CN102338581B - 热虹吸板结构 - Google Patents

Abstract

一种热虹吸板结构改良，包含：一个本体，该本体具有一个腔室，该腔室内具有：一个蒸发区、一个冷凝区、一个连接部，所述蒸发区及冷凝区分别位于该腔室的两侧，藉由该连接部的一个第一连通孔组及一个第二连通孔组相连通，该蒸发区及冷凝区分别具有复数第一导流体及第二导流体并以间隔方式排列，该等第一、二导流体间分别形成有具有宽端及窄端的第一及第二流道，该等第一、二导流体分别与该第一、二流道构形成复数第一导流部及复数第二导流部，且第一流道连接一个自由区域，令冷凝区藉由适当的减压设计产生低压端，形成驱动热虹吸板结构中汽水循环所需的压力梯度，则不需任何毛细结构即可驱动工作流体传递热量者。

Description

热虹吸板结构

技术领域

一种热虹吸板结构改良，尤指一种不需任何毛细结构即可驱动工作流体传递热量，并且大幅降低制造成本的热虹吸板结构改良。

背景技术

近年随着电子半导体产业的蓬勃发展、制程技术的进步，并且在市场需求的趋势下，电子设备逐渐的走向轻薄短小的型态，但在外型尺寸逐渐缩小的过程中，功能及运算能力却是有增无减。像在信息产业中产值最高的笔记型计算机及桌上型计算机在实际运作时，便有多项电子零件产生热量，其中又以中央处理器CPU(Central Processing Unit)所产生的热量最大，此时散热片配合风扇所组成的散热器提供散热功能即扮演保护CPU的重要角色，使CPU维持在正常工作温度以发挥应有的功能，故CPU散热器为现今信息产业中重要的零组件。

所以近年来水冷技术开始被广泛的运用在个人计算机上，虽然水冷技术看似省去了体积庞大的散热片，但其实是将系统内热源的热搜集到工作液体中，然后再藉由热交换器统一与空气做热交换的动作，因为管路长度可以自行变更，所以热交换器的位置也较为弹性，也让热交换器(散热鳍片)的设计不会受到空间上的限制；但是水冷系统需要一个泵浦来推动工作液体流动，而且还需要一个储水箱，所以整个系统仍有泵浦可靠度问题、管路泄露问题...等，但因为个人计算机内的发热组件的热量不断增加，所以水冷式散热技术虽然不尽完美，仍然是目前市场上热管理与控制的最佳选择，不过，这是因为个人计算机的体积较庞大，而且外部也较无空间上限制，但在笔记型计算机就不同了，笔记型计算机目前越来越轻薄短小，根本就无法使用水冷的散热技术，所以目前仍然是使用热管来做热转移，然后再使用散热鳍片做热交换的动作，除此之外，也只能尽量降低CPU的耗电功率。有鉴于此，业界无不积极寻找热同量更高的散热技术，以因应接踵而来的庞大散热需求。

另外现有技术亦透过热管、均温板等散热组件做为热传组件使用，而制造热管及均温板时系透管于其内壁成型一个烧结体，作为毛细结构使用，其主要制程先将金属(铜质)颗或粒粉末填充于该内壁内，再将其铜质颗粒或粉末压密压实，最后送入烧结炉内施以烧结加工，令该铜质颗粒或粉末形成多孔性质的毛细结构，使之可藉由该烧结体得毛细力，但却也因该烧结体令该热管及均温板之体积存在着一定厚度，而无法有效薄型化；另者所述VC(Vapor chamber)使用烧结的芯或网格或沟槽等结构，进而产生毛细力现象驱动热管或VC(Vapor chamber)中的汽水循环，但该项结构上的应用制造方式相当复杂，增加制造成本，故甚不适当。

再者，蒸汽芯的选择为一门学问，选择适当的蒸汽芯相当重要，该蒸汽芯须要能够保持冷凝液的流速及保持足够的毛细压力以克服重力的影响。

故常用技术的热管或VC(Vapor chamber)具有下列缺点：

1、加工不便；

2、无法实现薄型化；

3、成本较高；

4、耗费工时。

发明内容

为有效解决上述的问题，本创作的主要目的，提供不需任何毛细结构即可驱动工作流体传递热量，并且大幅降低制造成本的热虹吸板结构改良。

本发明另一目的，提供一种具有高效率热传效率的热虹吸板结构改良。

为达上述目的，本创作提供一种热虹吸板结构改良，包含：一个本体，该本体具有一个腔室，该腔室内具有：一个蒸发区、一个冷凝区、一个连接部，所述蒸发区设于该腔室的一侧，具有复数第一导流部，该第一导流部具有复数第一导流体，该第一导流体间隔排列，并该等第一导流体间形成至少一个第一流道，该第一流道具有一个第一窄端及一个第一宽端，该第一宽端对应另一个第一流道的第一窄端，并该第一流道连接至少一个自由区域；该冷凝区设于该腔室的相反该蒸发区的另一侧，具有复数第二导流部，该第二导流部具有复数第二导流体，该第二导流体间隔排列，并该等第二导流体间形成至少一个第二流道，该第二流道具有一个第二窄端及一个第二宽端，该第二宽端对应另一第二流道的第二窄端；该连接部设于该腔室内的该蒸发区及该冷凝区两者之间，所述连接部具有一个第一连通孔组及一个第二连通孔组，并该第一、二连通孔分别连通所述蒸发区及该冷凝区。

