TWI510902B - 散熱組件與應用其之電子裝置 - Google Patents

Description

散熱組件與應用其之電子裝置

本發明是有關於一種散熱組件，且特別是有關於一種電子裝置的散熱組件。

隨著現今科技的進步，由於筆記型電腦的功能日益茁壯，且其體積越來越小也便於攜帶，因此逐漸地成為消費性電子產品的市場主流。為了降低筆記型電腦的厚度，部分筆記型電腦搭配低瓦數的中央處理單元並採用無風扇的設計，其通常將位於主機處的中央處理器(CPU)所產生的熱量藉由冷卻流體傳導至螢幕的方式以增加散熱面積。

惟，此舉仍會因主機與螢幕之間的開闔角度而影響冷卻液體的傳輸效率，且所述冷卻流體一旦吸收熱量後所產生的氣泡亦容易影響流體的行進，故而仍須以泵浦對冷卻流體進行驅動，以維持整體的冷卻流體循環。如此一來，便無法降低主機的耗能，且空間上亦會因泵浦的存在而導致無法進一步地將裝置輕薄化、 小型化。再者，所述散熱裝置在結構上需跨越主機與螢幕，因而在機構與外觀設計上並非能簡單設計而難以保有原本裝置的整體性。

基於上述，如何對電子裝置提供散熱效能較佳的散熱組件，且同時兼具與電子裝置外觀上的整體性，便成為相關人員所需克服的問題。

本發明提供一種散熱組件與應用其之電子裝置，其藉由內部結構而吸熱產生單向循環的兩相流，以提高電子裝置的機體於不同狀態時的散熱效能。

本發明提出一種散熱組件，適用於電子裝置。電子裝置具有至少一熱源。散熱組件包括第一管件、第二管件與流體。第一管件具有入口與出口。入口的口徑小於出口的口徑。熱源所產生的熱量傳送至第一管件。第二管件的相對兩端分別對接於第一管件的入口與出口，以使第一管件與第二管件形成封閉迴路。流體填充於封閉迴路中，其中位於第一管件內的流體從入口傳送至出口。流體吸收傳至第一管件的熱量並帶往第二管件以進行散熱。

本發明提出一種電子裝置，包括機體與散熱組件。機體具有能彼此相對開闔的兩部件。散熱組件組裝於機體。散熱組件包括第一管件、第二管件以及流體。第一管件位於其中一部件。第一管件具有入口與出口，入口的口徑小於出口的口徑。熱源所 產生的熱量傳送至第一管件。第二管件位於其中另一部件。第二管件的相對兩端分別對接於第一管件的入口與出口，以使第一管件與第二管件形成封閉迴路。

基於上述，散熱組件藉由相互連接的第一管件與第二管件而形成封閉迴路，並使其分別配置於機體的不同部件，因而使熱源的熱量傳送至第一管件後，第一管件的出、入口由於口徑的差異而使其內的兩相流體因壓力差而產生從入口朝向出口的自體流動，以使熱量藉由流體帶至位於另一部件的第二管件而得以進行散熱。

為讓發明作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電子裝置

100‧‧‧機體

110‧‧‧第一部件

112‧‧‧軸部

114‧‧‧本體

120‧‧‧第二部件

122‧‧‧框架

130‧‧‧轉軸

200‧‧‧散熱組件

210、610‧‧‧第一管件

212‧‧‧加熱端

214、614a、614b、614c‧‧‧屏障

216‧‧‧內壁

218‧‧‧非加熱端

220‧‧‧第二管件

300‧‧‧流體

310‧‧‧氣泡

400‧‧‧熱源

500‧‧‧熱管

C1‧‧‧中心軸

D1、D2、D3、D4、D5、D6‧‧‧口徑

E1‧‧‧入口

E2‧‧‧出口

E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9‧‧‧開口

G1‧‧‧重力方向

T1‧‧‧扇形角

圖1是依照本發明一實施例的一種電子裝置的示意圖。

圖2至圖4分別繪示圖1的電子裝置的局部放大圖。

圖5是圖1至圖4的散熱組件中第一管件的剖面圖。

圖6與圖7分別是圖1的電子裝置於不同狀態的示意圖。

圖8是本發明另一實施例的一種散熱組件的局部剖面圖。

圖9是本發明又一實施例的一種散熱組件的示意圖。

圖1是依照本發明一實施例的一種電子裝置的示意圖。圖2至圖4分別繪示圖1的電子裝置的局部放大圖。同時，在圖2至圖4中，分別省略電子裝置的部分構件，以能清楚描述與本案相關構件之特徵。請同時參考圖1至圖4，在本實施例中，電子裝置10包括機體100與散熱組件200。機體100包括彼此樞接的第一部件110與第二部件120，其中第一部件110例如是筆記型電腦的主機，第二部件120例如是筆記型電腦的螢幕，但本實施例並不以此為限。

