CN110167325A - 散热装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种散热装置，包括第一收容部、第二收容部、管体以及活塞，第一收容部用于和发热元件形成热传导关系并用于容置第一工作介质，第二收容部用于容置第二工作介质，管体与第二收容部连通并用于和发热元件形成热传导关系，活塞活动地设置于第一收容部和第二收容部之间以使所述第二工作介质经管体向发热元件扩散，或者经管体自发热元件周围回流至第二收容部，从而避免电子设备局部过热。本申请还提供一种电子设备。

Description

散热装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及散热装置及电子设备。

背景技术

电子设备已经受到广泛应用，由于单核甚至多核处理器的植入，使得电子设备能更快速的运算，处理器在持续高频率运算时会产生大量的热量，此外，电子设备内部的电流也随之增大，多数的电子设备内部设置有散热元件，一般情况下，电子设备的散热途径是采用被动式散热，即自然冷却，使得散热效果不佳。

发明内容

本申请提出了一种散热装置及电子设备，以解决以上问题。

本申请实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请实施例提供一种散热装置，第一收容部、第二收容部、管体以及活塞，第一收容部用于和发热元件形成热传导关系并用于容置第一工作介质，第二收容部用于容置第二工作介质，管体与第二收容部连通并用于和发热元件形成热传导关系，活塞活动地设置于第一收容部和第二收容部之间以使第二工作介质经管体向发热元件扩散，或者经管体自发热元件周围回流至第二收容部。

在一种实施方式中，散热装置包括收容壳，收容壳的内径于收容壳的轴向处处相等，活塞活动地设置于收容壳内以分隔出第一收容部与第二收容部。

在一种实施方式中，第一收容部和第二收容部通过连接管贯通相连，活塞设置于连接管内。

在一种实施方式中，连接管的内径大于第一收容部的内径，且小于第二收容部的内径。

在一种实施方式中，连接管的内径和第二收容部的内径相等，且小于第一收容部的内径。

在一种实施方式中，散热装置还包括弹性件，弹性件固定连接于第二收容部和活塞之间以对活塞进行复位。

在一种实施方式中，散热装置还包括阀体开关，阀体开关装配于管体内并选择性地打开或者关闭制冷腔。

在一种实施方式中，管体还与所述第一收容部连通。

在一种实施方式中，第一工作介质的沸点大于第二工作介质的沸点。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括壳体、发热元件以及第一方面提供的散热装置，壳体设有收容腔，发热元件收容于收容腔，散热装置收容于收容腔内，且管体和第二收容部均与发热元件形成热传导关系。

相较于现有技术，本申请提供的散热装置使第一工作介质与发热元件形成热传导关系、在受热后气化产生的气压施加于活塞，然后推动第二工作介质流入管体或在相反的情况下回流至第二收容部重新冷却，由于第二工作介质在流入管体时可对发热元件周围的热量进行吸收，并在回流的过程中在非发热元件区域及第二收容部内进行散热，能够避免电子设备局部过热。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种电子设备的壳体(移除显示屏模组)的结构示意图。

图3是图1中沿A-A方向的剖切图。

图4是本申请实施例提供的一种散热装置的剖面图。

图5是本申请实施例提供的另一种散热装置的剖面图。

图6是本申请实施例提供的又一种散热装置的剖面图。

图7是本申请实施例提供的再一种散热装置的剖面图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请一并参阅图1、图2和图3，本申请实施例中提供一种电子设备200，电子设备200可以为但不限于为手机、平板电脑等的移动终端。本实施例以手机为例进行说明。电子设备200包括壳体210、发热元件220以及散热装置100，壳体210设有收容腔213，其中发热元件220收容于收容腔213内，散热装置100收容于收容腔213内且管体130和第二收容部120均与发热元件220形成热传导关系。

发热元件220是指在工作状态时运行可以产生热量的电子元器件，例如可以是处理器、电机、电路板或电池等，其中发热元件220的设置的数量可以是1个、2个或者多个。

热传导关系是指发热元件220所产生的热量可通过热传导介质或者与散热装置100直接接触的方式传导至散热装置100，例如可以是通过热辐射的方式还可以是通过其他的导热元件进行热传导，发热元件220与散热装置100之间可以直接接触或者非直接接触。

请一并参阅图3和图4，散热装置100包括第一收容部110、第二收容部120、管体130以及活塞140，第一收容部110用于和发热元件220形成热传导关系并用于容置第一工作介质111，第二收容部120用于容置第二工作介质121，管体130与第二收容部120连通并用于和发热元件220形成热传导关系，活塞140活动地设置于第一收容部110和第二收容部120之间以使第二工作介质121经管体130向发热元件220扩散，或者经管体130自发热元件220周围回流至第二收容部120。

