TWI708038B - 利用相變化傳熱的散熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種利用相變化傳熱的散熱裝置，包括盒體、導熱塊、工作流體及傳熱構件，盒體包括第一殼板及第二殼板，在第一殼板和第二殼板之間圍設有容腔，第一殼板開設有通孔；導熱塊對應通孔裝設且一部分區域形成在容腔內部，另一部分區域則暴露出第一殼板外部；工作流體設置在容腔中並與導熱塊接觸；傳熱構件具有受熱段，受熱段安裝在容腔內並用以吸收工作流體相變化後所帶的熱量。藉此，可提昇整體裝置的散熱效能。

Description

利用相變化傳熱的散熱裝置

本發明係有關一種散熱裝置技術，尤指一種利用相變化傳熱的散熱裝置。

隨著電子元件的運算速度不斷提昇，其所產生的熱量亦越來越高，為了有效地解決高發熱量的問題，業界已將具有良好導熱特性的均溫板(Vapor Chamber)或熱管(Heat Pipe)與其它散熱構件組合成一散熱裝置來提供使用，但是現有的散熱裝置不論是導熱和散熱效能等皆存在有改善的空間。

習知的散熱裝置，主要包括一均溫板和一散熱鰭片組，散熱鰭片組是透過表面黏著技術結合在均溫板的一端面上並在均溫板的內部空間分別裝設有一毛細組織和一工作流體。

然而，習知的散熱裝置，雖然具有散熱效果，但在實際的使用上卻存在以下的問題點，由於均溫板是透過內部的工作流體的相變化來快速導熱，此等熱量在到達散熱鰭片組時，因散熱鰭片組的散熱效能遠低於工作流體的導 熱速率，於是將在均溫板和散熱鰭片組之間造成熱堆積等不良情況，進而使整體散熱裝置的散熱效能不彰。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術的缺失，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明之一目的，在於提供一種利用相變化傳熱的散熱裝置，其係透過工作流體在受熱後的相變化，能夠將熱量快速且大量地導引給傳熱構件，進而提昇整體裝置的散熱效能。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種利用相變化傳熱的散熱裝置，包括一盒體、一導熱塊、一工作流體及一傳熱構件，該盒體包括一第一殼板及對應該第一殼板密封罩蓋的一第二殼板，在該第一殼板和該第二殼板之間圍設有一容腔，該第一殼板開設有一通孔；該導熱塊係對應該通孔裝設，該導熱塊的一部分區域係形成在該容腔內部，另一部分區域則暴露出該第一殼板外部；該工作流體係設置在該容腔中並與該導熱塊接觸；該傳熱構件具有一受熱段，該受熱段係安裝在該容腔內並用以吸收該工作流體相變化後所帶的熱量。

本發明還具有以下功效，藉由受熱段由二並列彎折的管體所構成，且繞過環形框的外周圍，如此可增加受熱段的受熱面積和提昇導熱效能。透過密 封墊和密封環的設置，能夠提昇導熱塊和第一殼板及第一殼板和第二殼板的密封效果。本發明的散熱裝置不管顯示卡模組為立式或臥式擺設皆能夠使用。

10:盒體

11:第一殼板

111:底板

112:圍板

113:環形框

114:通孔

115:環形凹溝

116:U形固定架

117:貫穿孔

118:環形槽溝

119:螺孔

12:第二殼板

121:穿孔

13:密封墊

A:容腔

20:導熱塊

21:塊體

22:平板

23:密封環

30:工作流體

40、40A:傳熱構件

41:受熱段

42:放熱段

43:壓板

50、50A:散熱模組

51:散熱鰭片

52:輸液管

53:水泵

54:水冷排

55:散熱風扇

8:顯示卡模組

圖1係本發明利用相變化傳熱的散熱裝置立體分解圖。

圖2係本發明利用相變化傳熱的散熱裝置組合透視圖。

圖3係本發明利用相變化傳熱的散熱裝置組合剖視圖。

圖4係本發明利用相變化傳熱的散熱裝置另一方向剖視圖。

圖5係本發明應用於立式顯示卡模組組合示意圖。

圖6係本發明應用於立式顯示卡模組組合剖視圖。

圖7係本發明應用於臥式顯示卡模組組合剖視圖。

圖8係本發明之另一實施例應用於立式顯示卡模組組合示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種利用相變化傳熱的散熱裝置，其主要包括一盒體10、一導熱塊20、一工作流體30及一傳熱構件40。

