CN110375568A - 循环散热模块 - Google Patents

循环散热模块 Download PDF

Info

Publication number
CN110375568A
CN110375568A CN201810330095.1A CN201810330095A CN110375568A CN 110375568 A CN110375568 A CN 110375568A CN 201810330095 A CN201810330095 A CN 201810330095A CN 110375568 A CN110375568 A CN 110375568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling module
circulation cooling
evaporator
working fluid
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810330095.1A
Other languages
English (en)
Inventor
郑丞佑
廖文能
谢铮玟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acer Inc
Original Assignee
Acer Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acer Inc filed Critical Acer Inc
Priority to CN201810330095.1A priority Critical patent/CN110375568A/zh
Publication of CN110375568A publication Critical patent/CN110375568A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种循环散热模块，用以对热源散热。循环散热模块包括蒸发器、冷凝器以及微/纳米结构。蒸发器热接触于热源，以吸收热源所产生的热量。冷凝器连接蒸发器并形成回路，工作流体填充于回路，工作流体于蒸发器处吸热而从液体转变为气体，且工作流体于冷凝器处散热而从气体转变为液体。微/纳米结构配置于冷凝器以破坏工作流体流经冷凝器所形成的边界层。

Description

循环散热模块
技术领域
本发明涉及一种散热模块，尤其涉及一种循环散热模块。
背景技术
利用气液两相改变的潜热转换来带走电子元件热量的技术，目前已发展出两相(液、气)散热技术，其基本原理是利用冷却液体在与热源进行热接触的蒸发器中受热汽化成蒸气的过程将大量的热由热源带走，而持续形成的蒸气会形成推力而将受热的液体与蒸气推离蒸发器，并在热量散逸后逐渐降温后冷凝为液体，而后再次流回蒸发器以接受下一次的吸热。
如此，通过在蒸发器的热交换(工作流体吸热)以及离开蒸发器的热交换(工作流体散热)而形成循环，据以让工作流体能顺利地在所规划的蒸发器与管路之间移动。
但，通过流体的可视化(visualization)实验中能发现，工作流体变成气态离开蒸发器后会呈现弹状流的型态而在管路中流动，此现象会在管壁上形成边界层，导致气体与管壁之间的热交换效果不佳，而造成所述循环的散热效率下降。
发明内容
本发明提供一种循环散热模块，其通过微/纳米结构破坏工作流体行经冷凝段所产生的边界层，以提高工作流体在冷凝段的热交换效率。
本发明的循环散热模块，用以对热源散热。循环散热模块包括蒸发器、冷凝器以及微/纳米结构(micro/nano-structure)。蒸发器热接触于热源，以吸收热源所产生的热量。冷凝器连接蒸发器并形成回路，工作流体填充于回路，工作流体于蒸发器处吸热而从液体转变为气体，且工作流体于冷凝器处散热而从气体转变为液体。微/纳米结构配置于冷凝器以破坏工作流体流经冷凝器所形成的边界层。
本发明的循环散热模块，用以对热源散热。循环散热模块包括蒸发器以及管路(piping)。蒸发器具有第一出口与第一入口，管路连接蒸发器的第一出口与第一入口而形成回路，工作流体填充于回路。工作流体于蒸发器处吸热而从液体转变为气体并经第一出口流出蒸发器。管路具有隔热段与冷凝段，其中隔热段位于第一出口与冷凝段之间，而工作流体于冷凝段处散热而从气体转变为液体，并经第一入口流入蒸发器。