第一收容部110、第二收容部120为真空腔，其内的第一工作介质111和第二工作介质121的沸点均会低于非真空环境下的沸点。第一工作介质111和第二工作介质121例如能够使用水、酒精类、氟氯化碳替代品等。第一工作介质111和第二工作介质121在发热元件220未发热时可以为液相，第一工作介质111的沸点可低于第二工作介质121的沸点，从而更容易成为气相，对活塞140施加压力。

在一些实施方式中，第一工作介质111和第二工作介质121可以相同，例如均为纯水，不过第一工作介质111本身更靠近发热元件220，因此更容易转化为气相。

在一些实施方式中，第一工作介质111可占用第一收容部110的容积的1/3或者1/2以上；第二工作介质121可占用第二收容部120和管体130总容积的1/3或者1/2，以使第二收容部120和管体130可空置部分区域供第二工作介质121进行流动。

请参阅图4，在本实施例中，散热装置100包括收容壳150，收容壳150为管状结构，第一收容部110与第二收容部120形成于收容壳150内，活塞140活动地设置于收容壳150内以隔出第一收容部110与第二收容部120，活塞140的外径与收容壳150的内径大致相等。活塞140与收容壳150的内壁完全贴合，使得第一收容部110与第二收容部120相互隔绝。第一收容部110位于活塞140一侧，第二收容部120位于活塞140的另一侧。

收容壳150可以由导热系数较高的材料制成，例如可以由铜、铝、钛、镍、银、石墨等材料制成、或者合金材料制成，便于第一工作介质111和第二工作介质121快速地散热或吸热。在本实施例中，收容壳150的内径于收容壳150的轴向处处相等。

在一些实施方式中，收容壳150的结构可以是长方体、椭球体或者其他的任意的适合设置于电子设备200内的结构。

在本实施例中，活塞140可位于第一位置以及第二位置之间运动。

第一位置是指散热装置100未受热时，活塞140处于静止状态所对应的位置，此时，第二收容部120的容积可大于、等于或小于第一收容部110的容积。

第二位置是指活塞140受压时朝向第二收容部120方向运动至最大距离所处的位置，当发热元件220所产生的热量传导至第一收容部110时，容置于第一收容部110内的第一工作介质111吸热蒸发并转化为气相，使得第一收容部110内的气压值不断增大，活塞140受压并朝向第二收容部120运动(由第一位置朝向第二位置运动)，此时，第二收容部120的容积逐渐减小，第一收容部110的容积逐渐增大，活塞140在运动过程中起到了挤压第二工作介质121由第二收容部120流入管体130内的作用，流入管体130内的第二工作介质121可以经管体130向发热元件220沿管体130扩散，第二工作介质121流经发热元件220的周围时可以吸收大量的热量。

当发热元件220的温度下降(可以因为发热元件220不再工作发热或者环境温度下降)时，第一收容部110被冷却，气相的第一工作介质111受冷转化为液相，第一收容部110内的气压值不断减小，第二工作介质121在发热元件220周围可以因受热而不同程度地转变为气相，当第二收容部120内的气压值大于第一收容部110内的气压值时，活塞140受到相反的压力并朝向第一收容部110运动(第二位置朝向第一位置运动)，使得第二收容部120的容积逐渐增大，同时第一收容部110的容积逐渐减小，第二工作介质121回流至第二收容部120内并带走发热元件220的周围的热量，在回流至第二收容部120的过程中，第二工作介质121中的热量可散热至其他的低温区域，其中低温区域是指远离发热元件220的区域或者其他发热元件220未工作时的区域。

通过活塞140活动设置于收容壳150，在活动过程中活塞140可使得第二工作介质121流入管体130内，由于第二工作介质121由低温区移动至高温区(发热元件220发热的区域)，使得第二工作介质121可吸收大量的热量，进而降低发热元件220周围的热量，当第二工作介质121回流时可将热量带至低温区进行散发，进而实现均热的效果，避免局部受热。

在本实施例中，散热装置100还包括弹性件160，弹性件160固定连接于第二收容部120(或者说，收容壳150的收容第二工作介质121的一侧)和活塞140之间以对活塞140进行复位，其中弹性件160可以由具有弹性的材料制成，例如弹簧或橡胶等。

