TWI738602B - 多通道薄熱交換器 - Google Patents

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TWI738602B
TWI738602B TW110100047A TW110100047A TWI738602B TW I738602 B TWI738602 B TW I738602B TW 110100047 A TW110100047 A TW 110100047A TW 110100047 A TW110100047 A TW 110100047A TW I738602 B TWI738602 B TW I738602B
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鄭任智
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訊凱國際股份有限公司
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Abstract

一種多通道薄熱交換器包含第一板體以及一第二板體。第一板體包含一第一鄰接側及一第一外側。第二板體包含一第二鄰接側及一第二外側。第二鄰接側接合於第一鄰接側。第二鄰接側包含一互連通道、具有多個第一彎折部的多個第一通道以及具有多個第二彎折部的多個第二通道。第一通道透過第一彎折部彼此連通。第二通道透過第二彎折部彼此連通。第一通道透過互連通道連通於第二通道。第一通道的尺寸相異於第二通道之尺寸。

Description

多通道薄熱交換器
示例性實施例大致上關於熱傳導的領域，且特別係關於一種多通道薄熱交換器及其製造方法。
在電子系統的運作過程中，需要將電子系統所產生的熱量快速且有效地排除以將運作溫度保持在廠商建議的範圍內，這種需求有時需要在嚴苛的運作條件下達成。隨著這些電子系統的功能之擴充以及應用範圍之增大，電子系統的功耗會提升進而增加散熱的需求。
已發展出用來逸散電子系統產生的熱量之數種技術。其中一種技術為氣冷系統。在氣冷系統中，熱交換器熱接觸於電子系統且會將熱量帶離電子系統，且接著流過熱交換器的氣流會將熱量帶離熱交換器。熱交換器的其中一種形式為多通道熱交換器。一般來說，多通道熱交換係為包含多個通道的系統，且至少某些的通道之尺寸匹配於毛細結構。系統可為封閉式或開放式迴路系統。於封閉式迴路系統中，多通道熱交換器為藉由工作流體的蒸發將熱量帶離熱源的真空容器，其中工作流體為藉由填充真空的蒸氣流(vapor flow)所傳播。蒸氣流最終在冷卻器表面凝結， 並因此熱量會從熱源介面蒸發面散佈到凝結面而得到較大的散熱表面積。因為在熱源端輸入的熱量以及在冷卻面端輸出的熱量之緣故，氣流會在多通道熱交換器的內部發生不穩定的情形。在這之後，凝結的流體會流動回蒸發面附近。
多通道熱交換器的散熱效率取決於熱交換器透過多通道以液態-氣態-液態之機制的相變來逸散熱量的效率。達到所需的散熱效率之一個重點在於將被簡化而增加製程中的一致性的製造方法的效率。達到所需的散熱效率之另一個重點在於製造方法封閉及密封散熱器的效率。封閉及密封散熱器是為了不增加製造方法的複雜度而防止產生較差的密封性(leak tightness)及較差的本體強度(body strength)，較差的滲漏緊度及較差的本體強度會導致工作流體的流失或蒸乾。達到所需的散熱效率之再另一個重點在於製造方法不增加複雜度而促進流體及蒸氣流之效率。
本發明在於提供一種多通道薄熱交換器，以提升整個熱交換器的熱流傳輸震盪驅動力並最大化散熱表面積。
本發明一實施例提供一種多通道薄熱交換器包含第一板體以及一第二板體。第一板體包含一第一鄰接側及一第一外側。第二板體包含一第二鄰接側及一第二外側。第二鄰接側接合於第一鄰接側。第二鄰接側包含一互連通道、具有多個第一彎折部的多個第一通道以及具有多個第二彎折部的多個第二通道。第一通道透過第一彎折部彼此連通。第二通道透過第二彎折部彼此 連通。第一通道透過互連通道連通於第二通道。第一通道及第一彎折部的尺寸相異於第二通道及第二彎折部之尺寸。
本發明另一實施例提供一種多通道薄熱交換器包含一第一板體、一第二板體以及一第三板體。第一板體包含多個第一通道。第二板體包含一第二鄰接側及一第二外側。第二鄰接側包含多個第二通道及至少一互連通道。至少一互連通道連通於至少二個第二通道。第三板體包含一第三鄰接側及一第三外側。第一板體的相對兩側分別結合至第二鄰接側及第三鄰接側。第三鄰接側包含多個第三通道。第三通道透過第一通道連通於第二通道。
根據本發明上述實施例之多通道薄熱交換器，第一通道及第一彎折部的尺寸相異於第二通道及第二彎折部之尺寸，而在較小的通道連通至較大的通道之處增加輸出壓力增益，進而提升整個熱交換器的熱流傳輸震盪驅動力並最大化散熱表面積。
100:多通道薄熱交換器
120:第二金屬板
