流體熱交換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種流體熱交換裝置。該裝置包括殼體及散熱元件。殼體具有腔室、入口管路及出口管路。腔室包括具有第一入口及第一出口的第一流道，以及具有第二入口及第二出口的第二流道。第一流道的截面積從第一入口朝第一出口漸減，第二流道的截面積從第二入口朝第二出口漸減。散熱元件位在第一出口與出口管路之間。第一流體由入口管路經(jīng)第一流道、散熱元件而流至出口管路。部分流經(jīng)散熱元件的第一流體吸熱形成多個氣泡移入第二流道，且形成第二流體并從第二出口流出后匯流入第一流道。
【專利說明】流體熱交換裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種熱交換裝置，且特別是有關于一種流體熱交換裝置。
【背景技術】
[0002]服務器為網(wǎng)路系統(tǒng)中服務各電腦的核心電腦，可提供網(wǎng)路使用者需要的磁盤與打印服務等功能，同時也可供各用戶端彼此分享網(wǎng)路環(huán)境內(nèi)的各項資源。服務器的基本架構和一般的個人電腦大致相同，是由中央處理器(CPU)、存儲器(Memory)及輸入/輸出(I/O)設備等部件所組成，并由總線(Bus)在內(nèi)部將其連接起來，通過北橋芯片連接中央處理器和存儲器，而通過南橋芯片連接輸入/輸出設備等。
[0003]像服務器這種大型的電腦設備在運行時會產(chǎn)生大量的熱能，所以如何有效率的解決散熱問題是設計時值得探討的要點。以服務器的散熱方式為例，目前是采用流體熱交換裝置的方式。一般現(xiàn)有的流體熱交換裝置是利用冷卻流體流入冷卻裝置并藉此將服務器的熱量帶走以降低系統(tǒng)熱量。但當冷卻流體流入冷卻裝置而吸收熱量之后，會汽化產(chǎn)生氣泡，這些氣泡會堵塞在流體熱交換裝置的內(nèi)部腔室，并阻礙冷卻流體的流動。此外，流體熱交換裝置是利用泵提供壓力差來使冷卻流體流動。然而，服務器中通常需要大量的冷卻裝置才能幫助熱能有效散逸，因此需要大量的能源提供至泵，才能使冷卻流體順利流動，但這樣的運作十分耗費能源。因此，必須要尋求一個可以減輕泵負擔并有效解決氣泡堵塞的流體熱交換裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種流體熱交換裝置，可解決氣泡堵塞的問題并提升流體在其內(nèi)流動的效率。
[0005]本發(fā)明提出一種流體熱交換裝置，其包括殼體及散熱元件。殼體具有腔室、入口管路及出口管路。腔室連通于入口管路及出口管路之間，其中入口管路用以提供第一流體流入腔室，出口管路用以提供第一流體流出腔室。腔室包括第一流道及第二流道，第一流道具有第一入口及第一出口，第二流道具有第二入口及第二出口。第一入口及第二出口連接入口管路，其中第一流道的截面積從第一入口朝第一出口漸減，第二流道的截面積從第二入口朝第二出口漸減。散熱元件設置在腔室內(nèi)且位在第一出口與出口管路之間。
[0006]基于上述，本發(fā)明的流體熱交換裝置利用第一流道的截面積由第一入口往第一出口漸減來使流經(jīng)第一流道的第一流體的流速隨之增加而壓力隨之減少，藉以使第一流體可自然流動，并減輕流體熱交換裝置運行時泵的負擔。再者，由于第一流體流經(jīng)散熱元件后形成的氣泡會流入第二流道，再通過吸熱元件而凝結為液體，所以腔室內(nèi)不會因為氣泡堵塞而影響第一流體的流動。此外，因為第二流道的截面積由第二入口往第二出口漸減，所以氣泡凝結而成的第二流體在第二流道流動的過程中會加速，如此當?shù)诙黧w流出第二流道而與第一流體匯集時，可利用高速而帶動第一流體加速。
[0007]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳 細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的一實施例的一種流體熱交換裝置的剖面示意圖；
[0009]圖2是圖1的流體熱交換裝置的局部放大剖面示意圖；
[0010]圖3是隔板的另一種實施方式。
[0011]附圖標記說明
