TWM569443U - Cold air circulation heat exchange device and equipment having cold air circulation heat exchange device - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備，係為一種可例如但不限定為安裝於電腦內部以幫助電腦主機散熱的冷氣循環換熱裝置與設備；本創作包括有複數個管路單元、一蒸氣或氣體加壓器、一散熱裝置、一節流裝置、一排冷器、一控制單元，以及一殼體；藉此，本創作係藉由在管路單元內部填充製冷媒介之硬體設計，透過蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置與節流裝置之循環，有效讓製冷媒介流入排冷器而形成冷空氣後傳送至設備內部，進而使設備內部之熱源可以由冷氣循環換熱裝置排出設備外，確實達到有效之換熱循環而加速達到散熱之效果等主要優勢者。

Description

冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備

本創作是有關於一種冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備，特別是有關於一種可例如但不限定為安裝於電腦內部以幫助電腦主機散熱的冷氣循環換熱裝置與設備。

按，傳統使用於個人電腦上的散熱系統，例如：裝設於中央處理器(Central Processing Unit，CPU)或其他晶片上的散熱系統，通常會在上方裝設具有散熱或導熱功能的鰭片(或稱為散熱鰭片)，CPU或晶片所產生的熱能可以透過鰭片而被導引出來，以完成個人電腦的散熱程序；然而，隨著科技的進步，熱源的接觸面積持續縮小，而運算速度卻增加，將進一步導致整個熱源的溫度提升，若僅使用散熱鰭片的方式散熱，除了效率不佳外，也會因為半密閉式的電腦主機殼而散熱不易，長時間使用後，內部的積塵更會降低散熱效果。

目前業界已發展出兩種新穎的散熱方式，第一種散熱方式即如第1圖所示，為傳統液體冷卻系統示意圖，其中一液體冷卻系統(40)係直接與一設置於一電腦主機(50)內部之中央處理器(51)連接，首先，一管路系統(41)將溫度較低的液體由該液體冷卻系統(40)輸入至一與該中央處理器(51)接觸的導熱部(42)後，該液體會吸收該中央處理器(51)所產生的熱量而使得該液體的溫度上升；接著，該液體再經由管路系統(41)導出至一散熱端(43)，並透過一散熱風扇(44)對該散熱端(43)內的該液體進行散熱並使該液體溫度下降；接續，透過該管路系統(41)再度將該液體輸送至該液體冷卻系統(40)，以及該導熱部(42)，以產生一內循環並達到對該中央處理器(51)之散熱效果；然而，以該液體冷卻系統(40)進行冷卻的機制，其流動的循環會受到該電腦主機(50)內部空間的限制，因而通常流動的距離很短且線路是固定的，除了安裝的位置受限之外，過短的循環會使得該散熱端(43)的液體無法將熱有效的排除，因而在長時間的使用下，流入該導熱部(42)的液體會逐漸升溫，進而無法對該中央處理器(51)產生有效的散熱作用。

此外，第二種散熱方式即為第2圖所示之傳統風扇冷卻系統示意圖，其中一主機單元(60)係於該中央處理器(51)及一圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)(62)上各設置有一散熱風扇(44)，同時，在該主機單元(60)上設置有一排風扇(64)，該風扇冷卻系統透過該散熱風扇(44)可以將該中央處理器(51)及該圖形處理器(62)所產生的熱能導引出來，並透過該排風扇(64)將熱空氣排出該主機單元(60)以達到排熱的作用。

使用該散熱風扇(44)進行散熱機制者，該散熱風扇(44)及該排風扇(64)為了要產生良好的散熱功效，常需於該主機單元(60)開機過程中保持運轉狀態，然而運轉時該散熱風扇(44)與該排風扇(64)會消耗大量的電量，同時該散熱風扇(44)與該排風扇(64)的運轉也會產生噪音，而且經過長時間使用後，該中央處理器(51)及該圖形處理器(62)的溫度會升高；另外，該散熱風扇(44)係產生空氣的流動帶走熱量，裝設在該中央處理器(51)及該圖形處理器(62)上的散熱風扇(44)無法直接對於周邊運算晶片直接做一有效的排熱，因此整體的散熱效果有限；因此，如何藉由創新的硬體設計，以藉由熱循環之作用而達到散熱之效果，仍是冷氣循環換熱裝置之製作與販賣等相關產業之開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。