122:第二鄰接側
124:第二通道
127:第一通道
129:第二外側
137:互連通道
150:第一金屬板
152:第一鄰接側
153、158:第一U形彎折部
159:第一外側
183、188:第二U形彎折部
191:工作管
300:方法
310、315、320、330、340、350、360:步驟
400:多通道薄熱交換器
420:第二金屬板
421:管路
422:第二鄰接側
427:第二通道
429:第二外側
434:互連通道
450:第一金屬板
452、459:第一鄰接側
453、458:第一通道
470:第三金屬板
472:第三鄰接側
477:第三通道
479:第三外側
800:多通道薄熱交換器
824:第二通道
827:第一通道
829:第二外側
837:互連通道
853、858:第一U形彎折部
859:第一外側
883、888:第二U形彎折部
900:多通道薄熱交換器
920:第二金屬板
922:第二鄰接側
927:第二通道
929:第二外側
934:互連通道
950:第一金屬板
952、959:第一鄰接側
953、958:第一通道
970:第三金屬板
972:第三鄰接側
977:第三通道
979:第三外側
除非另有說明，否則圖式繪示於此描述的創新標的之態樣。請參閱圖式，各個圖式中相似的標號代表相似的部件，併入於此揭露的原則之態樣的熱交換器系統及方法的好幾個示例僅為示例性而非限制性的。
圖1A為根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的立體示意圖。
圖1B為圖1A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第一分解圖。
圖1C為圖1A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第二分解圖。
圖2A為圖1A中根據一示例性實施例且具有割面線A-A之多通道薄熱交換器的立體示意圖。
圖2B為圖2A中根據一示例性實施例之多通道薄熱交換器沿割面線A-A繪示的剖面示意圖。
圖3為根據一示例性實施例的圖1A中的多通道薄熱交換器的製造方法的流程圖。
圖4A為進行圖3中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的製造方法之步驟330處理後的多通道薄熱交換器之立體示意圖。
圖4B為進行圖3中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的製造方法之步驟360處理後的多通道薄熱交換器之立體示意圖。
圖5A為根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器的第一立體示意圖。
圖5B為圖5A中根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器的第二立體示意圖。
圖5C為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第一分解圖。
圖6A為圖5A中根據一示例性實施例且具有割面線B-B及割面線C-C之多通道薄熱交換器的立體示意圖。
圖6B為圖6A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器沿割面線C-C繪示的剖面示意圖。
圖6C為圖6A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器沿割面線B-B繪示的剖面示意圖。
圖7A為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器經其製造方法的步驟330處理後的立體示意圖。
圖7B為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器經其製造方法的步驟360處理後的立體示意圖。
圖8為根據一示例性實施例的再另一替代的多通道薄熱交換器的立體示意圖。
圖9為根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器之第一分解圖。
以下參照熱交換器系統及方法的具體示例描述與熱交換器系統及方法相關的原理，具體示例包含實施創新概念的金屬板、通道以及U形彎折部的示例及具體佈置方式。具體來說，但不以此為限地，為了簡潔及清楚說明，描述為與熱交換器系統及方法所選的示例相關的這種創新原理以及習知功能或構造不會進行詳細描述。此外，所揭露的一或多個原理能併入熱交換器系統及方法的各種其他實施例，以達成任何各種所需的結果、特性及/或效能標準。
因此，屬性不同於於此討論的具體示例之熱交換器 系統及方法能實施一或多個創新原理，且能使用於沒有於此詳細描述的應用中。因此，熟悉本技藝者在閱讀本揭露之後將意識到，沒有於此詳細描述的熱交換器系統及方法的實施例也會落入本發明的範圍中。
