閉端之一與圖1A之封閉端212a對應，而另一封閉端則與圖1A之封閉端212b對應。

管體210’的內壁面214’與上述二封閉端成形一空腔V’，而工質220位於空腔V’中。在本實施例中，管體210’例如為一圓形管體，而管體210’具有二相對之預定壓縮部P1’以及二相對之預定展開部P2’。在本實施例中，這些預定壓縮部P1’例如為預定彎折部。這些預定壓縮部P1’與這些預定展開部P2’皆由封閉端之一延伸至封閉端之另一。在本實施例中，各預定展開部P2’的一側與一預定壓縮部P1’連接，而另一側與另一預定壓縮部P2’連接。管體210’在經過壓扁製程後，預定壓縮部P1’即成為彎曲程度較大的壓縮部P1，預定展開部P2’即成為彎曲程度較小的展開部P2。

各預定壓縮部P1’在內壁面214’上具有一第一毛細結構218a’，而各預定展開部P2’在內壁面214’上具有一第二毛細結構218b’。這些第一毛細結構218a’的單位面積毛細力小於這些第二毛細結構218b’的單位面積毛細力。在本實施例中，各第一毛細結構218a’包括多個第一溝槽211a’，亦即預定壓縮部P1’在內壁面214’上包含多數個第一溝槽211a’。各第二毛細結構218b’包括多個第二溝槽211b’，亦即預定展開部P2’在內壁面214’上包含多數個第二溝槽211b’。具體而言，這些第一溝槽211a’可由封閉端之一延伸至封閉端之另一，而這些第二溝槽211b’可由封閉端之一延伸至封閉端之另一。任一第一溝槽211a’包含一第一寬度W1’，任一第二溝槽211b’包含一第二寬度W2’，而第一寬度W1’不等於第二寬度W2’。一般而言第一寬度W1’大於第二寬度W2’，以使第一毛細結構218a’的單位面積毛細力小於第二毛細結構218b’的單位面積毛細力。在本實施例中，管體210’為將一金屬圓管經過切削製程後以在金屬管內壁形成第一及第二毛細結構218a’、218b’，也可利用金屬粉末燒結的方式將金屬圓管及圓管內壁之第一毛細結構218a’及第二毛細結構218b’同時製作完成。

當管體210’被壓扁成管體210時，預定壓縮部P1’會受力彎折，導致第一溝槽211a’的第一寬度W1’因推擠效應而縮小至第一寬度W1(如圖1B所繪示)。此外，第二溝槽211b’的第二寬度W2’在壓扁製程後亦會成為第二寬度W2。此外，如上所述，第一寬度W1會約等於第二寬度W2。換言之，第一毛細結構218a’的單位面積毛細力與第二毛細結構218b’的單位面積毛細力在壓扁製程後會趨於約相等。如此一來，熱管結構200’在經過壓扁後，便能夠成為熱傳遞效率良好之熱管結構200。

在本實施例中，這些第一溝槽211a’的間距I與這些第二溝槽211b’的間距I可實質上相等，如此一來，除了在製作第一溝槽211a’與第二溝槽211b’時較為方便之外，亦能使熱管結構200’在壓扁成熱管結構200時，液態工質220較為均勻地分佈於內壁面214上，以善加利用內壁面214的有限面積。

為了在壓扁製程時，能夠容易地辨識出將熱管結構200’壓扁的方向D，管體210’的外壁面219’可具有一施工標記219a，位於預定壓縮部P1’與預定展開部P2’其中之一上。具體而言，施工標記219a可相對於這些第一溝槽211a’或這些第二溝槽211b’中位於中間位置的那條溝槽，而圖2C所繪示者是以相對於這些第二溝槽211b’中位於中間位置的那條溝槽為例。

當熱管結構200’壓扁為熱管結構200時，施工標記219a會位於管體210的外壁面219上，並位於這些壓縮部P1與這些展開部P2其中之一上。具體而言，施工標記219a可位於對應管體210之一橫截面的長軸L或短軸S之位置，而圖1B所繪示者是以位於對應短軸S之位置為例。

值得注意的是，本發明並不限定毛細結構必須是溝槽。在其他實施例中，毛細結構亦可以是其他類型的毛細結構。此外，本發明不限定管體210所具有之壓縮部P1與展開部P2之數量，亦不限定管體210’所具有之預定壓縮部P1’與預定展開部P2’之數量。在另一未繪示的實施例中，受壓前的管體可具有一預定壓縮部與一預定展開部，而管體在受壓後會具有一壓縮部與一展開部。

