TW201328549A

TW201328549A - 電子裝置

Info

Publication number: TW201328549A
Application number: TW100146793A
Authority: TW
Inventors: Sung-Nien Du; Ting-Chiang Huang; Wei-Yi Lin; Li-Ting Wang
Original assignee: Inventec Corp
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-07-01
Also published as: US20130155605A1; US8730663B2

Abstract

一種電子裝置，包含一殼體、多個電子元件及多個閘門，殼體具有多個入風口及一出風口，多個電子元件包括一風扇，當電子裝置工作時，可驅動多個電子元件發熱升溫至工作溫度，於殼體內形成多個發熱區域，每一發熱區域對應於一入風口，每一入風口設有一閘門，每一閘門設有一熱膨脹元件，每一熱膨脹元件係用以感應所對應之發熱區域之溫度並產生形變，由熱膨脹元件之形變驅動所連接之閘門移動於一第一位置以及一第二位置之間，以控制多個入風口呈封閉或開放狀態，於至少二個不同時間點時所開放之入風口不同，藉此改變冷卻風於殼體內部之流場。

Description

電子裝置

本發明係有關於一種電子裝置，尤指一種可依實際發熱狀態不同而調整入風口開啟或關閉，使電子裝置內部流場得到改變，可針對發熱程度較高之電子元件進行散熱，發揮最佳的散熱效果之電子裝置。

電子裝置，尤其電腦裝置，由於發熱能大，因此通常於殼體(例如筆記型電腦殼體或電腦主機殼體)，都設置有許多散熱孔，可使殼體內部與外部冷空氣形成對流，以利於熱能快速發散。

至於殼體散熱孔配置方式，主要係根據熱源或流場配置。當殼體之散熱孔位置確定後，便決定了殼體內部流場，並不會因為使用者使用狀態或環境不同而有所改變。換言之，電子裝置內部通常的電子元件通常不只一個，且電子元件的發熱程度不同，設計者必須綜合考量所有電子元件之位置及溫度，而後設計出能夠同時提供每一個電子元件均勻散熱作用之散熱孔。

但是，當電子裝置使用狀態不同時，電子元件的發熱程度也會改變，以傳統散熱孔的設計方式，並無法針對單一熱源或是不同的使用狀態改變流場。當其中一電子元件溫度升高時，現行的做法是提高整體風扇轉速以增加散熱效能，達到降低熱源溫度的目的，但是提高風扇轉速的做法，只是消極的提高熱能散發速度，並無法直接針對電子元件提供冷卻效果。

至於習知專利或公開文獻揭露用以針對改善散熱效率之手段，不外乎提高散熱風扇轉速，或增加入風口或出風口數量，習知專利或公開文獻都未見可改變電子裝置內部冷卻風流場，可針對發熱程度較高之電子元件進行散熱之結構或方法。

據此可知，如何可依電子裝置實際發熱狀態不同而調整入風口開啟或關閉，使電子裝置內部流場得到改變，以針對發熱程度較高之電子元件進行散熱，發揮最佳的散熱效果，使散熱技術相關領域人士急待解決之課題。

有鑑於習知技術之缺失，本發明提出一種電子裝置，可依實際發熱狀態不同而調整入風口開合，使電子裝置內部流場得到改變，可針對發熱程度較高之電子元件進行散熱，發揮最佳的散熱效果。

為達到上述目的，本發明提出一種電子裝置，包含：一殼體，其具有多個入風口以及一出風口，該入風口係用以導入冷卻風進入該殼體內；多個電子元件，設置於該殼體內，每一該電子元件於工作時具有一工作溫度，其中至少二個該電子元件之工作溫度不同，當該電子裝置工作時，可驅動該些電子元件發熱，使該些電子元件升溫至工作溫度，由該些電子元件於該殼體內形成多個發熱區域，每一該發熱區域對應於一該入風口，每一該發熱區域具有至少一該電子元件；以及多個閘門，設置於該殼體對應於該些出風口位置，每一該閘門設有一熱膨脹元件，每一該熱膨脹元件係用以感應所對應之發熱區域之溫度並產生形變，由該熱膨脹元件之形變驅動所連接之閘門移動於一第一位置以及一第二位置之間，以控制該些入風口呈封閉狀態或開放狀態，於至少二個不同時間點時所開放之該入風口之位置不同，藉此改變冷卻風於該殼體內部之流場。