[0012]100、200:流體熱交換裝置；
[0013]100A:第一流體；
[0014]100B:氣泡；
[0015]100C:第二流體；
[0016]102:底部；
[0017]120:殼體；
[0018]122:腔室；
[0019]122A:第一腔室；
[0020]122B:第二腔室；
[0021]1221,2221:第一流道；
[0022]1222,2222:第二流道；
[0023]1221a、2221a:第一入口；
[0024]1221b、2221b:第一出口；
[0025]1221c、1221d、1222c、1222d:側壁；
[0026]12 lie:頸縮部；
[0027]1222a、2222a:第二入口；
[0028]1222b、2222b:第二出口；
[0029]124:入口 管路；
[0030]126:出口管路；
[0031]140:散熱元件；
[0032]160:吸熱元件；
[0033]180、280:隔板；
[0034]182、284:斜面。
【具體實施方式】
[0035]圖1是本發(fā)明的一實施例的一種流體熱交換裝置的剖面示意圖。請參考圖1，流體熱交換裝置100包括殼體120、散熱元件140及吸熱元件160。殼體120具有腔室122、入口管路124及出口管路126。入口管路124及出口管路126分別位在腔室122的兩側，且腔室122連通于入口管路124及出口管路126之間。在本實施例中，腔室122可分為連通的第一腔室122A與第二腔室122B，其中入口管路124與第一腔室122A相連，而出口管路126與第二腔室122B相連。在本實施例中，流體熱交換裝置100可用于例如服務器，而流體熱交換裝置100的底部102可以與服務器中的發(fā)熱源接觸(未示出)，例如中央處理單元或是芯片模塊。散熱元件140的位置可對應于服務器中的發(fā)熱源。在本實施例中，散熱元件140可包括多個散熱鰭片，來提升流體熱交換裝置100的散熱效率。
[0036]在此，圖1中示出具有不同圖案的箭頭，以代表不同狀態(tài)的流體。入口管路124用以提供第一流體100A流入腔室122，出口管路126則用以提供第一流體100A流出腔室122。在圖1中，以實線的箭頭示意出第一流體100A的流動方向。在本實施例中，流體熱交換裝置100可利用泵(未示出)加壓使第一流體100A由入口管路124流入腔室122再由出口管路126流出腔室122。
[0037]請參考圖1，腔室122包括位在第一腔室122A的第一流道1221及第二流道1222。第一流道1221具有第一入口 1221a及第一出口 1221b，第二流道1222具有第二入口 1222a及第二出口 1222b，其中第一入口 1221a及第二出口 1222b位在第一腔室122A的同一側，而第二入口 1222a及第一出口 1221b位在第一腔室122A的另一側。如圖1所示，第一流道1221的截面積從第一入口 1221a朝第一出口 1221b漸減，第二流道1222的截面積從第二入口 1222a朝第二出口 1222b漸減。散熱元件140設置在第二腔室122B內(nèi)且位在第一出口1221b與出口管路126之間，吸熱元件160設置在第二流道1222中。
[0038]當?shù)谝涣黧w100A由入口管路124流入腔室122后，會由第一入口 1221a流入第一流道1221，并由第一出口 1221b流出第一流道1221。接著，第一流體100A流經(jīng)在第一出口1221b外的散熱元件140，并因為吸收散熱元件140的熱量而部分汽化為氣泡100B，另一部分則繼續(xù)流往出口管路126。
[0039]為了與第一流體100A的流動方向做區(qū)別，在圖1中以兩種不同的箭頭示意出這兩部分流體的流動方向，具有剖面線的箭頭示意出氣泡100B在第二流道1222的流動方向。這些氣泡100B會由第二入口 1222a流入第二流道1222內(nèi)，并流經(jīng)在第二流道1222內(nèi)的吸熱元件160。
