專利名稱：環(huán)路型熱管熱交換組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于散熱器部件，特別是一種環(huán)路型熱管熱交換組件。
習知的熱管熱交換組件，由于具有相當好的熱傳遞性，已被廣泛地應用于電子組件的散熱組件。熱管式散熱組件包括熱管1及與熱管1連接并設(shè)于電子組件端的導熱塊11。熱管1的另一端經(jīng)另一導熱塊與散熱器相接。亦可如

圖1所示，熱管1的另一端直接夾設(shè)有數(shù)散鰭片12的散熱鰭片式熱管。
熱管制造過程中，有相當高的一部分成本是用于管路的清潔及除氣步驟，也就是管路的潔凈及抽真空的制造步驟中，潔凈度與真空度越高，所能達到的熱傳運作效果越好，越能確保熱傳導的穩(wěn)定性。但是管路中仍存在微量的非凝結(jié)性氣體(non-cndensing gas)，非凝結(jié)性氣體在熱管回路中會產(chǎn)生積聚，其積聚的區(qū)域與受熱端的蒸發(fā)部溫差很大，便影響到回路運作的順暢性。其中非凝結(jié)性氣體易于累積在冷凝器管路處末端，從而使其均溫性及熱傳功能大幅下降。
由于熱管1的直徑不大，其于導熱塊11的熱區(qū)蒸發(fā)端提供蒸氣流產(chǎn)生，使蒸氣流順著管路朝另一端的冷區(qū)冷凝端流動，然后在冷區(qū)的管路處使蒸氣流冷凝形成冷凝液體流，再藉設(shè)于管路內(nèi)的毛細組織13快速地將冷凝液體流由冷區(qū)朝熱區(qū)導引流動，用以補充蒸發(fā)端液體蒸發(fā)成氣體的部分，以構(gòu)成循環(huán)流動。
當熱管1一端受熱而使熱管內(nèi)的液體蒸發(fā)，蒸氣朝冷凝端流動，并冷凝成液體，經(jīng)毛細組織使液體回流至蒸發(fā)部。由于此熱管熱交換組件的回路為設(shè)置在同一管路內(nèi)，會使蒸氣流與液體液的流動方向在管路中相互沖突，從而使熱傳量降低，且管路中殘存的非凝結(jié)性氣體積存于冷凝端，形成溫差大的區(qū)域，從而降低了均溫性，熱傳性因而也大幅降低，故傳統(tǒng)上對熱管的制造條件及保存皆嚴格要求，因此使成本大幅提高，售價上升，極不符合經(jīng)濟性。
本發(fā)明的目的是提供一種熱傳性佳、均溫性好、制造成本低、使用壽命長的環(huán)路型熱管熱交換組件。
本發(fā)明包括兩端為蒸發(fā)部及冷凝部的回路；回路為依序串聯(lián)蒸發(fā)部、蒸氣信道、冷凝部、流體返回信道的封閉回路；回路中充填有液體；流體返回信道與蒸氣信道為各自獨立的管路；流體于流體返回信道內(nèi)的流阻大于流體于蒸氣信道內(nèi)的流阻。
其中蒸發(fā)部及/或冷凝部為管路。
蒸發(fā)部組接設(shè)有信道的熱傳塊；熱傳塊以連接信道接通蒸氣信道及流體返回信道。
蒸發(fā)部與欲散熱的熱交換裝置相接，欲散熱的熱交換裝置可為熱源的傳熱塊、受熱鰭片組、受熱水套或另一組回路的冷凝部。
蒸氣信道為兩管路以上形成并聯(lián)的蒸氣信道。
冷凝部組接設(shè)有連接信道的連接塊；連接塊以連接信道接通蒸氣信道及流體返回信道。
冷凝部與熱交換裝置相接，熱交換裝置為散熱鰭片組、散熱器、冷卻水塔或另一組回路的蒸發(fā)部。
流體返回信道以液體形成液封。
流體返回信道為兩管路以上形成并聯(lián)的流體返回信道。
流體返回信道的流阻大于蒸氣信道的流阻是流體返回信道截面積小于或長度大于蒸氣信道截面積或長度；亦可為流體返回信道截面積小于及長度大于蒸氣信道截面積及長度。
流體返回信道內(nèi)設(shè)有形成較大流阻及導引冷凝液體返回蒸發(fā)部的毛細組織。
液體充填量系指由填滿毛細組織至填滿回路90％的體積。
毛細組織單獨擴及蒸發(fā)部或單獨擴及冷凝部或同時擴及蒸發(fā)部及冷凝部；毛細組織為陶瓷、燒結(jié)粉末、發(fā)泡金屬、編織網(wǎng)、燒結(jié)網(wǎng)、溝槽狀板、纖維束或螺旋線。
