TWI285252B - Loop type heat conduction device - Google Patents

Description

12:852.52 · 爲了達成上述目的及其他目的，本發明迴路式熱導裝 置，其包括一蒸發器與一冷凝器，兩者之間經由一迴管連 結，構成一流體工質之循環迴路；其中，該蒸發器內部具有 一毛細組織芯體，在該毛細組織芯體上形成有多數個隧道， 且其一端匯集在一蒸氣室並與該迴管之一端連接形成一氣 態工質輸出端，該迴管之另一端通過冷凝器後形成一液態工 質輸入端連接該蒸發器，且該管道末端伸入及接觸該毛細組 織芯體內部，及在該毛細組織芯體上方形成有一液態工質之 I 補償室。 根據本發明熱導裝置，該毛細組織芯體只存在於蒸發器 內，該蒸發器內設計有一蒸氣室及一補償室，採氣液分離之 循環原理，且其傳輸路徑採取平滑的管路，與傳統式毛細管 芯幾乎佔據整個管路相比，本發明液體工質在毛細組織芯體 內的流動僅占其中一小部分而已。如此，可以有效地藉由提 高毛細力，同時不會增加液體工質在毛細組織芯體內的流動 阻力，因此能有效地克服逆重力操作及長距離熱輸送的流動 I 阻力等問題。並且和傳統熱管最大不同的是，迴路熱導裝置 是基於氣液通道分離的設計，使得蒸氣流動方向與冷凝後之 液態工質平行，便沒有傳統熱管攜帶限的問題，因此能承受 比熱管更高的瓦特數，達到最佳之散熱效能，且由於其管路 的形狀無絕對性，所以可依不同的情況進行不同的設計，相 當具有彈性，能符合現今電子產品高效能及輕薄短小的趨 勢。此爲本發明之另一目的。 根據本發明，該毛細組織芯體能分別燒結，該熱導裝置 .1285252 * 可在非高溫環境中製造完成’不僅能確保該熱導裝置之結構 強度、平坦度、穩定性及可靠性等，且其構造簡單化、容易 量產及生產成本低。此爲本發明之又一目的。 【實施方式】 以下將配合賓施例對本發明技術特點作進一步地說 明，該實施例僅爲較佳代表的範例並非用來限定本發明之實 施範圍，謹藉由參考附圖結合下列詳細說明而獲致最好的理 解。 • 首先，請參考第1至5圖爲本發明迴路式熱導裝置1之 實施例，如第1圖所示，其基本上包括一蒸發器10與一冷 凝器3 0，兩者之間經由一迴管20連結，構成一流體工質之 循環迴路；第2圖爲本發明蒸發器1 0之分解狀態立體圖； 第3圖爲本發明毛細組織芯體1 3之第一種實施例立體圖； 第4及5圖爲該毛細組織芯體1 3應用在本發明迴路式熱導 裝置1上之剖面圖。 根據本發明，該蒸發器1 0爲一平板式均熱板1 0，係由 w 一矩形殼體1 1及一蓋部1 2等組成，該殼體1 1和蓋部12係 以導熱性材料例如銅、鎳、鈦或其混合物等材料衝製而成， 兩者密接構成一密閉空間。一毛細組織芯體1 3，係以導熱性 材料例如銅、鎳、鈦或其混合物等材料之之粉末燒結成多孔 性氣隙組織，設於該空間內部並與底部和側壁之間形成密 接，該毛細組織芯體1 3沿底部內側設有多數個平行隧道 1 3 1 ;及’該毛細組織芯體1 3 —側之下端，沿該隨道1 3 1垂 直方向形成有一截角1 3 2，此截角1 3 2與該空間底部和側壁 '1285252 * 之間構成一與該隧道131連通的蒸氣室15。一迴管20，一 端連接在該殻體11上之圓孔並與該蒸氣室15連通以 形成一氣態工質之輸出端21，該迴管20另一端通過一冷凝 器30例如水套熱交換器或氣冷式熱交換器（散熱鰭片）等 之後，形成一液態工質輸入端22經該殼體11上之圓孔110’ 進入該蒸發器1 〇內。一補償室1 6，位於該毛細組織芯體1 3 上方並介於該蓋部1 2之間，以形成一液態工質之緩衝貯槽； 該補償室1 6，係藉由一緩衝墊1 4例如以矽膠材料成型，沿 ® 殼體1 1內側周緣而設，使該毛細組織芯體1 3與該蓋部1 2 之間維持一補償室1 6空間。及，該蓋部1 2周緣對應衝出有 一個沿殼體1 1內側突出之凸緣部1 2 1並抵壓在該緩衝墊1 4 上方，使該毛細組織芯體1 3與殼體1 1之間形成緊密接合。 