CN102564175B - 气冷式热交换器及其适用的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气冷式热交换器及其适用的电子设备，该气冷式热交换器包括壳体、第一热交换核心、第二热交换核心、第一内驱动装置、第二内驱动装置及外驱动装置。其中双热交换核心的配置可缩短内循环与外循环的风阻长度、并达到较大风量，且在相同热交换器体积下可得到较高的散热能力，并可在规模化时有效地降低制作成本。

Description

气冷式热交换器及其适用的电子设备

技术领域

本发明涉及一种热交换器，特别是涉及一种气冷式热交换器及其适用的电子设备。

背景技术

随着科技的进步，各式各样的电子设备，例如电脑、伺服器、供电设备、网络设备、通讯设备等，已成为生活中不可或缺的一部分，而在这些电子设备中，散热能力的优劣往往影响到系统运作的稳定性及产品的使用年限，因此为了提高电子设备的散热效能，皆会在电子设备的内部或是其所处的环境空间中增设一冷却装置，以降低电子设备的温度。

以通讯设备为例，通讯设备于运作时皆会产生热，若以被动式散热方式将无法即时且有效地将热排除，使得通讯设备内部温度逐渐升高，影响到系统运作的稳定性，最后可能导致内部的电子元件损坏而无法运作，因此通讯设备通常会设置冷却装置以利于进行散热。此外，通讯设备内部的电子元件容易因灰尘、水气而造成损坏，因此通讯设备的冷却装置于进行散热时，亦必须避免外部的灰尘、水气进入通讯设备内部。

气冷式热交换器即是其中一种冷却装置，其架构于引导电子设备外部的冷气流与电子设备内部的热气流进行热交换，以降低电子设备内部的温度。图1显示现有的气冷式热交换器的架构示意图。现有的气冷式热交换器1具有壳体10、热交换核心11、第一风扇12及第二风扇13，其中热交换核心11、第一风扇12、第二风扇13设置于壳体10内部，且热交换核心11与壳体10定义形成彼此相互隔离的内循环路径14及外循环路径15。第一风扇12设置于内循环路径14中以架构于驱动内循环气流，即由壳体10的一侧面引导因电子设备2的电子元件20运作所产生的热气流进入气冷式热交换器1的内循环路径14。同时，第二风扇13设置于外循环路径15中以驱动外循环气流，即由壳体10的另一侧面引导电子设备2外部的冷气流进入气冷式热交换器1的外循环路径15，如此一来，热交换核心11便可对相对较高温的内循环气流及相对较低温的外循环气流进行热交换作用，进而使内循环气流降温并提供至电子设备2的电子元件20，以达成降低电子设备2内部温度的功效。

然而，当现有气冷式热交换器1因应电子设备2的功率提升而需规模化(Scale-u_p)时，热交换核心11的尺寸也需增大，由于现有的气冷式热交换器1使用单一热交换核心11，因此内循环与外循环的流动路径相对较长，造成风阻变大、风量相对变小而无法有效提升散热效能。此外，热交换核心11尺寸的增大也大幅地增加模具成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双核心气冷式热交换器，以解决现有气冷式热交换器使用单一热交换核心而使得内循环与外循环的风道路径相对较长、风阻较大、风量相对变小而无法有效提升散热效能的问题。

本发明的另一目的在于提供一种气冷式热交换器，可利用双热交换核心的配置缩短内循环与外循环流动的风阻长度、并达到较大风量，且在相同热交换器体积下可得到较高的散热能力，并可于规模化时有效地降低制作成本。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种气冷式热交换器，包括：壳体，具有容置空间；第一热交换核心，设置于容置空间，且与壳体定义形成彼此相互隔离的第一内循环路径以及第一外循环路径；第二热交换核心，设置于容置空间，且与壳体定义形成彼此相互隔离的第二内循环路径以及第二外循环路径；第一内驱动装置，设置于第一内循环路径，以架构于驱动第一内循环气流于第一内循环路径流动；第二内驱动装置，设置于第二内循环路径，以架构于驱动第二内循环气流于第二内循环路径流动；以及外驱动装置，设置于第一外循环路径与第二外循环路径，以架构于驱动第一外循环气流于第一外循环路径流动以及驱动第二外循环气流于第二外循环路径流动。其中，第一热交换核心架构于进行第一内循环气流与第一外循环气流的热交换，以及第二热交换核心架构于进行第二内循环气流与第二外循环气流的热交换。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为提供一种电子设备，其包括：机柜；至少一电子元件，设置于机柜内部；以及气冷式热交换器，设置于机柜内部。其中气冷式热交换器包括：壳体，具有容置空间；第一热交换核心，设置于容置空间，且与壳体定义形成彼此相互隔离的第一内循环路径以及第一外循环路径；第二热交换核心，设置于容置空间，且与壳体定义形成彼此相互隔离的第二内循环路径以及第二外循环路径；第一内驱动装置，设置于第一内循环路径，以架构于驱动第一内循环气流于第一内循环路径流动；第二内驱动装置，设置于第二内循环路径，以架构于驱动第二内循环气流于第二内循环路径流动；以及外驱动装置，设置于第一外循环路径与第二外循环路径，以架构于驱动第一外循环气流于第一外循环路径流动以及驱动第二外循环气流于第二外循环路径流动。其中，第一热交换核心架构于进行第一内循环气流与第一外循环气流的热交换，以及第二热交换核心架构于进行第二内循环气流与第二外循环气流的热交换。

