專利名稱：震蕩式熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管，特別涉及一種震蕩式熱管。
背景技術(shù)：
熱管具有良好的熱傳性能，因此被廣泛地運(yùn)用在電子元件的散熱，特別是在個(gè)人 電腦以及筆記型電腦中幾乎都可以看見熱管的運(yùn)用。通常，面臨平面發(fā)熱形式的散熱需求 時(shí)，設(shè)計(jì)上必須同時(shí)采用多支熱管，方能滿足散熱的需求?？墒牵嘀峁艿氖褂脮?huì)造成散 熱設(shè)計(jì)、散熱模塊組裝與制作上的困難。因此，面對(duì)平面發(fā)熱形式的散熱要求時(shí)，平板型熱 管會(huì)是較傳統(tǒng)熱管為合適的傳熱元件。運(yùn)用具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的平板型熱管，其困難在于毛細(xì)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)制作，主要原因如 下1、平板型熱管越是大型，毛細(xì)結(jié)構(gòu)的均勻度越難以控制，因而容易導(dǎo)致性能不穩(wěn)定；2、 平板型熱管越大型，用于燒結(jié)毛細(xì)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)爐也必須加大，從而導(dǎo)致成本增加，量產(chǎn)速度 降低；3、退火后的平板型熱管，其管壁強(qiáng)度大幅降低，因而可能導(dǎo)致其管壁不具可因應(yīng)內(nèi)外 部壓力變化所需的強(qiáng)度。既然因?yàn)槊?xì)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)，會(huì)衍生出許多制作上的問題，因此不具 有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的震蕩式熱管(pulsating heat pipe or oscillating heat pipe)便成為平 面散熱的另一種選擇。震蕩式熱管的整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，其是由一平滑的細(xì)管連結(jié)而成。震蕩式熱管的 驅(qū)動(dòng)力是通過較小的管徑所產(chǎn)生的毛細(xì)力、工作液體所受的重力以及受熱產(chǎn)生的汽泡壓力 來使熱管產(chǎn)生動(dòng)作。然而傳統(tǒng)震蕩式熱管，其毛細(xì)力是相當(dāng)有限的，因此傳統(tǒng)震蕩式熱管的 運(yùn)行主要還是利用重力。由于傳統(tǒng)震蕩式熱管的運(yùn)行主要靠的是重力，因此當(dāng)熱管處于水 平或是受熱端高于散熱端的狀況時(shí)，熱管將無法運(yùn)行。此使用上的限制構(gòu)成了震蕩式熱管 運(yùn)用在平面散熱要求的一主要的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)震蕩式熱管雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于其結(jié)構(gòu)上的限制，使其難以運(yùn)用在平面散 熱上。因此傳統(tǒng)震蕩式熱管仍待進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例揭示一種震蕩式熱管，其利用非均勻流道結(jié)構(gòu)，對(duì)工作流體 產(chǎn)生不對(duì)稱的力量，使得當(dāng)震蕩式熱管水平放置時(shí)，仍可發(fā)揮其散熱功能。本發(fā)明一實(shí)施例揭示一種震蕩式熱管，其包含一流道系統(tǒng)。流道系統(tǒng)包含多段第 一流道及多段第二流道，其中所述第一流道與所述第二流道沿該流道系統(tǒng)交錯(cuò)設(shè)置，且該 第一流道的橫截面與該第二流道的橫截面不同。上文已經(jīng)概略地?cái)⑹霰景l(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)，從而使下文的本發(fā)明詳細(xì)描述得 以獲得較佳了解。構(gòu)成本發(fā)明的權(quán)利要求書的其它技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)將描述于下文。本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)可了解，下文揭示的概念與特定實(shí)施例可作為基礎(chǔ)而相 當(dāng)輕易地予以修改或設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)或制造方法而實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者亦應(yīng)可了解，這類等效的建構(gòu)并無法脫離權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的精神和范圍.


