TWI807158B - 熱虹吸散熱裝置之連通強化結構 - Google Patents

Abstract

一種熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，包含至少一殼體、至少一連接件及至少一導管。該殼體設有至少一透孔連通該殼體內的一內腔室，該導管的一端連通該殼體的內腔室，該連接件包覆在該殼體與該導管的一端的連接處，進而增加該導管在該連接處的結合面積提升該連接處的密封性及耐受飽和蒸氣壓力強度。

Description

熱虹吸散熱裝置之連通強化結構

本發明係有關一種迴路式熱虹吸散熱領域，特別是一種熱虹吸散熱裝置之連通強化結構。

隨著科技的日新月異，電子產品不斷朝向高性能、高能量、高處理速度進展，晶片組因密度過高而產生散熱的問題與管理，乃成為設計或研發產品時重要的一個環節。在特別是通訊領域已發展到5G或5G以上，其網路交換機(Switch)的特定應用積體電路(ASIC)晶片散熱，因其整機特別的電路佈局設計，晶片的熱量需要拉到遠端的風扇冷卻，晶片正上方則沒有空間來安裝特定應用積體電路晶片散熱器的空間。因此，迴路式熱虹吸散熱器(LTS；Loop Thermosyphone)近年來在網路交換機的特定應用積體電路晶片散熱逐漸流行，利用蒸發器接觸特定應用積體電路晶片及冷凝器搭配風扇冷卻，氣相管及液相管可以靈活地根據電路板的電子元件來折繞連通蒸發器及冷凝器，使得電路佈局(Layout)具有彈性設計空間。迴路式熱虹吸散熱器以金屬例如鋁為結構件，其工作機制為熱虹吸，考量其內部飽和蒸氣壓的推動力，熱傳遞介質選用飽和較大的冷媒(Refrigerant)或液態氨為工作流體。以特定應用積體電路晶片正常工作溫度100C為例，其飽和蒸氣壓約為1.5MPa(即1.5倍大氣壓)，甚至更高的飽和蒸氣壓力。由於迴路式熱虹吸散熱器內部產生高壓力的飽和蒸氣壓力，進而對迴路 式熱虹吸散熱器本身耐壓強度及氣液相管路連接處的密封性及強度產生不好的影響。

是以，要如何解決上述之問題，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

為改善上述之問題，本發明之一目的係藉由該連接件增加導管與該蒸發/冷凝殼體連接處的結合面積，提升該連接處的密封性及耐受飽和蒸氣壓力強度。

本發明另一目的該蒸發殼體及該冷凝殼體藉由該連接件與該導管的連接端及透孔凸緣結合以增加有效的焊接或黏接的結合面積。

為達上述之目的，本發明提供一種熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，係包含：至少一殼體，係界定一內腔室具有一工作流體，且至少一透孔貫穿該殼體連通該腔室，該透孔具有一透孔凸緣；至少一導管，具有一本體延伸有一連接端經過該透孔凸緣插入該透孔內以連通該內腔室，及另一連接端連通另一殼體；至少一連接件，具有一第一端及一第二端及一結合通道貫穿該第一端及該第二端，該殼體的透孔凸緣及該導管的連接端分別從該第一端及第二端穿入該結合通道，被該連接件包覆。

前述導管的連接端凸伸到該內腔室。

前述連接件係為圓形或多邊形。

前述連接件係為一環體或一多邊形中空體。

前述連接件的結合通道設有一容納部用以容納該殼體的透孔凸緣，及一第二部分用以容納該導管的連接端。

前述透孔凸緣具有一自由端，該結合通道的容納部具有一第一限位部對應該自由端。

前述連接端係徑向漸縮且沿著軸向延伸，且該連接端具有一連接端管徑小於該本體的一本體管徑。

詳細而言，本發明的熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，係包含：一蒸發殼體，係具有第一及第二透孔分別具有一第一透孔凸緣及一第二透孔凸緣，且在該蒸發殼體內部界定一蒸發腔室具有一工作液體；一冷凝殼體，係具有第三及第四透孔分別具有一第三透孔凸緣及一第四透孔凸緣，且在該冷凝殼體內部界定一冷凝腔室容納該工作液體；至少兩導管，用以連通該蒸發腔室及該冷凝腔室，其中每一導管具有本體延伸有兩連接端，且其中一導管的兩連接端分別從該蒸氣殼體的第一透孔凸緣插入該第一透孔及該冷凝殼體的第三透孔凸緣插入該第三透孔，另一導管的兩連接端分別從該蒸氣殼體的第二透孔凸緣插入該第二透孔及該冷凝殼體的第四透孔凸緣插入該第四透孔；其中該第一、二、三及四透孔凸緣與該兩導管的連接端之間分別套接一連接件，且每一連接件具有一第一端及一第二端及一結合通道貫穿該第一端及該第二端，該第一、二、三及四透孔凸緣及該導管的連接端分別從該第一端及第二端穿入該結合通道，被該連接件包覆。