基于上述，循环散热模块通过在冷凝段设置微/纳米结构，因此得以破坏工作流体再以液、气混合相行经冷凝段时，因液相工作流体在冷凝段的管壁所形成边界层，故能使气相工作流体能顺利地经由管壁而散热，进而达到较佳的热交换效率。再者，工作流体经由在蒸发器吸热而从液相转换为气相，并传送出蒸发器并朝向冷凝段移动时，管路通过在蒸发气的出口与冷凝段之间设置隔热段，除能避免工作流体所吸收的热量在所述处对其他周边构件造成受热的情形外，也能有效地保持气相工作流体所具备的行进动力，以确保工作流体能顺利地在回路中循环行进。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明一实施例的一种循环散热模块的示意图；
图2是工作流体行经冷凝段时所产生的气、液相状态；
图3A是图1的管件的局部示意图；
图3B是图3A的局部管件的制作示意图；
图4A是本发明另一实施例的一种循环散热模块的示意图；
图4B是本发明又一实施例的循环散热模块的局部示意图；
图5A是本发明另一实施例的一种循环散热模块的示意图；
图5B与图5C是不同实施例循环散热模块的局部示意图。
附图标号说明：
100、500：循环散热模块
110：蒸发器
120、520：管件
130、330：散热板
140：粗糙层件
200：热源
310：隔热材
410：高架结构
320、420：管路
530、530A、530B：槽体
B1：基底
E1、E4：出口
E2、E3：入口
F1：工作流体
G1：气泡
J1、J2：治具
L1、L3：隔热段
L2、L4：冷凝段
M1、M2：边界层
具体实施方式
图1是依据本发明一实施例的一种循环散热模块的示意图。图2是工作流体行经冷凝段时所产生的气、液相状态。请同时参考图1与图2，在本实施例中，循环散热模块100用以对热源200进行散热，且循环散热模块100包括蒸发器110、工作流体F1与冷凝器，冷凝器包括彼此结构抵接的管件120与散热板130，其中管件120连接蒸发器110而形成回路，以让工作流体F1填充于回路，通过工作流体F1因吸、散热造成液、气相变换，而达到将热源所产生的热量排除的效果。
举例来说，在如笔记本电脑或智能手机等可携式电子装置的内部，因应效能的提高，势必连带电子元件的散热也成为必须解决的课题。据此，本实施例的蒸发器110与热源200(例如是电子装置的处理器或显示晶片)是彼此热接触，其可通过例如热管的配置，而将热源200所产生的热量传送至蒸发器，当然也可直接将蒸发器110结构抵接于热源200而直接吸收从其产生的热量。在此，并未对蒸发器与热源之间的热接触手段予以限制。
如此一来，当工作流体F1行经蒸发器110时，便能因吸收热量而从液相转变为气相，并据以从蒸发器110朝向冷凝器移动，而如前述，由于管件120与散热板130彼此结构抵接，因此当气态的工作流体F1行经管件120，便能因热量被散热板130吸收而从气态逐渐转变为液态，进而再次沿管件120流回蒸发器110而完成循环。在本实施例中仅以散热板130作为使工作流体F1散热的例示结构，但并不以此为限。在其他未显示的实施例中，所述散热板130也可以散热鳍片、电子装置所具有能导热的壳体、风扇…等现有用以提供散热效果的相关构件所取代。
如图2所示，随着工作流体行经管件120并散热，因此管件120内会存在气相的工作流体F1(如中所示气泡G1)以及液相的工作流体F1，且因此产生弹状流(slug flow)，如所示气泡G1，而使液相的工作流体F1与管件120的管壁之间形成边界层M1、M2。此时，边界层M1、M2的存在会造成气态的工作流体F1(气泡G1)与管壁之间的阻隔，并导致气态的工作流体F1无法继续经由管壁散热。
据此，本实施例进一步地在管件120的管壁上形成微/纳米结构(micro/nano-structure)，而据以破坏前述的边界层M1、M2，以让气相的工作流体F1排除阻隔而能顺利地与管壁接触，进行达到散热的效果。
详细而言，图3A是图1的管件的局部示意图。图3B是图3A的局部管件的制作示意图。请同时参考图3A、图3B并对照图1，在本实施例中，通过将粗糙层件140结合至管件120的内壁而完成所述微/纳米结构。如图3B所示，将制作好的粗糙层件140通过治具J1、J2彼此相对驱动而塞入管件120内并定位至所需位置。接着，驱使管件120对应粗糙层件140的相对两端予以局部变形，便能使粗糙层件140因管件120的管径缩小而被固定其内，如此便能顺利地将治具J1、J2移出而完成粗糙层件140与管件120的结合动作。所述结合手段并非唯一，于另一未显示的实施例中，所述微/纳米结构也可以是例如通过烧结而一体成形于管件120内壁的粗糙结构。需说明的是，在此并未限制管件120内微/纳米结构的范围，其可以是如图1所示管件120的局部或全部。