圖1為例示本發(fā)明一實(shí)施例的震蕩式熱管的示意圖； 圖2為例示本發(fā)明一實(shí)施例的震蕩式熱管的流道系統(tǒng)的示意圖 圖3為例示本發(fā)明另一實(shí)施例的流道系統(tǒng)的示意圖 圖4為例示本發(fā)明又一實(shí)施例的流道系統(tǒng)的示意圖 圖5為例示本發(fā)明再一實(shí)施例的流道系統(tǒng)的示意圖 圖6A為例示傳統(tǒng)震蕩式熱管的熱阻曲線圖；及 圖6B為例示本發(fā)明一實(shí)施例的震蕩式熱管的熱阻曲線圖。主要元件符號(hào)說明1震蕩式熱
11基板
12流道系統(tǒng)
13蓋板
22流道系統(tǒng)
32流道系統(tǒng)
42流道系統(tǒng)
111表面
112螺孔
121第一流道
122第二流道
123彎流道
124連接流道
131開孔
132冷卻區(qū)
133注入口
134加熱區(qū)
221第一流道
222第二流道
223噴嘴結(jié)構(gòu)
321第一流道
322第二流道
323孔口結(jié)構(gòu)
421第一流道
422第二流道
1211左端處
1221左端處
具體實(shí)施例方式圖1為例示本發(fā)明一實(shí)施例的震蕩式熱管1的示意圖，而圖2例示本發(fā)明一實(shí)施 例的震蕩式熱管1的流道系統(tǒng)12。參照?qǐng)D1與圖2所示，震蕩式熱管1包含一基板11、一 流道系統(tǒng)12以及一蓋板13。流道系統(tǒng)12為于一平面上彎繞的回路式流道，其形成于該基 板11的一表面111。蓋板13覆蓋于基板11上，蓋板13被構(gòu)建以密封該流道系統(tǒng)12，以使 該流道系統(tǒng)12成為可使一工作流體循環(huán)流動(dòng)的密封回路。蓋板13上可設(shè)置多個(gè)開孔131， 相對(duì)地，基板11上可設(shè)置多個(gè)螺孔112。利用多個(gè)鎖固件(未繪示)分別穿越相對(duì)應(yīng)的所 述開孔131，并與相對(duì)應(yīng)的所述螺孔112鎖合，即可將蓋板13與基板11鎖固。此處例舉的 螺孔112與開孔131的設(shè)置方式，本發(fā)明不以此為限，凡其他合適的鎖固方式，亦可包含于 本發(fā)明之中。鎖固件可為螺絲，但本發(fā)明不以此為限。基板與蓋板亦可以通過焊接方式制 作，而達(dá)到密封的要求。參照?qǐng)D2所示，基板11的表面111可為一下凹表面，本發(fā)明不以此為限?；?1 可包含金屬，而流道系統(tǒng)12可銑制于基板11的表面111上，本發(fā)明不以此銑制加工方式為 限。在一實(shí)施例中，基板11的材料可為銅或鋁，本發(fā)明不以此為限。流道系統(tǒng)12可包含多 段第一流道121和多段第二流道122，其中所述第一流道121與所述第二流道122可沿流道 系統(tǒng)12交錯(cuò)設(shè)置。各該第一流道121與各該第二流道122可分別為一均勻流道，第一流道 121的橫截面與第二流道122兩者的橫截面不同。換言之，第一流道121的橫截面與第二流 道122的橫截面可分別具有不同的截面積，本發(fā)明不以此為限；第一流道121的橫截面與第 二流道122的橫截面可分別具有不同的形狀，本發(fā)明不以此為限；或者，第一流道121的橫 截面與第二流道122的橫截面可分別具有不同的水力直徑(Hydraulic Diameter)，本發(fā)明 不以此為限。第一流道121與第二流道122橫截面的不同可使位于其內(nèi)的工作流體具有不 同的毛細(xì)力。流道系統(tǒng)12內(nèi)的工作流體由基板11上的注入口 133注入，當(dāng)工作流體注入 完畢后，再將注入口 133封住。工作流體注入前，需從注入口 133將流道系統(tǒng)12抽真空。就本實(shí)施例言，第一流道121與第二流道122在垂直于表面111的方向上可具相 同的管深，而在第一流道121在橫向上可具有較窄的管寬；而第二流道122在橫向上可具有 較寬的管寬，但本發(fā)明不以此為限。又，所述第一流道121與所述第二流道122可平行設(shè)置， 且相鄰的第一流道121與第二流道122的兩端處，分別以一彎流道123連接，但本發(fā)明不以 此為限。位于流道系統(tǒng)12相對(duì)兩側(cè)(圖2中上下兩側(cè))上端的第一流道121左端處1211 與下端第二流道122的左端處1221間，可利用一連接流道IM連接，由此形成一循環(huán)回路 流道，其中該第一流道左端處1211可為入口處，而該第二流道左端處1221的可為出口處。由于第一流道121的管寬較第二流道122的管寬微小，使得工作流體在第一流道 121內(nèi)的毛細(xì)力較在第二流道122內(nèi)為大，因此當(dāng)工作流體的兩端分別位于第一流道121與 第二流道122時(shí)，工作流體將被拉向第一流道121。當(dāng)加熱區(qū)134受熱時(shí)，工作流體會(huì)蒸發(fā) 而增加蒸汽壓力，進(jìn)而推動(dòng)工作流體的流動(dòng)。高溫高壓的工作流體將會(huì)流至冷卻區(qū)132，亦 即將熱由高溫的加熱區(qū)134送至低溫的冷卻區(qū)132，以達(dá)到熱量傳遞的效果。