附图说明

图1为现有的气冷式热交换器的架构示意图；

图2为本发明较佳实施例的气冷式热交换器的结构示意图；

图3A及图3B分别为图2所示的气冷式热交换器的壳体结构前视图与后视图；

图4A及图4B分别为图2所示的气冷式热交换器的第一热交换核心与第二热交换核心于不同视角的示意图；

图5为本发明的气冷式热交换器的另一使用状态示意图。

主要元件符号说明

1：   气冷式热交换器

10：  壳体

11：  热交换核心

12：  第一风扇

13：  第二风扇

14：  内循环路径

15：  外循环路径

2：   电子设备

20：  电子元件

3：   气冷式热交换器

4：   电子设备

40：  电子元件

41：  密闭机柜

30：  壳体

31：  第一热交换核心

32：  第二热交换核心

33：  第一内驱动装置

34：  第二内驱动装置

35：  外驱动装置

36：  滤网

37：  辅助固定装置

300： 容置空间

P_i1： 第一内循环路径

P_i2： 第二内循环路径

P_o1： 第一外循环路径

P_o2： 第二外循环路径

F_i1： 第一内循环气流

F_i2： 第二内循环气流

F_o1： 第一外循环气流

F_o2： 第二外循环气流

301： 第一侧面

302： 第二侧面

303： 第三侧面

304： 第四侧面

305a、306a、307a、308a：第一通风口305b、306b：第二通风口

309： 共同通风口

311： 第一内循环通道

312： 第一外循环通道

311a、312a：第一开口

311b、312b：第二开口

321： 第二内循环通道

322： 第二外循环通道

321a、322a：第一开口

321b、322b：第二开口

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2，其为本发明较佳实施例的气冷式热交换器的结构示意图。本发明的气冷式热交换器3应用于一电子设备4，例如但不限于资讯处理设备、通讯设备、网络设备或供电设备，以架构于对该电子设备4内部的电子元件40进行冷却与散热。电子设备4包括密闭机柜41，且气冷式热交换器3较佳为设置于密闭机柜41的内部，但不以此为限。本发明的气冷式热交换器3包括壳体30、第一热交换核心31、第二热交换核心32、第一内驱动装置33、第二内驱动装置34及外驱动装置35。其中壳体30具有容置空间300。第一热交换核心31设置于壳体30的容置空间300，且第一热交换核心31与壳体30定义形成彼此相互隔离的第一内循环路径P_i1以及第一外循环路径P_o1。第二热交换核心32设置于容置空间300，且第二热交换核心32与壳体30定义形成彼此相互隔离的第二内循环路径P_i2以及第二外循环路径P_o2。第一内驱动装置33设置于第一内循环路径P_i1中，以架构于驱动第一内循环气流F_i1于第一内循环路径P_i1流动。第二内驱动装置34设置于第二内循环路径P_i2，以架构于驱动第二内循环气流F_i2于第二内循环路径P_i2流动。外驱动装置35设置于第一外循环路径P_o1与第二外循环路径P_o2，以架构于驱动第一外循环气流F_o1于第一外循环路径P_o1流动以及驱动第二外循环气流F_o2于第二外循环路径P_o2流动。其中，第一热交换核心31架构于进行第一内循环气流F_i1与第一外循环气流F_o1的热交换，以及第二热交换核心32架构于进行第二内循环气流F_i2与第二外循环气流F_o2的热交换。

