TW201319509A - 氣液循環散熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種氣液循環散熱裝置，包含一殼體及一噴孔片。該殼體包括一頂壁、一底壁、一介於該頂壁與該底壁間的空間，及一介於該頂壁與該底壁間且連通於該空間的回流通道，而該底壁用以接觸一熱源。該噴孔片設置於該殼體介於該頂壁與該底壁間，該噴孔片將該空間區隔為一位於該噴孔片上方的冷凝室與一位於該噴孔片下方的蒸發室。該噴孔片具有多數個連通該冷凝室與該蒸發室的微孔，且該冷凝室與該蒸發室亦藉由該回流通道連通。該殼體容裝的冷卻液可直接在該殼體中完成氣液循環，且該噴孔片可將冷卻液轉為噴霧或液柱而加速汽化以吸收該熱源的熱量。

Description

氣液循環散熱裝置

本發明是有關於一種散熱裝置，特別是指一種運用液氣相變原理達到散熱效果的氣液循環散熱裝置。

一般電子裝置為了散熱需要，常會加設散熱元件，如中華民國公告號第I279256號專利，即揭露一種噴霧型散熱裝置。該噴霧型散熱裝置包括一儲液槽、一噴霧艙、一霧化器、一冷凝器及一輸送管路。該儲液槽儲存冷卻液；該噴霧艙與熱源相接；該霧化器設於該噴霧艙上方，並將冷卻液噴入噴霧艙中產生微液滴狀之噴霧，噴霧吸收熱量而汽化。已汽化之冷卻液通過冷凝器而還原為液態，並通過輸送管路而循環使用。

上述噴霧型散熱裝置透過液體轉為氣體之相變過程的吸熱現象，即能帶走熱源產生之熱量而達到散熱效果，且冷卻液能不斷地通過汽液相變轉換過程而持續循環利用。但此種常見的噴霧型散熱裝置，需裝設額外的冷凝器與輸送管路以回收由氣態轉為液態的冷卻液，且其霧化器通常需裝設額外的裝置如壓電片以協助產生冷卻液噴霧，整體構造較為複雜。

因此，本發明之目的，即在提供一種構造簡化的氣液循環散熱裝置。

於是，本發明氣液循環散熱裝置，包含一殼體及一噴孔片。該殼體包括一頂壁、一底壁、一介於該頂壁與該底壁之間的空間，及一介於該頂壁與該底壁之間且連通於該空間的回流通道，而該底壁用以接觸該熱源。該噴孔片設置於該殼體介於該頂壁與該底壁之間，該噴孔片將該空間區隔為一位於該噴孔片上方的冷凝室與一位於該噴孔片下方的蒸發室。該噴孔片具有多數個連通該冷凝室與該蒸發室的微孔，且該冷凝室與該蒸發室亦藉由該回流通道連通。

較佳地，該殼體還包括一介於該頂壁與該底壁之間並位於該噴孔片上方的分隔壁。該分隔壁對應該噴孔片處形成一冷卻液入口；該分隔壁對應該回流通道處形成一上蒸氣出口，且該分隔壁具有一圍繞該上蒸氣出口並往該頂壁凸伸的隔液壁部。

較佳地，該殼體還包含一外壁及一內壁。該外壁具有一上外壁部及一下外壁部，該上外壁部連接該頂壁與該分隔壁，且該下外壁部連接該底壁與該分隔壁；該內壁連接該底壁與該分隔壁並對應該冷卻液入口位置。該噴孔片設置於該內壁，且該內壁、該噴孔片及該底壁相互配合界定出該蒸發室，而該內壁、該下外壁部、該底壁及該分隔壁相互配合界定出該回流通道。該內壁鄰近該底壁處形成一下蒸氣出口，該蒸發室通過該下蒸氣出口連通於該回流通道，且該回流通道通過該上蒸氣出口而連通於該冷凝室。

較佳地，該上蒸氣出口之口徑大於該冷卻液入口與該下蒸氣出口之口徑，且該冷卻液入口及該下蒸氣出口之口徑大於該微孔之孔徑。

較佳地，該噴孔片厚度介於20至300微米之間，該等微孔的孔徑尺寸介於5至1000微米之間，且每兩相鄰微孔之間的距離在5至2000微米之間。

較佳地，該氣液循環散熱裝置還包含一散熱模組，該散熱模組裝設於該殼體並包括多數個散熱鰭片。

本發明之功效在於：用於散熱的冷卻液在該殼體內即可產生氣液循環過程而不需額外的回收裝置，且通過該噴孔片之微孔即可將冷卻液轉變為微滴狀噴霧，構造相對簡單。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2為本發明氣液循環散熱裝置100的較佳實施例。氣液循環散熱裝置100用以對一熱源9散熱，並包含一殼體1、一噴孔片2及一散熱模組3。

