专利名称：两段式膨胀冷却系统及其蒸发器的利记博彩app
技术领域：
本发明是关于一种冷却系统及其蒸发器，特别是一种两段式膨胀冷却系统及其蒸发器。
背景技术：
现在市面上的电子装置，其内部由许多电子组件所组成。由于这些电子组件随着计算机性能不断地提高，因此在运作过程中这些电子组件所产生的热能亦随之越来越多。在这些组件中，由于中央处理器(Central Processing Unit, CPU)运算的速度越来越快，是以中央处理器便成为电子装置中单位时间内产生的热能最多的电子组件。另一方面，除了电子组件的发热量增加外，电子装置也随着尺寸越做越小，而使得电子组件在空间的配置上更不利于散热。基于上述的电子装置的发展趋势，当这些电子装置于长时间使用后，中央处理器往往会导致电子装置内部的工作环境温度过高。如此一来，高温的工作环境便会影响到电子装置正常运作，进而增加电子装置故障及损坏的机率。因此，如何对中央处理器进行快速而有效的散热便成为了各个厂商所欲积极克服的难题。 在现有技术中，为了解决中央处理器的散热问题，业界是在中央处理器上加一装散热模块来排除中央处理器产生的热能，以避免中央处理器过热。现有的散热模块具有一基座及多个连接于基座的散热鳍片，其中基座贴覆于中央处理器的表面。中央处理器产生的热能由中央处理器传导至基座后，再由基座传导至散热鳍片。由于散热鳍片与外界空气接触的面积较大，是以热能可以快速地散发到周围环境。当上述的散热模块无法满足散热的需求时，现有技术更于散热模块上加设一风扇，以增加散热效果。然而，随着中央处理器所产生的热能越来越多，这种藉由基座及风扇来进行散热的技术亦已逐渐地面临到瓶颈。
有鉴于此，现有技术发展出一水冷系统。此水冷系统包括一蒸发器、一冷凝器、一导管以及一泵浦，其中冷却水是在水冷系统中循环。蒸发器与中央处理器热接触(thermalcontact)。蒸发器、散热器以及泵浦经由导管而彼此连通。冷却水经泵浦的驱动，并且经由导管而在蒸发器、散热器以及泵浦的间流动。冷凝器用以移除冷却水的热量。基于上述的系统，中央处理器所产生的热量经由蒸发器而被蒸发器内的冷却水所吸收。吸收热量后的冷却水受到泵浦的驱动并且经由导管进入冷凝器，之后冷却水经由冷凝器而将所吸收的热量排除。接着，排除热量后的冷却水受到泵浦的驱动而进入蒸发器，进而完成一冷却循环。
然而，在现有的水冷系统中，当冷却水流经蒸发器时，冷却水的温度虽然会因为冷却水吸收中央处理器所产生的热量而升高。然而，在整个吸热的过程中，冷却水却是一直维持于液态水的状态。是以，在中央处理器的发热量急速增加，以及电子装置的尺寸不断地縮小的趋势下，这种水冷系统的散热能力亦逐渐地面临到瓶颈。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明提供一种两段式膨胀冷却系统及其蒸发器，其可以快速地移除发热源的热量，以解决现有技术中水冷系统的散热能力不足的问题。
基于上述目的及其它目的，本发明揭露一种应用于两段式膨胀冷却系统的蒸发 器，其用以接收高压液态工质。蒸发器包括有一导热块，导热块内部具有一流道系统。流道 系统包括有一高压流道、一低压流道以及一膨胀流道。膨胀流道具有一输入端及一输出端。 输入端连通于高压流道。输出端连通于低压流道，并且低压流道的截面积大于输出端的截 面积。高压液态工质由高压流道进入导热块内部，再由输入端流入膨胀流道。当高压液态 工质流出输出端进入低压流道时，部分的高压液态工质膨胀为饱和(saturated)的低压液 态工质。 基于上述目的及其它目的，本发明更揭露一种两段式膨胀冷却系统，其经由循环 于其内部的工质来移除一发热物的热量。两段式膨胀冷却系统包括一压縮机、一冷凝器，及 一蒸发器。压縮机用以对工质加压，以形成高压液态工质。之后，高压液态工质被输送至冷 凝器，其中冷凝器用以降低高压液态工质的温度。之后降温后的高压液态工质被输送至蒸 发器。蒸发器包括一导热块。导热块内部具有一流道系统。流道系统包括一高压流道、一低 压流道，及一膨胀流道。膨胀流道具有一输入端及一输出端。输入端与高压流道连通。输 出端与低压流道连通，并且输出端的截面积小于低压流道的截面积。降温后的高压液态工 质由高压流道流入导热块后，经过输入端进入膨胀流道。之后至少部分的高压液态工质在 流出输出端后膨胀为饱和的低压液态工质并且进入低压流道。低压液态工质于低压流道内 流动时，经由导热块吸收发热物的热量。之后吸收热量后的低压液态工质被输送回压縮机 以完成一循环。 依照本发明的较佳实施例，上述的输入端的截面积相等于输出端的截面积。较佳 的是，高压流道的截面积大于输入端的截面积。另外，上述的膨胀流道的任意两区段的截面 积亦可以彼此相等。 依照本发明的较佳实施例，上述的输入端的截面积大于输出端的截面积。较佳的 是，输入端的截面积相等于高压流道的截面积。另外，膨胀流道的外形亦可以由输入端渐縮 至输出端。 依照本发明的较佳实施例，上述导热块包括一上组件以及一下组件。下组件具有 一接合面。下阻件经由接合面与上组件结合。接合面具有一凹陷图样。下组件经由凹陷图 样而与上组件共同定义出高压流道、低压流道以及膨胀流道。较佳的是，高压流道沿着接合 面的周缘延伸，并且环绕于低压流道与膨胀流道的外围。另外，本实施例的蒸发气更可以包 括一密封环，其配置于上组件与下组件之间。 基于上述，本发明经由工质于低压流道产生的相变化(phase change)来吸收发热 源的热量。是以相较于现有技术而言，本发明具有较佳的散热能力。另外，由于本发明是 将膨胀流道内建于蒸发器内，是以本发明所揭露的两段式膨胀冷却系统具有成本低廉的优 点。再者，由于本发明的高压流道沿着接合面的周缘延伸，并且环绕于低压流道与膨胀流道 的外围，是以本发明可以避免蒸发器的外表产生结露的现象。 有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图示作最佳实施例详细说明如下。 以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发