綜上所述，本發明之具預定壓縮部與預定展開部之熱管結構在受壓前，預定壓縮部之第一溝槽的第一寬度大於預定展開部之第二溝槽的第二寬度，因此當此熱管結構受壓而成為具壓縮部與展開部的熱管結構時，壓縮部之第一溝槽的第一寬度會約等於展開部之第二溝槽的第二寬度。如此一來，管體受壓後，壓縮部之第一溝槽的第一寬度不會過小而導致第一溝槽中的液態工質流速過慢，因此本發明之熱管結構具有良好的熱傳遞效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50．．．發熱元件

60．．．散熱器

200、200’．．．熱管結構

210、210’．．．管體

211a、211a’．．．第一溝槽

211b、211b’．．．第二溝槽

212a、212b．．．封閉端

214、214’．．．內壁面

216．．．外表面

218a、218a’．．．第一毛細結構

218b、218b’．．．第二毛細結構

219、219’．．．外壁面

219a．．．施工標記

220．．．工質

D．．．方向

I．．．間距

L．．．長軸

P1．．．壓縮部

P1’．．．預定壓縮部

P2．．．展開部

P2’．．．預定展開部

S．．．短軸

V、V’．．．空腔

W1、W1’．．．第一寬度

W2、W2’．．．第二寬度

圖1A為利用本發明一實施例之熱管結構以將一發熱元件的熱傳遞至一散熱器的示意圖。

圖1B為圖1A之熱管結構沿著線II－II的剖面圖。

圖1C為圖1B之熱管結構在壓扁製程前的剖面圖。

200．．．熱管結構

210．．．管體

211a．．．第一溝槽

211b．．．第二溝槽

214．．．內壁面

218a．．．第一毛細結構

218b．．．第二毛細結構

219．．．外壁面

219a．．．施工標記

220．．．工質

I．．．間距

L．．．長軸

P1．．．壓縮部

P2．．．展開部

S．．．短軸

V．．．空腔

W1．．．第一寬度

W2．．．第二寬度

Claims

一種經過壓扁製程後的熱管結構，包括：一管體，具有：二相對之封閉端；一內壁面，與該二相對之封閉端形成一空腔；一弧形壓縮部，包含多數個第一溝槽且該多數個第一溝槽位於該內壁面，其中該弧形壓縮部被彎折成弧形，且每一該多數個第一溝槽包含一第一寬度；以及一平坦展開部，包含多數個第二溝槽且該多數個第二溝槽位於該內壁面，其中每一該多數個第二溝槽包含一第二寬度且該第一寬度約等於該第二寬度；以及一工質，位於該空腔中。
如申請專利範圍第1項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該管體更具有一外壁面且該外壁面具有一施工標記，以標明該管體的壓扁方向。
如申請專利範圍第2項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該施工標記位於該弧形壓縮部。
如申請專利範圍第2項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該施工標記位於該平坦展開部。
如申請專利範圍第1項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該管體為一扁圓形管體。
如申請專利範圍第1項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該弧形壓縮部為一彎折部。
如申請專利範圍第1項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該平坦展開部與該弧形壓縮部連接。
如申請專利範圍第1項所述之經過壓扁製程後的熱管結構，其中該熱管結構應用於一電子裝置內。
一種熱管結構，包括：一管體，具有：二相對之封閉端；一內壁面，與該二相對之封閉端形成一空腔；一預定弧形壓縮部，包含多數個第一溝槽且該多數個第一溝槽位於該內壁面，其中每一該多數個第一溝槽包含一第一寬度；以及一預定平坦展開部，包含多數個第二溝槽且該多數個第二溝槽位於該內壁面，其中每一該多數個第二溝槽包含一第二寬度且該第一寬度大於該第二寬度；以及一工質，位於該空腔中，當管體歷經一壓扁製程後，該預定弧形壓縮部被彎折成弧形且該預定平坦展開部仍維持平坦，而該第一寬度約等於該第二寬度。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該管體更具有一外壁面且該外壁面具有一施工標記，以標明該管體的預定壓扁方向。
如申請專利範圍第10項所述之熱管結構，其中該施工標記位於該預定弧形壓縮部。
如申請專利範圍第10項所述之熱管結構，其中該施工標記位於該預定平坦展開部。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該管體在歷經該壓扁製程前為一圓形管體。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該預定弧形壓縮部為一預定彎折部。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該預定平坦展開部與該預定弧形壓縮部連接。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該該熱管結構為利用一金屬粉末燒結法所形成。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該熱管結構為將一金屬圓管經過一切削製程所形成。
如申請專利範圍第9項所述之熱管結構，其中該熱管結構應用於一電子裝置內。