TWI686580B

TWI686580B - 冷凝器之散熱結構

Info

Publication number: TWI686580B
Application number: TW108105672A
Authority: TW
Inventors: 徐啟峰; 梁政仁
Original assignee: 龍大昌精密工業有限公司
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TW202032083A; US11280556B2; US20200263933A1

Abstract

一種冷凝器之散熱結構，包括有一熱交換模組與一外殼，該熱交換模組內有大量的內通道，各該內通道的部分數量是設為一高壓區，各該內通道的其餘數量則是設為一低壓區，該低壓區旁並具有一冷風源，該高壓區開設有至少一進氣通口，該低壓區下方與該進氣通口對應處開設有至少一出水通口，又在遠離該進氣通口與該出水通口的該內通道開設有複數個連接通道，各該連接通道使得該高壓區與該低壓區之間相通，該外殼內部用於置放該熱交換模組，進入的蒸氣以最長的路徑通過該連接通道，因此可達到以最大的接觸面積於該熱交換模組內流動循環，提升整體散熱效益。

Description

冷凝器之散熱結構

本發明是有關一種冷凝器之散熱結構，係用於將讓熱能於內部進行氣、液轉換而達到散熱效果的散熱結構，適於搭配蒸發器作為電子元件散熱之用途。

近年來電子元件的發熱量隨著半導體製程的精進而不斷的快速升高；如何提升電子元件的散熱能力，維護元件之正常運作，遂成為一項非常重要的工程課題。目前大量使用的直接空氣冷卻技術已經無法滿足許多具有高熱通量電子元件散熱的需求，而必須尋求其他的解決方案。

現有之技術中，除了透過空氣冷卻技術之外，具有利用液體的液、氣轉換達到散熱效果，此一技術係提供兩組均熱器及兩組連通之管體，一組均熱器用以蒸發來帶走所吸收之熱量，另一組均熱器用以冷凝(即冷凝器)以降溫來返回輸出冷卻液體進行散熱循環之迴路，而兩組均熱器內的壓力不同，故可讓液體自動進行往返輸送，但所述均熱器其內部大多只是簡單的鰭片或流道設計以供液體於其中流通，容易造成熱源集中於特定位置，故在特定位置則會產生因過盛的蒸發水位過低、局部位置高溫的狀態，不僅致使散熱效果不穩定、不均勻，更快速減少使用壽命。

因此，本發明針對於冷凝器進行結構上的設計，透過限制內部通道的迴路來提升氣、液體於內部的內通道以及熱交換鰭片接觸之面積，進一步的提升散熱效果，如此為本發明之解決方案。

本發明之冷凝器之散熱結構，包括有一熱交換模組與一外殼，該熱交換模組內部形成有大量的內通道，各該內通道的部分數量是設為一高壓區，各該內通道的其餘數量則是設為一低壓區，該低壓區旁並具有一冷風源，該冷風源可產生冷風至該低壓區，在該高壓區開設有至少一進氣通口，以及在該高壓區上方距離該進氣通口一預定距離處開設至少一氣體通道，而該進氣通口、各該氣體通道分別貫通該高壓區的各該內通道，在該低壓區下方與該進氣通口對應處開設有至少一出水通口，又在該低壓區下方距離該出水通口一預定距離處開設至少一液體通道，而該出水通口、該液體通道則分別貫通該低壓區的各該內通道，又在遠離該進氣通口與該出水通口的該內通道開設有複數個貫通各該內通道的連接通道，各該連接通道使得該高壓區與該低壓區之間的各該內通道相通；該外殼內部用於置放該熱交換模組，該外殼底部開設有一進氣孔與一出水孔，該進氣孔與該進氣通口相通，而該出水孔與該出水通口相通。

藉由，將連通該高、低壓區的各該連接通道係設置在遠離該進氣通口與該出水通口的位置，令進入的蒸氣被強制以最長的路徑於該熱交換模組內進行散熱，達到讓蒸氣以與各該內通道最大的接觸面積於該熱交換模組內部流動循環，因此具有提升整體散熱效益的全面積散熱，此外，該冷風源係於外部給予該低壓區冷風，可幫助散熱以及顯著的提升該低壓區與該高壓區的壓力差，進而加速氣、液體於內部往低壓區流動的速度，提升整體效益。

