CN103813695B - 虹吸式散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虹吸式散热装置，包括冷凝器及蒸发器；冷凝器包含壳体及主毛细组织，壳体具有容腔及连通容腔的通孔，主毛细组织设置于容腔内；蒸发器包含具有气体容腔的蒸发部、连通通孔的气体导管及连通容腔且填充有液体的液体导管，液体导管穿设于气体导管内及气体容腔内且开设有连通气体容腔的穿孔，蒸发部的外表面接触发热元件，其中，液体导管组接容腔之处成形有段差区，以利液体汇集而流入液体导管；藉此达到持续吸收发热元件之热。

Description

虹吸式散热装置

技术领域

本发明有关于一种散热装置，尤指一种虹吸式散热装置。

背景技术

一般电子产品或光电产品的电子元件或半导体元件于通电使用的状态下通常会产生大量的热能，为避免电子元件或半导体元件的温度过高导致电子元件或半导体元件受损，使得电子产品或光电产品无法正常运作，故散热装置通常做为电子产品或光电产品的电子元件或半导体元件的散热用。

现有虹吸式散热装置，如台湾专利公告号I339331所揭示，其主要包括一蒸发器、一冷凝器、一汽相管、一液相管及一液体；汽相管的两端分别与蒸发器及冷凝器连通，液相管分别与蒸发器与冷凝器连通，蒸发器的一侧热接触发热元件，液体填充于蒸发器内；使用时发热元件的热能经由蒸发器传递给液体，液体吸收热能后变相为气体，气体通过汽相管输送至冷凝器内，经过冷凝器冷却后，通过液相管回流至蒸发器内；藉此以达到循环冷却的效果。

然而，现有现有虹吸式散热装置仍具有以下缺点：

(1)气体自蒸发器通过汽相管输送至冷凝器及液体自冷凝器经由液相管回流至蒸发器的路径过长，使其流体阻抗过大，导致液体及气体的循环速度不佳，造成散热效果不良；

(2)冷凝器由多数扁管、集汽管及集液管组成，使得散热装置的体积过大以及工艺复杂，而造成制作成本及材料成本的增加。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种虹吸式散热装置，其于液体导管组接容腔之处形成有一段差区，以利汇集冷凝后的液体而回流至蒸发部，藉以持续吸收发热元件的热。

为了达成上述的目的，本发明提供一种虹吸式散热装置，用以与发热元件热接触，包括一冷凝器及一蒸发器；该冷凝器包含一壳体及一主毛细组织，该壳体具有一容腔及连通该容腔的一通孔，该主毛细组织设置于该容腔内；该蒸发器包含具有一气体容腔的一蒸发部、连通该通孔的一气体导管、连通该容腔的一液体导管及填充于该液体导管内的一液体，该液体导管穿设于该气体导管内且开设有连通该气体容腔的一穿孔，该蒸发部的外表面接触该发热元件，该液体导管开设有连通该气体容腔的一穿孔；其中该液体导管组接该容腔之处成形有一段差区，该液体通过该穿孔流入该气体容腔且于该气体容腔内通过该蒸发部吸收该发热元件的热变相为一气体，该气体经由该气体导管输送至该容腔内，通过该冷凝器冷却变相为该液体而汇集在该段差区，以流入该液体导管。

本发明具有以下功效，第一点，利用液体于液体导管内流动，气体于气体导管内流动，以达到分流的效果，避免液体回流入蒸发部时受到气体的影响，以达到降低其液体及气体的流动阻抗，而提高液体与气体流动循环的速度。第二点，由于液体导管的截面积小于气体导管的截面积，故可利用压力差的原理，使液体流入液体导管，气体流入气体导管内，达到自动分流的效果。第三点，副蒸发部与蒸发部可呈同一直线上排列或错位配设，进而同时对多个发热元件达到冷却散热的效果。第四点，通过壳体的容腔具有一斜面，使于冷凝器内冷却变相而成的液体可利用重力的影响快速流入液体导管，而增快液体与气体的冷却循环，使散热装置的冷却效果更好。第五点，于液体导管组接该容腔之处成形有一段差区，以利汇集冷凝后的液体而回流至蒸发部，藉以达到持续吸收发热元件所产生的热的效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的立体外观示意图；

