CN102955537B - 热传模块与电子装置的启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种热传模块与电子装置的启动方法，适用于电子装置，且电子装置包括至少一热源与多个待热元件。热传模块包括至少一集水头、至少二回路式管道、至少两个泵以及工作流体。集水头与热源相互传导热量。回路式管道分别连接集水头，且至少其中之一的回路式管道与待热元件相互传导热量。各泵连接对应的回路式管道。工作流体通过至少一泵而流动于集水头与至少其中之一的回路式管道中，以将热源所产生的热量传送至至少其中之一的待热元件。从而让电子元件所产生的热量得以在低温时作为待热元件所需的热量而达到再利用的目的，并因而减少需额外增设加热元件的成本。

Description

热传模块与电子装置的启动方法
【技术领域】
本发明是有关于一种热传模块，且特别是一种电子装置的热传模块。
【背景技术】
近年来，随着计算机科技的突飞猛进，计算机的运作速度不断地提高，连带地计算机主机内的电子元件的发热功率(Heat Generation Rate)亦不断地攀升。为了预防计算机主机内部的电子元件过热，而导致电子元件发生暂时性或永久性的失效，如何对计算机内部的电子元件提供足够的散热效能相形重要。
举例来说，在计算机系统中，例如是中央处理器(Center Process Unit，CPU)、北桥芯片(North Bridge Chip)、南桥芯片(South Bridge Chip)或是其它发热元件会配设于一主机板(Mother Board)上，而现有技术为了能移除主机板上的在高速运作时所产生的热能，通常会在这些发热元件上配置散热装置，以对发热元件进行散热。
然而，当电子装置需应用于不同温度环境时，例如极地、沙漠等，其使用环境可能面临及低温的情形，而现有解决低温操作环境的作法，便是在电子装置内增设加热元件，以对电子元件加热而使其升至可工作的温度。然此举却对电子装置造成体积及制造成本的增加。因此，如何让电子装置同时能在不同温度的环境下正常运作，便值得相关人员予以思考的。
【发明内容】
本发明提供一种热传模块，其具有较佳的热利用率。本发明提供一种电子装置的启动方法，以让其能在低温环境而迅速启动。
本发明的一实施例提出一种热传模块，适用于一电子装置。电子装置包括至少一热源与多个待热元件。热传模块包括至少一集水头(water head)、至少两个回路式管道(loop pipe)、至少两个泵(pump)以及一工作流体。集水头与热源相互传导热量(thermally connect)。回路式管道分别连接集水头，且至少其中之一的回路式管道与待热元件相互传导热量。各泵连接对应的回路式管道。工作流体通过至少一泵而流动于集水头与至少其中之一的回路式管道中，以将热源所产生的热量传送至至少其中之一的待热元件。
本发明的一实施例提出一种电子装置的启动方法。电子装置包括至少一第一电子元件、至少一第二电子元件及至少两个热传回路。各热传回路包括相互连接的一集水头、一泵与一回路式管道。回路式管道内部包含一工作流体，而第一电子元件于单位电力下所产生的热量大于或等于各第二电子元件于单位电力下所产生的热量。电子装置的启动方法包括，接收电子装置的启动需求。驱动第一电子元件，并令第一电子元件产生热量。将第一电子元件所产生的热量传导至集水头。驱动泵以使回路式管道内的工作流体流动。通过工作流体的流动，而将第一电子元件所产生的热量传导至少一第二电子元件。最后，待第二电子元件到达一预设温度后，令第二电子元件进入工作模式。
在本发明的一实施例中，上述工作流体能在摄式零度以下流动。
在本发明的一实施例中，上述工作流体包括防冻液。
在本发明的一实施例中，上述工作流体还包括防蚀液与水。
在本发明的一实施例中，上述热源为下述元件其中之一或其组合，中央处理器、显示芯片、南/北桥芯片与微控制器。
在本发明的一实施例中，上述待热元件为下述元件其中之一或其组合，电力储存单元、数据储存单元、显示单元与光驱。
在本发明的一实施例中，上述电力储存单元与数据储存单元热接触其中之一的回路式管道，而显示单元热接触其中另一的回路式管道。
在本发明的一实施例中，上述热传模块包括多个回路式管道。电力储存单元、数据储存单元与显示单元分别热接触至不同的回路式管道。
在本发明的一实施例中，上述集水头具有至少两个彼此不连通的集水空间。
在本发明的一实施例中，上述集水头与二热源相互传导热量。