另外，上述之管道輸入端22的端部22a伸設在該毛細組織 芯體1 3上方，或者可伸入該毛細組織芯體丨3內（圖中未示 出），例如第4圖中所示該毛細組織芯體〗3與緩衝墊1 4之 間，分別形成有一個與該管道2 0外徑一致之凹部1 3 3、1 4 1， • 該管道輸入端22之端部22a通過此凹部133、141伸設在該 毛細組織芯體1 3上方，使迴流之液態工質能迅速被該毛細 組織芯體1 3所吸收，並產生一液體循環之毛細驅動力。 請再參考第5圖並對照第1圖，根據本發明該蒸發器1〇 內部經抽真空並注入具有氣、液二相變化之流體工質，例如 水、氨水、乙醇等。當蒸發器1 〇吸收外界的熱量時，毛細 組織芯體1 3內之液體工質也被加熱蒸發成蒸氣，此時蒸氣 處於飽和溫度’及突然經氣化膨脹過程使蒸氣往壓力較低的 '1285252 滲透率需求，第6圖係根據本發明毛細組織芯體1 3之第二 種實施例立體圖，第7圖爲該毛細組織芯體1 3應用在本發 明迴路式熱導裝置1上之剖面圖。本實施例基本上構造特徵 與前述實施例相同，惟不同的是，該毛細組織芯體1 3係以 兩種不同粗細之導熱性材料例如銅、鎳、鈦或其混合物等材 料之粉末一體燒結成上下不同氣隙密度之多孔性組織。其 中，位於下方之第一芯體1 3a係以細微粒粉末燒結成氣隙小 且密的毛細組織，使其具有最佳的毛細力；位於上方之第二 芯體1 3 b，則以較粗的微粒粉末燒結成較大略疏的毛細組 織，使其具有最佳的滲透力。及，該第一芯體13a沿底部內 側設有多數個平行隧道1 3 1，及該第一芯體1 3a之一側沿該 隧道131垂直方向形成有一截角132，此截角132與該殼體 1 1內側空間底部和側壁之間構成一蒸氣室1 5，並介於該隧 道1 3 1與該管道輸出端2 1之間。 另外，第8圖爲本發明毛細組織芯體1 3之第三種實施 例立體圖，第9圖爲該毛細組織芯體1 3應用在本發明迴路 式熱導裝置1上之剖面圖。本實施例同樣由兩種不同氣隙密 度之多孔性組織所構成，惟本實施例與第二種實施例不同的 是該毛細組織芯體13,係由位於下方之第一芯體13a和位於 上方之第二芯體13b兩者疊接所構成，以提供液體循環之毛 細驅動力以及液體流動的通道。根據本發明，該第一芯體1 3 a 和第二芯體1 3 b係分別以不同粗細之導熱性材料例如銅、 鎳、鈦或其混合物等材料之粉末燒結成不同氣隙密度之多孔 性組織；其中，該第一芯體1 3 a係以細微粒粉末燒結成氣隙 -11- ••J285252 ♦ 小且密的毛細組織，使其具有最佳的毛細力；該第二芯體1 3b 則以較粗的微粒粉末燒結成較大略疏的毛細組織，使其具有 最佳的滲透力。該第一芯體1 3a沿底部內側設有多數個平行 隧道1 3 1，及該第一芯體1 3 a之一側沿該隧道1 3 1垂直方向 形成有一截角1 3 2，此截角1 3 2與該殼體1 1內側空間底部和 側壁之間構成一蒸氣室1 5，並介於該隧道1 3 1與該管道輸出 端21之間。 誠如第7圖及第9圖所示，該迴管輸入端22之管道末 • 端22a係伸入該第一芯體13a及第二芯體13b內部之間，或 者可伸設在該第二芯體13b上方（圖中未示出）；例如，圖 中該第一芯體13a和第二芯體13b之間分別形成有一個與該 管道20外徑一致之凹部133、134,該管道輸入端22之端部 22a伸設在該凹部133、134中。上述第二種及第三種實施例 構造基本上與第一種實施例相同，操作原理亦與前述實施例 相同，故予以省略不重複贅述。惟，値得一提的是，在第7 圖及第9圖之實施例中，該迴路式熱導裝置1中該蒸發器10 ® 內採用複合式燒結芯體，該第二芯體1 3 b較大的氣隙孔徑蓄 積的水份高，除了可降低其導熱係數之外，同時水份含量高 的氣隙組織造成蒸氣往補償室1 6上升的阻力，能確保蒸氣 走向隧道131聚集。另外，該隧道131佈設在第一芯體13a 的底部設計，其目的在使蒸發器1 0接觸熱源時，蒸氣能迅 速聚集至蒸氣隧道131並且迅速匯集至管道的輸出端21。在 較低負荷下，該迴路式熱導裝置之補償室16與冷凝器30之 間有著液體重新分佈之交互作用，此作用造成了迴路式熱導 -12- ”1285252 · 裝置之自動調節（auto regulation)特性，在此特性之下，迴 路式熱導裝置爲可變熱阻。