TWM606229U - 氣液冷凝系統 - Google Patents

Abstract

一種氣液冷凝系統，其包含一冷凝單元及一蒸發單元，該冷凝單元及該蒸發單元透過導管連接，該蒸發單元具有一液體入口及一氣體出口及一蒸發腔室並相互連通，該蒸發單元將液態流體轉變成氣態流體送入冷凝單元中，冷凝單元將氣態流體冷凝後再次送回蒸發單元，當中氣態流體進入冷凝單元後進行左右分流並冷凝，轉變成液態流體後再次由左右兩邊向中間匯流後返回蒸發單元，藉此減短管路長度及降低管路壓力，避免散熱循環中斷及散熱失效的問題。

Description

氣液冷凝系統

本創作係有關一種散熱領域，特別是一種氣液冷凝系統。

現行電子設備隨著效能提高，其中作為處理訊號及運算的電子元件相對的也較以前的電子元件產生較高的熱量，最常被使用的一般散熱元件包含熱管、散熱器、均溫板等元件，並透過直接與會發熱之電子元件接觸後進一步增加散熱效能，防止電子元件溫度過高而燒毀等情事。 業者提供一種以熱管汽液循環概念用一蒸發單元結合一冷凝單元並兩者間由一管體進行連接進而組成一環路模組的環路熱管結構，其優點係自行提供一具有較佳蒸發冷凝循環效果的散熱系統，該蒸發單元裡設置有可供工作液體回流儲存的毛細結構，並該毛細結構設置有供蒸氣流動的複數溝槽，蒸發單元主要係至少一面與發熱源接觸傳導熱量，並該蒸發單元的毛細結構中的工作液體受熱蒸發後，由該等溝槽向外流動並透過連接該蒸發單元與冷凝單元之管體向冷凝單元流動擴散，最後經過冷凝單元冷凝呈液態後回流至該蒸發單元繼續循環。 然而冷凝單元在使用上特別需要注意，當冷凝單元的管路過長時，會導致液體堆積在管路中無法順利回到蒸發單元進行循環，另外冷凝單元的管路路徑過於狹窄時，也會導致蒸氣的推力不足夠推動液體進行循環，不論哪一個情況發生，都會使整個系統的循環中斷，導致散熱失效的問題。 是以，要如何解決上述之問題與缺失，即為本案之創作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，本創作提供一種冷凝單元的管路路徑較短的氣液冷凝系統。 本創作之另一目的系提供一種冷凝單元的管路路徑阻力較低的氣液冷凝系統。 為達上述之目的，本創作提供一種氣液冷凝系統，其包含：一冷凝單元，包含：一第一腔體，具有一氣體入口、一液體出口及一分隔部將該第一腔體內部空間分隔為一氣體腔室及一液體腔室，該氣體入口與該氣體腔室連通，該液體出口與該液體腔室連通；複數氣體流管，該等氣體流管具有一氣體流管第一端及一氣體流管第二端，該氣體流管第一端與該氣體腔室連通；複數第二腔體，具有一流體腔室，該等氣體流管的氣體流管第二端與該流體腔室連通；複數液體流管，該等液體流管具有一液體流管第一端及一液體流管第二端，該液體流管第一端與該流體腔室連通，該等液體流管第二端與該液體腔室連通；及一蒸發單元，具有一液體入口及一氣體出口及一蒸發腔室並相互連通，所述液體入口透過一導管與該第一腔體的液體出口連接，所述氣體出口透過另一導管與該第一腔體的氣體入口連接。 本創作另外提供一種氣液冷凝系統，其包含：一冷凝單元，包含：一第一腔體，具有一氣體入口、一氣體出口、一液體入口、一液體出口及一分隔部將該第一腔體內部空間分隔為一氣體腔室及一液體腔室，該氣體入口及該氣體出口與該氣體腔室連通，該液體入口及該液體出口與該液體腔室連通；一第二腔體，具有一入口、一出口、複數第一流道及一隔流件將該第二腔體內部空間分隔為一氣體流動腔室及一液體流動腔室，該氣體流動腔室內設置一氣體導引組件，該液體流動腔室內設置一液體導引組件，該氣體導引組件具有複數第二流道，該液體導引組件具有複數第三流道，所述該入口及該出口位於該等第一流道之間，該等第二流道與該入口連通，該等第三流道與該出口連通，該等第一流道分別與該等第二流道及該等第三流道連通；複數散熱鰭片組，與該第一腔體及該第二腔體的外壁接觸；及一蒸發單元，具有一液體入口及一氣體出口及一蒸發腔室並相互連通，所述液體入口透過一導管與該第一腔體的液體出口連接，所述氣體出口透過另一導管與該第一腔體的氣體入口連接。 藉由上述之結構，流體在蒸發單元中受熱轉變成氣態後透過導管進入冷凝單元，蒸氣流體透過冷凝單元的內部結構朝向左右兩向流動並逐步冷凝為液態，液態流體再由左右兩邊向中間匯流後透過導管回到蒸發單元，藉此縮短冷凝單元的管路路徑及降低管路阻力，避免散熱循環中斷及散熱失效的問題。