在本发明的一实施例中，上述第二电子元件包括一电力储存单元、一数据储存单元、一显示单元的至少其中之一或上述所组成者，且分别热接触不同的热传回路。电子装置的启动方法还包括启动与电力储存单元及数据储存单元热接触的热传回路，以将热量传送至电力储存单元及数据储存单元。当电力储存单元及数据储存单元达到其工作温度后，关闭与电力储存单元及数据储存单元热接触的热传回路，并启动与显示单元热接触的热传回路。
在本发明的一实施例中，更包括当电子装置电性连接一外部电源时，启动与数据储存单元热接触的热传回路，以将热量传送至数据储存单元。当数据储存单元达到其工作温度后，关闭与数据储存单元热接触的热传回路，并启动与电力储存单元热接触的热传回路。
在本发明的一实施例中，更包括当电子装置通过电力储存单元而启动时，启动与电力储存单元热接触的热传回路，以将热量传送至电力储存单元。当电力储存单元达到其工作温度后，关闭与电力储存单元热接触的热传回路，并启动与数据储存单元热接触的热传回路。
在本发明的一实施例中，更包括将达到工作温度后的第二电子元件所产生的热量通过热传回路传送至未启动的第二电子元件。
在本发明的一实施例中，上述启动为依据进阶组态与电源接口(AdvancedConfiguration and Power Interface，ACPI)，而由其所定义的G1(睡眠状态，sleeping)与G2(软关机状态，soft off)中的任一状态进入G0/S0(正常工作，working)的状态。
在本发明的一实施例中，上述G1状态包括S1、S2、S3与S4等状态。
相较于现有技术，在本发明的上述实施例中，依据单位电力下所产生的热量多寡，而将电子装置中的电子元件划分为提供热量的热源与接收热量的待热元件，并按所需的启动顺序分别配置在不同的回路式管道上，以借此让热源所产生的热量得以依序传送至所需的待热元件上，进而依序启动各个电子元件。此举让电子元件所产生的热量得以在低温时作为待热元件所需的热量而达到再利用的目的，并因而减少需额外增设加热元件的成本。
【附图说明】
图1是依照本发明一实施例的一种电子装置的示意图。
图2是图1的电子装置的内部构件示意图。
图3是图2的电子装置于集水头处的局部放大图。
图4是图2的电子装置的启动方法的流程图。
【具体实施方式】
图1是依照本发明一实施例的一种电子装置的示意图。图2是图1的电子装置的内部构件示意图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，电子装置100例如是一笔记本电脑，其包括一机体110、配置在机体110内的多个电子元件120A～120E与一热传模块130。图3是图2的电子装置于集水头处的局部放大图。请同时参考图2与图3，热传模块130包括一集水头132、两个回路式管道L1、L2、两个泵134A、134B与一工作流体(在此仅以箭号代表其流向)。
在本实施例中，电子元件120A～120E例如是中央处理器、显示芯片、南/北桥芯片、电力储存单元(电池)、数据储存单元(内存或硬盘)、显示单元与光驱的其中之一或是上述组合，以作为构成电子装置100的主要功能构件。本实施例并未限制电子装置的形式，于其它未绘示的实施例中，电子装置亦可为平板电脑或行动电话等，而电子元件可为其中的中央处理器(用于平板电脑)、微控制器(用于行动电话)或相关的电子芯片与模块。
在此需先说明的是，随着电子装置100的操作环境不同，位在机体110内的这些电子元件120A～120E与热传模块130之间亦存在不同的导热关系。举例来说，当电子装置100处于一般室温的操作环境时，此时的热传模块130用以将这些电子元件120A～120E所产生的热量导出机体110之外，以通过其散热效果而让这些电子元件120A～120E具有较佳的运作效能。
值得注意的是，当电子装置100处于低温操作环境时，受限于各个电子元件120A～120E的工作温度以及随着电子装置100的启动方式的不同，上述这些电子元件120A～120E依照其运作时所产生热量多寡及先后，而予以进一步地区分为热源与待热元件。换句话说，前者是电子装置100接受电力后会立即启动，并因此产生热量而可作为热量提供者的电子元件120A；而后者则是通过热传模块130接收前者所产生的热量后，方予以启动的待热元件，即图2所绘示的电子元件120B～120E。在本实施例中，电子元件120A～120E依其在电子装置100的启动过程中的先后顺序，而逐一进行启动，其中已先启动的电子元件120A所产生的热量来提高尚未启动的电子元件120B～120E的温度，以使其达到足以启动的工作温度，因此通过热量的再利用，进而节省在低温环境时需对电子元件120B～120E增设加热元件的成本。据此，电子元件120A～120E依上述条件而与热传模块130相互搭配设置并依序启动，如此便能通过热传模块130与热源、待热元件之间的热传导连接，而让电子装置100无论处于何种环境皆具有较佳的运作效能。然而，在此并未限定电子元件120A～120E的启动顺序，设计者可依据电子装置100的使用环境及需求而予以适当地变更。