更具體的說，該熱交換模組為一體成型。

更具體的說，該進氣通口係位於該高壓區的上方或下方其中一方。

更具體的說，該熱交換模組內部的各該內通道係相互平行設置的。

更具體的說，該高壓區內部溫度較高，該低壓區內部溫度較低。

更具體的說，該冷風源係為自然或非自然形成的冷風。

更具體的說，該冷風源可替換成一冷風產生裝置，該冷風產生裝置係架設在該低壓區旁，進而直接將產生的冷風以吹送的方式吹向該低壓區，而該冷風產生裝置係可使用風扇。

更具體的說，該低壓區位在該冷風源旁，並同時裝設一冷風產生裝置在該高壓區旁，該冷風產生裝置以抽吸的方式將該冷風源產生的冷風牽引至該低壓區，而該冷風產生裝置係可使用風扇。

更具體的說，該進氣通口係開設在該高壓區下方近該內通道一端處。

更具體的說，該進氣通口係開設在該高壓區下方近該內通道中間處，該氣體通道則係為於該高壓區上方距離該進氣通口兩側一預定距離處，另外，該出水通口則係在該低壓區下方中間與該進氣通口相對處。

1:熱交換模組

11:內通道

111:高壓區

112:低壓區

12:進氣通口

13:氣體通道

14:出水通口

15:液體通道

16:連接通道

2:外殼

21:第一殼體

22:第二殼體

23:進氣孔

24:出水孔

3:冷風源

31:冷風產生裝置

4:散熱裝置

5:進氣管

6:出水管

7:蒸發器

[第1圖]係本發明散熱結構之局部元件立體分解示意圖。

[第2圖]係本發明散熱結構之局部元件立體示意圖。

[第3圖]係本發明散熱結構之局部元件剖面示意圖。

[第4圖]係本發明散熱結構之整體立體示意圖。

[第5圖]係本發明散熱結構之實施散熱剖面示意圖。

[第6圖]係本發明散熱結構之冷風產生裝置第一實施例示意圖。

[第7圖]係本發明散熱結構之冷風產生裝置第二實施例示意圖。

[第8圖]係本發明散熱結構之冷風產生裝置第二實施例示意圖。

[第9圖]係本發明散熱結構之另一局部元件立體示意圖。

[第10圖]係本發明散熱結構之另一局部元件剖面示意圖。

[第11圖]係本發明散熱結構之另一實施散熱剖面示意圖。

[第12圖]係本發明散熱結構又另一局部元件立體示意圖。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第1~4圖，分別為本發明之冷凝器之散熱結構的整體或局部立體示意圖以及內部結構剖面示意圖，如圖中所示，至少包含一熱交換模組1與一外殼2；其中，該熱交換模組1可為一體成型，該熱交換模組1內部形成有大量相互平行設置的內通道11，且各該內通道11的部分數量是設為一高壓區111，各該內通道11的其餘數量則是設為一低壓區112，所述之高壓區111內部溫度較高，而該低壓區112內部溫度較低，該低壓區112旁並具有一冷風源3，該冷風源3可產生冷風至該低壓區112，在該高壓區111近該內通道11一端處開設有至少一進氣通口12，以及在該高壓區111上方距離該進氣通口12一預定距離處開設至少一氣體通道13(在本實施例中該進氣通口12設有一道、該氣體通道13設有三道，且該進氣通口12係位於該高壓區111下方)，而該進氣通口12、各該氣體通道13分別貫通該高壓區111的各該內通道11，在該低壓區112下方近與該進氣通口12同一端處開設有至少一出水通口14，又在該低壓區112下方距離該出水通口14一預定距離處開設至少一液體通道15(在本實施例中該出水通口14設有一道、該液體通道15設有一道)，而該出水通口14、該液體通道15則分別貫通該低壓區112的各該內通道11，又在遠離該進氣通口12與該出水通口14的該內通道11另一端處開設有複數個貫通各該內通道11的連接通道16，各該連接通道16使得該高壓區111與該低壓區112之間的各該內通道11相通(在本實施例中該連接通道16設有三道)；其中，該外殼2內部用於置放該熱交換模組1，該外殼2係分設有一第一殼體21與一用於密封該第一殼體21的第二殼體22，該第一殼體21底部開設有一進氣孔23與一出水孔24，該進氣孔23與該進氣通口12相通，而該出水孔24與該出水通口14相通。