專利名稱：一種壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，尤指一種不需任何 毛細(xì)結(jié)構(gòu)即可增強環(huán)路式熱虹吸裝置的汽液循環(huán)，降低熱阻的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式 熱虹吸裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著電子半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展、制程技術(shù)的進步，并且在市場需求的趨 勢下，電子設(shè)備逐漸的走向輕薄短小的型態(tài)，但在外型尺寸逐漸縮小的過程中，功能及運算 能力卻是有增無減。例如在家用或商用計算機及通訊機箱及家用或工業(yè)用的熱交換機/ 器其在實際運作時，其內(nèi)部便有多項電子零件產(chǎn)生熱量，其中又以執(zhí)行運算的電子晶體或 組件所產(chǎn)生的熱量最大，此時散熱片配合風(fēng)扇所組成的散熱器提供散熱功能即扮演保護所 述多個電子組件的重要角色，使所述多個電子組件能維持在正常工作溫度以發(fā)揮應(yīng)有的功 能。而水冷技術(shù)其僅開始被廣泛的運用在個人計算機上，但未被用積極運用于其它諸 如通訊及家用或工業(yè)用的熱交換機/器，雖然水冷技術(shù)看似省去了體積龐大的散熱片，但 其實是將系統(tǒng)內(nèi)熱源的熱搜集到工作流體中，然后再通過熱交換器統(tǒng)一與空氣做熱交換的 動作，因為管陸長度可以自行變更，所以熱交換器的位置也較為彈性，也讓熱交換器(散熱 鰭片)的設(shè)計不會受到空間上的限制；但是水冷系統(tǒng)需要一個泵浦來推動工作流體流動， 而且還需要一個儲水箱，所以整個系統(tǒng)仍有泵浦可靠度問題、管陸泄露問題…等，但因為個 人計算機內(nèi)的發(fā)熱組件的熱量不斷增加，所以水冷式散熱技術(shù)雖然不盡完美，仍然是目前 市場上熱管理與控制的最佳選擇的一，不過，這是因為個人計算機得體積較龐大，而且外部 也較無空間上限制，但在通訊機箱及家用或工業(yè)用的熱交換機/器就不同了，上述多個裝 置目前皆朝向越輕薄短小的特性發(fā)展，其整體空間有限根本就無法使用水冷的散熱技術(shù)， 所以目前仍然是使用熱管或直接以小型的散熱器來做熱轉(zhuǎn)移，然后再使用散熱鰭片做熱交 換的動作；有鑒于此，業(yè)界無不積極尋找熱通量更高的散熱技術(shù)，以應(yīng)對接踵而來的龐大散 熱需求?，F(xiàn)有技術(shù)也可透過熱管、均溫板等散熱組件做為熱傳組件使用，而制造熱管及均 溫板時是透管在其內(nèi)壁成型一燒結(jié)體，作為毛細(xì)結(jié)構(gòu)使用，其主要制程是先將銅質(zhì)顆?；?粉末填充于該內(nèi)壁內(nèi)，再將其金屬(銅質(zhì))顆?；蚍勰好軌簩崳詈笏腿霟Y(jié)爐內(nèi)施以燒 結(jié)加工，令該銅質(zhì)顆?；蚍勰┬纬啥嗫仔再|(zhì)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，使的可通過該燒結(jié)體得毛細(xì)力，但 卻也因該燒結(jié)體，令該熱管及均溫板的體積存在著一定厚度，而無法有效薄型化；另外所述 VC(Vapor chamber)事使用燒結(jié)的芯或網(wǎng)格或溝槽等結(jié)構(gòu)，進而產(chǎn)生毛細(xì)力現(xiàn)象驅(qū)動熱管 或VC(Vap0r chamber)中的汽水循環(huán)，但該項結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用制造方式相當(dāng)復(fù)雜，增加制造成 本，故甚不適當(dāng)。此外還可運用傳統(tǒng)環(huán)路式熱虹吸裝置作為熱傳組件使用，雖然該傳統(tǒng)環(huán)路式熱虹 吸裝置可達到熱傳效果，但由于其主要應(yīng)用毛細(xì)及重力驅(qū)動汽、液循環(huán)；因此易受到重力驅(qū)動得限制，除此的外環(huán)路虹吸裝置的整體熱阻較高外，環(huán)路式熱虹吸裝置的傾側(cè)角度限制 也較高，設(shè)計應(yīng)用時的限制增加。因此，目前市場上all in one PC，or通訊RRU模塊，都使用heatpipe cooler solution.但是heat pipe有載熱量限制，必須使用多根進而造成成本較高的缺點，且同時 該散熱熱阻也不一定可以達到CPU散熱熱阻要求。再者，蒸汽芯的選擇是一門學(xué)問，選擇適當(dāng)?shù)恼羝鞠喈?dāng)重要，該蒸汽芯須要能夠 保持冷凝液的流速及保持足夠的毛細(xì)壓力以克服重力的影響。所以現(xiàn)有技術(shù)的熱管或VC (Vapor chamber)具有下列缺點1.加工不便；
