TWI815257B - 液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器 - Google Patents
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Abstract
一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，包含有：一殼體，內部具有一容室，且該殼體具有一入口以及一出口；一毛細結構，充塞於該容室但與該入口及該出口均保持預定距離，進而將該容室分隔出一入液腔室以及一出汽腔室，該入液腔室在空間上連通於該入口，該出汽腔室在空間上連通於該出口；以及一引流結構，設於該殼體之該底部的頂面，且貼接於該毛細結構的底部，用以將液體由該入液腔室導流至該毛細結構下方；其中，該殼體之該底部之底面用以貼接於一熱源，在有貼接該熱源時，該引流結構係位於該熱源上方。
Description
本發明係與散熱裝置有關，特別是指一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器。
中華民國第I660151號專利，揭露了一種迴路熱管，其具有一蒸發腔、以及連接於該蒸發腔的一汽流管以及一液流管，並且該汽流管與該液流管再連接於一冷凝段，而由該蒸發腔、該汽流管、該液流管與該冷凝段共同組成一個封閉的循環通道，並在這循環通道內部設置適量的工作液(例如純水)，且至少於該蒸發腔內設置毛細材，藉由該蒸發腔貼置於發熱元件(例如電腦上的中央處理單元(CPU))，再利用該冷凝段來進行散熱，藉以使汽化的工作液能在冷凝段凝結為液體而迴流至該蒸發腔內。
上述的迴路熱管，乃是目前已知的技術，其技術重點在於凝結成液態的工作液在回流時必須能接觸到蒸發腔內所設置的毛細材，否則就會有回流中斷的問題，因此，上述的迴路熱管不僅在蒸發腔內設置毛細材，且也將毛細材延伸至液流管內，而延伸至冷凝段中。而前述迴路熱管之所以必須如此設置，乃是由於其為封閉式的循環設計，在蒸發腔受熱時蒸發轉為汽態的氣體工作液，其所產生的氣體壓力常會有不足以推動在冷凝段的凝結而成為液態的
工作液的狀況，因此前述技術將毛細材延伸至冷凝段中後，就可以直接利用毛細材吸水後的毛細現象來快速的將液體導流至該蒸發腔內。
此外，已知的迴路熱管為封閉式的循環設計，目前並沒有由外部提供預定壓力液體的設計，且若改為此種設計，則蒸發腔內部的毛細材在液態工作液受熱後蒸發為汽態工作液時的相對關係及角色必須有對應的結構來配合，這個配合的技術也未見於現有技術。
本發明之主要目的即在於提出一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其可供外接入液管及出汽管，由該入液管持續輸入工作液，並在受熱時其熱能較高時能使工作液持續的因受熱而轉態為汽態而由該出汽管向外移出，進而提供持續不斷的散熱效果；或亦可在受熱時其熱能較低時能使工作液以液態進入並直接以液態由該出汽管向外流出。
為了達成上述目的，本發明提出一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，包含有：一殼體，具有一頂部、一底部及複數側壁，該殼體內部具有一容室，且該殼體具有一入口以及一出口而分別在空間上連通於該容室；一毛細結構，貼接於該殼體之該頂部、該底部以及複數的前述側壁，進而佔據該容室大部分的空間，該毛細結構係充塞於該容室但與該入口及該出口均保持預定距離，進而將該容室分隔出空間上不相連通的一入液腔室以及一出汽腔室，該入液腔室在空間上連通於該入口，該出汽腔室在空間上連通於該出口；以及一引流結構，設於該殼體之該底部的頂面，且貼接於該毛細結構的底部，該引流結構係有部分不被該毛細結構所蓋住而露出於該入液腔室，該引流結構係用以將液體由
該入液腔室導流至該毛細結構下方；其中，該殼體之該底部之底面用以貼接於一熱源，且該引流結構係位於該熱源上方。
藉由上述技術特徵，本發明可供外接入液管及出汽管，由該入液管持續輸入工作液，並在受熱時其熱能較高時能使工作液持續的因受熱而轉態為汽態而由該出汽管向外移出，進而提供持續不斷的散熱效果；或亦可在受熱時其熱能較低時能使工作液以液態進入並直接以液態由該出汽管向外流出。
10:液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器
11:殼體
