TWI454333B - 熱交換器的製造方法 - Google Patents

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Description

熱交換器的製造方法
本發明係關於一種熱交換器的製造方法，特別是一種具有鰭片的熱交換器的製造方法。
目前用於一機櫃式伺服器的一散熱模組，係多採用一氣冷式的散熱模式。氣冷式的散熱模式之運作原理係於機箱內多個熱源上設置散熱鰭片，以及於機箱內設置對應的散熱風扇模組。藉由散熱風扇模組運轉所產生的強制熱對流，以對熱源進行散熱。然而，這樣的散熱模式，機箱所在位置的環境溫度就相當重要，因為經由風散模組帶動的氣流流經熱源而移除此熱源所產生的熱能後，環境的溫度即被升高。因此習知氣冷散熱的機櫃式伺服器，需要將散熱的方向統一，以產生熱通道及冷通道，以使機房能夠作環境溫度的控制管理。若是機房的環境溫度管理不良，將會導致伺服器的溫度無法下降，但隨著機房面積的逐漸擴大，機房內部設置的伺服器密度也日益增加，機房的環境溫度、冷通道熱通道的設計與管理日益複雜。
相較之下，液冷式的散熱模組提供了另一種的散熱模式。由於液冷式的散熱模組並非以空氣進行冷卻降溫，因此不會出現上述氣冷式的散熱模式的缺點。液冷式的散熱模組係包含一冷卻裝置及連接於冷卻裝置的一冷卻管路，冷卻裝置及冷卻管路係設置於機櫃上，冷卻管路並連 接設置於熱源上的一熱交換器。熱交換器係包含有一腔室，而腔室內係設有多個並排的散熱鰭片，這些散熱鰭片之間構成多個流道。冷卻裝置提供一冷卻流體，冷卻流體經由冷卻管路流至熱交換器，並流經熱交換器內的流道。冷卻流體於流道內與散熱鰭片進行熱交換，以將散熱鰭片所吸收的熱能移除。
然而，在對散熱鰭片的頂緣進行銑削時，銑削過程所產生的切削廢料容易卡在這些散熱鰭片之間的流道中。並且，部分的冷卻流體於流道中吸收熱能後會氣化為小氣泡，而這些卡在流道中的切削廢料將使得小氣泡不易脫逸。如此一來，這些切削廢料將使得冷卻流體受到阻礙，進而影響了散熱效率。
本發明在於提供一種熱交換器的製造方法，藉以解決習用散熱鰭片因高度公差所造成的不良問題。
本發明所揭露之熱交換器的製造方法，其步驟包含：提供一基材，基材包含有一基座部以及位於基座部上的一加工部，加工部具有一頂面，基座部具有一底面，頂面與底面位於基材的相對兩側，頂面具有至少一沿一開槽方向延伸的溝槽。接著，將加工部以鏟削彎折的方式形成多個並排且豎立於基座部上的鰭片，這些鰭片係沿著開槽方向相互並排，且溝槽係貫通每一鰭片，每一鰭片係具有遠離基座部的一加工面。接著，沿與開槽方向相交的一加工方向切削這些加工面，令這些加工面至底面的距離小於或等於一預設值。
根據上述本發明所揭露之熱交換器的製造方法，係藉由在 鰭片之加工面處向下凹陷而共同形成的溝槽，且溝槽包含的槽頂面係與加工面夾一鈍角，使得以刀具沿著加工方向切削鰭片時，切削廢料將可較為順利的脫離鰭片而避免卡在鰭片與鰭片之間的流道，以提升熱交換器之散熱效率。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
10‧‧‧熱交換器
30‧‧‧刀具
32‧‧‧刀具
100‧‧‧基材
110‧‧‧基座部
111‧‧‧底面
120‧‧‧加工部
121‧‧‧頂面
122‧‧‧溝槽
122a‧‧‧槽頂面
122b‧‧‧槽底面
123‧‧‧第一槽道
124‧‧‧第二槽道
130‧‧‧鰭片
131‧‧‧加工面
132‧‧‧流道
200‧‧‧上殼體
201‧‧‧容置空間
210‧‧‧進液口
220‧‧‧出液口
第1圖係為根據本發明一實施例之熱交換器的製作流程圖。
第2A圖至第7B圖係為根據本發明一實施例之熱交換器的製作過程示意圖。
第7C圖係為根據本發明另一實施例之熱交換器的製作過程示意圖。
第8圖係為根據本發明又一實施例之熱交換器的結構示意圖。