於此描述的示例性實施例是針對處於真空狀態且具有工作流體的多通道薄熱交換器及其製造方法。於一實施例中，提供有一種包含至少一第一金屬板及至少一第二金屬板的多通道薄熱交換器。至少一第一金屬板包含第一鄰接側及第一外側。至少一第二金屬板包含第二鄰接側及第二外側。第二鄰接側包含互連通道、具有多個第一U形彎折部的多個第一通道以及具有多個第二U形彎折部的多個第二通道。第一通道及第一U形彎折部的尺寸相異於第二通道及第二U形彎折部之尺寸，而在較小的通道連通至較大的通道之處增加輸出壓力增益，進而提升整個熱交換器的熱流傳輸震盪驅動力並最大化散熱表面積。熱交換器由輥壓貼合製程形成且包含圖案印刷、輥壓貼合及充氣之主要步驟。
圖1A為根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的立體示意圖。圖1B為圖1A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第一分解圖。圖1C為圖1A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第二分解圖。請參閱圖1A至圖1C，提供有一種多通道薄熱交換器100，其包含至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120。至少一第一金屬板150包含一第一鄰接側152及一第一外側159。至少一第二金屬板120包含一第二鄰接 側122及一第二外側129。第二鄰接側122包含一互連通道137、多個第一通道127及多個第二通道124。第一通道127具有多個第一U形彎折部153、158，且這些第一通道127透過這些第一U形彎折部153、158彼此相連通而例如與這些第一U形彎折部153、158共同構成循環通道。第二通道124具有多個第二U形彎折部183、188，且這些第二通道124透過這些第二U形彎折部183、188彼此相連通而例如與這些第二U形彎折部183、188共同構成循環通道。於本實施例中，第一通道127及第二通道124沿第二鄰接側122的長邊方向延伸，但並不以此為限，於其他實施例中，第一通道及第二通道亦可沿第二鄰接側的短邊方向延伸。
於某些實施例中，互連通道137分別在第二鄰接側122的相對兩端連通於各個第一通道127及第二通道124。第一通道127形成於第二鄰接側122中最外側的邊緣附近，且第二通道124形成於第一通道127旁邊。於某些實施例中，互連通道137的數量為一個，第一通道127的數量及第一U形彎折部153的數量分別為兩個及一個，且第二通道124的數量及第二U形彎折部183的數量分別為兩個及一個。於某些實施例中，第一通道127的數量以及第一U形彎折部153、158的數量分別為六個及五個，且第二通道124的數量及第二U形彎折部183、188的數量分別為六個及五個。熟悉本技藝者可輕易意識到只要第一通道127形成於第二鄰接側122中最外側的邊緣附近且第二通道124形成於第一通道127的旁邊，便可依據應用情形及設計需求改變第一通 道127的數量、第一U形彎折部153、158的數量、第二通道124的數量以及第二U形彎折部183、188的數量，且實施例並不以此為限。
圖2A為圖1A中根據一示例性實施例且具有割面線A-A之多通道薄熱交換器的立體示意圖。圖2B為圖2A中根據一示例性實施例之多通道薄熱交換器沿割面線A-A繪示的剖面示意圖。請參閱圖2A至圖2B並參閱圖1A至圖1C，具有第一U形彎折部153、158的第一通道127以及具有第二U形彎折部183、188的第二通道124以類似蜿蜒的方式彼此依循。於某些實施例中，互連通道137及具有第一U形彎折部153、158的第一通道127之高度相同於具有第二U形彎折部183、188的第二通道124之高度，而互連通道137及具有第一U形彎折部153、158的第一通道127之寬度相異於具有第二U形彎折部183、188的第二通道124之寬度。在相同的表面積之情況下，具有第一U形彎折部153、158的第一通道127以及具有第二U形彎折部183、188的第二通道124之間的寬度差使得用於散熱的表面積增加，同時不會犧牲第一及第二通道與U形彎折部之間最靠近的區域上之散熱效率，並創造出不平衡的壓力條件。熟悉本技藝者可輕易意識到，只要多通道薄熱交換器至少包含多個第一通道及第二通道且因寬度差異而使它們產生不平衡壓力條件，而在相同的表面積之情況下增加表面積並將通道及U形彎折部之間的間隔最大化，進而提升散熱效率，便可以依據應用情形及設計需求改變上述高度 及寬度。