為使　貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利　貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖所示，本發明係提供一種電子裝置20，本發明之電子裝置20之種類與形狀沒有限制，舉凡具有一殼體可用以容納電子元件之裝置皆包含在內，例如筆記型電腦或平板電腦。如第一圖所示，本發明之電子裝置20包含一殼體21，於殼體21內設有多個電子元件，該些電子元件包括一第一電子元件22A、一第二電子元件22B、一第三電子元件22C、一第四電子元件22D、一第五電子元件22E。該些電子元件22A~22E於工作時具有一工作溫度，且其中至少二個電子元件之工作溫度不同，依電子元件之種類不同，其工作溫度也不同，當電子裝置20工作時，可驅動該些電子元件22A~22E逐漸發熱升溫至工作溫度。依電子裝置20之種類不同，所搭配之電子元件22A~22E也不同。例如，電子裝置20若為一筆記型電腦，第一電子元件22A為一風扇，本實施例之風扇22A為一離心式風扇。第二電子元件22B與第三電子元件22C可為雙倍資料速率記憶體(DDR SDRAM)、中央處理單元(CPU)、影像圖形陣列晶片(VGA chip)其中之一，例如，第二電子元件22B為雙倍資料速率記憶體(DDR SDRAM)，第三電子元件22C為中央處理單元(CPU)。第四電子元件22D及第五電子元件22E可為記憶體(RAM)、南橋北橋晶片(PCH)、無線區域網路(WLAN)介面卡及第三代行動通訊系統(3G)介面卡其中之一，例如，第四電子元件22D為南橋北橋晶片(PCH)，第五電子元件22E為無線區域網路(WLAN)介面卡。

就上述電子元件而言，其中，雙倍資料速率記憶體(DDR SDRAM)、中央處理單元(CPU)及影像圖形陣列晶片(VGA chip)之工作溫度較高，約攝氏40~50度之範圍內，而記憶體(RAM)、南橋北橋晶片(PCH)、無線區域網路(WLAN)介面卡及第三代行動通訊系統(3G)介面卡之工作溫度較低，約攝氏30~40度之範圍內。至於風扇運轉係用以導入冷卻空氣，其工作溫度最低，約攝氏20~30度之範圍內。將該些電子元件22A~22E設置於殼體21內，由於電子元件22A~22E具有不同的工作溫度，因此會於殼體21內形成多個發熱區域，為使殼體21內的熱能得到發散，因此於殼體21設計入風口及出風口，並配合風扇導入及導出冷卻風。

請參閱第一圖所示，於殼體21設有一第一入風口211、一第二入風口212、一第三入風口213、一第四入風口214、一第五入風口215以及一出風口216。第一圖係顯示殼體21之底部視圖，亦即第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215及出風口216係設置於電子裝置20之底部，出風口216可依所需延伸至殼體21之側面。於本實施例中，該些入風口211~215以及出風口216都是由多個長條形之第一透空部陣列構成，該些第一透空部係貫穿殼體21。風扇22A具有一入風端221A以及一出風端222A，風扇22A之入風端221A與該第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215之間形成一入風流場，，風扇22A之出風端222A係對應於出風口216，於出風端222與出風口216設置有一散熱鰭片23，於散熱鰭片23與第三電子元件22C之間設有一熱管231相連接，以利於將第三電子元件22C工作時所產生之熱能快速傳導至散熱鰭片23。此外，第二入風口212對應於第二電子元件22B，第三入風口213對應於第三電子元件22C，第四入風口214對應於第四電子元件22D，第五入風口213對應於第五電子元件22E。

必須說明的是，若可對應每一發熱之電子元件設置一入風口，將冷卻風直接由入風口導入並直接吹向電子元件時，其冷卻效果應該最佳，但由於電子裝置殼體美觀、尺寸及強度等各種條件考量，並無法於殼體設置過多的入風口，因此優先考量工作溫度較高之第二電子元件22B與第三電子元件22C，如第一圖所示，第二入風口212與第三入風口213係分別設置對應於第二電子元件22B與第三電子元件22C，至於第四入風口214與第五入風口213則涵蓋一較大的發熱區域，並非僅針對第四電子元件22D與第五電子元件22E。換言之，第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215分別對應一發熱區域，於每一發熱區域具有至少一個於工作時會發熱之電子元件。此外，第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215與第一入風口211之距離不同且係依序加長，其目的將說明於後。

其次，於該殼體對應於該第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214及第五入風口215之位置分別設有一第一閘門24A、一第二閘門24B、一第三閘門24C、一第四閘門24D以及一第五閘門24E。第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D及第五閘門24E分別設有一熱膨脹元件241A~241E，每一熱膨脹元件241A~241E具有一變形溫度，每一熱膨脹元件241A~241E係用以感應所對應之發熱區域之溫度到達該變形溫度時即會產生形變。該些熱膨脹元件241A~241E係一種非等向性熱脹冷縮材料，該非等向性熱脹冷縮材料之熱脹冷縮方向為單一方向。當該些熱膨脹元件241A~241E因為溫度變化而產生形變時，可藉形變分別驅動所連接之第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D以及第五閘門24E移動於一第一位置以及一第二位置之間，以控制第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214及第五入風口215呈封閉狀態或開放狀態。

