TWI623720B - 迴路式熱管以及應用該迴路式熱管的電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本案係提供一種迴路式熱管，用以對電子裝置的電子元件散熱。迴路式熱管的蒸發器以及管體共同形成一封閉迴路，以供工作介質流動於其中。蒸發器包括液氣轉換空間、毛細結構單元以及液體儲存空間，毛細結構單元位於液氣轉換空間與液體儲存空間之間，以區隔液氣轉換空間與液體儲存空間，其中，管體的第一開口端部連接於液氣轉換空間的空間出口，而管體的第二開口端部係經由液氣轉換空間的空間入口而伸入液體儲存空間。

Description

迴路式熱管以及應用該迴路式熱管的電子裝置
本案是關於一種散熱裝置，特別是一種可應用在電子裝置內的迴路式熱管。
隨著電腦及各式電子裝置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，但電腦及各式電子裝置在被長時間操作的過程中，其產生的熱量無法相應及時散出的缺點，亦伴隨而來。
有鑑於此，迴路式熱管被提出以改善問題。請參閱圖1，其為習知迴路式熱管的剖面示意圖。迴路式熱管1具有蒸發器11以及管體12，管體12的兩端分別地連接於蒸發器11的流入口111以及流出口112，因此蒸發器11以及管體12會共同形成連通的迴路，而工作介質13則位於該連通的迴路內作為流動物質。
再者，發熱源2係設置於蒸發器11上，因此發熱源2所產生的熱可被傳導至蒸發器11，當液態的工作介質13經由蒸發器11的流入口111進入蒸發器11後會受熱而氣化成氣態的工作介質13，氣態的工作介質13再經由蒸發器11的流出口112進入管體12而逐步冷卻，且冷卻後的工作介質13會液化成液態的工作介質13並再度經由蒸發器11的流入口111進入蒸發器11。透過上述兩相變化的工作循環，發熱源2所產生的熱可被快速地排解。
然而，在習知迴路式熱管1的結構上，管體12僅連接至蒸發器11的流入口111，而未再伸入蒸發器11內，且蒸發器11內的空間並未被明確界定，故在蒸發器11中被氣化後的工作介質13(氣態的工作介質13)可能會從蒸發器11的流入口111逆流進入管體12，此種逆流的現象並非是正常的工作循環，導致散熱效率不彰，更甚者，還會造成工作循環的中斷。
此外，習知迴路式熱管1之蒸發器11的流入口111以及流出口112是分別位於蒸發器11的兩側，亦即流動的工作介質13是從蒸發器11的一側流出，再從蒸發器11的另一側流入。然而，現今電子裝置皆朝向輕、薄、短小的方向發展，若要將上述僅具有單一形態的迴路式熱管1安置於電子裝置中對發熱源2進行散熱，明顯會有空間配置自由度不足的問題。
根據以上的說明可知，習知的迴路式熱管具有改善的空間。
本發明之一目的在於提供一種其蒸發器的液氣轉換空間、毛細結構單元以及液體儲存空間的空間配置關被明確界定且其管體的開口端部是直接經由蒸發器之液氣轉換空間的空間出口而伸入液體儲存空間的迴路式熱管。
本發明之一目的在於提供一種應用上述迴路式熱管的電子裝置。
於一較佳實施例中，本發明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，其供該電子元件接觸，並包括一液氣轉換空間、一毛細結構單元以及一液體儲存空間，該毛細結構單元位於該液氣轉換空間與該液體儲存空間之間，以區隔該液氣轉換空間與該液體儲存空間，且該液氣轉換空間具有一空間出口，而該液體儲存空間具有一空間入口；一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，且該管體具有一第一開口端部以及一第二開口端部；其中，該第一開口端部連接於該空間出口，而該第二開口端部係經由該空間入口而伸入該液體儲存空間；以及一工作介質，填充於該蒸發器以及該管體內。
於一較佳實施例中，該工作介質係從該該蒸發器之 一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之該側進入該蒸發器；抑或是該工作介質係從該蒸發器之一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之一另一側進入該蒸發器。
於一較佳實施例中，該第二開口端部係於穿過該毛細結構單元後經由該空間入口而伸入該液體儲存空間。
於一較佳實施例中，該第二開口端部之外緣設置有一絕緣套，以隔絕該蒸發器內之熱能。
於一較佳實施例中，該絕緣套之長度係約略相同於該第二開口端部伸入該蒸發器之長度。
