CN218270323U - 具有两种工作流体两相流循环的均温板组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，包含有一第一支架、一第二支架、至少一第一热导管和至少一第二热导管。第一热导管和第二热导管的两端分别接合于第一支架和第二支架。第一热导管进一步包含有一第一工作流体，第二热导管进一步包含有一第二工作流体。第一工作流体的两相流循环工作温度范围大于摄氏零度，第二工作流体的两相流循环工作温度范围跨过摄氏零度。第一热导管及第二热导管相邻且交错排列形成面板状。透过两种工作流体的协同运作，使得均温板组件有更宽广的两相流循环工作温度范围的同时，仍维持较佳的传导效率。
Description
技术领域
本实用新型系关于一种均温板，尤其是指一种具有装载不同工作流体两相流循环的热导管交错排列组合成面板状的均温板组件。
背景技术
以两相流循环做为热传导的蒸气腔热导管或均温板中，当工作环境温度介于摄氏0度到100度之间时，一般选择以水(H2O)做为两相流循环的工作流体。水的汽化潜热为1718K/kg焦耳，在此温度区间时，水做为均温板两相流循环的工作流体可以将均温板的功能发挥最大的效益。然而，在温度低于摄氏零度以下的低温工作环境中，水结冰导致液相工作流体及气相工作流体的两相流循环无法启动，热导管或均温板将失去功能。
在摄氏0度以下的低温工作环境下，通常选用熔点较低的流体来做为热导管或均温板中的工作流体，确保在低温状态下也能启动两相流循环的功能。一般低熔点的工作流体的汽化潜热皆远比水的汽化潜热低上许多，虽然能够维持两相流的循环，但是气态工作流体的蒸气压也非常大，造成热导管或均温板的两相流循环效率骤减。
然而，一些会在低温环境使用的电子产品，例如电池芯，在高温区的应用场景仍需要热导管或均温板能够展现出更大的解热及热传导功效，来防止电池芯过热现象。因此，对于均热及导热需要跨越摄氏零度以上和以下温区的电子产品而言，现有的两种不同工作流体的热导管或均温板技术，皆无法两全其美，难以满足实际应用场景上的需求。
实用新型内容
有鉴于此，为了解决以上所述的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其能克服现有技术的缺陷，使得在同一片均温板两相流循环的工作温度可以跨越摄氏零度以上及以下温区的同时，在摄氏零度以上的高温区亦能有较好的热传导功效。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于包含：
一第一支架；
一第二支架，平行于该第一支架；
至少一第一热导管，该至少一第一热导管的一端接合于该第一支架，另一端接合于该第二支架，该至少一第一热导管内设置一第一工作流体；以及
至少一第二热导管，该至少一第二热导管的一端接合于该第一支架，另一端接合于该第二支架，该至少一第二热导管内设置一第二工作流体；
其中，该第一工作流体的两相流循环工作温度范围大于摄氏零度，该第二工作流体的两相流循环工作温度范围从小于摄氏零度到大于摄氏零度，并且该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管相邻且交错排列而形成面板状。
其中，进一步包含有一焊锡，填置在邻近的该至少一第一热导管和该至少一第二热导管间的间隙。
其中，进一步包含有一固化导热胶，填置在该至少一第一热导管和该至少一第二热导管间的间隙。
其中，该第一工作流体为水。
其中，该第二工作流体为丙酮、乙醇及四氟乙烷的其中一者。
其中，该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管的交错排列方式为2个该第一热导管及1个该第二热导管依序周期性排列。
其中，该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管的交错排列方式为1个该第一热导管及2个该第二热导管依序周期性排列。
其中，该等热导管的材料为铜或铜铝复合材料，并且该至少一第二热导管的材料为铝。
其中，该第一热导管内包含有一由金属粉末烧结式、金属网式、微沟槽式或浆料印刷烧结式形成的第一毛细结构，该第二热导管内包含有一由金属粉末烧结式、金属网式、微沟槽式或浆料印刷烧结式形成的第二毛细结构。
其中，第一热导管的截面形状以及第二热导管的截面形状分别为方形、长方形、半圆形、圆形、圆扁形及梯形的其中之一。
综上所述，本实用新型的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件透过适配不同工作温度范围的工作流体来主导两相流循环，在温度小于摄氏零度时先以熔点较低的第二工作流体运行两相流循环；且在温度高于摄氏零度时，第一工作流体及第二工作流体同时运行并由第一工作流体主导两相流循环。两个支架结构轻巧，用于固定多个导热管，达到节省材料、减轻重量的效果。本实用新型克服了在高纬度或环境温度过低的电子产品应用场景下均温板无法运作，或者在高温场景下均温板性能不彰的两难问题。并且，本实用新型的均温板组件可被轻易地改变热导管的种类比例及排序设计，以分别提升不同使用情境中的导热及均温效果。
附图说明
图1显示了本实用新型一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的示意图。
图2显示了本实用新型另一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的示意图。
图3A显示了图2具体实施例中均温板组件沿着AA切线的结构剖面示意图。
图3B显示了图3A中均温板组件进一步局部放大的结构剖面示意图。
图4显示了本实用新型另一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的剖面示意图。
