TWI556716B - 熱交換單元、熱交換裝置及應用熱交換裝置的密閉式電器設備 - Google Patents
熱交換單元、熱交換裝置及應用熱交換裝置的密閉式電器設備 Download PDFInfo
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Description
本發明係關於一種熱交換裝置及其熱交換單元。
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。請參照圖1A及圖1B所示,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,外循環風扇12轉動則會將外部冷空氣沿方向O2導入殼體14。而內部熱空氣與外部冷空氣沿著不同方向I1、O2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導入使得的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,當密閉式電器設備的體積所小時,熱交換裝置1的體積亦須隨之縮小,造成熱交換單元13的體積縮小而影響散熱的功效。再者,由於殼體14的入出風口與熱交換單元13的入出風口成近乎直角的角度,因此內循環風扇11及外循環風扇12只能選用離心扇,離心扇除了風量較低之外,亦有噪音較大的缺點。
有鑑於上述課題,本發明之目的為提供一種熱交換裝置及其熱交換單元。熱交換裝置具有一殼體、一內循環軸流風扇、一外循環軸流風扇以及一熱交換單元。內循環軸流風扇設置於該殼體內。外循環軸流風扇設置於該殼體內。熱交換單元設置於該殼體內,包含:一第一垂直外表面以及一第二垂直外表面,其中,該第一垂直外表面平行於該第二垂直外表面;一第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;一第二斜向外表面,平行於該第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;以及一第一入風口以及一第二入風口,該內循環軸流風扇對應設置於該第一入風口以及該外循環軸流風扇對應設置於該第二入風口,其中,該第一入風口設於該第一斜向外表面,該第二入風口設於該第二斜向外表面,該第二入風口在垂直方向上對應該第一入風口。
由於本發明之熱交換單元之至少一風口係呈一斜面,因此可選用尺寸較大之內循環風扇或外循環風扇,此
內/外循環風扇可選用功率較大的軸流扇。
本發明之密閉式電器設備應用上述的熱交換裝置可使電器設備內部的廢熱經由熱交換裝置排出而不與電器設備外部的空氣進行對流。
以下將參照相關圖式,說明依本發明第一實施例之密閉式電器設備、熱交換裝置及熱交換單元,其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖2表示本發明第一實施例之熱交換裝置2應用於密閉式電器設備a的側面剖視圖。密閉式電器設備a可為伺服器或其他大型密閉式電器。密閉式電器設備a包括一電子組件b以及一機殼c。電子組件b設置於機殼c中並且在運作時會產生熱。本發明第一實施例之熱交換裝置2包括一內循環風扇21、一外循環風扇22、一熱交換單元23以及一殼體24。熱交換裝置2將電子組件b運作時所產生廢熱交換至機殼c外部,且不使密閉式電器設備a與外部的空氣進行對流。熱交換裝置2至少部份位於機殼c內或貼附於機殼c外,亦可部份設置於機殼c內並部份外露於機殼c。在本實施例中,熱交換裝置2係完全設置於機殼c內,但不以此為限。
圖3A、圖3B及圖3C分別為本發明第一實施例之熱交換裝置2的前視圖、側視圖以及後視圖。請一併參照圖2,殼體24朝向機殼c內的方向具有一內循環入風口241以及一內循環出風口242。殼體24朝向機殼c外的方向具