殼體1包括一頂壁11、一底壁12、一介於頂壁11與底壁12之間的空間16，及二介於頂壁11與底壁12之間且連通於空間16的回流通道17，而底壁12用以接觸熱源9。噴孔片2設置於該殼體1介於頂壁11與底壁12之間，該噴孔片2將空間16區隔為一位於噴孔片2上方的冷凝室161與一位於噴孔片2下方的蒸發室162，且冷凝室161與蒸發室162藉由該等回流通道17連通。噴孔片2是利用習知的電鑄製程、雷射加工製程、熱壓製程或射出成形等方式製成，其厚度介於20~300微米之間，並具有多數個連通冷凝室161與蒸發室162的微孔21。該等微孔21之孔徑尺寸介於5~1000微米之間，且每兩相鄰微孔21之間的距離在5~2000微米之間。

進一步來說，殼體1還包括一介於頂壁11與底壁12之間並位於噴孔片2上方的分隔壁13、一外壁14及一內壁15。分隔壁13對應噴孔片2處形成一冷卻液入口131，該分隔壁13對應該等回流通道17處形成二上蒸氣出口132，且該分隔壁13具有一圍繞上蒸氣出口132並往朝向頂壁11的方向凸伸的隔液壁部133。外壁14具有一上外壁部141及一下外壁部142，上外壁部141連接頂壁11與分隔壁13，而下外壁部142連接底壁12與該分隔壁13。內壁15連接底壁12與分隔壁13並對應冷卻液入口131位置。

噴孔片2受內壁15圍繞，且內壁15、噴孔片2及底壁12相互配合界定出該蒸發室162，而內壁15、下外壁部142、底壁12及分隔壁13相互配合界定出該等回流通道17。內壁15鄰近底壁12處形成二下蒸氣出口151，蒸發室162通過該等下蒸氣出口151連通於該等回流通道17，且該等回流通道17通過該等上蒸氣出口132而連通於冷凝室161。

本實施例由於分隔壁13、隔液壁部133與內壁15的結構，所指的冷凝室161於隔液壁部133的高度以下，噴孔片2形成一空間。其中，分隔壁13形成有冷卻液入口131的位置，由於下方尚設有位置較低的噴孔片2，其可供儲存液體的深度較深，而分隔壁13連接上外壁部141的外圍區域，可供儲存液體的深度較淺，但整體而言，儲存於冷凝室161的液體，以不超過隔液壁部133之高度較佳，藉以避免液體流入回流通道17中。

在本實施例，微孔21各具有一入液端211與一噴液端212。各該微孔21的孔徑由鄰近分隔壁13之入液端211的較大孔徑漸縮至鄰近底壁12之噴液端212的較小孔徑。容置於冷凝室161的冷卻液4透過噴孔片2的多數微孔21而進入蒸發室162，並形成多數極細的液柱或微小液滴噴霧。液柱或噴霧在蒸發室162底部吸收熱源9產生之熱能而蒸發成為蒸氣，並容易在底壁12內表面產生氣泡(圖未示)而將蒸氣蓄積。

持續滴入的液柱或噴霧可打破氣泡並使蒸氣經下蒸氣出口151散出，提高蒸氣流動效率。氣化的冷卻液蒸氣從蒸發室162經由回流通道17流動至冷凝室161中，積聚在冷凝室161中的冷卻液蒸氣通過自然冷凝或接觸到溫度較低的頂壁11、上外壁部141的方式而冷凝為液態，並流進未噴入蒸發室162的冷卻液4中而持續循環使用。未冷凝的冷卻液蒸氣在冷凝室161中形成蒸氣壓使冷凝室161相對於蒸發室162產生壓差，促使冷卻液4通過微孔21而產生液柱或噴霧。

如上述之過程，冷卻液4在殼體1內形成連續不斷的氣液轉換循環。此外，為確保冷卻液4進行正常的氣液循環過程，前述的上蒸氣出口132之孔徑尺寸大於下蒸氣出口151及冷卻液入口131，且下蒸氣出口151及冷卻液入口131之孔徑尺寸大於微孔21。而隔液壁部133的高度高於冷卻液4的液面高度，令冷卻液4無法通過上蒸氣出口132而流入回流通道17中。