进一步地说，在本实施例的笔记本电脑中，其内部的中央处理器、显示芯片与南/北桥芯片等其中之一或其组合可因其特性而视作热源120A。相对地，视作待热元件的电子元件120B～120E则包含电力储存单元(电池)、数据储存单元(内存或硬盘)、显示单元与光驱120E等其中之一或其组合。此外，于另一未绘示的实施例中，当电子装置为平板电脑或行动电话时，则热源可为其中央处理器、微控制器或相关电子芯片。在此并未限制电子装置及其中作为热源与待热元件的电子元件的形式，亦即在本发明的电子装置100中，热源可视为在单位电力下所产生热量较大者，让其在启动顺序上排列在前，以使其所产生热量能加以利用成加热待热元件所需的热量。以下将以电子元件120B代表电力储存单元、电子元件120C代表数据储存单元、电子元件120D代表显示单元与电子元件120E代表光驱而作进一步地说明。
另一方面，热传模块130的集水头132实质上热接触至上述的热源120A，回路式管道L1、L2分别连接集水头132，且上述待热元件120B～120D分别配置在此两个回路式管道L1、L2上。工作流体通过泵(micro pump)134A、134B而在回路式管道L1、L2中流动。据此，热量便能通过集水头132与回路式管道L1、L2中的工作流体而从热源120A处被带离，并通过控制泵134A、134B而开启或关闭回路式管道L1、L2，以让集水头132处的工作流体所吸收的热量，随着布满机体的回路式管道L1、L2而得以传送至电子装置100外，或被传送至电子装置100中需要热量的待热元件120B～120E处。
需说明的是，本文所述的“热接触”，其可为对象之间的直接接触导热，或为对象之间通过传导、对流、幅射等间接方式导热。
详细而言，现有电子装置皆在散热效果上进行研究，并未有相关的研究能同时解决当电子装置处于低温环境下所可能面临的问题。据此，为让热传模块130能同时兼具在高温与低温环境下的适用性，本实施例的工作流体包括防冻液、防蚀液与水，其中各成分所占的较佳重量比为防冻液30％～45％，防蚀液3％～10％与水52％～60％，而形成比重1.05g/cm3，黏度3.4cps，酸碱值6.5，电阻值2.3kΩ.cm与凝固温度为-42℃的工作流体，以能同时适用于高温与低温环境。
再者，在本实施例中，电子元件120B～120E依据电子装置100的启动需求而让电子元件120B(电力储存单元)与电子元件120C(数据储存单元)配置在回路式管道L1上，而将电子元件120D(显示单元)与电子元件120E(光驱)配置在回路式管道L2上。图4是图2的电子装置的启动方法的流程图。请同时参考图2至图4，在此仅针对低温状态的电子装置100进行描述，需先说明的是，上述电子装置100的启动并非单指从关机(power off)的状态启动，亦即在本实施例中，依据进阶组态与电源接口(Advanced Configuration and PowerInterface，ACPI)，而由其所定义的G1(睡眠状态，sleeping)与G2(软关机状态，soft off)中的任一状态进入G0/S0(正常工作，working)的状态皆可视为电子装置100的启动，且其中G1状态包括S1(仍维持对中央处理器与内存的供电却不执行指令)、S2(不供电至中央处理器)、S3(待机)与S4(休眠或安全睡眠)等状态。
据此，在步骤S410与S420中，当电子装置100接收到从使用者所提供的启动需求后，便会供电并驱动电子元件120A，以让电子元件120A得以先行运作而产生热量，并使热量被集水头132处的工作流体所吸收。接着，在步骤S430中，电子装置100驱动泵134B以让在回路式管道L1内的工作流体开始流动。如此，电子元件120A所产生的热量便会随着回路式管道L1内的工作流体而传送至电子元件120B(电力储存单元)与电子元件120C(数据储存单元)，以在此二者达到工作温度后于步骤S440中驱动电子元件120B(电力储存单元)与电子元件120C进入工作模式。