在此，第一部件110與第二部件120是藉由轉軸130而使彼此能相對地開闔。更進一步地說，轉軸130與第二部件120的至少局部實為一體成型的結構。如圖2與圖4所示，轉軸130與第二部件120的框架122為一體結構，並用以連接於第一部件110的軸部112，以使突出於本體114的軸部112樞接於一對轉軸130之間，進而使轉軸130的中心軸與軸部112的中心軸一致，以利於第二部件120相對於第一部件110旋轉而使電子裝置10達到開闔的效果。

在本實施例中，散熱組件200包括彼此連接的第一管件210與第二管件220。第一管件210設置於第一部件110的軸部112內，第二管件220連接第一管件210並從第一部件110經由轉軸130而延伸至第二部件120。藉此配置，將使第一管件210的中心軸、軸部112的中心軸與轉軸130的中心軸彼此一致(即，位於同一中心軸C1上)，同時藉由上述轉軸130與第二部件120為一 體結構設計，而使第一管件210與第二管件220隨著轉軸130相對於第一部件110以中心軸C1轉動。此舉讓散熱組件200無須外露於第一部件110外或第二部件120外，並讓電子裝置10的機體100在外觀上有較佳的整體性。

另外，請再參考圖3，本實施例的電子裝置10還包括設置於第一部件110的熱源400與熱管500，其中熱源400例如是中央處理器(CPU)或圖形處理器(GPU)等筆記型電腦或電子裝置內主要的相關熱產生源，而熱管500(heat pipe)連接在熱源400與第一管件210的加熱端212之間，以將熱源400所產生的熱量傳送至加熱端212。

在此並未限定熱管500與第一管件210之間的結合方式。舉例來說，熱管500與第一管件210的加熱端212之間可為密閉式或開放式空間，並可藉由將導熱材質，如散熱膏或油，填置於熱管500與第一管件210之間，以作為熱傳導與潤滑之用。

此外，圖5是圖1至圖4的散熱組件中第一管件的剖面圖。請參考圖5，在本實施例中，第一管件210具有相對的入口E1與出口E2，而第二管件220的相對兩端分別對接於入口E1與出口E2，以使第一管件210與第二管件220形成封閉迴路，如圖1與圖2所示。流體300(在此僅以箭號表示流體300的流向作為描述)填充於所述封閉迴路中。

由於第一管件210的管徑大小具有變化，根據柏努利定律，較大管徑對流體300具有較大的壓力，而使得流體300往壓 力較小(小管徑)的方向流動，因此，第一管件210內的流體300能從入口E1移向出口E2進而在封閉迴路內自動形成循環而不需額外使用幫浦。

據此，位於加熱端212的流體300會因此吸熱汽化而產生氣泡310，這些氣泡310混合著其餘未汽化的流體300而形成包含有液相以及氣相的兩相流體，並因上述結構特性從入口E1、出口E2而移動至第二管件220，以使熱量能從第一部件110被帶至第二部件120而進行散熱。如圖1與圖2所示，第二管件220是沿第二部件120的周緣延伸配置，且第二管件220的路徑長度大於第一管件210的路徑長度。換句話說，被傳送至第二管件220的兩相流體，其所攜帶的熱量能藉由第二部件220所提供足夠的面積與路徑長度而予以散逸至機體10外。，而後散熱後的流體300再經由入口E1傳送入第一管件210內，以再次進行熱交換。

另外，如前所述，第二部件120為筆記型電腦的螢幕，由於高解析度之液晶螢幕成為目前的主流，其通常隨著較高的耗電量，因此勢必會造成液晶螢幕本身的溫度上升，而液晶螢幕的壽命卻會隨著溫度升高而遞減。一般而言，液晶螢幕在晶片組或是光源處可能會有較高的溫度，因此這兩個位置較容易出現異色的現象。在本發明另一未繪示的實施例中，亦可第二管件的路徑經過上述液晶螢幕的熱源處，以同時降低螢幕本身的溫度，進而增加螢幕壽命並降低亮點之發生。

惟，相對地，由於第二管件220是配置於第二部件120， 因此隨著第二部件120相對於第一部件110的開闔角度改變，會影響上述封閉迴路內的兩相流體的驅動動力。再者，由於流體300在加熱端212吸熱後所產生的氣泡310，其亦會隨著吸收熱量而對應增加，然第一管件210內的空間有限，且這些增加的氣泡310並未有固定移動方向，因此便會容易阻擋液相流體在封閉迴路內的流動，甚或反向於液相流體300移動。

