CN201039655Y - 散热器结构 - Google Patents

Abstract

一种散热器结构，用以散除发热单元所产生的热量，其包括有一腔体、至少一循环管、以及一工作流体。腔体具有至少一形成于腔壁内的管路，且于腔体上开设有至少一连通腔体内部的第一流孔，及至少一连通于管路的第二流孔。循环管是连接于第一流孔及第二流孔，工作流体是容置于腔体内，自第一流孔导入循环管，并由第二流孔导入管路而回流至腔体内，以形成一气液相循环回路。

Description

散热器结构

技术领域

本实用新型涉及一种散热器结构，特别涉及一种具有气液相循环回路的散热器结构。

背景技术

随着计算机信息等高科技产业的快速发展及其应用范围的扩大，计算机装置处理数据的速度也越来越快。目前计算机设备内部的电子组件的体积趋于微型化，集成电路(Integrated circuit，IC)的密集度也相对增加，连带使得单位面积所产生的热量亦相对地增加。若不及时将电子组件产生的大量热能散除，将会造成电子组件的损坏，使计算机装置无法运作。

为了降低发热电子组件的工作温度以保持计算机装置的运作，传统的方式是利用金属材质的散热器，亦可于散热器上加设鳍片组，以吸收电子组件的热量，并将热能传导至外部的大气环境。但是散热器或是鳍片组的散热表面积有限，导致传统以空气冷却方式的散热装置的散热功率不佳，已无法满足现今电子组件因快速运算所产生的高热能的散热需求。

为了能在短时间内大量逸散电子组件所产生的高热能，更可外加一水泵(pump)至散热装置上，冷却水通过水泵的循环抽引，以快速散除散热装置的热能。然而，水泵与散热装置之间必须通过至少二接头而相互衔接，以使冷却水可不断地进行循环冷却。

接头于长时间的使用的下，容易因材料变形等因素而产生接合性不佳，甚至是漏水的问题，且水泵必须配合一动力装置的牵引，方可执行抽引的动作，如此将导致散热装置的整体组成过于复杂且轻便性不足。

近年来，更发展出于传统的金属散热器上加设多个连接至散热鳍片组的热管(heat pipe)，以进一步改善通过水泵进行循环冷却的问题。热管是以内部的工作流体接受热源的热量并汽化后，流动至连接散热鳍片组的冷凝端，透过散热鳍片组散热使工作流体冷凝为液体，再藉毛细作用力或重力回流至热源，不需藉助水泵的抽引，于热管内部即可进行自体循环冷却的作动。散热器透过工作流体因气液相变化所产生的潜热，得以将大量的热能自电子组件传导至散热鳍片组，藉以增加散热器的散热效能。

为了提升现有热管的散热效率，其热管通常会做一较大长度的延伸，但却造成气态的工作流体容易于热管的半途中即凝结为液体状态的问题。滞留于热管中间段的液态工作流体将成为气态工作流体于热管内流动的阻力，严重影响热管中的工作流体的回流通路的运作，甚至是产生逆向流动(counter flow)，使得热管的蒸发端因无工作流体的供应，而造成干化(dry out)的现象，这些都将大幅降低热管整体的散热效果，导致电子零组件因过高温度而烧毁失效。

为了避免上述的干化现象的发生，因此现有热管的设计配置，大多以垂直方向设置于散热器，以满足蒸汽向上蒸发及液态工作流体因重力而向下流动的物理现象，然而电子装置必须配合散热器的结构型态而改变其内部的电路配置(layout)，或是迫使电子装置的整体体积必须增加，方可容纳体积庞大的散热器。改变电子装置内部的电路配置将增加制程上的复杂性，而使得制造成本相对增加，体积过大的电子装置亦不符合目前消费者要求电子产品必须轻薄短小的使用需求。

