環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，用于對一發(fā)熱源進行散熱，其包含：一密封環(huán)管、一錐管及一工作流體，密封環(huán)管內(nèi)部呈環(huán)狀連通，其一部分接觸發(fā)熱源，錐管設(shè)置于密封環(huán)管內(nèi)，錐管具有一錐尖端及自錐尖端延伸的一管尾端，錐尖端的內(nèi)徑小于管尾端的內(nèi)徑，工作流體填注于密封環(huán)管內(nèi)。通過錐管結(jié)構(gòu)加速工作流體循環(huán)。
【專利說明】環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種傳熱結(jié)構(gòu)，特別是一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)熱管(Heat pipe)的結(jié)構(gòu)是一根細長、中空、兩端密封的金屬管、管內(nèi)封存工作流體(Working fluid),而金屬管內(nèi)壁通常燒結(jié)、貼附或安置一層毛細結(jié)構(gòu)(Wick),當熱管的一端至于較高溫處、而其另一端處于較低溫處時，熱管便會產(chǎn)生雙相熱傳現(xiàn)象。熱管利用工作流體相變化的雙相流來導(dǎo)熱的機械組件，其基本構(gòu)造可分為蒸發(fā)部、絕熱部及冷凝部。蒸發(fā)部為輸入熱使工作流體蒸發(fā)成氣體的區(qū)域。絕熱部依工作環(huán)境的需求，而將蒸發(fā)部及冷凝部隔離，在此區(qū)域中無熱量進出。冷凝部為把熱移除的區(qū)域，將工作流體從蒸發(fā)部所帶來的熱移除掉，并把工作流體冷凝。
[0003]傳統(tǒng)熱管將一熱源所產(chǎn)生的熱能經(jīng)由接觸熱傳導(dǎo)方式帶入蒸發(fā)部，在蒸發(fā)部的工作流體因受熱而以顯熱型態(tài)吸熱，吸熱后的工作流體匯集在蒸發(fā)部產(chǎn)生較高的壓力，造成高壓氣流往壓力較低的冷凝部流動。由于冷凝部接觸到較低的溫度處，故當氣體到達冷凝部時，蒸氣流會因為釋放出顯熱而凝結(jié)成液體。凝結(jié)后的液態(tài)工作流體通過熱管內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)自冷凝部回流至蒸發(fā)部，以便受熱后再次提供下一循環(huán)移熱準備，如此的熱傳流動現(xiàn)象將隨熱管二端溫差而循環(huán)不息。
[0004]熱管導(dǎo)熱的過程必不需要額外的驅(qū)動組件，而且利用顯熱可以快速傳輸大量的熱量。因此熱管被廣泛地使用于各種用途的散熱，例如桌面計算機或筆記本電腦的散熱。但是其管壁內(nèi)的毛細結(jié)構(gòu)制作不易，使得熱管的成本相當高，因此現(xiàn)有的熱管的價格仍較其他型式的散熱組件昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)相變化為熱傳方式的傳熱結(jié)構(gòu)更為簡單。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，包含:
一密封環(huán)管，內(nèi)部呈環(huán)狀連通；
一錐管，設(shè)置于該密封環(huán)管內(nèi)，該錐管具有一錐尖端及自該錐尖端延伸的一管尾端，該錐尖端的內(nèi)徑小于該管尾端之內(nèi)徑；及一工作流體，填注于該密封環(huán)管內(nèi)。
[0007]進一步地，所述環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)對一發(fā)熱源進行散熱，其中該密封環(huán)管的一部分接觸所述發(fā)熱源，該工作流體受所述發(fā)熱源加熱驅(qū)動而沿該密封環(huán)管單向環(huán)狀流動，該工作流體自該管尾端流入該錐管并且由該錐尖端流出該錐管。
[0008]進一步地，其中該工作流體呈超臨界流體狀態(tài)。
[0009]進一步地，其中該密封環(huán)管具有一吸熱段，該吸熱段接觸所述發(fā)熱源。
[0010]進一步地，其中該密封環(huán)管具有一放熱段，該放熱段遠離該吸熱段。[0011]進一步地，還包含一排熱單元，該排熱單元設(shè)置于該放熱段。
[0012]進一步地，其中該排熱單元為復(fù)數(shù)金屬鰭片。
[0013]進一步地，其中該排熱單元為一電子致冷芯片。
[0014]進一步地，還包含一均溫塊，該均溫塊設(shè)置于該吸熱段并且接觸所述發(fā)熱源。
[0015]進一步地，還包含一均溫塊，該均溫塊設(shè)置于該放熱段并且接觸該排熱單元。
[0016]進一步地，還包含一絕熱段，該絕熱段連通于該吸熱段與該放熱段之間。
[0017]本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)通過錐管的簡單結(jié)構(gòu)加速工作流體循環(huán)，由于錐管結(jié)構(gòu)制作便宜，有效地改善了現(xiàn)有技術(shù)制作成本過高的缺點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明第一實施例的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖1A圖1中錐尖端的局部放大圖。
[0020]圖1B圖1中管尾端的局部放大圖。
[0021]圖2本發(fā)明第一實 施例的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)另一樣態(tài)的示意圖。
[0022]圖3本發(fā)明第二實施例的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖4本發(fā)明第二實施例的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)另一樣態(tài)的示意圖。
[0024]圖中，100密封環(huán)管 110 吸熱段
120放熱段
