TWI607196B - 迴路式熱管以及具有迴路式熱管的電子裝置 - Google Patents

Description

迴路式熱管以及具有迴路式熱管的電子裝置

本案是關於一種迴路式熱管，特別是一種管路伸入至蒸發器內部的迴路式熱管。

隨著電腦及各式電子產品的快速發展及其所帶來的便利性，已讓現代人養成長時間使用的習慣，但電腦及各式電子產品在被長時間操作的過程中，其產生的發熱量無法相應及時散出的缺點，亦伴隨而來。

以一般的習知迴路式熱管而言，如圖1所示，習知迴路式熱管9具有一蒸發器90以及一管體91，管體91的兩端會個別連接於蒸發器90的一流入口90a以及一流出口90b，以使蒸發器90以及管體91共同形成一連通的迴路，傳熱介質位於該連通的迴路內作為流動物質。在結構上，管體91與蒸發器90的連接為管體91僅連接至蒸發器90的流入口90a，而未再伸入蒸發器90內。

一發熱源92貼置於蒸發器90上，以將發熱源92的熱 傳至蒸發器90作散熱。但一般來說，發熱源92僅附著於蒸發器90的外表面的一小部份接觸區域90c，而該小部份接觸區域90c也必然是蒸發器90上溫度最高的區域。但是，在習知迴路式熱管9中，傳熱介質在流動進入流入口90a時，並不會直接接觸到最高溫的該小部份接觸區域90c，而是先接觸到位於蒸發器90邊緣且溫度較低的區域。因此很明顯的，習知迴路式熱管的散熱效率仍未臻最佳，效果有限。因此，習知迴路式熱管仍需要改善。

本發明之主要目的在於提供一種迴路式熱管，且該迴路式熱管的一管體伸入於一蒸發器內，而該管體延伸至接近於發熱源之處(即溫度最高處)，藉此，流動於迴路式熱管內的傳熱介質在流入蒸發器內時，能夠從蒸發器內溫度最高之處執行熱交換迅速帶走熱能。

本案之一較佳實施概念，在於提供一種迴路式熱管，配置於一電子裝置內，用以對該電子裝置的一電子元件散熱，該迴路式熱管包括：一蒸發器，包括一氣體流出口、一液體流入口以及一接觸受熱區，該接觸受熱區位於該蒸發器的一外表面，而該蒸發器的該接觸受熱區用以與該電子元件接觸，適以將該電子元件的廢熱傳至該蒸發器；以及一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，該管體包括一外管 以及一內管，該外管具有第一開口端部以及一第二開口端部，該第一開口端部連接於該氣體流出口，該第二開口端部連接於該液體流入口，該內管延伸自該第二開口端部，並與該第二開口端部流體連通，且該內管位於該蒸發器內；其中，該接觸受熱區朝該蒸發器內投射出界定有的一投影區域，且該內管的一末端開口位於該投影區域。

於一較佳實施例中，該蒸發器的該接觸受熱區具有一法線方向，該接觸受熱區沿該法線方向投射而界定出該投影區域。

於一較佳實施例中，該內管具有一前端開口以及該末端開口，該前端開口連接於該第二開口端部，該末端開口為一自由端，其中，該內管的管徑由該前端開口朝該末端開口方向漸縮。

於一較佳實施例中，該迴路式熱管更包括一冷凝器，該冷凝器連接設置於該外管。

於一較佳實施例中，該接觸受熱區更包括一毛細結構面，該毛細結構面垂直朝該蒸發器內投射出界定有一毛細結構投影區域，且該內管的該末端開口位於該毛細結構投影區域。

本案之一較佳實施概念，在於提供一種具有迴路式熱管的電子裝置，包括：一電子元件；一蒸發器，包括一氣體流出口以及一液體流入口，該電子元件 接觸於該蒸發器的一外表面，適以將該電子元件的廢熱傳至該蒸發器；以及一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，該管體包括一外管以及一內管，該外管具有第一開口端部以及一第二開口端部，該第一開口端部連接於該氣體流出口，該第二開口端部連接於該液體流入口，該內管延伸自該第二開口端部，並與該第二開口端部流體連通，且該內管位於該蒸發器內；其中，該電子元件與該蒸發器相互接觸而界定出有一接觸受熱區，該接觸受熱區朝該蒸發器內投影出有的一投影範圍，且該內管的一末端開口落於該投影範圍之內。

