CN108174571B - 气冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本案提供一种气冷散热装置，包含载体、涡卷气流散热器、气体泵及通道连接器。载体设置于电子元件的一侧，包括导气端开口及排气端开口；涡卷气流散热器贴附于电子元件上，由涡卷状的导体线材及导热板构成具有涡卷气流通道的结构；气体泵设于载体上，封闭导气端开口，并与载体定义形成一腔室；通道连接器连接于载体与涡卷气流通道之间；借由驱动气体泵对载体的腔室导送气体，由该排气端开口经通道连接器将气体导送至涡卷气流通道中，形成涡卷快速气流，以对电子元件进行热交换，并将热交换后的气流经由涡卷气流散热器的排气开口排出。

Description

气冷散热装置

【技术领域】

本案是关于一种气冷散热装置，尤指一种利用气体泵提供驱动气流以进行散热的气冷散热装置。

【背景技术】

随着科技的进步，各种电子设备例如可携式电脑、平板电脑、工业电脑、可携式通讯装置、影音播放器等已朝向轻薄化、可携式及高效能的趋势发展，这些电子设备于其有限内部空间中必须配置各种高积集度或高功率的电子元件，为了使电子设备的运算速度更快和功能更强大，电子设备内部的电子元件于运作时将产生更多的热能，并导致高温。此外，这些电子设备大部分皆设计为轻薄、扁平且具紧凑外型，且没有额外的内部空间用于散热冷却，故电子设备中的电子元件易受到热能、高温的影响，进而导致干扰或受损等问题。

一般而言，电子设备内部的散热方式可分为主动式散热及被动式散热。主动式散热通常采用轴流式风扇或鼓风式风扇设置于电子设备内部，借由轴流式风扇或鼓风式风扇驱动气流，以将电子设备内部电子元件所产生的热能转移，俾实现散热。然而，轴流式风扇及鼓风式风扇在运作时会产生较大的噪音，且其体积较大不易薄型化及小型化，再则轴流式风扇及鼓风式风扇的使用寿命较短，故传统的轴流式风扇及鼓风式风扇并不适用于轻薄化及可携式的电子设备中实现散热。

再者，许多电子元件会利用例如表面粘贴技术(Surface Mount Technology,SMT)、选择性焊接(Selective Soldering)等技术焊接于印刷电路板(Printed CircuitBoard,PCB)上，然而采用前述焊接方式所焊接的电子元件，于经长时间处于高热能、高温环境下，容易使电子元件与印刷电路板相脱离，且大部分电子元件亦不耐高温，若电子元件长时间处于高热能、高温环境下，易导致电子元件的性能稳定度下降及寿命减短。

图1是为传统散热机构的结构示意图。如图1所示，传统散热机构是为一被动式散热机构，其包括热传导板12，该热传导板12是借由一导热胶13与一待散热的电子元件11相贴合，借由导热胶13以及热传导板12所形成的热传导路径，可使电子元件11利用热传导及自然对流方式达到散热。然而，前述散热机构的散热效率较差，无法满足应用需求。

有鉴于此，实有必要发展一种气冷散热装置，以解决现有技术所面临的问题。

【发明内容】

本案的目的在于提供一种气冷散热装置，其可应用于各种电子设备，并可透过涡卷快速气流以对电子设备内部的产热的热源进行强制散热，俾提升散热效能，降低噪音，且使电子设备内部电子元件的性能稳定并延长使用寿命。

本案的另一目的在于提供一种气冷散热装置，其具有温控功能，可依据电子设备内部的热源的温度变化，控制气体泵的运作，俾提升散热效能，以及延长气冷散热装置的使用寿命。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种气冷散热装置，用于对电子元件散热，包含：一载体，设置于该电子元件的一侧，且包括一导气端开口及一排气端开口；一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件上，其是由一导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该涡卷气流通道内部的一中心端；一气体泵，固设于该载体上，且封闭该导气端开口，且与该载体共同定义形成一腔室；以及一通道连接器，连接于该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道之间，以导送气体；借由驱动该气体泵，对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道中，以形成一涡卷快速气流，并对该电子元件进行热交换，且将与该电子元件进行热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

为达上述目的，本案的另一较广义实施样态为提供一种气冷散热装置，用以对一电子元件散热，包含：一载体，设置于该电子元件的一侧，且包括一导气端开口及一排气端开口；一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件所接触的一热传导材料上，其是由一导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该涡卷气流通道内部的一中心端；一气体泵，固设于该载体上，且封闭该导气端开口，且与该载体共同定义形成一腔室；以及一通道连接器，连接于该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道之间，以导送气体；借由驱动该气体泵，对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道中，以形成一涡卷快速气流，并对该热传导材料进行热交换，以将该电子元件所产的热透过该热传导材料进行热交换，且将热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

为达上述目的，本案的又一较广义实施样态为提供一种气冷散热装置，用于对一电子元件散热，包含：两载体，设置于该电子元件的两相对侧，且各包括一导气端开口及一排气端开口；一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件上，其是由两导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一双涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该双涡卷气流通道内部的一中心端；两气体泵，分别固设于其相对应的该载体上，且各对应封闭该载体的该导气端开口，并分别与该载体共同定义形成一腔室；以及两通道连接器，分别连接于其对应的该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道之间，以导送气体；借由驱动该两气体泵，以分别对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道中，以形成一双涡卷快速气流，并对电子元件进行热交换，且将与该电子元件进行热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

