CN104111711A - 相变化散热系统 - Google Patents

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Abstract

一种变化散热装置，包括：基部、盖部、压差板件。基部包含多个传导件；盖部嵌合于基部而与基部形成容置腔室，多个传导件位于容置腔室内并朝向盖部的方向延伸，盖部包含入口连接部与出口连接部，流体传输管连接入口连接部，蒸汽传输管连接出口连接部；压差板件结合于该盖部的该入口连接部或流体传输管中。流体传输管内的工作流体经由压差板件而进入容置腔室，并于容置腔室吸热后蒸发经由蒸汽传输管流出。

Description

相变化散热系统
技术领域
本发明是有关于一种散热装置，尤指一种相变化散热系统。
背景技术
一般主动式电子元件散热系统如风扇搭配鳍片，或者风扇搭配鳍片与热管，均面临单位面积热通量(W／cm2)不足以达到未来高功率电子元件散热的需求。
为因应高功率电子元件散热需求，近年来发展出利用液体对流冷却原理对电子元件进行散热的技术，但其需以帮浦使液体在高温端与低温端之间循环流动。而帮浦有使用寿命年限，因此，有必要发展另一种无循环帮浦的液体散热系统。
发明内容
本发明提供一种无需使用帮浦即可使工作流体通过蒸发与冷凝的相变化过程中的循环流动的相变化散热系统。本发明具有结构简化、高散热效率等优点。
本发明的第一实施例的相变化散热系统，包括：一基部、一盖部、一冷凝器、一压差板件。基部包含多个传导件；盖部嵌合于基部而与基部形成容置腔室，多个传导件位于容置腔室内并朝向盖部的方向延伸，盖部包含入口连接部与出口连接部，流体传输管连接入口连接部，蒸汽传输管连接出口连接部；压差板件结合于该盖部的该入口连接部，该压差板件包含一本体与多个布设于该本体的微孔。其中，流体传输管内的工作流体由该盖部的该入口连接部送入，再经由压差板件而进入容置腔室。进入至容置腔室中的工作流体会于容置腔室的内壁面与多个传导件的外壁面形成薄液层，薄液层于吸热后蒸发并经由蒸汽传输管流出。
其中，该基部还包含一嵌合部，该盖部还包含一结合部，该结合部嵌合于该嵌合部而结合该基部与该盖体。
其中，该容置腔室由靠该入口连接部的一端朝靠该出口连接部的一端呈渐扩状。
其中，该入口连接部包含一入口螺合部，螺合该流体传输管，该出口连接部包含一出口螺合部，螺合该蒸汽传输管。
其中，该入口连接部包含一上套接件与一下套接件，该压差板件位于该上套接件与该下套接件之间。
其中，该压差板件抵贴在该盖部的该入口连接部。
本发明的第二实施例的相变化散热系统，包括：一基部、一盖部、一冷凝器、一压差板件。基部包含多个传导件；盖部嵌合于基部而与基部形成容置腔室，多个传导件位于容置腔室内并朝向盖部的方向延伸，盖部包含入口连接部与出口连接部，流体传输管连接入口连接部，蒸汽传输管连接出口连接部；压差板件结合于该流体传输管，该压差板件包含一本体与多个布设于该本体的微孔。该流体传输管内的一工作流体经由该压差板件后，由该盖部的该入口连接部而进入该容置腔室。
其中，该基部还包含一嵌合部，该盖部还包含一结合部，该结合部嵌合于该嵌合部而结合该基部与该盖体。
其中，该容置腔室由靠该入口连接部的一端朝靠该出口连接部的一端呈渐扩状。
其中，该入口连接部包含一入口螺合部，螺合该流体传输管，该出口连接部包含一出口螺合部，螺合该蒸汽传输管。
本发明于盖部的入口连接部或流体传输管中设有压差板件，使工作流体进入容置腔室形成薄液层，并且，薄液层位于于容置腔室的内壁面与多个传导件的外壁面而用以吸热，其中，容置腔室内设有多个传导件而可增加其与薄液层的接触面积，以增进散热效率。
再者，压差板件会在该容置腔室与该流体传输管之间形成一压力差，以使工作流体顺利地由流体传输管进入容置腔室中，并于容置腔室中吸热蒸发后，再由蒸汽传输管流出。
附图说明
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及附图，任何熟习相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点，其中：
图1是本发明的第一实施例的架构示意图。
图2是本发明的第一实施例的外观示意图。
图3是本发明的第一实施例的局部分解示意图。
图4是本发明的第一实施例的局部侧视剖视图。
图5是本发明的第一实施例的局部放大示意图。
图6是本发明的第二实施例的局部侧视剖视图。