本創作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。 請參閱第1A圖至第1D圖及第2圖，係為本創作第一實施例之立體示意圖、分解示意圖、剖面示意圖、工作流體兩相變化示意圖及第一實施例之散熱系統立體圖，本創作第一實施例中氣液冷凝系統包含一冷凝單元A及一蒸發單元92，該冷凝單元A透過兩導管91與蒸發單元92連接，該蒸發單元92具有一液體入口921、一氣體出口922及蒸發腔室(未圖示)並相互連通，所述蒸發腔室內可根據使用需求設計流道延長流體在蒸發單元92內的時間，或者增設鰭片增加導熱效果，所述導管91的其中一端分別與該液體入口921及氣體出口922連接，另一端與冷凝單元A的第一腔體1之氣體入口11及液體出口12連接。 該冷凝單元A包含一第一腔體1、複數氣體流管2、複數第二腔體3、複數液體流管4及複數散熱鰭片組5，該第一腔體1位於該冷凝單元A中間處，該等第二腔體3位於該第一腔體1的左右兩側，該等氣體流管2及該等液體流管4兩端分別連接該第一腔體1及該該等第二腔體3，該等散熱鰭片組5分別設置在該等氣體流管2及該等液體流管4的外側。 所述第一腔體1具有一氣體入口11、一液體出口12、一分隔部13、一氣體腔室14、一液體腔室15及複數通孔16，該分隔部13將該第一腔體1內部空間分隔為所述氣體腔室14及一液體腔室15，該氣體入口11與該氣體腔室14連通，該液體出口12與該液體腔室15連通，該等通孔分別設置於該第一腔體1的一左側面及一右側面，上述氣體腔室14的空間大於或等於該液體腔室15的空間，該氣體腔室14位於該液體腔室15上方，當中氣體入口11位於該氣體腔室14的較低位置處。 所述氣體流管2具有一氣體流管第一端21及一氣體流管第二端22，該等氣體流管第一端21與該第一腔體1的通孔16連接，該等氣體流管第二端22與該第二腔體3的通孔31連接，該等氣體流管2更界定為複數左側氣體流管及複數右側氣體流管，所述左側氣體流管及右側氣體流管等長。 所述液體流管4具有一液體流管第一端41及一液體流管第二端42，該等液體流管第二端42與該第一腔體1的通孔16連接，該等液體流管第一端41與該第二腔體3的通孔31連接，該等液體流管4更界定為複數左側液體流管及複數右側液體流管，所述左側液體流管及右側液體流管等長。 請一併參閱第1A圖至第1D圖及第2圖，本創作氣液冷凝系統於實際使用時，為了方便說明在此先進行定義，圖中的箭頭表示工作流體的移動方向，虛線表示工作流體為氣態，實線表示工作流體為液態，工作流體會在內部流動且於氣液兩相間變化，蒸發單元92的熱接觸面與一發熱源(圖中未示)接觸，工作流體受熱後由液態轉變成氣態，由上方的導管91流入第一腔體1的氣體腔室14，當氣態的工作流體進入後氣體腔室14會自然向上並從上方通孔16進入氣體流管2，氣態的工作流體由氣體流管第一端21朝向氣體流管第二端22流動並從上方的通孔31進入第二腔體3內，工作流體在上述的流動過程中持續散熱以轉變成液態(冷凝)，並從第1D圖中可以明顯看到轉變成液態的工作流體透過重力的方式自然向下方落下，在從下方的通孔31進入液體流管4，液態的工作流體由液體流管第一端41朝向液體流管第二端42流動並從下方的通孔16進入液體腔室15內，液態的工作流體在從液體出口12經由下方導管91流回蒸發單元92的蒸發腔室內。 需要說明的是，雖然在本實施例中液體流管4僅只有最下面一層，而其他的部分都是氣體流管2，但實際上氣體流管2及液體流管4的數量可以任意的增減變化，較佳的比例為氣體流管2的數量略多於液體流管4，藉此讓氣體流管2的總管路口徑大於液體流管4總管路口徑大。 另外，為了讓液態的工作流體可以更加順利的流動，可以適度的在液體流管4或第二腔體3內增設毛細結構(未圖示)，藉此讓液態的工作流體可以透過毛細結構更順利的流回液體腔室15使整個循環更順暢。 請參閱第3A圖、第3B圖、第4A圖、第4B圖、第5A圖、第5B圖及第6圖，為本創作第二實施例之立體示意圖、分解示意圖、第一腔體剖面示意圖、第二腔體剖面示意圖、工作流體兩相變化示意圖(一)及(二)、散熱系統立體圖，本創作第二實施例中氣液冷凝系統包含一冷凝單元B及一蒸發單元92，該蒸發單元92的結構如同第一實施例，故在此不再贅述，所述導管91的其中一端分別與該液體入口921及氣體出口922連接，另一端與冷凝單元B的第一腔體6之氣體入口61及液體出口64連接。 