CN201892455U - 一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，包括：壳体、板体、管体、至少一个散热组件；所述壳体具有腔室，该腔室内具有蒸发部，该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，该第一流道至少一端为自由端并连接一自由区域；所述板体对应盖合前述壳体，并封闭该腔室；该管体具有一个第二流道，所述管体两端连接前述壳体，该第二流道连通前述蒸发部；该散热组件串套在前述管体外部，所述管体及该散热组件共同界定一个冷凝部；对冷凝部通过适当的减压设计，产生低压端，形成驱动压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置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在管体及本体中循环传递热量。

Description

一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置

技术领域

本实用新型涉及一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，尤指一种不需任何毛细结构即可增强环路式热虹吸装置的汽液循环，降低热阻的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置。

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。例如在家用或商用计算机及通讯机箱及家用或工业用的热交换机/器其在实际运作时，其内部便有多项电子零件产生热量，其中又以执行运算的电子晶体或组件所产生的热量最大，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所述多个电子组件的重要角色，使所述多个电子组件能维持在正常工作温度以发挥应有的功能。

而水冷技术其仅开始被广泛的运用在个人计算机上，但未被用积极运用于其它诸如通讯及家用或工业用的热交换机/器，虽然水冷技术看似省去了体积庞大的散热片，但其实是将系统内热源的热搜集到工作流体中，然后再通过热交换器统一与空气做热交换的动作，因为管陆长度可以自行变更，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；但是水冷系统需要一个泵浦来推动工作流体流动，而且还需要一个储水箱，所以整个系统仍有泵浦可靠度问题、管陆泄露问题…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的一，不过，这是因为个人计算机得体积较庞大，而且外部也较无空间上限制，但在通讯机箱及家用或工业用的热交换机/器就不同了，上述多个装置目前皆朝向越轻薄短小的特性 发展，其整体空间有限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或直接以小型的散热器来做热转移，然后再使用散热鳍片做热交换的动作；有鉴于此，业界无不积极寻找热通量更高的散热技术，以应对接踵而来的庞大散热需求。

现有技术也可透过热管、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在其内壁成型一烧结体，作为毛细结构使用，其主要制程是先将铜质颗粒或粉末填充于该内壁内，再将其金属(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)事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，故甚不适当。

此外还可运用传统环路式热虹吸装置作为热传组件使用，虽然该传统环路式热虹吸装置可达到热传效果，但由于其主要应用毛细及重力驱动汽、液循环；因此易受到重力驱动得限制，除此的外环路虹吸装置的整体热阻较高外，环路式热虹吸装置的倾侧角度限制也较高，设计应用时的限制增加。

因此，目前市场上all in one PC，or通讯RRU模块，都使用heatpipe cooler solution.但是heat pipe有载热量限制，必须使用多根进而造成成本较高的缺点，且同时该散热热阻也不一定可以达到CPU散热热阻要求。

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。

所以现有技术的热管或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。

实用新型内容

本实用新型主要在于提供一种提供增强环路式热管的汽液循环，降低热阻的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置。

本实用新型还在于提供一种无需使用烧结毛细的制程，降低成本的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置。

为达上述的目的，本实用新型提供一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，系包含：壳体、板体、管体、至少一个散热组件；所述壳体具有腔室，该腔室内具有蒸发部，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为自由端并连接一自由区域；所述板体对应盖合前述壳体，并封闭该腔室；该管体具有第二流道，所述管体两端连接前述壳体，且所述第二流道连通前述蒸发部；该散热组件串套于前述管体外部，所述管体及该散热组件共同界定一个冷凝部。

通过本实用新型的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，在压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置中以第一导流体与另一个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，形成驱动压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置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于本体及管体中传递热量，并且大幅提升热传效率及降低制造成本。

附图说明

图1是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例立体分解图；

图2是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例立体组合图；

图3是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例剖 视图；

图4是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例另一态样蒸发部正视图；

图5是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例另一态样蒸发部正视图；

图6是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第二实施例蒸发部正视图；

图7是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第二实施例另一态样蒸发部正视图；

图8是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例另一态样蒸发部正视图；

图9是本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例另一态样立体组合图。

图中：

壳体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

自由区域1213

第一间距1214

凹坑1215

板体2

管体3

第二流道31

散热组件4

冷凝部5

泵浦6

蒸发气泡7

具体实施方式

按照本实用新型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1、2、3，如图所示本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第一实施例，所述压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，包括：壳体1、板体2、管体3、至少一个散热组件4；

所述壳体1具有腔室11，腔室11具有：蒸发部12，所述蒸发部12设于腔室11内，蒸发部12具有多个第一导流部121，所述第一导流部121由多个第一导流体1211间隔排列所组成，所述多个第一导流体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1213。

在本实施例中所述第一导流体1211为一长条状肋条，所述多个长条状肋条横向间隔排列，所述第一流道1212形成于所述多个长条状肋条的间，该长条状肋条也可呈波浪状(如图4所示)。

