[發明專利]熱管

無效

• 申請號: 200610060304.2
• 申請日: 2006-04-14
• 公開（公告）號: CN101055155A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 劉泰健;童兆年;侯春樹;孫至賢
• 申請（專利權）人: 富準精密工業（深圳）有限公司;鴻準精密工業股份有限公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種熱傳導裝置，特別是指一種熱管。

【背景技術】

熱管具有超靜音、快速傳熱、高熱傳導率、重量輕、尺寸小、無可動件、結構簡單及多用途等特性，且熱管可在溫度幾乎保持不變的狀況下扮演快速傳輸大量熱能的超導體角色而被廣泛的應用；其基本構造是在密閉管材內壁襯以易吸收作動流體的毛細結構層，而其中央的空間則為空洞狀態，并在抽真空的密閉管材內注入相當于毛細結構層孔隙總容積的作動流體，依吸收與散出熱量的相關位置可分為蒸發段、冷凝段以及其間的絕熱段；其工作原理是通過工作流體的液、汽兩相變化的潛熱來傳遞熱量：包括在蒸發段借蒸發潛熱自熱源帶走大量熱量，使工作流體蒸發并使蒸汽快速通過管內空間，到達冷凝段冷卻凝結成液體且釋放出熱能，上述工作流體則通過貼于管內壁的毛細結構層所提供的毛細力回流至蒸發段，達到持續相變化的熱能循環來傳輸熱量。

目前應用于計算機微處理器(CPU)的散熱領域中，已有許多使用熱管于不同結構與型式的散熱裝置被揭示于專利文獻中，最典型的例子是利用發熱元件與配有風扇的散熱鰭片底座之間的熱接觸，并搭配熱管使用以增加傳熱效果的裝置，但受制于高發熱元件的可用傳熱面積小，使可搭配的熱管數量(總傳熱量)受到限制；另外，為因應較高熱通量(heat?flux)的解熱需求，在發熱元件與散熱鰭片底座之間常需加裝一具有良好熱傳導性的均熱板(spreader)，該均熱板通常較發熱元件的熱傳面積大，以便將熱量傳到散熱鰭片底座之前先均勻降低高發熱元件熱通量的負荷，再由較大的散熱鰭片搭配的熱管來將高發熱電子元件的熱量散出；為達上述目的，均熱板通常采用銅、鋁等較高熱傳導系數的金屬板材制成，但上述金屬板仍受制于材料本身有限的熱傳導性，當使用于高熱通量的發熱元件時需要較大的均熱板面積來分散熱量，如此會產生明顯的側向分布熱阻(spreading?thermal?resistance)而使均熱分布的效果大打折扣，導致整體散熱效率的降低；為提升上述均熱板的效果，已有蒸汽式散熱腔(vapor?chamber)的提出，其是由平板狀中空腔室內的毛細結構中所含少量的工作流體在貼近外部熱源的吸熱端汽化，并以產生的蒸汽將熱量快速傳遞到散熱端冷凝，再通過毛細力將冷凝液回流到吸熱端進行下一次汽化/冷凝的熱傳循環機制達到散熱的功能，但由于毛細結構的量產制程(例如燒結或新微結構制程)無法于同一批次的產品中維持相近的高熱傳性能，直接影響產品的可靠度；且由于平板狀的均熱板或蒸汽式散熱腔無法滿足不同形狀的熱源與散熱器外形，以及與熱管的蒸發段與冷凝段作良好的配，使其應用缺乏彈性。

由于熱管的性能測試主要著重在最大熱傳量(Qmax)以及由蒸發段至冷凝段的溫度差(ΔT)兩項參數，因此在一給定的熱量傳輸狀況下可以通過該溫度差而獲知其熱阻值，進而評估熱管的性能；當給定的熱量超過熱管的最大熱傳量時，由于原正常熱量傳輸機制遭到破壞而使熱阻值驟增，以致蒸發段的溫度也隨之驟升。

現有熱管受限于蒸發段的吸熱面積過小，以致熱源的熱量不易由蒸發段充分吸收而產生過熱，另一方面，也由于冷凝段的散熱面積過小，同樣使熱管的最大移熱量受到限制，如果無法使蒸發段與熱源以及冷凝段與散熱裝置維持密合熱接觸，則情況將更為嚴重，導致阻礙冷凝液體通過毛細力的回流，進而提早發生干化而急速升溫，限制其最大傳熱量；且由于熱管過高的長度/直徑比，導致通過蒸汽傳輸熱量的過程中造成熱量的散失，而使部分流過熱管中央的蒸汽提前冷凝為液滴而混合于蒸汽流中，以致由蒸發段吸熱汽化的蒸汽沿蒸汽流道傳輸到冷凝段的速度降低甚或阻塞而限制蒸汽的熱量傳遞，使熱管的熱阻增加而造成蒸發段與冷凝段之間的溫度差加大，并降低熱管的最大傳熱量，對于使用熱管進行長距離的熱量傳輸尤為不利。

現有熱管技術對于提升最大傳熱量的方法是加大整支熱管毛細結構層的厚度使其中的含水量增加，但相對地，卻也使熱管對溫度的響應時間變慢及溫度差加大；反之，對于縮小溫度差的方法是薄化整支熱管毛細結構層的厚度使其中的含水量降低，但相對地，卻也使熱管的最大傳熱量降低，可見現有熱管技術無法兼顧提升最大傳熱量及縮小溫度差，如此形成了較難克服的矛盾。

【發明內容】

有鑒于此，有必要提供一種提升最大傳熱量及縮小溫度差的熱管。

一種熱管，包括一密封的輸熱腔體，其內表面設有毛細結構，并在輸熱腔體內封入有適量工作流體，該輸熱腔體沿腔體長度方向分為蒸發段、冷凝段及位于兩者之間的絕熱段，該熱管還包括二密封的儲熱腔體，其分別設置于該輸熱腔體的對應蒸發段及冷凝段的壁外部，每一儲熱腔體的內表面設有毛細結構，在該儲熱腔體中封入適量工作流體。