专利名称：热导管结构及应用热导管结构的散热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热交换设备，特别涉及一种热导管结构及应用热导 管结构的热交换系统。
背景技术：
以电脑系统为例，在电脑系统中负责逻辑运算的中央处理器(Central Processing Unit, CPU)及负责影像处理及显示的图形处理器(Graphics Processing Unit, GPU)是两个主要的电子元件。为了使中央处理器或图形处 理器等电子元件能够维持正常的运行，即必须针对电子元件于运行下进行有 效地散热。常见的散热方式为以如铝或铜等金属材料制成的散热器贴覆电子 元件上，散热器上具有多片鳍片，并于鳍片上装设有一风扇，当电子元件运 行下所产生的热量将传递至散热器的鳍片上，通过风扇引入外界的冷气流与 鳍片进行热交换，并使热空气向外散出。而随着中央处理器或图形处理器因 工作频率提升而导致运行时热量越来越大，同时碍于产品体积的限制，使得 散热器的体积无法随之加大，在体积有限而又必须提升散热效率的情况下， 采用热导管(Heatpipe)的散热技术，已普遍的应用在电脑系统上。
己知的热导管以铜制造成为一密封的长条状管体，管体的内壁面设有毛 细结构，并于管体内部填充有适量的工作流体。热导管的一端为蒸发端，另 一端为冷凝端，蒸发端贴覆于热源处，管体内部的工作流体受热后到达沸点 而汽化、蒸发，蒸发后的气体朝着管体的冷凝端移动，气体于冷凝端与管体 内壁接触而将热能释放，释放热能的气体重新回复成液体，液体附着在管壁， 而液体运用管体内壁的毛细结构重新流回至蒸发端。如此周而复始，形成一 个自然的循环散热系统。
然而，目前热导管的性能有毛细限制(capillary limit)、沸腾限制(boiling limit)、音速限制(sonic limit)、夹带限制(entminmentlimit)及粘滞限制 等五大限制，其中的毛细限制主要在于冷凝端的工作流体必须能够有足够的
3力量克服重力及流动阻力才能回到蒸发端吸热，而此一力量主要来自毛细结 构所产生的毛细力帮助回流，当毛细力无法克服重力及因流动所造成的压力 损失时，工作流体将无法持续地流回蒸发端，而将会大幅降低热传导效率。 当然改变毛细结构的设计可以减少所造成的阻碍，但热导管的毛细结构制造 或加工都有其困难性，使热导管的应用上受到一定的限制。
发明内容
目前己知的热导管其工作流体由冷凝端回流至蒸发端时，如工作流体回 流受到阻碍，将影响热传导效率。因此，本实用新型提出了一种可提升热传 导效率的热导管结构及应用热导管结构的散热系统。
根据本实用新型所揭露的热导管结构，其包括有一管构件以及一磁力构 件，磁力构件设置于管构件的外部，其中磁力构件产生磁场以对管构件内部 的工作流体进行磁化，使工作流体分子变小，并且增加了工作流体的电性吸 引力，提高工作流体的活性，使得在热导管冷凝端的工作流体的回流速度加 快，提升热导管的热传导效率。
根据本实用新型所揭露的应用热导管结构的散热系统，其包括有一管构 件、 一磁力构件及一感应元件，磁力构件设置于管构件的外部，而感应元件 设置于一热源处，感应元件用以测量热源的工作温度，当工作温度到达一预 设温度时，驱动磁力构件产生磁场，以对管构件内部的工作流体进行磁化， 进而根据实际热源的工作温度，改变热导管的热传导效率。
根据本实用新型所揭露热导管结构及应用热导管结构的散热系统，通过 磁力构件产生磁场，磁化热导管内部的工作流体，以提高工作流体的活性， 使得在热导管冷凝端的工作流体的回流速度加快，进而有效地提升热导管的 热传导效率。
有关本实用新型的特征与实质内容，以下参照附图以及优选实施例详细 说明如下。
图1为本实用新型的热导管结构示意图； 图2为本实用新型的磁力构件另一实施例示意图；及图3为本实用新型的应用热导管结构的散热系统示意图
其中，附图标记说明如下 ll管构件 112毛细结构
122激磁装置 1222电源 21蒸发端散热器 23感应元件
111管体
121永久磁铁层
1221漆包线
20电脑系统
22冷凝端散热器
24微控制器
具体实施方式
根据本实用新型所揭露热导管结构及应用热导管结构的散热系统，针对 一电子装置的一热源进行热交换，以降低热源的工作温度，其中电子装置为 桌上型电脑、笔记本电脑等电脑系统，也可为显示卡等扩充适配卡，而热源 指电子装置中执行运算的处理芯片，如中央处理器或图形处理器。