如此，当工作流体F1行经管件120中存在所述微/纳米结构处，便能因此结构而破坏工作流体F1在管壁形成的边界层，以让气相的工作流体F1能顺利地经由管壁而达到散热效果。同时，通过此举增加工作流体F1的热交换效率，也能提供工作流体F1在回路中行进所需的足够动力。
图4A是本发明另一实施例的一种循环散热模块的示意图。请参考图4A，在本实施例中，循环散热模块包括蒸发器110与管路320，其中蒸发器110一如前述实施例，而管路320进一步地区分为隔热段L1与冷凝段L2，其中隔热段L1连接在蒸发器110的出口E1与冷凝段L2之间，且冷凝段L2连接在隔热段L1与蒸发器110的入口E2之间。再者，循环散热模块还包括隔热材310，罩覆于隔热段L1。如此一来，隔热段L1因隔热材310的存在，因此当转变为气态的工作流体F1从蒸发器110流至管路320的隔热段L1时，其避免了与散热板330或前述其他可供散热的相关构件因接触而散热，故工作流体F1仍能维持气态，同时也因此维持工作流体F1行进的动力，而不致过早因热交换而丧失工作流体F1行进的动力。此外，此举还能避免当电子装置内的构件是呈现紧凑配置时，工作流体F1容易在隔热段L1即对其他构件造成加热效果，而产生热量从工作流体F1散失的情形，也避免因此影响其他构件的运作效能。而后，当工作流体F1行进至冷凝段L2时，方通过散热板330而进行如上述实施例的散热动作。
图4B是本发明又一实施例的循环散热模块的局部示意图。在此需说明的是，本实施例的循环散热模块仍如图4A所示的连接关系，而与前述实施例不同的是，隔热段L3相较于冷凝段L4或蒸发器110是呈现架高状态。进一步地说，本实施例通过高架结构410而将隔热段L3予以架高在电子装置的基底B1之上，藉以避免如前述使周边构件受热的情形，也因此能让工作流体F1行经隔热段L3时避免过多的热量散逸而降低后续在管路420行进的动力。
图5A是本发明另一实施例的一种循环散热模块的示意图。请参考图5A，在本实施例的循环散热模块500中，冷凝器包括管件520、槽体530以及设置在槽体530内的微/纳米结构。如图所示，管件520衔接蒸发器110的入口E2与出口E1，以及槽体530的入口E3与出口E4，亦即槽体530可被视为设置在管路的冷凝段，或是将槽体530视为循环散热模块500的冷凝段。在此，微/纳米结构是设置在槽体530内且呈阵列排列的多个凸部，以让工作流体F1流进槽体530时，其与槽体530内壁之间的边界层能因所述凸部而被破坏，进而使工作流体F1能顺利地在槽体530内进行热交换(散热)，而从气态转变为液态后，再经由管件520与入口E2流入蒸发器110。
本发明在此并未限定槽体内的微/纳米结构的外形。图5B与图5C是不同实施例循环散热模块的局部示意图，其用以对照图5A所示槽体530的不同型式。在图5B所示槽体530A，其内设置有多个沟槽结构，而在图5C所示槽体530B，其内设置有多个以特定方向排列的鳍片结构，无论所示微/纳米结构为何，其皆能对行经槽体的工作流体F1进行破坏边界层的效果。也就是说，本发明的微/纳米结构可以包括凸部、沟槽、鳍片或蚀刻结构的至少其一，据以使其破坏工作流体与管路内壁之间的边界层，而让气相工作流体得以顺利地散热。反过来说，循环散热模块的管路中设置有所示微/纳米结构处，即能被视为将气相工作流体F1转变为液相工作流体F1的冷凝器或冷凝段。
综上所述，在本发明的上述实施例中，循环散热模块通过在冷凝段设置微/纳米结构，因此得以破坏工作流体再以液、气混合相行经冷凝段时，因液相工作流体在冷凝段的管壁所形成边界层，故能使气相工作流体能顺利地经由管壁而散热，进而达到较佳的热交换效率。再者，工作流体经由在蒸发器吸热而从液相转换为气相，并传送出蒸发器并朝向冷凝段移动时，管路通过在蒸发气的出口与冷凝段之间设置隔热段，除能避免工作流体所吸收的热量在所述处对其他周边构件造成受热的情形外，也能有效地保持气相工作流体所具备的行进动力，以确保工作流体能顺利地在回路中循环行进。
再者，所述微/纳米结构可以是管件内壁的粗糙结构或粗糙层件，也可以是在管路的局部设置槽体，且在槽体内形成凸部、沟槽、鳍片或蚀刻结构的至少其一，以通过非平滑面的管路，而达到破坏工作流体的边界层的目的。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (14)