請參照「第1圖」，「第1圖」係為根據本發明一實施例之熱交換器的製作流程圖。本實施例之熱交換器係可適用於伺服機櫃內的液冷式散熱模組，以對伺服機櫃內的熱源進行散熱。其中，熱交換器的製作流程如下：首先，提供一基材，基材包含有一基座部以及位於基座部上的一加工部，加工部具有一頂面，基座部具有一底面，頂面與底面位於基材的相對兩側，頂面具有至少一沿一開槽方向延伸的溝槽(步驟S1)。
接著，將加工部以鏟削彎折的方式形成多個並排且豎立於 基座部上的鰭片，這些鰭片係沿著開槽方向相互並排，且溝槽係貫通每一鰭片，每一鰭片係具有遠離基座部的一加工面，每一鰭片具有形成溝槽的二槽頂面，二槽頂面連接加工面，且分別與加工面夾一鈍角(步驟S2)。
接著，沿與開槽方向相交的一加工方向切削這些加工面，令這些加工面至底面的距離小於或等於一預設值(步驟S3)。
接著，提供一上殼體，具有一容置空間以及連通容置空間的一進液口及一出液口(步驟S4)。
接著，將上殼體組設於基座部，令這些鰭片位於容置空間，且進液口及出液口位於這些鰭片的相對兩端(步驟S5)。
請接著參照「第2A圖」至「第7B圖」，「第2A圖」至「第7B圖」係為根據本發明一實施例之熱交換器的製作過程示意圖。接著，將針對熱交換器的製作過程進行詳細介紹：首先，提供一基材100，如「第2A圖」所示。基材100之材質可以是但不侷限於一金屬，譬如鋁合金，且基材100可由鋁擠手段來製作形成，但不以此為限。基材100包含有一基座部110以及位於基座部110上的一加工部120。其中，加工部120具有一頂面121，基座部110具有一底面111，頂面121及底面111位於基材100的相對兩側，如「第2B圖」所示。此外，頂面121具有至少一沿一開槽方向d1延伸的溝槽122(如「第3圖」所示)，其中，形成溝槽122的方式可以是在鋁擠手段製成基材100時一併鋁擠而成。或是先鋁擠形成基材100，再銑削形成溝槽122。而本實施「第3圖」所繪示之溝槽122係以兩個為例，但不以此為限。
接著，將加工部120以鏟削彎折的方式形成多個並排且豎 立於基座部110上的鰭片130。更進一步來說，以「第4A圖」至「第4C圖」為例，所謂的鏟削彎折方式係以一刀具30沿著一與頂面121夾一銳角θ1的切削方向d3鏟削加工部120(如「第4B圖」所示)，以形成一單位的鰭片130。接著，彎折此一鰭片130，以令此鰭片130豎立於基座部110(如「第4C圖」所示)。接著，再重複上述步驟，以形成所有的鰭片130。其中，經彎折後而豎立於基座部110的鰭片130，其加工面至底面111的距離h2係大於頂面121至底面111的距離h1。並且，若切削方向d3與頂面121所夾的銳角θ1之角度越小，則鰭片130經彎折後之加工面至底面111的距離h2將會越大(意即鰭片130高度越高)。因此，熟悉此項技藝者可根據實際需求來調整銳角θ1之角度，以得到期望的鰭片130高度。
並且繼續參閱「第5A圖」至「第5D圖」，這些鰭片130係沿著開槽方向d1相互並排，且溝槽122係沿開槽方向d1延伸而貫通每一鰭片130(如「第5A圖」所示)。此外，相鄰的兩鰭片130之間形成有一流道132，而每一鰭片130係具有遠離基座部110的一加工面131(如「第5B圖」所示)。其中每一鰭片130具有形成溝槽122的二槽頂面122a及二槽底面122b(如「第5C圖」所示)。二槽頂面122a連接加工面131，且分別與加工面131夾一鈍角θ2(如「第5D圖」所示)。如此一來，可避免加工面131在溝槽122處形成陡降的斷面，進而降低切削廢料卡進流道132的機率。另外，二槽底面122b之一端分別自二槽頂面122a一端朝向基座部110延伸，且二槽頂面122a分別介於加工面131及二槽底面122b間。其中，二槽頂面122a夾一第一交角θ3，以及二槽底面122b夾一第二交角θ4(如「第5D圖」所示)，而第一交角θ3係大於第二交角θ4。上述第一交角θ3實際上是指由 二槽頂面122a朝向基座部110延伸並相交所構成的角度。