明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求保护范围更进一步的解释。
图1为根据本发明一实施例的两段式膨胀冷却系统示意图；图2为图1之蒸发器的侧视示意图3为图2沿3-3剖面线的蒸发器剖面视示意图；以及图4为根据本发明另一实施例之流道系统的剖面示意图。主要组件符号说明
10..................................... 两段式膨胀冷却系统
11..................................... 雜
20..................................... 压縮机
30..................................... 冷凝器
40..................................... 蒸发器
41..................................... 导热块
411.................................... 上组件
4112................................... 输入贯孔
4114................................... 输出贯孔
412.................................... 下组件
4121................................... 接合面
4122................................... 凹陷图样
413.................................... 密封环
42..................................... 流道系统
421.................................... 高压流道
4210................................... 流道上端
422.................................... 低压流道
4220................................... 流道末端
423.................................... 膨胀流道
4231................................... 输入端
4232................................... 输出端
50..................................... 工M
具体实施例方式
以下在实施方式中详细叙述根据本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术的人了解根据本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求保护范围及附图，任何熟悉相关技术的人可轻易地理解根据本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明根据本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。 图1为根据本发明一实施例的两段式膨胀冷却系统示意图。请参阅图l，两段式膨胀冷却系统10包括有一压縮机20、一冷凝器30以及一蒸发器40。压縮机20、冷凝器30以及蒸发器40经由导管11而彼此相互连通。更详细地说，压縮机20经由导管11而与冷凝器30连通，冷凝器30经由导管11而与蒸发器40连通，并且蒸发器40经由导管11而与压縮机20连通。 一工质50配置于两段式膨胀冷却系统10内，并且经由导管11循环于压 縮机20、冷凝器30以及蒸发器40之间，其中工质50的材质可以是R-134a、 R_12、 R-22或 是其它种类的冷媒。 以下将对两段式膨胀冷却系统10的运作方式进行介绍。 首先，处于气体状态的工质50受到压縮机20的压縮，而成为高压汽态工质50。之 后高压汽态工质50经由导管11流入冷凝器30内部。高压汽态工质50于冷凝器30释放 其热量至外界环境中，而转变为处于液体状态的高压液态工质50。在本实施例中，高压汽态 工质50的热量是经由一风扇(未绘示)而被排除至外界环境中。需注意的是，本实施例并 非用以限定排除高压汽态工质50的热量的方式，熟悉此项技术的人应可以依据上述的说 明而推及其它的排除热量的方法。在此便不再多做赘述。 接着，通过冷凝器30后的高压液态工质50经由导管11流入蒸发器40。之后，至 少部分的高压液态工质50在蒸发器40内膨胀为处于饱和状态的低压状态的低压液态工质 50。在本实施例中，蒸发器40与一发热源热接触(thermalcontact)，是以低压液态工质50 经由蒸发器40来吸收发热源的热量，以形成处于汽态状态的低压汽态工质50。