前述每一導管的每一連接端分別凸伸到該蒸發腔室及該冷凝腔室。

前述每一連接件的外型係為圓形或多邊形。

前述每一連接件係為一環體或一多邊形中空體。

前述每一連接件的結合通道設有一容納部用以容納該第一、二、三及四透孔凸緣，及一第二部分用以容納該導管的連接端。

前述第一、二、三及四透孔凸緣具有一自由端，該結合通道的容納部具有一第一限位部對應該自由端。

前述第一透孔設置在蒸發殼體的一側面，該第二透孔設置在該蒸發殼體的一頂面，該第三透孔設置在該冷凝殼體的一側面，該第四透孔設置在該冷凝殼體的一頂面。

前述兩導管分別為氣相導管及液相導管。

前述該等連接端係從該本體的兩端徑向漸縮並沿著軸向延伸，且每一連接端具有一連接端管徑小於該本體的一本體管徑。

11:蒸發殼體

111:蒸發腔室

112:毛細結構

12:冷凝殼體

121:冷凝腔室

1211:流道

1212:鰭片

13、14:導管

131、141:本體

1312、1412:徑向漸縮部

132、142:導管流道

133、134、143、144:連接端

151:第一透孔

1511:第一透孔凸緣

152:第二透孔

1521:第二透孔凸緣

153:第三透孔

1531:第三透孔凸緣

154:第四透孔

1541:第四透孔凸緣

16:工作液體

17:連接件

171:第一端

172:第二端

1721:倒角

174:結合通道

1741:容納部

1742:限位平台

1743:導管插接部

第1A圖為本發明立體分解示意圖；第1B圖為本發明立體組合示意圖；第1C圖為本發明連接件之剖視示意圖；第2A及2B圖係為本發明蒸發殼體及冷凝殼體的局部剖視示意圖；第3A至3D圖係為本發明連接件的各種不同實施的截面示意圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

本發明係包含：至少一殼體，係界定一內腔室具有一工作流體，且至少一透孔貫穿該殼體連通該腔室，該透孔具有一透孔凸緣；至少一導管，具有一連接端經過該透孔凸緣插入該透孔內以連通該內腔室，及另一連接端連通另一殼體；至少一連接件，具有一第一端及一第二端及一結合通道貫穿該第一端及該第二端，該殼體的透孔凸緣及該導管的連接端分別從該第一端及第二端穿入該結合通道被該連接件包覆，並藉由該連接件增加與該導管的連接端的結合面積。

以下將詳細說明本案的結構。

請參考第1A圖為本發明立體分解示意圖；第1B圖為本發明立體組合示意圖第1C圖為本發明連接件之剖視示意圖；第2A及2B圖係為本發明蒸發殼體及冷凝殼體的局部剖視示意圖。如圖所示，本發明包括一蒸發殼體11、一冷凝殼體12及至少兩導管13、14連通該蒸發殼體11及該冷凝殼體12，複數連接件17分別設置在該蒸發殼體11及冷凝殼體12與該兩導管13、14的連接處。該蒸發殼體11作為熱接觸端用以接觸至少一熱產生元件，然後跟該熱產生元件熱交換將熱傳遞到至該冷凝殼體12，該冷凝殼體12作為散熱端使熱往外在環境散熱。該冷凝殼體12在一實施可以搭配一風扇及/或散熱器增加散熱速率。

前述蒸發殼體11例如為一蒸發器，在內部界定有一蒸發腔室111，該蒸發腔室111內設有一毛細結構112及一工作液體16(如第2A圖)。該毛細結構112例如為金屬粉末燒結體或網格或微槽道等，該工作液體16例如但不限制選用飽和蒸氣壓力約為1.5MPa(即1.5倍大氣壓)或大於1.5MPa的熱傳遞介質如冷媒(Refrigerant)或氨。該蒸發殼體11的一側面及一頂面分別設有一第一透孔151及一第二透孔152連通該蒸發腔室111，該第一透孔151的一外緣具有一第一透孔凸緣1511，該第二透孔152的一外緣具有一第二透孔凸緣1521，該第一透孔凸緣1511及該第二透孔凸緣1521係從該蒸發殼體11的一表面朝外凸伸。

前述冷凝殼體12例如為一冷凝器，在內部界定有一冷凝腔室121容納該工作液體16(如第2B圖)，該冷凝腔室121例如為空心腔室或如本圖所示設有流道1211及複數鰭片1212。在冷凝殼體12的一側面及一頂面分別設有一第三透孔153及一第四透孔154連通該冷凝腔室121。該第三透孔153的一外緣具有一第三透孔凸緣1531，該第四透孔154的一外緣具有一第四透孔凸緣 1541，該第三透孔凸緣1531及該第四透孔凸緣1541係從該冷凝殼體12的一表面朝外凸伸。