2.無法實現(xiàn)薄型化；3.成本較高；4.耗費工時。

實用新型內(nèi)容本實用新型主要在于提供一種提供增強環(huán)路式熱管的汽液循環(huán)，降低熱阻的壓力 梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置。本實用新型還在于提供一種無需使用燒結(jié)毛細(xì)的制程，降低成本的壓力梯度驅(qū)動 的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置。為達上述的目的，本實用新型提供一種壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置， 系包含殼體、板體、管體、至少一個散熱組件；所述殼體具有腔室，該腔室內(nèi)具有蒸發(fā)部， 該蒸發(fā)部具有多個第一導(dǎo)流部，所述第一導(dǎo)流部是由多個第一導(dǎo)流體間隔排列所組成，所 述多個第一導(dǎo)流體間形成至少一個第一流道，該第一流道至少一端為自由端并連接一自由 區(qū)域；所述板體對應(yīng)蓋合前述殼體，并封閉該腔室；該管體具有第二流道，所述管體兩端連 接前述殼體，且所述第二流道連通前述蒸發(fā)部；該散熱組件串套于前述管體外部，所述管體 及該散熱組件共同界定一個冷凝部。通過本實用新型的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，在壓力梯度驅(qū)動的低 壓環(huán)路式熱虹吸裝置中以第一導(dǎo)流體與另一個第一導(dǎo)流體間設(shè)置出適當(dāng)?shù)牡谝涣鞯?，局?與熱源接觸的第一流道產(chǎn)生過熱汽，建立驅(qū)動汽水循環(huán)所需的高壓；在冷凝部前通過適當(dāng) 的減壓設(shè)計，產(chǎn)生低壓端，形成驅(qū)動壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置中汽水循環(huán)所 需的壓力梯度，即不需任何毛細(xì)結(jié)構(gòu)即可驅(qū)動工作流體于本體及管體中傳遞熱量，并且大 幅提升熱傳效率及降低制造成本。

圖1是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例立體分解 圖；圖2是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例立體組合 圖；圖3是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例剖視圖；圖4是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例另一態(tài)樣蒸發(fā)部正視圖；圖5是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例另一態(tài)樣 蒸發(fā)部正視圖；圖6是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第二實施例蒸發(fā)部正 視圖；圖7是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第二實施例另一態(tài)樣 蒸發(fā)部正視圖；圖8是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例另一態(tài)樣 蒸發(fā)部正視圖；圖9是本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實施例另一態(tài)樣 立體組合圖。圖中 殼體1腔室11蒸發(fā)部12第一導(dǎo)流部121第一導(dǎo)流體1211第一頂角1211a第一刃邊1211b第二刃邊1211c第一流道1212自由端 1212a自由區(qū)域1213第一間距1214凹坑 1215板體2管體3第二流道31散熱組件4冷凝部5泵浦6蒸發(fā)氣泡具體實施方式
按照本實用新型的上述目的和其結(jié)構(gòu)與功能上的特性，將依據(jù)所附圖示的較佳實 施例予以說明。見圖1、2、3，如圖所示本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第一實 施例，所述壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，包括殼體1、板體2、管體3、至少一個 散熱組件4 ；[0049]所述殼體1具有腔室11，腔室11具有蒸發(fā)部12，所述蒸發(fā)部12設(shè)于腔室11內(nèi)， 蒸發(fā)部12具有多個第一導(dǎo)流部121，所述第一導(dǎo)流部121由多個第一導(dǎo)流體1211間隔排列 所組成，所述多個第一導(dǎo)流體1211間形成至少一個第一流道1212，第一流道1212至少一端 呈自由端1212a并連接一個自由區(qū)域1213。在本實施例中所述第一導(dǎo)流體1211為一長條狀肋條，所述多個長條狀肋條橫向 間隔排列，所述第一流道1212形成于所述多個長條狀肋條的間，該長條狀肋條也可呈波浪 狀(如圖4所示)。