有一外循環入風口244以及一外循環出風口243。熱交換單元23裝設於殼體24中並與殼體24配合形成一內循環通道(第一通道)(I1至I2)以及一外循環通道(第二通道)(O1至O2)。熱交換裝置2之內循環風扇21以及外循環風扇22係位在熱交換單元23的不同側。密閉式電器設備a內部的熱空氣經內循環風扇21由內循環入風口241以I1的方向進入熱交換裝置2中的熱交換單元23進行熱交換,經冷卻後的空氣由I2的方向經內循環出風口242離開熱交換裝置2並回到密閉式電器設備a之中。密閉式電器設備a外部的冷空氣經外循環風扇22由外循環入風口244以O2方向進入熱交換裝置2中的熱交換單元23進行熱交換,吸熱後的空氣由外循環出風口243以O1方向離開熱交換裝置2並散發至外界。
如圖3B所示,熱交換裝置2之體積需對應前述密閉式電器設備a的體積,因此厚度D1受限於密閉式電器設備a能夠提供的空間,然而為維持一定的散熱功率,內循環風扇21需選用較大直徑者,為了不受限於厚度D1,內循環入風口241為一斜面,使其寬度D2大於厚度D1。同樣為了使外循環風扇22可選用較大直徑者,外循環入風口244亦為一斜面,使其寬度D3大於厚度D1。圖3A及圖3C所示之內循環風扇21及外循環風扇22較佳為軸流扇,但不以此為限。
在圖2中,內循環為I1往I2且外循環為O2往O1。實際應用時可改變循環風扇的設置位置、葉片構形或旋轉方
向使得內循環為I2往I1或外循環為O1往O2。改變風扇的位置、旋轉方向或改變氣流的方向並不悖離本發明之精神。
圖4A及圖4B為本發明第一實施例之熱交換裝置2的熱交換單元23的不同視角的示意圖。熱交換單元23包括一第一垂直外表面S1、一第二垂直外表面S2、一第一斜向外表面S3以及一第二斜向外表面S4。該第一垂直外表面S1平行於該第二垂直外表面S2。該第一斜向外表面S3連接該第一垂直外表面S1以及該第二垂直外表面S2。該第二斜向外表面S4連接該第一垂直外表面S1以及該第二垂直外表面S2。該第二斜向外表面S4平行於該第一斜向外表面S3。請一併參照圖3B,熱交換單元23大體上以一金屬殼體製成,其厚度d1對應機殼厚度D1,內循環入風口231形成之平面的寬度d2對應入風口241的寬度D2且為該第一斜向外表面S3,入風口234形成之平面的寬度d3對應殼體入風口244的寬度D3且為該第二斜向外表面S4,熱交換單元23的長度為L。氣流在熱交換單元23內流動並進行熱交換的截面積為d1*L、內循環入風口之面積為d2*L以及外循環入風口之面積為d3*L。由於入風口231的寬度d2大於熱交換單元23的厚度d1且入風口234的寬度d3大於熱交換單元23的厚度d1,因此入風口面積對氣流流動的截面積比大於1。熱交換單元23之入風口及出風口的面積大於熱交換時流動的截面積可增進氣流交換的效率。
圖5表示本發明第二實施例之熱交換裝置3應用於密閉式電器設備a1的側面剖視圖。密閉式電器設備a1包括一電子組件b以及一機殼c。熱交換裝置3位於機殼c內部且包括一內循環風扇31、一外循環風扇32、一熱交換單元33以及一殼體34。與圖2不同的是,圖5所示之熱交換裝置3之內循環風扇31以及外循環風扇32係位在熱交換單元33的相同側,且內循環風扇31貼附於殼體34並位於機殼c所構成的空間中。
圖6A、圖6B及圖6C分別為本發明第二實施例之熱交換裝置3的前視圖、側視圖以及後視圖。請一併參照圖5,殼體34朝向機殼c內的方向具有一內循環入風口341以及一內循環出風口342。殼體24朝向機殼c外的方向具有一外循環入風口344以及一外循環出風口343。熱交換單元33裝設於殼體34中並與殼體34配合形成一內循環通道以及一外循環通道。密閉式電器設備a1內部的熱空氣經內循環風扇31由內循環入風口341以I1的方向進入熱交換裝置3中的熱交換單元33進行熱交換,經冷卻後的空氣由I2的方向經內循環出風口342離開熱交換裝置3並回到密閉式電器設備a之中。密閉式電器設備a1外部的冷空氣經外循環入風口344以O2方向進入熱交換裝置3中的熱交換單元33進行熱交換,吸熱後的空氣由外循環出風口243以O1方向離開熱交換裝置3並散發至外界。
