CN107145205A - 基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统 - Google Patents

基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，该散热系统包括：平板环路热管蒸发器、屏幕后背板散热器、键盘底板散热器和平板蒸发器。平板环路热管蒸发器与电脑CPU芯片贴合，蒸气通过管路流过屏幕后背板散热器通过空气自然对流将热量排散冷凝成液体，液体流向与显卡GPU芯片贴合的平板蒸发器后蒸发生成蒸气，蒸气通过管路流向键盘底板散热器，通过空气自然对流冷却成液体回流到平板环路热管的储液器内。该散热系统方便笔记本电脑内部布局，可有效减小安装空间，由于取消了风扇及散热器组件，能够消除风扇引起的噪声，减少电功耗需求，提升电脑待机和使用时长。

Description

基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统
技术领域
发明涉及一种散热系统，具体涉及一种笔记本电脑散热系统，属于电子设备散热技术领域。
背景技术
环路热管是一种高效两相传热设备，其具有高传热性能、远距离传输热量、优良的控温特性和管路的可任意弯曲、安装方便等特点，由于具有众多其它传热设备无可比拟的优点，环路热管在航空、航天以及地面电子设备散热等众多领域中具有十分广阔应用前景。
环路热管主要包括蒸发器、冷凝器、储液器、蒸汽管线和液体管线。整个循环过程如下：液体在蒸发器中的毛细芯外表面蒸发，吸收蒸发器外的热量，产生的蒸汽从蒸汽管线流向冷凝器，在冷凝器中释放热量给热沉冷凝成液体，最后经过液体管路流入储液器，储液器内的液体工质维持对蒸发器内毛细芯的供给。平板环路热管因为其所需安装空间小，平板式蒸发器与热源平面便于安装，是近年来的研究热点和重点应用方向。
在笔记本散热的常规设计中，通常采用铜水热管(烧结芯、沟槽或复合芯)散热器，使用铜水热管将CPU和显卡芯片的热量传输至笔记本的侧边，使用风扇和散热器进行热排散。
使用铜水热管散热器主要解决了如下问题：
(1)将笔记本中部的芯片热量带到侧边，采用风冷散热器排散，将芯片和散热器分离，可以合理的利用内部空间，便于布局。
(2)散热器布置在侧边，一方面，可以优化空气流通路径；另一方面可以采用高效换热器，减小空气流量需求，减小风扇能耗和噪音，延长电池待机时间。
但传统热管散热器存在的问题如下：
(1)传输路径仍受到长度的限制，如果传输路径过长，热管的传热能力会随着长度增加而衰减。此外热管弯曲须有一定的弯曲半径，会占用空间。热管弯曲和长度的限制对笔记本内布局设计仍有一定的制约。
(2)传统热管结构的限制导致无法使用高效的散热器，热管为圆柱形或扁平结构，难以设计出高效散热器样件。
(3)无法实现开展-合拢的重复、柔性热传输。由于传统热管无法实现柔性热传输，芯片热量无法传输至屏幕后。
(4)传输能力有限。随着芯片功率的不断增大，传统热管的尺寸、最大传热能力和极限热流密度都将无法满足芯片散热要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，采用该系统可有效减小安装空间、方便内部布局设计；能够实现笔记本电脑的静音散热、待机时间延长、可靠性提升的技术效果。
所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，包括：平板环路热管蒸发器、屏幕后背板散热器、键盘底板散热器和平板蒸发器；所述平板环路热管蒸发器和平板蒸发器分别与笔记本电脑中需要散热的部件贴合；
其连接关系为：充装有液体工质的储液器集成在所述平板环路热管蒸发器一侧，所述储液器向所述平板环路热管蒸发器供液，所述平板环路热管蒸发器吸收与其贴合的散热部件的热量，将液体蒸发变成蒸气；所述平板环路热管蒸发器通过气体管路A与屏幕后背板散热器相连，屏幕后背板散热器通过液体管路A与平板蒸发器相连，所述平板蒸发器通过气体管路B与键盘底板散热器相连，键盘底板散热器通过液体管路B与平板环路热管蒸发器相连，由此形成环路；所述平板环路热管蒸发器中的蒸气通过气体管路A流入屏幕后背板散热器，将热量排散后蒸气冷凝成液体，液体通过液体管路A流入平板蒸发器后蒸发生成蒸气，蒸气通过气体管路B流经键盘底板散热器，冷却成液体后通过液体管路B回流到平板环路热管的储液器内；
在所述平板环路热管蒸发器与屏幕后背板连接的气体管路A上以及屏幕后背板与平板蒸发器连接的液体管路A上设置有柔性热关节。
作为本发明的一种优选方式，所述平板环路热管蒸发器与笔记本电脑中的CPU芯片贴合，所述平板蒸发器与笔记本电脑中的显卡芯片贴合。
作为本发明的一种优选方式，所述平板蒸发器为微槽道或管翅式结构。
作为本发明的一种优选方式，所述气体管路A、气体管路B、液体管路A和液体管路B为Φ3mm以下的不锈钢或铜或钛合金材质的中空管路。
作为本发明的一种优选方式，所述柔性热关节为高分子材料软管。
作为本发明的一种优选方式，所述柔性热关节为弹簧管。
作为本发明的一种优选方式，所述屏幕后背板散热器为管翅式。
作为本发明的一种优选方式，在键盘底板上设置有散热孔洞。
有益效果：
(1)平板环路热管的传热能力比传统热管大，可以解决更高功率的芯片散热问题。
(2)气体管路和液体管路为小直径金属管，适应小空间安装，且具有一定柔性(因为当管径小而长度长，自身具有柔性，可以弯折)，可以弯折，便于笔记本电脑内的布局设计。
(3)利用平板环路热管实现热量柔性、远距离传输，利用笔记本键盘底板和屏幕背板的空气自然对流散热，可取消风扇及散热器，减小了体积和重量；消除了风扇噪音，实现了静音散热；取消风扇减小了电池电功耗，可延长电脑待机时间；此外，取消风扇还避免了因风扇故障引起的电脑运行可靠性问题。