緣是，創作人有鑑於此，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改良創作一種冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備，其目的在於提供一種可例如但不限定為安裝於電腦內部以幫助電腦主機散熱的冷氣循環換熱裝置與設備，主要係藉由在管路單元內部填充製冷媒介之硬體設計，透過蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置與節流裝置之循環，有效讓製冷媒介流入排冷器而形成冷空氣後傳送至設備內部，進而使設備內部之熱空氣可以由冷氣循環換熱裝置排出設備外，以降低設備內部系統的環境溫度，確實達到有效之換熱循環而加速達到散熱之效果等主要優勢者。

根據本創作之目的，提出一種冷氣循環換熱裝置，係至少包括有複數個管路單元、一蒸氣或氣體加壓器、一散熱裝置、一節流裝置、一排冷器、一控制單元，以及一殼體；蒸氣或氣體加壓器係對應與管路單元連接；散熱裝置係藉由管路單元而對應與蒸氣或氣體加壓器連接；節流裝置係藉由管路單元而對應與散熱裝置連接；排冷器係分別藉由管路單元而對應連接節流裝置與蒸氣或氣體加壓器，其中排冷器係設置有一送風件；控制單元係分別與蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置、節流裝置，以及排冷器訊號連接；殼體之內部係裝設有蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置、節流裝置、排冷器，以及控制單元。

在本創作的一個實施例中，散熱裝置係包括有一鰭片式散熱排，以及一風扇。

在本創作的一個實施例中，散熱裝置係為一水冷散熱裝置。

在本創作的一個實施例中，節流裝置係為毛細管、感溫式膨脹閥、電子式膨脹閥或流孔限流板等其中之一種裝置。

在本創作的一個實施例中，送風件係為一風扇。

在本創作的一個實施例中，蒸氣或氣體加壓器與排冷器之間係可進一步設置有一隔板。

在本創作的一個實施例中，殼體係可進一步設置有一第一殼體側板、一與第一殼體側板對向設置之第二殼體側板，以及一蓋設於第一殼體側板與第二殼體側板上端部之第三殼體側板。

此外，根據本創作之目的，本創作人另提出一種具有冷氣循環換熱裝置之設備，係至少包括有一冷氣循環換熱裝置，以及一設備；該冷氣循環換熱裝置係至少包括有複數個管路單元、一蒸氣或氣體加壓器、一散熱裝置係藉由該管路單元而對應與蒸氣或氣體加壓器連接、一節流裝置係藉由該管路單元而對應與散熱裝置連接、一排冷器係分別藉由管路單元而對應連接節流裝置與蒸氣或氣體加壓器，其中該排冷器係係設置有一送風件、一控制單元係分別與蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置、節流裝置，以及排冷器訊號連接、一殼體，其內部係裝設有該蒸氣或氣體加壓器、該散熱裝置、該節流裝置、該排冷器，以及該控制單元；設備係設置有一外殼，而外殼之一端部係設置有一側板，側板上係開設有一透孔，其中殼體係設置於外殼之內上端部，以使冷氣循環換熱裝置組設於透孔處。

在本創作的一個實施例中，設備係可進一步設置有至少一供電單元。

在本創作的一個實施例中，供電單元係電性連接冷氣循環換熱裝置。

在本創作的一個實施例中，設備係可進一步接設有一溫度感應器，且溫度感應器係與排冷器接觸。

在本創作的一個實施例中，設備係可進一步設置有一與控制單元訊號連接之脈衝寬度調變調速裝置。

藉此，本創作之冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備主要係藉由在管路單元內部填充製冷媒介之硬體設計，透過蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置與節流裝置之循環，有效讓製冷媒介流入排冷器而形成冷空氣後傳送至設備內部，進而使設備內部之熱源可以由冷氣循環換熱裝置排出設備外，確實達到有效之換熱循環而加速達到散熱之效果等主要優勢。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

首先，請參閱第3圖至第5圖所示，為本創作冷氣循環換熱裝置其一較佳實施例之整體裝置分解示意圖、整體裝置架設示意圖，以及元件連接示意圖，其中所稱之「換熱」係指能夠進行冷熱空氣之交換；在本創作其一較佳實施例中，冷氣循環換熱裝置(10)主要係針對電腦主機之散熱使用，本創作之冷氣循環換熱裝置(10)係至少包括有：

複數個管路單元(11)；在本創作其一較佳實施例中，該等管路單元(11)內部係填充有一製冷媒介(圖式未標示)，該製冷媒介係可進行氣態與液態之間的轉換，其中該製冷媒介係為冷媒；

