專利名稱：鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)熱交換裝置，尤其是有關(guān)熱交換裝置中的鰭片與管路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，及有關(guān)回路式熱管交換裝置單體化的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
一般板式熱交換裝置，包括多數(shù)鰭片(Fin)結(jié)合管路(Tube)；管路連接至一流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，例如導(dǎo)熱塊(Attach Block)、壓縮機(jī)或幫浦等。如以導(dǎo)熱塊結(jié)合于發(fā)熱源上方，由管路內(nèi)的流體吸收導(dǎo)熱塊所傳導(dǎo)發(fā)熱源所產(chǎn)生的熱量，經(jīng)由鰭片散熱后再流回導(dǎo)熱塊吸收熱量，往復(fù)循環(huán)進(jìn)行熱交換作用?，F(xiàn)有的鰭片與管路，分別由完全不同的設(shè)備加工成形，其設(shè)備、模具費(fèi)用昂貴；且各種不同形狀、大小的鰭片與管路的組合不易，其組合作業(yè)所需工時(shí)偏高，故相對(duì)的增加其制造成本?，F(xiàn)有鰭片與管路是以壓合或焊接的方式結(jié)合；若以壓合方式結(jié)合，其結(jié)合部分產(chǎn)生的接觸熱阻會(huì)嚴(yán)重的影響熱傳導(dǎo)效率；若以焊接方式結(jié)合，其結(jié)合部分的結(jié)晶變化會(huì)降低熱傳效率。又現(xiàn)有板式熱交換裝置，以風(fēng)扇帶動(dòng)冷空氣吹向鰭片及管路，以加速其散熱作用。一般管路外空氣的流向與管路內(nèi)熱流體的流向呈垂直流向(橫向流方式，Cross flow)配置，使熱交換裝置的入口/出口斷面處的熱/冷流體呈現(xiàn)溫度梯度現(xiàn)象。故散熱器內(nèi)的管路需要多次環(huán)繞才能改善其表面溫度不均現(xiàn)象。但由于使管路多次環(huán)繞的設(shè)計(jì)，相對(duì)的會(huì)增加系統(tǒng)內(nèi)部的壓損而降低熱交換效率，但也無法完全改善溫度梯度現(xiàn)象。因此當(dāng)散熱器應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的場(chǎng)合，于管路內(nèi)裝設(shè)冷媒，而于管路外送風(fēng)時(shí)，會(huì)因出風(fēng)口吹出冷風(fēng)的溫度不平均而產(chǎn)生溫感性不佳的問題。
為改善現(xiàn)有板式熱交換裝置的諸多缺點(diǎn)，經(jīng)創(chuàng)作人一再研究后，終完成本實(shí)用新型。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，在提供一種鰭片與管路一體化的結(jié)構(gòu)，可消除現(xiàn)有鰭片與管路結(jié)合部分的接觸熱阻(Thermal contact resistance)，以提升熱傳導(dǎo)效率。
本實(shí)用新型的另一目的，在提供一種熱交換裝置，采用鰭片與管路一體化的結(jié)構(gòu)，可節(jié)省制造設(shè)備費(fèi)用與制造工時(shí)，且可因應(yīng)產(chǎn)品尺寸規(guī)格的變化，以節(jié)省制造成本。
本實(shí)用新型的又一目的，在提供一種熱交換裝置，若使管路內(nèi)流體的流向與管路外流體的流向呈迎面對(duì)向流動(dòng)(環(huán)流，Counter flow)方式配置時(shí)，可提升熱交換效率，并可改善溫度梯度現(xiàn)象，提高溫感的舒適性。
本實(shí)用新型的又一目的，在提供一種單體化回路式熱交換裝置，具有較少元件，易組裝，制造。
本實(shí)用新型一種鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，包括金屬制板片，該板片包括至少一相間的凹陷部及凸出部；該凹陷部具有長條狀凸槽；該凸槽兩端具有凸出的結(jié)合管，該結(jié)合管頂端具有貫穿孔；該凸出部具有長條狀凹槽，該凹槽兩端設(shè)有具貫穿孔的結(jié)合管。
其中該板片的凸出部兩側(cè)分別延伸有間隔排列的凸出段；該板片兩端分別具有第一側(cè)凸出部及第二側(cè)凸出部；該第一側(cè)凸出部及第二側(cè)凸出部分別向內(nèi)側(cè)延伸有間隔排列的凸出段。
其中包括相疊合的一金屬制外板片及至少一該板片所組成的熱交換模組；相鄰反向相疊合的兩該板片對(duì)稱配置的兩該凸槽之間形成水平管路，該結(jié)合管與該凸槽縱向串接形成垂直管路；該外板片結(jié)合于最上層板片的上方以封閉該貫穿孔；該兩相鄰水平管路之間具有外側(cè)流體的通道。
