[发明专利]热管无效

专利信息
申请号: 200610060304.2 申请日: 2006-04-14
公开(公告)号: CN101055155A 公开(公告)日: 2007-10-17
发明(设计)人: 刘泰健;童兆年;侯春树;孙至贤 申请(专利权)人: 富准精密工业(深圳)有限公司;鸿准精密工业股份有限公司
主分类号: F28D15/04 分类号: F28D15/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 518104广东省深圳市*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 热管
【说明书】:

【技术领域】

本发明涉及一种热传导装置,特别是指一种热管。

【背景技术】

热管具有超静音、快速传热、高热传导率、重量轻、尺寸小、无可动件、结构简单及多用途等特性,且热管可在温度几乎保持不变的状况下扮演快速传输大量热能的超导体角色而被广泛的应用;其基本构造是在密闭管材内壁衬以易吸收作动流体的毛细结构层,而其中央的空间则为空洞状态,并在抽真空的密闭管材内注入相当于毛细结构层孔隙总容积的作动流体,依吸收与散出热量的相关位置可分为蒸发段、冷凝段以及其间的绝热段;其工作原理是通过工作流体的液、汽两相变化的潜热来传递热量:包括在蒸发段借蒸发潜热自热源带走大量热量,使工作流体蒸发并使蒸汽快速通过管内空间,到达冷凝段冷却凝结成液体且释放出热能,上述工作流体则通过贴于管内壁的毛细结构层所提供的毛细力回流至蒸发段,达到持续相变化的热能循环来传输热量。

目前应用于计算机微处理器(CPU)的散热领域中,已有许多使用热管于不同结构与型式的散热装置被揭示于专利文献中,最典型的例子是利用发热元件与配有风扇的散热鳍片底座之间的热接触,并搭配热管使用以增加传热效果的装置,但受制于高发热元件的可用传热面积小,使可搭配的热管数量(总传热量)受到限制;另外,为因应较高热通量(heat flux)的解热需求,在发热元件与散热鳍片底座之间常需加装一具有良好热传导性的均热板(spreader),该均热板通常较发热元件的热传面积大,以便将热量传到散热鳍片底座之前先均匀降低高发热元件热通量的负荷,再由较大的散热鳍片搭配的热管来将高发热电子元件的热量散出;为达上述目的,均热板通常采用铜、铝等较高热传导系数的金属板材制成,但上述金属板仍受制于材料本身有限的热传导性,当使用于高热通量的发热元件时需要较大的均热板面积来分散热量,如此会产生明显的侧向分布热阻(spreading thermal resistance)而使均热分布的效果大打折扣,导致整体散热效率的降低;为提升上述均热板的效果,已有蒸汽式散热腔(vapor chamber)的提出,其是由平板状中空腔室内的毛细结构中所含少量的工作流体在贴近外部热源的吸热端汽化,并以产生的蒸汽将热量快速传递到散热端冷凝,再通过毛细力将冷凝液回流到吸热端进行下一次汽化/冷凝的热传循环机制达到散热的功能,但由于毛细结构的量产制程(例如烧结或新微结构制程)无法于同一批次的产品中维持相近的高热传性能,直接影响产品的可靠度;且由于平板状的均热板或蒸汽式散热腔无法满足不同形状的热源与散热器外形,以及与热管的蒸发段与冷凝段作良好的配,使其应用缺乏弹性。

由于热管的性能测试主要着重在最大热传量(Qmax)以及由蒸发段至冷凝段的温度差(ΔT)两项参数,因此在一给定的热量传输状况下可以通过该温度差而获知其热阻值,进而评估热管的性能;当给定的热量超过热管的最大热传量时,由于原正常热量传输机制遭到破坏而使热阻值骤增,以致蒸发段的温度也随之骤升。

现有热管受限于蒸发段的吸热面积过小,以致热源的热量不易由蒸发段充分吸收而产生过热,另一方面,也由于冷凝段的散热面积过小,同样使热管的最大移热量受到限制,如果无法使蒸发段与热源以及冷凝段与散热装置维持密合热接触,则情况将更为严重,导致阻碍冷凝液体通过毛细力的回流,进而提早发生干化而急速升温,限制其最大传热量;且由于热管过高的长度/直径比,导致通过蒸汽传输热量的过程中造成热量的散失,而使部分流过热管中央的蒸汽提前冷凝为液滴而混合于蒸汽流中,以致由蒸发段吸热汽化的蒸汽沿蒸汽流道传输到冷凝段的速度降低甚或阻塞而限制蒸汽的热量传递,使热管的热阻增加而造成蒸发段与冷凝段之间的温度差加大,并降低热管的最大传热量,对于使用热管进行长距离的热量传输尤为不利。

现有热管技术对于提升最大传热量的方法是加大整支热管毛细结构层的厚度使其中的含水量增加,但相对地,却也使热管对温度的响应时间变慢及温度差加大;反之,对于缩小温度差的方法是薄化整支热管毛细结构层的厚度使其中的含水量降低,但相对地,却也使热管的最大传热量降低,可见现有热管技术无法兼顾提升最大传热量及缩小温度差,如此形成了较难克服的矛盾。

【发明内容】

有鉴于此,有必要提供一种提升最大传热量及缩小温度差的热管。

一种热管,包括一密封的输热腔体,其内表面设有毛细结构,并在输热腔体内封入有适量工作流体,该输热腔体沿腔体长度方向分为蒸发段、冷凝段及位于两者之间的绝热段,该热管还包括二密封的储热腔体,其分别设置于该输热腔体的对应蒸发段及冷凝段的壁外部,每一储热腔体的内表面设有毛细结构,在该储热腔体中封入适量工作流体。

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