CN111623655B - 热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热交换装置，包括具有气体区域及液体区域的吸热部、至少两个气体导管、回流导管及冷凝部。各气体导管的一端连接吸热部的气体区域。回流导管的一端连接吸热部的液体区域。冷凝部包括进气腔、出液腔、隔板、连通腔、第一冷凝管组及第二冷凝管组，进气腔连接各气体导管的另一端，出液腔连接回流导管的另一端。该吸热部、至少两个气体导管、回流导管与冷凝部构成循环路径，以供工作介质于其中移动，迅速带走热源的热能。由此，本发明能够提高热交换装置的散热效能。

Description

热交换装置

技术领域

本发明涉及一种热交换装置。

背景技术

传统的水冷热交换装置，是由吸热头、冷凝排、风扇、泵以及连接于各元件之间的管路所组成，并在循环路径中充填水。水冷热交换装置在运作时，被加热的水会从吸热头送往冷凝排，并在风扇以及鳍片的作用下降低温度，最后在泵的作用下输送回吸热头。

然而水冷热交换装置能带走的热能有限，因此这类的热交换装置仍然有改善的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够提高散热效能的热交换装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种热交换装置，包括吸热部、至少两个气体导管、回流导管及冷凝部。吸热部具有气体区域及液体区域。各气体导管的一端连接吸热部的气体区域。回流导管的一端连接吸热部的液体区域。冷凝部包括进气腔、出液腔、隔板、连通腔、第一冷凝管组及第二冷凝管组。进气腔连接各气体导管的另一端。出液腔与进气腔横向相邻，并且连接回流导管的另一端。隔板位于进气腔与出液腔之间，以完全分离进气腔与出液腔。连通腔位于进气腔及出液腔上方。第一冷凝管组包括多个第一冷凝管，该多个第一冷凝管连接于进气腔与连通腔之间。第二冷凝管组横向相邻第一冷凝管组，并且包括多个第二冷凝管，该多个第二冷凝管连接于连通腔与出液腔之间。

较佳地，该进气腔具有至少两个进气口，该至少两个进气口分别连接该至少两个气体导管，该出液腔具有一出液口，该出液口连接该回流导管，该至少两个进气口的高度与该出液口的高度相同或大致相同。

较佳地，该气体区域具有至少两个出气口，该进气腔具有至少两个进气口，该至少两个出气口的高度与该至少两个进气口的高度相同或大致相同。

较佳地，该多个第一冷凝管的数量大于该多个第二冷凝管的数量。

较佳地，该进气腔的体积大于该出液腔的体积。

较佳地，该连通腔的体积大于该进气腔的体积。

较佳地，该进气腔的长度与该出液腔的长度的总和与该连通腔的长度相同或大致相同。

较佳地，该至少两个气体导管的其中一者为直管。

较佳地，该回流导管为直管。

较佳地，该冷凝部还包括多个鳍片，该多个鳍片分别位于该多个第一冷凝管的相邻两者之间及该多个第二冷凝管的相邻两者之间。

由于本发明的热交换装置具有至少两个气体导管，而非仅有一个气体导管，因此能够将气态工作介质迅速输送至进气腔，使气态工作介质可迅速散布至多个第一冷凝管内进行散热，故可有效提高热交换装置的散热效能。

附图说明

图1为依据本发明的一实施例的热交换装置的立体示意图。

图2为依据本发明的一实施例的吸热部、两个气体导管及回流导管的俯视示意图。

图3为依据本发明的一实施例的冷凝部的侧视示意图。

图4为依据本发明的一实施例的吸热部及冷凝部的侧视示意图。

具体实施方式

图1为依据本发明的一实施例的热交换装置的立体示意图。如图1所示，热交换装置100包括吸热部110、至少两个气体导管122、124、回流导管130及冷凝部140。在吸热部110、至少两个气体导管122、124、冷凝部140及回流导管130构成的循环路径中充填工作介质。在一些实施例中，工作介质原为液态，在吸收热能后会转换为气态，以大量带走热源的热能。在一些实施例中，工作介质为水或是低沸点的电子工程液，例如3M Fluorinert FC-72(沸点为56℃)、3M Novec Fluids 7000(沸点34℃)、或是3M Novec Fluids 7100(沸点61℃)等，但并不以此为限，只要工作介质能够在经过吸热部110时转换为气态，并且在膨胀加压过程中带走大量的热能即可。