基於上述，請再參考圖5，在本實施例的第一管件210中，入口E1的口徑D1小於出口E2的口徑D2，因此能進一步地據以造成流體300的壓力差(流速差)而使提高流體300從入口E1朝向出口E2移動的驅動力。另一方面，第一管件210還具有至少一屏障214，位於入口E1與加熱端212之間。屏障214例如是從第一管件210的內壁216所延伸出的突出結構，且其延伸方向順向於流體300在第一管件210內的流向。屏障214的一側位於內壁216上，而其另一側背離內壁216延伸而形成開口E3，以利液相流體300經過。另，在本實施例中，開口E3的口徑D3的大小介於入口E1的口徑D1與出口E2的口徑D2之間。換句話說，第一管件210能藉由入口E1、開口E2與出口E3的口徑變化(D1<D3<D2)，而提高在第一管件210內的流體300的壓力差，以增加流體300流動所需的驅動力。

在此需說明的是，本實施例所述管件皆以圓柱管作為描述對象，因此描述口徑時均以其內徑作為描述標的，但本發明並不因此受限。於其他未繪示的實施例中，所述管件的內部腔室亦 可為四方柱或多角角柱等外型，而此時所述之口徑描述則為管件內部腔室的截面積。

圖6與圖7分別是圖1的電子裝置於不同狀態的示意圖。請同時參考圖5至圖7，在此值得注意的是，沿著重力方向G1，屏障214與所形成之開口E3是呈上、下配置。換句話說，無論電子裝置10是處於圖6所示狀態或圖7所示狀態，屏障214與其所形成的開口E3均存在(重力方向G1上的)高度差。換句話說，沿著重力方向G1，第一管件210的出口E2與開口E3亦會呈上、下配置，亦即這些屏障214所形成的開口E3相對於第一管件210的中心軸C1是呈偏下的偏心配置(即，所述開口E3與出口E2之間沿重力方向G1存在高度差)。

如此一來，流體300在加熱端212因吸熱所產生的氣泡310，若其因數量過多而產生反向於流體300之流向移動時，第一管件210尚能以位在非加熱端218的屏障214將其攔截，以避免氣泡逆向朝入口E1移動而阻擋液相流體300的移動。

圖8是本發明另一實施例的一種散熱組件的局部剖面圖。請參考圖8，與上述實施例不同的是，散熱組件的第一管件610具有多個屏障614a、614b與614c，在此以三個為例但不限於此。值得注意的是，各屏障614a、614b與614c所形成的開口E4~E6，其口徑D4~D6隨著流體300的流向而逐漸增加，且開口E4的口徑D6小於出口E2的口徑D2，而開口E6的口徑D6大於入口E1的口徑D1，亦即在第一管件610內，沿入口E1至開口 E2的路徑上是呈口徑逐漸增加的結構趨勢。據此，本實施例的散熱組件除能以多個屏障614a、614b與614c而有效攔截流體300因吸熱所產生的氣泡310外，尚因口徑的變化(D1<D6<D5<D4<D2)而得以提高流體300在第一管件610內流動的驅動力。

圖9是本發明又一實施例的一種散熱組件的示意圖。請參考圖9並對照圖6與圖7，在本實施例中，散熱組件包括多個屏障及其所形成的開口E7~E9，且這些開口E7~E9環繞中心軸C1而排列，亦即，開口E7~E9是相對於中心軸C1而分佈於扇形角T1的範圍內，而此扇形角T1能對應於第二部件220相對於第一部件210的開闔角度。據此，無論第二部件220相對於第一部件210(標示於圖6與圖7)的開闔角度為何，所述開口E7~E9均與出口E2沿重力方向G1保持一定的高度差，亦即所述屏障均能對氣泡進行有效攔截。換句話說，設計者可依據部件的可開闔角度而在第一管件內設置對應的屏障與開口，以降低部件開闔對散熱組件之散熱效能的影響。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，散熱組件藉由相互連接的第一管件與第二管件而形成封閉迴路，並使其分別配置於機體的不同部件，因而使熱源的熱量傳送至第一管件後，第一管件的出、入口由於口徑的差異而使其內的兩相流體因壓力差而產生從入口朝向出口的自體流動，以使熱量藉由流體帶至位於另一部件的第二管件而得以進行散熱。

再者，第一管件的內壁延伸出至少一屏障，其延伸方向 順向於流體的流向並以其一側形成讓液相流體通過的開口。據此，當加熱端的流體因吸熱產生氣泡，且隨著熱量增加而氣泡增加時，屏障得以攔阻氣泡反向於流體而行進，因此能有效地避免氣泡阻塞管件內部而遲滯流體的傳送。另外，所述開口的口徑尺寸介於入口的口徑與出口的口徑之間，因而造成沿著流體流向上開口逐漸增加的結構趨勢，故能進一步地提高流體驅動能力，而使機體的部件在彼此相對開闔時仍能讓散熱組件維持其正常的運作。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電子裝置

