具有限定粉末燒結區域作用的熱管結構及製法的製作方法
2023-05-05 21:08:11
本發明涉及一種熱管結構及製法，特別是指一種具有限定粉末燒結區域作用的創新創作。
背景技術：
現有熱管結構設計上為了達到較佳熱傳導效率，通常導入複合毛細組織結構形態，然而，現有複合毛細組織雖確實能夠增益熱管的熱傳導效率，但隨著熱管空間形態的不同，仍舊存在著一些問題有待改善突破。
為因應目前計算機、電子設備的輕薄短小化設計發展趨勢，熱管結構相對必須隨之扁薄化與小型化，惟如此一來，原本設置於熱管內部空間中的複合毛細組織，就會因此而產生一些問題，因為，現有熱管中的複合毛細組織就製程面而言，其粉末燒結體的部份通常須採用一芯棒先插入熱管空間中作為一治具，然後於該芯棒與熱管管壁的間隙中填入金屬粉末再加以燒結定型，然此種現有結構形態於實際製造經驗中發現，其金屬粉末並無法達到薄型化的狀態要求，因填粉過程中若間隙過小將難以達成，且隨著熱管長度越長，亦有粉末緊實困難的問題存在，而粉末燒結體的厚度一旦過厚，就會相對造成蒸氣流道空間不足、回流工作液受到蒸氣流衝擊而產生飛濺現象等問題，而此等問題在熱管的截面積足夠的條件下並不致突顯出來，但隨著熱管的截面積扁薄小型化至一定程度時，由於粉末燒結體所佔截面積比例相對過大，所述蒸氣流道空間不足的問題即突顯而出，且難以改善克服。
現有熱管結構設計上所存在的另一個問題，則是在於內部毛細組織燒結時位置控制困難不易、加工製程難度高且瑕疵不良率高等，因為現有熱管制程上，無論其內部毛細組織為金屬粉末或網體，其於熱管中欲進行燒結時，所在位置往往會因為毛細組織厚度太過微薄柔軟而不易精準控制，有設置組裝困難以及容易嚴重偏移誤差等問題存在，造成配置上通常僅能作全區段型態的設置，若欲針對局部區段作限定式的設置，則有技術上的瓶頸與困難尚待突破，此實為相關業界需再思索突破的重要課題。
因此，針對上述現有熱管所存在的問題，如何研發出一種能夠更具理想實用性的創新構造，實為有待相關業界再加以思索突破的目標及方向。
有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品的製造開發與設計經驗，針對上述目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性的本創作。
技術實現要素：
本發明的目的主要針對如何研發出一種更具理想實用性的新式熱管結構及製法為目標加以思索創新突破。
為達到上述目的，本發明於結構層面採用的技術方案是：一種具有限定粉末燒結區域作用的熱管結構，包括：
一管體，為具有二封合端的中空密閉式管體形態，其依據作用區分為蒸發段、冷凝段以及介於該蒸發段與冷凝段之間的中間段，管體內部空間為抽真空狀態且容置有工作液，管體內壁設有間隔的溝槽並沿著該管體延伸方向設置；
一蒸發段燒結單元，充填燒結定位於管體的蒸發段，為金屬粉末燒結固定於該蒸發段內壁所構成；
一網狀毛細組織，設於管體內部，為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體形態；該網狀毛細組織包括一第一端以及一第二端，其中第一端與蒸發段燒結單元相連結銜接，第二端則朝冷凝段方向延伸；網狀毛細組織與管體內壁之間形成有一工作液回流毛細空間；
一反折式粉末限位緣，通過網狀毛細組織的第一端直接反向折迭且捲成一環狀形態所構成，該反折式粉末限位緣以使網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段，以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位界面；
所述網狀毛細組織的第二端朝冷凝段方向延伸的距離，為延伸到至少超過中間段的一半行程處。
為達到上述目的，本發明於方法層面採用的技術方案是：一種具有限定粉末燒結區域作用的熱管的製法，包括：
（a）製備一管體，將管體的一端先封合，另一端則留設開口連通管體的內部空間；
（b）設制一網狀毛細組織，其為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體形態；