所述第一導(dǎo)流體1211也可縱向間隔排列，即縱向非連續(xù)式排列(如圖5所示)。所述板體2對應(yīng)蓋合殼體1，并封閉腔室11。所述管體3具有第二流道31，所述管體3兩端連接殼體1，第二流道31連通前述 蒸發(fā)部12。散熱組件4串套于前述管體3外部，所述管體3及散熱組件4共同界定一個冷凝 部5，冷凝部5上可裝設(shè)有風(fēng)扇(圖中未示出)。所述散熱組件4可為散熱鰭片組及散熱器其中任意一種，在本實施例中是以散熱 鰭片組作為說明，但并不引以為限。見圖6、7，如圖所示本實用新型壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置第二實施 例，本實施例部分結(jié)構(gòu)及組件間的關(guān)連性與第一實施例相同，在此不再贅述，本實施例與前 述第一實施例不同的處為蒸發(fā)部12的第一導(dǎo)流體為一肋條1211，所述多個肋條具有第一 頂角1211a及第一刃邊1211b及第二刃邊1211c，所述第一、二刃邊1211b、1211c相交于第 一頂角1211a，所述多個第一流道1212形成于所述多個肋條1211間，并所述多個第一導(dǎo)流 部121間具有第一間距1214。第一刃邊1211b也可呈不連續(xù)排列，所述第二刃邊1211c也可呈不連續(xù)排列(如 圖7所示)。見圖8，如圖所示，前述第一實施例中的第一導(dǎo)流體1211間具有多個凹坑1215，所 述凹坑1215呈圓形及方形及三角形及魚鱗狀及幾何形狀其中任意一種，在本實施例是采 魚鱗狀作為說明，但并不引以為限，所述凹坑1215彼此間的排列方式的可呈等距或非等距 的排列方式，當(dāng)然所述第二實施例也可在所述多個第一導(dǎo)流體1211間設(shè)有多個凹坑1215。見圖4至9，如圖所示，本實用新型第一實施例及第二實施例提出兩相壓力梯度驅(qū) 動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置循環(huán)冷卻技術(shù)，此方法為自我驅(qū)動循環(huán)方式，使用的工作流體 可為純水、甲醇、丙酮、R134A等冷媒其中任意一種，壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置 的腔室11中為抽真空的狀態(tài)，所以在內(nèi)部所填充的工作流體，在攝氏20 30度即為工作 流體的飽和溫度；蒸發(fā)氣泡7于蒸發(fā)部12的自由端1212a匯流后，流經(jīng)自由區(qū)域1213而降 壓，產(chǎn)生驅(qū)動汽水循環(huán)所需的壓力梯度；另外受到冷凝部5中因汽體冷凝比容驟升所形成 的局部負(fù)壓吸引，有助于汽水循環(huán)，當(dāng)然也可在所述本體1及管體2間再另設(shè)置泵浦6，可避 免工作流體在腔室11內(nèi)發(fā)生干燒的現(xiàn)象(如圖9所示)。在壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置的蒸發(fā)部12以及(或)冷凝部13與 管體2中，設(shè)置適當(dāng)?shù)牡谝弧⒍鞯?212、31在蒸發(fā)部12內(nèi)利用接近定容加熱的方式提高 工作流體的壓力，產(chǎn)生驅(qū)動汽、液循環(huán)所需的高壓；以及(或)在汽態(tài)工作流體的出口處利 用自由膨脹與冷凝將壓的方式降低汽、液循環(huán)低壓端的壓力；以及(或)將蒸發(fā)部12受熱面制成利于提升沸騰熱 傳性能的表面(如鱗狀表面、鱗狀與肋條復(fù)合表面等)，降低沸點溫 度、提高熱傳系數(shù)、導(dǎo)引蒸汽流向；以及(或)將冷凝表面制成斥水性表面，促進工作流體離 開冷卻面；增強壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置的汽液循環(huán)，降低熱阻。壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置的外型，蒸發(fā)部12置于下方，冷凝部41置 于上方，以管體3連結(jié)成一環(huán)路，工作流體在蒸發(fā)部12受熱增壓，將汽體經(jīng)過管體3推送到 上方的冷凝部41，冷凝成液體，再借重力回蒸發(fā)部12，當(dāng)工作流體在蒸發(fā)部12受熱越多，氣 體壓力越高，促始汽水循環(huán)速度越快，熱阻也就越低，然而電子組件在高溫高熱的環(huán)境，壽 命都會減短，利用高溫或高熱產(chǎn)生的高壓，并不理想，所以本實用新型在冷蒸發(fā)部12內(nèi)利 用接近定容加熱的方式，提高工作流體的壓力，產(chǎn)生驅(qū)動汽、液循環(huán)所需的高壓；以及(或) 于汽態(tài)工作流體的出口處利用自由膨脹與冷凝將壓的方式降低汽、液循環(huán)低壓端的壓力。 