图2为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的部分立体分解图；

图3为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的冷凝器的立体分解图；

图4为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的蒸发器的部分立体分解图；

图5为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的组合剖视图；

图6为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的冷凝器的部分组合剖视图；

图7为本发明第一实施例的虹吸式散热装置的蒸发器的组合剖视图；

图8A为本发明第一实施例的散热装置的使用示意图之一；

图8B为本发明第一实施例的散热装置的使用示意图之二；

图8C为本发明第一实施例的蒸发部的凸部的另一实施方式；

图9为本发明的虹吸式散热装置第二实施例的立体外观示意图；

图10为本发明第二实施例的冷凝器的立体分解图；

图11为本发明的虹吸式散热装置第二实施例的组合剖视图；

图12为本发明之前述虹吸式散热装置的冷凝器的另一种方式；

图13为本发明之前述虹吸式散热装置的冷凝器的又一种方式；

图14为本发明的虹吸式散热装置第三实施例的立体外观示意图；

图15为本发明的虹吸式散热装置第三实施例的冷凝器的立体分解图；

图16为本发明的虹吸式散热装置第三实施例的冷凝器的组合剖面图；

图17为本发明的虹吸式散热装置第三实施例的蒸发器的立体分解图；

图18为本发明的虹吸式散热装置第三实施例的组合剖面图。

其中，附图标记说明如下：

1、1a…散热装置

10、10a、10b、10c、10d…冷凝器

11、11a、11b、11c、11d…壳体

100、100a、100b、100c、100d、100d’…段差区

110、110a…开口

111、111a、111b、111c、111d…容腔

1110a、1110d…内壁

112、112a、112d…通孔

113、113a…封盖

114、114a、114b、114b、114c…斜面

12、12a、12b、12c、12d…主毛细组织

13、13a…散热体

131…散热鳍片

20、20a、20d…蒸发器

21、21a、21d…蒸发部

211、211d…气体容腔

212…通口

213…盖体

214、214’…凸部

215…嵌槽

22、22a、22d…气体导管

23、23a、23d…液体导管

230a、230d…内壁

231、231d…穿孔

232…流通口

24…液体

241…气体

25、25a…副毛细组织

26…副蒸发部

27…副毛细组织

9…发热元件

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

请参照图1至图4所示，分别为本发明第一实施例的散热装置的立体外观示意图与部分立体分解图、冷凝器的立体分解图及蒸发器的部分立体分解图；本发明提供一种虹吸式散热装置1，用以与发热元件接触，其主要包括一冷凝器10及一蒸发器20。

如图3所示，冷凝器10包含一壳体11、一主毛细组织12、一散热体13。壳体11具有一容腔111及一通孔112，通孔112开设于壳体11的一侧且与容腔111连通。主毛细组织12设置于容腔111内，主毛细组织12可为一金属网或利用金属粉末烧结成型、喷砂成型、或发泡材料构成而布设于容腔111内壁面。此外，主毛细组织12亦可为散热鳍片。该散热体13设置在壳体11外侧相对的二端面，该散热体13由呈间隔排列的多个散热鳍片131所组成。

如图3所示，该冷凝器10还包含一对封盖113，壳体11的前、后两端分别开设有连通容腔111的一对开口110，各封盖113罩盖并封闭壳体11的各开口110，其中该通孔112开设于其一封盖113上，通孔112与容腔111连通，藉此壳体11可利用挤型的方式成型，以简化壳体11的工艺并节省工艺成本。再者，壳体11的容腔111的底面两侧分别成型有自封盖113的两端朝该通孔112的方向倾斜的一斜面114，使其壳体11的壁厚为不等厚。

如图4所示，该蒸发器20包含一蒸发部21、一气体导管22、一液体导管23、一工作流体及一副毛细组织25。该蒸发部21的外表面接触该发热元件。该气体导管22邻近冷凝器10的一端与通孔112连通。该蒸发部21具有一气体容腔211连通该通孔112。该液体导管23连通该容腔111且填充有液体。液体可为冷媒或水…等液体，但不在此限。

气体导管22与液体导管23为一长管，但不以此为限。蒸发部21的一侧开设有一通口212且具有对应通口212盖合的一盖体213。通口212连通气体容腔211，盖体213邻近气体容腔211的一侧成型有一嵌槽215，盖体213远离通口212的一侧则与发热元件接触。又，该液体导管23穿设于该气体导管22内并设置在该气体容腔211内，且该液体导管23开设有连通该气体容腔211的一穿孔231。较佳地，气体导管22的截面积大于液体导管23的截面积。