为达上述目的，本案的另一较广义实施样态为提供一种气冷散热装置，用以对一电子元件散热，包含：两载体，设置于该电子元件的两相对侧，且各包括一导气端开口及一排气端开口；一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件所接触的一热传导材料上，其是由两导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一双涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该双涡卷气流通道内部的一中心端；两气体泵，分别固设于其相对应的该载体上，且各对应封闭该载体的该导气端开口，并分别与该载体共同定义形成一腔室；以及两通道连接器，分别连接于其对应的该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道之间，以导送气体；借由驱动该两气体泵，以分别对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道中，以形成一双涡卷快速气流，并对该热传导材料进行热交换，以将该电子元件所产的热透过该热传导材料进行热交换，且将热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

【附图说明】

图1为传统散热机构的结构示意图。

图2为本案第一较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。

图3为图2所示的气冷散热装置的涡卷气流散热器的结构示意图

图4为图2所示的气冷散热装置的控制系统的架构示意图。

图5为本案第二较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。

图6A及6B分别为本案第一较佳实施例的气冷散热装置的气体泵于不同视角的分解结构示意图。

图7为图6A及6B所示的气体泵的压电致动器的剖面结构示意图。

图8为图6A及6B所示的气体泵的剖面结构示意图。

图9A至9E为图6A及6B所示的气体泵作动的流程结构图。

图10为本案第三较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。

图11为图10所示的气冷散热装置的涡卷气流散热器的结构示意图。

图12为本案第四较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本案。

请参阅图2，其为本案第一较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。如图2所示，本案的气冷散热装置2可应用于一电子设备，例如但不限于可携式电脑、平板电脑、工业电脑、可携式通讯装置、影音播放器…等，但不以此为限，并用以对电子设备内产热的热源进行散热，以本实施例为例，该产热的热源即为图中所示的电子元件A，且于本实施例中，产热的电子元件A更可透过一导热介质，例如：导热胶C，以贴附于另一热传导材料，例如：热传导板B，上，借此，可使电子元件A所产生的热透过热传导板B以传导的方式进行散热，同时更可透过本案的气冷散热装置2以进行更有效率的强制散热。于本实施例中，气冷散热装置2包含载体20、涡卷气流散热器21、气体泵22以及通道连接器23，其中载体20是设置于电子元件A的一侧，且包括导气端开口202及排气端开口203；而涡卷气流散热器21则贴附设置于电子元件A上，且涡卷气流散热器21是由导热板210及导体线材211所构成，其是由导体线材211形成涡卷状，并以薄形的导热板210覆盖于其上，以构成具有涡卷气流通道211a的结构，且导热板210上更设置排气开口210a，以对应于涡卷气流通道211a内部的中心端211b(如图3所示)；气体泵22是固设于载体20上，且组装定位于载体20的导气端开口202上，并封闭该导气端开口202，且该气体泵22是与载体20共同定义形成一腔室201；通道连接器23则对应连接于载体20的排气端开口203与涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a之间，以导送气体。借由驱动气体泵22，对载体20的腔室201导送气体，以将气流经由导气端开口202导入载体20中，再由排气端开口203排出，并经由通道连接器23将气体导送至涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a中，以形成一涡卷快速气流，并对电子元件A进行热交换，且将与该电子元件A进行热交换后的气流经由涡卷气流散热器21的排气开口210a排出，俾实现对电子元件A的散热。

于一些实施例中，载体20是可为但不限为一框体结构，且其外观尺寸大致对应于气体泵22，但不以此为限，并可对应罩盖该气体泵22上，且使其导气端开口202与气体泵22对应连通设置，俾使该载体20可与气体泵22共同定义形成腔室201，以供气流流通。如图所示，载体20的排气端开口203是设置于载体20的一侧面上，且与通道连接器23的一端相连通，于本实施例中，通道连接器23是可为一连通管线，但不以此为限；故通道连接器23的一端连接于载体20的排气端开口203，另一端则与涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a的导入口211c(如图3所示)相连通，借此，当气体泵22驱动后，则可将气流自载体20经通道连接器23而输送至涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a中，以对电子元件A进行热交换。如前所述，于本实施例中，电子元件A的第二表面A2是透过导热胶C而贴附设置于热传导板B上，并可透过热传导板B的热传导路径进行传导的被动散热。且于一些实施例中，气体泵22亦可一并对应设置于热传导板B上，但不以此为限。且该热传导板B是由高热传导系数材料制成，该高热传导系数材料例如可为但不限为人工石墨。