藉由本创作的热虹吸板结构，于热虹吸板中以第一导流体与第一导流体间设置出适当的第一流道，局限与热源接触的第一流道产生过热汽，建立驱动汽水循环所需的高压；于冷凝区前藉由适当的减压设计，产生低压端，形成驱动热虹吸板结构中汽水循环所需的压力梯度，即不需任何毛细结构即可驱动工作流体传递热量，并且大幅提升热传效率及降低制造成本。

附图说明

图1a本发明热虹吸板结构改良较佳实施例立体分解图；

图1b本发明热虹吸板结构改良较佳实施例立体组合图；

图1c本发明热虹吸板结构改良较佳实施例另一立体分解图；

图1d本发明热虹吸板结构改良第较佳实施例剖视图；

图1e本发明热虹吸板结构改良第较佳实施例另一剖视图；

图2a本发明热虹吸板结构改良第二实施例蒸发区俯视图；

图2b本发明热虹吸板结构改良第二实施例冷凝区仰视图图；

图3a本发明热虹吸板结构改良第三实施例蒸发区俯视图；

图3b本发明热虹吸板结构改良第三实施例冷凝区仰视图图；

图4a本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样蒸发区俯视图；

图4b本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样冷凝区仰视图；

图5a本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样蒸发区俯视图；

图5b本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样冷凝区仰视图；

图6a本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样蒸发区俯视图；

图6b本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样冷凝区仰视图；

图7a本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样蒸发区俯视图；

图7b本发明热虹吸板结构改良第二实施例另一态样冷凝区仰视图。

主要组件符号说明

本体1            冷凝区13

腔室11           第二导流部131

蒸发区12         第二导流体1311

第一导流部121    第二流道1312

第一导流体1211   第二窄端1312a

第一流道1212     第二宽端1312b

第一窄端1212a    凹坑1313

第一宽端1212b    所述连接部14

自由区域1213     第一连通孔组141

凹坑1214         第二连通孔组142

具体实施方式

本创作的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。

请参阅第1a、1b、1c、1d、1e图，为本创作热虹吸板结构改良较佳实施例立体分解及组合及剖视图，如图所示，所述热虹吸板结构，包含：一个本体1，该本体1具有一个腔室11，该腔室11内具有：一个蒸发区12、一个冷凝区13、一个连接部14；

所述蒸发区12设于该腔室11的一侧，具有复数第一导流部121，该第一导流部121具有复数第一导流体1211，该第一导流体1211横向间隔排列，纵向呈连续排列，并该等第一导流体1211间形成至少一第一流道1212，该第一流道1212具有一个第一窄端1212a及一个第一宽端1212b，该第一宽端1212b对应另一个第一流道1212的第一窄端1212a，并该第一流道1212连接至少一个自由区域1213。

该冷凝区13设于该腔室11的相反该蒸发区12的另一侧，具有复数第二导流部131，该第二导流部131具有复数第二导流体1311，该第二导流体1311横向间隔排列，纵向呈连续排列，并该等第二导流体1311间形成至少一个第二流道1312，该第二流道1312具有一个第二窄端1312a及一个第二宽端1312b，该第二宽端1312b对应另一个第二流道1312的第二窄端1312a。

所述连接部14设于该腔室11内的该蒸发区12及该冷凝区13两者之间，所述连接部14具有一个第一连通孔组141及一个第二连通孔组142，并该第一、二连通孔组141、142分别连通前述蒸发区12及该冷凝区13，第一、二连通孔组141、142相互对应设于该连接部14的两侧。

请参阅第2a、2b图，为本创作热虹吸板结构改良第二实施例，如图所示，本实施例部分结构及组件间的关连性与前述较佳实施例相同，故在此不再赘述，唯本实施例与前述较佳实施例不同之处为该等第一、二导流体1211、1311纵向呈非连续排列。

请参阅第3a、3b图，为本创作热虹吸板结构改良第三实施例，如图所示，本实施例部分结构及组件间的关连性与前述较佳实施例相同，故在此不再赘述，唯本实施例与前述较佳实施例不同之处为该等第一、二导流体1211、1311间可设置复数凹坑1214、1313，并该凹坑1214、1313呈圆形及方形及三角形及鱼鳞状及几何图形其中任一，于本说明实施例中以鱼鳞状作为说明，但并不引以为限。