(4)在平板环路热管蒸发器与屏幕后背板连接的气体管路上以及屏幕后背板与平板蒸发器连接的液体管路上设置有柔性热关节，可以适应笔记本电脑屏幕的开合。
附图说明
图1为该笔记本电脑散热系统的布局示意图；
图2为平板蒸发器的结构示意图；
图3为采用高分子材料软管作为柔性热关节的示意图；
图4为采用弹簧作为柔性热关节的示意图；
图5为屏幕后背板上散热器布置示意图；
图6为键盘底板上散热器布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，取消了风扇及散热器组件，可有效减小安装空间，方便内部布局设计，提升运行可靠性，同时能够消除风扇引起的噪声，减少电功耗需求，提升电脑待机和使用时长。
该系统使用平板环路热管实现笔记本电脑内CPU和显卡芯片的热量收集、传输和排散。如图1所示，基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统包括：平板环路热管蒸发器、气体管路、液体管路、屏幕后背板散热器、键盘底板散热器和平板蒸发器。其中平板环路热管蒸发器与电脑CPU芯片贴合，平板环路热管蒸发器通过气体管路A与设置在屏幕后背板上的屏幕后背板散热器相连，屏幕后背板散热器通过液体管路A与和显卡GPU芯片贴合的平板蒸发器相连，平板蒸发器通过气体管路B与设置在键盘底板上的键盘底板散热器相连，键盘底板散热器通过液体管路B与平板环路热管蒸发器相连，由此形成环路。平板环路热管蒸发器中的蒸气通过气体管路A流入屏幕后背板散热器，通过空气自然对流的方式将热量排散后蒸气冷凝成液体，液体通过液体管路A流入平板蒸发器后蒸发生成蒸气，蒸气通过气体管路B流经键盘底板散热器，通过空气自然对流冷却成液体，最后通过液体管路B回流到平板环路热管的储液器内。
与CPU芯片贴合的平板环路热管蒸发器采用矩形平板环路热管中的蒸发器结构，充装有液体工质的储液器集成在蒸发器一侧，储液器向蒸发器供液，蒸发器吸收CPU芯片发出的热量，液体蒸发变成蒸汽。与显卡GPU芯片贴合的平板蒸发器为微槽道或管翅式结构，如图2所示，液体流经平板蒸发器，吸收显卡GPU芯片发出的热量，蒸发为气体。
其中气体管路A、气体管路B、液体管路A和液体管路B采用Φ3mm或以下的不锈钢、铜、钛合金等金属中空管路，具有一定柔性，可以弯折，便于布局。
由于普通金属管路无法满足屏幕和笔记本电脑本体开合对传输管路的柔性要求，因此在平板环路热管蒸发器与屏幕后背板连接的气体管路上以及屏幕后背板与平板蒸发器连接的液体管路上设置有柔性热关节，所述柔性热关节为高分子材料软管(如图3所示)或弹簧管(如图4所示)，由此实现柔性连接，气液可以通过柔性热关节流过，同时满足屏幕开合的柔性需求。
该散热系统使用屏幕后背板、键盘底板，利用自然对流的方式进行热量排散，屏幕后背板散热器为管翅式，如图5所示，即屏幕后背板带翅片强化自然对流散热效果。键盘底板可增加散热孔洞以有利于自然对流散热，如图6所示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，包括：平板环路热管蒸发器、屏幕后背板散热器、键盘底板散热器和平板蒸发器；所述平板环路热管蒸发器和平板蒸发器分别与笔记本电脑中需要散热的部件贴合；
其连接关系为：充装有液体工质的储液器集成在所述平板环路热管蒸发器一侧，所述储液器向所述平板环路热管蒸发器供液，所述平板环路热管蒸发器吸收与其贴合的散热部件的热量，将液体蒸发变成蒸气；所述平板环路热管蒸发器通过气体管路A与屏幕后背板散热器相连，屏幕后背板散热器通过液体管路A与平板蒸发器相连，所述平板蒸发器通过气体管路B与键盘底板散热器相连，键盘底板散热器通过液体管路B与平板环路热管蒸发器相连，由此形成环路；所述平板环路热管蒸发器中的蒸气通过气体管路A流入屏幕后背板散热器，将热量排散后蒸气冷凝成液体，液体通过液体管路A流入平板蒸发器后蒸发生成蒸气，蒸气通过气体管路B流经键盘底板散热器，冷却成液体后通过液体管路B回流到平板环路热管的储液器内；
在所述平板环路热管蒸发器与屏幕后背板连接的气体管路A上以及屏幕后背板与平板蒸发器连接的液体管路A上设置有柔性热关节。
2.如权利要求1所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述平板环路热管蒸发器与笔记本电脑中的CPU芯片贴合，所述平板蒸发器与笔记本电脑中的显卡芯片贴合。
3.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述平板蒸发器为微槽道或管翅式结构。
4.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述气体管路A、气体管路B、液体管路A和液体管路B为Φ3mm以下的不锈钢或铜或钛合金材质的中空管路。
5.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述柔性热关节为高分子材料软管。
6.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述柔性热关节为弹簧管。
7.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，所述屏幕后背板散热器为管翅式。
8.如权利要求1或2所述的基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统，其特征在于，在键盘底板上设置有散热孔洞。
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