盒體10包括一第一殼板11及一第二殼板12，第一殼板11和第二殼板12皆可為鋁、銅或其合金等材料所製成，第一殼板11具有一底板111及自底板111周緣彎折延伸的一圍板112，在底板111的左側延伸有一環形框113， 在環形框113的中心設有一通孔114，並在環形框113的頂面設有一環形凹溝115。

進一步地，在環形框113的左側成型有一U形固定架116。又，在圍板112遠離環形框113的一側開設有二貫穿孔117，於圍板112的頂面設有一環形槽溝118。再者，於圍板112的四隅角落和中段位置分別設有複數螺孔119。

第二殼板12是對應於第一殼板11罩蓋，而於第一殼板11和第二殼板12之間圍設有一容腔A，在第二殼板12對應於前述各螺固孔119的位置分別設有一穿孔121。

進一步地，在環形槽溝118內裝設一密封墊13，此密封墊13是被夾持在第一殼板11和第二殼板12之間，透過螺絲等螺固元件穿設穿孔121並且鎖固前述螺孔119，從而達成第一殼板11和第二殼板12的密封組合。

導熱塊20為以銅或其合金等導熱性良好的材料所製成，本實施例的導熱塊20主要包括一塊體21及自塊體21一端的各邊向外擴張延伸的一平板22，塊體21是對應於前述通孔114穿接，平板22則止擋於環形框113的端面上，在對應於前述環形凹溝115的位置裝設有一密封環23，此密封環23是被夾持在環形框113和平板22之間；其中平板22是形成在容腔A內部，塊體21遠離平板22的一端則暴露出第一殼板11外部。

工作流體30可為純水等液體(見於圖6所示)，其是注設在容腔A中並且與導熱塊20的平板22接觸。

本實施例的傳熱構件40為一熱管，其具有一受熱段41及自受熱段41延伸出的一放熱段42，在熱管的內部具有毛細組織和工作流體，受熱段41 是安裝在容腔A內並且用以吸收工作流體30相變化後所帶的熱量，本實施例的受熱段41為由二並列彎折的管體所構成，其封閉端是置設在前述U形固定架116內，並透過一壓板43和二螺絲予以鎖設固定，受熱段41的其餘部分則繞過環形框113的外周圍，並從貫穿孔117穿出第一殼板11，形成在第一殼板11的外部的區域為構成前述的放熱段42。

請參閱圖5及圖6所示，本發明利用相變化傳熱的散熱裝置是可應用在一顯示卡模組8的散熱，其還包括一散熱模組50，本實施例的散熱模組50為由多數散熱鰭片51所堆疊組成，各散熱鰭片51是依序套接在前述的放熱段42上。

組合時盒體10是立設在顯示卡模組8的一側邊，透過導熱塊20之塊體21的端面與顯示卡模組8之一發熱源的貼附接觸，本實施例的顯示卡模組8是以立式做擺設，其中工作流體30的量以不接觸傳熱構件40的受熱段41為限。

使用時，當顯示卡模組8的發熱源運作後將產生高溫高熱，此等高熱量透過導熱塊20傳導給液態工作流體30，液態工作流體30在連續性地接受到大量的熱之後，將產生蒸發而形成為汽態工作流體30，此汽態工作流體30帶著大量的熱值朝著傳熱構件40的受熱段41方向移動，受熱段41在吸收工作流體30相變化後所帶的熱量後，亦令其內部的工作流體由液態變為汽態，並將熱量帶至放熱段42，如此以達成二次性的快速導熱效能。

