[发明专利]一种环路型潜热散热方法和环路型潜热散热模块

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Nuclear Boiling)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、6,836,131B2以及6,889,515 B2。

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 B1、6,349,554 B2、6,457,321B1、6,550,263 B2以及6,646,879 B2。

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(PoolBoiling)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。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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。