1.一种循环散热模块，其特征在于，用以对热源散热，所述循环散热模块包括：
蒸发器，热接触于所述热源，以吸收所述热源所产生的热量；
冷凝器，连接所述蒸发器并形成回路，工作流体填充于所述回路，其中所述工作流体于所述蒸发器处吸热而从液体转变为气体，且所述工作流体于所述冷凝器处散热而从气体转变为液体；以及
微/纳米结构，配置于所述冷凝器，以破坏所述工作流体流经所述冷凝器所形成的边界层。
2.根据权利要求1所述的循环散热模块，其特征在于，所述工作流体在所述冷凝器处因存在气、液两相并产生弹状流，而与所述冷凝器之间形成所述边界层。
3.根据权利要求1所述的循环散热模块，其特征在于，所述冷凝器包括管件，连接所述蒸发器而形成所述回路，所述微/纳米结构是形成于所述管件内壁的粗糙结构。
4.根据权利要求1所述的循环散热模块，其特征在于，所述冷凝器包括管件，连接所述蒸发器而形成所述回路，所述微/纳米结构是结合于所述管件内壁的粗糙层件。
5.根据权利要求1所述的循环散热模块，其特征在于，还包括：
管件，连接所述蒸发器而形成所述回路，其中所述冷凝器包括槽体，连接于所述管件的局部之间，所述微/纳米结构配置于所述槽体内。
6.根据权利要求5所述的循环散热模块，其特征在于，所述微/纳米结构是设置在所述槽体内的凸部、沟槽、鳍片或蚀刻结构的至少其一。
7.一种循环散热模块，其特征在于，用以对一热源散热，所述循环散热模块包括：
蒸发器，具有出口与入口；以及
管路，连接所述蒸发器的所述出口与所述入口而形成回路，工作流体填充于所述回路，其中所述工作流体于所述蒸发器处吸热而从液体转变为气体并经所述出口流出所述蒸发器，所述管路具有隔热段与冷凝段，其中所述隔热段位于所述出口与所述冷凝段之间，而所述工作流体于所述冷凝段处散热而从气体转变为液体，并经所述入口流入所述蒸发器。
8.根据权利要求7所述的循环散热模块，其特征在于，还包括：
隔热材，罩覆所述隔热段。
9.根据权利要求7所述的循环散热模块，其特征在于，所述隔热段相对于所述冷凝段或所述蒸发器是呈架高状态。
10.根据权利要求7所述的循环散热模块，其特征在于，还包括：
微/纳米结构，配置于所述冷凝段，以破坏所述工作流体流经所述冷凝段所形成的边界层。
11.根据权利要求10所述的循环散热模块，其特征在于，所述微/纳米结构是所述管路内壁的粗糙结构。
12.根据权利要求10所述的循环散热模块，其特征在于，所述微/纳米结构是结合于所述管路内壁的粗糙层件。
13.根据权利要求10所述的循环散热模块，其特征在于，所述管路在所述冷凝段设置有槽体，所述微/纳米结构设置于所述槽体内。
14.根据权利要求10所述的循环散热模块，其特征在于，所述微/纳米结构包括凸部、沟槽、鳍片或蚀刻结构的至少其一。
CN201810330095.1A 2018-04-13 2018-04-13 循环散热模块 Pending CN110375568A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810330095.1A CN110375568A (zh) 2018-04-13 2018-04-13 循环散热模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810330095.1A CN110375568A (zh) 2018-04-13 2018-04-13 循环散热模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110375568A true CN110375568A (zh) 2019-10-25