其中該熱交換模組的最下層板片結(jié)合于兩導(dǎo)管上方；該垂直管路分別與該兩導(dǎo)管相通；該兩導(dǎo)管分別以連接管連接流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。
其中該熱交換模組的最下層板片結(jié)合于一座體上方；該座體內(nèi)部具中空部，且具有毛細(xì)材料層；該中空部與該熱交換模組的垂直管路相通。
其中該外板片與該板片具相同形狀，但其結(jié)合管不具貫穿孔。
其中該中空部具有儲(chǔ)液部及主要蒸發(fā)部；該主要蒸發(fā)部連通該熱交換模組的垂直管路，并連通至儲(chǔ)液部構(gòu)成一回路。
其中該中空部兩側(cè)具有儲(chǔ)液部，于該中空部中間設(shè)有主要蒸發(fā)部。


本實(shí)用新型的其他目的、功效及實(shí)施例，請(qǐng)參閱附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下，其中圖1為本實(shí)用新型板片實(shí)施例立體示意圖。
圖2為本實(shí)用新型外板片實(shí)施例立體示意圖。
圖3為圖1及圖2所示的組合剖面示意圖。
圖4為圖1所示板片與一平板的組合結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖5為本實(shí)用新型熱交換裝置實(shí)施例的使用狀態(tài)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖7為本實(shí)用新型板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖8為本實(shí)用新型板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖9為圖8所示板片的側(cè)視示意圖。
圖10為本實(shí)用新型板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖11為圖10所示板片的剖面示意圖。
圖12為本實(shí)用新型熱交換裝置另一實(shí)施例的使用狀態(tài)立體示意圖。
圖13為圖1所示板片與一平板及座體的組合結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖14為本實(shí)用新型板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖15為本實(shí)用新型外板片另一實(shí)施例的上視示意圖。
圖16為圖15所示外板片的剖面示意圖。
圖17為本實(shí)用新型熱交換裝置另一實(shí)施例的使用狀態(tài)立體示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型鰭片與管路一體化的結(jié)構(gòu)，包括由沖壓床(Press)加工，或以刀具(Cutter)滾壓加工成形的金屬制板片10。該板片10兩端分別設(shè)有第一側(cè)凸出部11及第二二側(cè)凸出部12，其中間部分設(shè)有數(shù)相間的凹陷部13及凸出部14；該第一側(cè)凸出部11及第二側(cè)凸出部12分別向內(nèi)側(cè)延伸有規(guī)則性間隔排列的凸出段111及凸出段121；該等凸出部14兩側(cè)分別延伸有規(guī)則性間隔排列的凸出段141及凸出段142；該等凹陷合13設(shè)有長條狀凸槽131，凸槽131兩端設(shè)有與凸出部14頂面等高的結(jié)合管132；該凸出部14設(shè)有長條狀凹槽143，凹槽143兩端設(shè)有與凹陷部13底面等高的結(jié)合管144；該結(jié)合管132頂端及結(jié)合管144底端分別具貫穿孔133、貫穿孔145；凸槽131與凹槽143外觀呈相對(duì)稱的設(shè)計(jì)。
請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的金屬制外板片20是用以封閉板片10上方的貫穿孔132及凹槽143開口。該外板片20與板門10具相同形狀，但其結(jié)合管211頂端及結(jié)合管221底端都不具貫穿孔。
請(qǐng)參閱圖3所示，將相鄰反向相疊合的一外板片20及數(shù)個(gè)板片10，施以焊接(Brazing)加工相結(jié)合時(shí)，其對(duì)稱配置的凸槽21與凸槽131、兩凸槽131之間、兩凹槽143之間分別形成水平管路15。各凸槽21、凸槽131及結(jié)合管132縱向串接形成成垂直管路16；且各凹槽143及結(jié)合管144也縱向串接形成成垂直管路16；兩相鄰水平管路15之間有氣孔17。請(qǐng)配合圖1所示，該等氣孔17是分別由各凸出部與凸槽131之間隙，及由各凹陷部與凹槽143之間隙所形成；由該等凸出段111、凸出段121、凸出段141及凸出段142等的設(shè)計(jì)，可增加氣體通過該等氣孔17的擾流效果，及增加氣體與版片10的接觸面積，可提升熱交換效率。
