TWI787712B

TWI787712B - 具有缺口結構的散熱裝置

Info

Publication number: TWI787712B
Application number: TW110102054A
Authority: TW
Inventors: 黃祥河; 蔡明昆; 褚雯霄; 王啟川
Original assignee: 立端科技股份有限公司
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2022-12-21
Also published as: TW202231173A

Abstract

本發明提出一種具有缺口結構的散熱裝置，其包括：一基座以及複數個散熱鰭片。其中複數個散熱鰭片係聳立於該基座的上表面，所述散熱鰭片之間形成有複數個通道。特別地，各所述散熱鰭片具有由缺口界定出之自然對流強化結構，使得各所述散熱鰭片表面構成有開放部，可以有效的減少氣流進入各所述散熱鰭片間之通道的阻力，氣流可沿水平方向(即垂直於該散熱鰭片表面之氣流)經由該缺口引入所述通道，可降低熱阻，有效的提升散熱效果。並且，依據實驗、研究結果顯示，相較於習知不具有自然對流強化結構的散熱器，本發明之散熱裝置係顯示出較佳的散熱效能。

Description

具有缺口結構的散熱裝置

本發明係關於散熱器之相關技術領域，特別是指能強化自然對流效果之一種具有缺口結構的散熱裝置。

工業電腦隨著自動化科技的發展更顯其重要性，其應用範圍也逐漸擴展到醫療、金融、通訊、環保、交通運輸等方面。工業電腦扮演如此重要的角色，如何確保能長時間穩定運行就成了相當重要的題目。

而為了適應不同工廠內高油污、高粉塵等惡劣的環境，工業電腦的機殼通常設計為部分區域開口甚至完全密封，亦即無風扇工業電腦(Fanless Industrial PC)。在此條件下常以自然對流作為散熱機制，除了能減少因開孔造成粉塵等髒污進入機箱內部外，也能避免因風扇造成之震動以及風扇故障等狀況。而自然對流相較於強制對流雖無需使用流體機械，但因熱傳係數也較低，亦無法透過提高風扇流量等方式直接強化散熱。

而散熱片(Heat Sink)即是一種被用來固定於電子裝置或工業電腦的表面，同時為電子散熱設計之中最為普遍的一種產品。散熱片主要是將電子元件所產生的熱量傳導至其散熱鰭片，再透過其散熱鰭片與空氣所產生的熱對流現象，進而將熱量快速地傳導出並擴散至周圍空氣之中以降低電子元件熱源處的溫度，要強調的是氣流只能倚靠散熱鰭片表面和空氣間之溫度差驅動，因此如何設計散熱鰭片就成了其中的關鍵問題。

圖1係顯示習知的一種散熱器的立體圖。如圖1所示，習知的散熱器1’係由一基座11’以及設置於該基座11’之上的複數個散熱鰭片12’所組成。如此，透過該基座11’之下表面連接一電子元件或一工業電腦的熱源處，並藉由該基座11’將該電子元件或該工業電腦之熱能傳導至該複數個散熱鰭片12’上以增加其散熱面積；接著，一氣流從該散熱器1’之前端流至該複數個散熱鰭片12’之間所形成之複數個通道13’中，並與該複數個散熱鰭片12’產生熱對流現象，進而使得該電子元件或該工業電腦之溫度趨近於其周圍空氣之溫度。雖然，習知的散熱器1’具有令該電子元件之熱量散至周圍空氣中的效果。然而，所述散熱器1’仍具有以下缺失：

(1)水平配置之散熱器1’和自然對流之氣流流動方向呈垂直，高度較低且長度較長的散熱鰭片12’會增加氣流進入通道13’的難度，造成很多散熱鰭片12’面積為無效之熱傳導區域。

(2)針對相同幾何尺寸的散熱鰭片12’，過密之散熱鰭片12’之間隙對於熱傳導效果反而有負面之影響，且散熱器1’所需的材料亦較多，於散熱性能及成本考量上皆不符合效益。

另外，依據實驗、研究結果顯示主要的熱阻為散熱鰭片12’之自然對流，相較之下散熱鰭片12’所占比例極低，故強化空氣的自然對流將有效的降低整體之熱阻，達到降低電子元件或工業電腦內部溫度之目標。

相關專利資料請參閱中國專利公告號CN211178080U「流道型二相流散熱器」，其所揭露之散熱鰭片相同於圖1顯示習知散熱器1’的散熱鰭片12’為完整片體形狀，散熱效果僅為一般效果，其缺失也相同於習知的散熱器1’。