于本实施例中，气体泵22是为一压电致动气体泵，用以驱动气体流动，以将气体由气冷散热装置2之外部经由气体泵22的入口22a输入，透过气体泵22的压电致动，以产生足够的气压，并推动气体快速地经由载体20的导气端开口202导入腔室201中，再由排气端开口203排出，并经由通道连接器23将气体导送至涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a中，以形成一涡卷快速气流，并透过此涡卷快速气流以对电子元件A进行热交换，再促使热交换后的气流经由涡卷气流散热器21的排气开口210a排出至气冷散热装置2之外部。以及，如图2所示，由于气体泵22是连续地作动，是以其是持续地导入冷空气，使电子元件A可与连续导入的涡卷快速气流进行热交换，借此可达成循环式的热对流散热装置，同时更可提高散热效能，进而增加电子元件A的性能稳定度及寿命。

请同时参阅图2及图3，其中图3为图2所示的气冷散热装置的涡卷气流散热器的结构示意图。如图3所示，本案的涡卷气流散热器21是由导热板210及导体线材211所构成，其中导热板210的中央是设有排气开口210a，用以供气体流出，而导体线材211则弯曲成涡卷状，并与导热板210对应组装，进而以构成具有涡卷气流通道211a的结构，该涡卷气流通道211a是具有导入口211c及中心端211b，该导入口211c是与通道连接器23相连通，而中心端211b则对应于导热板210的排气开口210a。以本实施例为例，涡卷气流散热器21的组装方式是采以先将导体线材211弯曲为涡卷状，并直接贴附于作为热源的电子元件A的第一表面A1上，再将导热板210对应覆盖于涡卷状的导体线材211上，借由该导体线材211的线径以做为涡卷气流通道211a的区隔，同时透过导热板210的封盖密封，以构成本案的涡卷气流散热器21，此制程不仅简单、易于实施，且可供生产者因应电子设备外壳内的所能容纳垂直高度，进而可选择适合的导体线材的线径及薄型的导热板的板厚以组构形成所需求的涡卷气流散热器21。借此，当气体由通道连接器23导送至涡卷气流散热器21的导入口211c后，则可透过涡卷气流通道211a以导引及限制气体的流动方向，俾形成一涡卷快速气流，且由于此涡卷快速气流是直接与电子元件A的第一表面A1接触，是以可有效率地与电子元件A进行热交换，再使热交换后的气体由该涡卷气流通道211a的中心端211b对应导送至导热板210的排气开口210a，以排出于气冷散热装置2之外。

于一些实施例中，导体线材211及导热板210的材质可为但不限为金属导体材质，例如：铜，但不以此为限。以及，该导热板210是可为但不限为一薄型的导热板210，其板件厚度的较佳值为1mm，但不以此为限，且该导体线材211的线径的较佳值则可为2mm，亦不以此为限，透过此等导热板210的板件厚度与导体线材211的线径高度的搭配，则可构成应用于本实施例的整体高度为3mm的涡卷气流散热器21，如此薄型化的涡卷气流散热器21极适合薄型化及小型化设计趋势。当然，如前所述，涡卷气流散热器21的导热板210的板件厚度与导体线材211的线径高度是可依照实际施作情形而任施变化，并不以此为限。

请同时参阅图2及图4，图4为图2所示的气冷散热装置的控制系统的架构示意图。于本实施例中，气冷散热装置2更具有控制系统，用以控制气冷散热装置2的运作；于本实施例中，该控制系统的架构是如图4所示，包含控制单元24及温度传感器25，但不以此为限；其中控制单元24是与气体泵22电连接，用以对应控制气体泵22的运作。于本实施例中，该温度传感器25亦与控制单元24电连接，且其主要用以检测热源26的温度，并输出一对应的感测信号至控制单元24，进而由控制单元24控制该气体泵22的作动。于一些实施例中，热源26是可为产热的电子元件A、或是接触于电子元件A的热传导板B、或是其他产热的装置，均不以此为限。如图2所示，当该热源26是为电子元件A时，则温度传感器25所设置的位置即为邻近于电子元件A，以对应感测该电子元件A附近的温度，又或者是，其亦可直接贴附于电子元件A上，以直接感测电子元件A的温度，并将一感测信号输出至控制单元24。当控制单元24接收到温度传感器25传送而来的感测信号后，其则会依据温度传感器25的感测信号，判断该电子元件A的温度是否高于一温度门槛值；当控制单元24判断该电子元件A的温度高于该温度门槛值时，则会对应发出一控制信号至气体泵22，以致能气体泵22运作，借此使气体泵22驱动气流透过通道连接器23快速流动至涡卷气流散热器21，以对电子元件A进行热交换，将电子元件A所产的热能迅速移除至气冷散热装置2外；同时，冷空气亦持续地再被气体泵22吸入，如此以进行持续的热交换循环，俾使电子元件A可有效散热冷却并降低温度。反之，当控制单元24判断该电子元件A的温度低于该温度门槛值时，则会发出另一对应的控制信号至气体泵22，以停止气体泵22运作，借此可避免气体泵22持续运作而导致寿命减短，降低额外的能量的耗损。是以，透过此控制系统的设置，不仅可控制气体泵22的运作，同时更可针对热源进行温度控制，即为使气冷散热装置2的气体泵22于电子元件A温度过热时可进行强制散热冷却，并于电子元件A温度降低后停止运作，借此可避免气体泵22持续运作而导致寿命减短，降低额外的能量的耗损，亦可使电子元件A于一较佳温度环境下运作，提高电子元件A的稳定度。

