TWI426860B - 熱交換裝置及應用熱交換裝置的密閉式電器設備 - Google Patents

Description

熱交換裝置及應用熱交換裝置的密閉式電器設備

本發明係關於一種密閉式電器設備及其熱交換裝置。

隨著電子產品朝向高性能發展，也造成電子產品的發熱溫度越來越高，因而容易產生不穩定現象，影響電子產品可靠度與使用壽命，因此散熱已成為電子產品的重要課題之一。在密閉式電器設備中，通常會利用熱交換裝置來對密閉式電器設備內部作散熱。

圖1A為習知熱交換裝置1的分解示意圖，圖1B為圖1A所示熱交換裝置1的側視剖面圖。該熱交換裝置1是由內循環風扇11、外循環風扇12以及熱交換單元13設置在殼體14內，並由蓋體15蓋合所形成。其中內循環風扇11與外循環風扇12分別設置在熱交換單元13的上下兩側。因此，當內循環風扇11轉動時密閉式電器設備內部的熱空氣會沿方向I₁被導入殼體14內，外循環風扇12轉動則會將外部冷空氣沿方向O₁導入殼體14。而內部熱空氣與外部冷空氣沿著不同方向I₁、O₁進入殼體14內的熱交換單元13後，藉由熱交換單元13之通道壁面進行熱交換。由方向I₁導入使得熱空氣經過熱交換單元13的熱交換作用轉變為冷空氣，再沿方向I₂回到密閉式電器設備內部；由方向O₂導入的外部冷空氣則經過熱交換單元13的熱交換作用轉變為熱空氣，再沿方向O₁導出至外部。藉由熱交換單元13的熱交換，可對密閉式電器設備產生散熱的功效。

然而，當應用熱交換裝置1的密閉式電器設備所處位置淹水時，由於外循環風扇12設置在熱交換裝置1的下側，因此水會從外循環風扇12的位置滲入並使得外循環風扇12損壞，進而也會造成熱交換裝置1失去散熱功效。

再者，由於內、外循環風扇11及12分別位於熱交換單元13的相對側，因此外循環風扇12的電源線以及與電路板11連接的控制線路等都必須穿過熱交換單元13，造成配線上的不便。且內循環風扇11與外循環風扇12分別設置在不同的固定座16及17，亦使材料成本增加。且當內循環風扇11與外循環風扇12都必須維修時，使用者必須將整個蓋體15拆除，才能分別對位於不同側的風扇11及12進行維修，亦造成維修時的不便。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種易於維修、可降低配線複雜度、且可避免水從外循環風扇滲入造成損壞的熱交換裝置，及應用上述熱交換裝置的密閉式電器設備。

本發明之其他目的為提供一種散熱效率較好，且散熱所需容積較小的熱交換裝置，及應用上述熱交換裝置的密閉式電器設備。

為達上述目的，依據本發明之一種熱交換裝置包含一殼體、一熱交換單元、一內循環風扇以及一外循環風扇。內、外循環風扇及熱交換單元設置於殼體內，且內、外循環風扇位於熱交換單元的相同側。

為達上述目的，依據本發明之一種熱交換裝置包含一殼體、一內循環風扇、一外循環風扇以及一熱交換單元。內、外循環風扇及熱交換單元設置在殼體內。熱交換單元具有二個傾斜面，各傾斜面具有複數風口分別對應於內、外循環風扇。

為達上述目的，依據本發明之一種密閉式電器設備包含一機殼、一電子組件以及一熱交換裝置。電子組件設置於機殼內，熱交換裝置至少部分設置於機殼內，且外露於機殼。

在本發明一實施例中，熱交換單元具有複數內循環空隙層及複數外循環空隙層彼此交錯設置，且內、外循環空隙層彼此不相通。

在本發明一實施例中，各內循環空隙層具有一入風口及一出風口分別位於熱交換單元的兩側，各外循環空隙層具有一入風口及一出風口分別位於熱交換單元的兩側。

在本發明一實施例中，熱交換單元更具有二個傾斜面，該些內循環空隙層的該些入風口位於熱交換單元的其中之一傾斜面，該些外循環空隙層的該些入風口或該些出風口位於熱交換單元其中另一傾斜面。