冷凝單元B包含一第一腔體6、一第二腔體7及複數散熱鰭片組8，該第一腔體6與該第二腔體7對接，該第二腔體7位於該第一腔體6的上方，該等散熱鰭片組8與該第一腔體6及該第二腔體7的外壁接觸。 所述第一腔體6具有一氣體入口61、一氣體出口62、一液體入口63、一液體出口64及一分隔部65將該第一腔體6內部空間分隔為一氣體腔室66及一液體腔室67，該氣體入口61及該氣體出口62與該氣體腔室66連通，該液體入口63及該液體出口64與該液體腔室67連通，所述氣體腔室66位於該液體腔室67上方。 所述第二腔體7具有一入口721、一出口722、複數第一流道73及一隔流件74將該第二腔體7內部空間分隔為一氣體流動腔室75及一液體流動腔室76，該氣體流動腔室75內設置一氣體導引組件751，該液體流動腔室76內設置一液體導引組件761，該氣體導引組件75具有複數第二流道7512，該液體導引組件761具有複數第三流道7612，所述該入口721及該出口722位於該等第一流道73之間，該等第二流道7512與該入口721連通，該等第三流道7612與該出口722連通，該等第一流道73分別與該等第二流道7512及該等第三流道7612連通。 上述氣體導引組件751由複數鰭片7511依序排列組合而成且具有一氣體開口區7513，所述每兩散熱鰭片之7511間設有該第二流道7512，該氣體開口區7513與該入口721對接，該液體導引組件761由複數鰭片7611依序排列組合而成且具有一液體開口區7613，所述每兩散熱鰭片7611之間設有該第三流道7612，該液體開口區7613與該出口722對接，所述氣體流動腔室75的空間大於或等於該液體流動腔室76的空間，所述入口721的開口面積大於或等於該出口722的開口面積。 另外，該第二腔體7包含一上蓋71及一下蓋72，該入口721及該出口722位於該的下蓋72的置中處，且該下蓋72更進一步的界定一左側區域723及一右側區域724，該等散熱鰭片組8分別設置於該上蓋71，該下蓋72的左側區域723及該下蓋72的右側區域724。 請一併參閱第3A圖至第5B圖及第6圖，如同第一實施例所述，為了方便說明在此先進行定義，圖中的箭頭表示工作流體的移動方向，虛線表示工作流體為氣態，實線表示工作流體為液態，工作流體會在內部流動且於氣液兩相間變化，在蒸發單元92受熱的工作流體從液態轉變成氣態，通過上方的導管91從氣體入口61進入氣體腔室66，氣態的工作流體則從氣體出口62離開氣體腔室66，由入口721進入氣體流動腔室75，當中氣態的工作流體由氣體開口區7513進入了氣體導引組件751中，氣態的工作流體隨著該等第二流道7512朝向左右兩邊擴散，在朝向左右擴散的過程中氣態的工作流體逐漸冷凝而轉變成液態，工作流體由第二流道7512透過第一流道73進入到第三流道7612中，此時工作流體已充分冷卻從氣態轉變為液態，液態的工作流體隨著該等第三流道7612朝向中間匯集，並由液體開口區7613離開液體導引組件761且透過出口722離開第二腔體7，液態的工作流體由液體入口63進入液體腔室67，之後再由液體出口64離開透過下方的導管91回到蒸發單元92進行散熱循環。 為了讓液態的工作流體可以更加順利的流動，可以適度的在第一流道73及第二流道7512內增設毛細結構(未圖示)，藉此讓液態的工作流體可以透過毛細結構更順利的流回液體腔室67使整個循環更順暢。 需要說明的是，雖然在本實施例中可以明顯的看出第二流道7512的數量多於第三流道7612，但實際上第二流道7512及第三流道7612的數量可以自由的變化，但較佳的是使第二流道7512多於第三流道7612，藉此讓第二流道7512的總管路口徑大於第三流道7612總管路口徑大。 簡言之，本創作的兩個實施例都是透過結構改良使氣態的工作流體朝左右兩邊流動，液態的工作流體在朝中間匯流，且具有多條供氣態的工作流體流動之路徑，藉此縮短工作流體的管路路徑，且具有多個氣體路徑及液體路徑來降低管路的阻力，避免工作流體過早冷凝成液態且氣體壓力不足造成阻塞而導致散熱循環失效。 綜上所述，本創作相較於當前技術具有下述優點： 1、        縮短工作流體的路徑； 2、        降低工作流體的管路阻力； 3、        多個氣體路徑及液體路徑避免因液體阻塞而循環失效。 以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍。