如圖6B所示,熱交換裝置3之體積需對應前述密閉式電器設備a1的體積,因此厚度D1受限於密閉式電器設
備a1能夠提供的空間,然而為維持一定的散熱功率,外循環風扇32需選用較大直徑者,為了不受限於厚度D1,外循環出風口343為一斜面,使其寬度D2大於厚度D1,用於容置外循環風扇32。
在圖5中,內循環為I1往I2且外循環為O2往O1。實際應用時可改變循環風扇的葉片構形或旋轉方向使得內循環為I2往I1或外循環為O1往O2。改變風扇的位置、旋轉方向或改變氣流的方向並不悖離本發明之精神。
圖7A及圖7B為本發明第二實施例之熱交換裝置3的熱交換單元33的不同視角的示意圖。請一併參照圖6B,熱交換單元33大體上以一金屬殼體製成,其厚度d1對應機殼厚度D1。熱交換單元33的外循環出風口333形成之平面的寬度d2對應熱交換單元33的外循環出風口343的寬度D2且為一斜面以增加出風口的面積。再者,為了增加出風面的面積,熱交換單元33在對應機殼34之外循環入風口344處之側緣設有一入風口334a,以及在對應入風口344之下緣設有一入風口334b,入風口334a與入風口334b位在不同平面上。因此,入風口334a及334b所形成的入風面面積較熱交換單元23內氣流流動的截面積大,可增進氣流交換的效率。
如圖4A、圖4B及圖7A、7B所示之熱交換單元23及33係由複數內循環空隙層及複數外循環空隙層彼此交錯堆疊而成。即,熱交換單元23之內循環入風口231及內循環出風口232組成的通道與外循環入風口234及外循環出
風口233組成的通道彼此交錯且不導通;熱交換單元33之內循環入風口331及內循環出風口332組成的通道與外循環入風口334a、334b及外循環出風口333組成的通道彼此交錯且不導通。第一通道(I1至I2)與第二通道(O1至O2)之間的實體結構為散熱片。各通道間係以散熱片間隔且散熱片可以是鋁、銅或其他導熱係數較高的材質。熱交換單元23及33實際應用時的氣流方向取決於對應使用的風扇所產生的氣流風向並不限於上述實施態樣的限制,只要其內循環及外循環不產生空氣交換即可。
綜上所述,依據本發明之熱交換裝置及其熱交換單元,其內循環及外循環不產生空氣交換且至少一入/出風口形成之面積大於氣體交換的截面積,因此可在同樣的散熱效能下可有效減少熱交換裝置的體積。再者,熱交換單元之至少一入/出風口呈斜面,其面積不因熱交換單元體積減少而縮小,故可選用較大尺寸的風扇以維持其散熱效率,或是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。
1、2、3‧‧‧熱交換裝置
11、21、31‧‧‧內循環風扇
12、22、32‧‧‧外循環風扇
13、23、33‧‧‧熱交換單元
14、24、34‧‧‧殼體
15‧‧‧蓋體
I1、I2‧‧‧內循環方向
O1、O2‧‧‧外循環方向
231、331、241、341‧‧‧內循環入風口
232、332、242、342‧‧‧內循環出風口
233、333、243、343‧‧‧外循環出風口
234、334a、334b、244、344‧‧‧外循環入風口
a、a1‧‧‧密閉式電器設備
b‧‧‧電子裝置
c‧‧‧密閉式機殼
D1、d1‧‧‧寬度
D2、d2、D3、d3‧‧‧厚度
L‧‧‧長度
I1至I2‧‧‧第一通道
O1至O2‧‧‧第二通道
第一通道(I1至I2)與第二通道(O1至O2)之間的實體結構為散熱片
圖1A為習知熱交換裝置的分解示意圖;圖1B為圖1A所示之熱交換裝置的側視剖面圖;圖2為本發明第一實施例之熱交換裝置應用於密閉式電器設備的側面剖視圖;圖3A、圖3B及圖3C分別為本發明第一實施例之熱交換裝置的前視圖、側視圖以及後視圖;圖4A及圖4B分別為應用於本發明第一實施例之熱交換裝置之熱交換單元的不同視角的示意圖;圖5為應用本發明第二實施例之熱交換裝置之密閉式電器設備的側面剖視圖;圖6A、圖6B及圖6C分別為本發明第二實施例之熱交換裝置的前視圖、側視圖以及後視圖;以及圖7A及圖7B分別為應用於本發明第二實施例之熱交換裝置之熱交換單元的不同視角的示意圖。