118:入液接管
119:出汽接管
12:頂部
13:底部
14:側壁
16:容室
168:入液腔室
169:出汽腔室
18:入口
19:出口
21:毛細結構
31:引流結構
311:溝槽
48:液體源
488:入液管
489:出汽管
10’:液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器
168’:入液腔室
169’:出汽腔室
18’:入口
189’:逆止閥
21’:毛細結構
211’:大粒徑銅粉
212’:小粒徑銅粉
31’:引流結構
488’:入液管
91:工作液
99:熱源
圖1係本發明第一較佳實施例之組合立體圖。
圖2係沿圖1中2-2剖線之剖視圖。
圖3係沿圖1中3-3剖線之剖視圖。
圖4係本發明第一較佳實施例之剖視示意圖，顯示入口及出口設置有入液接管及出汽接管的狀態。
圖5係本發明第一較佳實施例之使用狀態圖。
圖6係本發明第二較佳實施例之剖視示意圖。
為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：如圖1至圖4所示，本發明第一較佳實施例提出一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器10，主要由一殼體11、一毛細結構21以及一引流結構31所組成，其中：
該殼體11，具有一頂部12、一底部13以及複數側壁14。該殼體11內部具有一容室16，且該殼體11具有一入口18以及一出口19而分別在空間上連通於該容室16，該殼體11之該底部13之底用以貼接於一熱源99(示於圖)。於本實施例中，該殼體11係以矩形體狀為例，因此該複數側壁14的數量即為四，該四側壁14係兩兩相對。另外，該入口18係供液態的工作液91(例如純水)進入，而該出口19則供蒸發而呈汽態的工作液91向外散出，該入口18及該出口19較佳的設置位置係在於該頂部12，這樣的設置方式可以讓液態工作液91由該入口18進入時即因高度差而自然形成水壓，而具有將工作液91向內推動的推力；該出口19設置於該殼體11之該頂部12的設置位置，則有助於汽態的工作液91藉由熱空氣上升的原理而由該出口19向外散出。然而，該入口18也可以視需求而設置於該殼體11的一該側壁14，因為這個設置方式可由本案的圖1至圖3直接理解，因此容不再以圖式表示之。另外，為了連接管路上的方便性，如圖4所示，可以再於該殼體11向外延伸一入液接管118而對應於該入口18，以及向外延伸一出汽接管119而對應於該出口19，該入液接管118與該出汽接管119可用來方便外接其他管路。圖1至圖3所顯示者係為沒有設置該入液接管118及該出汽接管119的狀態，主要是要說明本發明並不以設置接管為限制。
另外，需補充說明的是，該殼體11並不以矩形體為限制，其他種形狀例如正方形體狀、多邊形體狀、圓形體狀、或圓柱形體狀亦可。由於殼體為不同形狀的結構乃為所屬技術領域中具有通常知識者所能直接理解，因此容不以圖式表示之。
該毛細結構21，貼接於該殼體11之該頂部12、該底部13以及前述的二相對側壁14，進而佔據該容室16大部分的空間，該毛細結構21係充塞於該容
室16但與該入口18及該出口19均保持預定距離，此外，該毛細結構21也與不貼接的前述另外二相對側壁14相隔預定距離，進而將該容室16分隔出空間上不相連通的一入液腔室168以及一出汽腔室169，該入液腔室168在空間上連通於該入口18，該出汽腔室169在空間上連通於該出口19。於本實施例中，該毛細結構21係以銅粉燒結的結構為例。
該引流結構31，設於該殼體11之該底部13的頂面，且貼接於該毛細結構21的底部，該引流結構31係有部分不被該毛細結構21所蓋住而露出於該入液腔室168，該引流結構31係用以將液體由該入液腔室168導流至該毛細結構21下方。於本實施例中，該引流結構31係由複數溝槽311所組成，該複數溝槽311的兩端分別連通於該入液腔室168與該出汽腔室169。在其他可能的實施方式中，該複數溝槽311也可以是於該殼體11之該底部13設置複數銅條而彼此相平行隔開而形成。該引流結構31係位於該熱源99上方。
以上說明了本第一實施例的結構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。