在實務上，適當的設計參數可決 定此自動調節的行爲並可藉由控制回流液體溫度達到主動 調節溫度的目的。 綜上所述，本發明迴路式熱導裝置採氣液分離之設計， 能達到最佳之散熱效能，且可在非高溫環境中製造完成，因 此其平坦度、穩定性及可靠性能獲得確保，不僅構造簡單 化、量產容易，而且能降低生產成本，確實爲一新穎、進步 B 且具產業利用性之發明。 以上僅爲本發明代表說明的較佳實施例，並不侷限本發 明實施範圍，即不偏離本發明申請專利範圍所作之均等變化 與修飾，應仍屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明迴路式熱導裝置實施例之平面示意圖。 第2圖係顯示第1圖中之蒸發器之分解狀態立體圖。 _ 第3圖爲第2圖中之第一種毛細組織芯體之放大立體 • 门 圖。 第4圖爲自第1圖之4-4方向剖面圖，其中顯示第一種 毛細組織芯體實施例之實施狀態。 第5圖爲自第1圖之5-5方向剖面圖，其中顯示第一種 毛細組織芯體實施例之實施狀態。 第6圖爲本發明毛細組織芯體之第二種實施例立體圖。 第7圖係顯示第6圖之第二種毛細組織芯體實施例之之 實施狀態剖面圖。 -13- ' 1285252 ' 第8圖爲本發明毛細組織芯體之第三種實施例分解狀態 立體圖。 第9圖係顯示第8圖之第三種毛細組織芯體實施例之實 施狀態剖面圖。 第1 0圖爲習知技術，係一種典型的迴路式熱管之平面 示意圖。 第1 1圖係自第1 0圖之1 1 -1 1剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 9] 1... 本發明迴路式熱導裝置 1 0 ... 蒸發器/均熱板 1 1 ... 殼體 1 2 ... 蓋部 12 1·· .凸緣部 1 3 ... 毛細組織芯體 13 a·· .第一芯體 13b·. .第二芯體 13 1.. .隧道 132.. .截角 133.. ..凹部 134., ..凹部 14... 緩衝墊 141 · ..凹部 1 5 ... 蒸氣室 16... 補償室 -14- '1285252 . 20…迴管/管道 2 1...輸出端 22...輸入端 2 2 a… ϋ而部 3 0 ...冷凝器

Claims (1)

1. •1285252 · 十、申請專利範圍： 1·一種迴路式熱導裝置（1)，其包括一蒸發器（10)與一 冷凝器（30 )，兩者之間經由一迴管（20 )連結，構成一 流體工質之循環迴路；其特徵在於： 該蒸發器（1 0 )內部具有一毛細組織芯體（1 3 )，在該 毛細組織芯體（1 3 )上形成有多數個隧道（1 3 1 )，且其 一端匯集在一蒸氣室（15)並與該迴管（20)之一端連接 形成一氣態工質輸出端（21)，該迴管（20)之另一端通 B 過冷凝器（30)後形成一液態工質輸入端（22)連接該蒸 發器（10)，且該管道末端（22a)伸入並接觸該毛細組織 芯體（1 3 )，及在該毛細組織芯體（1 3 )上方形成有一液 態工質之補償室（1 6 )。 2·如申請專利範圍第1項之迴路式熱導裝置（1)，其中該 蒸發器（10)係由一殼體（11)及一蓋部（12)等構成一 負壓之密閉空間，該毛細組織芯體（1 3 )與該空間底部和 側壁之間形成密接，及該補償室（1 6 )係形成於該空間上 ^ 方並介於該毛細組織芯體（1 3 )之間。 3 ·如申請專利範圍第2項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 殼體（1 1)及蓋部（1 2 )等係選自銅、鎳、鈦及其混合物 材料其中之一種。 4 ·如申請專利範圍第2項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 毛細組織芯體（1 3 )與該蓋部（1 2 )之間具有一個沿殻體 (1 1 )內側周緣而設之緩衝墊（1 4 )，及該蓋部（1 2 )周 緣衝出有一個沿殼體（1 1 )內側突出之凸緣部（1 2 1 )， -16- .1285252， 並抵壓在該緩衝墊（1 4 )上方。 