專利名稱：熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管，尤指一種應(yīng)用于電子元件散熱的熱管。
技術(shù)背景目前，熱管已被廣泛應(yīng)用于散熱領(lǐng)域。熱管通過(guò)全封閉在真空管內(nèi)的工 作流體的汽、液相變來(lái)傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性?，F(xiàn)有熱管包括中空的 管體、毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于管體內(nèi)的工作流體。熱管工作時(shí)，管體內(nèi)部填充的 低沸點(diǎn)工作流體在熱管蒸發(fā)段吸收發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量后蒸發(fā)汽化，蒸汽在 微小的壓差下運(yùn)動(dòng)至冷凝段，并在冷凝段釋放熱量而液化，該液化后的工作 流體在熱管壁部毛細(xì)結(jié)構(gòu)的作用下再回流至蒸發(fā)段，通過(guò)該工作流體的循環(huán) 運(yùn)動(dòng)，將發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。筆記型電腦趨向超薄型，內(nèi)部空間越來(lái)越狹小，因而中央處理器的散熱 ^t組的厚度也要求越來(lái)越薄?，F(xiàn)有的毛細(xì)結(jié)構(gòu)大多采用溝槽形式或者粉末燒結(jié)形式，其毛細(xì)結(jié)構(gòu)的厚度通常在0.3 0.8毫米之間。當(dāng)熱管厚度只有2.0毫米 或更小時(shí)，熱管的蒸汽通道變的極小而喪失了散熱的功能。絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu) 雖然具有0.1 0.2毫米厚度的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，但是絲網(wǎng)與管壁的結(jié)合不緊密，在熱 管折彎或打扁變形時(shí)往往由于結(jié)合不緊而脫落，導(dǎo)致熱傳量降低且熱阻急劇 增加。因此在厚度進(jìn)一步變薄的情況下熱管不能達(dá)到正常的傳熱性能，無(wú)法 滿足筆記型電腦的結(jié)構(gòu)限制和性能要求。發(fā)明內(nèi)容鑒于此，有必要提供一種厚度較薄且散熱性能好的熱管。 一種熱管，包括中空的管體、設(shè)于所述管體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于所述 管體內(nèi)的工作流體，所述管體包括蒸發(fā)段和冷凝段，毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括輔助毛細(xì) 結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)脈管，所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)環(huán)設(shè)于所述蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，所述 脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發(fā)段延伸至所述冷凝段，所述小
端與所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內(nèi)壁接觸。一種熱管，包括中空的管體、設(shè)于所述管體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于所述 管體內(nèi)的工作流體，管體包括蒸發(fā)段和冷凝段，毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu) 和至少一個(gè)中空的脈管，輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)至少設(shè)置在蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，脈管從 蒸發(fā)段延伸至冷凝段，脈管包括大端和小端，小端與位于蒸發(fā)段的輔助毛細(xì) 結(jié)構(gòu)接觸，大端至少部分與所述冷凝段的內(nèi)壁接觸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，脈管可以有效吸附工作流體，避免工作流體因重力因 素形成局部積聚，防止熱阻增加，并且脈管的孔徑較小，尤其是在熱管壓扁 成形后仍然保持原有的毛細(xì)作用力，保證了工作流體的循環(huán)流動(dòng)，可以滿足 超薄筆記型電腦的散熱要求，而輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)的設(shè)置相對(duì)地增大了蒸發(fā)段的 毛細(xì)作用力，1更于冷卻后的液體回流。


圖1是本發(fā)明熱管的一較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。圖2是圖i沿n-n的剖面示意圖。 圖3是圖i沿ni-m的剖面示意圖。圖4是脈管的主視圖。圖5是圖4中沿V-V的主坤見(jiàn)圖。圖6是本發(fā)明熱管的又一較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。圖7是圖6中沿vn-vn的剖面示意圖。圖8是圖6中沿VH卜VH1的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖，進(jìn)一步說(shuō)明該熱管的結(jié)構(gòu)。如圖1至圖3所示，該熱管包 括管體IO、毛細(xì)結(jié)構(gòu)和密封于管體10內(nèi)的工作流體(圖未示)。該管體10是中空的密封腔體，由銅等導(dǎo)熱性能良好的材料制成，可以將 發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量傳遞到管體10內(nèi)部，包括蒸發(fā)段101、絕熱段103和冷凝 段102，蒸發(fā)段101和冷凝段102分別位于管體10的兩端，絕熱段103位于蒸發(fā) 段101和冷凝段102之間。該實(shí)施例中，管體10呈扁平狀，其徑向橫截面大致 呈矩形，周邊均形成圓形倒角，管體10的厚度遠(yuǎn)小于其寬度。實(shí)際上，管體 IO既可以是直型管，也可以是其它任何彎折型管，例如"U"型或者"L"型。 如果熱管是"U，，型，可以將其一平行端部作為蒸發(fā)段101,另一平行端部作 為冷凝段102,也可以將其位于兩平行端部之間的彎折中間段作為蒸發(fā)段101, 而兩平行端部則分別作為冷凝段102。工作流體填充于管體10內(nèi)，可以是水、酒精、曱醇等具有較低沸點(diǎn)的物 質(zhì)。