在本發明一實施例中，該些內循環空隙層及該些外循環空隙層在側面剖視時實質呈中空五邊形。

在本發明一實施例中，內循環風扇與外循環風扇轉動所產生的氣流方向相同或相反。

在本發明一實施例中，內循環風扇與外循環風扇可為各自獨立的風扇，或者內循環風扇與外循環風扇為共軸設置而同步轉動。

承上所述，依據本發明之一種熱交換裝置的內循環風扇與外循環風扇位於熱交換單元的相同側，換言之，內循環風扇與外循環風扇可以都設置在熱交換裝置的上側，藉此本發明的熱交換裝置能夠避免水從外循環風扇滲入而造成損壞。再者，由於內循環風扇與外循環風扇都位於熱交換單元的相同側，藉此控制線路及電源線等配線可不需穿過熱交換單元，以降低配線的複雜度。且當內循環風扇與外循環風扇都必須維修時，使用者只需拆除一側的蓋體即可同時對內循環風扇與外循環風扇進行維修，藉此可使本發明之熱交換裝置更易於維修。

另外，本發明之熱交換裝置的熱交換單元可具有二個傾斜面分別對應內循環風扇與外循環風扇，且熱交換單元之內循環空隙層的入風口及外循環空隙層之入風口或出風口分別位於不同傾斜面上。藉此，該些風口的表面積可以增加，進而可以增加該些風扇的出風量或入風量，以提升本發明之熱交換裝置的散熱效率。

更進一步地，若配合內循環風扇與外循環風扇都設置在熱交換裝置的相同側，更可同時提升熱交換裝置的散熱效率；或者在達到相同散熱效率的條件下，能夠縮小熱交換裝置散熱所需容積。

1、2、2a‧‧‧熱交換裝置

11、22、22a‧‧‧內循環風扇

12、23、23a‧‧‧外循環風扇

13、3‧‧‧熱交換單元

14、21、21a‧‧‧殼體

15、26‧‧‧蓋體

16、17‧‧‧固定座

211、212‧‧‧子殼體

24‧‧‧固定元件

25‧‧‧控制單元

261‧‧‧開孔

31、32‧‧‧傾斜面

33‧‧‧內循環空隙層

331、341‧‧‧入風口

332、333、342‧‧‧出風口

34‧‧‧外循環空隙層

A‧‧‧密閉式電器設備

A1‧‧‧機殼

A2‧‧‧電子組件

I₁、I₂、O₁、O₂‧‧‧方向

R‧‧‧旋轉軸

圖1A為習知熱交換裝置的分解示意圖，圖1B為如圖1A之熱交換裝 置的側視剖面圖。

圖2A為本發明較佳實施例之密閉式電器設備的側面剖視圖。

圖2B為本發明較佳實施例之熱交換裝置的分解示意圖。

圖3為本發明較佳實施例之熱交換裝置的另一態樣側面剖視圖。

圖4A為本發明較實施例之熱交換單元的示意圖，圖4B及圖4C是如圖4A之熱交換單元的不同剖面圖。

圖5為本實施例之熱交換裝置的另一態樣分解示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種密閉式電器設備及其熱交換裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖2A為本發明較佳實施例之密閉式電器設備A的側面剖視圖，圖2B為本發明較佳實施例之熱交換裝置2的分解示意圖，密閉式電器設備A可以是伺服器設備或者其他大型密閉式電器設備。

請參照圖2A所示，密閉式電器設備A包含一機殼A1、一電子組件A2以及一熱交換裝置2。電子組件A2設置於機殼A1內，電子組件A2運作時會產生廢熱，故需以本發明提供的熱交換裝置2進行散熱。需注意的是，在圖2A中，電子組件A2簡略表示，實際應用時對應不同功能的密閉式電器設備A，應有不同結構的電子組件A2。

熱交換裝置2至少部分設置於機殼A1內，且外露於機殼A1。在本實施例中，以熱交換裝置2全部設置於機殼A1內作說明，但不以此為限。

請參照圖2A及圖2B所示，熱交換裝置2包含一殼體21、一內循環風扇22、一外循環風扇23以及一熱交換單元3。

殼體21內與熱交換單元3配合可形成一內循環通道及一外循環通道。內循環通道作為密閉式電器設備A的機殼A1內部熱氣體流經 熱交換單元3進行排熱的循環通道，外循環通道作為密閉式電器設備A的機殼A1外部冷氣體流經熱交換單元3進行吸熱而排放至外部的循環通道。

內循環風扇22設置於殼體21內，且位於內循環通道。內循環風扇22可以是軸流式風扇或離心式風扇，而離心式風扇又可分為橫流式風扇或斜流式風扇。在此，以內循環風扇22是軸流式風扇作說明，但不以此為限。