一蒸氣或氣體加壓器(12)，係對應與該等管路單元(11)連接；在本創作其一較佳實施例中，該蒸氣或氣體加壓器(12)係可將該等管路單元(11)內部製冷媒介之冷媒壓縮成高壓高溫的氣態狀態，其中該蒸氣或氣體加壓器(12)係可例如但不限定為一壓縮機；

一散熱裝置(13)，係藉由該管路單元(11)而對應與該蒸氣或氣體加壓器(12)連接；此外，該散熱裝置(13)係包括有一鰭片式散熱排(131)，以及一風扇(132)；再者，該散熱裝置(13)係為一水冷散熱裝置；在本創作其一較佳實施例中，該散熱裝置(13)與該蒸氣或氣體加壓器(12)係藉由該管路單元(11)相互連接，而該散熱裝置(13)係由該鰭片式散熱排(131)與該風扇(132)所組合而成，且該鰭片式散熱排(131)之一側係設有該風扇(132)，該管路單元(11)中的製冷媒介之冷媒由該蒸氣或氣體加壓器(12)流入該鰭片式散熱排(131)後，可透過該風扇(132)進行降溫之動作，進而可將該製冷媒介轉換成低溫高壓之液態狀態；

一節流裝置(14)，係藉由該管路單元(11)而對應與該散熱裝置(13)連接；此外，該節流裝置(14)係為毛細管、感溫式膨脹閥、電子式膨脹閥或流孔限流板(orifice)等其中之一種裝置；在本創作其一較佳實施例中，該節流裝置(14)與該散熱裝置(13)之間係藉由該管路單元(11)對應連接，且該節流裝置(14)係可將該管路單元(11)內之製冷媒介之冷媒降壓轉換成低溫低壓之液態狀態，達到蒸發冷凍之目的；

一排冷器(15)，係分別藉由該等管路單元(11)而對應連接該節流裝置(14)與該蒸氣或氣體加壓器(12)，其中該排冷器(15)係設置有一送風件(151)；此外，該送風件(151)係為一風扇；在本創作其一較佳實施例中，該排冷器(15)係分別藉由該等管路單元(11)而對應連接該節流裝置(14)與該蒸氣或氣體加壓器(12)，其中該排冷器(15)上係設置有該送風件(151)，由該節流裝置(14)傳送之冷媒至該排冷器(15)而達到冷凝，再由該送風件(151)傳送至電腦中循環，而來自電腦內部之熱源(H)係為中央處理器(圖未示)運作所產生之熱空氣，其中冷空氣與熱空氣因為度差異而形成自然對流，而冷空氣往下流動而熱空氣往上流動，以形成一循環迴路，有助於降低該設備(30)的電子元件的使用環境溫度，以提升產品的壽命及提升散熱能力；

一控制單元(16)，係分別與該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)，以及該排冷器(15)訊號連接；在本創作其一較佳實施例中，該控制單元(16)係與該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)與該排冷器(15)訊號連接，以控制該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)與該排冷器(15)之運作並提供其所需之電力；以及

一殼體(20)，其內部係裝設有該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)、該排冷器(15)，以及該控制單元(16)；此外，該殼體(20)係進一步設置有一第一殼體側板(21)、一與該第一殼體側板(21)對向設置之第二殼體側板(22)，以及一蓋設於該第一殼體側板(21)與該第二殼體側板(22)上端部之第三殼體側板(23)；在本創作其一較佳實施例中，殼體(20)係由該第一殼體側板(21)、該第二殼體側板(22)與該第三殼體側板(23)所組合而成，其中該第一殼體側板(21)係與該第二殼體側板(22)對向設置，而該第三殼體側板(23)係蓋設於該第一殼體側板(21)與該第二殼體側板(22)之上端部，而該第一殼體側板(21)、該第二殼體側板(22)與該第三殼體側板(23)係圍設成一容置空間，而該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)、該排冷器(15)與該控制單元(16)係設置於該容置空間內。

此外，該蒸氣或氣體加壓器(12)與該排冷器(15)之間係可進一步設置有一隔板(17)；在本創作其一較佳實施例中，該隔板(17)係設置於該蒸氣或氣體加壓器(12)與該排冷器(15)之間，以隔絕冷空氣與熱空氣。