130絕熱段
210/220錐管
211/221錐尖端
212/222管尾端
300工作流體
400排熱單元
510/520均溫塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0026]如圖1、圖1A及圖1B所示，為本發(fā)明的第一實施例，提供了一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，用于對一發(fā)熱源進行散熱，其包含一密封環(huán)管100、至少一錐管210/220及一工作流體300。
[0027]密封環(huán)管100為內(nèi)部呈環(huán)狀連通的金屬管，于本實施例中較佳地由銅制成，但本發(fā)明不限定于銅，其也可以是鋁制，或者是其他熱傳系數(shù)較高的金屬制成。密封環(huán)管100的一部分用于接觸發(fā)熱源，以將發(fā)熱源所產(chǎn)生的熱能通過熱傳導(dǎo)傳遞至本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)。密封環(huán)管100具有一吸熱段110、一放熱段120及二絕熱段130，吸熱段110接觸于發(fā)熱源，放熱段120則遠離吸熱段110配置，即放熱段120同時也遠離發(fā)熱源，使得吸熱段110的溫度高于放熱段120的溫度。放熱段120的其中一端通過絕熱段130與吸熱段110的其中一端相連通，放熱段120的另一端通過另一絕熱段130與吸熱段110的另一端相連通。絕熱段130用于在放熱段120與吸熱段110之間傳遞工作流體300，在絕熱段130中無熱量進出，但是絕熱段130并非必要組件，放熱段120與吸熱段110之間也可以直接連通。
[0028]于本實施例中，本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)較佳地包含二個錐管210/220，該兩個錐管210/220設(shè)置于密封環(huán)管100內(nèi)。各錐管210/220分別具有一錐尖端211/221以及自錐尖端211/221延伸的一管尾端212/222，錐尖端211/221的內(nèi)徑小于管尾端212/222的內(nèi)徑。于密封環(huán)管100內(nèi)部的環(huán)路中，各錐管210/220較佳地分別位于放熱段120與吸熱段110之間，而且當密封環(huán)管100內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)個錐管210/220時，各錐管210/220的錐尖端211/221皆朝向另一錐管210/220的管尾端212/222配置。
[0029]如圖2所示，于本實施例，錐管210/220的設(shè)置位置不限定位于放熱段120與吸熱段110之間，其也可以位于放熱段120內(nèi)或者是吸熱段110內(nèi)。
[0030]工作流體300填注于密封環(huán)管100內(nèi)，工作流體300較佳地可以是二氣化碳、氮氣或是氦氣，但本發(fā)明不限定于此。吸熱段110自發(fā)熱源吸熱后，熱能傳遞至工作流體300，因此在吸熱段110的工作流體300的溫度高于在放熱段120的工作流體300。通過工作流體300在放熱段120與吸熱段110之間的溫度差而驅(qū)動工作流體300在密封環(huán)管100內(nèi)流動(工作流體300自高溫處流向低溫處)，使工作流體300自吸熱段110向放熱段120流動。
[0031]當工作流體300在錐管210/220內(nèi)自管尾端212/222流向錐尖端211/221時，根據(jù)流場的質(zhì)量守衡原理，因錐管210/220使流場截面積減少而使得工作流體300流速加快；反之當工作流體300在錐管210/220內(nèi)自錐尖端211/221流向管尾端212/222時，根據(jù)流場的質(zhì)量守衡原理，因錐管210/220使流場截面積增加而使得工作流體300流速降低。工作流體300在受熱驅(qū)動的初期可能同時沿吸熱段110的二端流動至放熱段120，但工作流體300流經(jīng)錐管210/220后其流速改變，其流向便會修正為環(huán)路流動，而且在錐管210/220內(nèi)自管尾端212/222流向錐尖端211/221而加速。
[0032]工作流體300在吸熱段110吸熱后呈超臨界流體的狀態(tài)。當物質(zhì)所承受的壓力與溫度達到其臨界值壓力與溫度時，其呈現(xiàn)擁有近似液體密度，但卻又同時具有其氣體特性的流體，一種液氣共存的相態(tài)，而在此相態(tài)下的流體被稱之為超臨界流體(SupercriticalFluid)。理論上，任一種流體均可達到超臨界流體的狀態(tài)，可作為超臨界流體的工作流體300有多種氣體可供選擇，包括水均可作為超臨界流體介質(zhì)，但其中就屬二氧化碳(C02)最為常用。而其中主要是由于二氧化碳在接近常溫及常態(tài)大氣壓力的條件下，易于達到臨界點(臨界壓力7.38Mpa，臨界溫度31°C )，且易于取得、費用便宜，安全性高、無毒、無色、無臭、具不可燃性、不產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，對環(huán)境友善(不破壞臭氧層、不產(chǎn)生煙霧)，溶解力可隨溫度與壓力條件控制而變化，易于回收再使用。
[0033]當二氧化碳處于略高于常溫的31V及73.Sbar時可達其臨界點而為超臨界流體狀態(tài)，即通過自發(fā)熱源吸收熱能使工作流體300溫度及壓力上升，即可使工作流體300達到超臨界流體狀態(tài)，而這時的密度約469kg/m3。工作流體300在超臨界流體狀態(tài)下具有高密度、低黏度及低表面張力的特性。高密度使得單位體積內(nèi)所能帶走的熱較多，在狹小的空間里也可置入較大量的工作液體。低黏度流動性佳，所受到密封環(huán)管100的管壁所產(chǎn)生的阻力相對較小。低表面張力能產(chǎn)生較高的熱傳遞系數(shù)。