由于本發(fā)明包括兩端為蒸發(fā)部及冷凝部的回路；回路為依序串聯(lián)蒸發(fā)部、蒸氣信道、冷凝部、流體返回信道的封閉回路；回路中充填有液體；流體返回信道與蒸氣信道為各自獨立的管路；流體于流體返回信道內(nèi)的流阻大于流體于蒸氣信道內(nèi)的流阻。本發(fā)明運用構(gòu)成蒸氣信道與流體返回信道間流阻不相等的分管式結(jié)構(gòu)，形成回路內(nèi)流動的不對稱結(jié)構(gòu)，所以能產(chǎn)生壓力差現(xiàn)象，使蒸發(fā)部形成的蒸氣很容易且自然穩(wěn)定地單方向朝冷凝部流動，并在冷凝部冷凝形成冷凝液體流，令冷凝的液體流、非凝結(jié)性氣體連同未冷凝的蒸氣流，于回路壓差及導引結(jié)構(gòu)作用下，一齊朝向流體返回信道穩(wěn)定地單方向流動，且經(jīng)流體返回信道回流至蒸發(fā)部，構(gòu)成快速地單方向循環(huán)流動。使回路內(nèi)所有的流體皆朝向同一方向流動，不相沖突，且所有流體任何時間都能通過系統(tǒng)內(nèi)任何管路，故熱傳性佳，熱傳量大，且溫差小，于制作過程中，即使不經(jīng)過除氣程序，亦能操作傳熱，使其制程簡單、成本低，即不僅熱傳性佳、均溫性好，而且制造成本低、使用壽命長，從而達到本發(fā)明的目的。
圖1、為習知熱管結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖2、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖3、為圖2中A部局部放大圖。
圖4、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意側(cè)視剖視圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細闡述。
如圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明包括封閉回路2、依序串聯(lián)于封閉回路2上的蒸發(fā)部21、蒸氣信道22、冷凝部23、流體返回信道24、熱傳塊3及連接塊4。
封閉回路2中充填有適量的液體，液體充填量系指由填滿毛細組織至填滿回路90％的體積。
流體返回信道24與蒸氣信道22為不相共享的管路，即蒸氣信道22及流體返回信道24為各自獨立的管路。
流體于流體返回信道24內(nèi)的流阻大于流體于蒸氣信道22內(nèi)的流阻，造成回路2內(nèi)熱流的不平衡，以形成回路內(nèi)流動的不對稱結(jié)構(gòu)，所以能產(chǎn)生壓力差現(xiàn)象，使蒸發(fā)部21形成的蒸氣很容易且自然穩(wěn)定地單方向朝冷凝部23流動，并在冷凝部23冷凝形成冷凝液體流，令冷凝的液體流、非凝結(jié)性氣體連同未冷凝的蒸氣流，于回路壓差及導引結(jié)構(gòu)作用下，一齊朝向流體返回信道24穩(wěn)定地單方向流動，且經(jīng)流體返回信道24回流至蒸發(fā)部21。
本發(fā)明的蒸發(fā)部21為回路2受熱位置部分的管路。為了有更好的熱傳遞性，除了直接將流出流體的蒸氣信道22的管路與流回流體的流體返回信道24的管路間形成直接以管路連接的方式外，亦能以熱傳塊3相接。在熱傳塊(heatspreader)3中設(shè)有連接信道31，以連接信道31接通蒸氣信道22及流體返回信道24；并以蒸發(fā)部21的管路與傳熱件相接，或熱傳塊3與傳熱件相接，從而經(jīng)傳熱件與熱源相接。熱源系指電子組件如中央處理器的易發(fā)熱表面。所以蒸發(fā)部21與欲散熱的熱交換裝置相接，欲散熱的熱交換裝置可為熱源的傳熱塊、受熱鰭片組、受熱水套或另一組回路的冷凝部，其中另一組回路系指本發(fā)明兩回路的串接型式。
本發(fā)明的冷凝部23為回路2的散熱位置的管路，此部分為主要散熱區(qū)域，當然回路2的管路本身也是良好的散熱結(jié)構(gòu)，冷凝部23設(shè)有連接塊4，在連接塊4中設(shè)有連接信道41，以連接信道41接通蒸氣信道22及流體返回信道24；亦可使冷凝部23的管路或經(jīng)連接塊4以與一體式散熱器或散熱片組25相接，最好為散熱片組25，于是連接塊4系以管路型式展現(xiàn)，但設(shè)有轉(zhuǎn)角式的連接件。也就是冷凝部23與作為散熱的熱交換裝置相接，熱交換裝置為散熱鰭片組、散熱器、冷卻水塔或另一組回路的蒸發(fā)部。