此外，該第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D以及第五閘門24E其中至少之一閘門可採用具有一第一熱膨脹係數之材質，與具有該第一熱膨脹係數之閘門對應之熱膨脹元件則具有一第二熱膨脹係數，且該第一熱膨脹係數不等於該第二熱膨脹係數。例如，該第三閘門24C係採用具有一第一熱膨脹係數之材質構成，與第三閘門24C連接之熱膨脹元件241C具有一第二熱膨脹係數，第三閘門24C與熱膨脹元件241C可以同時感測周圍溫度，由於第一熱膨脹係數與該第二熱膨脹係數不同，因此可以驅動第三閘門24C產生位移，即可達成本發明關閉或開啟第三入風口213的目的。上述實施例說明，本發明之第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D、第五閘門24E，與分別搭配之熱膨脹元件241A~241E之膨脹係數不同即可，無論熱膨脹元件變型量是否大於閘門的變形量，皆可達成本發明關閉或開啟入風口的目的。

請參閱第一圖至第三圖所示，詳細說明本發明之閘門與入風口之結構及相對關係，第二圖與第三圖係以第一圖之第三入風口213與第三閘門24C為代表說明例。由於第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215之尺寸及形式不同，因此第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D及第五閘門24E之尺寸及形式也不盡相同，但是都依循第二圖與第三圖所示搭配的結構。

第三入風口213係由多個長條形之第一透空部2131陣列構成，於殼體21內側面(亦即殼體21朝向第三電子元件22C之一面)設有多個卡鉤217，藉由該些卡鉤217之定位，使第三閘門24C對應設置於第三入風口213，且第三閘門24C可平行於一第一方向F1滑動。於第三閘門24C一側設有熱膨脹元件241C，熱膨脹元件241C會因為溫度變化而產生形變。於第三閘門24C設有多個第二透空部242C。第二圖所示熱膨脹元件241C係處於常溫時之初始狀態，亦即電子裝置20未工作時，此時，第三閘門24C係位於第一位置，第一透空部2131與第二透空部242C之位置係相互錯位，因此第三入風口213呈封閉狀態。換言之，當電子裝置20未工作時，由於第一電子元件22A、第二電子元件22B、第三電子元件22C、第四電子元件22D及第五電子元件22E都不會升溫發熱，因此該些熱膨脹元件241A~241E都處於常溫初始狀態，因此第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215都會呈現封閉狀態。當電子裝置20開始工作時，第三電子元件22C也會進入工作狀態，且會逐漸升溫，使得第三電子元件22C週邊區域發熱，當熱膨脹元件241C感應到設置該第三電子元件22C之發熱區域之溫度到達變形溫度時，熱膨脹元件241C會產生膨脹形變，將第三閘門24C推送至第三圖所示之第二位置，第第一透空部2131與第二透空部242C之位置係相互對應，使第三入風口213呈開放狀態。同理，當電子裝置20處於工作狀態，且第一電子元件22A、第二電子元件22B、第三電子元件22C、第四電子元件22D及第五電子元件22E都升溫至工作溫度時，該些熱膨脹元件241A~241E都會感應到溫度升高而產生形變，可驅動第一閘門24A、第二閘門24B、第三閘門24C、第四閘門24D及第五閘門24E移動並開放第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214、第五入風口215。

由於本發明之第一電子元件22A、第二電子元件22B、第三電子元件22C、第四電子元件22D及第五電子元件22E之工作溫度不同，因此該些熱膨脹元件241A~241E產生膨脹形變之時間點也會不同，因此於至少二個不同時間點時所開放之入風口之位置也會不同，藉此可使得殼體內部之流場得到改變。

