CN102338583B - 一种压力差驱动热板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力差驱动热板，包含：本体，具有一个腔室，所述腔室具有：蒸发部、冷凝部、连接部，所述蒸发部设于前述腔室内，所述蒸发部具有多个第一导流部，所述第一导流部由多个第一导流体间隔排列所组成，所述多个第一导流体间形成至少一个第一流道，所述第一流道至少一端呈自由端并连接一个自由区域；所述冷凝部设于前述腔室的与前述蒸发部的相反的另一侧，所述冷凝部具有多个第二导流部，所述第二导流部是由多个第二导流体间隔排列所组成，所述多个第二导流体间形成至少一个第二流道；所述连接部设于前述蒸发部及冷凝部的间，所述连接部具有至少一个第一连通孔组及至少一个第二连通孔组，所述第一、二连通孔组连通所述蒸发部及所述冷凝部，于冷凝部通过适当的减压设计，产生低压端，形成驱动压力差驱动热板中汽水循环所需的压力梯度不需任何毛细结构即可驱动工作流体传递热量。

Description

一种压力差驱动热板

技术领域

本发明涉及一种压力差驱动热板，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压力差驱动热板。

背景技术

近年来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饿功能，所以CPU散热器为现今信息产业中重要零组件。

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，但其实是将是统内热源的热搜集到工作液体中，然后再通过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；但是水冷是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，所以整个是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，除此的外，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通量更高的散热技术，以因应接踵而来的庞大散热需求。

另外现有技术也通过热管、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是透管于其内壁成型一各烧结体，用以作为毛细结构使用，其主要制程是先将金属(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，使的可通过该烧结体得毛细力，但却也因该烧结体令该热管及均温板的体积存在着一定厚度，而无法有效薄型化；另外所述VC(Vapor chamber)是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，因此不适当。

再者，蒸汽芯的选择是一门学问，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。

可知现有的热管或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

本发明主要在于提供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压力差驱动热板。

本发明还在于在提供一种具有高效率热传效率的压力差驱动热板。

为达上述目的，本发明提供一种压力差驱动热板，包括：本体，具有一个腔室，该腔室具有：蒸发部、冷凝部、连接部，所述蒸发部设于前述腔室内，该蒸发部具有多个第一导流部，所述第一导流部是由多个第一导流体间隔排列所组成，所述多个第一导流体间形成至少一个第一流道，该第一流道至少一端呈自由端并连接一个自由区域；该冷凝部设于前述腔室的与前述蒸发部相反的另一侧，该冷凝部具有多个第二导流部，所述第二导流部是由多个第二导流体间隔排列所组成，所述多个第二导流体间形成至少一个第二流道；该连接部设于前述蒸发部及冷凝部之间，该连接部具有至少一个第一连通孔组及至少一个第二连通孔组，该第一、二连通孔组连通该蒸发部及该冷凝部。

通过本发明的压力差驱动热板，在压力差驱动热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；在冷凝部前通过适当的减压设计，产生低压端，形成驱动压力差驱动热板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是本发明的压力差驱动热板较佳实施例的立体分解图；