收容壳150包括内周壁151，内周壁151与活塞140共同限定第一收容部110和第二收容部120，内周壁151可以设置固定部152，其中固定部152可环绕收容壳150的轴向设置形成环状结构。弹性件160的一端可固定于固定部152，弹性件160的另一端连接于活塞140朝向第二收容部120的一端。

当活塞140处于第一位置时，弹性件160处于自由状态；当第二工作介质121受热由液相转化为气相时，第二收容部120内的压力值大于第一收容部110的压力值时，活塞140由第一位置朝向第二位置运动的过程中弹性件160会被压缩；当第二工作介质121冷却后，第二收容部120内的压力值逐渐减小，活塞140在弹性件160的回复力的作用下由第二位置朝向第一位置运动。通过设置弹性件160可为活塞140提供回复运动的驱动力，活塞140在回复的过程中可将第二工作介质121由管体130内回引至第二收容部120内。

在一些实施方式中，如图5所示，第一收容部110和第二收容部120通过连接管190贯通相连，活塞140设置于连接管190内。连接管190的内径可大于第二收容部120的内径，且连接管190的内径可小于第一收容部110的内径。这样设置的好处：当第一工作介质111受热转化为气相时，一定量的气体由第一收容部110移动至连接管190内时，由于连接管190的内径小于第一收容部110的内径，使得连接管190的内的气压值增大，同时由于活塞140的外径与连接管190的内径大致相等，当活塞140的受力面较小时受到的压力值越大，使得活塞140受到更大的压力并被推向第二收容部120。当活塞140朝向第二收容部120运动时，部分容置于连接管190内的第二工作介质121流向第二收容部120，当一定量的第二工作介质121由连接管190流入第二收容部120时，由于第二收容部120的内径小于连接管190的内径，流入第二收容部120内的第二工作介质121的流速增加，使得第二工作介质121可更快的速度速流入管体130内。

在一些实施方式中，连接管190的内径和第二收容部120的内径可以相等，且小于第一收容腔110的内径。这样使得流入第二收容部120内的第二工作介质121的流速可以增加。此外，连接管190的内径也可以和第一收容腔110的内径相等。

在一些实施方式中，第二收容部120的内径可沿管体130的轴线方向逐渐减小，由于管体130的截面积的逐渐减小，使得一定流量的第二工作介质121沿管体130轴线方向逐渐减增加，进而可以以较快的流速流入管体130内。

在一些实施方式中，如图6所示，散热装置100还包括阀体开关170，阀体开关170装配于管体130内并选择性地打开或者关闭第二收容部120，其中阀体开关170可以为电磁阀或其他的阀门开关。打开第二收容部120时，管体130与第二收容部120连通，容置于第二收容部120内的第二工作介质121可流入管体130内；关闭第二收容部120时，管体130与第二收容部120隔离，容置于第二收容部120内的第二工作介质121无法流入管体130内。

管体130还可以与第一收容部110连通。在散热装置100未受热时，阀体开关170关闭第二收容部120；当发热元件220发热时，第一收容部110内的第一工作介质111受热转化为气相，第一收容部110内的气压值增大，当气压值增大至特定的数值时，阀体开关170打开第二收容部120，使得活塞140朝向第二收容部120运动并挤压第二收容部120内的第二工作介质121流入管体130内并对发热元件220进行散热。

在一些实施方式中，如图2和图7所示，散热装置100还包括制冷片180，其中制冷片180基于珀尔帖效应应用于散热装置100，即，两种不同金属组成一对热电偶，当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象。半导体制冷片180利用P-N结具有较强的吸热和放热现象，产生一种局部制冷技术。其中制冷片180可以贴合于收容壳150的外表面，并可用于吸收第一工作介质111的热量或第二工作介质121的热量，或者同时吸收第一工作介质111和第二工作介质121的热量。例如，制冷片180包括第一制冷单元181和第二制冷单元182，二者分别贴合于收容壳150的两端，其第一制冷单元181用于根据需要制冷第一收容部110内的第一工作介质111，第二制冷片182用于持续制冷第二收容部120内的第二工作介质121。

第二制冷单元182可预先对第二工作介质121进行制冷，当发热元件220发热时，冷却的第二工作介质121可快速流向发热元件220的周围进行快速地进行吸热，并对发热元件220起到一定的冷却作用；当第一工作介质111受热转化为气相时，此时，活塞140朝向第二收容部120运动至一定距离时，例如活塞140到达第二位置时，第一制冷单元181可以开始工作并对第一工作介质111进行制冷，使得第一工作介质111可快速地受冷转化为液相，此时，由于第一收容部110内部的气压值减少，使得活塞140由第二位置朝向第一位置运动，活塞140朝向第一位置运动的过程中，第二工作介质121回引至第二收容部120内。