图5显示了本实用新型一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的应用示意图。
图6显示了本实用新型一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的热导管排序示意图。
图7显示了本实用新型另一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的热导管排序示意图。
具体实施方式
为了让本实用新型的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。需注意的是，这些具体实施例仅为本实用新型代表性的具体实施例，其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本实用新型或对应的具体实施例。又，图中各元件仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，本实用新型的步骤编号仅为区隔不同步骤，并非代表其步骤顺序，合先叙明。
请参阅图1。图1显示了本实用新型一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的示意图。为求示意，图1的第二支架2并未接触热导管；在实际状况中，第二支架2与多个热导管处于接合状态。
如图1所示，本具体实施例的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件V包含有一第一支架1、一第二支架2、至少一第一热导管3和至少一第二热导管4。第二支架2平行于第一支架1。第一热导管3的一端接合于第一支架1，另一端接合于第二支架4，第一热导管3进一步包含有一第一工作流体(图未示)，设置于至少一第一热导管3内。第二热导管4的一端接合于第一支架1，另一端接合于第二支架2，第二热导管4进一步包含有一第二工作流体(图未示)，设置于第二热导管4内。第一工作流体的两相流循环工作温度范围大于摄氏零度，第二工作流体的两相流循环工作温度范围从小于摄氏零度到大于摄氏零度。至少一第一热导管3以及至少一第二热导管4相邻且交错排列而形成面板状。
图1中所示的第一热导管3和第二热导管4为圆柱状，实务上，第一热导管3和第二热导管4至少一者也可以是被略为轧扁加工的扁平状。图1中所示的第一支架1 和第二支架2为条状，实务上，只要能将热导管成列的固定于其上，第一支架1和第二支架2不限于任何形状。第一支架1和第二支架2也可以是单一连续性元件的两个部位，但基于节省材料、减轻重量和减少热阻，分开的两个支架元件具有更好的效益。
图1中的第一热导管3和第二热导管4的长度及径宽相同，于实务中，两者尺寸也可不一致，根据工作环境所需的尺寸、设计或需求而决定。第一支架1和第二支架2可以各种方式接合第一热导管3和第二热导管4，例如软焊、硬焊、粘合、卡固等。
第一热导管3内第一工作流体的两相流循环工作温度范围大于摄氏零度，表示第一热导管3不适合在小于摄氏零度的环境中工作；第二热导管4内第二工作流体的两相流循环工作温度范围从小于摄氏零度到大于摄氏零度，表示第二热导管4适合在小于摄氏零度的环境中工作。然而能横跨摄氏零度两边温区的第二工作流体，例如丙酮、氨、甲醇、乙醇、四氟乙烷、氢氟烃类化学制冷剂等，单位体积下所能携带的潜热有限。而第一工作流体在单位体积下所能携带的潜热，会高于第二工作流体，例如水(H2O)。因此将第一热导管3和第二热导管4两者交错排列的设计下，摄氏零度下以第二工作流体实现两相流循环，摄氏零度上第一工作流体带领第二工作流体进行更高效率的两相流循环。
请参阅图2。图2显示了本实用新型另一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的示意图。如图2所示，本具体实施例的均温板组件V进一步包含有一焊锡5，填置在邻近的第一热导管3和第二热导管4间的间隙。焊锡5除了用于加强固定第一热导管3和第二热导管4的位置，同时也协助第一热导管3和第二热导管4彼此间的跨管热传导。
请参阅图3A和图3B。图3A显示了图2具体实施例中的均温板组件沿着AA切线的结构剖面示意图。图3B显示了图3A的均温板组件局部放大的结构剖面示意图。如图3A及图3B所示，第一热导管3内有一第一蒸气腔30，用于乘载气相第一工作流体并设置有第一毛细结构31乘载液相第一工作流体。第二热导管4内有一第二蒸气腔 40，用于乘载气相第二工作流体并设置有第二毛细结构41乘载液相第二工作流体。第一毛细结构31及第二毛细结构41分别由金属粉末烧结式、金属网式、微沟槽式及浆料印刷烧结式的其中一者而形成。根据第一工作流体和第二工作流体的不同特性，第一毛细结构31及第二毛细结构41两者可相同或不同，根据第一工作流体及第二工作流体的特性而设计。在图3B所举实施例中，第一毛细结构31是属于微沟槽式；第二毛细结构41是属于浆料印刷烧结式。
图3A和图3B所示的第一热导管3和第二热导管4的截面形状为长方形，实务上，第一热导管的截面形状以及第二热导管的截面形状可以分别为方形、半圆形、圆形、圆扁形或梯形。
请参阅图4。图4显示了本实用新型另一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的剖面示意图。如图4所示，本具体实施例的均温板组件V进一步包含有一固化导热胶6，填置在邻近的第一热导管3和第二热导管4间的间隙。固化导热胶6除了用于加强固定第一热导管3和第二热导管4的位置，同时也协助第一热导管3和第二热导管4彼此间的跨管热传导，以及加强了发热源、散热区和热导管之间的热传导。
