CN107664454A - 回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置。该回路式热管包括第一液气转换腔、延伸件、管路、工作介质以及冷凝部。第一液气转换腔具有一出口端以及一入口端。延伸件与该第一液气转换腔为一件式结构，并自该第一液气转换腔向外延伸而与电子装置的一电子元件热接触。管路连接该出口端以及该入口端，并与第一液气转换腔共同形成一回路。工作介质填充于该管路以及该第一液气转换腔室内。冷凝部设置于该回路上。藉此，本发明可降低原先电子元件至液气转换腔之间的热阻并提升热传递的效率。

Description

回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置

技术领域

本发明关于散热装置，特别是关于一种可应用于电子装置内的回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置。

背景技术

回路式热管(Loop Heat Pipe)是一种散热装置，其利用两相变化过程中会吸收大量热的工作原理来达到快速将热导出的目的。请参考图1A以及图1B，现有的回路式热管2’包括有液气转换腔21’、冷凝部25’以及连通液气转换腔21’与冷凝部25’并形成完整回路的管路23’。其中，当回路式热管2’安装在电子装置1’中时，由于回路式热管2’的路径不一定刚好通过电子装置1’内发热的电子元件3’(例如芯片)，因此，为了能够将电子元件运作时所产生的热顺利传递至回路式热管中，常见的解决方法，即是在电子元件3’与回路式热管2’之间，搭接一个热管5’(或导热板)，间接地把电子元件3’所产生的热经由热管5’而传递至回路式热管2’中。不过由于热在不同的物体之间传递时，会因为材质不同以及接触面的空隙而产生热阻，因而当热从电子元件传递至热管、以及从热管传递至回路式热管时，不可避免地就会产生两段的热阻，当热阻累积越多，热的传递效率也会随着降低。因此，现有的设计仍有很大的改善空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够减少组装工序并提升热传递的效率的回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种回路式热管，可与一电子元件热接触，该回路式热管包括第一液气转换腔、延伸件、管路、工作介质以及冷凝部，该第一液气转换腔具有一出口端以及一入口端；该延伸件与该第一液气转换腔为一件式结构，并自该第一液气转换腔向外延伸而与该电子元件热接触；该管路连接该出口端以及该入口端，并与该第一液气转换腔共同形成一回路；该工作介质填充于该管路以及该第一液气转换腔室内；该冷凝部设置于该回路上。

较佳地，该回路式热管还包括储水腔，该储水腔设置于该管路与该第一液气转换腔的入口端之间，该延伸件仅自该第一液气转换腔向外延伸而不从该储水腔向外延伸。

较佳地，该延伸件还包括用以覆盖该电子元件的罩体。

较佳地，该冷凝部设置有下列的至少一元件：鳍片、热管、均温板、导热件以及风扇。

较佳地，该回路式热管还包括第二液气转换腔，其中，该延伸件与该第二液气转换腔为一件式结构，且该延伸件位于该第一液气转换腔与该第二液气转换腔之间。

较佳地，该回路式热管还包括一设置于该延伸件的外部的热管。

本发明还提供一种电子装置，包括电子元件以及回路式热管，该回路式热管包括第一液气转换腔、延伸件、管路、工作介质以及冷凝部，该第一液气转换腔具有一出口端以及一入口端；该延伸件自该第一液气转换腔向外延伸并与该电子元件热接触；该管路连接该出口端以及该入口端，并与该第一液气转换腔共同形成一回路；该工作介质填充于该管路以及该第一液气转换腔内；该冷凝部设置于该回路上；其中，该电子元件运作时所产生的热，藉由该延伸件传递至该第一液气转换腔后，将该第一液气转换腔内的该工作介质由液态转换成气态，该气态的工作介质由该出口端进入该管路中，而当该气态的工作介质流经该冷凝部时，则会从气态转换成液态，并经由该管路而进入该第一液气转换腔的入口端。

