CN101184381A - 具有相变散热装置的机壳 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种具有相变散热装置的机壳，包含一壳体单元、一腔体单元及一管系。该壳体单元具有可与外界冷空气进行热交换的一个壳盖，及形成在该壳盖一内表面的一工作室，使进行入该工作室内的工作流体冷凝成液态工作流体。该腔体单元是与一发热体接触，使进入的工作流体吸收热能后气化成气态工作流体。该管系是连通该工作室与该腔体单元形成密闭回路，可导引工作流体借由前述气－液相变化自体循环流动，并直接以该大面积的壳盖辅助散热，而能简化元件、降低成本与噪音，并大幅提升散热效果与散热效率。

Description

具有相变散热装置的机壳

技术领域

本发明涉及一种机壳，特别是涉及一种与发热体接触并散发热能的具有相变散热装置的机壳。

背景技术

参阅图1，以台湾专利号数第M295424号案「具致冷晶片的水冷式散热系统」新型专利案为例，主要包含有一个散热器11、一致冷晶片12、一个增压装置13、一个水冷头14、串连该散热器11、该致冷晶片12、该增压装置13与该水冷头14的三输送管15、串连该散热器11与该水冷头14的一回送管16，及一个风扇17。该散热器11是可与外界冷空气进行热交换。该增压装置13是一种加压马达或压缩机，可以使流体循环流动于前述输送管15与该回送管16。该水冷头14是与一发热体2(如电脑的中央处理器，CPU)接触。该风扇17是可产生冷风吹向该散热器11。

借此，当该增压装置13加压流体时，该水冷头14内的流体会吸收该发热体2的热能，并循环至该散热器11与外界冷空气进行热交换，达到降温的效果，如此周而复始，使该发热体2达到散热的目的。惟，前述散热系统虽然可以达到散热的目的，然，其却于实际使用时，乃存有以下缺失而亟待解决：

1.由于前述水冷式的散热系统必须仰赖该增压装置13加压流体，才能使流体循环流动，不但元件较多、成本较高、噪音值高，且在增压同时也会产生热能，造成流体温度不断提高，而增加冷却负荷。

2.重要的是，流体虽然可以借由热能的传导，吸收该发热体2的热能，达到降温的目的，惟，流体的散热效率远不及气体分子，因此，在热传面积有限，且长时间使用后，该发热体2与流体的温度会随时间增长而提高，严重影响散热效果。

3.再者，若前述流体是水，则在寒带地区气温达到0℃以下时，水会结冰，使装置失效，另一严重问题是，水如果有泄漏的情形，会使电子线路完全毁损，造成严重的损失。

值得一提的是，虽然气体的散热效率较好，惟，目前主要是利用空气对流达到降温的目的，因此，散热的效果往往只是局限在该发热体2的表面，而无法带走该发热体2内部的热能，所以，整体而论，气体的散热效果反而不及水冷式散热系统。而大量的水流，使该致冷晶片不堪负荷，如何达到有效降温，成为目前业者极思克服的问题。

有鉴于上述现有的散热装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的具有相变散热装置的机壳，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的散热装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的具有相变散热装置的机壳，所要解决的技术问题是使其能够降低噪音，并大幅提升散热效果与散热效率的具有相变散热装置的机壳。而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具有相变散热装置的机壳，其包含：一壳体单元，具有一个壳盖，及形成在该壳盖一内表面的一工作室，该壳盖是与外界冷空气进行热交换，使进行入该工作室内的工作流体冷凝成液态工作流体；一腔体单元，是与一发热体接触且内部流通有工作流体，使工作流体吸收热能后气化成气态工作流体；及一管系，是连通该工作室与该腔体单元形成密闭回路，可导引该工作室内的液态工作流体由该低点向低处进入该腔体单元，及导引该腔体单元内的气态工作流体扩散至该工作室。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施来进一步实现的。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的壳体单元还具有区分该工作室为多数条流道的至少一散热鳍片。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的工作室是界定在该壳盖的内表面且形成有一斜度，而具有形成在二端的一高点与一低点。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的壳体单元还具有一个热交换器，该壳盖内表面是形成有一斜度，该热交换器是界定有该工作室，且依循该斜度与该壳盖内表面接触，使该工作室具有形成在二端的一高点与一低点。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的管系具有连通该工作室低点与该腔体单元的一液管段，及连通该工作室高点与该腔体单元的一气管段。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的腔体单元具有多数个腔体，该管系还具有串连前述腔体且与该工作室、该气管段、该液管段形成循环回路的多数个串接管。