Family

ID=68243926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810330095.1A Pending CN110375568A (zh) 2018-04-13 2018-04-13 循环散热模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110375568A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03122451A (ja) * 1989-10-04 1991-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換装置
JPH0875384A (ja) * 1994-07-01 1996-03-19 Hitachi Ltd 非共沸混合冷媒用伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器及び組立方法及びその熱交換器を用いた冷凍・空調機
JPH08145585A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Hitachi Ltd 非共沸混合冷媒用伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器
JPH09280783A (ja) * 1996-04-11 1997-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換管
CN2596307Y (zh) * 2002-10-11 2003-12-31 西安交通大学 一种内螺纹传热管
CN101311662A (zh) * 2007-05-23 2008-11-26 财团法人工业技术研究院 平板式蒸发器散热***
CN101929816A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 扬光绿能股份有限公司 回路式热管及其制作方法
CN102032822A (zh) * 2011-01-11 2011-04-27 浙江大学 一种利用气泡泵效应的环路热管
CN203454874U (zh) * 2013-06-27 2014-02-26 华南理工大学 一种抗重力环路热管
CN103851939A (zh) * 2012-12-07 2014-06-11 林唯耕 环路型传热结构

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03122451A (ja) * 1989-10-04 1991-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換装置
JPH0875384A (ja) * 1994-07-01 1996-03-19 Hitachi Ltd 非共沸混合冷媒用伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器及び組立方法及びその熱交換器を用いた冷凍・空調機
JPH08145585A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Hitachi Ltd 非共沸混合冷媒用伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器
JPH09280783A (ja) * 1996-04-11 1997-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換管
CN2596307Y (zh) * 2002-10-11 2003-12-31 西安交通大学 一种内螺纹传热管
CN101311662A (zh) * 2007-05-23 2008-11-26 财团法人工业技术研究院 平板式蒸发器散热***
CN101929816A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 扬光绿能股份有限公司 回路式热管及其制作方法
CN102032822A (zh) * 2011-01-11 2011-04-27 浙江大学 一种利用气泡泵效应的环路热管
CN103851939A (zh) * 2012-12-07 2014-06-11 林唯耕 环路型传热结构
CN203454874U (zh) * 2013-06-27 2014-02-26 华南理工大学 一种抗重力环路热管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8773855B2 (en) Heat-dissipating device and electric apparatus having the same
JP2018194197A (ja) ヒートパイプ及び電子機器
CN107131784B (zh) 基于平板环路热管的均热板
US8985195B2 (en) Condensing device and thermal module using same
JP6570635B2 (ja) ハイドロリック機構用の冷却装置および冷却装置の使用
JP6260368B2 (ja) 自励振動ヒートパイプ
CN108377634A (zh) 基于相变热能转换的散热***及方法
US10907910B2 (en) Vapor-liquid phase fluid heat transfer module
JP5685886B2 (ja) 給湯装置
US11953272B2 (en) Cycling heat dissipation module
WO2017110740A1 (ja) 放熱装置、それを用いた相変化冷却装置、および放熱方法
JP2012255624A (ja) 電気自動車
US20130042636A1 (en) Heat transfer system with integrated evaporator and condenser
CN108106473A (zh) 汽液相流热传模块
US20190154352A1 (en) Loop heat pipe structure
CN110375568A (zh) 循环散热模块
JP2015230907A (ja) 冷却装置
JP2004349551A (ja) 沸騰冷却システム
JP2012077976A (ja) 太陽集熱器および給湯システム
KR200242427Y1 (ko) 고효율 열매체 방열기를 이용한 3중관 열교환기 및 이를이용한 보일러장치
JP2006012875A (ja) 半導体素子の冷却装置
JP2015055380A (ja) 冷却装置
TWI640740B (zh) Vapor-liquid flow heat transfer module
JP2005337701A (ja) 冷却装置
JP2005337336A (ja) 液化ガス気化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191025