於一較佳實施例中，該該蒸發器的該接觸受熱區具有一法線方向，該接觸受熱區沿該法線方向投射而界定形成該投影區域。

於一較佳實施例中，該內管具有一前端開口以及該末端開口，該前端開口連接於該第二開口端部，該末端開口為一自由端，其中，該內管的管徑由該前端開口朝該末端開口方向漸縮。

於一較佳實施例中，該迴路式熱管更包括一冷凝器，該冷凝器連接設置於該外管。

於一較佳實施例中，該接觸受熱區更包括一毛細結構面，該毛細結構面垂直朝該蒸發器內投射出界定有一毛細結構投影區域，且該內管的該末端開口位於該毛細結構投影區域。

1‧‧‧迴路式熱管

10‧‧‧蒸發器

10a‧‧‧氣體流出口

10b‧‧‧液體流入口

10c‧‧‧接觸受熱區

11‧‧‧管體

111‧‧‧外管

111a‧‧‧第一開口端部

111b‧‧‧第二開口端部

112‧‧‧內管

112a‧‧‧末端開口

112b‧‧‧前端開口

15‧‧‧冷凝器

2‧‧‧迴路式熱管

20‧‧‧蒸發器

21‧‧‧管體

212a‧‧‧末端開口

212b‧‧‧前端開口

3‧‧‧迴路式熱管

30‧‧‧蒸發器

30c‧‧‧接觸受熱區

30d‧‧‧毛細結構面

31‧‧‧管體

312a‧‧‧末端開口

9‧‧‧習知迴路式熱管

90‧‧‧蒸發器

90a‧‧‧流入口

90b‧‧‧流出口

90c‧‧‧小部份接觸區域

91‧‧‧管體

92‧‧‧發熱源

F1‧‧‧蒸氣流出方向

F2‧‧‧液體流入方向

P‧‧‧投影區域

V‧‧‧法線方向

W‧‧‧毛細結構投影區域

圖1係為習知迴路式熱管的一剖面示意圖。

圖2係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第一實施例的俯面示意圖。

圖3係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第一實施例的剖面示意圖。

圖4係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第二實施例的剖面示意圖。

圖5係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第三實施例的剖面示意圖。

圖2係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第一實施例的俯面示意圖，圖3係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第一實施例的剖面示意圖，並請合併參閱圖2以及圖3。本案迴路式熱管1設置於一電子裝置5之內，迴路式熱管1包括一蒸發器10以及一管體11。蒸發器10包括一氣體流出口10a、一液體流入口10b以及一接觸受熱區10c。管體11包括一外管111以及一內管112，外管111具有一第一開口端部111a以及一第二開口端部111b。其中，第一開口端部111a連接於氣體流出口10a，第二開口端部111b連接於液體流入口10b，藉此，蒸發器10與管體11流體連通，而共同形成一封閉迴路。至於封閉迴路內有一傳熱介質8流動，以做為協助熱 能轉移的媒介物，傳熱介質8可以是水或冷媒，於此不做限制。

於此先說明本案主要的散熱原理是，液態的傳熱介質8流動至蒸發器10時會吸收來自電子元件50的廢熱，傳熱介質8待吸收至足夠的熱能後即會產生相變化而從液態轉換成氣態，已呈氣態的傳熱介質8會流出蒸發器10，藉此以協助熱能轉移。其中，本案迴路式熱管1的封閉迴路界定有一蒸氣流出方向F1以及一液體流入方向F2，蒸氣流出方向F1係為傳熱介質8離開蒸發器10的方向流動。呈氣態的傳熱介質8與其它較低溫之處接觸而散出的熱能後，傳熱介質8即會產生相變化而從氣態轉換成液態，其後，呈液態的傳熱介質8沿液體流入方向F2而流入蒸發器10，而形成一循環迴路。