外循環風扇23設置於殼體21內，且位於外循環通道。外循環風扇23可以是軸流式風扇或離心式風扇，而離心式風扇又可分為橫流式風扇或斜流式風扇。在此，以外循環風扇23是軸流式風扇作說明，但不以此為限。其中內循環風扇22與外循環風扇23位於熱交換單元3的相同側，本實施例以上側為例，但不以此為限。

需注意的是內循環風扇22與外循環風扇23轉動所產生的氣流方向可以是相同(如圖2A所示)或相反(如圖3所示)。換言之，由於熱空氣固定會向上對流，因此內循環風扇22轉動所產生的氣流方向固定為吸氣的方向I₁，但外循環風扇23可以藉由葉片不同的排列方式或者轉動方向來改變其轉動所產生的氣流方向可以是吸氣的方向(O₁往O₂，如圖2A所示)或排氣的方向(O₂往O₁，如如圖3所示)。

熱交換單元3設置於殼體21內，熱交換單元3的材質例如可以是鋁、銅或其他導熱係數較高的材質。圖4A為本實施例之熱交換單元3的示意圖，圖4B及圖4C是熱交換單元3的不同剖面圖。

請先參照圖2A、圖4A至圖4C所示，在本實施例中，熱交換單元3由側面(如圖4B及圖4C)視之可具有二個傾斜面31、32作說明。其中傾斜面31、32非必須是平面，亦可以是曲面、弧面或是其他規則或不規則表面等。熱交換單元3更可具有複數層內循環空隙層33及複數層外循環空隙層34彼此交錯設置且彼此不相通。換言之，熱交換單元3係由如圖4B的內循環空隙層33與如圖4C的外循環空隙層34交錯層疊設置構成，且內循環空隙層33及外循環空隙層34之間並以散熱片間隔使彼此不相通。因此，相鄰的內循環空隙層33與外循環空隙層34分屬不同的循環通道。另外，在此以該些內循環空隙層33及該些外循環空隙層34在側面剖 視時(即以如圖4B及圖4C的角度剖視)實質呈中空五邊形為例，但不以此為限。需注意的是，實質呈中空五邊形是表示傾斜面31、32亦可以是由曲面或弧面所構成。

值得一提的是熱交換單元3可以是該些內循環空隙層33及該些外循環空隙層34分別成型後再組合形成，或者先成型熱交換單元3的外殼，再利用散熱片間隔該些內循環空隙層33及該些外循環空隙層34而形成。

各內循環空隙層33具有一入風口331及至少一出風口332分別位於熱交換單元3的兩側，另一出風口333可設置於內循環空隙層33的下方。出風口332、333可擇一設置或兩者同時設置。各外循環空隙層34具有一入風口341及一出風口342分別位於熱交換單元3的兩側。其中，該些內循環空隙層33的該些入風口331位於其中之一傾斜面，例如傾斜面31；該些外循環空隙層34的該些入風口341或該些出風口(如圖3所示)位於其中另一傾斜面，例如傾斜面32。

在本實施例中，該些內循環空隙層33的該些入風口331及該些外循環空隙層34的該些入風口341是位於熱交換單元3的相同側，並分別對應內循環風扇22及外循環風扇23(如圖2A所示)。另外，如圖3所示，該些內循環空隙層的該些入風口亦可與該些外循環空隙層的該些出風口是位於熱交換單元3的相同側，並分別對應內循環風扇22及外循環風扇23。

如圖2B所示，在本實施例中，熱交換裝置2更可包含一固定元件24、一控制單元25及一蓋體26。

固定元件24可與殼體21是一體成型的，內循環風扇22及外循環風扇23分別設置於固定元件24的相對側。當然，固定元件24非為必要元件，亦可由內循環風扇22及外循環風扇23的框體直接固定於殼體21，藉由框體區隔內循環通道及外循環通道。

控制單元25可以是電路板，並與內循環風扇22及外循環風扇23電性連接。控制單元25可以用來控制內循環風扇22及外循環風扇23的轉向及/或轉速。更進一步地，控制單元25更可控制內循環風扇22及外 循環風扇23以相反於熱交換轉向的方向轉動，用以清除堆積的灰塵，亦即例如正轉用以熱交換，反轉用以除塵。