副毛细组织25容置于蒸发部21的气体容腔211内，且其一侧与盖体213的嵌槽215连接，副毛细组织25可为布设于嵌槽215内的一金属网或一发泡材料或多个散热鳍片所制成的元件，亦可以喷砂的方式成型于盖体213的嵌槽215内。

于本实施例中，该蒸发器20于该蒸发部21远离该冷凝器10一侧还包括一副蒸发部26，该副蒸发部26与该蒸发部21排列于同一直线上，当然亦可不在同一直线上。该副蒸发部26亦设置有一副毛细组织27，该气体导管22及液体导管23延伸至该副蒸发部26。实际实施时，该副蒸发器26可与该蒸发部21呈错位配设，进而同时对不同位置的发热元件9达到冷却散热的效果。

请续参照图5至图8C，分别为上述本发明第一实施例的散热装置的组合剖视图、冷凝器的部分组合剖视图、蒸发器的组合剖视图及散热装置的使用示意图。液体导管23穿设于气体导管22内，并置设于气体容腔211内，且液体导管23邻近冷凝器10的一端延伸穿设于容腔111内。

该液体导管23穿接该容腔111之处成形有一段差区100(请参阅图6)。该液体24通过该穿孔231流入该气体容腔211且于该气体容腔211内通过该蒸发部21吸收该发热元件的热源变相为气体241，该气体241经由该气体导管输送至该容腔111内，通过该冷凝器10冷却变相为液体24而汇集至该段差区100，以流入该液体导管23。

于本实施例中，该段差区100成形在该容腔111的内壁，并对应位在该主毛细组织12的底部，该液体导管23则是贴置在该段差区100上；较佳地，该段差区100位在该容腔111中央的底面，且在该容腔111内形成一储水空间，据以汇集该容腔111内的液体24。当冷凝器10内自气体241冷却变相而成的液体24可利用重力的影响而快速自壳体11的容腔111的内壁底面两侧流向内壁底面的中间部分，使液体24快速流入液体导管23内，藉此增快散热装置1的液体24与气体241的冷却循环，以提升散热装置1的冷却效果。

如图7所示，该气体导管22的内壁面及该液体导管23的外壁面之间更延伸有一肋条235，据此，利用铝挤工艺可使该气体导管22及该液体导管23较佳为一体成型。

请另参照图8A以及8B，本发明的散热装置1使用时，液体24于液体导管23内通过液体导管23的穿孔231流入蒸发部21的气体容腔211内；同时，发热元件9的热能会通过盖体213传递给副毛细组织25，通过副毛细组织25增加与气体容腔211的液体24的接触面积，将热能通过副毛细组织25传递给液体24的效果，当液体24吸收副毛细组织25的热能变相为气体241，气体241经由气体导管输送至壳体11的容腔111内，而经由容腔111内的主毛细组织12吸收气体241的热能，将热能通过主毛细组织12传递给壳体11，壳体11再将热能传递给散热体13，该散热体13通过各散热鳍片131与空气做热交换将热能传递于空气中，而使容腔111内的气体241变相为液体24流入液体导管23中以作下一次的冷却循环，故藉此达到冷却发热元件的效果。

另外，可通过液体导管23穿设于气体导管22内，使之缩短液体24与气体241的流动路径，因液体24的压力小，所以于截面积较小的液体导管23内流动，气体241的压力大，因此于截面积较大的气体导管22内流动，以使液体24与气体241达到分流的效果，故可避免液体24于回流入蒸发部21时受到气体241的影响，以达到降低其液体24及气体241的流动阻抗，而提高液体24与气体241流动循环的速度，因此使散热装置的散热效果更好。

除此之外，可通过该散热体13连接于壳体11的上端面和下端面以及液体导管23穿设于气体导管22内达到缩小体积、简化工艺及组装程序的效果，藉此以节省工艺及材料的成本。

于本实施例中，蒸发部21的盖体213于远离气体容腔211的一侧具有一凸部214，凸部214与发热元件热接触。此外，亦可省略蒸发部21的通口212及盖体213，而直接将蒸发部21的壁面打凸，藉此省略盖体213而形成一体成型的凸部214’(如图8C所示)。

请参照图9至图11，分别为本发明的散热装置第二实施例的立体外观示意图、冷凝器的立体分解图及散热装置的组合剖视图。该散热装置1a主要包括一冷凝器10a及一蒸发器20a。冷凝器10a包含壳体11a、主毛细组织12a、一散热体13a，壳体11a具有容腔111a及通孔112a。蒸发器20a包含一蒸发部21a、一气体导管22a、一液体导管23a及副毛细组织25a。