電子元件50可以為直接接觸安裝設置於蒸發器10上，或是電子元件50係藉由一導熱件(圖未示)間接安裝設置於蒸發器10上，皆屬可行的設置。而不論是直接接觸安裝設置或是間接安裝設置，蒸發器10的接觸受熱區10c即包括與電子元件50直接接觸或間接接觸的區域。一般而言，直接接觸是指，蒸發器10的接觸受熱區10c係位於該蒸發器的一外表面，且電子元件50直接設置於接觸受熱區10c，使來自電子元件50的熱會直接經接觸受熱區10c導入至蒸發器10，故接觸受熱區10c屬於蒸發器10溫度最高的區域。至於間接接觸是指，電子元件50再透過一高導熱係數材料製成的物件做為傳熱媒介，而該高導熱係數材料製成的物件接觸設置於接觸受熱區10c，使來自電子元件50的熱可間接經該高導熱 係數材料製成的物件傳至接觸受熱區10c導入至蒸發器10。

再者，管體11的內管112係延伸自第二開口端部111b，而位於蒸發器10內。詳細來說，內管112具有一末端開口112a以及一前端開口112b，末端開口112a為一自由端，前端開口112b延伸自第二開口端部111b，因此，內管112與外管111流體連通。於本實施例中，電子元件50設置於蒸發器10的接觸受熱區10c上，且電子元件50完全疊設於蒸發器10的接觸受熱區10c上。若以接觸受熱區10c朝蒸發器10內的方向垂直投射，則界定出有的一投影區域P，而本案的內管112的末端開口112a位於投影區域P。藉此設置，流動於迴路式熱管1內的傳熱介質8在流入蒸發器10內時，傳熱介質8的從內管112流入蒸發器10內的位置即為蒸發器10溫度最高之處，以便傳熱介質8於從蒸發器10內溫度最高之處執行熱交換迅速帶走熱能。如此一來，電子元件50的廢熱在傳至蒸發器10後，隨後再藉由迴路式熱管1對蒸發器10有效率地迅速執行降溫，並將熱向外傳遞逸散。

於此需特別說明者為，投影區域P可視為接觸受熱區10c的一覆蓋區域。若進一步對投影區域P做定義，則投影區域P係為蒸發器10的接觸受熱區10c沿其平面的法線方向朝蒸發器10內投射以界定出投影區域P。於本案第一實施例中，本案的內管112的末端開口112a位於投影區域P，也就是位於電子元件50的正下方。

除此之外，管體11的一內側管壁上形成有複數毛細 結構(圖未示)，以使傳熱介質8可藉由該些毛細結構因應毛細現象的原理以提高流動效率。再者，管體11更連接有一冷凝器15，冷凝器15連接設置於外管111，以執行降溫之效。

請再參閱圖4，圖4係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第二實施例的剖面示意圖。第二實施例的迴路式熱管2大致相似於第一實施例的迴路式熱管1，其包括蒸發器20以及一管體21，且管體21具有延伸進入至蒸發器20的內管212。而第二實施例的迴路式熱管2異於第一實施例的迴路式熱管1者在於，內管212的管徑由前端開口212b朝末端開口212a方向漸縮，以藉此結構形狀增加傳熱介質流動的速度，進而提高散熱效率。於本案第二實施例中，本案的內管212的末端開口212a位於投影區域P，也就是位於電子元件50的正下方。

請再參閱圖5，圖5係為本案具有迴路式熱管的電子裝置的第三實施例的剖面示意圖。第三實施例的迴路式熱管3大致相似於第一實施例的迴路式熱管1，其包括蒸發器30以及一管體31，且管體31具有延伸進入至蒸發器30的內管312。而第三實施例的迴路式熱管3異於第一實施例的迴路式熱管1者在於，蒸發器30包括一接觸受熱區30c，接觸受熱區30c更包括一毛細結構面30d，毛細結構面30d形成於蒸發器30之一內表面。於第三實施例中，本案的內管312的末端開口312a位於毛細結構投影區域W，也就是不位於電子元件50的正下方。於本實施例中，毛細結構投影區域W仍位於接觸受熱區30c所投影形成的投影區域P內。