請參閱圖7所示，顯示卡模組8除了可如上述做立式擺設外，亦可因應各種不同使用需求做臥式擺設，其中工作流體30的量亦以不接觸傳熱構件40的受熱段41為限。

請參閱圖8所示，本發明利用相變化傳熱的散熱裝置除了可如上述實施例外，亦可如本實施例之型態，其中傳熱構件40A為一金屬管，此金屬管亦具有一受熱段41。散熱模組50A主要包括二輸液管52、一水泵53、一水冷排54、一散熱風扇55及一冷卻液(圖未示出)，其中的一輸液管52之二端是分別連通傳熱構件40A的一管體和水冷排54的入水口，另一輸液管52之二端是分別連通傳熱構件40A的另一管體和水冷排54的出水口，水泵53是裝設在輸液管52上，散熱風扇55裝設在水冷排54的一側邊，冷卻液則填注在金屬管、輸液管52和水冷排54中，當受熱段41吸收工作流體30相變化後所帶的熱量後，透過水泵53的運作，而將受熱段41的熱量帶離，並利用水冷排54和散熱風扇55予以散逸排出。

綜上所述，本發明利用相變化傳熱的散熱裝置，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

10:盒體

11:第一殼板

112:圍板

113:環形框

116:U形固定架

117:貫穿孔

12:第二殼板

13:密封墊

20:導熱塊

22:平板

40:傳熱構件

41:受熱段

42:放熱段

43:壓板

Claims (9)

1. 一種利用相變化傳熱的散熱裝置，包括：一盒體，包括一第一殼板及對應該第一殼板密封罩蓋的一第二殼板，在該第一殼板和該第二殼板之間圍設有一容腔，該第一殼板開設有一通孔；一導熱塊，對應該通孔裝設，該導熱塊的一部分區域係形成在該容腔內部，另一部分區域則暴露出該第一殼板外部；一工作流體，設置在該容腔中並與該導熱塊接觸；以及一選自熱管或金屬管的傳熱構件，具有一受熱段，該受熱段係安裝在該容腔內並用以吸收該工作流體相變化後所帶的熱量且不產生徑向變形；其中該工作流體的量以不接觸該傳熱構件的該受熱段為限。
2. 如請求項1所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其還包括一散熱模組，該熱管還包括自該受熱段延伸出的一放熱段，該放熱段係形成在該盒體的外部，該散熱模組係套接在該放熱段上。
3. 如請求項1所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其還包括一散熱模組，該散熱模組包括二輸液管、一水泵及一水冷排，其中的一該輸液管之二端係分別連通該金屬管的一端和該水冷排，另一該輸液管之二端係分別連通該金屬管的另一端和該水冷排，該水泵係裝設在任一該輸液管上。
4. 如請求項3所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該散熱模組還包括一散熱風扇，該散熱風扇係裝設在該水冷排的一側邊。
5. 如請求項1所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該第一殼板具有一底板及自該底板周緣彎折延伸的一圍板，在該底板延伸有一環形框，該通孔形成在該環形框的中心位置。
6. 如請求項5所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該導熱塊包括一塊體及自該塊體一端擴張延伸的一平板，該塊體係對應於該通孔穿接，該平板則止擋於該環形框的端面上。
7. 如請求項6所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該環形框的頂面設有一環形凹溝，於該環形凹溝裝設有一密封環，該密封環係被夾持在該環形框和該平板之間。
8. 如請求項5所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該圍板遠離該環形框的一側開設有二貫穿孔，該環形框的一側成型有一U形固定架，該受熱段為由二並列彎折的管體所構成，該受熱段的一端置設在該U形固定架內，並透過一壓板予以固定，該受熱段的其餘部分則繞過該環形框的外周圍，並從各該貫穿孔穿出該第一殼板外部。
9. 如請求項5所述之利用相變化傳熱的散熱裝置，其中該圍板的頂面設有一環形槽溝，在該環形槽溝裝設一密封墊，該密封墊係被夾持在該第一殼板和該第二殼板之間。

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