具有被动排热结构的冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明是有关于一种具有被动排热结构的冷却系统，其包括多支结合为被动排热结构的导流管，所述导流管外部并可设置外护管。固设于具有被动排热结构的冷却系统下方的热源(发热元件)将其周遭的流体(空气)加热为热流体，热流体比重降低并自被动排热结构的导流管迅速离开热源，原来热流体的位置便被低温流体(室温)所取代，导流管又使高温流体不与低温流体混和，增加低温流体对热源表面的热传导。本发明的实施，是具有可简单建置、方便使用及不需额外能源以及成本低等优点，并可将热源所产生的热流，迅速的自被动排热结构传导远离热源，达到使热源能够迅速降温的功效。
【专利说明】具有被动排热结构的冷却系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却系统，特别是涉及一种具有被动排热结构的冷却系统。
【背景技术】
[0002]在电子电机产品或设备大量应用的今日，冷却系统是维持整体设备或其内的元件正常运作的一个必备装置。其使用范围，大至太空梭，小至照明灯，皆装设有或大或小、复杂或简单、昂贵或经济的冷却系统，以维持设备及元件的正常功能，并增加设备及元件的使用寿命。
[0003]现今对于发热器件的冷却通常分为被动式与主动式两大类。主动式冷却系统是外加额外的能量去驱动冷却系统，如水冷或风扇的强制对流(forced convect1n)。被动式冷却系统则不须外加能量，如福射散热或散热鳍片散热等自由对流(free convect1n)。
[0004]然而主动式冷却系统不但使用成本提高，且存在一个重大的风险，那就是:一旦主动式冷却的冷却系统失效，则整个装备很快便无法运作，甚至产生故障而操受庞大损失，甚或危及生命或财产的安全。
[0005]现有习知的被动式冷却系统虽无上述主动式冷却系统的缺点，但自由对流的冷却效果较差，散热效率通常不及主动式冷却系统的十分之一。
[0006]因此，如何发展出一种成本便宜、风险低、且又能大幅提高散热效率的具有被动排热结构的冷却系统，便成为现今冷却【技术领域】、整个电子电机产业、乃至整个科技产业一个重要的发展创新的题目与方向。
[0007]有鉴于上述现有的被动式冷却系统存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的具有被动排热结构的冷却系统，能够改进一般现有的被动式冷却系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，克服现有的被动式冷却系统存在的缺陷，而提供一种具有被动排热结构的冷却系统，其包括结合为被动排热结构的多支导流管，所述导流管外部并可设置外护管。具有被动排热结构的冷却系统具有可简单建置、方便使用及不需额外能源、成本低等优点，并可将固设于外护管之内或下方的热源所产生的热流，迅速的自被动排热结构传导远离热源，达到使热源能够迅速降温的功效。
[0009]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具有被动排热结构的冷却系统，其包括:外护管，其为直立的中空管体，并具有向上的上开口及向下的下开口 ；以及多支导流管，固设于外护管之内，形成被动排热结构，其中每一导流管为中空管体，并具有向上的第一开口及向下的第二开口，且第一开口是高于第二开口。
[0010]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种具有被动排热结构的冷却系统，其包括有多支导流管，形成被动排热结构，每一导流管为中空管体，并具有向上的第一开口及向下的第二开口，且第一开口是高于第二开口。
[0011]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0012]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中所述导流管是直立设置。
[0013]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中所述导流管是斜向设置。
[0014]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中所述导流管是直立设置或斜向设置。
[0015]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中热源固设于该外护管内部接近该下开口的位置，并不与所述导流管相接触，且该热源的热流是由所述第二开口流入，并自所述第一开口流出。
[0016]前述的具有被动排热结构的冷却系统，是直立固设于热源的上方，且该热源的热流是由该下开口流入，并流经所述第二开口，再自所述第一开口流出。
[0017]前述的具有被动排热结构的冷却系统，是直立固设于热源的上方，且该热源的热流是由所述第二开口流入，并自所述第一开口流出。
[0018]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中该热源的温度是高于环境温度。