前述的具有相变散热装置的机壳，其中所述的壳体单元的工作室与该腔体单元、该管系内是呈真空状态。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，本发明的特征在于：该具有相变散热装置的机壳包含一壳体单元、一腔体单元及一管系。该壳体单元具有一个壳盖，及形成在该壳盖一内表面的一工作室，该壳盖是与外界冷空气进行热交换，使进行入该工作室内的工作流体冷凝成液态工作流体。该腔体单元是与一发热体接触且内部流通有工作流体，使工作流体吸收热能后气化成气态工作流体。该管系是连通该工作室与该腔体单元形成密闭回路，可导引该工作室内的液态工作流体由该低点向低处进入该腔体单元，及导引该腔体单元内的气态工作流体扩散至该工作室。

本发明至少具有下列优点及有益效果，其能借由气-液两相变化的工作流体，产生自体循环的流动效果，并直接以该大面积的壳盖辅助散热，而能简化元件、降低成本与噪音，并大幅提升散热效果与散热效率。

借由上述技术方案，本发明提供了一种能够降低噪音，并可大幅提升散热效果与散热效率的具有相变散热装置的机壳。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是一立体图，说明台湾专利号数第M295424号案。

图2是一正视图，说明本发明一具有相变散热装置的机壳的一第一较佳实施例。

图3是该第一较佳实施例中一壳体单元的一剖视图。

图4是一立体图，说明本发明一具有相变散热装置的机壳的一第二较佳实施例。

图5是一立体分解图，说明本发明一具有相变散热装置的机壳的一第三较佳实施例。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具有相变散热装置的机壳其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图2、图3，本发明具有相变散热装置的机壳的一第一较佳实施例包含一壳体单元3、一腔体单元4及一管系5。

该壳体单元3在本实施例是一般电脑的主机，并具有一个壳盖31、界定在该壳盖31一内表面311的一工作室32，及设置在该工作室32内且区分该工作室32为多数条流道33的一个波浪型散热鳍片34。该工作室32是沿水平方向延伸，并具有形成在二端的一高点321与一低点322，而形成有一斜度。

该腔体单元4在本实施例具有分别与一个发热体6接触的三个腔体41、42、43。前述腔体41、42、43是分别与温度低、中、高的发热体6接触。

该管系5具有串连前述腔体41、42、43的二串接管51、连通该腔体41与该工作室32高点321的一气管段52，及连通该腔体43与该工作室32低点322的一液管段53，使前述串接管51与该工作室32、前述腔体41-43形成一密闭回路。借此，在前述串接管51、前述腔体41-43与该工作室32抽取真空后，注入工作流体，使工作流体循环于一真空环境，工作流体在本实施例是一种在常温下为液态的冷媒，也可以是一种温度超传导液体。

当前述发热体6产生高温，该腔体41内的液态工作流体会借由热传导吸收该发热体6(最低温)产生的热能，使部份液态工作流体气化成气态，此时，该腔体41内的压力会因为气体膨胀而提升，使气态工作流体随同液态工作流体经该串接管51进入该腔体42。而该腔体42内的液态工作流体同样会借由热传导吸收该发热体6(次低温)产生的热能，使部份液态工作流体气化成气态，此时，该腔体42内的压力同样会愈提升，使气态工作流体随同液态工作流体经该串接管51进入该腔体43。且该腔体43内的液态工作流体也会借由热传导吸收该发热体6(最高温)产生的热能，使余下的液态工作流体气化成高温的气态工作流体。

此时，高温的气态工作流体会依循该气管段52瞬间向低浓度扩散至该工作室32内，由于该壳盖31具有相当大的面积与外界冷空气接触，且该散热鳍片34也能提升散热面积，因此，该工作室32内的气态工作流体会与前述大面积的壳盖31、散热鳍片34进行热交换，使高温的气态工作流体沿前述流道33流动的过程中，迅速地扩散且遇冷开始降温，并凝结为水滴形成液态工作流体。借此，该液态工作流体会顺沿该工作室32的斜度，依循该液管段53由上向下再次流入该腔体41内。如此周而复始，使前述工作流体在该工作室32、前述腔体41-43与该管系5间自体循环，达到散热效果。