如圖2所示，蒸氣信道22為一對管路，也就是說可設(shè)有單一管路或兩管路以上形成并聯(lián)的蒸氣信道22，并使各蒸氣信道22的流阻總和小于流體返回信道24。亦即流體返回信道24截面積小于或長度大于蒸氣信道22截面積或長度；亦可為流體返回信道24截面積小于及長度大于蒸氣信道22截面積及長度。蒸氣信道22內(nèi)形成流阻小、流速大的狀態(tài)，而流體返回信道24內(nèi)形成流阻大、流速小的狀態(tài)，以產(chǎn)生回路2中刻意形成的熱流不對稱，促使形成確定的流動方向。流體返回信道24在圖中為僅設(shè)單一管路，其也可設(shè)兩條上以形成并聯(lián)的流體返回信道24，只要符合前述的具有流阻大于蒸氣信道22流阻的條件，并且使冷凝液體只能經(jīng)過流體返回信道24返回蒸發(fā)區(qū)21，自然產(chǎn)生回路2的導引流動，此種流動現(xiàn)象為穩(wěn)定的單方向流動，且被刻意限制僅能朝設(shè)計的方向流動，不會發(fā)生違反設(shè)計的隨意流動?；蜃屃黧w返回信道24中充滿液體以形成液封，其能于流返回信道24中完全置滿毛細組織以形成液封，亦能縮小氣體通過空間以形成液封，以增加流阻的不對稱性從而使流體循環(huán)更穩(wěn)定朝設(shè)計方向流動，但此時因液體返回信道24會影響非凝結(jié)氣體的通過性，使其均溫性較差。故可通過對回路2的除氣程序，以消除非凝結(jié)氣體，提高均溫性。
由于回路2已被設(shè)置成串聯(lián)式，且形成有順序的單方向循環(huán)流動，使存在于回路2中的非凝結(jié)性氣體沒有積聚停留的空間與時間，只能順著蒸氣流流動或冷凝液體流在回路2中的流動，所以，本發(fā)明在回路2內(nèi)可形成蒸氣信道22內(nèi)含有大部分蒸氣流的氣體、少部分冷凝后液體流的液體及非凝結(jié)性氣體；流體返回信道24空間內(nèi)含有大部分為冷凝液體流、少部分蒸氣流的氣體及非凝結(jié)性氣體，構(gòu)成快速地單方向循環(huán)流動。使回路2內(nèi)所有的流體皆朝向同一方向流動，不相沖突，且所有流體任何時間都能通過系統(tǒng)內(nèi)任何管路，故熱傳性佳，熱傳量大，且溫差小。
本發(fā)明制作時，若采用相同外徑的管路，則需形成不同的內(nèi)徑。其中形成不同內(nèi)徑的方法為于流體返回信道24上設(shè)有形成較大流阻及導引冷凝液體返回蒸發(fā)部21的毛細組織26，使其內(nèi)徑的通路變小，流阻變大，其長度僅及于冷凝液體流所在流體返回信道24的長度，或單獨擴及蒸發(fā)部21，或單獨擴及冷凝部23，或同時擴及蒸發(fā)部21及冷凝部23。亦可在蒸氣信道22內(nèi)設(shè)置毛細組織，但必須符合蒸氣信道22的流阻小于流體返回信道23流阻的條件。
毛細組織26為陶瓷、燒結(jié)粉末、發(fā)泡金屬、編織網(wǎng)、燒結(jié)網(wǎng)、溝槽狀板、纖維束或螺旋線。
其中流體返回信道24需設(shè)有允許蒸氣及非凝結(jié)性氣體通過的空間。
綜上所述，本發(fā)明運用構(gòu)成蒸氣信道22與流體返回信道24間流阻不相等的分管式結(jié)構(gòu)，配合所產(chǎn)生的壓差、熱流不平衡、毛細現(xiàn)象等原理，形成串聯(lián)式順序單方向流體循環(huán)結(jié)構(gòu)，而且蒸氣信道22與流體返回信道24也能各自形成并聯(lián)式管路結(jié)構(gòu)，只要在流體返回信道24內(nèi)的流阻大于蒸氣信道22內(nèi)流阻的前題下，配合熱傳塊3及連接塊4的設(shè)置，便能產(chǎn)生連通環(huán)狀回路2。如此，本發(fā)明管路于制作過程中，即使不經(jīng)過除氣程序，亦能操作傳熱。若經(jīng)除氣程序后，則熱傳導性更佳，且操作溫度范圍更廣。如此，使回路2更容易組成，在實際使用上與習知熱管相比較，其熱傳導流動速度快于習知熱管的熱傳導流動速度、熱均溫性高、熱傳遞性佳，熱傳量更大更快。故本發(fā)明無需除氣制程，且對清洗的潔凈制程亦不重要，從而使其制程簡單、成本低、售價亦能降低，具有更好的經(jīng)濟性、功能性更佳、使用性良好。