[0019]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中该外护管内与该下开口相邻的内表面是具有扰流结构。
[0020]前述的具有被动排热结构的冷却系统，其中该下开口进一步设置网状结构。
[0021]借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效:
[0022]1、不需输入额外能量，不会提高使用成本；
[0023]2、可简单建置，并方便使用；及
[0024]3、迅速将热源所产生的热流传导远离热源，确保热源的功能稳定，并增加其使用寿命。
[0025]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1A是本发明实施例的一种具有被动排热结构的冷却系统剖视图。
[0027]图1B是本发明实施例的一种具有被动排热结构的冷却系统仰视图。
[0028]图1C是本发明实施例的一种导流管位置剖视图。
[0029]图1D是本发明实施例的另一种导流管位置剖视图。
[0030]图1E是本发明实施例的又一种导流管位置剖视图。
[0031]图2A是本发明实施例的另一种具有被动排热结构的冷却系统侧面视图。
[0032]图2B是图2A的部份剖视图。
[0033]图2C是图2A的仰视图。
[0034]图3A是本发明实施例的又一种具有被动排热结构的冷却系统的剖视图。
[0035]图3B是本发明实施例的再一种具有被动排热结构的冷却系统剖视图。
[0036]图4是本发明实施例的一种具有被动排热结构的冷却系统对热源的热流进行传导剖视图。
[0037]图5A是本发明实施例的另一种具有被动排热结构的冷却系统对热源的热流进行传导剖视图。
[0038]图5B是本发明实施例的又一种具有被动排热结构的冷却系统对热源的热流进行传导剖视图。
[0039]图6是本发明实施例的一种外护管内表面具有扰流结构的具有被动排热结构的冷却系统剖视图。
[0040]图7是本发明实施例的一种外护管下开口设置有网状结构的具有被动排热结构的冷却系统的仰视图。
[0041]【主要元件符号说明】
[0042]100:具有被动排热结构的冷却系统 10:外护管
[0043]11:上开口12:下开口
[0044]20:导流管20’:被动排热结构
[0045]21:第一开口22:第二开口
[0046]30:热源40:扰流结构
[0047]50:网状结构H:热流
【具体实施方式】
[0048]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具有被动排热结构的冷却系统其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0049]如图1A所示，本实施例为一种具有被动排热结构的冷却系统100，其包括:外护管
10;以及多支导流管20，所述导流管20并是形成被动排热结构20’。
[0050]如图1B所示，为如图1A所示本实施例的一种具有被动排热结构的冷却系统100的仰视图，亦可以看出，导流管20是排列于外护管10内的中空管体。
[0051]如图1A及图1B所示，外护管10，为直立的中空管体，并具有向上的上开口 11及向下的下开口 12。外护管10的形状可以不限定，仅需为直立的中空管体即可，必要时，外护管10可以选用耐热、耐耗损、不易受环境条件(如湿气等)影响而毁损的材质。
[0052]同样如图1A及图1B所示，多支导流管20固设于外护管10之内，并形成被动排热结构20’，其中每一导流管20为口径与长度皆小于外护管10的中空管体，每一导流管20并具有向上的第一开口 21及向下的第二开口 22。
[0053]如图1A及图1B所示，导流管20是可以直立设置于外护管10之内，且每一导流管20的第一开口 21是高于第二开口 22。在实际导热应用时，热流H由第二开口 22流入，并由第一开口 21流出，且导流管20的结构可以使第一开口 21流出的热流H不易回流至第二开口 22附近。
[0054]如图1C至图1E所示，导流管20在外护管10内的位置并无特殊限定。如图1C及图1D所示，导流管20是可以完全包覆于外护管10之内，图1D所示的导流管20其第一开口 21并与外护管10的上开口 11等高。而如图1E所示，导流管20也可以伸出外护管10的上开口 11之外。
[0055]如图2A至图2C所示，具有被动排热结构的冷却系统100，其包括有多支导流管20，形成被动排热结构20’，每一导流管20为中空管体，并具有向上的第一开口 21及向下的第二开口 22，且第一开口 21是高于第二开口 22。
[0056]如图2A至图2C所示，具有被动排热结构的冷却系统100，可以仅为多支导流管20所结合形成，无须包覆于外护管10之内，同样具有对热流H产生导流的功效。
[0057]如图3A所示，导流管20是亦可以斜向设置于外护管10之内，且每一导流管20的第一开口 21是高于第二开口 22。
[0058]如图3B所示，又可以在外护管10之内，一部份导流管20直立设置，一部份导流管20斜向设置,且每一导流管20的该第一开口 21是高于第二开口 22。