图3A及图3B分别为图2所示的气冷式热交换器的壳体结构前视图与后视图。如图2、图3A及图3B所示，第一热交换核心31、第二热交换核心32、第一内驱动装置33、第二内驱动装置34及外驱动装置35设置于壳体30的容置空间300中，且第一热交换核心31设置于第一内驱动装置33及外驱动装置35之间，第二热交换核心32设置于第二内驱动装置34及外驱动装置35之间。如图3A及图3B所示，壳体30包括第一侧面301、第二侧面302、第三侧面303及第四侧面304，其中第一侧面301与第二侧面302相对，第三侧面303与第四侧面304相对。壳体30的第一侧面301具有第一内循环路径P_i1的第一通风口305a及第二内循环路径P_i2的第一通风口306a。壳体30的第三侧面303具有第一内循环路径P_i1的第二通风口305b，壳体30的第四侧面304具有第二内循环路径P_i2的第二通风口306b。此外，壳体30的第二侧面302具有第一外循环路径P_o1的第一通风口307a以及第二外循环路径P_o2的第一通风口308a。壳体30的第二侧面302还包括第一外循环路径P_o1以及第二外循环路径P_o2的第二通风口，亦即共同通风口309，其中该共同通风口309设置于第一外循环路径P_o1的第一通风口307a以及第二外循环路径P_o2的第一通风口308a之间。如图3A及图3B所示，壳体30的该各个通风口305a、305b、306a、306b、307a、308a、309的至少任一者设置滤网36，由此以过滤异物进入该等循环路径。壳体30还可包括辅助固定装置37，将壳体30固定于电子设备4有机柜41的内壁面。

如图2及图3A所示，第一内驱动装置33邻设于第一内循环路径P_i1的第一通风口305a或第二通风口305b，且以邻设于第一内循环路径P_i1的第二通风口305b为较佳。相似地，第二内驱动装置34邻设于第二内循环路径P_i2的第一通风口306a或第二通风口306b，且以邻设于第二内循环路径P_i2的第二通风口306b为较佳。外驱动装置35邻设于第一外循环路径P_o1以及第二外循环路径P_o2的共同通风口309，但不以此为限。

图4A及图4B分别为图2所示的气冷式热交换器的第一热交换核心与第二热交换核心于不同视角的示意图。如图2、图3A、图3B、图4A及图4B所示，第一热交换核心31具有彼此互相隔离的多个第一内循环通道311以及多个第一外循环通道312，该多个第一内循环通道311与壳体30定义形成第一内循环路径P_i1，该多个第一外循环通道312与壳体30定义形成第一外循环路径P_o1。如图4A及图4B所示，多个第一内循环通道311以及多个第一外循环通道312为相互交错设置，且以多个隔板(未图示)相互分隔。多个第一内循环通道311以及多个第一外循环通道312分别包括第一开口311a、312a以及第二开口311b、312b，其中第一内循环通道311的第一开口311a及第二开口311b分别邻设于壳体30的第一内循环路径P_i1的第一通风口305a及第二通风口305b，第一外循环通道312的第一开口312a及第二开口312b分别邻设于壳体30的第一外循环路径P_o1的共同通风口309及第一通风口307_a。

第二热交换核心32具有彼此互相隔离的多个第二内循环通道321以及多个第二外循环通道322，该多个第二内循环通道321与壳体30定义形成第二内循环路径P_i2，该多个第二外循环通道322与壳体30定义形成第二外循环路径P_o2。如图4A及图4B所示，多个第二内循环通道321以及多个第二外循环通道322相互交错设置，且以多个隔板(未图示)相互分隔。多个第二内循环通道321以及多个第二外循环通道322分别包括第一开口321a、322a以及第二开口321b、322b，其中第二内循环通道321的第一开口321a及第二开口321b分别邻设于壳体30的第二内循环路径P_i2的第一通风口306a及第二通风口306b，第二外循环通道322的第一开口322a及第二开口322b分别邻设于壳体30的第二外循环路径P_o2的共同通风口309及第一通风口308a。

第一内驱动装置33及第二内驱动装置34可为轴流式风扇或离心式风扇。外驱动装置35可为轴流式风扇或离心式风扇。第一内驱动装置33及第二内驱动装置34可分别包括一个或多个轴流式风扇或离心式风扇。外驱动装置35可包括一个或多个轴流式风扇或离心式风扇。第一热交换核心31及第二热交换核心32分别由散热铝片模块(未图示)所构成，其中散热铝片模块由多个散热铝片相互平行堆叠组接而成，以构成多个隔板、多个内循环通道以及多个外循环通道。任两相邻的循环通道分别为不同的循环通道，以使多个内循环通道以及多个外循环通道构成交错分隔排列。