該兩導管13、14分別作為導引氣態工作液體16的氣相導管及導引液態工作液體16的液相導管。在本實施導管13(氣相導管)位於該導管14(液相導管)的上方，有利於在蒸發殼體11的受熱轉換成氣態的工作液體通過該導管13進入該冷凝殼體12；然後在冷凝殼體12散熱成為液態的工作液體通過該導管14回流到該蒸發殼體11。再者，本實施圖式表示該導管13的管徑較佳小於該導管14的管徑。導管13及14分別具有一本體131、141及一導管流道132及142(如第2A及2B圖)。

其中該導管13的本體131延伸有兩連接端133、134分別插入該蒸發殼體11的第二透孔152及該冷凝殼體12的第四透孔154，並稍微凸伸至該蒸發腔室111及該冷凝腔室121，進而藉由該導管流道132連通該蒸發腔室111及該冷凝腔室121。在一實施，該本體131與該連接端133及134之間分別具有一徑向漸縮部1312，該等徑向漸縮部1312係從該本體131往連接端133及134漸縮，進而使該連接端133及134的管徑小於該本體131的管徑。

同樣地，該導管14的本體141延伸有兩連接端143、144分別插入該蒸發殼體11的第一透孔151及冷凝殼體12的第三透孔153，並稍微凸伸至該蒸發腔室111及該冷凝腔室121，進而藉由該導管流道142連通該蒸發腔室111及該冷凝腔室121。在一實施，該本體141與該連接端143及144之間分別具有一徑向漸縮部1412，該等徑向漸縮部1412係從該本體141往連接端143及144漸縮，進而使該連接端143及144的管徑小於該本體141的管徑。

上述關於導管13及14的實施不限於此，在一替代實施，該等導管13及14的本體131、141與兩連接端133、134、143及144為相同管徑，並省略該徑向漸縮部的設置。

該等連接件17分別設置在該第二及四透孔152、154與該導管13的兩連接端133、134的連接處，及該第一透孔151及第三透孔153與該導管14的兩連接端143及144的連接處。每一連接件17係分別環繞包覆該等導管13、14的兩連接端133、134、143、144及該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541。

每一連接件17具有一第一端171及一第二端172及一結合通道174貫穿該第一端171及第二端172(如圖1C)。前述結合通道174的一內徑係配合於該導管13及14的連接端133、134、143及144的管徑，並小於該導管13及14的本體131、141的管徑。在本實施圖式更表示，該連接件17的第二端172設有倒角1721以令該導管13及14的兩連接端133、134、143、144順利插入該結合通道174。

另外，該結合通道174鄰近該第一端171設有一容納部1741容納分置在該蒸氣殼體11及該冷凝殼體12的第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541及一導管插接部1743毗鄰該容納部1741。該容納部1741具有一限位平台1742對應該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541的一端。該導管13、14的兩連接端133、134、143、144從該連接件17的第二端172插入該結合通道174及該導管插接部1743及該第一、二、三、四透孔151、152、153、154。另外，該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541從該連接件17的第一端171插入該容納部1741直至該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541的一端抵接該限位平台1742。

由於該連接件17的結合通道174的導管插接部1743與導管13的兩連接端133、134及導管14的兩連接端143、144結合，及該容納部1741與該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541的結合，進而增加蒸發殼體11及冷凝殼體12與兩導管13、14連接處的結合面積，以使有效接合面積增加。

本發明在實施時，先將每一連接件17分別套接在導管13及14的兩連接端133、134、143及144，然後將導管13及14的連接端133、134、143及144插入該第一、二、三、四透孔151、152、153、154中，並令該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541插入該容納部1741。然後，利用一結合手段使該等連接件17與該連接端133、134、143、144及該第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541結合。

然而不限於此，在一替代實施，該連接件17先套接在第一、二、三及四透孔凸緣1511、1521、1531、1541上，然後令導管13及14的連接端133、134、143及144插入該連接件17的結合通道174的導管插接部1743及該第一、二、三、四透孔151、152、153、154中，再利用一結合手段使結合。

在本實施所述的結合手段例如但不限制為焊接(包括硬焊或超音波焊接)或黏接，若使用焊接則以焊料作為接合介質，若使用黏接則使用黏著劑作為接合介質。且該蒸發殼體11、冷凝殼體12及兩導管13、14及該等連接件17的材質例如為金屬(包括鋁、鋁合金、銅、鈦、鈦合金、不銹鋼)或非金屬。在同一實施，該蒸發殼體11、冷凝殼體12及兩導管13、14及該等連接件17可以是相同材質或相異材質或複合材質。