A、B:冷凝單元 1:第一腔體 11:氣體入口 12:液體出口 13:分隔部 14:氣體腔室 15:液體腔室 16:通孔 2:氣體流管 21:氣體流管第一端 22:氣體流管第二端 3:第二腔體 31:通孔 4:液體流管 41:液體流管第一端 42:液體流管第二端 5:散熱鰭片組 6:第一腔體 61:氣體入口 62:氣體出口 63:液體入口 64:液體出口 65:分隔部 66:氣體腔室 67:液體腔室 7:第二腔體 71:上蓋 72:下蓋 721:入口 722:出口 723:左側區域 724:右側區域 73:第一流道 74:隔流件 75:氣體流動腔室 751:氣體導引組件 7511:鰭片 7512:第二流道 7513:氣體開口區 76:液體流動腔室 761:液體導引組件 7611:鰭片 7612:第三流道 7613:液體開口區 8:散熱鰭片組 91:導管 92:蒸發單元 921:液體入口 922:氣體出口

第1A圖為本創作第一實施例之立體示意圖； 第1B圖為本創作第一實施例之分解示意圖； 第1C圖為本創作第一實施例之剖面示意圖； 第1D圖為本創作第一實施例之工作流體兩相變化示意圖； 第2圖為應用本創作第一實施例之散熱系統立體圖； 第3A圖為本創作第二實施例之立體示意圖； 第3B圖為本創作第二實施例之分解示意圖； 第4A圖為本創作第二實施例之第一腔體剖面示意圖； 第4B圖為本創作第二實施例之第二腔體剖面示意圖； 第5A圖為本創作第二實施例之工作流體兩相變化示意圖(一)； 第5B圖為本創作第二實施例之工作流體兩相變化示意圖(二)； 第6圖為應用本創作第二實施例之散熱系統立體圖。

