TW202221274A - 立體傳熱裝置 - Google Patents

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Abstract

一種立體傳熱裝置包含一第一導熱殼、一第二導熱殼、多個支撐結構、至少一延伸傳導結構、至少一毛細結構及至少一熱管。第二導熱殼具有至少一穿孔，且第二導熱殼裝設於第一導熱殼，以令第一導熱殼與第二導熱殼共同形成一液密腔室。這些支撐結構之一端連接於第一導熱殼。這些支撐結構之另一端連接於第二導熱殼。延伸傳導結構連接於這些支撐結構之至少部分。毛細結構疊設於第一導熱殼、這些支撐結構之部分及至少一延伸傳導結構。熱管穿設於穿孔。

Description

立體傳熱裝置
本發明係關於一種傳熱裝置，特別是一種立體傳熱裝置。
均溫板的技術原理類似於熱管，但在傳導方式上有所區別。熱管為一維線性熱傳導，而真空腔均熱板中的熱量則是在一個二維的面上傳導，因此效率更高。具體來說，均溫板主要包括一腔體及一毛細結構。腔體內部具有一中空腔室，且中空腔室用以供一工作流體填注。毛細組織佈設在中空腔室內。腔體受熱部分稱為蒸發區。腔體散熱的部分稱為冷凝區。工作流體在蒸發區吸收熱量汽化並迅速擴張至整個腔體。在冷凝區放出熱量冷凝成液態。接著，液態工質通過毛細結構返回蒸發區，而形成一冷卻循環。
然而，目前的均溫板和熱管皆個別獨立運作，導致個別就均溫板或個別就熱管而言，皆僅是平面式或直線式的個別傳熱，而非整體式的立體傳熱，換言之，散熱效果尚未完全發揮。
本發明在於提供一種立體傳熱裝置，藉以令散熱裝置由平面式傳熱或直線式傳熱轉換成立體式傳熱，以提升立體傳熱裝置的散熱效率。
本發明之一實施例所揭露之立體傳熱裝置包含一第一導熱殼、一第二導熱殼、多個支撐結構、至少一延伸傳導結構、至少一毛細結構及至少一熱管。第二導熱殼具有至少一穿孔，且第二導熱殼裝設於第一導熱殼，以令第一導熱殼與第二導熱殼共同形成一液密腔室。這些支撐結構之一端連接於第一導熱殼。這些支撐結構之另一端連接於第二導熱殼。延伸傳導結構連接於這些支撐結構之至少部分。毛細結構疊設於第一導熱殼、這些支撐結構之部分及至少一延伸傳導結構。熱管穿設於穿孔。
根據上述實施例之立體傳熱裝置，透過將均溫板和熱管之複合，以將均溫板之平面式傳熱或熱管之直線式傳熱擴充為立體式傳熱，進而提升立體傳熱裝置的散熱效率。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
請參閱圖1至圖3。圖1為根據本發明第一實施例所述之立體傳熱裝置的立體示意圖。圖2為圖1的分解示意圖。圖3為圖1之剖面示意圖。
本實施例之立體傳熱裝置10包含一第一導熱殼100、一第二導熱殼200、多個支撐結構310、320、330、多個延伸傳導結構350、多個毛細結構410、420、430及至少一熱管500。
第一導熱殼100第二導熱殼200與的材質例如為金屬，並例如由鈑金沖壓製成。第二導熱殼200裝設於第一導熱殼100，以令第一導熱殼100與第二導熱殼200共同形成一液密腔室S。
第一導熱殼100包含一底板110、一環形側板120、一第一凸包結構130及一第二凸包結構140。環形側板120連接於底板110之周圍。第一凸包結構130自底板110朝遠離第二導熱殼200的方向凸起。第二凸包結構140自第一凸包結構130朝遠離第二導熱殼200的方向凸起。第二凸包結構140之外側具有一熱接觸面F。熱接觸面F用以接觸一熱源(未繪示)。熱源例如為中央處理器或影像處理器。第二導熱殼200具有多個穿孔210。
這些支撐結構310、320、330之一端連接於第一導熱殼100，這些支撐結構310、320、330之另一端連接於第二導熱殼200。詳細來說，這些支撐結構310、320、330包含多個第一支撐結構310、多個第二支撐結構320及多個第三支撐結構330。這些第一支撐結構310凸出於第一導熱殼100之底板110之內表面111。這些第二支撐結構320凸出於第一導熱殼100之第一凸包結構130之內表面131。這些第三支撐結構330凸出於第一導熱殼100之第二凸包結構140之內表面141，且第一支撐結構310與第二支撐結構320的直徑D1大於第三支撐結構330的直徑D2。
多個延伸傳導結構350連接於這些支撐結構310、320、330之至少部分。詳細來說，這些延伸傳導結構350凸出於第一導熱殼100之第二凸包結構140之內表面141，並彼此平行。即這些延伸傳導結構350與第一導熱殼100熱接觸。此外，這些延伸傳導結構350例如連接於這些第三支撐結構330之至少部分。
在本實施例中，這些延伸傳導結構350例如為具有不同長度的矩形，但並不以此為限。在其他實施例中，延伸傳導結構也可為非矩形，只要在液密腔室S中能提供所需的蒸氣壓降及減少因粉燒結毛細結構的毛細作用引起的高液體壓降即可。
在本實施例中，支撐結構310、320、330及延伸傳導結構350例如藉由沖壓成型、電腦銑床或其他方式而為一體成型之結構，但並不以此為限。在其他實施例中。支撐結構及延伸傳導結構亦可利用如熔接(welding)、擴散接合(diffusion bonding)、熱壓(thermal pressing)、軟焊(soldering)、硬焊(brazing)、黏著劑等接合技術耦接於第一導熱殼。