詳細來說，第一交角θ3越大(鈍角θ2越大)，在對加工面131進行銑削時，鰭片130越不容易堆積加工廢屑。並且，鰭片130能同時獲得較大的散熱面積。但相對來說，在相同的溝槽122頂面寬度時，第一交角θ3越大，溝槽122的深度就會越淺。鰭片130底部就不具有溝槽122，使得位於鰭片130底部的氣泡無法脫逸而影響鰭片130的散熱效益。因此，為了兼顧散熱效益與減少鰭片130堆積加工廢屑，本實施例之溝槽122具有夾第一交角θ3二槽頂面122a，以及夾一第二交角θ4二槽底面122b。一方面可減少鰭片130堆積加工廢屑，另一方面可在切除最少鰭片130的情況下，讓位於鰭片130中的氣泡可自溝槽122脫逸。如此一來，可讓鰭片130保有較大的散熱面積的情況下，同時維持住鰭片130的散熱效益，以及解決鰭片130會堆積加工廢屑的問題。
請繼續參閱「第5D圖」，在本實施例中，溝槽122包含由二槽頂面122a形成的一第一槽道123及由二槽底面122b形成的一第二槽道124，且第一槽道123的深度D1小於第二槽道124的深度D2。換句話說，第一槽道123(槽距較寬)可設計較淺的深度D1，而第二槽道124(槽距較窄)可設計較深的深度D2。其中，第一槽道123之深度D1小於第二道槽124之深度D2的理由同上述係為了讓可讓鰭片130保有較大的散熱面積的情況下，同時維持住鰭片130的散熱效益，以及解決鰭片130會堆積加工廢屑的問題。
接著，以刀具32(如銑刀)沿著與開槽方向d1相交的一加工方向d2切削這些鰭片130(如「第6A圖」所示)，以令這些鰭片130的加工面131至底面111的最大距離小於或等於一預設值h3(如「第6B圖」所示)。 其中，預設值h3係可根據實際需求而自行定義，其目的在於使鰭片130的高度控制在一範圍內，以避免後續組裝製程時，鰭片130因高度過高而與其他元件(譬如「第7A圖」的上殼體200)產生干涉。此外，本實施例之加工方向d2實質上係垂直於開槽方向d1。其中，所謂的實質上垂直意指設計值雖為直角，但只要是在合理的加工誤差範圍內，都可視為垂直。
其中，由於本實施例之鰭片130中溝槽122的槽頂面122a係與加工面131夾鈍角θ2，進而避免在加工面131上造成陡降的斷面而不利於切削廢料脫離鰭片130。因此，在鰭片130中槽頂面122a與加工面131夾鈍角θ2可使得刀具32沿著加工方向d2切削鰭片130時，切削廢料將可較為順利的脫離鰭片130而避免卡在兩鰭片130之間的流道132中。
接著，提供一上殼體200，如「第7A圖」所示。上殼體200具有一容置空間201以及連通容置空間201的一進液口210及一出液口220。
接著，將上殼體200組設於基座部110，以令這些鰭片130位於容置空間201，且進液口210及出液口220位於這些鰭片130的相對兩端(如「第7B圖」所示)。其中，「第7B圖」繪示之上殼體200係組設於基座部110的邊緣，然此特徵非有限定本發明。舉例來說，在其他實施例中，上殼體200也可以是組設於基座部110之上，「第7C圖」所示。
此外，本實施例之上殼體200係可以焊接的手段組設於基座部110，但不以此為限。而本實施例之加工面131實質上係貼合於上殼體200而能獲得較佳的散熱效益，此處所指的實質上係指因加工誤差所產生加工面131近似貼合於上殼體200的情況也包含在內。如此一來，在冷卻流體由進液口210流進容置空間201內時，將可避免冷卻流體由這些鰭片130之 頂緣與上殼體200之間的空隙溢流而未與鰭片130接觸，進而影響了散熱效率。
請繼續參照「第7A圖」及「第7B圖」，本實施例之熱交換器10係可經由上述的製作過程來完成。其中，熱交換器10包含上述的基座部110及上述的鰭片130。基座部110具有底面111。多個鰭片130並排設置於基座部110遠離底面111的一側，每一鰭片130係具有遠離基座部110的加工面131。並且，這些加工面131係向下凹陷而共同形成至少一溝槽122，且每一溝槽122係沿著開槽方向d1延伸。其中，每一鰭片130於溝槽122處具有的二槽頂面122a，分別連接加工面131，二槽頂面122a分別與加工面131夾一鈍角。
