TW201832639A - 以蒸汽及隔離腔室進行的熱控制 - Google Patents

以蒸汽及隔離腔室進行的熱控制 Download PDF

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Abstract

於某些實例中,熱控制裝置包含:蒸汽腔室,蒸汽腔室包括將熱量從蒸汽腔室之第一部分傳輸至蒸汽腔室之第二部分之流體;及隔離腔室,隔離腔室鄰近蒸汽腔室且與蒸汽腔室流體隔離,隔離腔室被抽空至少於大氣壓力之壓力以將蒸汽腔室之至少一部分熱隔離。

Description

以蒸汽及隔離腔室進行的熱控制
本揭露內容有關於以蒸汽及隔離腔室進行的熱控制。
電子裝置可以包含電子組件,該電子組件於操作期間會產生熱量。散熱裝置可以包含於電子裝置中以消耗電子組件所產生之熱量使該熱量遠離電子組件。
在本揭露內容中,除非上下文另有明確地指示,否則用語「一」、「一個」或「該」之使用也意圖包含其複數形式。而且,當於本揭露內容中使用用語「包含」(includes、including)、「包括」(comprises、comprising)或「具有」(has、having)指明所述元件之存在時,其並不排除其他元件之存在或附加。
於使用期間,電子裝置可以與人類使用者接觸。例如,手持式電子裝置可以被握持在使用者的手(或雙手)中。手持式電子裝置的實例包含以下任何或某些組合:智慧型手機、平板電腦、遊戲機或於使用期間由使用者的手(或雙手)所握持的任何其他裝置。其他於使用期間可以與使用者之一身體部位接觸的電子裝置的實例可以包含:可穿戴裝置(例如智慧型手錶、智慧 型眼鏡、頭戴式裝置等)、筆記型電腦等等。雖然以上列出了電子裝置之具體實例,但是應當注意的是,於進一步的實例中,可以有其他使用者於使用期間與其接觸的電子裝置之實例。
電子裝置的表面溫度可以指電子裝置之外部殼體的外表面溫度。如果電子裝置的表面溫度於電子裝置的操作期間上升得太高,則若是使用者與具有升高的表面溫度之外部殼體的部分接觸,使用者可能會感到不適或受到傷害。
根據本揭露內容的某些實施方式,提供了一種熱控制裝置,其能夠進行:(1)散熱以從電子組件去除熱量(以保護電子組件免於過熱),以及(2)熱隔離以防止或減少至電子裝置之外部殼體的外表面之熱傳遞。
100‧‧‧熱控制裝置
102‧‧‧蒸汽腔室
104‧‧‧隔離腔室
106‧‧‧障壁
108‧‧‧工作流體
110‧‧‧第一部分
112‧‧‧第二部分
200‧‧‧熱控制裝置
202‧‧‧殼體部分
204‧‧‧殼體部分
206‧‧‧熱介面
208‧‧‧熱介面
210‧‧‧熱交換器
212‧‧‧電子組件
214‧‧‧附接點
216‧‧‧蒸發流體
218‧‧‧凝結流體
220‧‧‧芯結構
222‧‧‧外表面
300‧‧‧電子裝置
302‧‧‧電路板
304‧‧‧外部殼體
306‧‧‧內部腔室
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
502‧‧‧抽空設備
504‧‧‧流體路徑
506‧‧‧填充設備
508‧‧‧流體路徑
本揭露內容的一些實施方式參照下列圖式描述。
圖1為根據某些實例之熱控制裝置之示意性剖視圖。
圖2為根據進一步之實例之熱控制裝置之示意性剖視圖。
圖3為包含根據某些實例之熱控制裝置之電子裝置之示意性剖視圖。
圖4為製造根據某些實例之熱控制裝置之過程流程圖。
圖5圖示出用於製造根據某些實例之熱控制裝置之製造階段。
圖1為包含蒸汽腔室102及與蒸汽腔室102相鄰的隔離腔室104之熱控制裝置100的示意性側視圖。如果隔離腔室104位於蒸汽腔室102旁邊,則隔離腔室104與蒸汽腔室102為「相鄰」的。於某些實例中,隔離腔室104及蒸汽腔室102一體成形為熱控制裝置100之部分。於其他實例中,隔離腔室104及 蒸汽腔室102可以為附接在一起之獨立組件。於再進一步的實例中,隔離腔室104及蒸汽腔室102為當組裝於電子裝置中時可以促成彼此接觸之獨立組件。
於蒸汽腔室102及隔離腔室104之間提供障壁106,以將隔離腔室104與蒸汽腔室102流體隔離。如果蒸汽腔室102中的流體,包含工作流體108,無法通過至隔離腔室104,則隔離腔室104與蒸汽腔室102流體隔離。障壁106可以由金屬如鈦、銅或任何其他不滲透流體,包含氣體及/或液體之材料所形成。
蒸汽腔室102中的工作流體108用於將熱量從蒸汽腔室102的第一部分110傳輸至蒸汽腔室102的第二部分112。工作流體108的實例可以包含以下的任何或某些組合:水、氨、丙酮、氮、甲醇或任何其它於加熱時會蒸發而於冷卻時會凝結之流體。障壁106之存在防止了工作流體108進入隔離腔室104。