請繼續參考第3A-3D圖係為本發明連接件的各種不同實施的截面示意圖。如圖所示該等連接件17的外型係為圓形或多邊形例如六邊形、四邊形或三角形等，若為圓形則該連接件17係為環體(如第3A圖)，若為多邊形則該連接件17係為多邊形中空體(如第3B至3D圖)。

本發明藉由該連接件17增加導管13、14與該蒸發殼體11及冷凝殼體12連接處的結合面積，使得有效的焊接或黏接的結合面積增加，提升該連接處的密封性及耐受飽和蒸氣壓力的強度。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。

11:蒸發殼體

112:毛細結構

12:冷凝殼體

1211:流道

1212:鰭片

13、14:導管

131、141:本體

1312、1412:徑向漸縮部

133、134、143、144:連接端

151:第一透孔

1511:第一透孔凸緣

152:第二透孔

1521:第二透孔凸緣

153:第三透孔

1531:第三透孔凸緣

154:第四透孔

1541:第四透孔凸緣

17:連接件

171:第一端

172:第二端

174:結合通道

1741:容納部

Claims (16)

1. 一種熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，包含：至少一殼體，係界定一內腔室具有一工作液體，且至少一透孔貫穿該殼體連通該腔室，該透孔具有一透孔凸緣；至少一導管，具有一本體延伸有一連接端，該連接端經過該透孔凸緣插入該透孔內以連通該內腔室，且該本體延伸另一連接端連通另一殼體；至少一連接件，具有一第一端及一第二端，一結合通道貫穿該第一端及該第二端，該結合通道係被該導管的連接端穿入且設有一容納部收容該殼體的透孔凸緣，及一導管插接部毗鄰該容納部係包覆外露在該透孔凸緣的該一部份導管，藉由該連接件的該容納部及該導管插接部包覆該透孔凸緣及外露在該透孔凸緣的該一部份導管以增加該導管與該殼體連接處有效的焊接或黏接的結合面積並提升結合穩固性。
2. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該導管的連接端凸伸到該內腔室。
3. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該連接件的外型係為圓形或多邊形。
4. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該連接件係為一環體或一多邊形中空體。
5. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該結合通道的容納部具有一限位平台對應該透孔凸緣的一端。
6. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該連接端具有一管徑小於該本體的一管徑，且該本體與該連接端之間具有一徑向漸縮部。
7. 如請求項1所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該連接端具有一管徑等於該本體的一管徑。
8. 一種熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，包含：一蒸發殼體，係具有第一及第二透孔分別具有一第一透孔凸緣及一第二透孔凸緣，且在該蒸發殼體內部界定一蒸發腔室具有一工作液體；一冷凝殼體，係具有第三及第四透孔分別具有一第三透孔凸緣及一第四透孔凸緣，且在該冷凝殼體內部界定一冷凝腔室容納該工作液體；至少兩導管，用以連通該蒸發腔室及該冷凝腔室，其中每一導管具有本體延伸有兩連接端，且其中一導管的兩連接端分別從該蒸氣殼體的第一透孔凸緣插入該第一透孔及該冷凝殼體的第三透孔凸緣插入該第三透孔，另一導管的兩連接端分別從該蒸氣殼體的第二透孔凸緣插入該第二透孔及該冷凝殼體的第四透孔凸緣插入該第四透孔；其中該第一、二、三及四透孔凸緣與該兩導管的連接端之間分別套接一連接件，且每一連接件具有一第一端及一第二端及一結合通道貫穿該第一端及該第二端，該每一連接件的結合通道係被該等導管的連接端穿入且設有一容納部用以收容該第一、二、三及四透孔凸緣及一導管插接部毗鄰該容納部係包覆外露在該透孔凸緣的該等導管的一部份，藉由該連接件的該容納部及該導管插接部包覆該第一、二、三及四透孔凸緣及外露在該透孔凸緣的該一部份導管 以增加該蒸發殼體及該冷凝殼體與兩導管連接處有效的焊接或黏接的結合面積並提升結合穩固性。
9. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中每一導管的每一連接端分別凸伸到該蒸發腔室及該冷凝腔室。
10. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該每一連接件的外型係為圓形或多邊形。
11. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該每一連接件係為一環體或一多邊形中空體。
12. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該每一結合通道的容納部具有一限位平台分別對應該第一、二、三及四透孔凸緣的一端。
13. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該第一透孔設置在蒸發殼體的一側面，該第二透孔設置在該蒸發殼體的一頂面，該第三透孔設置在該冷凝殼體的一側面，該第四透孔設置在該冷凝殼體的一頂面。
14. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中該兩導管分別為氣相導管及液相導管。
15. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中每一導管的每一連接端的一管徑小於該本體的一管徑，且該本體與該連接端之間具有一徑向漸縮部。
16. 如請求項8所述之熱虹吸散熱裝置之連通強化結構，其中每一導管的每一連接端的一管徑等於該本體的一管徑。

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