請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的金屬制外板片20是用以封閉板片10上方的貫穿孔132及凹槽143開口。該外板片20與板門10具相同形狀，但其結(jié)合管211頂端及結(jié)合管221底端都不具貫穿孔。
請(qǐng)參閱圖4所示，以一平板23取代圖3所示板片組合結(jié)構(gòu)中的外板片20，封閉板片10上方的貫穿孔132及凹槽143的開口，亦能達(dá)成與圖3所示板片組合結(jié)構(gòu)相同的熱交換效果。
請(qǐng)參閱圖5所示，本實(shí)用新型熱交換裝置實(shí)施例，包括在圖3或圖4所示熱交換模組30的最下層板片，結(jié)合于兩導(dǎo)管301、302上方。該最下層板片的凸槽與凹槽結(jié)合管的貫穿孔分別與兩導(dǎo)管301、302相通。兩導(dǎo)管301、302分別以連接管303、304連接至流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件305。該流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件305若為導(dǎo)熱塊且置于發(fā)熱源上方時(shí)，即會(huì)吸收發(fā)熱源產(chǎn)生的熱量；該熱量會(huì)被管路內(nèi)的流體帶到熱交換模組30進(jìn)行散熱作用。由于本實(shí)用新型熱交換模組30管路特殊的設(shè)計(jì)方式，使管路內(nèi)的流體流向均由圖的右側(cè)流向左側(cè)，配合管路外側(cè)流體60由圖的左側(cè)流向右側(cè)，經(jīng)由圖3所示氣孔17進(jìn)入熱交換模組30內(nèi)合進(jìn)行熱交換的設(shè)計(jì)。若使管路內(nèi)流體的流向與管路外側(cè)流體的流向呈對(duì)向流動(dòng)方式，可獲得較佳的熱交換效率，并可改善溫度的梯度現(xiàn)象，使由熱交換模組30的右側(cè)流出的外側(cè)流體60維持均溫的狀態(tài)。例如該流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件305為一壓縮機(jī)，管路內(nèi)裝有冷媒，管路外側(cè)流體60為空氣時(shí)，本實(shí)用新型可使經(jīng)由熱交換模組30流出的空氣維持均溫的狀態(tài)，以獲得較佳的溫度感。
請(qǐng)參閱圖1、圖6所示，本實(shí)用新型的另一板片80實(shí)施例，是將圖1所示板片10的圓形結(jié)合管132、結(jié)合管144，分別改成橢圓形的結(jié)合管801、結(jié)合管802。因橢圓形比圓形具有較大面積，可使上下層兩板片80個(gè)別的結(jié)合管間的結(jié)合更方便、更穩(wěn)固。
請(qǐng)參閱圖6、圖7所示，本實(shí)用新型的另一板片81實(shí)施例，是于圖6所示板片80凸槽803的兩端橢圓形的結(jié)合管801之間設(shè)有數(shù)個(gè)具有貫穿孔或不具有貫穿孔的圓形結(jié)合管811。并于凹槽804的兩端橢圓形的結(jié)合管802之間設(shè)有數(shù)個(gè)具有貫穿孔或不具有貫穿孔的圓形結(jié)合管812。該結(jié)合管811、結(jié)合管812可使上下層兩板片81間的結(jié)合更方便、更穩(wěn)固。
請(qǐng)參閱圖6、圖8、圖9所示，本實(shí)用新型的另一板片82實(shí)施例，是于圖6所示板片82的各凸出段下方設(shè)有肋片821。
請(qǐng)參閱圖圖6、圖10、圖11所示，本實(shí)用新型的另一板片83實(shí)施例，是將圖6所示板片80的各凹槽804及凸出部805皆改成凸槽831，且將各凸出段806、凸出段807、凸出段808、凸出段809分別改成肋片832、肋片833、肋片834、肋片835的設(shè)計(jì)。
請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4所示，由于本實(shí)用新型的熱交換結(jié)構(gòu)的鰭片及管路，采用一體化的板片10及外板片20組合而成，可完全消除接觸熱阻的熱導(dǎo)效率損失；且可利用自動(dòng)化的加工設(shè)備即可完成組合作業(yè)，可大幅節(jié)省組裝的設(shè)備費(fèi)用及人力費(fèi)用。又板片10及外板片20可規(guī)劃為具有統(tǒng)一規(guī)格，如此只要開發(fā)出一組需求寬度，規(guī)格的模具后，其板片長、短可采用連續(xù)性加工成形的方式制造，當(dāng)加工到達(dá)設(shè)定長度時(shí)再予栽切，即可獲得各種需求長度的板片，且利用增加堆疊板片的數(shù)量即可調(diào)整熱交換結(jié)構(gòu)的高度。本實(shí)用新型只要開發(fā)一組模具即可制造出多種長度、高度規(guī)格不同的熱交換結(jié)構(gòu)，不需如現(xiàn)有者，制造每一組規(guī)格的熱交換結(jié)構(gòu)，即需有相配合的模具，故可大幅節(jié)省制造成本。