较佳地，该延伸件与该第一液气转换腔为一件式结构。

较佳地，该电子装置还包括储水腔，该储水腔设置于该管路与该第一液气转换腔的入口端之间，而且该延伸件仅自该第一液气转换腔向外延伸而不从该储水腔向外延伸。

较佳地，该延伸件还形成有用以覆盖该电子元件的罩体。

较佳地，该电子装置还包括导热罩以覆盖该电子元件，该延伸件与该导热罩热接触。

较佳地，该冷凝部设置有下列的至少一元件：鳍片、热管、均温板、导热件以及风扇。

较佳地，该电子装置还包括第二液气转换腔，其中，该延伸件与该第一液气转换腔以及该第二液气转换腔为一件式结构，且该延伸件位于该第一液气转换腔与该第二液气转换腔之间。

较佳地，该电子装置还包括一热管，该热管设置于该延伸件的外部。

本发明提出一种改良式的回路式热管设计，特别是在回路式热管的液气转换腔，向外延伸出一延伸件，并且让延伸件直接与发热的电子元件热接触。而藉由此种一件式的设计，本发明不但可以减少一次组装时的工序，同时也可降低电子元件与液气转换腔之间的热阻而提升热传递的效率。此外，针对芯片外围原本需要覆盖有导热盖的产品，本发明所提供的延伸件也可视情况额外形成有一盖体的结构，如此一来，应用本发明的回路式热管的电子装置，也可免去延伸件与导热盖之间的热阻而提升热传递的效率。

附图说明

图1A与图1B分别是现有回路式热管的架构示意图以及侧面示意图。

图2A与图2B分别是依据本发明的第一较佳具体实施例所提供的回路式热管以及电子装置的架构示意图与部分元件的侧面示意图。

图3A与图3B分别是本发明所提供的回路式热管，其延伸件从液气转换腔的底面以及侧壁向外延伸时的架构示意图。

图3C是本发明所提供的回路式热管，其液气转换腔为管状时的结构示意图。

图4A是本发明所提供的回路式热管，其延伸件更包括一罩体时的结构示意图。

图4B是本发明所提供的回路式热管，其延伸件与一导热罩热接触的架构示意图。

图5是依据本发明的第二较佳具体实施例所提供的回路式热管以及电子装置的架构示意图。

图6A与图6B分别是本发明所提供的回路式热管以及电子装置，具有多个储水腔、多个液气转换腔以及多个冷凝部时的架构示意图与部分元件的侧面示意图。

图7A与图7B分别是本发明所提供的回路式热管以及电子装置，在延伸件外部设置有热管时的架构示意图与部分元件的侧面示意图。

具体实施方式

请同时参照图2A以及图2B，依据本发明的第一较佳具体实施例提供一种回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置。回路式热管2，应用并安装于一电子装置1中，负责将电子装置1内电子元件3运作时所产生的热带走，使其维持正常的运作。电子装置1可以是桌上型电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机、主机、接口卡或是其他在运转时需要较佳温度控制的装置，本发明并不予以限制，只要能够将回路式热管安置于其中即可。而电子元件3则可为芯片、处理器或存储器等在运作时会产生热的元件，一般会安装在电子装置1内的一电路板4或是基板上。

依据本发明的第一较佳具体实施例所提供的回路式热管2，其主要组成包括有液气转换腔21、延伸件22、管路23、工作介质24以及冷凝部25等。其中，液气转换腔21为一腔体结构，具有一出口端21A以及一入口端21B，而延伸件22则与液气转换腔21为一件式的结构，自液气转换腔21向外延伸后与电子元件3热接触。管路23则连接液气转换腔21的出口端21A以及入口端21B，并且与液气转换腔21共同形成一完整回路。工作介质24则填充于管路23以及液气转换腔21内，其是在液气转换的过程中吸收热量，并在气液转换的过程中将热排出。冷凝部25设置于在管路23所形成的回路上，当气态的工作介质24通过冷凝部25时，冷凝部25会将工作介质24的热带走，使其从气态转换回液态，而液态的工作介质24最终又藉由管路23而回到液气转换腔21来进行下一次的液气转换。在本发明中，冷凝部25可选自鳍片、热管、均温板、导热件以及风扇元件，并且贴近管路23的外围，不过，冷凝部25本身也可形成有内部管路(图中未示)并且与管路23相互连接或连通，只要能够将工作介质24的热带走即可，本发明并不予以限制。

本实施例所提出的延伸件22，在结构上是从液气转换腔21向外延伸，两者在外观上为一件式的结构，不过，在制程上则有多种选择，可选择由同一种材质一体成型而成、由同一材质熔接或焊接而成、或者由不同的材质熔接或焊接而成，但最终都可成为一件式的结构。在本发明中，延伸件22作为液气转换腔21与电子元件3之间在热传导上的桥梁与媒介，延伸件22本身并非液气转换腔，不含有工作介质，也不执行液气转换的工作。而液气转换腔与延伸件在材料选择上，可选自导热效果好的材料，例如铜、铝、银、不锈钢、钛等金属、合金，甚至于是非金属材料均可。