O1、O2‧‧‧外循環方向
233‧‧‧外循環出風口
234‧‧‧外循環入風口
d1‧‧‧寬度
d2、d3‧‧‧厚度
L‧‧‧長度
Claims (6)
- 一種熱交換單元,包含:一第一垂直外表面以及一第二垂直外表面,其中,該第一垂直外表面平行於該第二垂直外表面;一第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;一第一入風口以及第一出風口;一第一通道,介於該第一入風口以及該第一出風口之間;一循環軸流風扇,對應設置於該第一入風口,其中,該第一入風口設於該第一斜向外表面之上,使得該第一入風口之面積大於該第一通道的截面積,其中,該第一出風口設於該第一垂直外表面之上;一第二入風口以及第二出風口;一第二通道,介於該第二入風口以及該第二出風口之間;以及一第三出風口,該第三出風口與該第一通道導通且與該第一出風口位在不同平面上,其中,該第一通道與該第二通道係交錯設置且互不導通,其中,該第一通道與該第二通道之間以至少一散熱片間隔。
- 一種熱交換裝置,包括:一殼體; 一內循環軸流風扇,設置於該殼體內;以及一熱交換單元,設置於該殼體內,包含:一第一垂直外表面以及一第二垂直外表面,其中,該第一垂直外表面平行於該第二垂直外表面;一第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;一第二斜向外表面,平行於該第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;以及一第一入風口以及一第二入風口,該第一入風口設於該第一斜向外表面並對應該殼體,其中,該內循環軸流風扇對應設置於該第一入風口,其中,該第二入風口設於該第二斜向外表面並對應該殼體,該第二入風口在垂直方向上對應該第一入風口。
- 一種熱交換裝置,包括:一殼體;一循環軸流風扇,設置於該殼體內;以及一熱交換單元,設置於該殼體內,包含:一第一垂直外表面以及一第二垂直外表面,其中,該第一垂直外表面平行於該第二垂直外表面;一第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;一第二斜向外表面,平行於該第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;以及一第一入風口以及一第二入風口,該第一入風口設 於該第一斜向外表面並對應該殼體,其中,該循環軸流風扇對應設置於該第一入風口,其中,該第二入風口設於該第二斜向外表面並對應該殼體,該第二入風口在垂直方向上對應該第一入風口。
- 一種熱交換裝置,包括:一殼體;一內循環軸流風扇,設置於該殼體內;一外循環軸流風扇,設置於該殼體內;一熱交換單元,設置於該殼體內,包含:一第一垂直外表面以及一第二垂直外表面,其中,該第一垂直外表面平行於該第二垂直外表面;一第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;一第二斜向外表面,平行於該第一斜向外表面,連接該第一垂直外表面以及該第二垂直外表面;以及一第一入風口以及一第二入風口,該內循環軸流風扇對應設置於該第一入風口以及該外循環軸流風扇對應設置於該第二入風口,其中,該第一入風口設於該第一斜向外表面,該第二入風口設於該第二斜向外表面,該第二入風口在垂直方向上對應該第一入風口。
- 如申請專利範圍第3或4項所述之熱交換裝置,其中該第一入風口以及該第二入風口所分別形成的二通道係交錯設置且互不導通。
- 如申請專利範圍第3或4項所述之熱交換裝置,其中該二通道間係以散熱片間隔。
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