（c）取一芯棒；
（d）將網狀毛細組織的第一端以直接反向折迭的方式形成一反折式粉末限位緣；
（e）將網狀毛細組織貼靠於芯棒，並將該反折式粉末限位緣沿著芯棒外周捲成一環狀形態，令網狀毛細組織貼靠於芯棒的狀態獲得限位，且該反折式粉末限位緣使網狀毛細組織第一端形成一局部環狀增厚區段與擋止限位界面；
（f）將所述芯棒由管體的開口插入管體內部空間中，以將所述網狀毛細組織同步導入管體內部空間中，並令所述反折式粉末限位緣對應於管體的預定蒸發段與中間段交界位置處；
（g）利用該反折式粉末限位緣作為填粉的底部擋止限位接口，並由該管體的開口填入金屬粉末再加以燒結定型，以形成一蒸發段燒結毛細組織；
（h）將所述芯棒抽出管體內部空間；
（i）通過管體開口對其內部空間進行工作液灌注與抽真空製程，再封合該開口，即製成所述熱管。
本發明的工作原理及優點如下：
本發明主要通過網狀毛細組織第一端直接反向折迭形成所述反折式粉末限位緣，且令該反折式粉末限位緣捲成一環狀形態的技術特徵，故可令網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位界面；藉此創新獨特設計，能夠令熱管的毛細組織燒結製程達到更加簡便而容易施作、良率高以及燒結位置能夠精準掌控等優點與實用進步性。
附圖說明
附圖1為本發明熱管結構較佳實施例的管延伸向剖視圖；
附圖2為圖1的B-B剖面；
附圖3為圖1的C-C剖面；
附圖4為本發明熱管結構較佳實施例的局部構件分解立體圖；
附圖5為本發明網狀毛細組織可防止工作液飛濺的功效示意圖；
附圖6為本發明熱管制法步驟示意圖一；
附圖7為本發明熱管制法步驟示意圖二；
附圖8為本發明網狀毛細組織表面並可結合有粉末燒結表層的實施例圖；
附圖9為本發明網狀毛細組織第二端徑向斷面為局部側區域分布形態的實施例圖。
以上附圖中： 10．管體；11．封合端；12．蒸發段；13．冷凝段；14．中間段；15．工作液；16．溝槽；17．開口；20．蒸發段燒結單元；21．金屬粉末；30．網狀毛細組織；31．第一端；32．第二端；40．反折式粉末限位緣；50．粉末燒結表層；60．芯棒；W．局部環狀增厚區段。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：
實施例：請參閱圖1~4所示，為本發明具有限定粉末燒結區域作用的熱管結構及製法的較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；
所述熱管結構包括下述構成：
一管體10，為具有二封合端11的中空密閉式管體形態，其依據作用區分為蒸發段12、冷凝段13以及介於該蒸發段12與冷凝段13之間的中間段14，管體10內部空間為抽真空狀態且容置有工作液15；
一蒸發段燒結單元20，充填燒結定位於管體10的蒸發段12，為金屬粉末燒結固定於該蒸發段12內壁所構成；
一網狀毛細組織30，設於管體10內部，為縱橫編織交錯的單元金屬線301所構成的面狀網體形態；該網狀毛細組織30包括一第一端31以及一第二端32，其中該第一端31與蒸發段12燒結單元相連結銜接，第二端32則朝冷凝段13方向延伸；又網狀毛細組織30與管體10內壁之間形成有一工作液回流毛細空間（註：無圖號標註，具體實施形態容後說明）；
一反折式粉末限位緣40，通過網狀毛細組織30的第一端31直接反向折迭且捲成一環狀形態所構成，該反折式粉末限位緣40以使網狀毛細組織30第一端31具有一局部環狀增厚區段W，以作為供蒸發段燒結單元20燒結定位時用的擋止限位界面。
其中，該網狀毛細組織30的第二端32朝冷凝段13方向延伸的距離（或稱長度），延伸到至少超過中間段14的一半行程處。本段所述網狀毛細組織30的延伸形態界定，其優點是能夠通過網狀毛細組織30達到防止工作液飛濺的作用，因為，如圖5所示，工作液15於管體10蒸發段12因受熱蒸發所產生的蒸氣（如箭號L1所示）會經中間段14朝冷凝段13方向快速位移，而冷凝段13所冷卻凝結的工作液15，則會沿著管體10內壁所溝槽16導引回流至蒸發段（如箭號L2所示），此氣液流動過程中，工作液15會因蒸氣的反向衝擊而產生飛濺現象，因此，前述令網狀毛細組織30第二端32延伸到至少超過中間段14一半行程處的形態設計，即可讓沿著溝槽16導引回流的工作液15與蒸氣回流空間之間獲得一個適當的屏蔽分隔作用，有效防止工作液15發生飛濺的問題。