工作流體在管體10的蒸發(fā)段101處吸熱蒸發(fā)成蒸汽，蒸汽在微小的壓差下 運(yùn)動(dòng)至冷凝段102，并在冷凝段102釋放熱量而液化，液化后的工作流體通過(guò) 毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用力回流至蒸發(fā)段IOI,通過(guò)該工作流體的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，將發(fā) 熱元件產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。熱管的毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括三個(gè)脈管12及一個(gè)環(huán)設(shè)于熱管蒸發(fā)段101內(nèi)壁的輔 助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13,該輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13可以是絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)，也可以是石友納米 管層，其厚度約為0.1毫米。絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)是通過(guò)金屬網(wǎng)絲或者纖維束編織 形成。碳納米管層含有單壁碳納米管、多壁碳納米管或者其組合，厚度為IOO 納米一10(M敖米。采用絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)或者^(guò)f友納米管層作為輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13， 不僅厚度薄、體積小，而且導(dǎo)熱能力強(qiáng)、毛細(xì)性能好，使得熱管蒸發(fā)段IOI 負(fù)荷較大的徑向能量密度，相對(duì)地降低了熱管蒸發(fā)段101的熱阻值，也有利于 工作流體快速回流。所述脈管12沿?zé)峁艿膶挾确较蚓鶆蜷g隔設(shè)置，當(dāng)然如果脈管12的數(shù)量較 多，也可以使各脈管12之間相互貼合。各脈管12均呈階梯狀，位于管體10內(nèi)， 從蒸發(fā)段101延伸至冷凝段102。請(qǐng)同時(shí)參閱圖4、圖5，脈管12是由若干銅絲、 鋁線、不銹鋼絲或者纖維束等材料制成的絲線編織后形成的可繞性的管體， 內(nèi)部形成一中心通道，管壁上形成有若干細(xì)小的孔隙，該孔隙與中心管道相 互連通。每一脈管12均包括一大端121和一小端122，大端121和小端122的中 心軸線在同一直線上。其中小端122貼設(shè)于熱管蒸發(fā)段101的輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13 的內(nèi)壁，大端121則與熱管的冷凝段102、絕熱段103的內(nèi)壁面相接觸。小端122 的外徑與輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13的內(nèi)徑相當(dāng)，大端121的外徑與熱管的管體10的內(nèi)徑 相當(dāng)，從而脈管12的上下兩側(cè)與熱管冷凝l爻102、絕熱段103的管壁以及輔毛 細(xì)結(jié)構(gòu)13的管壁形成線接觸，而脈管12之間則形成蒸汽通道。該脈管12的管 徑可從0.5毫米擴(kuò)展到數(shù)毫米，其最大值取決于工作流體的性質(zhì)，從而對(duì)工作 流體輸送的方向具有單一性，即僅供在冷凝段102放熱凝結(jié)后的工作流體通過(guò)
而回流到蒸發(fā)段101，而在蒸發(fā)段101吸熱蒸發(fā)汽化的蒸汽則僅能從脈管12與 管體10之間的蒸汽通道擴(kuò)散到冷凝段102。以純水為例，脈管12的管徑較佳范 圍是0.5毫米至2毫米之間。脈管12還可以采用其它相似結(jié)構(gòu)形式，該實(shí)施例 中脈管12的橫截面形狀是圓環(huán)形，而脈管12也可與熱管的形狀相適應(yīng)，例如 脈管12的橫截面形狀是橢圓環(huán)形，從而脈管12與輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)13及熱管冷凝 段102、絕熱段103的內(nèi)壁面實(shí)現(xiàn)面接觸，增加接觸面積。而脈管12的個(gè)數(shù)可 根據(jù)熱管的寬度而調(diào)整，不限于3個(gè)。如圖6、圖7、圖8所示為本發(fā)明熱管另一實(shí)施例，與上述實(shí)施例不同之處 在于該輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的下半環(huán)延伸至冷凝段102，也就是說(shuō)在蒸發(fā)段IOI 處，輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21貼設(shè)于蒸發(fā)段101的整個(gè)內(nèi)壁面上，而在絕熱段103、冷 凝段102,輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)只貼設(shè)于冷凝段102、絕熱段103的內(nèi)壁面的下半部分， 同時(shí)還可以使設(shè)置在蒸發(fā)段101的輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的有效毛細(xì)孔徑小于設(shè)置 在冷凝段102的輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的有效毛細(xì)孔徑，這樣可以使得冷凝段102流 阻小、便于冷凝液體回流，蒸發(fā)段101毛細(xì)作用力大、吸熱面積大，從而可以101或冷凝4爻102的有效毛細(xì)孔徑相同，或者介于蒸發(fā)段101與冷凝段102的有 效毛細(xì)孔徑大小之間，這樣從冷凝段102、絕熱段103到蒸發(fā)段101所設(shè)輔助毛 細(xì)結(jié)構(gòu)21的孔徑依次減少，工作流體回流遭遇的流阻依次減少，受到的毛細(xì) 作用力逐漸增大，z使其回流更順暢。而脈管20的形狀也與輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21相 適應(yīng)，上半部分呈階梯狀，包括大端201和小端202,大端201和小端202的中 心軸線相互平行，不在一條直線上，但在同一垂直截面上。大端201的上半部 與熱管的管體10的內(nèi)壁面線接觸，大端201的下半部與輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的內(nèi)壁 面線接觸，小端202的外徑與輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的內(nèi)徑相同，從而小端202與輔 助毛細(xì)結(jié)構(gòu)21的內(nèi)壁面線接觸。