接着低压汽 态工质50经由导管11再次回到压縮机20，并且再次被加压为处于高压状态的高压汽态工 质50。 以下将对上述的蒸发器40进行说明。 图2为图1的蒸发器的侧视示意图。图3为图2沿3-3剖面线的蒸发器剖面视示 意图。请共同参照图2与图3。蒸发器40包括一导热块41，其中导热块41的材质例如是 铜、铝或是其它导热性良好的材质。导热块41包括有一上组件411及一下组件412。上组 件411具有一输入贯孔4112以及一输出贯孔4114。下组件412具有一接合面4121。接合 面4121具有一凹陷图样4122。当上组件411与下组件412结合时，下组件412经由凹陷图 样4122而与上组件411共同定义出一流道系统42。需注意的是，虽然本实施例的凹陷图样 4122形成于下组件412上，然而本实施例并非用以限定在导热块41中形成流道系统42的 方式。熟悉此项技术的人应可以依据本实施而衍生出其它形成流道系统42的方式。举例 而言，熟悉此项技艺者亦可以将凹陷图样4122形成于上组件411上，以使上组件411与下 组件412共同形成流道系统42。另外，为了增加上组件411与下组件412之间的密合性，本 实施例更可以将一密封环(0-ring)413配置于上组件411与下组件412之间。如此一来， 当上组件411与下组件412结合时，上组件411会将密封环413压向下组件412，以使密封 环413变形，并且增加上组件411与下组件412之间的密合性。 流道系统42包括有一高压流道421、一低压流道422以及一膨胀流道423。高压 流道421与输入贯孔4112连通。膨胀流道423具有一固定的截面积，即膨胀流道的任意两 区段的截面积相等。膨胀流道423具有一输入端4231及一输出端4232。输入端4231与高 压流道421连通，输出端4232与低压流道422连通。输入端4231的截面积小于高压流道 的截面积。输出端4232的截面积小于低压流道422的截面积。低压流道422之流道末端 4220与输出贯孔4114连通。 基于上述的结构，来自于冷凝器30的高压液态工质50经由上组件411的输入贯 孔4112进入下组件412的高压流道421的流道上端4210。之后，高压液态工质50经由输 入端4231进入膨胀流道423。接着，高压液态工质50经由输出端4232进入低压流道422。
7需注意的是，当高压液态工质50经由输出端4232进入低压流道422时，由于输出端4232的截面积小于低压流道422的截面积，是以至少部分的高压液态工质50会因为截面积突然间扩大而膨胀为处于饱和状态的低压液态工质50，其中低压液态工质50的温度低于高压液态工质50的温度。 另外，由上述的叙述可知，由于导热块41具有良好的导热性，并且自高压液态工质50膨胀而成的低压液态工质50的温度往往低于外界环境的露点温度(dew point)，是以在低压液态工质50的吸热过程中，这样的设计可能会造成导热块41的表面的温度低于外界环境的露点温度。当外界环境中的水汽凝结于导热块41的表面时，这些水汽便可能凝结为水珠并且受到重力的影响而滴落。在本实施例中，当与蒸发器40接触的发热源为电子组件时，则滴落的水珠便会造成电子组件的短路。 为解决上述的问题，本实施例的高压流道421沿着接合面4121的周缘延伸，并且围绕于低压流道422及膨胀流道423的外围，即高压流道421将低压流道422及膨胀流道423围绕于其内。由于本实施例可以经由适当地调整压縮机20的输出功率以及冷凝器30的散热率，以使高压液态工质50的温度高于外界环境的路点温度，是以本实施例可以经由高压液态工质50使导热块41的表面维持在外界环境的露点温度之上。如此一来，本实施例可以解决前述的水汽凝结于导热块41的表面的问题。 在上述的实施例中，虽然膨胀流道423具有一固定的截面积。但是在根据本发明的其它实施例中，膨胀流道423的截面积亦可以从输入端4231逐渐縮小至输出端4232。图4为根据本发明另一实施例的流道系统剖面示意图。请参照图4，膨胀流道423的截面积亦可以从输入端4231逐渐縮小至输出端4232，其中输入端4231的截面积大于输出端4232的截面积，其中输入端4231的截面积与输出端4232的截面积之间的比例可以视系统的散热需求而调整。相较于图3的具固定的截面积的膨胀流道423而言，由于这样的渐縮的设计，是以图4的膨胀流道423能够以较短的长度而使高压液态工质50达到相同的膨胀效果。
综上所述，由于本发明经由工质于低压流道产生的相变化(phase change)来吸收发热源的热量，是以相较于现有技术而言，本发明具有较佳的散热能力。另外，由于本发明是经由膨胀流道的设计使得高压液态工质可以在蒸发器内直接膨胀为低压液态工质，是以本发明不需要额外的膨胀阀或是毛细管。因此本发明所揭露的两段式膨胀冷却系统具有组装方便以及成本低廉的优点。再者，由于本发明的高压流道沿着接合面的周缘延伸，并且环绕于低压流道与膨胀流道的外围，是以本发明具有可以避免蒸发器的表面产生露水，进而避免电子组件因为露水的滴落而发生短路的现象。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种蒸发器，应用于一两段式膨胀冷却系统，用以接收一高压液态工质，其特征在于，该蒸发器包括一导热块，其内部具有一流道系统，该流道系统包括一高压流道，该高压液态工质经由该高压流道进入该导热块；一低压流道；以及一膨胀流道，具有一输入端以及一输出端，该输入端与该高压流道连通，该输出端与该低压流道连通，该输出端的截面积小于该低压流道的截面积，该高压液态工质经由该输入端进入该膨胀流道，部分的该高压液态工质流出输出端后膨胀为饱和的该低压液态工质并且进入该低压流道。