请参阅图5，其为本案第二较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。如图5所示，气冷散热装置2’同样包含载体20’、涡卷气流散热器21’、气体泵22’以及通道连接器23’，其中载体20’亦设置于电子元件A的一侧，且包括导气端开口202’及排气端开口203’；涡卷气流散热器21’亦由导热板210’及导体线材211’所构成；气体泵22’亦固设于载体20’上，且与载体20’共同定义形成腔室201’；以及通道连接器23’是对应连通于载体20’的排气端开口203’与涡卷气流散热器21’的涡卷气流通道211a’之间。是以于本实施例中，该载体20’、涡卷气流散热器21’、气体泵22’以及通道连接器23’的结构及连接关系大致与前述实施例相同，惟于本实施例中，涡卷气流散热器21’是设置于电子元件A所接触的热传导材料，即热传导板B上，意即其是非为直接设置于电子元件A上，而是将电子元件A及其所连接的热传导板B共同视为热源，并将涡卷气流散热器21’设置于热传导板B的第一表面B1，且该热传导板B的另一相对的第二表面B2则为透过一导热介质，例如：导热胶C，以贴附于电子元件A的第二表面A2上。

于本实施例中，虽涡卷气流散热器21’是对应组装贴附于热传导板B上，然如前所述，当气体泵22’压电致动后，是可将气流经由载体20’的导气端开口202’导入腔室201’中，再由排气端开口203’排出，并经由通道连接器23’将气体导送至涡卷气流散热器21’的涡卷气流通道211a’中，以形成一涡卷快速气流，并对作为热传导材料的热传导板B进行热交换，以将电子元件A所产的热透过热传导板B进行热交换，并将热交换后的气流经由涡卷气流散热器21’的排气开口210a’排出，俾实现对电子元件A及热传导板B的散热。由此实施例可见，涡卷气流散热器21’所设置的位置并不限定于需直接贴附于电子元件A上，其亦可透过设置于与电子元件A接触的热传导材料，例如：热传导板B，上，以将热源所产生的热迅速地移除，同样可达到对电子设备内部的产热的热源进行强制散热，俾提升散热效能，降低噪音等功效。又，于本实施例中，气冷散热装置2’同样可透过设置于热传导板B上的温度传感器25’以检测热传导板B的温度，并将感测信号传送至控制单元(未图示)，进而以控制气体泵22’的运作，以达成温度调控的目的，然这些温度传感器25’设置的位置、以及控制系统相关的连接关系及作动方式均已于前述实施例中详述，故于此不再赘述。

请同时参阅图6A、图6B、图7及图8，图6A及6B分别为本案第一较佳实施例的气冷散热装置的气体泵于不同视角的分解结构示意图，图7为图6A及6B所示的气体泵的压电致动器的剖面结构示意图，以及图8为图6A及6B所示的气体泵的剖面结构示意图。如图6A、6B、7及8所示，气冷散热装置2的气体泵22是为一压电致动气体泵，且包括进气板221、共振片222、压电致动器223、绝缘片2241、2242及导电片225等结构，其中压电致动器223是对应于共振片222而设置，并使进气板221、共振片222、压电致动器223、绝缘片2241、导电片225及另一绝缘片2242等依序堆叠设置，其组装完成的剖面图是如图8所示。

于本实施例中，进气板221具有至少一进气孔221a，其中进气孔221a的数量以4个为较佳，但不以此为限。进气孔221a是贯穿进气板221，用以供气体自装置外顺应大气压力的作用而自入口22a沿该至少一进气孔221a流入气体泵22的中。进气板221上具有至少一汇流排孔221b，用以与进气板221另一表面的该至少一进气孔221a对应设置。于汇流排孔221b的中心交流处是具有中心凹部221c，且中心凹部221c是与汇流排孔221b相连通，借此可将自该至少一进气孔221a进入汇流排孔221b的气体引导并汇流集中至中心凹部221c，以实现气体传递。于本实施例中，进气板221具有一体成型的进气孔221a、汇流排孔221b及中心凹部221c，且于中心凹部221c处即对应形成一汇流气体的汇流腔室，以供气体暂存。于一些实施例中，进气板221的材质可为例如但不限于不锈钢材质所构成。于另一些实施例中，由该中心凹部221c处所构成的汇流腔室的深度与汇流排孔221b的深度相同，但不以此为限。共振片222是由一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片222上具有一中空孔洞2220，是对应于进气板221的中心凹部221c而设置，以使气体流通。于另一些实施例中，共振片222是可由一铜材质所构成，但不以此为限。