於一較佳實施例中，該蒸發器包括一第一腔體以及一第二腔體，且該液氣轉換空間以及該毛細結構單元位於該第一腔體中，而該液體儲存空間位於該第二腔體中；其中，該第二腔體係為一外接式腔體，用以與該第一腔體相連接。
於一較佳實施例中，迴路式熱管更包括一散熱單元，其設置於該第一開口端部以及該第二開口端部之間。
於一較佳實施例中，該散熱單元係為一致冷晶片。
於一較佳實施例中，迴路式熱管更包括一幫浦，其設置於該散熱單元以及該第二開口端部之間。
於一較佳實施例中，本發明還提供一種電子裝置，包括：一電子元件；以及一迴路式熱管，用以對該電子元件散熱，包括： 一蒸發器，其供該電子元件接觸，並包括一液氣轉換空間、一毛細結構單元以及一液體儲存空間，該毛細結構單元位於該液氣轉換空間與該液體儲存空間之間，以區隔該液氣轉換空間與該液體儲存空間，且該液氣轉換空間具有一空間出口，而該液體儲存空間具有一空間入口；一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，且該管體具有一第一開口端部以及一第二開口端部；其中，該第一開口端部連接於該空間出口，而該第二開口端部係經由該空間入口而伸入該液體儲存空間；以及一工作介質，填充於該蒸發器以及該管體內。
於一較佳實施例中，該工作介質係從該該蒸發器之一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之該側進入該蒸發器；抑或是該工作介質係從該蒸發器之一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之一另一側進入該蒸發器。
於一較佳實施例中，該第二開口端部係於穿過該毛細結構單元後經由該空間入口而伸入該液體儲存空間。
於一較佳實施例中，該第二開口端部之外緣設置有一絕緣套，以隔絕該蒸發器內之熱能。
於一較佳實施例中，該絕緣套之長度係約略相同於該第二開口端部伸入該蒸發器之長度。
於一較佳實施例中，該蒸發器包括一第一腔體以及一第二腔體，且該液氣轉換空間以及該毛細結構單元位於該第一 腔體中，而該液體儲存空間位於該第二腔體中；其中，該第二腔體係為一外接式腔體，用以與該第一腔體相連接。
於一較佳實施例中，該迴路式熱管更包括一散熱單元，其設置於該第一開口端部以及該第二開口端部之間。
於一較佳實施例中，該散熱單元係為一致冷晶片。
於一較佳實施例中，該迴路式熱管更包括一幫浦，其設置於該散熱單元以及該第二開口端部之間。
1‧‧‧迴路式熱管
2‧‧‧發熱源
3A‧‧‧迴路式熱管
3B‧‧‧迴路式熱管
3C‧‧‧迴路式熱管
3D‧‧‧迴路式熱管
4A‧‧‧電子裝置
4B‧‧‧電子裝置
4C‧‧‧電子裝置
4D‧‧‧電子裝置
11‧‧‧蒸發器
12‧‧‧管體
13‧‧‧工作介質
31A‧‧‧蒸發器
31B‧‧‧蒸發器
31D‧‧‧蒸發器
32A‧‧‧管體
32B‧‧‧管體
33‧‧‧工作介質
33a‧‧‧液態的工作介質
33b‧‧‧氣態的工作介質
34‧‧‧散熱單元
35‧‧‧幫浦
36‧‧‧絕緣套
41‧‧‧電子元件
111‧‧‧流入口
112‧‧‧流出口
311‧‧‧液氣轉換空間
312‧‧‧毛細結構單元
313A‧‧‧液體儲存空間
313B‧‧‧液體儲存空間
313D‧‧‧液體儲存空間
314‧‧‧第一腔體
315‧‧‧第二腔體
321‧‧‧第一開口端部
322A‧‧‧第二開口端部
322B‧‧‧第二開口端部
3111‧‧‧空間出口
3131A‧‧‧空間入口
3131B‧‧‧空間入口
F1‧‧‧氣體流出方向
F2‧‧‧液體流入方向
F3‧‧‧氣體流出方向
F4‧‧‧液體流入方向
圖1：係為習知迴路式熱管的剖面示意圖。
圖2：係為本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第一較佳實施例的俯面示意圖。
圖3：係為圖2所示迴路式熱管的剖面示意圖。
圖4：係為本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第二較佳實施例的剖面示意圖。
圖5：係為本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第三較佳實施例的剖面示意圖。
圖6：係為本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第四較佳實施例的剖面示意圖。
