CN1482430A

CN1482430A - 高密集热交换导管装置

Info

Publication number: CN1482430A
Application number: CNA021315612A
Authority: CN
Inventors: 鹏简; 简鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-17

Abstract

一种高密集热交换导管装置，包含有一导热壳体，该导热壳体为密闭中空壳体，其内充填有热传导介质；以及一导热管，该导热管以回旋方式绕集于该导热壳体内，该导热管内充填有流动的导热介质。以该导热壳体接触一发热元件，即可使发热元件的热量经导热壳体及充填于导热管间的热传导介质迅速且平均传导至导热管，并借由导热管内壁面与其间可流动的导热介质进行高效率的热交换作用。

Description

高密集热交换导管装置

【技术领域】

本发明涉及一种导管装置，特别是涉及一种于导热壳体内回旋绕集导热管，并于导热管及导热壳体内充填导热介质，而使热交换效率能有效提高的高密集热交换导管装置。

【背景技术】

随着科技的日新月异，各种产品的功能与日俱增，造成产品内部有部份元件(如中央处理器等)往往会有温度过高的问题。为解决此一问题，一般都使用“强制对流加上散热鳍片”方式，此种做法的优点是：可靠度高、成本较低、不需较大空间…等，相对于水冷式、油冷式及冷媒降温方式，其处理热的功率就远有不足，当然其成本也相对提高。目前虽有一些产品会在其热传模组中将二相流热导管加入使用，其虽有热传导扩散以达快速均温的效能，但是在与空气的热交换上助益有限，总体降温能力也多有不足。

另外，以往“强制对流加上散热鳍片”的散热方式，并未将空气热交换的效能加以有效发挥，即：

1、不能有效延长空气与散热鳍片表面接触的面积与时间。

2、不能提高空气与散热鳍片表面接触的速度以产生“风寒效应”。目前3C产品所泛用的散热器包括有风扇及散热片，其有效热交换面积只有在其元件表面方块的几公分内，即采用“开放式”空气与散热鳍片的接触。单位空气热交换不过数秒内及不到几公分的热交换区块，若其再设计不当，则对散热效能的帮助更形有限。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高密集热交换导管装置，能有效提高热交换效率且适用范围广泛。

为了达到上述目的，本发明提供一种高密集热交换导管装置，其特征在于：其包括

一导热壳体，为密闭中空壳体，其内充填有热传导介质；以及

一导热管，以回旋方式绕集于该导热壳体内，该导热管内充填有流动的导热介质。

本发明还可以具有下述附加技术特征：

该导热壳体可具有一出口及一入口，而导热管则具有一经由该出口穿出的输出端，以及一经由该入口穿出的输入端，该导热管的输入端另与一导热介质供应源相连接，而导热管的输出端则与一外散热装置相接，该导热介质供应源与外散热装置间并通过一管路而相连通，以使导热管内的导热介质所吸收的热量可传导至外散热装置进行散热作用，降温后的导热介质由外散热装置导回导热介质供应源，提供循环使用。

该导热管可以是由具高导热系数的金属材料所制成的中空管体。

该导热管也可以是由固态碳基导热材料所制成的中空管体或是由铜基导热材料所制成的中空管体或是由铝基导热材料所制成的中空管体。

该导热管也可以是以一片以上的导热薄板成型为回旋流道并定位于该导热壳体内壁面。

该导热管于一定间距处可形成一缩口，借以改变该导热管的断面而使导热介质的流速改变产生喷流，以达到增加该导热管内壁面交换效能。

该导热介质及热传导介质均为可随温度改变而产生液气相变化的二相流体。

该导热介质及热传导介质可为高流速气体或液态流体。

该导热管内可设有可与其内管壁贴合的导热丝网，以使该导热管的内管壁与该导热丝网间达到热传递的作用。

该导热管内还可设有鳍片管，该鳍片管具有一可供该导热介质流动的中空状管体，以及延伸自该管体外壁面且能抵及该导热管内壁面的多数鳍片。

本发明的高密集热交换导管装置是以一中空管体状的导热管回旋方式绕集于一密闭状的导热壳体内，该导热壳体及导热管内分别充填有热传导介质及可流动的导热介质。借该导热壳体接触一发热元件，而使发热元件的热量可经导热壳体及充填于与导热管间的热传导介质以迅速且平均传导至导热管，并借由导热管内壁面与其间可流动的导热介质进行高效率的热交换作用。还可使导热管内的导热介质所吸收的热量传导至外散热装置进行散热作用，降温后的导热介质由外散热装置导回导热介质供应源，提供循环使用。