压电致动器223是由一悬浮板2231、一外框2232、至少一支架2233以及一压电片2234所共同组装而成，其中，该压电片2234贴附于悬浮板2231的第一表面2231c，用以施加电压产生形变以驱动该悬浮板2231弯曲振动，以及该至少一支架2233是连接于悬浮板2231以及外框2232之间，于本实施例中，该支架2233是连接设置于悬浮板2231与外框2232之间，其两端点是分别连接于外框2232、悬浮板2231，以提供弹性支撑，且于支架2233、悬浮板2231及外框2232之间更具有至少一空隙2235，该至少一空隙2235是与导气端开口202相连通，用以供气体流通。应强调的是，悬浮板2231、外框2232以及支架2233的型态及数量不以前述实施例为限，且可依实际应用需求变化。另外，外框2232是环绕设置于悬浮板2231之外侧，且具有一向外凸设的导电接脚2232c，用以供电连接的用，但不以此为限。

悬浮板2231是为一阶梯面的结构(如图7所示)，意即于悬浮板2231的第二表面2231b更具有一凸部2231a，该凸部2231a可为但不限为一圆形凸起结构。悬浮板2231的凸部2231a是与外框2232的第二表面2232a共平面，且悬浮板2231的第二表面2231b及支架2233的第二表面2233a亦为共平面，且该悬浮板2231的凸部2231a及外框2232的第二表面2232a与悬浮板2231的第二表面2231b及支架2233的第二表面2233a之间是具有一特定深度。悬浮板2231的第一表面2231c，其与外框2232的第一表面2232b及支架2233的第一表面2233b为平整的共平面结构，而压电片2234则贴附于此平整的悬浮板2231的第一表面2231c处。于另一些实施例中，悬浮板2231的型态亦可为一双面平整的板状正方形结构，并不以此为限，可依照实际施作情形而任施变化。于一些实施例中，悬浮板2231、支架2233以及外框2232是可为一体成型的结构，且可由一金属板所构成，例如但不限于不锈钢材质所构成。又于另一些实施例中，压电片2234的边长是小于该悬浮板2231的边长。再于另一些实施例中，压电片2234的边长是等于悬浮板2231的边长，且同样设计为与悬浮板2231相对应的正方形板状结构，但并不以此为限。

气体泵22的绝缘片2241、导电片225及另一绝缘片2242是依序对应设置于压电致动器223的下，且其形态大致上对应于压电致动器223之外框2232的形态。于一些实施例中，绝缘片2241、2242是由绝缘材质所构成，例如但不限于塑胶，俾提供绝缘功能。于另一些实施例中，导电片225可由导电材质所构成，例如但不限于金属材质，以提供电导通功能。于本实施例中，导电片225上亦可设置一导电接脚225a，以实现电导通功能。

于本实施例中，气体泵22是依序由进气板221、共振片222、压电致动器223、绝缘片2241、导电片225及另一绝缘片2242等堆叠而成，且于共振片222与压电致动器223之间是具有一间隙h，于本实施例中，是于共振片222及压电致动器223之外框2232周缘之间的间隙h中填入一填充材质，例如但不限于导电胶，以使共振片222与压电致动器223的悬浮板2231的凸部2231a之间可维持该间隙h的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板2231的凸部2231a与共振片222保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音产生可被降低。于另一些实施例中，亦可借由加高压电致动器223之外框2232的高度，以使其与共振片222组装时增加一间隙，但不以此为限。

于本实施例中，共振片222具有一可动部222a及一固定部222b，当进气板221、共振片222与压电致动器223依序对应组装后，于可动部222a处可与其上的进气板221共同形成一汇流气体的腔室，且在共振片222与压电致动器223之间更形成一第一腔室220，用以暂存气体，且第一腔室220是透过共振片222的中空孔洞2220而与进气板221的中心凹部221c处的腔室相连通，且第一腔室220的两侧则由压电致动器223的支架2233之间的空隙2235而与设置于其下的导气端开口202相连通。

图9A至9E为图6A及6B所示的气体泵作动的流程结构图。请参阅图8、图9A至图9E，本案的气体泵的作动流程简述如下。当气体泵22进行作动时，压电致动器223受电压致动而以支架2233为支点，进行垂直方向的往复式振动。如第9A图所示，当压电致动器223受电压致动而向下振动时，由于共振片222是为轻、薄的片状结构，是以当压电致动器223振动时，共振片222亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，即为共振片222对应中心凹部221c的部分亦会随的弯曲振动形变，即该对应中心凹部221c的部分是为共振片222的可动部222a，是以当压电致动器223向下弯曲振动时，此时共振片222对应中心凹部221c的可动部222a会因气体的带入及推压以及压电致动器223振动的带动，而随着压电致动器223向下弯曲振动形变，则气体由进气板221上的至少一进气孔221a进入，并透过至少一汇流排孔221b以汇集到中央的中心凹部221c处，再经由共振片222上与中心凹部221c对应设置的中空孔洞2220向下流入至第一腔室220中。其后，由于受压电致动器223振动的带动，共振片222亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，如第9B图所示，此时共振片222的可动部222a亦随的向下振动，并贴附抵触于压电致动器223的悬浮板2231的凸部2231a上，使悬浮板2231的凸部2231a以外的区域与共振片222两侧的固定部222b之间的汇流腔室的间距不会变小，并借由此共振片222的形变，以压缩第一腔室220的体积，并关闭第一腔室220中间流通空间，促使其内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电致动器223的支架2233之间的空隙2235而向下穿越流动。之后，如图9C所示，共振片222的可动部222a向上弯曲振动形变，而回复至初始位置，且压电致动器223受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室220的体积，惟此时由于压电致动器223是向上抬升，因而使得第一腔室220内的气体会朝两侧流动，进而带动气体持续地自进气板221上的至少一进气孔221a进入，再流入中心凹部221c所形成的腔室中。之后，如第9D图所示，该共振片222受压电致动器223向上抬升的振动而共振向上，此时共振片222的可动部222a亦随的向上振动，进而减缓气体持续地自进气板221上的至少一进气孔221a进入，再流入中心凹部221c所形成的腔室中。最后，如图9E所示，共振片222的可动部222a亦回复至初始位置。由此实施态样可知，当共振片222进行垂直的往复式振动时，是可由其与压电致动器223之间的间隙h以增加其垂直位移的最大距离，换句话说，于该两结构之间设置间隙h可使共振片222于共振时可产生更大幅度的上下位移。是以，在经此气体泵22的流道设计中产生压力梯度，使气体高速流动，并透过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，以完成气体输送作业，即使在排出端有气压的状态下，仍有能力持续将气体推入导气端腔室，并可达到静音的效果，如此重复第9A至9E图的气体泵22作动，即可使气体泵22产生一由外向内的气体传输。