其中，所述網狀毛細組織30與管體10之間可呈燒結固定狀態。
如圖8所示，其中該網狀毛細組織30的至少一側表面並可結合有一粉末燒結表層50，該粉末燒結層50為通過金屬粉末預先燒結固定於網狀毛細組織30表面，再將網狀毛細組織30置入管體10內部空間中，且該結合有粉末燒結表層50的網狀毛細組織30仍具有可撓曲特性。
其中，該網狀毛細組織30的第二端32徑向斷面可為環狀區域或局部側區域分布形態。此如圖4所示，其網狀毛細組織30的第二端32徑向斷面為一環狀區域分布形態；另如圖9所示，其網狀毛細組織30的第二端32徑向斷面則為一局部側區域分布形態。此可依據使用上的功能需求而定，並無局限。
又其中，該管體10內壁並設有間隔的溝槽16且沿著該管體10延伸方向設置，通過該溝槽16以形成所述工作液回流毛細空間。當然，所述工作液回流毛細空間的具體實施形態並不一定要通過此溝槽16結構來形成，因網狀毛細組織30與管體10內壁之間並未全面燒結，故二者間自會形成一定的間隙可對工作液產生毛細導引回流作用。
接著，本發明熱管的製法，包括下述步驟：（參圖6、7所示）
（a）製備一管體10，將管體10的一端先封合，另一端則留設開口17連通管體10的內部空間；（如圖6的（a）所示）
（b）設制一網狀毛細組織30，其為縱橫編織交錯的單元金屬線所構成的面狀網體形態；（如圖6的（b）所示）
（c）取一芯棒60；（如圖6的（b）所示）
（d）將網狀毛細組織30的第一端31以直接反向折迭的方式形成一反折式粉末限位緣40；（如圖6的（c）所示）
（e）將網狀毛細組織30貼靠於芯棒60，並將該反折式粉末限位緣40沿著芯棒60外周捲成一環狀形態，令網狀毛細組織30貼靠於芯棒60的狀態獲得限位，且通過該反折式粉末限位緣40以使網狀毛細組織30第一端31形成一局部環狀增厚區段W與擋止限位界面；（如圖6的（c）所示）
（f）將該芯棒60由管體10的開口17插入管體10內部空間中，以將該網狀毛細組織30同步導入管體10內部空間中（如圖6的（d）所示），並令該反折式粉末限位緣40對應於管體10的預定蒸發段12與中間段14交界位置處；
（g）利用該反折式粉末限位緣40作為填粉的底部擋止限位接口，並由該管體10的開口17填入金屬粉末21（如圖7的（a）所示）再加以燒結定型，以形成一蒸發段燒結單元20；（如圖7的（b）所示）
（h）將該芯棒60抽出管體10內部空間；（如圖7的（b）所示）
（i）通過管體10開口17對其內部空間進行工作液15灌注與抽真空製程，再封合該開口17（如圖7的（c）所示），即製成所述熱管。（如圖1所示整體形態）
其中，所述反折式粉末限位緣40的反向折迭形態，以朝網狀毛細組織30內側面33反向折迭的形態為最佳（即圖1、2所示形態）。因為此一實施形態下，朝內側面33反向折迭的反折式粉末限位緣40末端會與芯棒60插入管體10的方向相對，故芯棒60插入過程中，網狀毛細組織30與管體10之間可保持平順面磨擦狀態，減少芯棒60插入的阻力，以順暢快速地推動網狀毛細組織30進入管體10內；而當芯棒60被拔出時，因為網狀毛細組織30與芯棒60之間僅通過該反折式粉末限位緣40的小面積區域磨擦接觸（如圖7的（a）中的W2所標示），故可令芯棒60的拔出動作趨於低阻力的順暢狀態。
本發明的優點：
本發明主要通過網狀毛細組織第一端直接反向折迭形成所述反折式粉末限位緣，且令該反折式粉末限位緣捲成一環狀形態的技術特徵，故可令網狀毛細組織第一端具有一局部環狀增厚區段以作為供蒸發段燒結單元燒結定位時用的擋止限位界面；藉此創新獨特設計，能夠令熱管的毛細組織燒結製程達到更加簡便而容易施作、良率高以及燒結位置能夠精準掌控等優點與實用進步性。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。