如圖5所示，在使用前先將該入口18接上一液體源48，實際上可使用一入液管488連接於該入液接管118以及該液體源48。並使用一出汽管489連接於該出汽接管119，該出汽管489係連接於該液體源48。該液體源48係以馬達或泵(圖中未示)依一預定速率持續提供液態工作液91而進入該入口18，進而對該入液腔室168內的液態工作液91提供一預定推力。此外，將該殼體11之該底部13的底面貼接於一熱源99，於圖5中該熱源99係以電腦之中央處理單元為例。
在使用時，係驅動該液體源48提供呈液態的工作液91，該工作液91進入該入液腔室168之後，即會被該毛細結構21所吸入，直至該毛細結構21呈
飽和狀態，且該工作液91也會被該引流結構31所引流而到達該出汽腔室169。此時，由於該毛細結構21是貼接於該引流結構31的，因此該毛細結構21會佔據該引流結構31的部分空間，對於該液態工作液91由該入液腔室168直接流至該出汽腔室169的可能性而言，該毛細結構21會形成很大的流阻，進而使得該液態工作液91雖已被該毛細結構21所吸飽，但又不會毫無阻力的由該毛細結構21快速流出至該出汽腔室169，而是僅有一點點微量滲漏出來的狀況。在這樣的條件下，該熱源99所發出的熱會傳導至該殼體11之該底部13，進而對該引流結構31上的該液態工作液91加熱，在該引流結構31附近的液態工作液91即因受熱而蒸發呈汽態，呈汽態的工作液91即會經由該引流結構31而流向該出汽腔室169，進而由該出口19向外散出；此外，呈汽態的工作液91也會有流向該入液腔室168的動力，但由於該液體源48是持續的輸入液態工作液91至該入液腔室168，因此即會迫使呈汽態的工作液91僅能流向該出汽腔室169。在該呈汽態的工作液91由該出口19進入該出汽管489並再進入該液體源48的過程，即會冷凝成液態而進入該液體源48。
由上可知，本第一實施例可供外接入液管488及出汽管489，可藉由持續提供液態工作液91，並在該殼體11利用受熱時該工作液91的液、汽態轉態時能吸收大量熱能的效果，達到極佳且持續的散熱效果，因此本發明是一種結合液態與汽態之複合式液汽相轉換散熱器。。
須補充說明的是，該出汽管489可以視需求再增設一冷凝腔(圖中未示)，來確保呈汽態的工作液91能冷凝呈液態，之後再進入該液體源48。這個冷凝腔的設置方式已見於已知迴路熱管中，因此為業者所能直接理解者，容不以圖式表示。
此外，由於本發明是利用該工作液91的液、汽態轉態的高吸熱效果來進行散熱，而轉態過程的水量不會很大，因此該工作液91的用量不會很大，亦即，該液體源48的供液速度可以極低，提供該工作液91的速度僅需能保持該毛細結構21不會完全沒有吸納該工作液91的狀態即可。
再補充一點，在前面所說明的是該熱源99有發熱的情況，即熱能足夠的狀況。然而，若該液體源48持續提供該工作液91，但該熱源99卻沒有發熱，亦即電腦關機的狀況時，則處於熱能不足的狀況，該工作液91即會以液態持續滲漏至該出汽腔室169，最後仍會完全填满該出汽腔室169而流至該出口19。在此情況下，本第一實施例仍然可以正常工作，在該熱源99發熱後，可以選擇降低該液體源48的供液速率，而該引流結構31附近的該工作液91受熱後仍然會因為水壓的關係而流向該出汽腔室169，該出汽腔室169內的液態工作液91即會以較前述供液速率更高的速率由該出口19向外流出，持續一段時間之後，該出汽腔室169內的液態工作液91即會完全排出，之後再將該液體源48的供液速率調整回正常值，即可回到上述的正常工作狀態。由此可見，本發明的工作形態可以是該工作液91以液態進入而汽態流出的工作形態，也可以是該工作液91以液態進入而仍以液態流出的工作形態，因此就工作形態而言也是複合式的形態。
如圖6所示，本發明以第二較佳實施例提出一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器10’，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：該毛細結構21’具有兩種不同大小粒徑的銅粉211’,212’，其中的大粒徑銅粉211’位於該毛細結構21’的底部與該引流結構31’接觸，而前述小粒徑銅粉212’則為該毛細結構21’的主要構成物，且前述小粒徑銅粉212’有大部分位於前述大粒徑銅粉211’上方。
該引流結構31’係為一金屬編織網，實質上可為一銅編織網，該金屬編織網的網目可以大於該毛細結構21’的大粒徑銅粉211’之粒徑。
該入口18’係增設一逆止閥189’，用以防止該入液腔室168’內的液態工作液91逆流。