於一實施例中，處於真空狀態的多通道薄熱交換器中具有工作流體且包含不同寬度的通道及U形彎折部。工作流體以液態蒸氣泡沫的形式自然地散佈在多個第一通道、第二通道及U形彎折部之內部。多通道薄熱交換器包含蒸發區、冷凝區以及從蒸發區延伸到冷凝區的蒸氣流通道區。當來自熱源的熱量被施加於至少部分的蒸發區時，熱量會使工作流體轉變成蒸氣，且蒸氣泡沫在多通道薄熱交換器的一部分中變得更大。同時，於冷凝區，熱量會逸散且泡沫的尺寸會減小。因蒸發產生的體積擴張以及因凝結產生的體積壓縮會在通道中產生震盪運動(oscillating motion)。蒸發器及冷凝器之間的溫度梯度之淨效應(net effect)以及這些第一及第二通道引入的張力產生出不平衡的壓力條件。因此，會透過自持性震盪驅動力(self-sustaining oscillation driving force)提供熱流傳輸(thermo-fluidic transport)，而具有被完全熱驅動的壓力脈動(pressure pulsation)。藉由這些第一及第二通道不同的寬度得以進一步提升熱流傳輸，而例如但不限於增加寬度較小的第二通道中的輸出壓力增益，進而提升震盪驅動力以增加散熱效率。並且，這些第一及第二通道不同的寬度能在不犧牲這些第一及第二通道之間最靠近的區域上之散熱之情況下提供更大的散熱表面積。
於某些實施例中，第一鄰接側152及第二鄰接側122在未形成有互連通道137、第一通道127及第二通道124的區域 中一體成形地彼此接合。於某些實施例中，多通道薄熱交換器100是藉由輥壓貼合(roll-bonding)所形成。圖3為根據一示例性實施例的圖1A中的多通道薄熱交換器的製造方法的流程圖。請參閱圖3並參閱圖1A至圖2B，在真空狀態製造具有工作流體的多通道薄熱交換器之方法300大致上包含提供步驟310、圖案印刷步驟315、輥壓貼合步驟320、充氣步驟(inflating Step)340、插設及抽真空步驟350，以及密封及切割步驟360。第一步驟(即步驟310)包含提供至少一第一金屬板及至少一第二金屬板。在某些實施例中，至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120為金屬盤(metal coil)，且以開捲器(unwinder)展開並接著由合適的滾子架(roller stand)對準。接著，於步驟315中，將多個第一及第二通道及U形彎折部印刷於至少一第一金屬板。於某些實施例中，板體會被清理並接著由網版印刷製程(screen printing process)印刷，其中此網版印刷製程使用互連通道137、具有第一U形彎折部153、158的第一通道127以及具有第二U形彎折部183、188的第二通道124之石墨圖案。於某些實施例中，多通道薄熱交換器100更包含一工作部(working section)，工作部從形成在第二鄰接側122中相應的最外側邊緣附近之其中一個第一通道127延伸出來。這一個第一通道127延伸過工作部並延伸到工作部的邊緣。於某些實施例中，使用石墨圖案的網版印刷製程也印刷延伸過工作部的這一個延伸出來的第一通道127。接著，於步驟320中，至少一第一金屬板的第一鄰接側及至少一第二金屬板的第二鄰接側在 至少未印刷有互連通道137、第一通道127與第一U形彎折部153、158以及第二通道124與第二U形彎折部183、188的區域中一體式地結合。
熟悉本技藝者可輕易意識到使用石墨作為脫模劑(release agent)而防止至少一第一及第二金屬板一體地結合於至少施加有圖案化的這些通道及U形彎折部的區域，但實施例並不限於此。只要至少一第一金屬板及第二金屬板沒有在輥壓貼合步驟之後一體地結合在至少施加有圖案化的這些通道及U形彎折部的區域，可使用習知技術中通用的任何類型的方法或材料來作為脫模劑。
於某些實施例中，至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120的厚度介於約6mm至0.3mm之間，且各個至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120之減小率(reduction)約介於40%至60%；然，實施例並不以此為限。熟悉本技藝者能確實意識到可依據材料、起始厚度、板體數量及所使用的製程而使各個至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120的厚度及減小率變得更大或更小。