隔離腔室104被抽空至小於大氣壓力的壓力,其為熱控制裝置100處於其中的空氣壓力。更具體地說,隔離腔室104可以被抽空成真空。如果於熱控制裝置100的製造期間,隔離腔室104中的流體(氣體及/或液體)被抽空,導致隔離腔室104的壓力下降至低於大氣壓力,則隔離腔室104被視為包含真空。應當注意的是,於抽空隔離腔室104之後,一些少量的流體(例如氣體)可能殘留於隔離腔室104中。然而,於某些實例中,隔離腔室104可以不存在任何液體。
儘管蒸汽腔室102充滿了足量的工作流體108以允許蒸汽腔室102於不同位置之間進行熱傳遞(為了從與蒸汽腔室102熱接觸的發熱組件中散熱之目的),然而流體卻從隔離腔室104被抽空以防止或減少通過隔離腔室104的熱傳遞。
隔離腔室104係要將蒸汽腔室102的至少一部分熱隔離,以使得蒸汽腔室102之此部分中的熱量藉由隔離腔室104與另一區域熱隔離。例如,隔離腔室104於蒸汽腔室102及與隔離腔室104熱傳導接觸的表面之間提供了熱隔 離。此表面可以為提供熱控制裝置100於其中的電子裝置之外表面,或該表面可以為不同的表面。
圖2為根據進一步之實例之熱控制裝置200之示意性剖視圖。熱控制裝置200包含附接在一起以形成熱控制裝置200之殼體的殼體部分202及殼體部分204。
熱控制裝置200包含蒸汽腔室102及隔離腔室104。此外,熱控制裝置200包含熱介面206及熱介面208,該熱介面206與靠近蒸汽腔室102的第二部分112之殼體部分204的外表面熱接觸,且該熱介面208與靠近蒸汽腔室102的第一部分110的殼體部分204的外表面熱接觸。熱介面206或熱介面208可以由導熱材料,例如熱膠、熱黏劑或任何其它可以通過其中傳導熱量的隔層所形成。
熱控制裝置200也包含與熱介面206熱接觸的熱交換器210。熱交換器210可以包含散熱器以從蒸汽腔室102散去熱量。例如,散熱器可以包含具有散熱片或其他類型之散熱表面的散熱座。於某些實例中,熱交換器210也可以包含氣流產生器,例如風扇,以產生氣流將熱量從蒸汽腔室102帶走。傳遞至蒸汽腔室102的第二部分112的熱量通過熱介面206傳送至從蒸汽腔室102散去熱量的熱交換器210。由於熱傳遞可通過熱介面206於蒸汽腔室102與熱交換器210之間發生,故蒸汽腔室102與熱交換器210處於熱傳導接觸。
熱介面208與電子組件212熱接觸,該電子組件212可於電子組件212之操作期間產生熱量。來自電子組件212的熱量通過熱介面208傳至蒸汽腔室102。例如,電子組件212可以包含處理器,例如微處理器、微控制器、可程式積體電路裝置及可程式閘陣列等等。或者,電子組件212可以包含記憶裝置、輸入/輸出(I/O)裝置或任何其他可於操作期間產生熱量的電子組件類型。由於熱傳遞可通過熱介面208於蒸汽腔室102與電子組件212之間發生,故蒸汽腔室102與電子組件212處於熱傳導接觸。
應當注意的是,電子組件212並不是熱控制裝置200的一部分,因此以虛線輪廓將之表示。
殼體部分202及殼體部分204於附接點214處被附接在一起。於某些實例中,殼體部分202及殼體部分204可以通過熔接、壓接、軟焊、硬焊、黏合劑之使用、螺栓連接或任何其他附接機制被附接在一起。應當注意的是,障壁106也可於附接點214處與殼體部分202及殼體部分204被附接在一起。將殼體部分202及殼體部分204附接在一起使蒸汽腔室102及隔離腔室104密封。
蒸汽腔室102包含蒸發流體216可以從蒸汽腔室102的第一部分110通過其中流動至蒸汽腔室102的第二部分112的路徑。當來自電子組件212的熱量蒸發位於蒸汽腔室102的第一部分110處之液體時,蒸發流體216會被產生。蒸發流體216可以通過其中流動的路徑可以包含一個通道(或多個通道)。
由於熱交換器210所導致的冷卻作用,蒸發流體216於蒸汽腔室102的第二部分112處凝結。凝結流體218(其為液態)沿著覆蓋蒸汽腔室102的內表面之芯結構220藉由毛細管作用被承載。於根據圖2的實例中,芯結構220可以被附接至障壁106的表面及殼體部分204的內表面。於其他實例中,芯結構220可以僅被附接至殼體部分204的內表面,而不附接至障壁106的表面。
芯結構220包含允許凝結流體218沿著小流體路徑藉由毛細管作用被輸送的小流體路徑。當凝結流體218到達蒸汽腔室102的第一部分110時,凝結流體218回應於來自電子組件212的熱量而蒸發變成蒸發流體216。