該加熱區(qū)134 在連接流道124的另一端，而冷卻區(qū)132與連接流道124同一端。另，當(dāng)工作流體受到蒸發(fā) 流體的壓力擠壓時(shí)，由于工作流體流往第二流道122的流阻較小，因此工作流體可較易被 推向第二流道122流動(dòng)。本發(fā)明由于流道系統(tǒng)12內(nèi)因具有非均勻的流道結(jié)構(gòu)，而使在流道 系統(tǒng)12內(nèi)的工作流體可受到不對(duì)稱的力量，由此促進(jìn)震蕩式熱管1的初始啟動(dòng)運(yùn)行，從而使震蕩式熱管1可水平放置操作。圖3為例示本發(fā)明另一實(shí)施例的流道系統(tǒng)22的示意圖。流道系統(tǒng)22包含多段第 一流道221及多段第二流道222，其中所述第一流道221與所述第二流道222沿該流道系統(tǒng) 22交錯(cuò)設(shè)置。第二流道222可為一均勻流道，而第一流道221可包含一噴嘴結(jié)構(gòu)223，由此 使第一流道221與第二流道222可分別具有不同的橫截面，以讓工作流體于流道系統(tǒng)22內(nèi) 因毛細(xì)力或流阻的差異在受熱啟動(dòng)時(shí)容易流動(dòng)。在本實(shí)施例中，第一流道221與第二流道 222可平行交錯(cuò)設(shè)置，本發(fā)明不以此為限。圖4為例示本發(fā)明又一實(shí)施例的流道系統(tǒng)32的示意圖。流道系統(tǒng)32形成于一基 板11上，其包含多段第一流道321及多段第二流道322，第一流道321分別設(shè)置于第二流道 322之間。第二流道322可為一均勻流道，而第一流道321可包含一孔口結(jié)構(gòu)323，亦即第 一流道321的截面積較第二流道322的截面積小，由此使第一流道321與第二流道322可 分別具有不同的橫截面，以讓工作流體于流道系統(tǒng)32內(nèi)因毛細(xì)力或流阻的差異在受熱啟 動(dòng)時(shí)容易流動(dòng)。圖5為例示本發(fā)明再一實(shí)施例的流道系統(tǒng)42的示意圖。除依前述在基板11上加 工形成的流道系統(tǒng)(12至32)的形式外，主要流道系統(tǒng)42為一密封彎折的金屬管所形成。 流道系統(tǒng)42包含多段壓扁的管段423，而所述壓扁的管段423可間隔形成，由此在各壓扁的 管段423上形成一第一流道421，而于各未壓扁或壓扁程度不同于第一流道421的管段形成 一第二流道422等截面不同的流道。金屬管亦可設(shè)置于基板11的表面111上，以增加傳熱 面積，金屬管與基板11的表面111可利用導(dǎo)熱膏或焊錫等形成熱耦接，本發(fā)明不以此為限。實(shí)驗(yàn)范例在本實(shí)驗(yàn)范例中，分別以圖2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)制作一傳統(tǒng)震蕩式熱管與一本發(fā)明的 震蕩式熱管。在本發(fā)明的震蕩式熱管的基板11上，第一流道121與第二流道122分別平行 且交錯(cuò)形成，其中第一流道121的寬度為1毫米而第二流道122的寬度為2毫米；而在傳 統(tǒng)震蕩式熱管的基板上，僅形成寬度為2毫米的均勻流道。接著，以蓋板13分別密封本發(fā) 明的震蕩式熱管與傳統(tǒng)震蕩式熱管并抽真空，然后再個(gè)別填充約占總流道系統(tǒng)體積的百分 之60的工作流體。接著，再對(duì)本發(fā)明的震蕩式熱管與傳統(tǒng)震蕩式熱管分別施以不同的熱量 Oiin)，并調(diào)整本發(fā)明的震蕩式熱管與傳統(tǒng)震蕩式熱管的角度，以量測(cè)本發(fā)明的震蕩式熱管 與傳統(tǒng)震蕩式熱管的受熱端(Th)與散熱端OY)通過的溫度，最后通過熱阻(Rth)計(jì)算公式Rth= (Th-Tl)/Qin計(jì)算在各操作角度下，本發(fā)明的震蕩式熱管與傳統(tǒng)震蕩式熱管的熱阻與加熱量間 的曲線，藉以比較兩者的性能。圖6A與6B分別例示傳統(tǒng)震蕩式熱管與本發(fā)明一實(shí)施例的震蕩式熱管的熱阻曲線 圖，橫坐標(biāo)為加熱瓦數(shù)(W)，縱坐標(biāo)為熱阻CC/W)。從圖6A可發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)震蕩式熱管在水平 放置，即操作角度為0度時(shí)，不論加熱量大小，其熱阻甚無變化且均在1. 5°C /W以上。由此 顯示，傳統(tǒng)震蕩式熱管在水平放置時(shí)，無法發(fā)揮其散熱功能。相較地，本發(fā)明的震蕩式熱管 在水平放置時(shí)，其熱阻低于1. 5，且隨加熱量的增加，熱阻亦隨著降低。因此，由圖6B顯示可 得知，本發(fā)明的震蕩式熱管即便以水平放置，仍能發(fā)揮其應(yīng)有的散熱功能。綜上所述，本發(fā)明的震蕩式熱管由于具有非均勻的流道結(jié)構(gòu)，因而可讓其內(nèi)的工 作流體受到不對(duì)稱的毛細(xì)力及流阻。當(dāng)震蕩式熱管受熱時(shí)，工作流體同時(shí)受加熱蒸汽的推動(dòng)及不對(duì)稱的毛細(xì)力與流阻的影響，而往一方向上流動(dòng)。