圖4A為進行圖3中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的製造方法之步驟330處理後的多通道薄熱交換器之立體示意圖。請參閱圖4A並參閱圖1A至圖3，接著，在步驟330中，工作管191被插入及固定至工作部，其中工作部從形成在第二鄰接側122中相應的最外側邊緣附近的其中一個第一通道127 延伸出來。這一個第一通道127延伸過工作部並延伸到被插入且固定的工作管191。工作管191使外界環境能連通於多通道薄熱交換器100的第一通道127及第二通道124、第一U形彎折部153、158以及第二U形彎折部183、188。接著，於步驟340中，會透過具有特定壓力的氣體至少對互連通道137、具有第一U形彎折部153、158的第一通道127以及具有第二U形彎折部183、188的第二通道124進行充氣，其中此特定氣壓用於均勻地對整個多通道薄熱交換器100進行充氣。於某些實施例中，此氣體為具有適於充氣的壓力之大氣空氣；然，本發明並不以此為限。在替代的實施例中，此氣體可為氮氣、氧氣、氬氣、氫氣、二氧化碳或任何常見可獲得的商業用氣體或上述之相容混合物。於某些實施例中，在進行對整個多通道薄熱交換器100均勻充氣之充氣處理之前，至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120被插入到模具中。
接著，於步驟350中，工作物質被插設到工作管191中且接著進行抽真空。圖4B為進行圖3中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的製造方法之步驟360處理後的多通道薄熱交換器之立體示意圖。請參閱圖4B並參閱圖1A至圖4A，接著，在步驟360中，工作管191會被封閉、密封及切割。於某些實施例中，工作管191是藉由壓扁(flattening)並接著將其結合而封閉及密封。在冷卻之後，工作部會被切除。
提供有處於真空狀態且具有工作流體並包含至少一 第一金屬板150及至少一第二金屬板120的多通道薄熱交換器100。至少一第二金屬板120包含第二鄰接側122及第二外側129。第二鄰接側122包含互連通道137、具有多個第一U形彎折部153、158的多個第一通道127以及具有多個第二U形彎折部183、188的多個第二通道124。第一通道127及第一U形彎折部153、158的尺寸相異於第二通道124及第二U形彎折部183、188的尺寸，而在較小的通道連通至較大的通道之處增加輸出壓力增益，進而提升整個熱交換器的熱流傳輸震盪驅動力並最大化散熱表面積。於某些實施例中，熱交換器是藉由輥壓貼合製程形成並包含圖案印刷、輥壓貼合及充氣的主要步驟。於某些實施例中，至少部分的第一鄰接側152與熱源接觸而使得多通道薄熱交換器100逸散來自熱源的熱量。
於某些實施例中，至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120由鋁或鋁合金等製成，且由輥壓貼合形成；然，實施例並不以此為限。熟悉本技藝者可輕易意識到可依據材料及製造需求而使用如衝壓(stamping)等其他製程來形成至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120。熟悉本技藝者也可輕易意識到只要多通道薄熱交換器可由輥壓貼合或衝壓等形成，至少一第一金屬板150及至少一第二金屬板120便可依據應用及設計需求而由銅、銅合金、相似之材料或其他有延展性且具有相對較高的熱導率之金屬導熱材料製成。
於某些實施例中，若使用衝壓製程或相似的製程來 形成多通道薄熱交換器100，則只要能達成真空密封，便能使用任何熟悉本技藝者熟知的結合方法來在未形成有互連通道137、第一通道127及第二通道124之區域使第一鄰接側152及第二鄰接側122結合並一體地形成，其中熟悉本技藝者熟知的結合方法例如為超音波焊接、擴散焊接(diffusion welding)、雷射焊接等。
於某些實施例中，若使用衝壓製程或類似之製程，則可依據尺寸及應用方式在第一通道127、第二通道124、第一U形彎折部153、158及第二U形彎折部183、188的內表面形成截面幾何形狀為三角形、矩形、梯形、凹角形(reentrant)等之軸向或周圍的毛細結構。毛細結構可用來促使冷凝的流體藉由毛細力流回蒸發面，而為大熱通量保持蒸發面的濕潤。
熟悉本技藝者能輕易意識到在替代實施例中，能在多通道薄熱交換器的整個製造方法中使用額外的熱處理製程，且實施例並不以所描述的態樣為限。此外，熟悉本技藝者將意識到能為了將額外的特徵併入最終產品而將額外的步驟添加到製程中。並且，能依據不同的需求調整步驟。舉例來說但並不以此為限地，可使用合金(alloying)、鑄造(casting)、篩除(scalping)及預熱之預備步驟、如中間退火等中間步驟，以及如溶液熱處理或最終退火、拉伸、整平(leveling)、開槽(slitting)、邊緣修整及老化(aging)等完成步驟及相似的步驟。
於某些實施例中，多通道薄熱交換器100包含一側具有通道及U形彎折部之一側充氣輥壓貼合板；然，實施例並不 以此為限。在替代實施例中，多通道薄熱交換器可透過兩個一側充氣輥壓貼合板而在其兩側包含通道。