此外，請一併參閱第6圖至第9圖所示，為本創作具有冷氣循環換熱裝置之設備其一較佳實施例之整體裝置分解示意圖(一)、整體裝置分解示意圖(二)、整體裝置示意圖，以及整體運作示意圖，其中該冷氣循環換熱裝置(10)係與上文所述相同，故不再贅述；該冷氣循環換熱裝置(10)係裝設於一設備(30)內，該設備(30)係為電腦主機、貨櫃或建築物等其中之一種態樣，在本創作其一較佳實施例中，該設備(30)係為電腦主機，而該設備(30)係設置有一外殼(31)，而該外殼(31)之一端部係設置有一側板(311)，該側板(311)上係開設有一透孔(312)，其中該殼體(20)係設置於該外殼(31)之內上端部，以使該冷氣循環換熱裝置(10)組設於該透孔(312)處；在本創作其一較佳實施例中，該外殼(31)係為電腦機殼，該外殼(31)之一端部係設置有一側板(311)，而該側板(311)上係開設有一透孔(312)；該等管路單元(11)內部之冷媒係由該蒸氣或氣體加壓器(12)壓縮成高壓高溫的氣態狀態後，再由該散熱裝置(13) 進行降溫之動作，進而可將該製冷媒介轉換成低溫高壓之液態狀態，接著由該節流裝置(14)將該冷媒轉換成低溫低壓之液態狀態後至該排冷器(15)冷凝，接續由該送風件(151)將該冷空氣傳送至電腦中循環，而該電腦主機所產生之熱空氣或該蒸氣或氣體加壓器(12)運作時所產生的熱空氣會經由該第三殼體側板(23)進入該殼體(20)內，再由該風扇(132)排出殼體(20)與該外殼(31)之外部，已完成冷空氣與熱空氣之交換，藉此該設備(30)內部系統溫度通常約為35˚C至45˚C，利用該冷氣循環換熱裝置(10)可有效降低至10 ˚C至15˚C。

此外，該設備(30)係可進一步設置有至少一供電單元(圖未示)，其中該供電單元係電性連接該冷氣循環換熱裝置(10)，以供應該冷氣循環換熱裝置(10)運作所需之電源；再者，該設備(30)係可進一步接設有一溫度感應器(圖式未標示)，其中該溫度感應器係與該排冷器(15)接觸，以感測該排冷器(15)接觸之溫度；此外，該設備(30)係可進一步設置有一與該控制單元(16)訊號連接之脈衝寬度調變調速裝置(圖式未標示)，當該溫度感應器感知該中央處理器之溫度等於或超過該閾值時，則由該脈衝寬度調變調速裝置以一訊號通知該控制單元(16)，該控制單元(16)即會驅動該蒸氣或氣體加壓器(12)及該風扇(132)運轉以進行該熱傳媒介於該循環迴路的循環降溫，接著當溫度下降完成後，例如該溫度感應器感知該中央處理器之溫度小於該閾值時，則由脈衝寬度調變調速裝置以另一訊號通知該控制單元(16)，該控制單元(16)即可以減緩或停止該液冷換熱裝置(10)運作。

由上述之實施說明可知，本創作與現有技術與產品相較之下，本創作具有以下優點：

1. 本創作之冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備主要係藉由在管路單元內部填充製冷媒介之硬體設計，透過蒸氣或氣體加壓器、散熱裝置與節流裝置之循環，有效讓製冷媒介流入排冷器而形成冷空氣後傳送至設備內部，進而使設備內部之熱空氣可以由冷氣循環換熱裝置排出設備外，確實達到有效之換熱循環而加速達到散熱之效果等主要優勢。

綜上所述，本創作之冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出創作專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。

(傳統液體冷卻系統)
(40)‧‧‧液體冷卻系統
(41)‧‧‧管路系統
(42)‧‧‧導熱部
(43)‧‧‧散熱端
(44)‧‧‧散熱風扇
(50)‧‧‧電腦主機
(51)‧‧‧中央處理器
(傳統風扇冷卻系統)
(60)‧‧‧主機單元
(62)‧‧‧圖形處理器
(64)‧‧‧排風扇
(本創作之冷氣循環換熱裝置與具有冷氣循環換熱裝置之設備)
(10)‧‧‧冷氣循環換熱裝置
(11)‧‧‧管路單元
(12)‧‧‧蒸氣或氣體加壓器
(13)‧‧‧散熱裝置
(131)‧‧‧鰭片式散熱排
(132)‧‧‧風扇
(14)‧‧‧節流裝置
(15)‧‧‧排冷器
(151)‧‧‧送風件
(16)‧‧‧控制單元
(17)‧‧‧隔板
(20)‧‧‧殼體
(21)‧‧‧第一殼體側板
(22)‧‧‧第二殼體側板
(23)‧‧‧第三殼體側板
(30)‧‧‧設備
(31)‧‧‧外殼
(311)‧‧‧側板
(312)‧‧‧透孔