图1b是本发明的压力差驱动热板较佳实施例立体组合图；

图1c是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一立体分解图；

图1d是本发明的压力差驱动热板较佳实施例剖视图；

图1e是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一剖视图；

图1f是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样蒸发部俯视图；

图1g是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样冷凝部仰视图；

图1h是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样蒸发部俯视图；

图1i是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样冷凝部仰视图；

图2a是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样蒸发部俯视图；

图2b是本发明的压力差驱动热板较佳实施例另一态样冷凝部仰视图；

图3a是本发明的压力差驱动热板第二实施例蒸发部俯视图；

图3b是本发明的压力差驱动热板第二实施例冷凝部仰视图；

图3c是本发明的压力差驱动热板第二实施例蒸发部另一态样俯视图；

图3d是本发明的压力差驱动热板第二实施例冷凝部另一态样仰视图；

图4a是本发明的压力差驱动热板第三实施例蒸发部俯视图；

图4b是本发明的压力差驱动热板第三实施例冷凝部仰视图；

图5a是本发明的压力差驱动热板第三实施例蒸发部另一态样俯视图；

图5b是本发明的压力差驱动热板第三实施例冷凝部另一态样仰视图；

图6a是本发明的压力差驱动热板第三实施例蒸发部另一态样俯视图；

图6b是本发明的压力差驱动热板第三实施例冷凝部另一态样仰视图；

图7a是本发明的压力差驱动热板第三实施例蒸发部另一态样俯视图；

图7b是本发明的压力差驱动热板第三实施例冷凝部另一态样仰视图；

图8a是本发明的压力差驱动热板第三实施例蒸发部另一态样俯视图；

图8b是本发明的压力差驱动热板第三实施例冷凝部另一态样仰视图；

图9a是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部俯视图；

图9b是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部仰视图；

图9c是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图9d是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样俯仰图；

图10a是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图10b是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图10c是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图10d是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图11a是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图11b是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图11c是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图11d是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图12a是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图12b是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图12c是本发明的压力差驱动热板第四实施例蒸发部另一态样俯视图；

图12d是本发明的压力差驱动热板第四实施例冷凝部另一态样仰视图；

图13a是本发明的压力差驱动热板第五实施例蒸发部俯视图；

图13b是本发明的压力差驱动热板第五实施例冷凝部仰视图；

图14a是本发明的压力差驱动热板第五实施例蒸发部另一态样俯视图；

图14b是本发明的压力差驱动热板第五实施例冷凝部另一态样仰视图；

图15a是本发明较佳实施例蒸发部另一态样俯视图；

图15b是本发明较佳实施例冷凝部另一态样仰视图。

图中：

本体1

腔室11

蒸发部12

第一导流部121

第一导流体1211

第一顶角1211a

第一刃边1211b

第二刃边1211c

第一流道1212

自由端1212a

第一间距1213

自由区域1214

凹坑1215

冷凝部13

第二导流部131

第二导流体1311

第二顶角1311a

第三刃边1311b

第四刃边1311c

第二流道1312

第二间距1313

凹坑1314

连接部14

第一连通孔组141

第二连通孔组142

具体实施方式

按照本发明的上述目的和其结构与功能上的特性，将依据所附图示的较佳实施例予以说明。

见图1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、2a、2b，是本发明压力差驱动热板较佳实施例，所述压力差驱动热板包括：本体1，具有腔室11，腔室11具有蒸发部12、冷凝部13、连接部14。

蒸发部12设于腔室11内，蒸发部12具有多个第一导流部121，第一导流部121是由多个第一导流体1211间隔排列所组成，第一导流体1211间形成至少一个第一流道1212，第一流道1212至少一端呈自由端1212a并连接一个自由区域1214。

在本较佳实施例中第一导流体1211为一长条状肋条，所述长条状肋条横向间隔排列，第一流道1212形成于长条状肋条之间，该长条状肋条也可呈波浪状(如图1f所示)。

所述第一导流体1211也可纵向间隔排列，即为纵向非连续式排列(如图2a所示)(如图1h所示)。

所述冷凝部13设于前述腔室11内前述蒸发部12相反的另一侧，该冷凝部13内具有多个第二导流部131，第二导流部131是由多个第二导流体1311间隔排列所组成，第二导流体1311间形成至少一个第二流道1312。

在本较佳实施例中所述第二导流体1311为一长条状肋条，所述多个长条状肋条横向间隔排列，第二流道1312形成于所述多个长条状肋条之间，也可呈波浪状(如图1g所示)。

所述第二导流体1311也可纵向间隔排列，即为纵向非连续式排列(如图2b所示)(如图1i所示)。

所述连接部14设于前述蒸发部12及冷凝部13之间，连接部14具有至少一个第一连通孔组141及至少一个第二连通孔组142，第一、二连通孔组141、142连通该蒸发部12及冷凝部13。

见图3a、3b，如图所示本发明压力差驱动热板第二实施例，本实施例部分结构及组件间之关连性与前述较佳实施例相同，故在此不再赘述，本实施例与前述较佳实施例不同之处为所述蒸发部12的第一导流体1211为一肋条，所述多个肋条具有一个第一顶角1211a及一个第一刃边1211b及一个第二刃边1211c，第一、二刃边1211b、1211c相交于第一顶角1211a，所述多个第一流道1212形成于所述多个第一导流体1211间，并所述多个第一导流部121间具有一个第一间距1213。