請參閱第四圖所示，其中第三入風口213呈開放狀態，第一入風口211、第二入風口212、第四入風口214及第五入風口215呈封閉狀態(以斜線表示)，代表第三入風口213對應之發熱區域(亦即第三電子元件22C所設置之區域)產生高溫，且溫度達到熱膨脹元件241C(可參閱第一圖)之變形溫度，至於第一入風口211、第二入風口212、第四入風口214及第五入風口215所對應之發熱區域之第一電子元件22A、第二電子元件22B、第四電子元件22D及第五電子元件22E都尚未達到熱膨脹元件241A、241B、241D、241E(可參閱第一圖)之變形溫度，因此第一入風口211、第二入風口212、第四入風口214及第五入風口215呈封閉狀態。藉此，風扇22A可由第三入風口213導入冷卻風，冷卻風可直接吹向第三電子元件22C，針對第三電子元件22C進行散熱，藉由風扇22A不停運轉，可持續將冷卻風導入殼體21內，藉由風扇22A運轉所產生之吸力吸引，冷卻風可由出風端222A通過散熱鰭片23，第三電子元件22C的部分熱能可由熱管231傳導至散熱鰭片23，冷卻風通過散熱鰭片23時，可將熱能經由出風口216排出電子裝置20之殼體21外。由於只有第三入風口213成開放狀態，因此可使得第三入風口213得到直接而充分冷卻效果。冷卻風之流場如圖中的空心箭頭所示。

請參閱第五圖所示，其中第二入風口212與第三入風口213呈開放狀態，第一入風口211、第四入風口214及第五入風口215呈封閉狀態，代表第二入風口212與三入風口213對應之發熱區域(亦即第二電子元件22B、第三電子元件22C所設置之區域)產生高溫，且溫度達到熱膨脹元件241B、241C(可參閱第一圖)之變形溫度，至於第一入風口211、第四入風口214及第五入風口215所對應之發熱區域之第一電子元件22A、第四電子元件22D及第五電子元件22E都尚未達到熱膨脹元件241A、241D、241E(可參閱第一圖)之變形溫度，因此第一入風口211、第四入風口214及第五入風口215呈封閉狀態。藉由風扇22A運轉將冷卻風由第二入風口212與第三入風口213導入殼體21內，可直接對第二入風口212與第三入風口213所對應之第二電子元件22B與第三電子元件22C進行散熱，冷卻風再由出風口216排出電子裝置20之殼體21外。冷卻風之流場如圖中的空心箭頭所示。

請參閱第六圖所示，其中第二入風口212與第四入風口214呈開放狀態，第一入風口211、第三入風口213及第五入風口215呈封閉狀態，藉由風扇22A運轉將冷卻風由第二入風口212與第四入風口214導入殼體21內，可直接對第二入風口212與第四入風口213所對應之第二電子元件22B與第四電子元件22D進行散熱，冷卻風再由出風口216排出電子裝置20之殼體21外。冷卻風之流場如圖中的空心箭頭所示。

請參閱第七圖所示，其顯示第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214及第五入風口215皆呈現開放狀態，表示第一電子元件22A、第二電子元件22B、第三電子元件22C、第四電子元件22D及第五電子元件22E都呈現高溫狀態，因此將所有入風口開啟，藉由風扇22A運轉將冷卻風由第一入風口211、第二入風口212、第三入風口213、第四入風口214及第五入風口215導入殼體21內，可對所有的電子元件進行散熱，冷卻風再由出風口216排出電子裝置20之殼體21外。冷卻風之流場如圖中的空心箭頭所示。

綜上所述，本發明提供之電子裝置，藉由多個入風口搭配多個閘門，且閘門具有熱膨脹元件，可依實際發熱狀態不同而調整入風口開啟或關閉，使進入電子裝置殼體內之冷卻風經過特定熱源，使電子裝置內部流場得到改變，可針對特定之電子元件進行散熱，使電子元件所在位置之冷卻風流速增加，而不需要提高風扇轉速。本發明確實能有效的針對不同熱源以及針對電子裝置於不同使用狀態時提供最佳的散熱效果。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

20．．．電子裝置

21．．．殼體

211．．．第一入風口

212．．．第二入風口

213．．．第三入風口

2131．．．第一透空部

214．．．第四入風口

215．．．第五入風口

216．．．出風口

217．．．卡鉤

22A．．．第一電子元件(風扇)

221A．．．入風端

222A．．．出風端

22B．．．第二電子元件

22C．．．第三電子元件

22D．．．第四電子元件

22E．．．第五電子元件

23．．．散熱鰭片

231．．．熱管

24A．．．第一閘門

24B．．．第二閘門

24C．．．第三閘門

24D．．．第四閘門

24E．．．第五閘門

241A~241E．．．熱膨脹元件

242C．．．第二透空部

第一圖係本發明之結構示意圖。

第二圖係本發明之閘門封閉入風口之結構示意圖。

第三圖係本發明之閘門開啟入風口之結構示意圖。

第四圖至第六圖係本發明於不同時間點開放不同入風口之結構與流場示意圖。

第七圖係本發明所有入風口皆呈開啟狀態之結構與流場示意圖。