本实施例与上述第一实施例的差异在于冷凝器10a还包含一对封盖113a，壳体11a的左、右两端分别开设有连通容腔111的一对开口110a，各封盖113a罩盖并封闭壳体11a的各开口110a，藉此壳体11a可利用挤型的方式成型，以简化其壳体11a的工艺并节省工艺成本。

再者，本实施例与前述第一实施例的另一区别之处在于壳体11a的容腔111a底面成型有自远离通孔112a的一侧朝该通孔112a方向倾斜的一斜面114a，且容腔111a的顶面与斜面114a较佳为相互平行，亦可不平行，且壳体11a的壁厚较佳为不等厚。藉此可使于冷凝器10a内自气体冷却变相而成的液体可利用重力的影响而快速沿着容腔111a的斜面114a流入液体导管23a内，以增快散热装置1的液体与气体的冷却循环，亦可使散热装置1a的冷却效果更好。

如图11所示，本发明的散热装置与上述第一实施例的再另一不同之处在于该液体导管23a的一端口位在该通孔112a，段差区100a成形在该容腔111a的内壁1110a及该液体导管23a的内壁230a之间。

请再参照图12，其用以说明本发明的上述第一和第二实施例的虹吸式散热装置的冷凝器的另一种方式。该冷凝器10b包含壳体11b、主毛细组织12b及一散热体(图未示)。与前述第一和第二实施例的冷凝器的差异在于壳体11b是由金属板体一体弯折而成。该壳体11b具有一容腔111b，该容腔111b中央的底面具有一段差区100b。主毛细组织12b设置于容腔111b内，主毛细组织12b可为一金属网或利用金属粉末烧结成型、喷砂成型、或发泡材料构成而布设于容腔111b内壁面。再者，壳体11b的容腔111b的底面两侧分别成型有自壳体11b的两侧端朝该中央方向倾斜的一斜面114b，该斜面114b是直接由壳体11b弯折成型的斜面。

请再参照图13，是本发明前述第一和第二实施例的虹吸式散热装置的冷凝器的又一种方式；其结构与上述实施例大致相同，冷凝器10c包含壳体11c、主毛细组织12c及一散热体(图未示)，其中，壳体11c是由金属板体一体弯折而成。与前述实施例的区别之处在于壳体11c的容腔111c的底面两侧分别成型有自壳体11c的两侧端朝该中央方向倾斜的一斜面114c，且该容腔111c中央的底面具有一段差区100c。该斜面114c的形成是将二斜板13c分别设置在该壳体11c的容腔111c的两侧并分别邻接该段差区100c，据以形成该斜面114c。

请再参照图14至图17，其为本发明虹吸式散热装置第三实施例的立体外观示意图、冷凝器的立体分解图、冷凝器的组合剖面图及蒸发器的立体分解图。冷凝器10d包含一壳体11d及一主毛细组织12d。该壳体11d具有一容腔111d及于该壳体11d的一侧设有连通该容腔的一通孔112d。该主毛细组织12d设置于该容腔111d内。如第十五至十六图所示，主毛细组织12d为自容腔111d的内壁顶面朝容腔111d的内壁底面凸伸成型且呈等间隔排列的多个鳍片所组成。

如图17所示，该蒸发器20d包含具有一气体容腔211d的一蒸发部21d、连通该通孔112d的一气体导管22d及连通该容腔111d且填充有液体的一液体导管23d。该液体导管23d穿设于该气体导管22d内且开设有连通该气体容腔211d的一穿孔231d。该蒸发部21d的外表面接触该发热元件。

又，该液体导管23d穿接该容腔111d之处成形有一段差区100d。液体通过该穿孔231d流入该气体容腔211d且于该气体容腔211d内通过该蒸发部21d吸收该发热元件的热源变相为气体，气体经由该气体导管22d输送至该容腔111d内，通过该冷凝器10d冷却变相为液体而汇集至段差区100d，以流入该液体导管23d。

于本实施例中，该段差区100d成形在该容腔111d的内壁1110d，并对应位在该主毛细组织12d的底部，该液体导管23d则是贴置在该段差区100d上，该段差区100d位在该容腔111d中央的底面，以汇集该容腔111d内的液体。

请续参照图18，其为本发明虹吸式散热装置的组合剖面图，与前述实施例主要的区别在于该液体导管23d的一端口位在该通孔112d，段差区100d’成形在该容腔111的内壁1110d及该液体导管23d的内壁230d之间。