在此需说明的是，由于本实施例的电子元件120B(电力储存单元)与电子元件120C(数据储存单元)位在同一回路式管道L1上，故而在加热数据储存单元120C的同时，亦会对电子元件120B(电力储存单元)进行加热而使其达到工作温度，进而让外部电源得以对电子元件120B(电力储存单元)进行充电。然而，于另一未绘示的实施例中，当电子元件120B(电力储存单元)与电子元件120C(数据储存单元)并非位在同一回路式管道时，则上述步骤S430需依据电子装置100启动所需的电力来源而有所变更。举例来说，若此时的电子装置100是电性连接至外部电源(未绘示)时，则电子装置100需先启动与电子元件120C(数据储存单元)热接触的回路式管道，待电子元件120C(数据储存单元)达到工作温度后关闭此回路式管道，而另行开启与电子元件120B(电力储存单元)热接触的回路式管道以对其进行加热。
相反地，当电子装置100是通过自身的电子元件120B(电力储存单元)的电力而启动时，则需先将与电子元件120B(电力储存单元)热接触的回路式管道开启以加热电子元件120B(电力储存单元)，待电子元件120B(电力储存单元)进入工作温度后停止该回路式管道，而改以开启与电子元件120C(数据储存单元)热接触的回路式管道。此举让电子元件120A的热量能先行供给至电子元件120B(电力储存单元)，以让其能随着温度增加而提高电力输出效率，因而能有效地缩短电力储存单元120B的启动时间。
接着，在步骤S450中，当电子元件120B(电力储存单元)及电子元件120C(数据储存单元)达到其工作温度后，关闭泵134B以停止回路式管道L1内工作流体的流动，并启动与电子元件120D(显示单元)、电子元件120E(光驱)热接触的回路式管道L2，以让电子装置100进行下一阶段的启动作业。并在步骤S460中，当电子元件120D(显示单元)、电子元件120E(光驱)达到工作温度后，驱动其进入工作模式。
此阶段与上述同样的是，由于电子元件120D(显示单元)与电子元件120E(光驱)位在同一回路式管道L2上，故而热量会同时传送至此二构件，而在其它未绘示的实施例中，当电子元件120D(显示单元)与电子元件120E(光驱)并非位在同一回路式管道时，则须待电子元件120D(显示单元)启动之后再对电子元件120E(光驱)进行加热。经由上述可知，本实施例的电子装置100中，其处于低温环境时的启动顺序，依序为电子元件120A、120B或120C、120D与120E，以通过上述顺序让电子装置100能依照使用者的需求达到启动效果。
然而，本发明并未限定此启动顺序，其可依据电子装置及其电子元件的形式，以及当下使用者的需求而予以适当地改变。举例来说，在另一未绘示的实施例中，行动电话的主要电子元件包括微控制器、显示单元与电力储存单元，当从低温状态启动时，通过电力储存单元的电力启动微控制器后，需通过热传模块先将微控制器所产生的热量传送至电力储存单元，以先提高电力储存单元的电力输出效率。一旦微控制器与电力储存单元皆已达到工作温度后，再将微控制器所产生的热量通过热传模块传送至显示单元，以完成行动电话的启动程序。
请再参考图3，在本实施例中，集水头132具有两个彼此不连通的集水空间R1、R2，分别连通回路式管道L1、L2，借以分隔不同的回路式管道L1、L2，以提高热传模块130仅以其中一回路式管道L1或L2进行热传时的效率。举例来说，当仅开启泵134B时，亦即仅驱动回路式管道L1内的工作流体，此时从集水头132所接收的热量便能全数集中地传送至与回路式管道L1热接触的电子元件120B、120C，通过迅速增加电子元件120B、120C的温度，而降低其所需启动的时间。此外，集水头132还具有配置在集水空间R1、R2中的多个导热柱132a，以让电子元件120A所产生的热量能均匀且迅速地传导至集水空间R1、R2的工作流体。
综上所述，在本发明的上述实施例中，通过依据单位电力下所产生的热量多寡，而将电子装置中的电子元件划分为提供热量的热源与接收热量的待热元件，并按所需的启动顺序分别配置在不同的回路式管道上，以借此让热源所产生的热量得以依序传送至所需的待热元件上，进而依序启动各个电子元件。此举让电子元件所产生的热量得以在低温时作为待热元件所需的热量而达到再利用的目的，并因而减少需额外增设加热元件的成本。

Claims (16)

1.一种热传模块，适用于一电子装置，该电子装置包括至少一热源与多个待热元件，其特征在于，该热传模块包括：
