一种环路型潜热散热方法和环路型潜热散热模块技术

一种环路型潜热散热方法及其毛细力或无喷嘴的环路型潜热散热模块，包括储存槽中的冷却流体经由液体管路流动至气化管路，气化管路连结有毛细力或无喷嘴的结构，冷却流体在气化管路中可维持一液体薄膜，在吸收电子组件的热量后会保持在薄膜沸腾状态，以较佳的效率气化上升至蒸发舱中；蒸发舱中气化的冷却流体经由气体管路流动至冷凝器，而在冷凝器中冷凝成为液体后经由液体管路从冷凝器流回储存槽。本发明专利技术利用冷却流体气液两相改变的潜热转换带走电子组件的热量，并以薄膜沸腾的方式提高散热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种电子组件散热方法，且特别是一种环路型潜热散热方法及 其利用具有毛细力的结构、或无需喷嘴设计的模块。
技术介绍
利用气液两相改变的潜热转换来带走电子组件热量的技术，目前已发展出 两相热虹吸散热技术，其基本原理是利用冷却液体在与热源相接触的蒸发器中 受热汽化成蒸气的过程将大量的热由热源带走，而持续形成的蒸气会将受热的 液体与蒸气推到冷凝器进行热交换，通过冷凝器的后冷凝下来的冷却流体，则 经由重力作用或外接式帮浦加压后，可再流到蒸发器进行热交换，形成一个循环，例如美国专利4,393,663。利用此原理设计的散热器在实际应用上已确实可行，但其散热效率与散热 瓦数将会受到其蒸发器中的冷却流体量的限制。若冷却流体较少时，在高发热 瓦数的情况下有可能会因为冷却液体快速汽化而烧干，已汽化的蒸气却来不及 冷凝成液态再流回蒸发器进行热交换，将造成电子组件过热而烧毁；若冷却流 体过多时，则会在蒸发器上形成过厚的液膜或甚至类似小水池的情形，此时由 热源传至蒸发舱的热量会使冷却流体出现池沸腾的现象，可是在池沸腾时热交 换的效率不佳，进而使整个系统的散热效率降低。因此在冷却流体量上的控制 是一个重要的问题。此外，利用气液两相改变的潜热转换来带走电子组件热量的技术，也发展 出喷雾散热冷却技术，其属于核沸腾(NudearBoiling)的散热方式。核沸腾在冷 却流体蒸发上的热阻值较小，亦即冷却流体蒸发所需的热量较少与时间较短。 喷雾散热冷却技术在驱动方式上具有下列几种形式，皆使用喷嘴或喷雾的设计 来达成散热的目的1.通过空气和冷却流体在喷嘴(Nozzle)内混合后喷出，形成喷雾冷却机制。 例如，美国专利4, 068. 495、 4. 141, 224以及4, 711, 431。2. 运用雾化器(Atomizer)使冷却流体雾化，将所产生的液滴(droplets)喷洒 在热源面上，达到喷雾冷却效果。例如，美国专利5. 220. 804、 5. 854. 092、 5. 992, 159、 5. 999. 404、 6, 108, 201、 6. 498725 B2、 6, 836. 131 B2以及6, 889, 515B2。3. 通过类似打印机墨盒的喷雾方式(Ink-jet Type)，以压力或加热的机制 产生喷雾用的液滴。例如，美国专利6. 205, 799 Bl、 6. 349, 554 B2、 6. 457. 321 Bl、 6, 550. 263 B2以及6, 646. 879B2。上述的专利主要都是透过各种喷嘴喷雾设计，使冷却流体到达热源面上， 发挥冷却流体利用潜热转换达成散热的目的。然而，喷嘴喷雾设计在某些方面 应具有可改进的空间。例如由于受到冷却流体蒸发所产生的气流影响，使得体 积过小或速度过小的冷却流体液滴无法有效突破蒸气区到达热源面，达成带走 热量的目的。另外，体积过大或速度过快的冷却流体液滴，虽较易突破蒸气区 到达热源面，但却容易形成过厚的流体液膜(Liquid Film)，变成池沸腾(Pool Boiling)现象，相较于核沸腾，其在冷却流体蒸发上的热阻值较大，因而降低 散热效率。
技术实现思路