散熱模組3裝設於殼體1並包括多數個散熱鰭片31，有助於降低殼體1的溫度。散熱鰭片31可如圖1與圖2所示設於頂壁11並由頂壁11向上延伸，此外，設於頂壁11的散熱鰭片31的固定端亦可由頂壁11往分隔壁13方向凸伸，以增加熱交換面積。另一方面，散熱鰭片31可以是中空狀並連通於冷凝室161，冷卻液蒸氣進入中空的散熱鰭片31後，因散熱面積的增加而提高冷凝效率。

綜上所述，冷卻液4在殼體1內即可完成氣液循環過程並達到散熱效果而不需額外的回收裝置，且通過該噴孔片2之微孔21即可將冷卻液4轉變為液柱或微滴狀噴霧，構造相對簡單，故本發明氣液循環散熱裝置100確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100．．．氣液循環散熱裝置

1．．．殼體

11．．．頂壁

12．．．底壁

13．．．分隔壁

131．．．冷卻液入口

132．．．上蒸氣出口

133．．．隔液壁部

14．．．外壁

141．．．上外壁部

142．．．下外壁部

15．．．內壁

151．．．下蒸氣出口

16．．．空間

161．．．冷凝室

162．．．蒸發室

17．．．回流通道

2．．．噴孔片

21．．．微孔

211．．．入液端

212．．．噴液端

3．．．散熱模組

31．．．散熱鰭片

4．．．冷卻液

9．．．熱源

圖1是一立體剖視圖，說明本發明氣液循環散熱裝置之一較佳實施例；及

圖2是一側剖視圖，說明該較佳實施例的氣液循環路徑。

100．．．氣液循環散熱裝置

1．．．殼體

11．．．頂壁

12．．．底壁

13．．．分隔壁

131．．．冷卻液入口

132．．．上蒸氣出口

133．．．隔液壁部

141．．．上外壁部

142．．．下外壁部

15．．．內壁

151．．．下蒸氣出口

16．．．空間

161．．．冷凝室

162．．．蒸發室

17．．．回流通道

2．．．噴孔片

21．．．微孔

211．．．入液端

212．．．噴液端

3．．．散熱模組

31．．．散熱鰭片

4．．．冷卻液

9．．．熱源

Claims (6)

1. 一種氣液循環散熱裝置，用以對一熱源散熱，該氣液循環散熱裝置包含：一殼體，包括一頂壁、一底壁、一介於該頂壁與該底壁之間的空間，及一介於該頂壁與該底壁之間且連通於該空間的回流通道，而該底壁用以接觸該熱源；及一噴孔片，設置於該殼體介於該頂壁與該底壁之間，該噴孔片將該空間區隔為一位於該噴孔片上方的冷凝室與一位於該噴孔片下方的蒸發室，該噴孔片具有多數個連通該冷凝室與該蒸發室的微孔，且該冷凝室與該蒸發室亦藉由該回流通道連通。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之氣液循環散熱裝置，其中，該殼體還包括一介於該頂壁與該底壁之間並位於該噴孔片上方的分隔壁，該分隔壁對應該噴孔片處形成一冷卻液入口，該分隔壁對應該回流通道處形成一上蒸氣出口，且該分隔壁具有一圍繞該上蒸氣出口並往該頂壁凸伸的隔液壁部。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之氣液循環散熱裝置，其中，該殼體還包含一外壁及一內壁，該外壁具有一上外壁部及一下外壁部，該上外壁部連接該頂壁與該分隔壁，該下外壁部連接該底壁與該分隔壁；該內壁連接該底壁與該分隔壁並對應該冷卻液入口位置，該噴孔片設置於該內壁，且該內壁、該噴孔片及該底壁相互配合界定出該蒸發室，而該內壁、該下外壁部、該底壁及該分隔壁相互配合界定出該回流通道，該內壁鄰近該底壁處形成一下蒸氣出口，該蒸發室通過該下蒸氣出口連通於該回流通道，且該回流通道通過該上蒸氣出口而連通於該冷凝室。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之氣液循環散熱裝置，其中，該上蒸氣出口之口徑大於該冷卻液入口與該下蒸氣出口之口徑，且該冷卻液入口及該下蒸氣出口之口徑大於該微孔之孔徑。
5. 根據申請專利範圍第1至4項其中任一項所述之氣液循環散熱裝置，其中，該噴孔片厚度介於20至300微米之間，該等微孔的孔徑尺寸介於5至1000微米之間，且每兩相鄰微孔之間的距離在5至2000微米之間。
6. 根據申請專利範圍第1至4項其中任一項所述之氣液循環散熱裝置，還包含一散熱模組，該散熱模組裝設於該殼體並包括多數個散熱鰭片。