綜上所述，本案迴路式熱管的管體延伸進入至蒸發器內，且直接位於接觸受熱區之下，使傳熱介質在進入蒸發器時，就會直接接觸到最高溫區域，而能達到良好散熱效益。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，以及闡釋本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧迴路式熱管

10‧‧‧蒸發器

10a‧‧‧氣體流出口

10b‧‧‧液體流入口

11‧‧‧管體

111‧‧‧外管

111a‧‧‧第一開口端部

111b‧‧‧第二開口端部

112‧‧‧內管

15‧‧‧冷凝器

5‧‧‧電子裝置

50‧‧‧電子元件

F1‧‧‧蒸氣流出方向

F2‧‧‧液體流入方向

P‧‧‧投影區域

Claims (8)

1. 一種迴路式熱管，配置於一電子裝置內，用以對該電子裝置的一電子元件散熱，該迴路式熱管包括：一蒸發器，包括一氣體流出口、一液體流入口以及一接觸受熱區，該接觸受熱區位於該蒸發器的一外表面，而該蒸發器的該接觸受熱區用以與該電子元件接觸，適以將該電子元件的廢熱傳至該蒸發器；以及一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，該管體包括一外管以及一內管，該外管具有第一開口端部以及一第二開口端部，該第一開口端部連接於該氣體流出口，該第二開口端部連接於該液體流入口，該內管延伸自該第二開口端部，並與該第二開口端部流體連通，且該內管位於該蒸發器內；其中，該接觸受熱區更包括一毛細結構面，該毛細結構面垂直朝該蒸發器內投射出界定有一毛細結構投影區域，且該內管的該末端開口位於該毛細結構投影區域，不位於該電子元件正下方。
2. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，其中該蒸發器的該接觸受熱區具有一法線方向，該接觸受熱區沿該法線方向投射而界定出該投影區域。
3. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，其中該內管具有一前端開口以及該末端開口，該前端開口連接於該第二開口端部，該末端開口為一自由端，其中，該內管的管徑由該前端開口朝該末端開口方向漸縮。
4. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，其中該迴路式熱管更包 括一冷凝器，該冷凝器連接設置於該外管。
5. 一種具有迴路式熱管的電子裝置，包括：一電子元件；一蒸發器，包括一氣體流出口以及一液體流入口，該電子元件接觸於該蒸發器的一外表面，適以將該電子元件的廢熱傳至該蒸發器；以及一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，該管體包括一外管以及一內管，該外管具有第一開口端部以及一第二開口端部，該第一開口端部連接於該氣體流出口，該第二開口端部連接於該液體流入口，該內管延伸自該第二開口端部，並與該第二開口端部流體連通，且該內管位於該蒸發器內；其中，該電子元件與該蒸發器相互接觸而界定出有一接觸受熱區，該接觸受熱區更包括一毛細結構面，該毛細結構面垂直朝該蒸發器內投射出界定有一毛細結構投影區域，且該內管的該末端開口位於該毛細結構投影區域，不位於該電子元件正下方。
6. 如申請範圍第5項所述的具有迴路式熱管的電子裝置，其中該蒸發器的該接觸受熱區具有一法線方向，該接觸受熱區沿該法線方向投射而界定形成該投影區域。
7. 如申請範圍第5項所述的具有迴路式熱管的電子裝置，其中該內管具有一前端開口以及該末端開口，該前端開口連接於該第二開口端部，該末端開口為一自由端，其中，該內管的管徑由該前端開口朝該末端開口方向漸縮。
8. 如申請範圍第5項所述的具有迴路式熱管的電子裝置，其中該 迴路式熱管更包括一冷凝器，該冷凝器連接設置於該外管。