5 .如申請專利範圍第2項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 毛細組織芯體（1 3 )係沿其底部內側形成多數個平行之隧 道（131 )。 6. 如申請專利範圍第5項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 毛細組織芯體（1 3 )係選自銅、鎳、鈦及其混合物材料其 中之一種之粉末燒結而成。 7. 如申請專利範圍第5項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 毛細組織芯體（1 3 ) —側之下端形成有一截角（1 3 2 )， 此截角（1 3 2 )與該空間底部和側壁之間構成一蒸氣室 (15)，且該蒸氣室（15)介於隧道（131)與管道輸出 端（21 )之間。 8 .如申請專利範圍第5項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 迴管輸入端（22 )之管道末端（22a )係伸入該毛細組織 芯體（1 3 )內部。 9 .如申請專利範圍第5項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 迴管輸入端（22 )之管道末端（22a )係伸設在該毛細組 織芯體（13 )上方。 10.如申請專利範圍第5項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 毛細組織芯體（1 3 )包含上下兩種不同氣隙密度之多孔性 組織。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之迴路式熱導裝置（1 )，其中位 於下方之第一芯體（1 3 a )其毛細組織之氣隙小且密，位於 上方之第二芯體（1 3b )其毛細組織之氣隙大且疏。 -17- '1285252 · 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之迴路式熱導裝置（1 ) ’其中該 第一芯體（1 3 a )及第二芯體（1 3 b )係由兩種不同粗細之 導熱性材料粉末一體燒結而成。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之迴路式熱導裝置（1 ) ’其中該 第一芯體（13a)及第二芯體（13b)係由兩種不同粗細之 導熱性材料粉末分別燒結、兩者上下疊接所構成。 14.如申請專利範圍第11項之迴路式熱導裝置（1)，其中該 迴管輸入端（22)之管道末端（22a)係伸入該第一芯體（13a) φ 及第二芯體（13b)內部之間。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 迴管輸入端（22)之管道末端（22a)係伸設在該第二芯體 (13b )上方。 16·如申請專利範圍第11項之迴路式熱導裝置（1)，其中該 第一芯體（1 3a )係沿其底部內側形成有多數個平行之隧道 (131)〇 17·如申請專利範圍第16項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 φ 第一芯體（13a)之一側形成有一截角（132)，此截角（132) 與該空間底部和側壁之間構成一蒸氣室（1 5 )，並介於該 隧道（1 3 1 )與該管道輸出端（2 1 )之間。 1 8 .如申請專利範圍第1項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 流體工質係選自水、氨水、乙醇等其中之一種。 1 9 ·如申請專利範圍第1項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 冷凝器（30)爲水套熱交換器。 20·如申請專利範圍第1項之迴路式熱導裝置（1 )，其中該 冷凝器爲（30)氣冷式熱交換器。 -18-