[0034]如圖3所示，本發(fā)明的第二實施例提供一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，用于對一發(fā)熱源進行散熱，其包含一密封環(huán)管100、至少一錐管210/220、一工作流體300及一排熱單元400。其中密封環(huán)管100、錐管210/220、工作流體300大致如同前述第一實施例，其相同之處于此不再累述。
[0035]排熱單元400設(shè)至于放熱段120，其中排熱單元400可以為復(fù)數(shù)個金屬鰭片(fin),也可以是一個電子致冷芯片(Thermoelectric Cooler, TEC),但本發(fā)明不限定排熱單元400的形態(tài)。
[0036]吸熱段110上較佳地可以設(shè)置有一均溫塊510，均溫塊510較佳地由銅制成，但本發(fā)明不限定于銅，其也可以是鋁制，或者是其他熱傳系數(shù)較高的金屬制成，并且吸熱段110接觸于發(fā)熱源，通過延伸吸熱段110與發(fā)熱源之間的接觸面積，以增加吸熱段110與發(fā)熱源之間的熱傳效率。
[0037]放熱段120上較佳地也可以設(shè)有另一均溫塊520，此均溫塊520與前述相同，此均溫塊520接觸于排熱單元400，以增加放熱段120與排熱單元400之間的熱傳效率，因此可使得放熱段120與吸熱段110的溫差更大更穩(wěn)定，也就是密封環(huán)管100內(nèi)的熱傳效率更大
更穩(wěn)定。
[0038]如圖4所示，于本實施例中，錐管210/220的設(shè)置位置不限定位于放熱段120與吸熱段110之間，其也可以位于放熱段120內(nèi)或者是吸熱段110內(nèi)。
[0039]本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)通過適當工作流體300吸熱達到超臨界流體狀態(tài)而流動，再通過錐管210/220加速工作流體300的流速，并且控制其流動路徑而達散熱的效果。錐管210/220的結(jié)構(gòu)簡單制作便宜，有效地改善了現(xiàn)有技術(shù)毛細結(jié)構(gòu)的制作成本過高的缺點。
[0040]再者 ，本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)在傾斜設(shè)置的狀態(tài)下可具有較佳的導(dǎo)熱效率。經(jīng)過實驗證明，本發(fā)明的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)中設(shè)置IOOmm長的錐管，如后附實驗數(shù)據(jù)，冷凝部操作溫度維持40°C，環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)水平設(shè)置時，其導(dǎo)熱能力為19.91W，而環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)在與水平面夾角傾斜角5度角設(shè)置時，可以快速增加至26.1W，環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)在垂直設(shè)置狀態(tài)下更可以高達31.78W。
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含: 一密封環(huán)管，內(nèi)部呈環(huán)狀連通； 一錐管，設(shè)置于該密封環(huán)管內(nèi)，該錐管具有一錐尖端及自該錐尖端延伸的一管尾端，該錐尖端的內(nèi)徑小于該管尾端之內(nèi)徑；及一工作流體，填注于該密封環(huán)管內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)對一發(fā)熱源進行散熱，其中該密封環(huán)管的一部分接觸所述發(fā)熱源，該工作流體受所述發(fā)熱源加熱驅(qū)動而沿該密封環(huán)管單向環(huán)狀流動，該工作流體自該管尾端流入該錐管并且由該錐尖端流出該錐管。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該工作流體呈超臨界流體狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該密封環(huán)管具有一吸熱段，該吸熱段接觸所述發(fā)熱源。
5.如權(quán)利要求4所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該密封環(huán)管具有一放熱段，該放熱段遠離該吸熱段。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一排熱單元，該排熱單元設(shè)置于該放熱段。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該排熱單元為復(fù)數(shù)金屬鰭片。
8.如權(quán)利要求6所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該排熱單元為一電子致冷-H-* I I心/T O
9.如權(quán)利要求4或5所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一均溫塊，該均溫塊設(shè)置于該吸熱段并且接觸所述發(fā)熱源。
10.如權(quán)利要求6所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一均溫塊，該均溫塊設(shè)置于該放熱段并且接觸該排熱單元。
11.如權(quán)利要求5所述的環(huán)路型傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一絕熱段，該絕熱段連通于該吸熱段與該放熱段之間。
【文檔編號】F28D15/02GK103851939SQ201210522157
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】林唯耕, 楊順翔, 曾俊凱 申請人:林唯耕