请参阅图5。图5显示了本实用新型一具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的应用示意图。如图5所示，于本具体实施例中，均温板组件V 可置放在多颗电池B之间。此时，均温板组件V的两个外侧面都覆有固化导热胶6，透过固化导热胶6、第一热导管3和第二热导管4的传导，将热能从靠近第一支架处传递至靠近第二支架处；或将热能从靠近第二支架处传递至靠近第一支架处，以此来降低不同电池芯之间因高密度组装所造成的温度不均现象。另需注意的是，在不同实施例中，根据实际需求，多个热导管可能是相互接触；或者如图5所示，多个热导管略为分开，中间以焊锡5填补及固定。
请参阅图6和图7。图6和图7显示了本实用新型两个具体实施例中具有两种工作流体两相流循环的均温板组件的热导管排序示意图。图6中，第一热导管3以及第二热导管4的交错排列方式为2个第一热导管3及1个第二热导管4依序周期性排列，也就是每两个第一热导管3就会轮到一个第二热导管4。当环境中摄氏零度以下的情况较少见时，为了加强摄氏零度以上的传导效率，可选用较高比例的第一热导管3如图6。图6中仅显示八个热导管，但并非对热导管的数量限制。
图7中，第一热导管3以及第二热导管4的交错排列方式为1个第一热导管及2 个第二热导管依序周期性排列，也就是每两个第二热导管4第一热导管3就会轮到一个第一热导管3。当环境中摄氏零度以下的情况较为常见时，为了加强摄氏零度以下的传导能力，可选用较高比例的第二热导管4如图7。图7中仅显示八个热导管，但并非对热导管的数量限制。
在一具体实施例中，均温板组件中每一第一热导管3中的第一工作流体的注液量可以不同；每一第二热导管4中的第二工作流体的注液量可以不同。多个第一热导管3的注液量可以是第一热导管3内空间容积的10％、8％、6％、4％和2％；多个第二热导管4的注液量可以是第二热导管4内空间容积的10％、8％、6％、4％和2％。借此注液量设计，可以在不同温度下都匹配有最佳两相流循环效率的热导管。因此，在不同的工作温度下，均温板组件都能够产生良好的功能。
综上所述，具有两种工作流体两相流循环的均温板组件透过适配不同工作温度范围的工作流体来主导两相流循环，在温度小于摄氏零度时先以熔点较低的第二工作流体运行两相流循环；且在温度高于摄氏零度时，第一工作流体及第二工作流体同时运行并由第一工作流体主导两相流循环。两个支架结构轻巧，用于固定多个导热管，达到节省材料、减轻重量和减少热阻的效果。本实用新型克服了在高纬度或环境温度过低的电子产品应用场景下均温板无法运作，或者在高温场景下均温板性能不彰的两难问题。并且，本实用新型的均温板组件可被轻易地改变热导管的种类比例及排序设计，以分别提升不同使用情境中的导热及均温效果。
由以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本实用新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (10)
1.一种具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于包含：
一第一支架；
一第二支架，平行于该第一支架；
至少一第一热导管，该至少一第一热导管的一端接合于该第一支架，另一端接合于该第二支架，该至少一第一热导管内设置一第一工作流体；以及
至少一第二热导管，该至少一第二热导管的一端接合于该第一支架，另一端接合于该第二支架，该至少一第二热导管内设置一第二工作流体；
其中，该第一工作流体的两相流循环工作温度范围大于摄氏零度，该第二工作流体的两相流循环工作温度范围从小于摄氏零度到大于摄氏零度，并且该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管相邻且交错排列而形成面板状。
2.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，进一步包含有一焊锡，填置在邻近的该至少一第一热导管和该至少一第二热导管间的间隙。
3.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，进一步包含有一固化导热胶，填置在该至少一第一热导管和该至少一第二热导管间的间隙。
4.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该第一工作流体为水。
5.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该第二工作流体为丙酮、乙醇及四氟乙烷的其中一者。
6.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管的交错排列方式为2个该第一热导管及1个该第二热导管依序周期性排列。
7.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该至少一第一热导管以及该至少一第二热导管的交错排列方式为1个该第一热导管及2个该第二热导管依序周期性排列。
8.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该等热导管的材料为铜或铜铝复合材料，并且该至少一第二热导管的材料为铝。
9.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，该第一热导管内包含有一由金属粉末烧结式、金属网式、微沟槽式或浆料印刷烧结式形成的第一毛细结构，该第二热导管内包含有一由金属粉末烧结式、金属网式、微沟槽式或浆料印刷烧结式形成的第二毛细结构。
10.如权利要求1所述的具有两种工作流体两相流循环的均温板组件，其特征在于，第一热导管的截面形状以及第二热导管的截面形状分别为方形、长方形、半圆形、圆形、圆扁形及梯形的其中之一。
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