[0040]當氣泡100B流經(jīng)吸熱元件160會冷卻并凝結為一第二流體100C，接著再由第二出口 1222b流出第二流道1222，并與第一流體100A匯集而重新流入第一流道1221中。在圖1中，虛線箭頭示意出第二流體100C的流動方向。在本實施例中，第一液體100A流入腔室122后，先流經(jīng)第一流道1221，接著流經(jīng)散熱元件140形成氣泡100B，之后這些氣泡100B流入第二流道1222而通過吸熱元件160凝結為第二流體100C，第二流體100C再與第一液體100A匯集而流入第一流道1221。
[0041]在本實施例中，吸熱元件160可包括多個鰭片來提升氣泡100B冷卻為第二流體100C的效率。如圖1中所示出，第二流道1222位在第一流道1221的上方，所以前述的流動途徑在腔室122中形成回流路徑，因此第一流體100A因為吸收散熱元件140的熱量汽化為氣泡100B后會回流而非堆積，所以可避免影響第一流體100A在腔室122內(nèi)往出口管路126的流動。
[0042]在本實施例中，第一流道1221的截面積從第一入口 1221a朝第一出口 1221b漸減，而第二流道1222的截面積從第二入口 1222a朝第二出口 1222b漸減。在第一流體100A由第一入口 1221a流入第一流道1221而由第一出口 1221b流出第一流道1221的過程中，漸減的截面積會使第一流體100A的流速隨之增加，而壓力隨之漸減，如此可幫助第一流體100A的能量盡可能的用于流動時所需要的動能，使第一流體100A在第一流道1221內(nèi)能自然地由第一入口 1221a往第一出口 1221b流動，藉此減輕泵的負擔。[0043]此外，第一流體100A吸收熱能而汽化產(chǎn)生的氣泡100B在由第二入口 1222a流入第二流道1222時，會流經(jīng)吸熱元件160而冷卻為第二流體100C，由于第二流道1222的截面積從第二入口 1222a朝第二出口 1222b漸減，所以在第二流道1222內(nèi)的第二流體100C的流速會越來越快。在本實施例中可將第二出口 1222b的截面積設計為極小，使第二入口1222a的截面積與第二出口 1222b的截面積比值極大。如此，第二流體100C流出第二出口1222b時會被加速，并以高速離開第二出口 1222b再重新與第一流體100A匯集。高速的第二流體100C與第一流體100A匯集時可帶動第一流體100A加速使流速更快。承上所述，在本實施例中，通過流道的截面積由入口往出口的方向漸縮的設計，提升第一液體100A及第二流體100C在流體熱交換裝置100中流動的效率。
[0044]圖2是圖1的流體熱交換裝置的局部放大剖面示意圖。請參考圖2，流體熱交換裝置100還包括隔板180，設置在腔室122且介于入口管路124及散熱元件140之間，隔板180分出第一流道1221及第二流道1222。隔板180具有位在第一出口 1221b處的一斜面182，斜面182與散熱元件140形成一頸縮部1221e。此外，如圖1中所示出，在本實施例中，通過隔板180劃分出第一流道1221及第二流道1222，因此如圖1中所示，第一入口 1221a及第二出口 1222b位在同一個截面上，而第一出口 1221b及第二入口 1222a位在另一個截面上。在本實施例中，第二入口 1222a及第一出口 1221b及隔板180的厚度的比例設計為7:2:1。
[0045]隔板180的設計并不以圖2中所示出為限。圖3是隔板的另一種實施方式，請參考圖3。在圖3的實施例中，隔板280同樣劃分出第一流道2221及第二流道2222，且在本實施例中，第二入口 2222a處具有一斜面284，用以降低第一流體100A從第一出口 2221b流出時產(chǎn)生紊流的可能性。
[0046]由于斜面284削減了隔板280在第二入口 2222a處的厚度，在本實施例中，第一入口 2221a及第二出口 2222b的截面積的比例為9: 1，而第二入口 2222a及第一出口 2221b的截面積的比例為7: 2。