而为了能够因应电子装置1内部在空间配置上的各种可能性，延伸件22可从液气转换腔21的不同位置向外延伸，举例来说，当采用薄型平板式的液气转换腔21时，其截面可以是矩形或近似矩形，此时，延伸件22可如图2B所示，从液气转换腔21的顶面211向外延伸；或者如图3A所示，从液气转换腔21的底面213向外延伸；又或者可如图3B所示，从液气转换腔21的侧壁212向外延伸，本发明并不予以限制。此外，液气转换腔21也可在其他较佳具体实施例中采用其他外形，甚至于在不同区段采用不同的外形，因而其截面可有多种的变化，例如圆形、矩形、椭圆形、多边形甚至于是不规则形，但是，只要具有腔体结构就可依照本发明而具体实施，例如图3C所显示的液气转换腔21，其外形为管状，因而具有圆形的截面，而延伸部22则是从液气转换腔21中间的位置而向外延伸，其同样也可在安装于电子装置1内时与电子元件3进行热接触。

在本实施例中，延伸件22与电子元件3进行热接触，本文所称的热接触，是指在热的传导上有所接触而言，而延伸件22与电子元件3在实际结构上则至少包含有直接接触以及间接接触这两种实施方式，当然也不排除两者非常靠近但在结构上未真正接触到的实施方式。就直接接触而言，延伸件22的表面直接贴合电子元件3的表面；间接接触则可在延伸件22与电子元件3之间设置有导热介质例如导热膏(图中未示)，或是如图4A所示，让延伸件22更形成有一罩体221来覆盖电子元件3，并且在罩体221跟电子元件3之间视需要设置有导热介质例如导热膏(图中未示)，或者如图4B所示，先在电子元件3外覆盖一导热罩6之后，延伸件22再与导热罩6贴合，并在延伸件与导热罩之间或是导热罩与电子元件之间，视需要而设置有导热介质例如导热膏(图中未示)。

本实施例所提供的液气转换腔21，其内部可设置有毛细结构(图中未示)，让工作介质24得以吸附于其中。在本发明中，毛细结构可以设置于整个液气转换腔21，也可仅设置于液气转换腔21的部分区段，本发明并不予以限制，只要电子元件3所产生的热，可利用延伸件22传导到毛细结构内的工作介质24，使其执行液气的转换即可。

请参照图5，依据本发明的第二较佳实施例提供一种回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置。第二较佳具体实施例与前述第一较佳具体实施例相比，其回路式热管2额外设置有一储水腔26，而其他组成与运作原理大致上与第一较佳具体实施例所提供的回路式热管相同，因而不再赘述。储水腔26设置在管路23与液气转换腔21的入口端21B之间，主要负责储存液态的工作介质24，在本实施例中，储水腔26与液气转换腔21，除了可分别形成有两个不同的腔体并予以区隔(例如在两者间设置有毛细结构来予以区隔)，也可是同一腔体但分属不同的区段，例如在一腔体中，于某一区段设置有毛细结构，并且于另一区段未设置有毛细结构，此时，设置有毛细结构的该区段可作为液气转换腔21之用，没有设置毛细结构的该区段则作为储水腔26之用。不过，不管液气转换腔21与储水腔26是同属一个腔体或者分属两个不同的腔体，本实施例所提出的设计重点，即是不让延伸件22从储水腔26的位置或区段向外延伸，而仅会让延伸件22从液气转换腔21的位置或区段向外延伸，此举是为了确保不会让储水腔26的液态工作介质被热转换为气态后，反向往冷凝部25的方向倒流，从而影响到回路式热管2原有的单向循环运作。此外，毛细结构可选自本领域常使用的粉末烧结毛细结构、金属网格毛细结构或纤维材料等，并不予以限制。