所述第一刃边1211b也可呈不连续排列(如图3c所示)，所述第二刃边1211c也可呈不连续排列(如图3c所示)。

所述冷凝部13的第二导流体1311为一肋条，所述多个肋条具有一第二顶角1311a及一第三刃边1311b及一第四刃边1311c，所述第三、四刃边1311b、1311c相交于该第二顶角1311a，所述多个第二流道1312形成于所述多个第二导流体1311间，所述多个第二导流部131间具有第二间距1313。

所述第三刃边1311b也可呈不连续排列(如图3d所示)，所述第四刃边1311c也可呈不连续排列(如图3d所示)。

见图4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b，如图所示本发明压力差驱动热板第三实施例及其变化态样，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，本实施例与前述较佳实施例不同之处为所述蒸发部12的第一导流部121的所述多个第一导流体1211为一肋条并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心圆(如图4a所示)。

所述冷凝部13的第二导流部131的多个第二导流体1311为一肋条并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心圆(如图4b所示)。

所述第一、二导流部121、131也可变化成多个同心三角形(如图5a、5b所示)或多个同心矩形(如图6a、6b所示)或多个同心不规则形(如图7a、7b所示)或同心椭圆(如图8a、8b所示)也可达到相同效果。

见图9a、9b、9c、9d、10a、10b、10c、10d、11a、11b、11c、11d、12a、12b、12c、12d，如图所示本发明压力差驱动热板第四实施例及其变化态样，本实施例部分结构及组件间的关连性系与前述较佳实施例相同，故在此不再赘述，本实施例与前述较佳实施例不同之处为所述蒸发部12之第一导流部121之所述多个第一导流体1211为一凸块，所述多个凸块彼此横向及纵向间隔排列，第一流道1212形成于所述多个凸块间，所述第二导流部131的所述多个第二导流体1311为一凸块，所述多个凸块彼此横向及纵向间隔排列，并前述第二流道1312形成于所述多个凸块间，所述凸块呈圆形等距平行并列(如图9a、9b所示)或穿插排列(如图9c、9d所示)及凸块呈三角形等距平行并列(如第10a、10b所示)或穿插排列(如图10c、10d所示)及凸块呈矩形等距平行并列(如图11a、11b图所示)或穿插排列(如图11c、11d所示)及凸块呈菱形等距平行并列(如第12a、12b所示)或穿插排列(如图12c、12d所示)及凸块呈几何形状其中任何一种。

见图13a、13b、14a、14b，如图所示本创作压力差驱动热板第五实施例，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，本实施例与前述较佳实施例不同之处为所述第一导流体1211为一长条状肋条，所述多个长条状肋条间隔排列，并由该蒸发部12呈放射状向外延伸，该第一流道1212形成于所述多个第一导流体1211间，所述第二导流体1311系为一长条状肋条，所述多个长条状肋条间隔排列，并由该冷凝部13呈放射状向外延伸，该第二流道1312形成于所述多个第二导流体1311间。

本实施例之另一种变化态样为所述第一导流体1211纵向呈不连续排列(如图14a所示)，所述第二导流体1311纵向呈不连续排列(如图14b所示)。

见图15a、15b，如图所示，前述较佳实施例中第一、二导流体1211、1311间具有多个凹坑1215、1314，所述凹坑1215、1314呈圆形及方形及三角形及鱼鳞状及几何形状其中任何一种，在本实施例采鱼鳞状作为说明，但并不以此为限，所述凹坑1215、1314彼此间的排列方式可呈等距或非等距之排列方式，当然所述第二、三、四、五实施例也可在所述多个第一、二导流体1211、1311间设有多个凹坑1215、1314。

同时见4a至14b，如图所示，本创作较佳实施例及第二、三、四、五实施例提出两相压力差驱动热板循环冷却技术，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等冷媒其中人任何一种，压力差驱动热板的腔室11中为抽真空之状态，所以在内部所填充的工作流体，在摄氏20～30度即为工作流体的饱和温度；蒸发气泡2于蒸发部12的自由端1212a汇流后，流经自由区域1214而降压，产生驱动汽水循环所需的压力梯度；另外受到冷凝部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。