承上所述，透过上述气体泵22的作动，将气体自载体20的导气端开口202导入载体20的腔室201内，再由排气端开口203排出，并经由通道连接器23将气体导送至涡卷气流散热器21的涡卷气流通道211a中，以形成一涡卷快速气流，并对一热源，例如：电子元件A或是热传导板B进行热交换，并将热交换后的气流经由涡卷气流散热器21的排气开口210a排出至气冷散热装置2之外部，借此以提高散热冷却的效率，进而增加电子元件A的性能稳定度及寿命。

请同时参阅图10及图11，图10为本案第三较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图，图11为图10所示的气冷散热装置的涡卷气流散热器的结构示意图。如图10所示，气冷散热装置3包含：两载体30A、30B、涡卷气流散热器31、两气体泵32A、32B、两通道连接器33A、33B，其中该两载体30A、30B、两气体泵32A、32B、两通道连接器33A、33B均为相同且相互对应设置的结构，意即每一载体30A、30B是与前述两实施例的载体20、20’的结构相同、气体泵32A、32B亦与前述实施例的气体泵22、22’相同，当然通道连接器33A、33B亦同样为连通于载体30A、30B及涡卷气流散热器31之间的管线结构，但不以此为限。惟于本实施例中，两载体30A、30B是分别对应设置于电子元件A的两相对侧，且各包括导气端开口302a、302b及排气端开口303a、303b；且涡卷气流散热器31是贴附设置于电子元件A上，并由两导体线材311、312(如第11图所示)形成涡卷状，并以导热板310覆盖于其上以构成具有一双涡卷气流通道311a、312a(如第11图所示)的结构；且该两气体泵32A、32B分别固设于其相对应的载体30A、30B上，且各对应封闭载体30A、30B的导气端开口302a、302b，并分别与载体30A、30B共同定义形成腔室301a、301b；以及两通道连接器33A、33B分别连接于其对应的载体30A、30B的排气端开口303a、303b与涡卷气流散热器31的双涡卷气流通道311a、312a之间，以导送气体；借由驱动该两气体泵32A、32B，以分别对载体30A、30B的腔室301a、301b导送气体，并由载体30A、30B的排气端开口303a、303b排出，经由通道连接器33A、33B将气体导送至涡卷气流散热器31的双涡卷气流通道311a、312a中，以形成双涡卷快速气流，并对电子元件A进行热交换，且将与该电子元件A进行热交换后的气流经由涡卷气流散热器31的排气端开口310a排出。

如图10及图11所示，本案的涡卷气流散热器31是由导热板310及两导体线材311、312所构成，其中导热板310的中央是设有排气开口310a，用以供气体流出，而两导体线材311、312则对应弯曲成涡卷状，并与导热板310对应组装，进而以构成具有双涡卷气流通道311a、312a的结构，该双涡卷气流通道311a、312a是具有两导入口311c、312c及两中心端311b、312b，该两导入口311c、312c是分别与通道连接器33A、33B对应连通，且两中心端311b、312b则共同对应于导热板310中央的排气开口310a。于本实施例中，涡卷气流散热器31的组装设置方式及其尺寸高度等条件均与前述实施例相仿，故不再赘述的。借此，当设置于电子元件A两相对侧的该两气体泵32A、32B压电致动后，则可将气体分别透过其对应的载体30A、30B的排气端开口303a、303b而导送至该两通道连接器33A、33B，再各自导送至涡卷气流散热器31的两导入口311c、312c，并使气体于该双涡卷气流通道311a、312a中形成双涡卷快速气流，俾可直接对电子元件A进行热交换，且将与该电子元件A进行热交换后的气流经由涡卷气流散热器31的排气端开口310a排出。可想而知，此双涡卷快速气流相较于单涡卷快速气流更可迅速、有效率地带走电子元件A所产生的热能，是以透过本实施例设置两气体泵32A、32B、以及具有双涡卷气流通道311a、312a的涡卷气流散热器31，则更有效提升气冷散热装置3的散热冷却效率。