第1圖：傳統液體冷卻系統示意圖。 第2圖：傳統風扇冷卻系統示意圖。 第3圖：本創作冷氣循環換熱裝置其一較佳實施例之整體裝置分解示意圖。 第4圖：本創作冷氣循環換熱裝置其一較佳實施例之整體裝置架設示意圖。 第5圖：本創作冷氣循環換熱裝置其一較佳實施例之元件連接示意圖。 第6圖：本創作具有冷氣循環換熱裝置之設備其一較佳實施例之整體裝置分解示意圖(一)。 第7圖：本創作具有冷氣循環換熱裝置之設備其一較佳實施例之整體裝置分解示意圖(二)。 第8圖：本創作具有冷氣循環換熱裝置之設備其一較佳實施例之整體裝置示意圖。 第9圖：本創作具有冷氣循環換熱裝置之設備其一較佳實施例之整體運作示意圖。

Claims (12)

1. 一種冷氣循環換熱裝置，係至少包括有： 複數個管路單元(11)； 一蒸氣或氣體加壓器(12)，係對應與該等管路單元(11)連接； 一散熱裝置(13)，係藉由該管路單元(11)而對應與該蒸氣或氣體加壓器(12)連接； 一節流裝置(14)，係藉由該管路單元(11)而對應與該散熱裝置(13)連接； 一排冷器(15)，係分別藉由該等管路單元(11)而對應連接該節流裝置(14)與該蒸氣或氣體加壓器(12)，其中該排冷器(15)係設置有一送風件(151)； 一控制單元(16)，係分別與該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)，以及該排冷器(15)訊號連接；以及 一殼體(20)，其內部係裝設有該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)、該排冷器(15)，以及該控制單元(16)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該散熱裝置(13)係包括有一鰭片式散熱排(131)，以及一風扇(132)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該散熱裝置(13)係為一水冷散熱裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該節流裝置(14)係為毛細管、感溫式膨脹閥、電子式膨脹閥或流孔限流板其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該送風件(151)係為一風扇。
6. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該蒸氣或氣體加壓器(12)與該排冷器(15)之間係進一步設置有一隔板(17)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之冷氣循環換熱裝置，其中該殼體(20)係進一步設置有一第一殼體側板(21)、一與該第一殼體側板(21)對向設置之第二殼體側板(22)，以及一蓋設於該第一殼體側板(21)與該第二殼體側板(22)上端部之第三殼體側板(23)。
8. 一種具有冷氣循環換熱裝置之設備，係至少包括有： 　　一冷氣循環換熱裝置(10)，係包括有： 　　複數個管路單元(11)； 　　一蒸氣或氣體加壓器(12)； 　　一散熱裝置(13)，係藉由該管路單元(11)而對應與該蒸氣或氣體加壓器(12)連接； 　　一節流裝置(14)，係藉由該管路單元(11)而對應與該散熱裝置(13)連接； 　　一排冷器(15)，係分別藉由該等管路單元(11)而對應連接該節流裝置(14)與該蒸氣或氣體加壓器(12)，其中該排冷器(15)係設置有一送風件(151)； 　　一控制單元(16)，係分別與該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)，以及該排冷器(15)訊號連接； 　　一殼體(20)，其內部係裝設有該蒸氣或氣體加壓器(12)、該散熱裝置(13)、該節流裝置(14)、該排冷器(15)，以及該控制單元(16)；以及 　　一設備(30)，係設置有一外殼(31)，而該外殼(31)之一端部係設置有一側板(311)，該側板(311)上係開設有一透孔(312)，其中該殼體(20)係設置於該外殼(31)之內上端部，以使該冷氣循環換熱裝置(10)組設於該透孔(312)處。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有冷氣循環換熱裝置之設備，其中該設備(30)係進一步設置有至少一供電單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有冷氣循環換熱裝置之設備，其中該供電單元係電性連接該冷氣循環換熱裝置(10)。
11. 如申請專利範圍第8項所述之具有冷氣循環換熱裝置之設備，其中該設備(30)係進一步接設有一溫度感應器，且該溫度感應器係與該排冷器(15)接觸。
12. 如申請專利範圍第8項所述之具有冷氣循環換熱裝置之設備，其中該設備(30)係進一步設置有一與該控制單元(16)訊號連接之脈衝寬度調變調速裝置。