2. 如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该输入端的截面积相等于该输出端的截 面积。
3. 如权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，该高压流道的截面积大于该输入端的截 面积。
4. 如权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，该膨胀流道的任意两区段的截面积相等。
5. 如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该输入端的截面积大于该输出端的截面积。
6. 如权利要求5所述的蒸发器，其特征在于，该输入端的截面积相等于该高压流道的 截面积。
7. 如权利要求5所述的蒸发器，其特征在于，该膨胀流道的外形由该输入端渐縮至该 输出端。
8. 如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，该导热块包括 一上组件；以及一下组件，具有一接合面，该下阻件经由该接合面与该上组件结合，该接合面具有一凹 陷图样，该下组件经由该凹陷图样而与该上组件共同定义出该高压流道、该低压流道以及 该膨胀流道。
9. 如权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，该高压流道沿着该接合面的周缘延伸，并 且环绕于该低压流道与该膨胀流道的外围。
10. 如权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，还包括一密封环，配置于该上组件与该 下组件之间。
11. 一种两段式膨胀冷却系统，适于经由循环于其内的一工质来移除一发热物的热量， 其特征在于，该两段式膨胀冷却系统包括一压縮机，适于对该工质加压，以形成该高压液态工质； 一冷凝器，用以降低该高压液态工质的温度；以及 一蒸发器，用以接收该降温后的高压液态工质，该蒸发器包括 一导热块，其内部具有一流道系统，该流道系统包括 一高压流道，该高压液态工质经由该高压流道进入该导热块； 一低压流道，与该压縮机连通；以及一膨胀流道，具有一输入端以及一输出端，该输入端与该高压流道连通，该输出端与该 低压流道连通，该输出端的截面积小于该低压流道的截面积，该高压液态工质经由该输入端进入该膨胀流道，并且部分之该高压液态工质于输出端膨胀为饱和的该低压液态工质并 且进入该低压流道，该低压液态工质于该低压流道内，经由该导热块吸收该发热物的热量 后进入该压縮机。
12. 如权利要求11所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该输入端的截面积相等 于该输出端的截面积。
13. 如权利要求12所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该高压流道的截面积大 于该输入端的截面积。
14. 如权利要求12所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该膨胀流道的任意两区 段的截面积相等。
15. 如权利要求11所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该输入端的截面积大于 该输出端的截面积。
16. 如权利要求15所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该输入端的截面积相等 于该高压流道的截面积。
17. 如权利要求15所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该膨胀流道的外形由该 输入端渐縮至该输出端。
18. 如权利要求11所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该导热块包括 一上组件；以及一下组件，具有一接合面，该下阻件经由该接合面与该上组件结合，该接合面具有一凹 陷图样，该下组件经由该凹陷图样而与该上组件共同定义出该高压流道、该低压流道以及 该膨胀流道。
19. 如权利要求18所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该高压流道沿着该接合 面的周缘延伸，并且环绕于该低压流道与该膨胀流道的外围。
20. 如权利要求18所述的两段式膨胀冷却系统，其特征在于，该导热块更包括一密封 环，配置于该上组件与该下组件之间。
全文摘要
本发明公开了一种两段式膨胀冷却系统及其蒸发器，该发器用以接收一高压液态工质。此蒸发器包括一具有一流道系统的一导热块。流道系统包括一高压流道、一低压流道以及一膨胀流道。膨胀流道具有输入端及输出端。输入端与高压流道连通。输出端与低压流道连通，且输出端的截面积小于低压流道的截面积。高压液态工质由高压流道流入导热块后再经过输入端进入膨胀流道，且部分的高压液态工质流出输出端后膨胀为饱和的低压液态工质并且进入低压流道。
文档编号F25B1/00GK101726136SQ200810171118
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者廖建顺, 杨愷祥, 王启川, 韦宗楒 申请人:财团法人工业技术研究院