圖5A為根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器的第一立體示意圖。圖5B為圖5A中根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器的第二立體示意圖。圖5C為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器的第一分解圖。請參閱圖5A至圖5C，提供有一種替代的多通道薄熱交換器400，其包含一第一金屬板450、一第二金屬板420及一第三金屬板470。至少一第一金屬板450包含第一鄰接側452、459及多個第一通道453、458。第二金屬板420包含一第二鄰接側422及一第二外側429。第二鄰接側422包含連通於第一通道453、458的多個第二通道427以及位於第二通道427的對角相對端的二互連通道434。互連通道434連通於管路421，且管路421用於除氣及充填工作流體。管路421會於除氣及充填工作流體後以擠扁、焊接、填塞等方式封閉，以保持氣密。第三金屬板470包含一第三鄰接側472以及一第三外側479。第三鄰接側472包含多個第三通道477，第三通道477也連通於第一通道453、458。於本實施例中，第二通道427沿第二鄰接側422的長邊方向延伸，但並不以此為限。於其他實施例中，第二通道亦可沿第二鄰接側的短邊方向延伸。
在某些實施例中，這些第一通道453、458的相對兩端分別連通於第二通道427及第三通道477。第二通道427形成為平行於第二鄰接側422中最外側的邊緣，且第三通道477相對 第三鄰接側472中最外側的邊緣形成為對角形式。於某些實施例中，第二通道427的數量為十二個，互連通道434的數量為兩個，第三通道477的數量為九個，且第一通道453、458的數量皆為九個。熟悉本技藝者可輕易意識到只要第二通道427、第三通道477及第一通道453、458彼此連通，便可依據應用及設計需求改變第二通道427、互連通道434、第三通道477及第一通道453、458的數量，且實施例並不以此為限。
圖6A為圖5A中根據一示例性實施例且具有割面線B-B及割面線C-C之多通道薄熱交換器的立體示意圖。圖6B為圖6A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器沿割面線C-C繪示的剖面示意圖。圖6C為圖6A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器沿割面線B-B繪示的剖面示意圖。請參閱圖6A至圖6C並參閱圖5A至圖5C，舉例來說但並不以此為限地，第二通道427、第三通道477及第一通道453、458從第二通道427通過第一通道453、458並通過第三通道477以三個一組的方式用類似蜿蜒的方式彼此依循。具有在互連通道434連通的三個獨立流動路徑使多通道薄熱交換器400能具有更高的散熱效率。
於某些實施例中，第二通道427及第三通道477的高度及寬度分別為相同的，且第一通道453、458的寬度相同於第二通道427及第三通道477的寬度。一般來說，第二通道427、第三通道477及第一通道453、458具有相同的尺寸以使整個流動均勻。熟習本技藝者可輕易意識到只要多通道薄熱交換器400 包含多個第二通道427、多個第三通道477及多個第一通道453、458且它們因平面差異及重力而產生不平衡壓力條件而提升散熱效率，便可依據應用及設計需求調整數量、相對的幾何位置、高度及寬度。
於某些實施例中，第一鄰接側452、459分別在其相對側結合至第二鄰接側422及第三鄰接側472，並一體地形成於未形成有互連通道434、第二通道427、第三通道477及第一通道453、458的區域。請參閱圖3並參閱圖5A至圖6C，製造處於真空狀態且具有工作流體的多通道薄熱交換器之方法300大致上包含提供步驟310、圖案印刷步驟315、輥壓貼合步驟320、充氣步驟340、插入與抽真空步驟350及封閉及切割步驟360。圖7A為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器經其製造方法的步驟330處理後的立體示意圖。圖7B為圖5A中根據一示例性實施例的多通道薄熱交換器經其製造方法的步驟360處理後的立體示意圖。
大致上來說，只要多通道薄熱交換器400透過兩個一側充氣輥壓貼合板在其兩側包含通道且針對第二通道427及第三通道477的通道透過第一金屬板450的第一通道453、458彼此連通，方法300中的步驟在經過調整後可用來製造多通道薄熱交換器400，這種調整主要是為了能形成第一通道453、458及第三金屬板470。
於某些實施例中，多通道薄熱交換器100在長軸上 包含一側具有通道及U形彎折部的一側充氣輥壓貼合板；然，實施例並不以此為限。在替代實施例中，多通道薄熱交換器可在短軸上於其一側包含通道及U形彎折部。