本第二實施例中，由於該毛細結構21’的大粒徑銅粉211’係位於下方，因此與該引流結構31’之間可以共同形成較大的空隙，這有助於提供受熱蒸發的汽態工作液91更大的空間供其流動，進而使其更容易的以汽態的狀態流至該出汽腔室169’內。
該引流結構31’為金屬編織網，則同樣可以提供空間來供汽態的工作液91流動。
在該工作液91受熱而蒸發成為汽態工作液91後，不僅會移向該出汽腔室169’，也會對該入液腔室168’內的液態工作液91形成推力，因此該逆止閥189’即可以進一步的提供防止該入液腔室168’內的液態工作液91回流至該入液管488’中。
本第二實施例之其餘結構及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
10:液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器
11:殼體
118:入液接管
119:出汽接管
12:頂部
13:底部
14:側壁
16:容室
168:入液腔室
169:出汽腔室
18:入口
19:出口
21:毛細結構
31:引流結構
48:液體源
488:入液管
489:出汽管
Claims (10)
- 一種液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，包含有： 一殼體，具有一頂部、一底部及複數側壁，該殼體內部具有一容室，且該殼體具有一入口以及一出口而分別在空間上連通於該容室； 一毛細結構，貼接於該殼體之該頂部、該底部以及複數的前述側壁，進而佔據該容室大部分的空間，該毛細結構係充塞於該容室但與該入口及該出口均保持預定距離，進而將該容室分隔出空間上不相連通的一入液腔室以及一出汽腔室，該入液腔室在空間上連通於該入口，該出汽腔室在空間上連通於該出口；以及 一引流結構，設於該殼體之該底部的頂面，且貼接於該毛細結構的底部，該引流結構係有部分不被該毛細結構所蓋住而露出於該入液腔室，該引流結構係用以將液體由該入液腔室導流至該毛細結構下方； 其中，該殼體之該底部之底面用以貼接於一熱源，且該引流結構係位於該熱源上方。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中： 該殼體係呈矩形體狀，而具有的該複數側壁之數量為四，該四側壁係兩兩相對，該毛細結構係貼接於相對之二該側壁，並且與另外相對之二該側壁相隔預定距離。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中： 該殼體係呈正方形體狀、多邊形體狀、圓形體狀、或圓柱形體狀。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該入口及該出口均穿設於該殼體之該頂部。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該入口穿設於該殼體之一該側壁。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該毛細結構係為銅粉燒結結構，具有至少兩種不同大小粒徑的銅粉，其中的前述大粒徑銅粉位於該毛細結構的底部與該引流結構接觸，而前述小粒徑銅粉則為該毛細結構的主要構成物，且前述小粒徑銅粉有大部分位於前述大粒徑銅粉上方。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該引流結構係由複數溝槽所組成，該複數溝槽的兩端分別連通於該入液腔室與該出汽腔室。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該引流結構係為一金屬編織網，該毛細結構係為銅粉燒結結構，該金屬編織網的網目係大於該毛細結構的銅粉粒徑。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該入口係設有一逆止閥。
- 依據請求項1所述之液進汽出之複合式液汽相轉換散熱器，其中：該殼體係向外延伸一入液接管而對應於該入口，以及向外延伸一出汽接管而對應於該出口。
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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