本發(fā)明形成多管式結(jié)構(gòu)，其將蒸發(fā)部21、蒸氣信道22、冷凝部23、流體返回信道24依序串聯(lián)于封閉回路2上，蒸氣信道22為一對管路，也就是說可設(shè)有單一管路或兩管路以上形成并聯(lián)的蒸氣信道；流體返回信道24為僅設(shè)單一管路，但也可設(shè)兩條上以形成并聯(lián)的流體返回信道，以形成串并聯(lián)架構(gòu)，能適用于產(chǎn)生更有效率的熱傳交換裝置，利用回路2流阻的導引作用，從而使本發(fā)明回路2幾乎不會有燒干現(xiàn)象發(fā)生，故以產(chǎn)生很好的熱傳遞性，在有限空間下可有及大的熱傳量；運用回路2內(nèi)熱流不對稱的現(xiàn)象及導引回路2，使本發(fā)明成為循環(huán)狀管路，即能使本發(fā)明中所存在的非凝結(jié)性氣體順著回路2不斷地循環(huán)流動，大幅提高本發(fā)明的均溫性，故回路2內(nèi)即使有非凝結(jié)性氣體，對本發(fā)明的功能特性均影響不大，并能延長本發(fā)明的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)路型熱管熱交換組件，它包括兩端為蒸發(fā)部及冷凝部的回路；其特征在于所述的回路為依序串聯(lián)蒸發(fā)部、蒸氣信道、冷凝部、流體返回信道的封閉回路；回路中充填有液體；流體返回信道與蒸氣信道為各自獨立的管路；流體于流體返回信道內(nèi)的流阻大于流體于蒸氣信道內(nèi)的流阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的蒸發(fā)部及/或冷凝部為管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的蒸發(fā)部組接設(shè)有信道的熱傳塊；熱傳塊以連接信道接通蒸氣信道及流體返回信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的蒸發(fā)部與欲散熱的熱交換裝置相接，欲散熱的熱交換裝置可為熱源的傳熱塊、受熱鰭片組、受熱水套或另一組回路的冷凝部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的蒸氣信道為兩管路以上形成并聯(lián)的蒸氣信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的冷凝部組接設(shè)有連接信道的連接塊；連接塊以連接信道接通蒸氣信道及流體返回信道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的冷凝部與熱交換裝置相接，熱交換裝置為散熱鰭片組、散熱器、冷卻水塔或另一組回路的蒸發(fā)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的流體返回信道以液體形成液封。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的流體返回信道為兩管路以上形成并聯(lián)的流體返回信道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的流體返回信道的流阻大于蒸氣信道的流阻是流體返回信道截面積小于或長度大于蒸氣信道截面積或長度；亦可為流體返回信道截面積小于及長度大于蒸氣信道截面積及長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的流體返回信道內(nèi)設(shè)有形成較大流阻及導引冷凝液體返回蒸發(fā)部的毛細組織。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的液體充填量系指由填滿毛細組織至填滿回路90％的體積。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的環(huán)路型熱管熱交換組件，其特征在于所述的毛細組織單獨擴及蒸發(fā)部或單獨擴及冷凝部或同時擴及蒸發(fā)部及冷凝部；毛細組織為陶瓷、燒結(jié)粉末、發(fā)泡金屬、編織網(wǎng)、燒結(jié)網(wǎng)、溝槽狀板、纖維束或螺旋線。
全文摘要
一種環(huán)路型熱管熱交換組件。為提供一種熱傳性佳、均溫性好、制造成本低、使用壽命長的熱交換器部件，提出本發(fā)明，它包括兩端為蒸發(fā)部及冷凝部的回路；回路為依序串聯(lián)蒸發(fā)部、蒸汽信道、冷凝部、流體返回信道的封閉回路；回路中充填有液體；流體返回信道與蒸汽信道為各自獨立的管路；流體于流體返回信道內(nèi)的流阻大于流體于蒸汽信道內(nèi)的流阻。
文檔編號F28D15/04GK1393678SQ0111885
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者李嘉豪 申請人:李嘉豪