图7是本发明的第三实施例的局部侧视剖视图。
具体实施方式
请参阅图1至图5，是本发明相变化散热系统的第一实施例。图1为架构示意图，图2为外观示意图，图3为局部分解示意图，图4为局部侧视剖视图，图5为局部放大示意图。
本发明的相变化散热系统包含相变化散热装置1与冷凝器5，于本发明的实例中，相变化散热装置1连接冷凝器5使用，冷凝器5包含冷凝器本体51、流体传输管53及蒸汽传输管54，其中，流体传输管53与蒸汽传输管54的一端连接于冷凝器本体51。
本发明的相变化散热装置1包含：基部11、盖部12、压差板件15。
基部11具有概呈多边形板体状的基部本体111，于基部本体111的一面接触热源8(例如LED芯片、中央处理器)，另一面的中央处布设有多个传导件112，基部本体111的周缘设有阶梯状的嵌合部113。在此，多边形板体状的基部本体111与阶梯状的嵌合部113仅为举例，本发明非以此为限。此外，在本实施例中，传导件112为柱状结构，但本发明非以此为限。该传导件112亦可为凹槽状、鳍片状、凸起平面、凹陷平面、或其他非平面的结构且其表面具有能增加表面粗糙度的微细构造而可增加基部11的表面积的结构，以增加热交换面积，提高相变化效果。
盖部12具有概呈多边形板体状的盖部本体121，于盖部本体121的周缘延伸形成支撑壁122，支撑壁122的末端具有结合部123，结合部123对应嵌合部113的形状设置，以嵌合于嵌合部113而结合基部11与盖部12而形成容置腔室10。在本实施例中，基部11与盖部12的结构仅为举例，本发明非以此为限，基部11与盖部12只要能结合成中空体即可，并且，当传导件112为柱状、鳍片状、凸起平面、凹陷平面、或非平面结构时，传导件112位于容置腔室10内并朝向盖部12的方向延伸。
在此，盖部12具有入口连接部124与出口连接部125，其中，流体传输管53连接于入口连接部124与冷凝器本体51之间，蒸汽传输管54连接于出口连接部125与冷凝器本体51之间，使得流体传输管53内的工作流体6可流入容置腔室10内，再由容置腔室10经由蒸汽传输管54流出。并且，入口连接部124设有入口螺合部1241，螺合流体传输管53，出口连接部125设有出口螺合部1251，螺合蒸汽传输管54。在本实施例中，容置腔室10具有倾斜状的顶面，其可由靠入口连接部124的一端朝靠出口连接部125的一端呈渐扩状。
压差板件15为薄型的板体结构，设置于入口连接部124，其具有本体151与多个微孔152，多个微孔152布设于本体151上，使得流体传输管53内的工作流体6可由该盖部12的入口连接部124送入再经由压差板件15而进入该容置腔室10中。在此，微孔152的孔径尺寸为介于5至1000微米之间，较佳地可介于20至300微米之间。并且，多个微孔152之间的距离在5至2000微米之间。
在本实施例中，入口连接部124设有套接部127，用以套接压差板件15。其中，套接部127可进一步设有上套接件1271与下套接件1272，且有上套接件1271与下套接件1272为呈中空状，压差板件15位于上套接件1271与下套接件1272之间。在此，上套接件1271抵贴于盖部本体121，下套接件1242将压差板件15夹持于上套接件1271与下套接件1272之间，并且，下套接件1242经由固定件1273固定于盖部本体121。
在本实施例中，压差板件15的制作方法包含以下步骤：一开始，于一例如玻璃或硅等基材本体的表面利用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等技术形成一沉积金属层，接着利用旋转涂布法(spin coating)或浸渍法形成一光刻胶层；接着以黄光光刻技术通过掩膜对光刻胶层进行曝光后，显影去除未透光区域底下的光刻胶层，以露出待移除的沉积金属层；接着以蚀刻方式移除未受光刻胶保护而露出的沉积金属层，并随后去除所有光刻胶，此时在基材本体的表面形成一具有多个穿孔的沉积金属层，所述穿孔即压差板件15的微孔152预定孔，且孔径大于微孔152。接着，利用电铸工艺在沉积金属层表面形成一电铸金属层。最后，进行脱模而使电铸金属层与沉积金属层及基材本体分离而形成压差板件15。
本发明于使用时，流体传输管53内的工作流体6经由压差板件15而形成多个极细的液柱或微小液滴喷雾，进入容置腔室10后，于容置腔室10的内壁面与多个传导件112的外壁面形成薄液层，薄液层因吸收热源8产生的热能而蒸发成为蒸气，经由蒸汽传输管54流至冷凝器本体51。之后再由冷凝器本体51冷凝形成工作流体6，经由流体传输管53流至压差板件15并进入容置腔室10，如此形成一个循环系统，无需使用帮浦等驱动装置。