圖8為根據一示例性實施例的再另一替代的多通道薄熱交換器的立體示意圖。請參閱圖8並參閱圖1A至圖4B，提供有一種多通道薄熱交換器800，其包含至少一第一金屬板及至少一第二金屬板。至少一第一金屬板包含第一鄰接側及第一外側859。至少一第二金屬板包含第二鄰接側及第二外側829。第二鄰接側包含互連通道837、具有多個第一U形彎折部853、858的多個第一通道827以及具有多個第二U形彎折部883、888的第二通道824。於本實施例中，第一通道827及第二通道824沿第二鄰接側的短邊方向延伸，但並不以此為限。於其他實施例中，第一通道及第二通道亦可沿第二鄰接側的長邊方向延伸。
於某些實施例中，互連通道837在第二鄰接側的相對端分別連通於第一通道827及第二通道824。第一通道827形成於第二鄰接側中最外側的邊緣附近，且第二通道824形成於第一通道827旁邊。於某些實施例中，互連通道837的數量為一個，第一通道827的數量為兩個，第一U形彎折部853的數量為一個，第二通道824的數量為兩個，且第二U形彎折部883的數量為一個。於某些實施例中，第一通道827的數量為十四個，第一U形彎折部853、858的數量為十三個，第二通道824的數量為十四個，且第二U形彎折部883、888的數量為十三個。熟悉本技 藝者可輕易意識到只要第一通道827形成於第二鄰接側822中最外側的邊緣附近且第二通道824形成於第一通道827旁邊，便可依據應用及設計需求改變具有第一U形彎折部853、858的第一通道827以及具有第二U形彎折部883、888的第二通道824之數量，且實施例並不以此為限。
於某些實施例中，多通道薄熱交換器800在短軸上包含一側具有通道及U形彎折部之一側充氣輥壓貼合板；然，實施例並不以此為限。於替代實施例中，多通道薄熱交換器可在短軸上透過兩個一側充氣輥壓貼合板在其兩側包含通道。
圖9為根據一示例性實施例的替代的多通道薄熱交換器之第一分解圖。請參閱圖9並參閱圖5A至圖7B，提供有一種替代的多通道薄熱交換器900，其包含一第一金屬板950、一第二金屬板920及一第三金屬板970。至少一第一金屬板950包含第一鄰接側952、959及多個第一通道953、958。第二金屬板920包含一第二鄰接側922及一第二外側929。第二鄰接側922包含與第一通道953、958連通的多個第二通道927以及位於第二通道927的對角相對端的二互連通道934。第三金屬板970包含一第三鄰接側972及一第三外側979。第三鄰接側972包含多個第三通道977，第三通道977也連通於第一通道953、958。於本實施例中，第二通道927沿第二鄰接側922的短邊方向延伸，但本發明並不以此為限。於其他實施例中，第二通道亦可沿第二鄰接側的長邊方向延伸。
於某些實施例中，這些第一通道953、958分別在第一通道953、958的相對端連接於第二通道927及第三通道977。第二通道927平行於第二鄰接側922中最外側的邊緣，且第三通道977相對第三鄰接側972中最外側的邊緣以對角的方式形成。於某些實施例中，第二通道927的數量為十七個，互連通道934的數量為兩個，第三通道977的數量為十五個，且第一通道953、958的數量皆為十五個。熟悉本技藝者可輕易意識到只要第二通道927、第三通道977及第一通道953、958彼此連通，便可依據應用及設計需求改變第二通道927、互連通道934、第三通道977及第一通道953、958的數量。
於某些實施例中，熱源位於多通道薄熱交換器的短邊或多通道薄熱交換器的短邊之表面附近，且實施例並不以此為限。於某些實施例中，熱源位於多通道薄熱交換器的長邊或多通道薄熱交換器的長邊之表面附近，且實施例並不以此為限。
於某些實施例中，工作部中相對較扁且為直線形的焊接部提供有效的方法來封閉及密封多通道薄熱交換器，而避免有關於其較差的密封性(leak tightness)及本體強度；因此，得以在不增加製造方法的複雜度之情況下降低工作流體損失或蒸乾的機率。
於某些實施例中，多通道薄熱交換器的外形可為四邊形；然，實施例並不以此為限。熟悉本技藝者可輕易意識到只要多通道薄熱交換器至少包含第一及第二通道，共同產生不平衡 壓力條件，具有寬度差，在相同表面積之前提下增加散熱面積並最大化通道及U形彎折部之間的間隔，進而提升散熱效率，便可依據應用及設計需求使多通道薄熱交換器具有四邊形以外的其他外形且可具有二種以上的外形。
於某些實施例中，工作流體可由丙酮(acetone)製成；但實施例並不以此為限。能使用熟悉本技藝者熟知的其他種工作流體。只要工作流體能透過熱源蒸發且蒸氣能凝結回工作流體並流回熱源，工作流體能例如但不限於包含環戊烷(cyclopentane)或正己烷(n-hexane)。