请再参阅图2，当本发明的气冷式热交换器3进行运作时，第一内驱动装置33以及第二内驱动装置34分别驱动第一内循环气流F_i1以及第二内循环气流F_i2流动，亦即分别将电子设备4内部电子元件40所产生的热气流通过第二通风口305b、306b导引进入第一内循环路径P_i1及第二内循环路径P_i2，并分别将第一内循环气流F_i1及第二内循环气流F_i2经由第一通风口305a、306a导出壳体30。同时，外驱动装置35驱动第一外循环气流F_i1以及第二外循环气流F_i2流动，亦即分别将电子设备4外部的相对冷气流由共同通风口309导引进入第一外循环路径P_O1以及第二外循环路径P_O2，并分别将第一外循环气流F_i1以及第二外循环气流F_i2经由第一通风口307a、308a导出壳体30。在本实施例中，第一内循环气流F_i1与第一外循环气流F_o1便可利用第一热交换核心31的多个隔板所提供的热交换面积进行热交换作用，由此可将第一内循环气流F_i1冷却，并提供至电子设备4内部的电子元件40进行散热。此时，第一外循环气流F_o1便形成热气流排出至电子设备4外部。相似地，第二内循环气流F_i2与第二外循环气流F_o2便可利用第二热交换核心32的多个隔板所提供的热交换面积进行热交换作用，由此可将第二内循环气流F_i2冷却，并提供至电子设备4内部的电子元件40进行散热。此时，第二外循环气流F_o2便形成热气流排出至电子设备4外部。

请参阅图5，其为本发明的气冷式热交换器的另一使用状态示意图。当本发明的气冷式热交换器3进行运作时，第一内驱动装置33以及第二内驱动装置34分别驱动第一内循环气流F_i1以及第二内循环气流F_i2流动，亦即分别将电子设备4内部电子元件40所产生的热气流透过第二通风口305b、第一通风口306a导引进入第一内循环路径P_i1及第二内循环路径P_i2，并分别将第一内循环气流F_i1及第二内循环气流F_i2经由第一通风口305a及第二通风口306b导出壳体30。同时，外驱动装置35驱动第一外循环气流F_o1以及第二外循环气流F_o2流动，亦即分别将电子设备4外部的相对冷气流由共同通风口309导引进入第一外循环路径P_O1以及第二外循环路径P_O2，并分别将第一外循环气流F_o1以及第二外循环气流F_o2经由第一通风口307a、308a导出壳体30。在本实施例中，第一内循环气流F_i1与第一外循环气流F_o1便可利用第一热交换核心31的多个隔板所提供的热交换面积进行热交换作用，由此可将第一内循环气流F_i1冷却，并提供至电子设备4内部的电子元件40进行散热。此时，第一外循环气流F_o1便形成热气流排出至电子设备4外部。相似地，第二内循环气流F_i2与第二外循环气流F_o2便可利用第二热交换核心32确多个隔板所提供的热交换面积进行热交换作用，由此可将第二内循环气流F_i2冷却，并提供至电子设备4内部的电子元件40进行散热。此时，第二外循环气流F_o2便形成热气流排出至电子设备4外部。

综上所述，本发明提供一种气冷式热交换器，可解决现有气冷式热交换器使用单一热交换核心而使内循环与外循环的风道路径相对较长、风阻较大、风量相对变小而无法有效提升散热效能的问题。本发明的气冷式热交换器，可利用双热交换核心减少内循环与外循环的风阻长度、并达到较大风量，且在相同热交换器体积下可得到较高的散热能力，并可于规模化时有效地降低制作成本。

Claims (13)