蓋體26具有複數個開孔261對應於內循環風扇22，並蓋合在殼體21上。而蓋體26與殼體21的結合方式例如可為黏合、卡合、鎖合、螺合、嵌合或焊接，在此以蓋體26與殼體21鎖合作說明，但不以此為限。

因此，如圖2A及圖4A所示，當內循環風扇22轉動時密閉式電器設備A內部的熱空氣會沿方向I₁被導入，外循環風扇23轉動則會將外部冷空氣沿方向O₁導入，而內部熱空氣與外部冷空氣沿著不同方向I₁、O₁進入熱交換單元3後，會在熱交換單元3內進行熱交換，使得內部熱空氣轉變為冷空氣再沿方向I₂回到密閉式電器設備A內部，外部冷空氣則轉變為熱空氣再沿方向O₂導出外部，藉此即可對密閉式電器設備A產生散熱的功效。

而由於熱交換裝置2的內循環風扇22與外循環風扇23位於熱交換單元3的上側。藉此，本實施例的熱交換裝置2可以避免水從外循環風扇23滲入而造成損壞。再者，由於內循環風扇22與外循環風扇23都位於熱交換單元3的相同側，藉此與控制單元25電性連接的控制線路及電源線等配線可不需穿過熱交換單元3，以降低配線的複雜度。

當內循環風扇22與外循環風扇23都必須維修時，使用者只需拆除蓋體26即可同時對內循環風扇22與外循環風扇23進行維修，藉此可使本實施例的熱交換裝置2更易於維修。

另外，本實施例的熱交換裝置2的熱交換單元3可具有二個傾斜面31、32分別對應內循環風扇22與外循環風扇23。且如圖4A至圖4C所示，熱交換單元3之內循環空隙層33的入風口331及外循環空隙層34之入風口341或出風口分別位於不同傾斜面31、32上。藉此，如圖2A所示，該些風口的表面積可以增加，進而可以增加內循環風扇22與外循環風扇23的出風量或入風量，以提升本實施例之熱交換裝置2的散熱效率。更進一步地，配合內循環風扇22與外循環風扇23都設置在熱交換裝置2的相同側，更可同時提升熱交換裝置2的散熱效率；或者，在達到相同散熱效率的條件下，能夠縮小熱交換裝置2散熱所需容積。

請參照圖5所示，其為本實施例之熱交換裝置2a的另一態樣分解示意圖。本實施例與前述實施例的差異在於內循環風扇22a與外循環風扇23a為共軸設置，換言之，內循環風扇22a與外循環風扇23a共用單一旋轉軸R。藉此，內循環風扇22a與外循環風扇23a可以僅利用一個馬達來驅動，以減少元件數量並降低製作成本。值得一提的是，當內循環風扇22a及外循環風扇23a同軸轉動時，內循環風扇22a與外循環風扇23a可藉由選用葉片的不同而使得所產生的氣流方向為相同(如圖2A所示)或相反(如圖3所示)。

另外，殼體21a可由二個子殼體211及212所構成。而子殼體211、212的結合方式可為黏合、卡合、鎖合、螺合、嵌合或焊接，在此以鎖合作說明。而在本實施例中，子殼體211四邊向外折90度形成固定部，固定部上有複數個圓孔以及複數個螺帽柱，而子殼體212同樣四邊有固定部，固定部上有圓孔，子殼體212之圓孔對應子殼體211之螺帽柱的位置，可利用螺絲鎖合使子殼體211及212彼此結合。

值得一提的是，如圖2A的密閉式電器設備A亦可應用如圖5的熱交換裝置2a。

綜上所述，本發明之熱交換裝置的內循環風扇與外循環風扇位於熱交換單元的相同側，換言之，內循環風扇與外循環風扇可以都設置在熱交換裝置的上側，藉此本發明的熱交換裝置能夠避免水從外循環風扇滲入而造成損壞。再者，由於內循環風扇與外循環風扇都位於熱交換單元的相同側，藉此控制線路及電源線等配線可不需穿過熱交換單元，以降低配線的複雜度。且當內循環風扇與外循環風扇都必須維修時，使用者只需拆除一側的蓋體即可同時對內循環風扇與外循環風扇進行維修，藉此可使本發明之熱交換裝置更易於維修。

另外，本發明之熱交換裝置的熱交換單元可具有二個傾斜面分別對應內循環風扇與外循環風扇，且熱交換單元之內循環空隙層的入風口及外循環空隙層之入風口或出風口分別位於不同傾斜面上。藉此，該些風口的表面積可以增加，進而可以增加該些風扇的出風量或入風量，以提升本發明之熱交換裝置的散熱效率。