鉴于以上的问题，本专利技术的主要目的在于提供一种环路型潜热散热方法， 其维持冷却流体的流体液膜(Liquid Film)在薄膜沸腾的状态，而不致于出现池 沸腾的现象，因此具有较高的散热效率。本专利技术的一目的在于提供一种具有毛细结构的环路型潜热散热方法模块， 利用流体相变化原理与微结构的毛细力原理所设计出能自动调节供水量的环 路型两相热虹吸散热装置，可将电子组件所散发出的热量迅速带走，达到高效 率、高瓦数散热的目的。本专利技术的另一目的在于提供一种无喷嘴的环路型潜热散热模块，其无需喷 嘴喷雾的设计，解决先前技术所公开的的冷却流体的气液两相在蒸气区冲突造 成热传系数降低的问题，因此可提高散热效率，并且降低散热模块的复杂度与 制作成本。因此，本专利技术提出一种环路型潜热散热方法，利用气液两相改变的潜热转 换带走电子组件的热量，包括储存槽中的冷却流体经由液体管路流动至两侧面分别连结电子组件与蒸发舱的气化管路。此些气化管路中的冷却流体吸收电子 组件的热量后可保持在薄膜沸腾状态并在气化后上升至蒸发舱中。之后，蒸发 舱中气化的冷却流体经由气体管路流动至一冷凝器。接着，在冷凝器中进行热 交换再次冷凝成为液体，最后经由液体管路从冷凝器流回储存槽。另一方面，本专利技术提出一种环路型潜热散热模块，包括一冷却流体、 一储 存槽、 一蒸发舱、 一冷凝器以及一循环管路。冷却流体用来吸收电子组件的热 量。储存槽用来储存冷却流体。蒸发舱为冷却流体吸收电子组件的热量后沸腾 蒸发成气体上升的区域。冷凝器用来冷凝气化的冷却流体成为液体。循环管路 连结储存槽、蒸发舱与冷凝器成为一封闭回路。本专利技术具有保持在薄膜沸腾状态的流体液膜，不致于出现池沸腾的现象， 因此具有较高的散热效率。本专利技术具有保持在薄膜沸腾状态的流体液膜，不致于在吸收高发热瓦数的 情形下，发生冷却流体供应量不足，使得冷却流体快速气化而烧干，造成电子 组件过热烧毁。本专利技术利用气液两相改变的潜热转换，可快速带走电子组件的热量，达到 高效率、高瓦数散热目的。本专利技术无需喷嘴喷雾的设计，不致于出现冷却流体的气液两相在蒸气区冲 突造成热传系数降低的问题，因此可提高散热效率。本专利技术无需喷嘴喷雾的设计，降低散热模块的复杂度与制作成本。附图说明图1为本专利技术的一种环路型潜热散热方法及其模块的一个较佳实施例的示意图2为本专利技术的一种环路型潜热散热方法及其模块的一个较佳实施例的 利用连通管原理维持流体液膜的示意图3为本专利技术的一种环路型潜热散热方法及其模块的一个较佳实施例的 利用毛细现象及外加压力的组合以维持流体液膜的示意图4为本专利技术的一种环路型潜热散热方法及其模块的一个较佳实施例的 利用瀑布原理及外加压力的组合以维持流体液膜的示意图；以及图5为本专利技术的一种环路型潜热散热方法及其模块的一个较佳实施例的利用外加致冷芯片以使用具有高沸腾温度的冷却流体的示意图。其中，附图标记100、200、 300、 400、 500:储存槽101、201、 301、 401、 501:填充管102、202、 302、 402、 502:逆止阀120、220、 320、 420、 520:电子组件130、230:循环管路132、232、 332、 432、 532:液体管路134、234、 334、 434、 534:气化管路136、236、 336、 436、 536:气体管路140、240、 340、 440、 540:蒸发舱160、260、 360、 460、 560:冷凝器310A、 310B:微结构380、480:泵490:高导热性材料块510:致冷芯片具体实施例方式以下举出具体实施例以详细说明本专利技术的内容，并以附图作为辅助说明。 说明中提及的符号参照附图标记。图1至图5为本专利技术的 一种环路型潜热散热方法及其模块的较佳实施例的 示意图，虽然在电子组件上方可以有多条气化管路以增加散热，或是可以依需 要装置有多条液体管路及气体管路，但为清楚而简单的说明，图1至图5仅绘 示足以代表实施例说明需要的液体管路、气体管路及气化管路的环路型潜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环路型潜热散热方法，其特征在于，包括有：提供一储存槽，并于该储存槽中储存一冷却流体；利用一连结于该储存槽的第一液体管路，使该冷却流体可流经一电子组件至一气化管路中；气化该冷却流体，使其上升至一蒸发舱中；利用一连结于该蒸发舱的气体管路使该气化的冷却流体流至一冷凝器中；冷凝该气化的冷却流体；以及利用连结于该冷凝器与该储存槽的一第二液体管路，以使该冷却流体流回该储存槽中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志耀，李炯毅，简恒杰，杨书荣，谭瑞敏，熊治民，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[]