於實施例中，提供有處於真空狀態且具有工作流體並包含至少一第一金屬板及至少一第二金屬板的多通道薄熱交換器。至少一第二金屬板包含第二鄰接側及第二外側。第二鄰接側包含互連通道、具有多個第一U形彎折部的多個第一通道以及具有多個第二U形彎折部的多個第二通道。第一通道及第一U形彎折部的尺寸相異於第二通道及第二U形彎折部的尺寸，而增加較小的通道連通至較大的通道之處的輸出壓力增益，進而提升整個熱交換器中的熱流傳輸震盪驅動力並最大化散熱表面積。熱交換器由輥壓貼合製程形成並包含圖案印刷、輥壓貼合及充氣的主要步驟。製造方法的一致性(consistency)透過簡單且有效的輥壓貼合製程確保。並且，會透過工作部達成有效的方法來封閉及密封多通道薄熱交換器，而避免有關其較差之密封性及本體強度；因此，得以在不增加製造方法的複雜度之情況下降低工作流體損失 及蒸乾的機率。通道的寬度差異不僅促成不平衡的壓力條件而透過具有被完全熱驅動的壓力脈動之自持性震盪驅動力提供熱流傳輸，此寬度差異也在相同表面積的情況中使通道及U形彎折部之間的間隔能增加，並提升來自至少一第二板體的第二外側之散熱效率。
目前揭露的發明概念並不以於此呈現的實施例為限，而是應根據以於此揭露之觀念為基準的原理解釋發明概念的完整範圍。元件的方向及標號，如「上」、「下」、「頂」、「底」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」等，不是指絕對的關係、位置及/或位向。諸如「第一」及「第二」等元件的用語非為字面上的意思而僅為分辨用語。於此，用語「包含」或「包括」、「包涵」及「具有」具體指出元件、步驟及/或上述之群組或結合的存在，且不會排除額外的一或多個元件、步驟及/或上述之群組或結合的存在。除非另有說明，否則步驟的順序不是絕對的。除非另有說明，否則單數元件的用語，如使用「一」，並不代表「僅一」的意思，而是代表「一或多個」的意思。於此，「及/或」代表「及」或者「或」以及「及」且「或」。於此，範圍及子範圍表示所有範圍，包含在其中的整個及/或部分的量值，且界定或修改範圍及子範圍的用語(如「至少」、「大於」、「小於」、「不少於」等)代表子範圍及/或上或下限。通篇揭露中描述的各種實施例的元件之所有熟悉本技藝者熟知或將熟知的結構上及功能上之相等物應屬於於此描述之特徵及請求項的範疇。此外，無論所揭露的內容 最終有沒有於請求項中詳細提及，任何於此揭露的內容皆不應被解釋為習知技術。
有鑑於所揭露的原理能用許多可能的實施例來實施，我們保留對於此揭露之特徵及步驟的任何及所有結合請求保護之權利，包含對出自前述敘述之精神及範疇的所有內容，以及在以下的請求項及任何申請階段的請求項或任何宣稱本申請的優先權之申請案中的請求項之字面且相等地指出的結合請求保護之權利。
100…多通道薄熱交換器 122…第二鄰接側 124…第二通道 127…第一通道 129…第二外側 137…互連通道 152…第一鄰接側 153、158…第一U形彎折部 159…第一外側 183、188…第二U形彎折部

Claims (10)

  1. 一種多通道薄熱交換器，包含：一第一板體，包含一第一鄰接側及一第一外側；以及一第二板體，包含一第二鄰接側及一第二外側，該第二鄰接側接合於該第一鄰接側，該第二鄰接側包含一互連通道、具有多個第一彎折部的多個第一通道以及具有多個第二彎折部的多個第二通道，該些第一通道透過該些第一彎折部彼此連通，該些第二通道透過該些第二彎折部彼此連通，該些第一通道透過該互連通道連通於該些第二通道；其中，該些第一通道及該些第一彎折部的尺寸相異於該些第二通道及該些第二彎折部之尺寸。
  2. 如請求項1所述之多通道薄熱交換器，其中該些第一通道及該些第一彎折部的高度相同於該些第二通道及該些第二彎折部的高度，且該些第一通道及該些第一彎折部之寬度相異於該些第二通道及該些第二彎折部之寬度。
  3. 如請求項1所述之多通道薄熱交換器，其中該些第一通道形成於該第二鄰接側中最外側的邊緣附近且該些第二通道形成於該些第一通道的旁邊。
  4. 如請求項1所述之多通道薄熱交換器，其中該些第一通道及該些第二通道沿該第二鄰接側的長邊方向延伸。
  5. 如請求項1所述之多通道薄熱交換器，其中該些第一通道及該些第二通道沿該第二鄰接側的短邊方向延伸。
  6. 一種多通道薄熱交換器，包含：一第一板體，包含多個第一通道；一第二板體，包含一第二鄰接側及一第二外側，該第二鄰接側包含多個第二通道及至少一互連通道，該至少一互連通道連通於至少二個該些第二通道；以及一第三板體，包含一第三鄰接側及一第三外側，該第一板體的相對兩側分別結合至該第二鄰接側及該第三鄰接側，該第三鄰接側包含多個第三通道，該些第三通道透過該些第一通道連通於該些第二通道。
  7. 如請求項6所述之多通道薄熱交換器，其中該至少一互連通道的數量為二個，該二互連通道位於該些第二通道的對角相對端。
  8. 如請求項6所述之多通道薄熱交換器，其中該些第二通道平行於該第二鄰接側中最外側的邊緣，且該些第三通道相對該第三鄰接側中最外側的邊緣以對角的方式形成。
  9. 如請求項6所述之多通道薄熱交換器，其中該些第二通道沿該第二鄰接側的長邊方向延伸。
  10. 如請求項6所述之多通道薄熱交換器，其中該些第二通道沿該第二鄰接側的短邊方向延伸。
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