[0059]亦即，如图1A至图3B所示，导流管20的排列方式，并无特殊限定，仅需使第一开口 21高于第二开口 22即可，也就是说，热流H流入导流管20的位置低于热流H流出导流管20的位置。
[0060]如图4所示，热源30可以固设于外护管10内部接近下开口 12的位置，热源30可以不与外护管10或所述导流管20相接触，且热源30的热流H是由所述导流管20的第二开口 22流入，并自所述导流管20的第一开口 21流出。
[0061]如图5A及图5B所示，具有被动排热结构20’的冷却系统100是直立固设于热源30的上方，亦即，如图5A所示，热源30可以固设于外护管10外部接近下开口 12的位置，热源30的热流H是由外护管10的下开口 12流入，并流经所述导流管20的第二开口 22，再自所述导流管20的第一开口 21流出。或者如图5B所示，热源30可以固设于导流管20的下方，热源30的热流H是由导流管20的第二开口 22流入，并自导流管20的第一开口 21流出。
[0062]如图4至图5B所示的具有被动排热结构的冷却系统100对热源30散热的方式，是利用史塔克效应(Stack effect)，借由温度高于具有被动排热结构的冷却系统100处的环境温度的热源30，加热热源30周围的流体(本实施例中流体为空气)，使流体升温进而造成密度变化。因为高温流体的密度明显低于低温流体的密度，使得高温流体经由所述导流管20的开放的管状结构引导而离开热源30，并将其他低温流体引流入原来高温流体所在的位置，此种引导式的流体对流较流体的自然对流的速度增快，因而增加了对热源30的热传导系数，可以使热源30达成有效的快速冷却的功效。
[0063]如图6所示，外护管10内与下开口 12相邻的内表面是可以具有扰流结构40，用以增加散热效率。扰流结构40的设置，可以提升具有被动排热结构20’的冷却系统100在实际应用时，使热源30表面的流体生成紊流，增加热源30的散热速度以增加其散热效率。
[0064]如图7所示，外护管10的下开口 12可以进一步设置网状结构50。增加网状结构50的设置，与扰流结构40的设置相同，同样具有使热源30表面的流体生成紊流，而可以提升具有被动排热结构的冷却系统100在实际应用时对热源30的散热效率。
[0065]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其包括: 外护管，其为直立的中空管体，并具有向上的上开口及向下的下开口 ；以及 多支导流管，固设于该外护管之内，形成该被动排热结构，其中每一该导流管为中空管体，并具有向上的第一开口及向下的第二开口，且该第一开口是高于该第二开口。
2.一种具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其包括有多支导流管，结合形成该被动排热结构，每一该导流管为中空管体，并具有向上的第一开口及向下的第二开口，且该第一开口是高于该第二开口。
3.根据权利要求1或2所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中所述导流管是直立设置。
4.根据权利要求1或2所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中所述导流管是斜向设置。
5.根据权利要求1或2所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中所述导流管是直立设置或斜向设置。
6.根据权利要求1所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中热源固设于该外护管内部接近该下开口的位置，并不与所述导流管相接触，且该热源的热流是由所述第二开口流入，并自所述第一开口流出。
7.根据权利要求1所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于是直立固设于热源的上方，且该热源的热流是由该下开口流入，并流经所述第二开口，再自所述第一开口流出。
8.根据权利要求2所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于是直立固设于热源的上方，且该热源的热流是由所述第二开口流入，并自所述第一开口流出。
9.根据权利要求6至8的任一权利要求所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中该热源的温度是高于环境温度。
10.根据权利要求1所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中该外护管内与该下开口相邻的内表面是具有扰流结构。
11.根据权利要求1所述的具有被动排热结构的冷却系统，其特征在于其中该下开口进一步设置网状结构。
【文档编号】H05K7/20GK104427829SQ201310400408
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】钟德元, 张佐鸿 申请人:中央大学