请参阅图12，其为本案第四较佳实施例的气冷散热装置的结构示意图。如图12所示，气冷散热装置3’同样包含两载体30A’、30B’、涡卷气流散热器31’、两气体泵32A’、32B’以及两通道连接器33A’、33B’，其中该两载体30A’、30B’亦对应设置于电子元件A的两相对侧，且各包括导气端开口302a’、302b’及排气端开口303a’、303b’；涡卷气流散热器31’亦由导热板310’及两导体线材311’、312’所构成，且具有双涡卷气流通道311a’、312a’；气体泵32A’、32B’亦分别固设于其相对应的载体30A’、30B’上，且分别与载体30A’、30B’共同定义形成腔室301a’、301b’；以及两通道连接器33A’、33B’分别连接于其对应的载体30A’、30B’的排气端开口303a’、303b’与涡卷气流散热器31’的双涡卷气流通道311a’、312a’之间；是以于本实施例中，该两载体30A’、30B’、涡卷气流散热器31’、两气体泵32A’、32B’以及两通道连接器33A’、33B’的结构及连接关系大致与前述实施例相同，惟于本实施例中，涡卷气流散热器31’是设置于电子元件A所接触的热传导材料，即热传导板B上，意即其是非为直接设置于电子元件A上，而是将电子元件A及其所连接的热传导板B共同视为热源，并将涡卷气流散热器31’设置于热传导板B上，以进行热交换。

故于本实施例中，当该两气体泵32A’、32B’压电致动后，是可将气流分别经由两载体30A’、30B’的导气端开口302a’、302b’导入腔室302a’、302b’中，再由排气端开口303a’、303b’排出，并分别经由该两通道连接器33A’、33B’将气体导送至涡卷气流散热器31’的双涡卷气流通道311a’、312a’中，以形成双涡卷快速气流，并对作为热传导材料的热传导板B进行热交换，以将电子元件A所产的热透过热传导板B进行热交换，并将热交换后的气流经由涡卷气流散热器31’的排气开口310a’排出，俾实现对电子元件A及热传导板B的散热。

由前述这些实施例可见，本案的气冷散热装置主要透过气体泵搭配对应的载体及通道连接器以将气体输送至涡卷气流散热器中，形成涡卷快速气流，进而对热源进行强制散热，然其所设置的气体泵的数量、或是涡卷气流散热器所设置的位置、其形态、尺寸…等，均可依照实际施作情形而任施变化，并不以前述实施态样为限。且无论于哪一实施态样中，均可透过于热源附近设置温度传感器，以监控热源温度，并可持续地将该感测信号回馈至控制单元中，以对气体泵进行相对应的控制，进而可有效调节电子设备内部电子元件的温度。

综上所述，本案提供一种气冷散热装置，其可应用于各种电子设备以对其内部的电子元件散热，并可透过涡卷快速气流以对电子设备内部的产热的热源进行循环式的强制散热，俾提升散热效能，降低噪音，且使电子设备内部电子元件的性能稳定并延长使用寿命。此外，本案的气冷散热装置具有轻、薄、体积小、易于设置于薄型化及小型化电子设备内的优点，且其更具有温控功能，可依据电子设备内部电子元件的温度变化，控制气体泵的运作，俾提升散热效能，以及延长散热装置的使用寿命。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

【符号说明】

11：电子元件

12：热传导板

13：导热胶

2、2’、3、3’：气冷散热装置

20、20’、30A、30B、30A’、30B’：载体

201、201’、301a、301b、301a’、301b’：腔室

202、202’、302a、302b、302a’、302b’：导气端开口

203、203’、303a、303b、303a’、303b’：排气端开口

21、21’、31、31’：涡卷气流散热器

210、210’、310、310’：导热板

210a、210a’、310a、310a’：排气开口

211、211’、311、312、311’、312’：导体线材

211a、211a’：涡卷气流通道

211b、311b、312b：中心端

211c、311c、312c：导入口

22、22’、32A、32B、32A’、32B’：气体泵

22a：入口

220：第一腔室

221：进气板

221a：进气孔

221b：汇流排孔

221c：中心凹部

222：共振片

222a：可动部

222b：固定部

2220：中空孔洞

223：压电致动器

2231：悬浮板

2231a：凸部

2231b：第二表面

2231c：第一表面

2232：外框

2232a：第二表面

2232b：第一表面

2232c：导电接脚

2233：支架

2233a：第二表面

2233b：第一表面

2234：压电片

2235：空隙

2241、2242：绝缘片

225：导电片

225a：导电接脚

23、23’、33A、33B、33A’、33B’：通道连接器

24：控制单元

25、25’：温度传感器

26：热源

311a、312a、311a’、312a’：双涡卷气流通道

A：电子元件

A1：电子元件的第一表面

A2：电子元件的第二表面

B：热传导板

B1：热传导板的第一表面

B2：热传导板的第二表面

C：导热胶

Claims (10)