因此，本發(fā)明的震蕩式熱管的非均 勻的流道結(jié)構(gòu)可促進(jìn)流道系統(tǒng)內(nèi)的工作流體的初始啟動(dòng)運(yùn)行，而使其可水平放置操作。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而熟悉本技術(shù)的人士仍可能基于本 發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 不限于實(shí)施例所揭示的那樣，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為權(quán)利要求書 所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種震蕩式熱管，其特征在于，包含一流道系統(tǒng)，包含多段第一流道及多段第二流道，其中所述第一流道與所述第二流道 沿該流道系統(tǒng)交錯(cuò)設(shè)置，且該第一流道的橫截面與該第二流道的橫截面不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道與該第二流道的水力 直徑不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該流道系統(tǒng)彎繞于一平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道包含一噴嘴結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道包含一孔口結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，還包含一基板，其中該流道系統(tǒng)形 成于該基板的一表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的震蕩式熱管，其特征在于，所述第一流道與所述第二流道平 行設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的震蕩式熱管，其特征在于，該基板的材料為銅或鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的震蕩式熱管，其特征在于，還包含一蓋板，該蓋板被構(gòu)建以密 封該流道系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該流道系統(tǒng)為一金屬管所形成， 該金屬管包含間隔形成的多段壓扁管段及未壓扁的多段管段。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的震蕩式熱管，其特征在于，該金屬管的材料為銅。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的震蕩式熱管，其特征在于，還包含一基板，其中該金屬管熱 耦接于該基板的一表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的震蕩式熱管，其特征在于，該基板的材料為銅或鋁。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，還包含一工作流體，其中該工作 流體填充于該流道系統(tǒng)的填充量介于50%與60%之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道與該第二流道相互交 錯(cuò)設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，所述第一流道分別設(shè)置于所述第 二流道之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道的截面積小于該第 二流道的截面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該流道系統(tǒng)的一端為加熱區(qū)，而 另一端為冷卻區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該第一流道的入口處與該第二流 道的出口處設(shè)置一連接流道。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震蕩式熱管，其特征在于，該流道系統(tǒng)設(shè)置一蓋板，該蓋板 與該流道系統(tǒng)封成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種震蕩式熱管，其包含一流道系統(tǒng)。流道系統(tǒng)包含多段第一流道及多段第二流道，其中所述第一流道與所述第二流道沿該流道系統(tǒng)交錯(cuò)設(shè)置，且該第一流道的橫截面與該第二流道的橫截面不同。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102062552SQ20091022237
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者王啟川, 簡(jiǎn)國(guó)祥 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院