[0047]請再參考圖2，在本實施例中第一流道1221與第二流道1222的側壁呈平滑曲面。詳細而言，第一流道1221具有上下兩側壁1221c、1221d，下部的側壁1221d為平坦，上部的側壁1221c由第一入口 1221a往第一出口 1221b以一平滑曲線漸變，且曲線的斜率由第一入口 1221a往第一出口 1221b越來越小，而下側壁1221d則呈現(xiàn)平坦，如此使第一流道1221的截面積由第一入口 1221a往第一出口 1221b漸減。在本實施例中，是以上側壁1221c為具有不同斜率的平滑曲線漸變?yōu)槔稣f明，但在其他實施例中，可以是下側壁1221d為具有不同斜率的平滑曲線。此外，第二流道1222具有上下兩側壁1222c、1222d，上下兩側壁1222c、1222d由第二入口 1222a往第二出口 1222b逐漸靠近，使第二流道1222的截面積由第二入口 1222a往第二出口 1222b漸減。
[0048]綜上所述，本發(fā)明的流體熱交換裝置中，腔室的第一流道的截面積由第一入口往第一出口漸減，如此流經(jīng)第一流道的第一流體的流速會由第一入口往第一出口漸增，且壓力會由第一入口往第一出口漸減，藉以使第一流體可自然地由第一入口往第一出口流動，并減輕流體熱交換裝置運行時泵的負擔。再者，當?shù)谝涣黧w流出第一出口時，會流經(jīng)散熱元件而吸熱汽化形成氣泡，這些氣泡會流入第二流道，再通過吸熱元件而凝結為液體，所以腔室內(nèi)不會因為氣泡堵塞而影響第一流體的流動。[0049]此外，當氣泡進入第二流道時，因為第二流道的截面積由第二入口往第二出口漸減，所以氣泡凝結而成的第二流體在第二流道流動的過程中會加速，如此當?shù)诙黧w流出第二流道而與第一流體匯集時，可利用高速而帶動第一流體加速。據(jù)此，本發(fā)明的流體熱交換裝置可解決氣泡堵塞的問題并提升流體在其內(nèi)流動的效率。
[0050]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種流體熱交換裝置，其特征在于，包括: 一殼體，具有一腔室、一入口管路及一出口管路，該腔室連通于該入口管路及該出口管路之間，該入口管路用以提供一第一流體流入該腔室，該出口管路用以提供該第一流體流出該腔室，該腔室包括一第一流道及一第二流道，該第一流道具有一第一入口及一第一出口，該第二流道具有一第二入口及一第二出口，該第一入口及該第二出口連接該入口管路，其中該第一流道的截面積從該第一入口朝該第一出口漸減，該第二流道的截面積從該第二入口朝該第二出口漸減； 一散熱元件，設置在該腔室內(nèi)且位在該第一出口與該出口管路之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該殼體包括一隔板，設置在該腔室以分出該第一流道及該第二流道，該隔板具有位在該第一出口處的一斜面，且該斜面與該散熱元件形成一頸縮部。
3.根據(jù)權利要求2所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該第二入口與該第一出口與該隔板的厚度的比例為7: 2:1。
4.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該殼體包括一隔板，設置在該腔室以分出該第一流道及該第二流道，該隔板具有位在該第二入口處的一斜面。
5.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該第一入口與該第二出口的截面積的比例為9: 1，且該第二入口與該第一出口的比例為7: 2。
6.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該第一流道與該第二流道的側壁呈平滑曲面。
7.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，該第二流道位在該第一流道的上方。
8.根據(jù)權利要求1所述的流體熱交換裝置，其特征在于，還包含: 一吸熱元件，設置在該第二流道，部分流經(jīng)該散熱元件的該第一流體吸熱汽化而形成多個氣泡，該些氣泡從該第二入口移入該第二流道，且流經(jīng)該吸熱元件時散熱形成一第二流體，該第二流體從該第二出口流出該第二流道后匯流入該第一流道。
【文檔編號】G06F1/20GK103853297SQ201210512932
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權日:2012年12月4日
【發(fā)明者】謝錚玟, 廖文能 申請人:宏碁股份有限公司