由此可知，本发明高密集热交换导管装置具有下列诸多优点：

1.适用范围广泛：由于目前泛用于各种可携式电器的散热装置，举凡各种3C产品诸如：NB、PDA、平板电脑…等产品，其基本特色均包括：俱携代性、体积小、功率高…等。其产品废热的排除更受限于空间狭小而须以平板状、甚至俱有3D空间规划的冷却排热构造。使用前述本发明高密集热交换导管装置1、2、3可使发热元件的发热量快速散发掉，且散热模组的规划可以高密集度方式执行。

2.热交换效率高：本发明为将散热片与风流的作业方式加以改变，以“封闭式”延长散热流体(即导热介质13、23、33、43)热交换的时间与表面积，使其热交换效率能有所提高。即使散热流体的流量集中、集束以提高流速产生“风寒效应”，以及使热交换的表面积以累计方式延长至数倍、数十倍甚至更高以发挥热交换效能的提升。另外，借由上列两种热交换效能的交换应用即可有效提高其单位面积/体积的散热效能，且对热集中量高的元件，如：各种积体电路、中央处理器CPU、投影灯泡，以及空间限制较大的产品如：NB、伺服器…等其散热效能更能突出。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是本发明第一较隹实施例的组合剖视示意图，显示导热管回旋绕集于导热壳体内的态样。

图2是第一较隹实施例的导热管断面图，显示导热管内充填导热介质的态样。

图3是第一较隹实施例的导热管轴向断面局部放大图，显示导热管管身局部形成缩口及导热介质流通过该缩口的态样。

图4是本发明第二较隹实施例的立体示意图。

图5是图4的5-5剖视线剖视图。

图6是本发明第三较隹实施例的导热管断面图。

图7是本发明第四较隹实施例的导热管断面图。

【具体实施方式】

如图1、2所示，本发明第一实施例的高密集热交换导管装置1包含有一导热壳体11，以及一以回旋方式绕集于该导热壳体11内并以金属材料加工成的导热管12。该导热壳体11可为密闭中空壳体，其具有一出口111及一入口112，且该导热壳体11可利用铜、铝或银等金属导热材料制作，也可使用如高分子材料或陶瓷复合材料等非金属导热材料。

而该导热管12可由高导热系数的金属材料所制成的中空管体，其可由一种以上的机械法加工出所须规格的绕线导管组或以线弹簧成型加工方式制成。当然也可使用石墨类具有高导热系数的碳基素材，或充添有铜、铝等的金属导热材料做为制造原料。另外，该导热管12具有一经由该导热壳体11的出口111穿出的输出端121，以及一经由该导热壳体11的入口112穿出的输入端122。该输入端122另与一导热介质供应源51相连接，而该输出端121则与一外散热装置52相接。该导热介质供应源51与该外散热装置52间并借一管路53而相通。

此外，前述导热壳体11及导热管12内分别充填有热传导介质15以及可流动的导热介质13。热传导介质15及该导热介质13均可为水、乙醇、冷媒物质等可产生液、氧二相变化的液体，或为如空气等的高流速气体，或为液态流体等，或为固态导热材料如：碳基材、陶瓷基材…等等。

以使用具有液、氧二相变化的导热介质13及热传导介质15为例，其未吸热前是呈液态，当导热壳体11接触一发热元件(图未示)，发热元件所产生的热量将传递给导热壳体11，使得导热壳体11内部于发热元件附近的液态热传导介质15将因吸热而逐渐气化14，随着远离发热元件而降温的热传导介质15再冷凝回复成液态，如此循环进行热交换作用。同时，另一部份热量也会传递给设置于该导热壳体11内部的导热管12，借由该导热管12回旋绕集设置，使得该导热管12内的导热介质13可流动区域增加，热交换时间与热交换表面积也相对提高，如此达到有效提升热交换的效能。