隔離腔室104的存在用作於蒸汽腔室102與離蒸汽腔室102最遠的殼體部分104的外表面222之間提供熱隔離。於某些實例中,殼體部分202的外表面222可以形成熱控制裝置200位於其中的電子裝置的外表面。或者,殼體部分202的外表面222可以與電子裝置的外殼體接觸。由隔離腔室104所提供的熱 隔離允許殼體部分204的外表面222保持於比蒸汽腔室102更低的溫度,如此減低了電子裝置之升高的表面溫度可能導致電子裝置之使用者感到不適或受傷的可能性。
圖3為包含熱控制裝置200及其他組件的電子裝置300的示意性剖視圖,該其他組件包含電子組件212及電子組件212安裝於其上的電路板302。附加的電子組件(未示出)也可以安裝於電路板302上,其中該等附加的電子組件也可以與蒸汽腔室102(或與另一未示出的熱控制裝置)熱接觸。
圖3中所表示的與圖2的組件為共同的組件被分配相同的元件符號。電子裝置300包含外部殼體304,該外部殼體304界定熱控制裝置200、電子組件212及電路板302位於其中的內部腔室306。於根據圖3的實例中,熱控制裝置200的殼體部分202的外表面222形成電子裝置300之外表面的一部分。於其他實例中,熱控制裝置200的殼體部分202並未曝露於電子裝置殼體304外部,而是熱控制裝置200的殼體部分202的外表面222可以與電子裝置300的外部殼體304接觸。
圖4為製造根據某些實例之熱控制裝置(例如,圖1或圖2中的熱控制裝置100或200)之過程流程圖。圖4的過程包含將隔離腔室(例如,隔離腔室104)抽空(於步驟402)以從隔離腔室中移除流體。
圖4的過程進一步包含以工作流體填充(於步驟404)蒸汽腔室(例如,蒸汽腔室102)以將熱量從蒸汽腔室的第一部分傳輸至蒸汽腔室的第二部分。該過程進一步包含於蒸汽腔室與隔離腔室之間提供(於步驟406)隔層(例如,障壁106),該隔層將隔離腔室與蒸汽腔室流體隔離。
此外,雖然於圖4中並未示出,但是該過程可以於以工作流體填充(於步驟404)蒸汽腔室之前,進一步抽空蒸汽腔室以從蒸汽腔室移除流體。抽空隔離腔室(於步驟402)及抽空蒸汽腔室可以一起進行。
更進一步,該過程將殼體部分附接在一起以形成界定蒸汽腔室及隔離腔室的殼體,其中隔層被設置於殼體內。於某些實例中,隔層可以被附接至殼體部分。將殼體部分附接在一起使蒸汽腔室及隔離腔室密封。
圖5為表示用於製造根據某些實例的熱控制裝置100的不同製造階段之示意圖。製造階段包含製造設備,例如抽空設備502及填充設備506。另外,還有其他未於圖5中示出的用於製造熱控制裝置的製造階段(及其各自的製造設備)。
抽空設備502用於抽空熱控制裝置的蒸汽腔室102及隔離腔室104。例如,抽空設備502可以通過流體路徑504被連接至蒸汽腔室102及隔離腔室104的進入口。抽空設備502可以啟動以沿著流體路徑504將蒸汽腔室102及隔離腔室104內的任何流體抽空。例如,抽空設備502可以包含泵以抽降導致蒸汽腔室102及隔離腔室104內的流體流出腔室並沿著流體路徑504流至流體出口(未示出)的壓力。於某些實例中,抽空設備502能夠將蒸汽腔室102及隔離腔室104抽空至真空。
根據某些實例,蒸汽腔室102及隔離腔室104可作為由抽空設備502所進行的相同抽空操作之部分一起被抽空。如此藉由避免使用分開操作抽空蒸汽腔室及隔離腔室而簡化了熱控制裝置100的製造過程。藉由簡化製造過程,可以減低與製造熱控制裝置100相關的成本。
一旦隔離腔室104已經被抽空至真空,通往隔離腔室104的進入口可被塞住以將隔離腔室104密封。接下來,填充設備506被用作通過蒸汽腔室102的進入口沿著流體路徑508注入工作流體,以工作流體部分地填充蒸汽腔室102。一旦蒸汽腔室102已被工作流體所填充,通往蒸汽腔室102的進入口可被塞住以將蒸汽腔室102密封。
雖然圖5僅示出了抽空設備502及填充設備506,但是應當注意的 是,製造熱控制裝置100的製造過程可以涉及其他製造設備,包含形成熱控制裝置100之殼體部分並加入障壁106的設備、將殼體部分及障壁附接在一起的設備等等。
除了製造起來相對地具有成本效益之外,熱控制裝置100也未對熱控制裝置100包含於其中的電子裝置增加實質的重量。隔離腔室104實際上為含有非常少量流體(例如,痕量流體)的空容器,並因此與省略了隔離腔室104但包含熱控制裝置的其他組件(例如,蒸汽腔室102、熱交換器210等)的熱控制裝置相較下,隔離腔室104實質上並不會增加熱控制裝置的總重量。
於前面的描述中,闡述了許多細節以供對在此所揭露之標的內容有所理解。然而,實施方式可以於欠缺某些此等細節的情況下進行。其他實施方式可以包含來自以上所討論的細節中的修改及變化。隨附的申請專利範圍旨在涵蓋此等修改及變化。