图2为依据本发明的一实施例的吸热部、两个气体导管及回流导管的俯视示意图。吸热部110的底面可热接触热源。举例来说，吸热部110的底面可直接贴附在热源上，或者吸热部110与热源之间夹有导热膏、粘着剂或是焊料等介质。吸热部110内可预先抽真空并填充有工作介质。在一些实施例中，吸热部110的底部的材质包含热传导性佳的金属，例如银、铜、金、铝或铁。在一些实施例中，吸热部110的底部的材质包含热传导性佳的非金属，例如石墨。

如图2所示，吸热部110具有气体区域110G(或可称为蒸气室)及液体区域110L(或可称为回水室)。在气体区域110G内填充的工作介质受热后会从液态转换为气态，并从气体区域110G的出气口排出。在一些实施例中，如图2所示，气体区域110G具有至少两个出气口110a、110b。出气口数量越多，有助于加快气体区域110G的气态工作介质排出的速度。在一些实施例中，液体区域110L具有进液口110c。在一些实施例中，在气体区域110G与液体区域110L之间设置通道112，以使气体区域110G与液体区域110L可相互连通。在一些实施例中，气体区域110G的体积大于液体区域110L的体积。

请参照图1及图2，至少两个气体导管122、124中的各者的一端连接吸热部110的气体区域110G，以将气态工作介质自气体区域110G输送至冷凝部140。

请继续参照图1及图2，回流导管130的一端连接吸热部110的液体区域110L，以将经过冷凝部140冷凝后的工作介质输送回液体区域110L。

图3为依据本发明的一实施例的冷凝部的侧视示意图。如图3所示，冷凝部140包括进气腔142、出液腔144、隔板146、连通腔147、第一冷凝管组148a及第二冷凝管组148b。在一实施例中，如图3所示，冷凝部140仅包括三个腔室，即进气腔142、出液腔144及连通腔147。

进气腔142连接至少两个气体导管122、124中的各者的另一端。进气腔142具有至少两个进气口142a、142b，两个进气口142a、142b分别连接两个气体导管122、124。两个气体导管122、124可将气态工作介质自图2所示的气体区域110G输送至冷凝部140的进气腔142。

出液腔144与进气腔142横向相邻，并且出液腔144连接回流导管130的另一端。出液腔144具有出液口144a，出液口144a连接回流导管130。回流导管130可将冷凝后的工作介质自出液腔144输送至图2所示的液体区域110L。

隔板146位于进气腔142与出液腔144之间，以完全分离进气腔142与出液腔144。在一实施例中，进气腔142的体积大于出液腔144的体积。隔板146可用以防止进入进气腔142的气态工作介质进入出液腔144。

连通腔147位于进气腔142及出液腔144上方。第一冷凝管组148a包括多个第一冷凝管1481，其连接于进气腔142与连通腔147之间。第二冷凝管组148b横向相邻第一冷凝管组148a。第二冷凝管组148b包括多个第二冷凝管1482，其连接于连通腔147与出液腔144之间。如此一来，进入进气腔142的气态工作介质可被推动至多个第一冷凝管1481内，进行散热，再依序输送至连通腔147、多个第二冷凝管1482及出液腔144，持续进行散热，而转变为液态工作介质。在一实施例中，工作介质的移动路径为倒U型，其可藉由吸热部110的输出动力来维持。

值得注意的是，由于此热交换装置具有至少两个气体导管122、124，而非仅有一个气体导管，因此能够将气态工作介质迅速输送至进气腔142，使气态工作介质可迅速散布至多个第一冷凝管1481内进行散热，故可有效提高热交换装置的散热效能。

在一实施例中，第一冷凝管1481的数量大于第二冷凝管1482的数量。由于第一冷凝管1481的数量多，在进气腔142内的气态工作介质可迅速散布在这些第一冷凝管1481中。