由于線接觸的地方可能會(huì)發(fā)生彈性形變，那 么所有線接觸之處都可以是面接觸，這都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種熱管，包括中空的管體、設(shè)于所述管體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于所述管體內(nèi)的工作流體，所述管體包括蒸發(fā)段和冷凝段，其特征在于毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)脈管，所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)環(huán)設(shè)于所述蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，所述脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發(fā)段延伸至所述冷凝段，所述小端與所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內(nèi)壁接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管，其特征在于所述脈管的大端的外徑與 所述熱管的內(nèi)徑相當(dāng)，所述脈管的小端的外徑與所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑相 當(dāng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)的下半 環(huán)延伸至所述冷凝段，所述脈管的大端的上部與所述熱管的內(nèi)壁接觸，所述 脈管的大端的下部與延伸至冷凝^a的輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管，其特征在于所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)脈 管，所述脈管在管體內(nèi)間隔排列或者相互貼合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱管，其特征在于所述管體還包括絕熱段， 所述絕熱段位于蒸發(fā)段和冷凝段之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的熱管，其特征在于所述 輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)是絲網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)或者碳納米管層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的熱管，其特征在于所述 脈管是由若干銅絲、鋁線、不銹鋼絲或者纖維束制成的絲線編織后形成的可 繞性的管體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的熱管，其特征在于所述 熱管厚度不大于2毫米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的熱管，其特征在于所述 輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)的厚度不大于0.1毫米。
10. —種熱管，包括中空的管體、設(shè)于所述管體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于所 述管體內(nèi)的工作流體，所述管體包括蒸發(fā)段和冷凝段，其特征在于所述毛 細(xì)結(jié)構(gòu)包括輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)中空的脈管，所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)至少設(shè)置在所述蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，所述脈管從所述蒸發(fā)段延伸至所述冷凝段，所述 脈管包括大端和小端，所述小端與位于蒸發(fā)段的輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)接觸，所述大 端至少部分與所述冷凝l^的內(nèi)壁接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)環(huán)設(shè) 于蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，且延伸至冷凝段的部分內(nèi)壁上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管，其特征在于所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)是絲 網(wǎng)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)或者碳納米管層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱管，其特征在于所述脈管是由若干銅絲、 鋁線、不銹鋼絲或者纖維束制成的絲線編織后形成的可繞性的管體。
全文摘要
一種熱管，包括中空的管體、設(shè)于所述管體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)、密封于所述管體內(nèi)的工作流體，所述管體包括蒸發(fā)段和冷凝段，毛細(xì)結(jié)構(gòu)包括輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)脈管，所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)環(huán)設(shè)于所述蒸發(fā)段的內(nèi)壁上，所述脈管呈階梯狀，包括大端和小端，從所述蒸發(fā)段延伸至所述冷凝段，所述小端與所述輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)接觸，所述大端至少部分與所述冷凝段的內(nèi)壁接觸。脈管可以有效吸附工作流體，避免工作流體因重力因素形成局部積聚，防止熱阻增加，并且脈管的孔徑較小，尤其是在熱管壓扁成形后仍然保持原有的毛細(xì)作用力，保證了工作流體的循環(huán)流動(dòng)，可以滿足超薄筆記型電腦的散熱要求，而輔助毛細(xì)結(jié)構(gòu)的設(shè)置相對(duì)地增大了蒸發(fā)段的毛細(xì)作用力，便于冷卻后的液體回流。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101398272SQ20071012370
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者劉睿凱, 張長(zhǎng)生, 王肇浩, 白先聲 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司