更進一步地，若配合內循環風扇與外循環風扇都設置在熱交換裝置的相同側，更可同時提升熱交換裝置的散熱效率；或者，在達到相同散熱效率的條件下，能夠縮小熱交換裝置散熱所需容積。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧熱交換裝置

21‧‧‧殼體

22‧‧‧內循環風扇

23‧‧‧外循環風扇

24‧‧‧固定元件

25‧‧‧控制單元

26‧‧‧蓋體

261‧‧‧開孔

3‧‧‧熱交換單元

Claims (28)

1. 一種熱交換裝置，包含：一殼體；一內循環風扇，設置於該殼體內；一外循環風扇，設置於該殼體內；以及一熱交換單元，設置於該殼體內，該熱交換單元具有複數層內循環空隙層及複數層外循環空隙層彼此交錯設置，且該內循環空隙層與該外循環空隙層彼此不相通，該內循環風扇與該外循環風扇位於該熱交換單元的相同側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該殼體與該熱交換單元形成一內循環通道以及一外循環通道。
3. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該熱交換單元為一導熱係數高之材質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之熱交換裝置，其中該導熱係數高之材質包括鋁或銅。
5. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其更包括：一固定元件，該內循環風扇及該外循環風扇分別設置於該固定元件的相對側。
6. 如申請專利範圍第5項所述之熱交換裝置，其中該殼體與該固定元件為一體成型。
7. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環空隙層及該外循環空隙層係分別成型後再組合形成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環空隙層及該外循環空隙層係先形成該熱交換單元的外殼，再利用至少一散熱片間隔形成該內循環空隙層及該外循環空隙層。
9. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中各內循環空隙層具有一入風口及一出風口分別位於該熱交換單元的兩側。
10. 如申請專利範圍第9項所述之熱交換裝置，其中該出風口位於該內循環空隙層的下方。
11. 如申請專利範圍第9項所述之熱交換裝置，其中各外循環空隙層具有 一入風口及一出風口分別位於該熱交換單元的兩側。
12. 如申請專利範圍第11項所述之熱交換裝置，其中該熱交換單元更具有二個傾斜面，該內循環空隙層的該入風口位於其中之一傾斜面，該外循環空隙層的該入風口或該些出風口位於其中另一傾斜面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之熱交換裝置，其中該二個傾斜面為平面、曲面、弧面、規則或不規則表面。
14. 如申請專利範圍第11項所述之熱交換裝置，其中該內循環空隙層的該入風口及該外循環空隙層的該入風口是位於該熱交換單元的相同側，並分別對應該內循環風扇及該外循環風扇。
15. 如申請專利範圍第11項所述之熱交換裝置，其中該內循環空隙層的該入風口及該外循環空隙層的該出風口是位於該熱交換單元的相同側，並分別對應該內循環風扇及該外循環風扇。
16. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環空隙層及該外循環空隙層實質呈中空五邊形。
17. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環風扇與該外循環風扇轉動所產生的氣流方向相同或相反。
18. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環風扇與該外循環風扇為共軸設置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之熱交換裝置，其中當該內循環風扇及該外循環風扇同軸轉動時，該內循環風扇與該外循環風扇所產生的氣流方向相同或相反。
20. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環風扇及該外循環風扇為軸流式風扇、離心式風扇、橫流式風扇或斜流式風扇。
21. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其更包含一控制單元，與該內循環風扇及該外循環風扇電性連接。
22. 如申請專利範圍第21項所述之熱交換裝置，其中該控制單元包括一電路板。
23. 如申請專利範圍第22項所述之熱交換裝置，其中該電路板用於控制該內循環風扇及該外循環風扇的轉向及/或轉速。
24. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其更包括一蓋體，該蓋體 具有複數個開孔對應該內循環風扇，且該蓋體係蓋合在該殼體上。
25. 如申請專利範圍第24項所述之熱交換裝置，其中該蓋體與該殼體的結合方式為黏合、卡合、鎖合、螺合、嵌合或焊接。
26. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該內循環風扇與該外循環風扇僅利用一個馬達來驅動。
27. 如申請專利範圍第1項所述之熱交換裝置，其中該殼體係由二個子殼體所構成。
28. 如申請專利範圍第27項所述之熱交換裝置，其中該二子殼體的結合方式為黏合、卡合、鎖合、螺合、嵌合或焊接。