参照图1所示，根据本实用新型所揭露的热导管结构，包括有一管构件 ll及一磁力构件，其中管构件ll为由铜、铝或不锈钢等材料所制成一长条 状且密闭的管体111，管体111的一端为蒸发端，另一端为冷凝端，管体111 内包含有毛细结构112及工作流体113，毛细结构112于管体的内壁面采用 网目式或烧结式形成，工作流体113选自水或甲醇等不会与管体111材料产 生化学反应的液体。
磁力构件采用铁氧体磁粉或稀土金属磁粉直接涂覆或烧结在管体111的 外表面上，并将其磁化后所形成的永久磁铁层121，以产生磁场。或是于管 体111的外表面设置激磁装置122，激磁装置122为在管体111的外表面上 绕设多圈的漆包线1221，并使电源1222通过漆包线1221而产生磁场(如图 2所示)。
根据本实用新型所揭露的热导管结构，管构件11的蒸发端设置于一热 源处(图中未示)，而冷凝端则可贴覆于一散热器(图中未示)上，通常情 况下，管构件11内部的工作流体113会液气相平衡，当蒸发端受热时，工 作流体113在蒸发端被加热而快速成为气体，因此蒸气将迅速的流向冷凝端， 当蒸气到达冷凝端时，因为热量释放而会重新凝结成液体，再利用毛细结构112的毛细力将凝结的液体带回蒸发端，因而在管构件11的内部形成液气相 变的动态平衡。
而其中磁力构件通过永久磁铁层121或激磁装置122产生磁场，磁场对 管构件11内部的工作流体113进行磁化，使工作流体113分子变小，并且 增加了工作流体113的电性吸引力，提高工作流体113的活性，使得在管构 件11冷凝端的工作流体113回流至蒸发端的速度加快，提升热导管的热传 导效率。
例如工作流体113为水，水是由两个原子量为1的氢，与一个原子量为 16的氧以共价键结合成的水分子，水分子中有10个电子(5对)，其中1 对电子(内部)在氧附近，其余4对电子(外部)中，在氧核与氢核之间各 有一对电子，剩余的两对是弧对电子，即正电荷与负电荷是不均匀不对称的 的分布着，而使分子内的正电荷与负电荷中心不一致，形成氢键。水分子之 间存在有电性吸引力，使水由单分子形成多水分子的综合体，称为缔结水分 子；并使得这些多水分子的综合体间，失去或减少这种电性吸引力。而水经 过磁化后重新排列为整齐的水分子，因而增强水分子的电性吸引力。也就是 说，原未受磁化作用的缔结水分子，受到磁力作用时，会被切割成单分子或 较小的缔结水分子，而增加水分子的电性吸引力，提高水的活性，即可使得 在管构件11冷凝端的工作流体113回流至蒸发端的速度加快。
如图1、 2所示，其中的磁力构件优选实施方式设置于对应管构件11冷 凝端的位置，以加速工作流体113自冷凝端回流至蒸发端，然而根据本实用 新型所揭露的热导管结构，磁力构件并不限于设置于对应管构件U冷凝端 的位置，如采用永久磁铁层121也可涂覆或烧结于整个管构件11的外表面， 或是激磁装置122的漆包线1221绕设在整个管构件11的外表面。
参照图3所示，根据本实用新型所揭露的应用热导管结构的散热系统， 其针对一电脑系统20中的热源(如中央处理器，图上无法显示)进行散热， 其中热源上设置有一蒸发端散热器21，管构件11的蒸发端贴覆于蒸发端散 热器21上，管构件11的冷凝端则设有一冷凝端散热器22，而采用的磁力构 件为激磁装置122，激磁装置122的电源可为独立的电源或连接于电脑系统 20的电源(图中未示)，而在蒸发端散热器21上设置有一感应元件23，此 感应元件23为一温度感应器，感应元件23电性连接至一微控制器24，微控制器24可以为一单独的处理芯片或是电脑系统20中的中央处理器，而微控 制器24与激磁装置122电性连接，进而可以控制激磁装置122是否产生磁 场。