請(qǐng)參閱圖12、圖13所示，本實(shí)用新型熱交換裝置另一實(shí)施例，包括一熱交換模組40的底部結(jié)合一流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，該流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件是一座體(Vapor chamber)50。熱交換模組40與圖4所示的結(jié)構(gòu)類似，是以一平板23封閉板片10上方的貫穿孔132及凹槽143的開口。座體50內(nèi)部具中空部51，且設(shè)有毛細(xì)材料層(Wick)52，其上端對(duì)應(yīng)于熱交換模組40最下層板片10的凸槽131結(jié)合管的貫穿孔及凹槽143的位置設(shè)有禮53，使該中空部51與熱交換模組40的垂直管路41相通。該座體50內(nèi)部裝有易蒸發(fā)液體，該液體可沿著毛細(xì)材料層52流動(dòng)；該中空部51具有儲(chǔ)液部(liquid tank)54及主要蒸發(fā)部55；該儲(chǔ)液部54作為儲(chǔ)存及預(yù)熱液體之處；該儲(chǔ)液部54、主要蒸發(fā)部55上方分別連通熱交換模組40的垂直管路41構(gòu)成一回路。
本實(shí)施例使用時(shí)，是將金屬材料制成的座體50置放于CPU等發(fā)熱源的上方。該座體50與CPU之間涂布散熱膏，使主要蒸發(fā)部55與CPU相結(jié)合。當(dāng)中空部51內(nèi)部的液體受熱后，即蒸發(fā)為蒸氣，并向上穿過多數(shù)孔53，流入熱交換模組40內(nèi)部，并沿著熱交換模組40內(nèi)的垂直管路41往上流動(dòng)，并沿著水平管路42由圖的右側(cè)往左側(cè)移動(dòng)，該蒸氣在管路內(nèi)流動(dòng)的過程中，接觸溫度較底的管壁即會(huì)凝結(jié)成液體，沿著水平管路42往圖的右側(cè)流動(dòng)，并沿著垂直管41往下流動(dòng)，并穿過座體50的多數(shù)孔53流入儲(chǔ)液部54，并沿著毛細(xì)材料層52流至主要蒸發(fā)部55，再受熱蒸發(fā)為蒸氣，循環(huán)的進(jìn)行熱交換動(dòng)作。本實(shí)用新型配合熱交換模組40外側(cè)由圖的左側(cè)吹向右側(cè)的冷空氣61(或其他流體)，該冷空氣61可經(jīng)水平管路42兩側(cè)的氣孔穿入熱交換模組40內(nèi)部進(jìn)行熱交換作用，由于該冷空氣的行進(jìn)方向與水平管路42內(nèi)流體的行進(jìn)方向相反，呈對(duì)向流方向的配置，故可使熱交換模組40獲得最佳的熱交換效率。本實(shí)用新型的儲(chǔ)液部54及主要蒸發(fā)部55的底部亦可布滿毛細(xì)材料層52，而中空部51的側(cè)邊或上邊可布滿或不布滿毛細(xì)材料層52。
本實(shí)施例將現(xiàn)有散熱器的導(dǎo)熱塊、導(dǎo)熱管結(jié)合成一體化的座體，且使導(dǎo)熱管與熱交換裝置內(nèi)部管路結(jié)合一體回路的設(shè)計(jì)，不僅可消除現(xiàn)有導(dǎo)熱塊造成的熱阻，及消除導(dǎo)熱管與導(dǎo)熱塊及熱交換裝置無法密切貼合所造成的熱阻，且可消除現(xiàn)有導(dǎo)熱管內(nèi)蒸氣與液體反向流動(dòng)產(chǎn)生的壓損等缺點(diǎn)，故可大幅提升熱交換效率。又本實(shí)用新型一體化的設(shè)計(jì)，利于自動(dòng)化的組裝制造，可大幅節(jié)省制造成本。
請(qǐng)參閱圖10、圖14所示，本實(shí)用新型的另一板片71實(shí)施例與圖10所示板片80類似，但凸槽711、凹槽712僅一端具有結(jié)合管713、結(jié)合管714，另一端具有延伸段715、716。
請(qǐng)參閱圖14、圖15、圖16所示，本實(shí)用新型的另一外板片72實(shí)拖例，是一平板但設(shè)有與與圖14所示板片71的凹槽712及延伸段716相對(duì)應(yīng)的凹槽721及延伸段722。該外板片72可結(jié)合于板片71的一邊，使凹槽721封閉凹槽712的開口。該外板片72亦可為單純的平板不需凹槽721的設(shè)計(jì)，只要能封閉板片71的凹槽712即可。
