可调工作温度区间的热管制造方法及结构

技术领域

本发明涉及有关于一种热管，尤指一种可调工作温度区间的热管制造方法及结构。

背景技术

热管(Heat Pipe)的工作原理通过内部真空的环境，提供注入其内部的工作液体遇热后产生相变化而进行热量交换，再因工作液体遇冷后恢复成液态而可回流后循环再使用，其实施方式是将热管的蒸发端面贴接于电子发热组件的表面，使电子组件所产生的热能经由热管的蒸发端面吸收，再通过热管传递至冷凝端，借以达到散热的功效。

再者，现有热管为达成良好的散热效率，其蒸发端与冷凝端之间的温度差非常小，以通过工作流体的相变化方式将工作物的热能进行热交换，进而避免工作物因过热而损坏或系统效能效率变差。然而，在特殊的使用环境下(如极冷的环境中)时，会因为温度差异变化小而导致电子组件无法顺利达到适当的工作温度，导致电子组件无法发挥最大的工作效能。

对此，如何使热管在环境温度低、电子组件的发热温度低时不运作，并在电子组件的发热温度较高时才开始运作，达到让热管在一定温度下运转的目的，即为本发明人的研究目标。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种可调工作温度区间的热管制造方法，以令热管在一定的工作温度区间下运转，并使工作物能达到工作效能。

为了达成上述的目的，本发明提供一种可调工作温度区间的热管制造方法，包括：

a.提供一热管，用以贴附一工作物进行热交换，该热管包含一管体、设置于该管体的内壁面的一毛细组织及设置在该管体中的一工作液体，该管体具有一中空信道，该中空信道具有一长度方向及垂直该长度方向的一管径方向，该工作液体吸收工作物的热能后转换为气相，另经由该中空通道而沿着该长度方向进行冷凝反应后再凝结回工作液体，且通过该毛细组织移动至该热管贴附工作物之处而吸收工作物的热能；

b.利用一加工手段对该管体的局部在该管径方向上进行均匀地压制而形成一形变区域，该形变区域在该管径方向上的截面积相对于压制前的原截面积缩减有一缩减比例而使该形变区域具有较高的流体阻力，其中，该形变区域的截面积在该管径方向的缩减比例经由下述方法决定:

c.设定该热管在一环境温度区间下能对该工作物进行热交换，并使该工作物的运作温度能够位在一目标工作温度区间；

d.提供一测试室，安置有该工作物及贴接该工作物的热管，并将该测试室的温度控制在该环境温度区间；

e.令该工作物在该测试室为该环境温度区间下运作，并测得该工作物在运作时的一实际温度区间；以及

f.缩减该中空通道在管径方向上的截面积至该缩减比例，从而令该实际温度区间落在该目标工作温度区间。

本发明的一目的，在于提供一种可调工作温度区间的热管结构，包括管体、设置于管体的内壁面的毛细组织及设置在管体中的工作液体，管体具有中空信道，中空信道具有长度方向及垂直长度方向的管径方向，工作液体吸收工作物的热能后转换为气相，另经由中空通道而沿着长度方向进行冷凝反应后再凝结回工作液体，且通过毛细组织移动至热管贴附工作物之处而吸收工作物的热能，其中管体的局部在管径方向上具有形变区域，形变区域在管径方向上的截面积相对于压制前的原截面积缩减有一缩减比例而使形变区域具有较高的流体阻力。

相较于已知技术，本发明的热管的管体局部在管径方向上进行均匀地压制而形成形变区域，在低温环境时，蒸发端与冷凝端之间的蒸气流动阻力高，温度差因而提高，使热管达到在一定的工作温度区间下才有效率运转，进而让工作物提升至适当的工作温度而能够发挥工作效能；当热管在高温环境时，其工作流体在高温下蒸气体积变大时，可提升热管的内部压力而将工作气体由蒸发端往冷凝端快速推动，借此提升热传导效率而使得蒸发端与冷凝端具有较小的温度差异值；借此令热管在一定的工作温度区间下运转，并使工作物能达到工作效能，并可避免工作物过热而损坏或造成系统效能效率变差。

附图说明

图1为本发明可调工作温度区间的热管的立体外观示意图﹔

图2为本发明可调工作温度区间的热管在一方向上的剖视图；

图3为本发明可调工作温度区间的热管在另一方向上的剖视图。

附图中的符号说明：

1 热管；

10 管体；

100 中空通道；

101 长度方向；

102 管径方向；

11 形变区域；

12 第一区段；

13 第二区段；

20 毛细组织；

30 工作液体；

A 原截面积；

A’ 压制后截面积；

P 缩减比例；

H 高度；

TL 低实际温度；

TH 高实际温度；

ΔT 温度差。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术内容进行详细说明，应理解，所示附图提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参照图1至图3，分别为本发明可调工作温度区间的热管结构的立体外观示意图及二侧方向的剖视图。本发明为一种可调工作温度区间的热管1，包括一管体10、设置于该管体10的内壁面的一毛细组织20及设置在该管体10中的一工作液体30；该热管1用以贴附一工作物(图未示)进行热交换。更详细描述该热管1的结构及其制造方法如后。

在本实施例中，该热管1的制造方法包括: a.提供一热管1，该热管1包含一管体10、设置于该管体10的内壁面的一毛细组织20及设置在该管体10中的一工作液体30。该管体10具有一中空通道100，该中空通道100具有一长度方向101及垂直该长度方向101的一管径方向102。该工作液体30吸收工作物的热能后转换为气相，另经由该中空通道100而沿着该长度方向101进行冷凝反应后再凝结回工作液体30，且通过该毛细组织20移动至该热管1贴附工作物之处而吸收工作物的热能。