由上述說明可以得知，實有必要對習知的散熱器1’進行結構上的改良或重新設計，藉以提升其散熱效能。有鑑於此，本發明之創作人係極力加以研究創作，而終於研發完成本發明之一種散熱器結構。

本發明之目的在於提出一種具有缺口結構的散熱裝置，其包括：一基座以及複數個散熱鰭片，其中複數個散熱鰭片係聳立於該基座的上表面，所述散熱鰭片之間形成有複數個通道。特別地，各所述散熱鰭片具有由缺口界定出之自然對流強化結構，使得各所述散熱鰭片表面構成有開放部，可以有效的減少氣流進入各所述散熱鰭片間之通道的阻力，氣流可沿水平方向(即垂直於該散熱鰭片表面之氣流)經由該缺口引入所述通道，可降低熱阻，有效的提升散熱效果。並且，依據實驗、研究結果顯示，相較於習知不具有自然對流強化結構的散熱器，本發明之散熱裝置係顯示出較佳的散熱效能。

因此，為了達成上述本發明之目的，本案之創作人係提供所述具有缺口結構的散熱裝置的一實施例，其包括：

一基座；以及

複數個散熱鰭片，係聳立於該基座的上表面，所述散熱鰭片之間形成有複數個通道；

其中，各所述散熱鰭片之底部、該基座之上表面之間界定有至少一缺口，用以使各所述散熱鰭片表面構成有開放部，可以有效的減少氣流進入各所述散熱鰭片間之通道的阻力，氣流可沿水平方向經由該缺口引入所述通道，可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

以下僅藉由具體實施例，且佐以圖式作詳細之說明。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出的一種具有缺口結構的散熱裝置，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

第一實施例

圖2顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第一實施例的立體圖及其側視圖。如圖2所示，本發明之具有缺口結構的散熱裝置1包括：一基座11以及複數個散熱鰭片12，其中複數個散熱鰭片12係聳立於該基座11的上表面，所述散熱鰭片12之間形成有複數個通道13。特別地，各所述散熱鰭片12之底部、該基座11之上表面之間界定有至少一缺口14，用以使各所述散熱鰭片12表面構成有開放部，可以有效的減少氣流進入各所述散熱鰭片12間之通道13的阻力，氣流可沿水平方向(即垂直於該散熱鰭片12表面之氣流，請參閱圖2中具有缺口結構的散熱裝置1右側方所顯示之箭頭圖形)經由該缺口14引入所述通道13，可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

更詳細地說明，該些散熱鰭片12藉由設置缺口14而界定出自然對流強化結構，使得氣流除了從具有缺口結構的散熱裝置1之前端流至該複數個散熱鰭片12之間所形成之複數個通道13中(請參閱圖2中具有缺口結構的散熱裝置1前方所顯示之箭頭圖形)，與該複數個散熱鰭片12產生熱對流現象之外，因為各所述散熱鰭片12表面構成有開放部，氣流也可沿水平方向(即垂直於該散熱鰭片12表面之氣流，請參閱圖2中具有缺口結構的散熱裝置1右側方所顯示之箭頭圖形)經由該缺口14引入所述通道13，使得通道13中以及具有缺口結構的散熱裝置1周遭環境中的空氣自然對流達到了強化效果，可以提升空氣氣流與該複數個散熱鰭片12間之熱對流效率，從而有效的在與習知散熱器的散熱鰭片處於相同高度下，可以降低具有缺口結構的散熱裝置1整體之熱阻，且該些散熱鰭片12藉由缺口14之設置，所需的材料也較少，可以降低製造成本而具有經濟效益。

於本實施例中，該缺口14設於各所述散熱鰭片12之二端，圖2所顯示的即是在各所述散熱鰭片12之前端、後端，用以氣流可沿水平方向經由各所述散熱鰭片12之二端引入所述通道13，藉由增加該缺口14之數量，可以更提升空氣氣流與該複數個散熱鰭片12間之熱對流效率，從而更有效的降低整體之熱阻。

本實施例中，該缺口14中暨該散熱鰭片12具有一側面部141，該側面部141為垂直角形狀，用以該缺口14形成方形缺口，同樣可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

第二實施例

圖3顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第二實施例的立體圖及其側視圖。如圖3所示，其中，該缺口14中暨該散熱鰭片12具有一側面部141，該側面部141為向該缺口14內部傾斜之形狀，用以該缺口14形成三角形缺口，同樣可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