前述较佳实施例及第二实施例中的第一、二导流体1211、1311可呈圆形(如第4a、4b图所示)及三角形(如第5a、5b图所示)及梯型(如第6a、6b图所示)及菱形(如第7a、7b图所示)及几何形状其中任一。

请一并参阅第1a至7b图，如图所示，本创作较佳实施例及第二、三实施例提出两相热虹吸板结构循环冷却技术，此方法为自我驱动循环方式，使用的工作流体可为纯水、甲醇、丙酮、R134A等冷媒其中任一，热虹吸板结构的腔室11中为抽真空的状态，故于内部所填充的工作流体，于摄氏20～30度即为工作流体的饱和温度；蒸发气泡2于蒸发区12汇流后，流经自由区域1213而降压，产生驱动汽水循环所需的压力梯度；另外受到冷凝区13中因汽体冷凝比容骤升所形成的局部负压吸引，有助于汽水循环。

冷凝的液态工作流体因压力梯度的推动，循环回蒸发区12；应用沸腾与冷凝时产生的高热对流系数，大幅改善热虹吸板结构的均温性，并降低热阻。

即系统利用发热组件(图中未表示)产生的废热导入于本体1蒸发区12表面再传至该蒸发区12的第一流道1212产生沸腾现象而使部份液体汽化，再藉由汽泡之浮力推动该流体至该冷凝区13散热，冷凝后之工作液体藉由重力回到蒸发区12即蒸发区12与发热组件(图中未表示)接触的蒸发区12吸热而再循环。

近年来各大散热厂虽投入许多水冷技术，尤其是主动式的水冷技术，即以帮浦产生循环动力，然而此方法容易产生帮浦阀件之可靠度与寿命问题，但本创作所提出的两相热虹吸板结构循环冷却技术的优点为系统中无动件，因此较无零件耗损及寿命等问题，且不需要外加泵浦及毛细结构，整体结构简单成本低，不但可以节省能源，更可以解决噪音的问题。

近年来各大散热厂虽投入许多水冷技术，尤其是主动式的水冷技术，即以帮浦产生循环动力，然而此方法容易产生帮浦阀件的可靠度与寿命问题，但本创作所提出的两相热虹吸板结构循环冷却技术此冷却方式的优点为系统中无动件，因此较无零件耗损及寿命等问题，且不需要外加泵浦及毛细结构，可以节省能源，更可以解决噪音的问题。

Claims (10)

1.一种热虹吸板结构改良，包含：

一个本体，该本体具有一个腔室，所述腔室内具有：

一个蒸发区，设于所述腔室的一侧，具有复数第一导流部，所述第一导流部具有复数第一导流体，所述第一导流体横向间隔排列，并该等第一导流体间形成至少一个第一流道，所述第一流道具有一个第一窄端及一个第一宽端，当纵向具有两个及以上第一流道时，所述第一流道的第一宽端与相邻第一流道的第一窄端对应，并所述第一流道连接至少一个自由区域；

一个冷凝区，设于所述腔室的相反该蒸发区的另一侧，具有复数第二导流部，所述第二导流部具有复数第二导流体，该第二导流体横向间隔排列，并该等第二导流体间形成至少一个第二流道，所述第二流道具有一个第二窄端及一个第二宽端，当纵向具有两个及以上第二流道时，所述第二流道的第二宽端与相邻第二流道的第二窄端对应；

一个连接部，设于该腔室内的该蒸发区及该冷凝区两者之间，所述连接部具有一个第一连通孔组及一个第二连通孔组，并该第一、二连通孔组分别连通前述蒸发区及该冷凝区。

2.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中所述第一、二连通孔组相互对应设于该连接部的两侧。

3.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中该等第一导流体纵向呈连续排列。

4.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中该等第一导流体纵向呈非连续排列。

5.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中该等第二导流体纵向呈连续排列。

6.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中该等第二导流体纵向呈非连续排列。

7.如权利要求1所述的热虹吸板结构改良，其中该等第一、二导流体间具有复数凹坑。

8.如权利要求7所述的热虹吸板结构，其中所述凹坑的顶面轮廓形状呈圆形及方形及三角形及鱼鳞状及其他几何形状其中任一。

9.如权利要求1所述的热虹吸板结构，其中所述第一导流体顶面轮廓形状呈圆形及三角形及梯型及菱形及其他几何形状其中任一。

10.如权利要求1所述的热虹吸板结构，其中所述第二导流体顶面轮廓形状呈圆形及三角形及梯型及菱形及其他几何形状其中任一。

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