至少一集水头(water head)，与该热源相互传导热量(thermally connect)；
至少两个回路式管道(loop pipe)，分别连接该集水头，且至少其中之一的该回路式管道与该待热元件相互传导热量(thermally connect)；
至少两个泵(pump)，各连接对应的该回路式管道；以及
一工作流体，通过至少一泵而流动于该集水头，与至少其中之一的该回路式管道中，以将该热源所产生的热量传送至至少其中之一的该待热元件；
其中，该待热元件包括电力储存单元、数据储存单元、显示单元，当该电力储存单元及该数据储存单元达到其工作温度后，关闭与该电力储存单元及该数据储存单元热接触的该回路式管道，并启动与该显示单元热接触的该回路式管道。
2.如权利要求1所述的热传模块，其特征在于，该工作流体能在摄式零度以下流动。
3.如权利要求2所述的热传模块，其特征在于，该工作流体包括防冻液。
4.如权利要求2所述的热传模块，其特征在于，该工作流体还包括防蚀液与水。
5.如权利要求1所述的热传模块，其特征在于，该热源为下述元件之一或其组合：中央处理器、显示芯片、南/北桥芯片、微控制器。
6.如权利要求1所述的热传模块，其特征在于，该待热元件还包括光驱。
7.如权利要求1或6所述的热传模块，其特征在于，该电力储存单元与该数据储存单元热接触其中之一的该回路式管道，而该显示单元热接触其中另一该回路式管道。
8.如权利要求1或6所述的热传模块，其特征在于，该热传模块包括多个回路式管道，而该电力储存单元、该数据储存单元与该显示单元分别热接触至不同的该回路式管道。
9.如权利要求1所述的热传模块，其特征在于，该集水头具有至少两个彼此不连通的集水空间。
10.如权利要求1所述的热传模块，其特征在于，该集水头与二热源相互传导热量。
11.一种电子装置的启动方法，该电子装置包括至少一第一电子元件、至少一第二电子元件及至少两个热传回路，各该热传回路包括相互连接的一集水头、一泵与一回路式管道，该回路式管道内部包含一工作流体，而该第一电子元件于单位电力下所产生的热量大于或等于各该第二电子元件于单位电力下所产生的热量，其特征在于，该电子装置的启动方法包括：
接收该电子装置的启动需求；
驱动该第一电子元件，令该第一电子元件产生热量；
将该第一电子元件所产生的热量传导至该集水头；
驱动该泵，使该回路式管道内的该工作流体流动；
通过该工作流体的流动，将该第一电子元件所产生的热量传导至少一第二电子元件；
待该第二电子元件到达一工作温度后，令该第二电子元件进入工作模式；
其中，该第二电子元件包括一电力储存单元、一数据储存单元、一显示单元，且分别热接触不同的该热传回路，该电子装置的启动方法还包括：
启动与该电力储存单元及该数据储存单元热接触的该热传回路，以将热量传送至该电力储存单元及该数据储存单元；以及
当该电力储存单元及该数据储存单元达到其工作温度后，关闭与该电力储存单元及该数据储存单元热接触的该热传回路，并启动与该显示单元热接触的该热传回路。
12.如权利要求11所述的电子装置的启动方法，其特征在于，还包括：
当该电子装置电性连接一外部电源时，启动与该数据储存单元热接触的该热传回路，以将热量传送至该数据储存单元；以及
当该数据储存单元达到其工作温度后，关闭与该数据储存单元热接触的该热传回路，并启动与该电力储存单元热接触的该热传回路。
13.如权利要求11所述的电子装置的启动方法，其特征在于，还包括：
当该电子装置通过该电力储存单元而启动时，启动与该电力储存单元热接触的该热传回路，以将热量传送至该电力储存单元；以及
当该电力储存单元达到其工作温度后，关闭与该电力储存单元热接触的该热传回路，并启动与该数据储存单元热接触的该热传回路。
14.如权利要求11所述的电子装置的启动方法，其特征在于，还包括：
将达到工作温度后的该第二电子元件所产生的热量通过该热传回路传送至未启动的该第二电子元件。
15.如权利要求11所述的电子装置的启动方法，其特征在于，所述启动为依据进阶组态与电源接口，而由其所定义睡眠状态与软关机状态中的任一状态进入正常工作的状态。
16.如权利要求15所述的电子装置的启动方法，其特征在于，睡眠状态包括仍维持对中央处理器与内存的供电却不执行指令状态、不供电至中央处理器状态、待机状态与休眠或安全睡眠状态。
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