冷凝之液态工作流体因压力梯度之推动，循环回蒸发部12；应用沸腾与冷凝时产生的高热对流系数，大幅改善压力差驱动热板的均温性，并降低热阻。

系统利用发热组件(图中未表示)产生的热量导于本体1蒸发部12表面再传至该蒸发部12的第一流道1212产生沸腾现象而使部份液体汽化，再通过汽泡因过热度产生压力推动该流体至该冷凝部13散热，冷凝后的工作液体通过低压区连通蒸发部回到蒸发部12即蒸发部12与发热组件(图中未表示)接触的蒸发部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，来帮助产生循环动力，然而此方法容易产生帮浦阀件的可靠度与寿命问题，但本发明所提出的两相压力差驱动热板循环冷却技术的优点为系统中没有动件，因此较没有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 (19)

1.一种压力差驱动热板，其特征在于，包括：本体，具有腔室，所述腔室具有：

蒸发部，设于前述腔室内，所述蒸发部具有多个第一导流部，所述第一导流部由多个第一导流体间隔排列所组成，所述多个第一导流体间形成至少一个第一流道，所述第一流道至少一端呈自由端并连接一个自由区域；

冷凝部，设于前述腔室内与前述蒸发部相反的另一侧，所述冷凝部内具有多个第二导流部，所述第二导流部由多个第二导流体间隔排列所组成，所述多个第二导流体间形成至少一个第二流道；

连接部，设于前述蒸发部及冷凝部之间，所述连接部具有至少第一连通孔组及至少第二连通孔组，第一、二连通孔组连通所述蒸发部及所述冷凝部。

2.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体是一个长条状肋条，多个所述长条状肋条横向间隔排列，所述第一流道形成于所述多个长条状肋条之间。

3.如权利要求2所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体纵向间隔排列。

4.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第二导流体是一个长条状肋条，所述多个长条状肋条横向间隔排列，所述第二流道形成于所述多个长条状肋条之间。

5.如权利要求4所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第二导流体纵向间隔排列。

6.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体为一肋条，多个所述肋条具有第一顶角及第一刃边及第二刃边，第一、二刃边相交于所述第一顶角，所述多个第一流道形成于所述肋条间，并所述多个第一导流部间具有第一间距。

7.如权利要求6所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一刃边呈不连续排列，所述第二刃边呈不连续排列。

8.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第二导流体为一个肋条，所述肋条具有第二顶角及第三刃边及第四刃边，所述第三、四刃边相交于所述第二顶角，所述第二流道形成于所述肋条间，所述第二导流部间具有第二间距。

9.如权利要求8所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第三刃边呈不连续排列，所述第四刃边呈不连续排列。

10.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述多个第一导流部的第一导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心圆，所述多个第二导流部的第二导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心圆。

11.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述多个第一导流部的第一导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心三角形，所述多个第二导流部的第二导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心三角形。

12.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述多个第一导流部的第一导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心矩形，所述多个第二导流部的第二导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心矩形。

13.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述多个第一导流部的第一导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心不规则形，所述多个第二导流部的第二导流体为肋条状并彼此间呈不连续环绕排列成多个同心不规则形。

14.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体为一长条状肋条，所述多个长条状肋条间隔排列，并在蒸发部呈放射状向外延伸，所述第一流道形成于所述第一导流体间，所述第二导流体为一长条状肋条，所述多个长条状肋条间隔排列，并在所述冷凝部呈放射状向外延伸，所述第二流道形成于所述第二导流体间。

15.如权利要求14所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体沿放射线方向呈不连续排列，所述第二导流体沿放射线方向呈不连续排列。

16.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流体间具有多个凹坑，第二导流体间具有多个凹坑。

17.如权利要求16所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述凹坑呈圆形、方形、三角形、鱼鳞状或其他几何形状。

18.如权利要求1所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述第一导流部的第一导流体为一个凸块，所述凸块彼此横向及纵向间隔排列，前述第一流道形成于所述凸块间，所述第二导流部的第二导流体为一个凸块，所述凸块彼此横向及纵向间隔排列，前述第二流道形成于所述凸块间。

19.如权利要求18所述的压力差驱动热板，其特征在于，所述凸块呈圆形、三角形、矩形、梯形、菱形或其他几何形状。

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