再者，压差板件15会在该容置腔室10与该流体传输管53之间形成一压力差，使得位在流体传输管53中的流体传输管压力P1会较容置腔室10中的容置腔室压力P2为大，如此可以避免发生工作流体6逆流的问题，而使工作流体6顺利地由流体传输管53进入容置腔室10中，并于容置腔室10中吸热蒸发后，再由蒸汽传输管54流出。
图6是本发明的第二实施例的局部侧视剖视图。在本实施态样中，压差板件15位于入口连接部124内并抵贴于流体传输管53的一端。通过该压差板件15，可使得位在流体传输管53中的压力P1会较容置腔室10中的压力P2为大，可以避免发生工作流体6逆流的问题，而使工作流体6顺利地由流体传输管53进入容置腔室10中，并于容置腔室10中吸热蒸发后，再由蒸汽传输管54流出。
图7是本发明的第三实施例的局部侧视剖视图。在本实施态样中，压差板件15位于流体传输管53中。通过该压差板件15，可使得位在流体传输管53中的压力P1会较容置腔室10中的压力P2为大，可以避免发生工作流体6逆流的问题，而使工作流体6顺利地由流体传输管53进入容置腔室10中，并于容置腔室10中吸热蒸发后，再由蒸汽传输管54流出。
本发明于盖部的入口连接部或流体传输管中设有压差板件，使工作流体进入容置腔室形成薄液层，并且，薄液层位于于容置腔室的内壁面与多个传导件的外壁面而用以吸热，其中，容置腔室内设有多个传导件而可增加其与薄液层的接触面积，以增进散热效率。并且，本发明可形成自动循环的冷凝系统，无需使用帮浦等驱动装置，具有结构简化、高散热效率等优点。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种相变化散热系统，包括：
一基部，包含多个传导件；
一盖部，嵌合于该基部而与该基部形成一容置腔室，所述传导件位于该容置腔室内，该盖部包含一入口连接部与一出口连接部；
一冷凝器，包括有一冷凝器本体、一流体传输管及一蒸汽传输管，其中该流体传输管连接于该冷凝器本体与该盖部的该入口连接部之间，该蒸汽传输管连接于该冷凝器本体与该盖部的该出口连接部之间；
其特征在于：
一压差板件，结合于该盖部的该入口连接部，该压差板件包含一本体与多个布设于该本体的微孔；
其中，该流体传输管内的一工作流体由该盖部的该入口连接部送入，再经由该压差板件而进入该容置腔室。
2.如权利要求1所述的相变化散热系统，其中该基部还包含一嵌合部，该盖部还包含一结合部，该结合部嵌合于该嵌合部而结合该基部与该盖体。
3.如权利要求1所述的相变化散热系统，其中该容置腔室由靠该入口连接部的一端朝靠该出口连接部的一端呈渐扩状。
4.如权利要求1所述的相变化散热系统，其中该入口连接部包含一入口螺合部，螺合该流体传输管，该出口连接部包含一出口螺合部，螺合该蒸汽传输管。
5.如权利要求1所述的相变化散热系统，其中该入口连接部包含一上套接件与一下套接件，该压差板件位于该上套接件与该下套接件之间。
6.如权利要求1所述的相变化散热系统，其中该压差板件抵贴在该盖部的该入口连接部。
7.一种相变化散热系统，包括：
一基部，包含多个传导件；
一盖部，嵌合于该基部而与该基部形成一容置腔室，所述传导件位于该容置腔室内，该盖部包含一入口连接部与一出口连接部；
一冷凝器，包括有一冷凝器本体、一流体传输管及一蒸汽传输管，其中该流体传输管连接于该冷凝器本体与该盖部的该入口连接部之间，该蒸汽传输管连接于该冷凝器本体与该盖部的该出口连接部之间；
其特征在于：
一压差板件，结合于该流体传输管，该压差板件包含一本体与多个布设于该本体的微孔；
其中，该流体传输管内的一工作流体经由该压差板件后，由该盖部的该入口连接部而进入该容置腔室。
8.如权利要求7所述的相变化散热系统，其中该基部还包含一嵌合部，该盖部还包含一结合部，该结合部嵌合于该嵌合部而结合该基部与该盖体。
9.如权利要求7所述的相变化散热系统，其中该容置腔室由靠该入口连接部的一端朝靠该出口连接部的一端呈渐扩状。
10.如权利要求7所述的相变化散热系统，其中该入口连接部包含一入口螺合部，螺合该流体传输管，该出口连接部包含一出口螺合部，螺合该蒸汽传输管。
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