在本實施例中，這些延伸傳導結構350彼此平行，但並不以此為限。在其他實施例中，這些延伸傳導結構也可以呈放射狀排列。
在本實施例中，這些延伸傳導結構350僅連接於這些第三支撐結構330之至少部分，但並不以此為限。在其他實施例中，這些延伸傳導結構亦可連接於這些第一支撐結構310之至少部分或這些第二支撐結構320之至少部分。
在本實施例中，這些延伸傳導結構350與第二導熱殼200分離，但並不以此為限。在其他實施例中，這些延伸傳導結構350亦可與第二導熱殼200熱接觸。
在本實施例中，延伸傳導結構350的數量為多個，但並不以此為限。在其他實施例中，延伸傳導結構的數量也可以僅為單個。
這些毛細結構410、420、430係選自於由金屬網、粉末燒結體及陶瓷燒結體所構成之群組。這些毛細結構410、420、430例如包含包含一第一毛細結構410、一第二毛細結構420及一第三毛細結構430。第一毛細結構410疊設於第一導熱殼100之底板110之至少部分內表面111、環形側板120之至少部分內表面121、第一凸包結構130之至少部分內表面131。第二毛細結構420圍繞設置於部分這些第一支撐結構310及部分這些第二支撐結構320。第三毛細結構430圍繞設置於部分這些第三支撐結構330。第一毛細結構410的厚度T1大於第三毛細結構430的厚度T2。第三毛細結構430的厚度T2小於第二毛細結構420的厚度T3。由於毛細越薄，蒸發熱阻越低，故在滿足蒸發的前提下，第三毛細結構430的厚度T2會設計較薄，以降低第三毛細結構430的熱阻值。經計算，當第三毛細結構430的厚度由0.4毫米變厚為0.6毫米時，熱阻值也由0.0222°C/W變為0.0333°C/W。
在本實施例中，第一毛細結構410、第二毛細結構420與第三毛細結構430的厚度關係並非用以限制本發明，在其他實施例中，也可以改為第一毛細結構的厚度小於第三毛細結構的厚度與第三毛細結構的厚度大於第二毛細結構的厚度。
此外，第二毛細結構420還可以疊設於至少部分第二凸包結構140的內表面141，並包覆這些延伸傳導結構350。
在本實施例中，毛細結構410、420、430的數量為多個，但並不以此為限。在其他實施例中，毛細結構的數量也可以僅為單個。
這些熱管500分別穿設於這些穿孔210，且這些熱管500分別抵靠於第一導熱殼100之底板110之內表面111、第一凸包結構130之內表面131及第二凸包結構140之表面141。熱管500之一端具有一開口510及二缺口520。二缺口520連通開口510，且開口510透過二缺口520連通液密腔室S。缺口520用以供工作流體流過。工作流體例如為蒸氣。
在本實施例中，由於熱管500抵靠第一導熱殼100，使得熱管500需設置缺口，以令熱管500的內部空間透過缺口520與液密腔室S相連通，但並不以此為限。在其他實施例中，若熱管未抵靠第一導熱殼100，則熱管亦可以不需設置缺口。即熱管可以直接透過開口與液密腔室S相連通。
在本實施例中，這些熱管500之毛細結構(未繪示)分別例如以金屬鍵鍵結的方式連接於這些毛細結構410、420、430，但並不以此為限。在其他實施例中，這些熱管之毛細結構亦可單純抵靠於這些毛細結構。所謂之二毛細結構以金屬鍵鍵結的方式連接係指例如透過燒結製程讓二毛細結構相連接，以提升二毛細結構傳遞流體的速度，進而提升立體傳熱裝置10的散熱效率。
在本實施例中，熱管500的數量為多個，但並不以此為限。在其他實施例中，熱管的數量也可以僅為單個。
根據上述實施例之立體傳熱裝置，透過將均溫板和熱管之複合，以將均溫板之平面式傳熱或熱管之直線式傳熱擴充為立體式傳熱，進而提升立體傳熱裝置的散熱效率。
此外，在部分實施例中，相較於單純抵靠的二毛細結構，透過金屬鍵鍵結的二毛細結構可提升自第二毛細結構傳遞流體至第一毛細結構的速度，進而進一步提升立體傳熱裝置的散熱效率。
雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10:立體傳熱裝置 100:第一導熱殼 110:底板 111:內表面 120:環形側板 121:內表面 130:第一凸包結構 131:內表面 140:第二凸包結構 141:內表面 200:第二導熱殼 210:穿孔 310、320、330:支撐結構 310:第一支撐結構 320:第二支撐結構 330:第三支撐結構 350:延伸傳導結構 410、420、430:毛細結構 410:第一毛細結構 420:第二毛細結構 430:第三毛細結構 500:熱管 510:開口 520:缺口 D1、D2:直徑 F:熱接觸面 S:液密腔室 T1~T3:厚度
圖1為根據本發明第一實施例所述之立體傳熱裝置的立體示意圖。 圖2為圖1的分解示意圖。 圖3為圖1之剖面示意圖。
10:立體傳熱裝置
100:第一導熱殼
110:底板
111:內表面
120:環形側板
121:內表面
130:第一凸包結構
131:內表面
140:第二凸包結構
141:內表面
200:第二導熱殼
210:穿孔
310、320、330:支撐結構
310:第一支撐結構
320:第二支撐結構
330:第三支撐結構
350:延伸傳導結構
410、420、430:毛細結構
410:第一毛細結構
420:第二毛細結構
430:第三毛細結構
500:熱管
510:開口
520:缺口
D1、D2:直徑
F:熱接觸面
S:液密腔室
T1~T3:厚度