Claims (15)

  1. 一種熱控制裝置,其包括:一蒸汽腔室,該蒸汽腔室包括將熱量從該蒸汽腔室之一第一部分傳輸至該蒸汽腔室之一第二部分之一流體;及一隔離腔室,其鄰近該蒸汽腔室且與該蒸汽腔室流體隔離,該隔離腔室被抽空至一少於大氣壓力之壓力以將該蒸汽腔室之至少一部分熱隔離。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱控制裝置,其進一步包括:一殼體,該殼體包含該蒸汽腔室及該隔離腔室;以及於該蒸汽腔室與該真空腔室之間的一隔層,該隔層不滲透流體。
  3. 如申請專利範圍第2項之熱控制裝置,其中該隔層包括一金屬。
  4. 如申請專利範圍第1項之熱控制裝置,其中該隔離腔室不存在一液體。
  5. 如申請專利範圍第1項之熱控制裝置,其中該蒸汽腔室中之該流體回應於與該蒸汽腔室之該第一部分熱傳導接觸之一產熱組件所產生的熱量而蒸發,且該蒸發流體會於該蒸汽腔室之該第二部分凝結,且其中該凝結流體會藉由毛細管作用從該第二部分被傳輸至該第一部分。
  6. 如申請專利範圍第1項之熱控制裝置,其中該隔離腔室於該蒸汽腔室及與該隔離腔室熱傳導接觸之一表面之間提供熱隔離。
  7. 如申請專利範圍第1項之熱控制裝置,其進一步包括:一熱交換器,該熱交換器與該蒸汽腔室之該第二部分熱傳導接觸。
  8. 一種製造一熱控制裝置之方法,其包括:將一隔離腔室抽空以從該隔離腔室中移除流體; 以一工作流體填充一蒸汽腔室,以將熱量從該蒸汽腔室之一第一部分傳輸至該蒸汽腔室之一第二部分;及於該蒸汽腔室與該隔離腔室之間提供一隔層,該隔層將該隔離腔室與該蒸汽腔室流體隔離。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法,其進一步包括:將該蒸汽腔室抽空以從該蒸汽腔室中移除一流體;及於抽空該蒸汽腔室之後,以該工作流體進行該蒸汽腔室之填充。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該隔離腔室之抽空及該蒸汽腔室之抽空為一起進行。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法,其進一步包括:將殼體部分附接在一起以形成界定該蒸汽腔室及該隔離腔室之一殼體,該隔層被設置於該殼體內。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法,其進一步包括:將該隔層附接至該等殼體部分。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法,其中將該等殼體部分附接在一起使該蒸汽腔室及該隔離腔室密封。
  14. 一種電子裝置,其包括:一電子組件;及一熱控制裝置,該熱控制裝置與該電子組件熱傳導接觸,該熱控制裝置包括:一蒸汽腔室,該蒸汽腔室包括將熱量從該蒸汽腔室之一第一部分傳輸至該蒸汽腔室之一第二部分之一流體;及一隔離腔室,該隔離腔室鄰近該蒸汽腔室且與該蒸汽腔室 流體隔離,該隔離腔室包含一真空並將該蒸汽腔室之至少一部分熱隔離;及一熱交換器,該熱交換器與該熱控制裝置熱接觸。
  15. 如申請專利範圍第14項之電子裝置,其中該熱控制裝置之一表面形成該電子裝置之一外殼體表面。
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