1.一种气冷式热交换器，包括：

壳体，具有一容置空间；

第一热交换核心，设置于该容置空间，且与该壳体定义形成彼此相互隔离的一第一内循环路径以及一第一外循环路径；

第二热交换核心，设置于该容置空间，且与该壳体定义形成彼此相互隔离的一第二内循环路径以及一第二外循环路径；

第一内驱动装置，设置于该第一内循环路径，以架构于驱动一第一内循环气流于该第一内循环路径流动；

第二内驱动装置，设置于该第二内循环路径，以架构于驱动一第二内循环气流于该第二内循环路径流动；以及

外驱动装置，设置于该第一外循环路径与该第二外循环路径，以架构于驱动一第一外循环气流于该第一外循环路径流动以及驱动一第二外循环气流于该第二外循环路径流动，

其中该第一热交换核心架构于进行该第一内循环气流与该第一外循环气流的热交换，以及该第二热交换核心架构于进行该第二内循环气流与该第二外循环气流的热交换。

2.如权利要求1所述的气冷式热交换器，其中该第一热交换核心、该第二热交换核心、该第一内驱动装置、该第二内驱动装置及该外驱动装置设置于该壳体的该容置空间中，且该第一热交换核心设置于该第一内驱动装置及该外驱动装置之间，该第二热交换核心设置于该第二内驱动装置及该外驱动装置之间。

3.如权利要求1所述的气冷式热交换器，其中该壳体包括第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面，该第一侧面与该第二侧面相对，该第三侧面与该第四侧面相对，以及其中该第一侧面具有该第一内循环路径的一第一通风口及该第二内循环路径的一第一通风口，该第三侧面具有该第一内循环路径的一第二通风口，该第四侧面具有该第二内循环路径的一第二通风口，该第二侧面具有该第一外循环路径的一第一通风口以及该第二外循环路径的一第一通风口，该第二侧面还包括该第一外循环路径以及该第二外循环路径的一共同通风口。

4.如权利要求3所述的气冷式热交换器，其中该第一内驱动装置邻设于该第一内循环路径的该第一通风口或该第二通风口，该第二内驱动装置邻设于该第二内循环路径的该第一通风口或该第二通风口，以及该外驱动装置邻设于该第一外循环路径以及该第二外循环路径的该共同通风口。

5.如权利要求3或4所述的气冷式热交换器，其中该壳体的该通风口设置一滤网，由此以过滤异物进入该循环路径。

6.如权利要求1所述的气冷式热交换器，其中该第一热交换核心具有彼此互相隔离的多个第一内循环通道以及多个第一外循环通道，该多个第一内循环通道以及该多个第一外循环通道为相互交错设置，且以多个隔板相互分隔。

7.如权利要求6所述的气冷式热交换器，其中该多个第一内循环通道与该壳体定义形成该第一内循环路径，该多个第一外循环通道与该壳体定义形成该第一外循环路径。

8.如权利要求1所述的气冷式热交换器，其中该第二热交换核心具有彼此互相隔离的多个第二内循环通道以及多个第二外循环通道，该多个第二内循环通道以及该多个第二外循环通道为相互交错设置，且以多个隔板相互分隔。

9.如权利要求8所述的气冷式热交换器，其中该多个第二内循环通道与该壳体定义形成该第二内循环路径，该多个第二外循环通道与该壳体定义形成该第二外循环路径。

10.如权利要求1，6，7，8或9所述的气冷式热交换器，其中该第一热交换核心及该第二热交换核心分别由一散热铝片模块所构成，其中该散热铝片模块由多个散热铝片相互平行堆叠组接而成。

11.如权利要求1所述的气冷式热交换器，其中该第一内驱动装置及该第二内驱动装置为轴流式风扇或离心式风扇，该外驱动装置为轴流式风扇或离心式风扇。

12.一种电子设备，包括：

机柜；

至少一电子元件，设置于该机柜内部；以及

气冷式热交换器，设置于该机柜内部且包括：

壳体，具有一容置空间；

第一热交换核心，设置于该容置空间，且与该壳体定义形成彼此相互隔离的一第一内循环路径以及一第一外循环路径；

第二热交换核心，设置于该容置空间，且与该壳体定义形成彼此相互隔离的一第二内循环路径以及一第二外循环路径；

第一内驱动装置，设置于该第一内循环路径，以架构于驱动一第一内循环气流于该第一内循环路径流动；

第二内驱动装置，设置于该第二内循环路径，以架构于驱动一第二内循环气流于该第二内循环路径流动；以及

外驱动装置，设置于该第一外循环路径与该第二外循环路径，以架构于驱动一第一外循环气流于该第一外循环路径流动以及驱动一第二外循环气流于该第二外循环路径流动；

其中该第一热交换核心架构于进行该第一内循环气流与该第一外循环气流的热交换，以及该第二热交换核心架构于进行该第二内循环气流与该第二外循环气流的热交换。

13.如权利要求12所述的电子设备，其中该壳体还包括一辅助固定装置，将该壳体固定于该电子设备的该机柜的一内壁面。