請(qǐng)參閱圖14、圍15、圖17所示，本實(shí)用新型熱交換裝置另一實(shí)施例的熱交換裝置70，是由多數(shù)反向相疊合的板片71的兩邊分別結(jié)合一外板片72所組成；該等板片71、外板片72的結(jié)合段715、結(jié)合段716、結(jié)合段722結(jié)合于底座90上方；該反向疊合兩板片71的凸槽711、凹槽712分別組成垂直管路73，且該結(jié)合管713及凸槽711、結(jié)合管714及凹槽712分別組成水平管路74。該底座90中空部91兩側(cè)及中間，分別設(shè)有儲(chǔ)液部911及主要蒸發(fā)部912。受熱的蒸氣可經(jīng)主要蒸發(fā)部912，由該熱交換裝置70的垂直管路73向上流動(dòng)，并沿著水平管路74向兩側(cè)流動(dòng)，再沿著兩側(cè)的垂直管路73向下流動(dòng)，凝結(jié)的液體流回底座90的毛細(xì)材料層92，再受熱蒸發(fā)為蒸氣，循環(huán)進(jìn)行熱交換作用。
以上所記載，僅為利用本實(shí)用新型技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)者運(yùn)用本實(shí)用新型所為的修飾、變化，皆屬本實(shí)用新型主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，包括金屬制板片，該板片包括至少一相間的凹陷部及凸出部；該凹陷部具有長條狀凸槽；該凸槽兩端具有凸出的結(jié)合管，該結(jié)合管頂端具有貫穿孔；該凸出部具有長條狀凹槽，該凹槽兩端設(shè)有具貫穿孔的結(jié)合管。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該板片的凸出部兩側(cè)分別延伸有間隔排列的凸出段；該板片兩端分別具有第一側(cè)凸出部及第二側(cè)凸出部；該第一側(cè)凸出部及第二側(cè)凸出部分別向內(nèi)側(cè)延伸有間隔排列的凸出段。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，包括相疊合的一金屬制外板片及至少一該板片所組成的熱交換模組；相鄰反向相疊合的兩該板片對(duì)稱配置的兩該凸槽之間形成水平管路，該結(jié)合管與該凸槽縱向串接形成垂直管路；該外板片結(jié)合于最上層板片的上方以封閉該貫穿孔；該兩相鄰水平管路之間具有外側(cè)流體的通道。
4.如權(quán)利要求3所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該熱交換模組的最下層板片結(jié)合于兩導(dǎo)管上方；該垂直管路分別與該兩導(dǎo)管相通；該兩導(dǎo)管分別以連接管連接流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求3所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該熱交換模組的最下層板片結(jié)合于一座體上方；該座體內(nèi)部具中空部，且具有毛細(xì)材料層；該中空部與該熱交換模組的垂直管路相通。
6.如權(quán)利要求3所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該外板片與該板片具相同形狀，但其結(jié)合管不具貫穿孔。
7.如權(quán)利要求5所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該中空部具有儲(chǔ)液部及主要蒸發(fā)部；該主要蒸發(fā)部連通該熱交換模組的垂直管路，并連通至儲(chǔ)液部構(gòu)成一回路。
8.如權(quán)利要求5所述的鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，其特征在于，其中該中空部兩側(cè)具有儲(chǔ)液部，于該中空部中間設(shè)有主要蒸發(fā)部。
專利摘要一種鰭片與管路一體化對(duì)向流方式的熱交換裝置，包括相疊合的金屬板片，該等板片具有多數(shù)相間長條形的凸槽；該等凸槽兩端設(shè)有凸出的結(jié)合管；相鄰反向相疊合的兩板片對(duì)稱配置的兩凸槽形成水平管路，多數(shù)結(jié)合管之間形成垂直管路；最下層板片的管路下端分別與兩導(dǎo)管相通，兩導(dǎo)管分別以連接管連接一流體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件；若使管路內(nèi)的流體流向與管路外側(cè)流體的流向呈對(duì)向流動(dòng)方式，可獲得較佳的熱交換效率。
文檔編號(hào)F28F3/00GK2679629SQ03244059
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者王清風(fēng) 申請(qǐng)人:王清風(fēng)