另外，为使热交换效能更形显着，本实施例的导热管12更可如图3所示，于特定间距处即形成一缩口123，借以改变该导热管12的断面，使得导热介质13的流速如图中箭号所示改变，即于接近缩口123处导热介质13将渐形集中成束，并快速通过缩口123而形成喷流，产生“风寒效应”，进而更能达到增加导热管12内壁面热交换的效能。且导热管12内的导热介质13所吸收的热量可传导至外散热装置52进行散热作用，降温后的导热介质13由外散热装置52导回导热介质供应源51，提供循环使用。

再者，当该导热介质为空气等高流速气体时，此时导热介质供应源可为风扇，而外散热装置则可为外界大气空间，即利用导热介质供应源将导热介质(即空气流体)输入导热管中，另于导热壳体内充填二相流态样的导热介质，以于实用上，发热元件所产生的热量经传递给导热壳体后，仍可借导热壳体内部的流体及导热管内的流体进行热扩散及散热功能，以达到快速且平均热导的热交换作用。

如图4、5所示，本发明第二实施例所示的高密集热交换导管装置2与前述第一实施例不同在于导热管22是以一片以上的导热薄板221成型为回旋流道222并定位于该导热壳体21内壁面。借此增加导热管22与导热壳体21的接触面积，进而提高导热管22内的导热介质23热交换表面积及接触时间，同样能达到增加热交换效能的作用。

如图6所示，本发明第三实施例所示的高密集热交换导管装置3与前述实施例不同在于该导热管32内设有可与其内管壁贴合的导热丝网34，导热介质33并充满于导热管32内部及导热丝网34缝隙中，借此透过导热管32传导的热量不但可直接由导热介质33进行热交换作用，更可经导热丝网34传递而与导热介质33充份接触，同样能增加热交换表面积及接触时间以达到热交换效果佳的功效。

如图7所示，本发明第四实施例与前述实施例不同在于该导热管42内设有鳍片管44，该鳍片管44具有一可供该导热介质43流动的中空状管体441，以及延伸自该管体441外壁面且能抵及该导热管42内壁面的复数鳍片442，导热介质43同样能充满于导热管42内部及鳍片管44的该等鳍片442间，借此更能增加热交换接触面积即接触时间，进而提高热交换效果。

此外，本发明高密集热交换导管装置的导热壳体也可加工成薄片式壳体，以供可挠式应用，该高密集热交换导管装置可依使用环境及条件的不同而轻易安置定位。

Claims

1.一种高密集热交换导管装置，其特征在于：其包括

2.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热壳体具有一出口及一入口，而导热管则具有一经由该出口穿出的输出端，以及一经由该入口穿出的输入端，该导热管的输入端另与一导热介质供应源相连接，而导热管的输出端则与一外散热装置相接，该导热介质供应源与外散热装置间并通过一管路而相连通。

3.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管是由具高导热系数的金属材料所制成的中空管体。

4.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管是由固态碳基导热材料所制成的中空管体。

5.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管是由铜基导热材料所制成的中空管体。

6.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管是由铝基导热材料所制成的中空管体。

7.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管是以一片以上的导热薄板成型为回旋流道并定位于该导热壳体内壁面。

8.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：

该导热管于一定间距处形成一缩口。

9.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：该导热介质及热传导介质均为可随温度改变而产生液气相变化的二相流体。

10.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：该导热介质及热传导介质为高流速气体。

11.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：该导热介质及热传导介质为液态流体。

12.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：该导热管内设有与其内管壁贴合的导热丝网。

13.如权利要求1所述高密集热交换导管装置，其特征在于：该导热管内设有鳍片管，该鳍片管具有一容置该导热介质的中空状管体，以及自该管体外壁面延伸且抵及该导热管内壁面的多数鳍片。