1.一种气冷散热装置，用以对一电子元件散热，其特征在于，包含：

一载体，设置于该电子元件的一侧，且包括一导气端开口及一排气端开口；

一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件上，其由一导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该涡卷气流通道内部的一中心端；

一气体泵，固设于该载体上，且封闭该导气端开口，且与该载体共同定义形成一腔室；以及

一通道连接器，连接于该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道之间，以导送气体；

借由驱动该气体泵，对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道中，以形成一涡卷快速气流，并对该电子元件进行热交换，且将与该电子元件进行热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

2.如权利要求1所述的气冷散热装置，其特征在于，该气体泵为一压电致动气体泵。

3.如权利要求2所述的气冷散热装置，其特征在于，该压电致动气体泵包括：

一进气板，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及构成一汇流腔室的一中心凹部，其中该至少一进气孔供导入气流，该汇流排孔对应该进气孔，且引导该进气孔的气流汇流至该中心凹部所构成的该汇流腔室；

一共振片，具有一中空孔对应于该汇流腔室，且该中空孔的周围为一可动部；以及

一压电致动器，与该共振片相对应设置；

其中，该共振片与该压电致动器之间具有一间隙形成一腔室，以使该压电致动器受驱动时，使气流由该进气板的该至少一进气孔导入，经该至少一汇流排孔汇集至该中心凹部，再流经该共振片的该中空孔，以进入该腔室内，由该压电致动器与该共振片的可动部产生共振传输气流。

4.如权利要求3所述的气冷散热装置，其特征在于，该压电致动气体泵包括一导电片、一第一绝缘片以及一第二绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动器、该第一绝缘片、该导电片及该第二绝缘片依序堆叠设置。

5.如权利要求3所述的气冷散热装置，其特征在于，该压电致动器包含：

一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可弯曲振动；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；

至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑；以及

一压电片，具有一边长，该边长是小于或等于该悬浮板的一边长，且该压电片是贴附于该悬浮板的一第一表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

6.如权利要求5所述的气冷散热装置，其特征在于，该悬浮板为一正方形悬浮板，并具有一凸部。

7.如权利要求1所述的气冷散热装置，其更包括一控制系统，该控制系统包括：

一控制单元，电连接于该气体泵，以控制该气体泵运作；以及

一温度传感器，电连接于该控制单元且邻设于该电子元件，以感测该电子元件的一温度，并输出一感测信号至该控制单元；

其中，当该控制单元于接收到该感测信号，并判断该电子元件的该温度大于一温度门槛值时，该控制单元使该气体泵致能，以驱动气流流动，以及当该控制单元于接收到该感测信号，并判断该电子元件的该温度低于该温度门槛值时，该控制单元使该气体泵停止运作。

8.一种气冷散热装置，用以对一电子元件散热，其特征在于包含：

一载体，设置于该电子元件的一侧，且包括一导气端开口及一排气端开口；

一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件所接触的一热传导材料上，其由一导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该涡卷气流通道内部的一中心端；

一气体泵，固设于该载体上，且封闭该导气端开口，且与该载体共同定义形成一腔室；以及

一通道连接器，连接于该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道之间，以导送气体；

借由驱动该气体泵，对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该涡卷气流通道中，以形成一涡卷快速气流，并对该热传导材料进行热交换，以将该电子元件所产的热透过该热传导材料进行热交换，且将热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

9.一种气冷散热装置，用于对一电子元件散热，其特征在于包含：

两载体，设置于该电子元件的两相对侧，且各包括一导气端开口及一排气端开口；

一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件上，其由两导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一双涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该双涡卷气流通道内部的一中心端；

两气体泵，分别固设于其相对应的该载体上，且各对应封闭该载体的该导气端开口，并分别与该载体共同定义形成一腔室；以及

两通道连接器，分别连接于其对应的该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道之间，以导送气体；

借由驱动该两气体泵，以分别对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道中，以形成一双涡卷快速气流，并对电子元件进行热交换，且将与该电子元件进行热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。

10.一种气冷散热装置，用以对一电子元件散热，其特征在于包含：

两载体，设置于该电子元件的两相对侧，且各包括一导气端开口及一排气端开口；

一涡卷气流散热器，贴附于该电子元件所接触的一热传导材料上，其是由两导体线材形成涡卷状，并以一导热板覆盖于其上，以构成具有一双涡卷气流通道的结构，该导热板上设置有一排气开口，以对应于该双涡卷气流通道内部的一中心端；

两气体泵，分别固设于其相对应的该载体上，且各对应封闭该载体的该导气端开口，并分别与该载体共同定义形成一腔室；以及

两通道连接器，分别连接于其对应的该载体的该排气端开口与该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道之间，以导送气体；

借由驱动该两气体泵，以分别对该载体的该腔室导送气体，并由该载体的该排气端开口排出，经由该通道连接器将气体导送至该涡卷气流散热器的该双涡卷气流通道中，以形成一双涡卷快速气流，并对该热传导材料进行热交换，以将该电子元件所产的热透过该热传导材料进行热交换，且将热交换后的气流经由该涡卷气流散热器的该排气开口排出。