Claims (16)

  1. 一種立體傳熱裝置，包含： 一第一導熱殼；一第二導熱殼，具有至少一穿孔，且該第二導熱殼裝設於該第一導熱殼，以令該第一導熱殼與該第二導熱殼共同形成一液密腔室；多個支撐結構，該些支撐結構之一端連接於該第一導熱殼，該些支撐結構之另一端連接於該第二導熱殼；至少一延伸傳導結構，連接於該些支撐結構之至少部分；至少一毛細結構，疊設於該第一導熱殼、該些支撐結構之部分及該至少一延伸傳導結構；以及至少一熱管，穿設於該至少一穿孔。
  2. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一毛細結構係選自於由金屬網、粉末燒結體及陶瓷燒結體所構成之群組。
  3. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該熱管之一端具有一開口，該開口連通該液密腔室。
  4. 如請求項3所述之立體傳熱裝置，其中該熱管之該開口處具有一缺口，該缺口連通該開口。
  5. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該熱管之毛細結構與該至少一毛細結構相連接。
  6. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該熱管之毛細結構以金屬鍵鍵結的方式連接於該至少一毛細結構。
  7. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該第一導熱殼包含一底板、一環形側板、一第一凸包結構及一第二凸包結構，該環形側板連接於該底板之周圍，該第一凸包結構自該底板朝遠離該第二導熱殼的方向凸起，該第二凸包結構自該第一凸包結構朝遠離該第二導熱殼的方向凸起，該些支撐結構凸出於該底板、該第一凸包結構及該第二凸包結構，該至少一延伸傳導結構凸出於該第二凸包結構，該至少一毛細結構疊設於該底板之內表面、該環形側板之內表面、該第一凸包結構之內表面、該第二凸包結構之內表面及該些支撐結構。
  8. 如請求項7所述之立體傳熱裝置，其中該些支撐結構包含多個第一支撐結構、多個第二支撐結構及多個第三支撐結構，該些第一支撐結構凸出於該底板之內表面，該些第二支撐結構凸出於該第一凸包結構之內表面，該些第三支撐結構凸出於該第二凸包結構之內表面，且該第一支撐結構與該第二支撐結構的直徑大於該第三支撐結構的直徑，該至少一延伸傳導結構連接於該些第三支撐結構之部分。
  9. 如請求項8所述之立體傳熱裝置，其中該至少一毛細結構包含一第一毛細結構、一第二毛細結構及一第三毛細結構，該第一毛細結構疊設於該底板之至少部分內表面、該環形側板之至少部分內表面、該第一凸包結構之至少部分內表面，該第二毛細結構圍繞設置於部分該些第一支撐結構及部分該些第二支撐結構，該第三毛細結構圍繞設置於部分該些第三支撐結構，該第一毛細結構的厚度大於該第三毛細結構的厚度，該第三毛細結構的厚度小於該第二毛細結構的厚度。
  10. 如請求項9所述之立體傳熱裝置，其中該第二毛細結構疊設於至少部分該第二凸包結構的內表面。
  11. 如請求項10所述之立體傳熱裝置，其中該第二毛細結構包覆該至少一延伸傳導結構。
  12. 如請求項11所述之立體傳熱裝置，其中該第二毛細結構以及該第三毛細結構與該第二導熱殼熱接觸。
  13. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一穿孔與該至少一熱管的數量為多個，該些熱管分別穿設於該些穿孔，且該些熱管分別抵靠於該底板之內表面、該第一凸包結構之內表面及該第二凸包結構之表面。
  14. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一延伸傳導結構的數量為多個，該些延伸傳導結構彼此平行。
  15. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一延伸傳導結構與該第一導熱殼熱接觸。
  16. 如請求項1所述之立體傳熱裝置，其中該至少一延伸傳導結構與該第二導熱殼分離。
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