发明内容

鉴于以上的问题，本实用新型的目的是提供一种散热器结构，藉以改良先前技术的热管内部的工作流体因逆向流动而造成干化，以及散热器因热管配置上的限制，导致制程复杂度与成本增加的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种散热器结构，是用以散除一发热单元所产生的热量，其包括有一腔体、至少一循环管、以及一工作流体。腔体内部具有一中空的容置空间，且腔体具有一底座及至少一管路，底座是用以接触所述发热单元，管路是形成于腔体的腔壁内并延伸至底座。其中腔体更包含一第一流孔及一第二流孔，第一流孔是连通容置空间，而第二流孔是连通于管路。循环管具有二端部，二端部分别连接于第一流孔及第二流孔。工作流体是容置于腔体的容置空间并接触底座，其中工作流体是于循环管及腔体的容置空间内循环流动。其中液态工作流体自所述底座吸收发热单元的热能后，蒸发为气态工作流体。气态的工作流体自第一流孔导入循环管内而并放热凝结为液态的工作流体。凝结为液态的工作流体通过引力作用自第二流孔导入管路并回流至底座，以形成一气液相的循环流动回路。

本实用新型具有的优点：

本实用新型通过管路的设置，使得工作流体由第一流孔导入循环管，再自第二流孔通过管路而回流至腔体的容置空间内，以形成单一方向的气液相循环回路，使得本实用新型散热器结构的散热效率得以大幅提升。

本实用新型更可避免气体状态与液体状态的工作流体于作动过程中相互冲突，并改善现有热管容易因工作流体滞留于热管，而造成管路逆流或是干化现象的发生。

有关本新型的特征与实作，现配合图示作最佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的分解示意图；

图2为本实用新型第一实施例的立体组合图；

图3为本实用新型第一实施例的剖面示意图；

图4为本实用新型第二实施例的立体示意图；以及

图5为本实用新型第三实施例的立体示意图。

附图标记说明：100散热器；110腔体；111底座；1111流道；1112毛细层；112管路；113第一流孔；114第二流孔；115注入孔；116注入管；117容置空间；120循环管；121端部；130工作流体；140散热鳍片组；200发热单元。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，为本新型第一实施例所提供的一种散热器结构100，是用以散除一发热单元200所产生的热量，而此发热单元200包括但不局限于电子装置内部的中央处理单元(CPU)、芯片、显示适配器等因运转而产生大量热能的电子组件。

第一实施例所揭露的散热器结构100包括有一腔体110、多个循环管120及工作流体130。腔体110的内部具有一容置空间，且腔体110具有一底座111及多个管路112，底座111是用以接触发热单元200，而管路112是形成于腔壁内并延伸至底座111。腔体110更包含多个第一流孔113及多个第二流孔114。第一流孔113是形成于腔体110的上半部，用以连通容置空间。第二流孔114是形成于腔体110的下半部，用以连通于腔体110的管路112。循环管120具有二端部121，二端部121分别连接于第一流孔113及第二流孔114。工作流体130是容置于腔体110的容置空间并接触底座111，且工作流体130是于循环管120及腔体110的容置空间内循环流动。其中，本实用新型的循环管120是由高导热系数的铜合金所制成，本领域技术人员亦可选择具有高导热系数的金属制造循环管，并不以本实用新型所揭露的实施例为限。

此外，腔体110上更具有一注入孔115，且注入孔115是连接于一注入管116。注入管116是用以供工作流体130透过注入孔115被灌注入腔体110的容置空间内，且注入管116及注入孔115可供抽气作业进行，以使腔体110内部形成一真空状态的工作环境。

如图3所示，腔体110容置空间内液态的工作流体130，是受重力吸引，储存于底座111上并与底座111接触。由于底座111是接触发热单元200，因此液态的工作流体130可透过底座111吸收发热单元200所产生的热能而蒸发成为气态的工作流体130，并由底座111朝向容置空间的上半部流动。气态的工作流体130由第一流孔113导入循环管120，气态的工作流体130于循环管120中进行放热，于循环管120内凝结为液态工作流体130。循环管120内凝结为液态的工作流体130通过地心引力的向下牵引作用而通过循环管120下部，并自第二流孔114导入设于腔壁内的管路112，再回流至底座111，以形成一气液相循环回路。