参阅图4，是本发明一第二较佳实施例，其与第一较佳实施例大致相同，不同处在于：

该壳体单元3在本实施例是一种可携式电脑的上盖。并具有呈波浪状的一个壳盖36，使该壳盖36可直接区分该工作室32形成多数条流道37。

借此，当高温的气态工作流体扩散至该工作室32上半部时，由于该波浪状的壳盖36具有相当大的面积与外界冷空气接触，因此，该工作室32内的气态工作流体会与该壳盖36进行热交换，使高温的气态工作流体沿前述流道37向下流动的过程中，遇冷开始降温并凝结为水滴形成液态工作流体，达到散热效果。

参阅图5，是本发明一第三较佳实施例，其与第一较佳实施例大致相同，不同处在于：

该壳盖31的内表面311是形成有一斜度。

该壳体单元3还具有界定出一工作室38的一热交换器39。该热交换器39是依循该壳盖31内表面311的斜度固设在该壳盖31内表面311，使该工作室38形成一高点381与一低点382，并具有区分该工作室38形成多数条流道383的一波浪形散热鳍片391、形成在一端且与该气管段52连通的一气室392，及形成在另一端且与该液管段53连通的一液室393。

借此，当高温的气态工作流体依循该气管段52向低浓度扩散至该工作室38内，由于该热交换器39是与大面积的壳盖31接触，因此，该工作室38内的气态工作流体会与该热交换器39及该散热鳍片391进行热交换，再将热能传导至该壳盖31与外界冷空气进行热交换，使高温的气态工作流体沿前述流道383流动的过程中，遇冷开始降温并凝结为水滴形成液态工作流体。借此，该液态工作流体会顺沿该热交换器39的斜度，依循该液管段53由上向下再次流入该腔体单元4(图未示)内，达到散热效果。

据上所述可知，本发明的具有相变散热装置的机壳具有下列优点及功效：

1.本发明是借由前述液态-气态工作流体在二相变化的过程中，以液态工作流体由高处向低处流动，及气态工作流体由浓度高向浓度低流动且有气体压力推送的物理特性，产生自体循环的流动效果，不但可以有效降低噪音，且不会有额外的热源产生。

2.重要的是，本发明可以借由液态工作流体以热传导的方式，有效吸收前述发热体的热能，再变态为气态工作流体与该壳体单元3进行热交换，借此，不但能大幅提升散热效果与散热效率外，且该壳体单元3是一般主机必要的元件，不但具有较大散热面积，气体能自动地大量扩散，能有效提升散热效率，且能简化元件、降低成本。

3.再者，本发明所使用的工作流体是冷媒或温度超传导液体，因此，在气温低于0℃时，不会有结冰的现象，可以保持工作时的顺畅性，且即使真空环境泄漏，工作流体也会瞬间气化，不会影响电子线路，能有效提升使用的实用性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种具有相变散热装置的机壳，其特征在于其包含：

一壳体单元，具有一个壳盖，及形成在该壳盖一内表面的一工作室，该壳盖是与外界冷空气进行热交换，使进行入该工作室内的工作流体冷凝成液态工作流体；

一腔体单元，是与一发热体接触且内部流通有工作流体，使工作流体吸收热能后气化成气态工作流体；及

一管系，是连通该工作室与该腔体单元形成密闭回路，可导引该工作室内的液态工作流体由该低点向低处进入该腔体单元，及导引该腔体单元内的气态工作流体扩散至该工作室。

2.如权利要求1所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的壳体单元还具有区分该工作室为多数条流道的至少一散热鳍片。

3.如权利要求1所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的工作室是界定在该壳盖的内表面且形成有一斜度，而具有形成在二端的一高点与一低点。

4.如权利要求1所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的壳体单元还具有一个热交换器，该壳盖内表面是形成有一斜度，该热交换器是界定有该工作室，且依循该斜度与该壳盖内表面接触，使该工作室具有形成在二端的一高点与一低点。

5.如权利要求3或4所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的管系具有连通该工作室低点与该腔体单元的一液管段，及连通该工作室高点与该腔体单元的一气管段。

6.如权利要求5所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的腔体单元具有多数个腔体，该管系还具有串连前述腔体且与该工作室、该气管段、该液管段形成循环回路的多数个串接管。

7.如权利要求1所述的具有相变散热装置的机壳，其特征在于其中所述的壳体单元的工作室与该腔体单元、该管系内是呈真空状态。

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