100‧‧‧機體

110‧‧‧第一部件

112‧‧‧軸部

114‧‧‧本體

120‧‧‧第二部件

130‧‧‧轉軸

200‧‧‧散熱組件

210‧‧‧第一管件

220‧‧‧第二管件

C1‧‧‧中心軸

Claims (18)

1. 一種散熱組件，適用於一電子裝置，該電子裝置具有至少一熱源，該散熱組件包括：一第一管件，具有一入口與一出口，該入口的口徑小於該出口的口徑，該熱源所產生的熱量傳送至該第一管件；一第二管件，其相對兩端分別對接於該第一管件的該入口與該出口，以使該第一管件與該第二管件形成一封閉迴路；以及一流體，填充於該封閉迴路中，其中位於該第一管件內的該流體從該入口傳送至該出口，該流體吸收傳至該第一管件的熱量並帶往該第二管件以進行散熱，其中該第一管件還具有一加熱端與至少一屏障(barrier)，該加熱端鄰近該出口，該屏障位於該入口與該加熱端之間，流經該加熱端的該流體因吸收熱量而產生氣泡，其中部分氣泡從該加熱端朝該入口移動而被該屏障攔截(intercepted)。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱組件，其中該屏障的一側位於該第一管件的一內壁，該屏障的另一側背離該內壁延伸並形成一開口，該流體穿過該開口而流經該屏障。
3. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，其中該屏障的延伸方向順向於該流體在該第一管件內的流向。
4. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，其中在重力方向上，該屏障與該開口呈上、下配置，且該出口與該開口亦呈上、下配置。
5. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，其中該第一管件具有多個屏障，該些屏障所形成的該些開口相對於於該第一管件的一中心軸呈偏心配置。
6. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，其中該第一管件具有多個屏障，該些屏障所形成的該些開口的口徑小於該出口的口徑且大於該入口的口徑，且該些開口的口徑沿該流體在該第一管件內的流向而逐漸增大。
7. 如申請專利範圍第2項所述的散熱組件，其中該第二管件的路徑長度大於該第一管件的路徑長度。
8. 一種電子裝置，包括：一機體，具有能彼此相對開闔的兩部件；一散熱組件，組裝於該機體，該散熱組件包括：一第一管件，位於其中一部件，該第一管件具有一入口與一出口，該入口的口徑小於該出口的口徑，該熱源所產生的熱量傳送至該第一管件；一第二管件，位於其中另一部件，該第二管件的相對兩端分別對接於該第一管件的該入口與該出口，以使該第一管件與該第二管件形成一封閉迴路；以及一流體，填充於該封閉迴路中，其中位於該第一管件內的該流體從該入口傳送至該出口，該流體吸收傳至該第一管件的熱量並帶往該第二管件以進行散熱，其中該第一管件還具有一加熱端與至少一屏障，該加熱端鄰近該出口，該屏障位於該入口與 該加熱端之間，流經該加熱端的該流體因吸收熱量而產生氣泡，其中部分氣泡從該加熱端朝該入口移動而被該屏障攔截。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該機體還具有一轉軸，連接在該兩部件之間，該第一管件的中心軸與該轉軸的中心軸一致。
10. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該機體包括一轉軸、一第一部件與一第二部件，該第一部件具有一軸部，該轉軸連接該軸部與該第二部件，且該轉軸的中心軸與該軸部的中心軸一致，該第一管件埋設於該軸部內，該第二管件經由該轉軸而延伸至該第二部件。
11. 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，其中該轉軸與該第二部件的至少局部為一體成型的結構。
12. 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，其中該第二管件沿該第二部件的周緣配置，且該第二管件的路徑長度大於該第一管件的路徑長度。
13. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該屏障的一側位於該第一管件的一內壁，該屏障的另一側背離該內壁延伸並形成一開口，該流體經該開口流經該屏障。
14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該屏障的延伸方向順向於該流體在該第一管件內的流向。
15. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中在重力方向上，該屏障與該開口呈上、下配置，且該出口與該開口亦呈上、 下配置。
16. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一管件具有多個屏障，該些屏障所形成的該些開口相對於於該第一管件的一中心軸呈偏心配置。
17. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一管件具有多個屏障，該些屏障所形成的該些開口的口徑小於該出口口徑且大於該入口的口徑。
18. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一管件具有多個屏障，該些屏障所形成的該些開口的口徑沿該流體在該第一管件內的流向而逐漸增大。