1:第一腔體

13:分隔部

14:氣體腔室

15:液體腔室

2:氣體流管

21:氣體流管第一端

22:氣體流管第二端

3:第二腔體

4:液體流管

41:液體流管第一端

42:液體流管第二端

Claims (16)

1. 一種氣液冷凝系統，其包含： 一冷凝單元，包含： 一第一腔體，具有一氣體入口、一液體出口及一分隔部將該第一腔體內部空間分隔為一氣體腔室及一液體腔室，該氣體入口與該氣體腔室連通，該液體出口與該液體腔室連通； 複數氣體流管，該等氣體流管具有一氣體流管第一端及一氣體流管第二端，該氣體流管第一端與該氣體腔室連通； 複數第二腔體，具有一流體腔室，該等氣體流管的氣體流管第二端與該流體腔室連通； 複數液體流管，該等液體流管具有一液體流管第一端及一液體流管第二端，該液體流管第一端與該流體腔室連通，該等液體流管第二端與該液體腔室連通；及 一蒸發單元，具有一液體入口及一氣體出口及一蒸發腔室並相互連通，所述液體入口透過一導管與該第一腔體的液體出口連接，所述氣體出口透過另一導管與該第一腔體的氣體入口連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中該氣體腔室位於該液體腔室上方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣液冷凝系統，其中該氣體腔室的空間大於或等於該液體腔室的空間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中該第一腔體的一左側面及一右側面分別設置複數通孔，所述該等通孔供該氣體流管第一端連通及該液體流管第二端連通。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中該等氣體流管更界定為複數左側氣體流管及複數右側氣體流管，所述左側氣體流管及右側氣體流管等長。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中該等第二腔體具有複數通孔，所述該等通孔供該氣體流管第二端連通及該液體流管第一端連通。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中該等液體流管更界定為複數左側液體流管及複數右側液體流管，所述左側液體流管及右側液體流管等長。
8. 如申請專利範圍第1項所述之氣液冷凝系統，其中更包含一散熱鰭片組與該等氣體流管及該等液體流管接觸。
9. 一種氣液冷凝系統，其包含： 一冷凝單元，包含： 一第一腔體，具有一氣體入口、一氣體出口、一液體入口、一液體出口及一分隔部將該第一腔體內部空間分隔為一氣體腔室及一液體腔室，該氣體入口及該氣體出口與該氣體腔室連通，該液體入口及該液體出口與該液體腔室連通； 一第二腔體，具有一入口、一出口、複數第一流道及一隔流件將該第二腔體內部空間分隔為一氣體流動腔室及一液體流動腔室，該氣體流動腔室內設置一氣體導引組件，該液體流動腔室內設置一液體導引組件，該氣體導引組件具有複數第二流道，該液體導引組件具有複數第三流道，所述該入口及該出口位於該等第一流道之間，該等第二流道與該入口連通，該等第三流道與該出口連通，該等第一流道分別與該等第二流道及該等第三流道連通； 複數散熱鰭片組，與該第一腔體及該第二腔體的外壁接觸；及 一蒸發單元，具有一液體入口及一氣體出口及一蒸發腔室並相互連通，所述液體入口透過一導管與該第一腔體的液體出口連接，所述氣體出口透過另一導管與該第一腔體的氣體入口連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該氣體導引組件由複數鰭片依序排列組合而成且具有一氣體開口區，所述每兩散熱鰭片之間設有該第二流道，該氣體開口區與該入口對接。
11. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該液體導引組件由複數鰭片依序排列組合而成且具有一液體開口區，所述每兩散熱鰭片之間設有該第三流道，該液體開口區與該出口對接。
12. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該氣體流動腔室的空間大於或等於該液體流動腔室的空間。
13. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該氣體腔室位於該液體腔室上方。
14. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該入口的開口面積大於或等於該出口的開口面積。
15. 如申請專利範圍第9項所述之氣液冷凝系統，其中該第二腔體包含一上蓋及一下蓋，該入口及該出口位於該的下蓋的置中處。
16. 如申請專利範圍第15項所述之氣液冷凝系統，其中該下蓋更進一步的界定一左側區域及一右側區域，該等散熱鰭片組分別設置於該上蓋，該下蓋的左側區域及該下蓋的右側區域。

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