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第4圖，於實施配置時，該外殼2上一併裝設有一散熱裝置4、一進氣管5與一出水管6，該進氣管5係銜接於該進氣孔23，而該出水管6則係銜接於該出水孔24，該進氣管5與該出水管6又一併連結一蒸發器7。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第4、5圖，於實施熱交換之作動時，該蒸發器7係組裝於一發熱端，發熱端產生的熱能透過該蒸發器7會將水氣遇熱產生蒸氣，並令蒸氣進入該進氣管5至該熱交換模組1的該進氣通口12，受到持續進入的高溫蒸氣影響，可使該高壓區111維持高壓高溫的狀態，相對的該冷風源3會持續產生冷風至該低壓區112，使得該低壓區112維持低壓低溫的狀態，因此，蒸氣在進入各該內通道11後會自動經由該連接通道16往該低壓區112，蒸氣在進入該低壓區112的過程中，一部分之熱能會被該散熱裝置4釋放，在進入該低壓區112後，冷風更能快速的帶走熱能，使蒸氣凝結成液體通過該內通道11至該出水通口14，液體便會再經該出水管6流向該蒸發器7降溫使用。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第6圖，該冷風源3係可為自然或非自然形成的冷風(例如：一自然對流的通風口或一預定裝置的排風口)，亦即，請參閱第7圖，該冷風源3亦可替換成一冷風產生裝置31，該冷風產生裝置31係架設在該低壓區112旁，進而直接將產生的冷風以吹送的方式吹向該低壓區112，亦即，請參閱第8圖，該低壓區112位在該冷風源3旁，並同時裝設該冷風產生裝置31在該高壓區111旁，該冷風產生裝置31以抽吸的方式將該冷風源3產生的冷風牽引至該低壓區112，又，該冷風產生裝置31可為風扇。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第4圖，該散熱裝置4則係使用大量的散熱鰭片組成。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第9~11圖，為另一實施例，在本實施例中，該進氣通口12是在該高壓區111下方近該內通道1中間處開設有至少一進氣通口12，該氣體通道13則係為於該高壓區111上方距離該進氣通口12兩側一預定距離處，另外，該出水通口14則係在該低壓區112下方中間與該進氣通口12相對處，又在遠離該進氣通口12與該出水通口14的該內通道11兩端處同時開設有複數個貫通各該內通道11的連接通道16，各該連接通道16使得該高壓區111與該低壓區112之間的各該內通道相通。

本發明之冷凝器之散熱結構，請參閱第12圖，又另一實施例，在本實施例中，該進氣通口12係開設在該高壓區111上方近該內通道11一端處。

本發明所提供之冷凝器之散熱結構，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：

1.係特別分設高壓區與低壓區，而連通該高、低壓區的各該連接通道係設置在遠離該進氣通口與該出水通口的位置，因此，進入的氣體被強制以最長的路徑於該熱交換模組內進行散熱，達到讓蒸氣以與各該內通道之間具有最大的接觸面積於該熱交換模組內部流動循環，因此具有提升整體散熱效益的全面積散熱。

2.該高壓區與該低壓區分別具有該氣體通道與該液體通道可讓各該內通道互相連通，因此平均了氣體或液體於各該內通道內的接觸面積，分散該外殼受熱的溫度，以及提升與外部散熱裝置接觸之面積，同樣是達到讓蒸氣以最大的接觸面積於該熱交換模組內流動循環以提升整體散熱效益。

3.該冷風源係於外部給予該低壓區冷風，除了可幫助散熱，更因此可顯著的提升該低壓區與該高壓區的溫度差，以加劇了該低壓區與該高壓區內部的壓力差，進而讓該高壓區的蒸氣可以受壓力差的影響更快速往低壓區流動，以加速氣、液體於內部流動的速度，提升整體效益。

上述之實施例揭露，僅是本發明部分較佳的實施例選擇，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內所做的均等變化或潤飾，仍屬本發明涵蓋之範圍，而本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。