通过制冷片180可以快速地对第一工作介质111以及第二工作介质121进行制冷，此外，当第一制冷单元181工作时减少第一工作介质111冷却的时间，进而使得第一工作介质111被快速的冷却，进而在短时间内活塞140便可由第二位置运动至第一位置，进而加速活塞140往复运动的频率。

在本实施例中，管体130可以由导热系数较高的材料制成，例如可以由铜、铝、钛、镍、银、石墨等材料制成、或者合金材料制成，便于发热元件220的热量可传导至管体130，同时也便于第二工作介质120中的热量可通过管体130散热出去。

在本实施例中，管体130与发热元件220的长侧边贴合设置，以增加管体130与发热元件220的接触面积。

在一些实施方式中，管体130可围绕发热元件120的周边设置。当第二工作介质120在管体130内流动时可围绕发热元件120的周边流动，使得第二工作介质120可充分地吸收发热元件120周围的热量。

请参阅图2，在本实施例中，壳体210包括边框211和基板212，其中边框211围设于基板212的边缘设置并连接于基板212，基板212与边框211限定收容腔213。

散热装置100可以设置于基板212位于收容腔213内的表面，具体地，管体130可以围绕边框211设置，例如管体130可围绕边框211的1/3周、1/2周或者一周设置。发热元件220可以设置于管体130所围设的区域内并与管体130贴合。发热元件220所发出的热量可通过管体130以及第二工作介质121均匀地传导至边框211的周围。

在一些实施方式中，基板212可以设置有安装槽以及环形槽，其中收容壳150安装于安装槽内，其中环形槽设置于基板212并与环形槽连通，管体130可安装于环形槽内，其中收容壳150以及管体130可与基板210的表面齐平，发热元件220可贴合于管体130、第二收容部120以及基板210的表面。发热元件220所散发的热量可部分传导至基板210的其他区域，同时，通过第二工作介质121经管体130向发热元件220扩散时吸收大量热量，并在回流的过程中可带至壳体210的其他低温区域。这样可以将散热装置100作为基板210的一部分，既可以减少电子设备200的整机厚度，又可以实现均热的效果。

本申请提供的散热装置100使第一工作介质111与发热元件220形成热传导关系、在受热后气化产生的气压施加于活塞140，然后推动第二工作介质121流入管体130或在相反的情况下回流至第二收容部120重新冷却，由于第二工作介质121在流入管体130时可对发热元件220周围的热量进行吸收，并在回流的过程中在非发热元件区域及第二收容部120内进行散热，能够避免电子设备200局部过热。

作为在本申请实施例中使用的“电子设备”包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network，PSTN)、数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”以及/或“电子设备”。电子设备的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(Personal Communications Service，PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)接收器的PDA；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：

第一收容部，所述第一收容部用于和发热元件形成热传导关系并用于容置第一工作介质；

第二收容部，所述第二收容部用于容置第二工作介质；

管体，所述管体与所述第二收容部连通并用于和所述发热元件形成热传导关系；以及

活塞，所述活塞活动地设置于所述第一收容部和所述第二收容部之间以使所述第二工作介质经所述管体向所述发热元件扩散，或者经所述管体自所述发热元件周围回流至所述第二收容部。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括收容壳，所述收容壳的内径于所述收容壳的轴向处处相等，所述活塞活动地设置于所述收容壳内以分隔出所述第一收容部与所述第二收容部。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一收容部和所述第二收容部通过连接管贯通相连，所述活塞设置于所述连接管内。

4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述连接管的内径大于所述第一收容部的内径，且小于所述第二收容部的内径。

5.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述连接管的内径和所述第二收容部的内径相等，且小于所述第一收容部的内径。

6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括弹性件，所述弹性件固定连接于所述第二收容部和所述活塞之间以对所述活塞进行复位。

7.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括阀体开关，所述阀体开关装配于所述管体内并选择性地打开或者关闭所述第二收容腔。

8.如权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述管体进一步与所述第一收容部连通。

9.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一工作介质的沸点低于所述第二工作介质的沸点。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体设有收容腔；

发热元件，所述发热元件收容于所述收容腔；以及

如权利要求1-9任一项所述的散热装置，所述散热装置收容于所述收容腔内，且所述管体和所述第二收容部均与所述发热元件形成热传导关系。