本发明所提供的回路式热管以及应用此回路式热管的电子装置，其设置在此回路中的液气转换腔以及冷凝部，除了可如第一较佳具体实施例所揭露，由一个液气转换腔21搭配一个冷凝部25的这样的组合外，也可在其他较佳具体实施例中，设置有多个液气转换腔及多个冷凝部，并且依循液气转换腔、冷凝部、液气转换腔、冷凝部这样的交错顺序而设置在回路式热管的回路中。此时，本发明所提供回路式热管的延伸部，位于多个液气转换腔之间且同时与多个液气转换腔同为一件式的结构，因而能降低热传递时的热阻，而且延伸件也会将电子元件运作时所产生的热，同时传递给多个液气转换腔来执行液气的转换。此外，当液气转换腔有搭配储水腔时，除了可如第二较佳具体实施例所揭露，由一个储水腔26搭配一个液气转换腔21以及一个冷凝部25这样的组合之外，也可在其他较佳具体实施例中，如图6A以及图6B所示，设置有多个储水腔26、多个液气转换腔21以及多个冷凝部25，并且依循储水腔26、液气转换腔21、冷凝部25、储水腔26、液气转换腔21、25冷凝部这样的交错顺序而设置在回路式热管的回路中。此时，本发明所提供回路式热管2的延伸件22，是位于多个液气转换腔之间且与多个液气转换腔21同为一件式的结构，因而仍能降低热传递时的热阻，同时也不让延伸件22从储水腔26的位置或区段向外延伸。而经由上述的设计，延伸件22就能将电子元件3运作时所产生的热，同时传递给多个液气转换腔21来执行液气的转换，并且确保不让储水腔26内的液态工作介质转换为气态，避免倒流的情况发生。

上述依据本发明的较佳具体实施例，其设计概念是藉由延伸件与液气转换腔为一件式的设计，而更有效率地将电子元件运作时所产生的热精准传递至液气转换腔来进行工作介质的液气转换。不过，若是电子元件运作时所产生的热，已超过驱动回路式热管运作所需的热能，并且在电子装置内仍有其他散热空间可以利用的话，本发明也可在其他具体实施例中，额外再设置一个冷凝部于延伸件的外部来分散多余的热能，例如可如图7A与图7B所示，在延伸件22的外部额外设置一个热管5，藉由回路式热管2以及热管5的双重功效，来更快将电子元件运作时所产生的热带走。

Claims (14)

1.一种回路式热管，可与一电子元件热接触，其特征在于，该回路式热管包括：

第一液气转换腔，具有一出口端以及一入口端；

延伸件，与该第一液气转换腔为一件式结构，并自该第一液气转换腔向外延伸而与该电子元件热接触；

管路，连接该出口端以及该入口端，并与该第一液气转换腔共同形成一回路；

工作介质，填充于该管路以及该第一液气转换腔室内；以及

冷凝部，设置于该回路上。

2.根据权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该回路式热管还包括储水腔，该储水腔设置于该管路与该第一液气转换腔的入口端之间，该延伸件仅自该第一液气转换腔向外延伸而不从该储水腔向外延伸。

3.根据权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该延伸件还包括用以覆盖该电子元件的罩体。

4.根据权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该冷凝部设置有下列的至少一元件：鳍片、热管、均温板、导热件以及风扇。

5.根据权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该回路式热管还包括第二液气转换腔，其中，该延伸件与该第二液气转换腔为一件式结构，且该延伸件位于该第一液气转换腔与该第二液气转换腔之间。

6.根据权利要求1所述的回路式热管，其特征在于，该回路式热管还包括一设置于该延伸件的外部的热管。

7.一种电子装置，其特征在于，包括：

电子元件；以及

回路式热管，该回路式热管包括：

第一液气转换腔，具有一出口端以及一入口端；

延伸件，自该第一液气转换腔向外延伸并与该电子元件热接触；

管路，连接该出口端以及该入口端，并与该第一液气转换腔共同形成一回路；

工作介质，填充于该管路以及该第一液气转换腔内；以及

冷凝部，设置于该回路上；

其中，该电子元件运作时所产生的热，藉由该延伸件传递至该第一液气转换腔后，将该第一液气转换腔内的该工作介质由液态转换成气态，该气态的工作介质由该出口端进入该管路中，而当该气态的工作介质流经该冷凝部时，则会从气态转换成液态，并经由该管路而进入该第一液气转换腔的入口端。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该延伸件与该第一液气转换腔为一件式结构。

9.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括储水腔，该储水腔设置于该管路与该第一液气转换腔的入口端之间，而且该延伸件仅自该第一液气转换腔向外延伸而不从该储水腔向外延伸。

10.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该延伸件还形成有用以覆盖该电子元件的罩体。

11.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括导热罩以覆盖该电子元件，该延伸件与该导热罩热接触。

12.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该冷凝部设置有下列的至少一元件：鳍片、热管、均温板、导热件以及风扇。

13.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括第二液气转换腔，其中，该延伸件与该第一液气转换腔以及该第二液气转换腔为一件式结构，且该延伸件位于该第一液气转换腔与该第二液气转换腔之间。

14.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括一热管，该热管设置于该延伸件的外部。