這種蒸發(fā)部12相對于現(xiàn)有的環(huán)路式熱管裝置，有下列優(yōu)點1、在低熱的情況下，熱阻更低，可以提供電子元器件較佳的散熱能力。2、熱阻隨冷凝部相對于蒸發(fā)部置放角度的變化影響小，S卩，熱阻的變化在仰角角 度90度下降到30度，熱阻只有升高約20%，本實用新型最大的優(yōu)點是冷凝部相對于蒸發(fā)部 的仰角很小時，汽水循環(huán)就能啟動。3.管體中無需設(shè)置任何毛細(xì)結(jié)構(gòu)即可驅(qū)動工作流體循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，包括殼體，具有腔室，該腔室內(nèi)具有蒸發(fā)部，該蒸發(fā)部具有多個第一導(dǎo)流部，所述第一導(dǎo)流 部由多個第一導(dǎo)流體間隔排列所組成，所述多個第一導(dǎo)流體間形成至少一個第一流道，該 第一流道至少一端為自由端并連接一個自由區(qū)域；板體，對應(yīng)蓋合所述殼體，并封閉所述腔室；管體，具有一個第二流道，所述管體兩端連接所述殼體，所述第二流道連通前述蒸發(fā)部；至少一個散熱組件，串套在前述管體外部，所述管體及所述散熱組件共同界定一個冷 凝部。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述散 熱組件為散熱鰭片組及散熱器其中任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，第一導(dǎo) 流體為一長條狀肋條，所述多個長條狀肋條橫向間隔排列，所述第一流道形成于所述多個 長條狀肋條的間。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述第 一導(dǎo)流體縱向間隔排列。
5.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述第 一導(dǎo)流體為一肋條，所述多個肋條具有第一頂角及第一刃邊及第二刃邊，所述第一、二刃邊 相交于所述第一頂角，所述多個第一流道形成于所述多個肋條間，且所述多個第一導(dǎo)流部 間具有第一間距。
6.如權(quán)利要求5所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述第 一刃邊呈不連續(xù)排列，所述第二刃邊呈不連續(xù)排列。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述多 個第一導(dǎo)流體間具有多個凹坑。
8.如權(quán)利要求7所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述凹 坑呈圓形及方形及三角形及魚鱗狀其中任意一種。
9.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述管 體及本體間更設(shè)有一個泵浦。
10.如權(quán)利要求1所述的壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，其特征在于，所述冷 凝部上可裝設(shè)風(fēng)扇。
專利摘要本實用新型提供了一種壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置，包括殼體、板體、管體、至少一個散熱組件；所述殼體具有腔室，該腔室內(nèi)具有蒸發(fā)部，該蒸發(fā)部具有多個第一導(dǎo)流部，所述第一導(dǎo)流部由多個第一導(dǎo)流體間隔排列所組成，所述多個第一導(dǎo)流體間形成至少一個第一流道，該第一流道至少一端為自由端并連接一自由區(qū)域；所述板體對應(yīng)蓋合前述殼體，并封閉該腔室；該管體具有一個第二流道，所述管體兩端連接前述殼體，該第二流道連通前述蒸發(fā)部；該散熱組件串套在前述管體外部，所述管體及該散熱組件共同界定一個冷凝部；對冷凝部通過適當(dāng)?shù)臏p壓設(shè)計，產(chǎn)生低壓端，形成驅(qū)動壓力梯度驅(qū)動的低壓環(huán)路式熱虹吸裝置中汽水循環(huán)所需的壓力梯度不需任何毛細(xì)結(jié)構(gòu)即可驅(qū)動工作流體在管體及本體中循環(huán)傳遞熱量。
文檔編號F28D15/02GK201892455SQ20102027953
公開日2011年7月6日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者張始偉, 江貴鳳 申請人:奇鋐科技股份有限公司