具体而言，该管体10包含该形变区域11及位于该形变区域11相对侧的一第一区段12及一第二区段13；较佳地，该形变区域11的长度小于该第一区段12及该第二区段13长度。要说明的是，该形变区域11的长度并不限制，只需达到气体在通过该形变区域11之处时的阻力即可。

再者，该热管1的制造方法还包括: b.利用一加工手段对该管体10的局部在该管径方向102上进行均匀地压制而形成一形变区域11。该形变区域11在该管径方向102上的压制后截面积A’相对于压制前的原截面积A缩减有一缩减比例P。借此，该形变区域11可具有较高的流体阻力；其中，该形变区域11的截面积在该管径方向102上的缩减比例P经由下述方法决定。

进一步地，制造方法还包括:c.设定该热管10在一环境温度区间下能对该工作物进行热交换，并使该工作物运作温度能够位在一目标工作温度区间。

后续，制造方法包括:d.提供一测试室，安置有该工作物及贴接该工作物的热管1，并将该测试室的温度控制在该环境温度区间。

此外，制造方法包括:e.令该工作物在该测试室为该环境温度区间下运作，并测得该工作物在运作时的一实际温度区间。

最后，制造方法包括: f.缩减该中空通道100在管径方向102上的截面积至该缩减比例P，从而令该实际温度区间落在该目标工作温度区间。

实际使用时，该缩减比例P可设置为25%至75%；该缩减比例P视该工作物在运作时的实际温度区间而加以调整，例如将该缩减比例P设置为75%时，其意义是压制后的截面积A’仅为原截面积A的25%。

更详细地说，该环境温度区间包含一高环境温度及一低环境温度；另外，e步骤中，该实际温度区间包含一高实际温度及一低实际温度。再者，该高实际温度该工作物在该测试室为该高环境温度下运作时的工作温度，该低实际温度该工作物在该测试室为该低环境温度下运作时的工作温度。要说明的是，该工作物的工作温度在一正常负荷下运作时所测得。

举例而言，在本发明例中，当该热管1在低环境温度使用时，如该热管1的管体10的原截面积设置为0.015平方厘米，且其蒸发端与冷凝端之间的温度差非常小为2.27℃；接着，在该管体10的局部在管径方向102上均匀地压制而形成形变区域11，此形变区域11在管径方向102上的截面积相对于压制前的原截面积A分别缩减有25%、50%及75%的缩减比例，因此，压制后的截面积会占原截面积的75%、50%及25%而变成0.012平方厘米、0.008平方厘米及0.004平方厘米。另外，其蒸发端与冷凝端之间的温度差则会提高而分别达到3.03℃、4.55℃及9.10℃。

从上述例子得知，该热管1的管体10局部在管径方向102上进行均匀地压制而形成形变区域11，如缩减比例为75% (即压制后截面积A’占原截面积A的25%)时，其蒸发端与冷凝端之间的温度差会提高到9.10℃。此时，该热管1贴附工作物而进行热交换时，由于该热管1的蒸发端与冷凝端之间的温度差变大而降低其散热效率。因此，该热管1会在工作物达到一定温度后才开始进行热交换，使该热管1在一定的工作温度区间下运转，借此让工作物提升至适当的工作温度而能够发挥工作效能。

再者，请另参照下表，其显示热管在前述热管制造方法下所得出的实验数据。

上表可配合图3检视，热管1的高度在未压制前的热管高度H为2mm，该热管1未压制前，当该热管1在低环境温度为0℃下运作时，其工作物(例如处理器)的表面所量测到的温度(低实际温度TL)为23.9℃；另外，该热管1在高环境温度为70℃下运作时，其工作物(例如处理器)的表面所量测到的温度(高实际温度TH)为78.7℃，据此，工作物的低实际温度TL及高实际温度TH的温度差ΔT为54.8℃。

再者，当该热管1受到均匀地压制而使热管高度H缩减至0.7mm (大约是原高度的三分之一)时，工作物的低实际温度TL及高实际温度TH的温度差ΔT为48.1℃。同理，当该热管1受到均匀地压制而使热管高度H缩减至0.4mm (大约是原高度的五分之一)时，工作物的低实际温度TL及高实际温度TH的温度差ΔT为42.9℃。

从上述实验数据可得知，本发明的热管1受到均匀压制后的内部空间变小，此情况下，热管1的低实际温度TL及高实际温度TH皆会提高。低实际温度TL的提高可令工作物达到一定温度后才开始进行热交换，另外，该热管1在高环境温度及低环境温度下运作时的温度差ΔT则会缩小。

值得注意的是，在本发明中，当该热管1在高温环境时，其借由工作流体的相变化原理，利用高温气体具有较大体积的特性借此提升该热管1的内部压力而能将工作气体由蒸发端往冷凝端快速推动，借此提升热传导效率，使得蒸发端与冷凝端具有较小的温度差异值，借此避免工作物过热而损坏或造成系统效能效率变差。

另外要说明的是，本发明的热管1在经由前述方法及多次试验后，当用户在设定目标工作温度区间后，其缩减比例P可通过计算机的程序运算后而得出，以增加本发明的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的权利要求范围，其他运用本发明的专利精神作出的等效变化，均应属于本发明的专利范围。