在一实施例中，连通腔147的体积大于进气腔142的体积。工作介质在体积大的连通腔147内可持续进行散热。在一实施例中，进气腔142的长度L1与出液腔144的长度L2的总和与连通腔147的长度L3相同或大致相同。在一实施例中，第一冷凝管1481的长度或第二冷凝管1482的长度小于连通腔147的长度L3。

在一实施例中，冷凝部140更包含多个鳍片149，分别位于第一冷凝管1481的相邻两者之间及第二冷凝管1482的相邻两者之间，以帮助工作介质进一步散热。

图4为依据本发明的一实施例的吸热部及冷凝部的侧视示意图。在一实施例中，如图1及图4所示，至少两个出气口110a、110b的高度与至少两个进气口142a、142b的高度相同或大致相同。特别的是，发明人发现，相较于出气口与进气口有高度差的设计(例如进气口明显高于出气口)，出气口的高度与进气口的高度相同或大致相同的设计并不影响热交换装置的散热效能。因此采用出气口的高度与进气口的高度相同或大致相同的设计，除了不会影响热交换装置的散热效能之外，还不用额外设计出气口与进气口的高度差，可降低设计成本，又可减少装置占用空间。然而在其他实施例中，至少两个出气口的高度仍可与至少两个进气口的高度明显不同。

在一实施例中，如图3所示，至少两个进气口142a、142b的高度与出液口144a的高度相同或大致相同。特别的是，发明人发现，相较于进气口与出液口有高度差的设计(例如进气口明显高于出液口，让进入的蒸气因重力而自然向下移动)，进气口的高度与出液口的高度相同或大致相同的设计并不影响热交换装置的散热效能。因此采用进气口的高度与出液口的高度相同或大致相同的设计，除了不会影响热交换装置的散热效能之外，还不用额外设计进气口与出液口的高度差，可降低设计成本，又可减少装置占用空间。然而在其他实施例中，至少两个进气口的高度仍可与出液口的高度明显不同。

在一实施例中，气体导管122、124的至少一者为直管，使气态工作介质不用经过太长的路径就可到达进气腔142，除了有助于减少热交换装置的占用空间外，还可避免气态工作介质提早在气体导管内冷凝而阻碍后续气态工作介质的输送。在一实施例中，如图1所示，气体导管122为直管。在其他实施例中，两个气体导管皆为直管。在一实施例中，回流导管130为直管，以使冷凝后的工作介质不用经过太长的路径就可回到液体区域110L。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，以及阐释本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何本技术领域普通技术人员在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围。

Claims (8)

1.一种热交换装置，其特征在于，包括：

吸热部，具有一气体区域及一液体区域，该气体区域具有至少两个出气口；

至少两个气体导管，各气体导管的一端连接该吸热部的该气体区域；

回流导管，该回流导管的一端连接该吸热部的该液体区域；以及

冷凝部，该冷凝部包括；

进气腔，连接各气体导管的另一端，该进气腔具有至少两个进气口，该至少两个气体导管连接在该至少两个进气口以及该至少两个出气口之间，该至少两个出气口的高度与该至少两个进气口的高度相同；

出液腔，与该进气腔横向相邻，并且连接该回流导管的另一端；

隔板，位于该进气腔与该出液腔之间，以完全分离该进气腔与该出液腔；

连通腔，位于该进气腔及该出液腔上方；

第一冷凝管组，包括多个第一冷凝管，该多个第一冷凝管连接于该进气腔与该连通腔之间；

第二冷凝管组，横向相邻该第一冷凝管组，并且包括多个第二冷凝管，该多个第二冷凝管连接于该连通腔与该出液腔之间；以及

多个鳍片，分别位于该多个第一冷凝管的相邻两者之间及该多个第二冷凝管的相邻两者之间。

2.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该出液腔具有一出液口，该出液口连接该回流导管，该至少两个进气口的高度与该出液口的高度相同或大致相同。

3.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该多个第一冷凝管的数量大于该多个第二冷凝管的数量。

4.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该进气腔的体积大于该出液腔的体积。

5.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该连通腔的体积大于该进气腔的体积。

6.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该进气腔的长度与该出液腔的长度的总和与该连通腔的长度相同或大致相同。

7.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该至少两个气体导管的其中一者为直管。

8.如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，该回流导管为直管。

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