此外，本實施例之熱交換器10還包含一上殼體200。上殼體200具有一容置空間201以及連通容置空間201的一進液口210及一出液口220。上殼體200設置於基座部110，且這些鰭片130位於容置空間201，且進液口210及出液口220位於這些鰭片130的相對兩端。其中，加工面131實質上係貼合於上殼體200。
請參閱「第8圖」，「第8圖」為根據本發明又一實施例之熱交換器的結構示意圖。在其他實施例中，溝槽122也可以僅具有與加工面131相連且夾一鈍角的二槽頂面122a，並不以此為限。
根據上述實施例之熱交換器及其製造方法，係藉由在鰭片之加工面處向下凹陷而共同形成的溝槽，且溝槽包含的槽頂面係與加工面夾一鈍角，使得當刀具沿著加工方向切削鰭片時，切削廢料將可較為順利的脫離鰭片而避免卡在鰭片與鰭片之間的流道。是以這樣的熱交換器之結 構與製造方法，可避免切削廢料於加工時容易卡在流道中而造成堵塞，以改善冷卻流體所產生的小氣泡不易脫逸之問題，進而提升熱交換器之散熱效率。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，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‧‧‧自動加錫機
20‧‧‧錫棒
30‧‧‧熔錫槽
32‧‧‧錫液
100‧‧‧基座
110‧‧‧錫棒添加口
200‧‧‧錫棒支撐板
210‧‧‧出料口
310‧‧‧轉軸
600‧‧‧錫棒載件
650‧‧‧錫位檢測器
700‧‧‧驅動器
710‧‧‧驅動馬達
711‧‧‧驅動軸
750‧‧‧第二撓性傳動件
800‧‧‧電路控制系統

Claims (7)

  1. 一種熱交換器的製造方法，其包含：提供一基材，該基材包含有一基座部以及位於該基座部上的一加工部，該加工部具有一頂面，該基座部具有一底面，該頂面與該底面位於該基材的相對兩側，該頂面具有至少一沿一開槽方向延伸的溝槽；將該加工部以鏟削彎折的方式形成多個並排且豎立於該基座部上的鰭片，該些鰭片係沿著該開槽方向相互並排，且該溝槽係貫通每一該鰭片，每一該鰭片係具有遠離該基座部的一加工面；以及沿與該開槽方向相交的一加工方向切削該些加工面，令該些加工面至該底面的距離小於或等於一預設值。
  2. 如請求項1所述之熱交換器的製造方法，其中於沿與該開槽方向相交的該加工方向切削該些加工面，令該些加工面至該底面的距離小於或等於該預設值之步驟後，更包含：提供一上殼體，具有一容置空間以及連通該容置空間的一進液口及一出液口；以及將該上殼體以焊接手段組設於該基座部，令該些鰭片位於該容置空間，且該進液口及該出液口位於該些鰭片的相對兩端，以及該些加工面實質上係貼合於該上殼體。
  3. 如請求項1所述之熱交換器的製造方法，每一該鰭片具有形成該溝槽的二槽頂面，該二槽頂面連接該加工面，且分別與該加工面夾一鈍角。
  4. 如請求項3所述之熱交換器的製造方法，其中每一該鰭片更具有形成該溝槽的二槽底面，該二槽底面之一端分別連接該二槽頂面，該二槽頂面 分別介於該加工面及該二槽底面間，該二槽頂面夾一第一交角，以及該二槽底面夾一第二交角，且該第一交角大於該第二交角。
  5. 如請求項4所述之熱交換器的製造方法，其中該溝槽包含由該二槽頂面形成的一第一槽道及由該二槽底面形成的一第二槽道，且該第一槽道的深度小於該第二槽道的深度。
  6. 如請求項1所述之熱交換器的製造方法，更包含以鋁擠手段製作該基材。
  7. 如請求項1所述之熱交換器的製造方法，其中該加工方向實質上垂直該開槽方向。
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