值得一提的是，上述的各种方式的蒸发器及冷凝器结构，可依实际所需，皆可应用于本发明虹吸式散热装置的不同实施例当中。

综上所述，本发明的虹吸式散热装置的气体流道及液体流道设置在同一物件内，可降低模组体积及降低成本。此外，本发明的虹吸式散热装置的液体导管组接该容腔之处成形有一段差区，可将流体冷却后受重力影响而更容易回到冷凝器中间带且制造出储存槽，以储放流体，使其可以快速递补在蒸发端因吸热蒸发的流体，藉此提升传热效率。

当知本发明的虹吸式散热装置已具有产业利用性、新颖性与进步性，又本发明的构造亦未曾见于同类产品及公开使用，完全符合发明专利申请要件，爰依专利法提出申请。

Claims (21)

1.一种虹吸式散热装置，用以与发热元件接触，包括：

一冷凝器，包含一壳体及一主毛细组织，该壳体具有一容腔及连通该容腔的一通孔，该主毛细组织设置于该容腔内；以及

一蒸发器，包含具有一气体容腔的一蒸发部、连通该通孔的一气体导管以及连通该容腔且填充有液体的一液体导管，该液体导管穿设于该气体导管内且开设有连通该气体容腔的一穿孔，该蒸发部的外表面接触该发热元件；

其特征在于，该液体导管组接该容腔之处成形有一段差区，该液体流入该气体容腔且于该气体容腔内通过该蒸发部吸收该发热元件的热量变相为气体，该气体经由该气体导管输送至该容腔内，通过该冷凝器冷却变相为该液体而汇集至该段差区，以流入该液体导管。

2.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该蒸发器于该蒸发部远离该冷凝器一侧还包括一副蒸发部，且该蒸发部与该副蒸发部排列于同一直线上或呈错位配设，该气体导管及液体导管延伸至该副蒸发部。

3.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该蒸发部具开设有一通口及对应该通口盖合的一盖体，该通口连通该气体容腔，该盖体远离该通口的一侧具有一凸部，该凸部与该发热元件热接触。

4.如权利要求3所述的虹吸式散热装置，其中该蒸发部还包括一副毛细组织，该盖体邻近该气体容腔的一侧成型有一嵌槽，该副毛细组织为多个散热鳍片或为布设于该嵌槽内的一金属网或一发泡材料所制成的元件，或者以喷砂方式成型于该盖体的该嵌槽内。

5.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该蒸发部的壁面打凸而形成一体成形的一凸部。

6.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该液体导管的一侧连接该气体导管的内壁面。

7.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该气体导管的截面积大于该液体导管的截面积。

8.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该冷凝器还包含一封盖，该壳体的一端开设有连通该容腔的一开口，该封盖罩盖并封闭该开口。

9.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该容腔的内壁底面成型有自远离该通孔的一侧朝该通孔方向倾斜的一斜面。

10.如权利要求8所述的虹吸式散热装置，其中该容腔底面两侧分别成型有自该封盖的两端朝该通孔的方向倾斜的一斜面。

11.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该气体导管的内壁面及该液体导管的外壁面之间更延伸有一肋条。

12.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该冷凝器还包括一散热体，该散热体连接该壳体的上端面或下端面。

13.如权利要求12所述的虹吸式散热装置，其中该散热体由呈间隔排列的多个散热鳍片所组成。

14.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该主毛细组织为布设于该容腔内壁面的一金属网或多个散热鳍片。

15.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该主毛细组织呈波浪状。

16.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该段差区成形在该容腔的内壁，并对应位在该主毛细组织的底部。

17.如权利要求16所述的虹吸式散热装置，其中该段差区位在该容腔中央的底面，且在该容腔内形成一储水空间。

18.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该液体导管的一端口位在该通孔，该段差区成形在该容腔内壁及该液体导管的内壁之间。

19.如权利要求1所述的虹吸式散热装置，其中该壳体是由金属板体一体弯折而成。

20.如权利要求19所述的虹吸式散热装置，其中该壳体的容腔的内壁底面成型有自远离该通孔的一侧朝该通孔方向倾斜的一斜面，该斜面是直接由壳体弯折成型。

21.如权利要求19所述的虹吸式散热装置，其中该壳体还包括二斜板及一斜面，该斜面形成在容腔的内壁底面且自远离该通孔的一侧朝该通孔方向倾斜，该二斜板分别设置在该壳体的容腔的两侧并分别邻接该段差区而形成该斜面。