第三實施例

圖4顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第三實施例的立體圖及其側視圖。如圖4所示，其中，該缺口14中暨該散熱鰭片12具有一側面部141，該側面部141為傾倒狀之梯形，用以該缺口14形成傾倒狀之梯形缺口，同樣可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

第四實施例

圖5顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第四實施例的立體圖及其側視圖。如圖5所示，其中，該缺口14中暨該散熱鰭片12具有一側面部141，該側面部141為弧形，用以該缺口14形成局部橢圓狀之缺口，同樣可降低熱阻，有效的提升散熱效果。

第五實施例

圖6顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第五實施例的立體圖及其側視圖。如圖6所示，其中，各所述散熱鰭片12進一步於中段位置具有二開口121以界定出一較小狀散熱鰭片122，用以氣流沿水平方向也可經由各所述散熱鰭片12的中段位置之開口121引入所述通道13，再加上經由該缺口14引入所述通道13之氣流，藉由增加氣流引入所述通道13之多個流道，可以更提升空氣氣流與該複數個散熱鰭片12間之熱對流效率，從而更有效的降低整體之熱阻。

圖7記錄了基本樣品、第一樣品、第二樣品、本發明第一實施例及本發明第五實施例之熱阻值變化比較圖。如圖7所示，為了驗證本發明可有效的降低熱阻也進行了熱阻實驗，其中基本樣品作為基本對照之實驗，第一樣品為測試不同散熱鰭片高度之影響，第二樣品為測試熱鰭片不同間隙之影響，並挑選本發明第一實施例及中段具有開口之本發明第五實施例進行熱阻比較。

藉由本發明第一實施例之熱阻值變化線顯示在相同的散熱鰭片高度及間隙下，缺口之設計能有效降低熱阻13%；若是加入中段具有開口之本發明第五實施例更可降低熱阻達20%。因此基於該熱阻實驗結果，本發明具有缺口結構的散熱裝置具有較佳的散熱效能。

圖8顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置應用在工業電腦的應用例立體圖。如圖8所示，本發明具有缺口結構的散熱裝置1可藉由該基座11設於一工業電腦2上，該基座11也可供作為該工業電腦2之上機殼，達到降低該工業電腦2熱源處的溫度。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

＜本發明＞ 1:具有缺口結構的散熱裝置 2:工業電腦 11:基座 12:散熱鰭片 121:開口 122:較小狀散熱鰭片 13:通道 14:缺口 141:側面部＜習知＞ 1’:散熱器 11’:基座 12’:散熱鰭片 13’:通道

圖1係顯示習知的一種散熱器的立體圖；圖2係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第一實施例的立體圖及其側視圖；圖3係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第二實施例的立體圖及其側視圖；圖4係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第三實施例的立體圖及其側視圖；圖5係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第四實施例的立體圖及其側視圖；圖6係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置之第五實施例的立體圖及其側視圖；圖7係基本樣品、第一樣品、第二樣品、本發明第一實施例及本發明第五實施例之熱阻值變化比較圖；以及圖8係顯示本發明之一種具有缺口結構的散熱裝置應用在工業電腦的應用例立體圖。

1:具有缺口結構的散熱裝置

11:基座

12:散熱鰭片

13:通道

14:缺口

141:側面部

Claims

一種具有缺口結構的散熱裝置，係包括：一基座；以及複數個散熱鰭片，係聳立於該基座的上表面，所述散熱鰭片之間形成有複數個通道；其中，各所述散熱鰭片之至少一個端側形成有一缺口，且所述缺口位於該散熱鰭片之所述端側的底部和該基座之上表面之間；其中，該缺口具有一側視幾何形狀，用以使各所述散熱鰭片之所述端側形成開放部，可以有效的減少氣流進入各所述散熱鰭片間之通道的阻力，氣流可沿水平方向經由該缺口引入所述通道，可降低熱阻，有效的提升散熱效果。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，該缺口設於各所述散熱鰭片之二個所述端側。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，所述側視幾何形狀為長方形。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，所述側視幾何形狀為三角形。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，所述側視幾何形狀為梯形。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，所述側視幾何形狀為局部橢圓形。
如請求項1、2、3、4、5、6項其中任一項所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，各所述散熱鰭片進一步於中段位置具有二開口以界定出一較小狀散熱鰭片，用以氣流沿水平方向也可經由各所述散熱鰭片的中段位置之開口引入所述通道。
如請求項1所述之具有缺口結構的散熱裝置，其中，係藉由該基座設於一工業電腦上。