所述第一导流体1211也可纵向间隔排列，即纵向非连续式排列(如图5所示)。

所述板体2对应盖合壳体1，并封闭腔室11。

所述管体3具有第二流道31，所述管体3两端连接壳体1，第二流道31连通前述蒸发部12。

散热组件4串套于前述管体3外部，所述管体3及散热组件4共同界定一个冷凝部5，冷凝部5上可装设有风扇(图中未示出)。

所述散热组件4可为散热鳍片组及散热器其中任意一种，在本实施例中是以散热鳍片组作为说明，但并不引以为限。

见图6、7，如图所示本实用新型压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置第二实施例，本实施例部分结构及组件间的关连性与第一实施例相同，在此不再赘述，本实施例与前述第一实施例不同的处为蒸发部12的第一导流体为一肋条1211，所述多个肋条具有第一顶角1211a及第一刃边1211b及第二刃边1211c，所述第一、二刃边1211b、1211c相交于第一顶角1211a，所述多个第一流道1212形成于所述多个肋条1211间，并所述多个第一导流部121间具有第一间距1214。

第一刃边1211b也可呈不连续排列，所述第二刃边1211c也可呈不连续排列(如图7所示)。

见图8，如图所示，前述第一实施例中的第一导流体1211间具有多个凹坑1215，所述凹坑1215呈圆形及方形及三角形及鱼鳞状及几何形状其中任意一种，在本实施例是采鱼鳞状作为说明，但并不引以为限，所述凹坑1215彼此间的排列方式的可呈等距或非等距的排列方式，当然所述第二实施例也可在所述多个第一导流体1211间设有多个凹坑1215。

见图4至9，如图所示，本实用新型第一实施例及第二实施例提出两相压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置循环冷却技术，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等冷媒其中任意一种，压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置的腔室11中为抽真空的状态，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7于蒸发部12的自由端1212a汇流后，流经自由区域1213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5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，当然也可在所述本体1及管体2间再另设置泵浦6，可避免工作流体在腔室11内发生干烧的现象(如图9所示)。

在压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置的蒸发部12以及(或)冷凝部13与管体2中，设置适当的第一、二流道1212、31在蒸发部12内利用接近定容加热的方式提高工作流体的压力，产生驱动汽、液循环所需的高压；以及(或)在汽态工作流体的出口处利用自由膨胀与冷凝将压的方式降低汽、液循环低压端的压力；以及(或)将蒸发部12受热面制成利于提升沸腾热传性能的表面(如鳞状表面、鳞状与肋条复合表面等)，降低沸点温度、提高热传系数、导引蒸汽流向；以及(或)将冷凝表面制成斥水性表面，促进工作流体离开冷却面；增强压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置的汽液循环，降低热阻。

压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置的外型，蒸发部12置于下方，冷凝部41置于上方，以管体3连结成一环路，工作流体在蒸发部12受热增压，将汽体经过管体3推送到上方的冷凝部41，冷凝成液体，再借重力回蒸发部12，当工作流体在蒸发部12受热越多，气体压力越高，促始汽水循环速度越快，热阻也就越低，然而电子组件在高温高热的环境，寿命都会减短，利用高温或高热产生的高压，并不理想，所以本实用新型在冷蒸发部12内利用接近定容加热的方式，提高工作流体的压力，产生驱动汽、液循环所需的高压；以及(或)于汽态工作流体的出口处利用自由膨胀与冷凝将压的方式降低汽、液循环低压端的压力。这种蒸发部12相对于现有的环路式热管装置，有下列优点：

1、在低热的情况下，热阻更低，可以提供电子元器件较佳的散热能力。

2、热阻随冷凝部相对于蒸发部置放角度的变化影响小，即，热阻的变化在仰角角度90度下降到30度，热阻只有升高约20％，本实用新型最大的优点是冷凝部相对于蒸发部的仰角很小时，汽水循环就能启动。

3.管体中无需设置任何毛细结构即可驱动工作流体循环。

Claims (10)

1.一种压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，包括：

壳体，具有腔室，该腔室内具有蒸发部，该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，该第一流道至少一端为自由端并连接一个自由区域；

板体，对应盖合所述壳体，并封闭所述腔室；

管体，具有一个第二流道，所述管体两端连接所述壳体，所述第二流道连通前述蒸发部；

至少一个散热组件，串套在前述管体外部，所述管体及所述散热组件共同界定一个冷凝部。

2.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述散热组件为散热鳍片组及散热器其中任意一种。

3.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，第一导流体为一长条状肋条，所述多个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的间。

4.如权利要求3所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述第一导流体纵向间隔排列。

5.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述第一导流体为一肋条，所述多个肋条具有第一顶角及第一刃边及第二刃边，所述第一、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多个肋条间，且所述多个第一导流部间具有第一间距。

6.如权利要求5所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，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。

7.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述多个第一导流体间具有多个凹坑。

8.如权利要求7所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特 征在于，所述凹坑呈圆形及方形及三角形及鱼鳞状其中任意一种。

9.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述管体及本体间更设有一个泵浦。

10.如权利要求1所述的压力梯度驱动的低压环路式热虹吸装置，其特征在于，所述冷凝部上可装设风扇。 

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