当电脑系统20开始运行时，蒸发端散热器21与热源所产生的热能进行 热交换并传导至管构件11的蒸发端，工作流体113即在管构件11内液气相 变进行散热，若中央处理器(热源)尚未执行大量的逻辑运算，则管构件ll 内的液气相变即可满足散热的需求，若当中央处理器(热源)执行大量逻辑 运算时，中央处理器的工作温度开始升高，感应元件23将感应的温度数据 传递至微控制器24，微控制器24判断工作温度己超过一预设温度，微控制 器24即控制电源供应激磁装置122供应电流以驱动激磁装置122产生磁场， 以开始对管构件11内部的工作流体113进行磁化。同样的，例如工作流体 113为水，水是由两个原子量为1的氢，与一个原子量为16的氧以共价键结 合成水分子，水分子中有10个电子(5对)，其中1对电子(内部)在氧附 近，其余4对电子(外部)中，在氧核与氢核之间各有1对电子，剩余的2 对是弧对电子，即正电荷与负电荷是不均匀不对称的分布着，而使分子内的 正电荷与负电荷中心不一致，形成氢键。水分子之间存在有电性吸引力，使 水由单分子而形成多水分子的综合体，称为缔结水分子；并使得这些多水分 子的综合体间，失去或减少这种电性吸引力。而水经过磁化后重新排列为整 齐的水分子，因而增强水分子的电性吸引力。也就是说，原未受磁化作用的 缔结水分子，受到磁力作用时，会被切割成单分子或较小的缔结水分子，而 增加水分子的电性吸引力，提高水的活性，即可使得在管构件11冷凝端的 工作流体113回流至蒸发端的速度加快，使得散热系统可以针对实际热源的 工作温度来改变管构件11的热传导效率。
虽然本实用新型通过前述的优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定 本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内， 当可作少许的变化与修饰，因此本实用新型的专利保护范围应当以本说明书 所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1. 一种热导管结构，其特征在于，包括有一管构件，该管构件具有一密封的管体，该管体内包含有一毛细结构及一工作流体，该管构件一端为蒸发端，另一端为冷凝端，该工作流体于该蒸发端与该冷凝端进行液气相变；及一磁力构件，该磁力构件设置于该管构件的外部，以磁化该工作流体。
2. 如权利要求1所述的热导管结构，其特征在于，该磁力构件为于该 管构件外表面上设置的一永久磁铁层。
3. 如权利要求1所述的热导管结构，其特征在于，该磁力构件于该管 构件外表面上设置一激磁装置。
4. 如权利要求3所述的热导管结构，其特征在于，该激磁装置包含多 圈绕设在该管构件外表面上的漆包线以及一电源。
5. 如权利要求1所述的热导管结构，其特征在于，该磁力构件设置于 该管构件对应于该冷凝端的位置处。
6. —种应用热导管结构的散热系统，应用于一电子装置，以针对该电 子装置内的一热源进行散热，其特征在于，该散热系统包括有一热导管结构，该热导管结构包括有一管构件，该管构件具有一密封的管体，该管体内包含有一毛细结 构及一工作流体，该管构件一端为蒸发端，另一端为冷凝端，该工作流 体于该蒸发端与该冷凝端进行液气相变；及一激磁装置，该激磁装置设置于该管构件的外部，以磁化该工作流体；一感应元件，设置于该热源处，用以测量该热源的工作温度；以及 一微控制器，与该激磁装置及该感应元件电性连接，该微控制器依据该 感应元件测量的温度数据驱动该激磁装置产生磁场。
7. 如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，该激磁装置包含多圈 绕设在该管构件外表面上的漆包线以及一电源。
8. 如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，该激磁装置设置于该 管构件对应于该冷凝端的位置处。
专利摘要一种热导管结构及应用热导管结构的散热系统。所述热导管结构包括有一管构件及一磁力构件，管构件内部具有工作流体，磁力构件则设置于管构件外部，通过磁力构件的磁化工作流体，以促使工作流体的回流速度加快，而磁力构件受一感应元件所控制，进而根据热源的工作温度驱动磁力构件作用，以增进热传导效率。所述应用热导管结构的散热系统，包括有一上述热导管结构；一感应元件，设置于该热源处，用以测量该热源工作温度；一微控制器，与该激磁装置及该感应元件电性连接，该微控制器依据该感应元件测量的温度数据驱动该激磁装置产生磁场，从而提高了热传导效率。
文档编号F28D15/02GK201255597SQ200820130590
公开日2009年6月10日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者冷耀世 申请人:微星科技股份有限公司