请继续参阅图1至图3，为了使循环管120内的工作流体130快速对外放热，本实用新型第一实施例更包括由多个鳍片所组成的散热鳍片组140，各循环管120是穿过对应的各散热鳍片组140，使散热鳍片组140固定于循环管120并与循环管120进行热交换。散热鳍片组140与空气的大接触面积，可有效提升散热器结构100的散热功率。被导入循环管120的气态工作流体130可快速地由散热鳍片组140散除热量，致使气态工作流体130冷凝为液体状态的循环回路流动率更为提升。其中，本实用新型的散热鳍片组140是由高导热系数的铝合金或铜金属冲压所制成，本领域技术人员亦可选择具有高导热系数的金属，此一方式已为熟悉所述项技术的通常人士所能知悉的设计，故发明人于此不另赘叙。

另，为了改善液态工作流体130于腔体110内部的流动状态，底座111更具有一流道1111，形成于底座111的表面，用以导引工作流体130流动。通过管路112的液态工作流体130可经由流道1111稳定地回流至底座111表面。此外，底座111更具有一毛细层1112，其中毛细层1112为铜粉烧结而成的多孔隙结构层。透过的毛细层1112的孔隙结构，可有效地吸附液态的工作流体130于底座111表面，并将工作流体130储存于毛细层1112内，提升工作流体130实际上与底座111的接触面积，以加强工作流体130与底座111之间的热交换效率。

如图4及图5所示，分别为第二实施例及第三实施例的立体示意图，本实用新型的循环管120及散热鳍片组140，除了如图2所示以水平方向装设于腔体110上的外，更可根据电子装置内部的电路配置，以垂直方向或是呈一倾斜角度装设于腔体110上，以有效利用电子装置内部的空间，使得电子装置同时具备有效的散热能力及达到微型化的设计目的。

本实用新型的散热器结构通过设置于腔体下半部的管路，使得气态工作流体依循单一方向导入循环管，而于循环管内转换为液态工作流体，并形成气液相循环回路，改善气体状态的工作流体与液体状态的工作流体于循环管中相互冲突而造成逆流，致使散热器的散热效率大幅提升，并且避免循环管因干化现象而导致使用寿命的缩短。

虽然本实用新型的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，举凡依本实用新型申请范围所述的形状、构造、特征及精神当可做些许的变更，因此本实用新型的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种散热器结构，用以散除发热单元所产生的热量，其特征在于，包括有：

一腔体，其内部具有一容置空间，所述腔体具有一底座及至少一管路，所述底座是接触所述发热单元，且所述管路是形成于所述腔体的腔壁内并延伸至所述底座，其中所述腔体更包含至少一第一流孔，连通所述容置空间，及至少一第二流孔，连通于所述管路；

至少一循环管，具有二端部，所述二端部分别连接于所述第一流孔及第二流孔；以及

一工作流体，容置于所述腔体的容置空间并接触所述底座，其中所述工作流体是于所述循环管及腔体的容置空间内循环流动。

2.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：更包括有至少一散热鳍片组，所述循环管是穿过所述散热鳍片组，使散热鳍片组固定于所述循环管。

3.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述腔体更包含一供所述工作流体被注入所述腔室容置空间的注入孔。

4.如权利要求3所述的散热器结构，其特征在于：更包含有一供所述工作流体自其中流过所述注入孔，而被注入所述容置空间的注入管，是连接于所述注入孔。

5.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述底座更具有至少一导引所述工作流体流动的流道，形成于所述底座的表面。

6.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述循环管是以一水平角度设置于所述腔体上。

7.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述循环管是以一垂直角度设置于所述腔体上。

8.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述循环管是以一倾斜角度设置于所述腔体上。

9.如权利要求1所述的散热器结构，其特征在于：所述底座更具有一用以吸附所述工作流体的毛细层。

10.如权利要求9所述的散热器结构，其特征在于：所述毛细层是由铜粉烧结而成的多孔隙结构层。

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