請參閱圖2與圖3，圖2本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第一較佳實施例的俯面示意圖，圖3為圖2所示迴路式熱管的剖面示意圖。迴路式熱管3A係應用並安裝於電子裝置4A中，負責將電子裝置4A內之電子元件41運作時所產生的熱帶走，使其維持正常的運作。電子裝置4A可以是桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦、手機、主機、介面卡或是其他在運轉時需要較佳溫度控制的裝置，本發明並不予以限制，只要能夠將迴路式熱管3A安置於其中即可。而電子元件41則可為晶片、處理器或記憶體等在運作時會產生熱的元件，一般會安裝在電子裝置4A內的電路板(圖未示)或是基板(圖未示)上。
再者，迴路式熱管3A包括蒸發器31A、管體32A以及工作介質33，且蒸發器31A包括液氣轉換空間311、毛細結構單元312以及液體儲存空間313A，其中，蒸發器31A可為單一腔體，且液氣轉換空間311、毛細結構單元312以及液體儲存空間313A分屬於該單一腔體的不同區段，抑或是蒸發器31A可包括多個腔體，且液氣轉換空間311、毛細結構單元312以及液體儲存空間313A分屬於不同的腔體中，但無論蒸發器31A是單一腔體或包括多個腔體，毛細結構單元312皆是位於液氣轉換空間311與液體儲存空間313A之間，以將液氣轉換空間311與液體儲存空間313A區隔開來。此外，於本較佳實施例中，毛細結構單元312可被視為一個設置有毛細結構的空間，且毛細結構可選自本領域常使用的粉末燒結毛細 結構、金屬網格毛細結構或纖維材料等，並不予以限制。
又，管體32A與蒸發器31A係共同形成一封閉迴路，且工作介質33以氣態及/或液態的形式填充於蒸發器31A以及管體32A內，進一步地來說，工作介質33係作為協助熱能轉移的媒介物，其可以是水或冷媒，在此並不予以限制。於本較佳實施例中，液氣轉換空間311以及液體儲存空間313A分別具有一空間出口3111以及一空間入口3131A，而管體32A具有第一開口端部321以及第二開口端部322A；其中，管體32A的第一開口端部321連接於液氣轉換空間311的空間出口3111，而管體32A的第二開口端部322A則經由液體儲存空間313A的空間入口3131A而伸入液體儲存空間313A。
再者，蒸發器31A係供電子元件41進行熱接觸，本文所稱的熱接觸，是指在熱的傳導上有所接觸而言，而蒸發器31A與電子元件41在實際結構上則至少包含有直接接觸以及間接接觸這兩種實施方式，當然也不排除兩者非常靠近但在結構上未真正接觸到的實施方式。就直接接觸而言，蒸發器31A的表面係直接貼合電子元件41的表面；就間接接觸而言，可在蒸發器31A與電子元件41之間設置有導熱介質，例如導熱膏(圖未示)，但不以上述為限。
接下來說說明本案迴路式熱管3A的工作原理。蒸發器31A中的液體儲存空間313A中儲存有液態的工作介質33a，且毛細結構單元312可吸附液體儲存空間313A中液態的工作介質33a，該些液態的工作介質33a係因應毛細現象而流動至液氣轉換空間 311；又，流動至液氣轉換空間311中之液態的工作介質33a會吸收來自電子元件41的廢熱，並待吸收足夠的熱能後產生相變化而從液態轉換成氣態，而已呈氣態的工作介質33b從液氣轉換空間311，並經由管體32A的第一開口端部321進入管體32A，其如圖2與圖3中所示之氣體流出方向F1，藉以協助熱能轉移。
其中，當氣態的工作介質33b沿著管體32A流動至其它較低溫處而散出熱能後，工作介質33b即再度產生相變化而從氣態轉換成液態，接著，呈液態的工作介質33a會從管體32A的第二開口端部322A流入蒸發器31A的液體儲存空間313A，其如圖2與圖3中所示之液體流入方向F2。透過上述兩相變化的工作循環，電子元件41所產生的熱可被快速地排解。而補充說明的是，於本較佳實施例中，工作介質33是從蒸發器31A的一側離開蒸發器31A，並從蒸發器31A的另一側進入蒸發器31A，也就是說，工作介質33是分別從蒸發器31A的不同側離開蒸發器31A與進入蒸發器31A。
較佳者，但不以此為限，迴路式熱管3A更包括散熱單元34以及幫浦35，且散熱單元34設置於管體32A的第一開口端部321與第二開口端部322A之間，而幫浦35則設置於散熱單元34以及管體32A的第二開口端部322A之間；其中，散熱單元34係用來將管體32A中呈氣態的工作介質33b的熱帶走，加快其由氣態轉換成液態的速度，於本較佳實施例中，散熱單元34係為致冷晶片，但不以此為限，而幫浦35則用來增加流經其中之工作介質33的壓力，以加強工作介質33的推進力量，從而提升迴路式熱管3A整體 的循環效能。補充說明的是，散熱單元34的設置更能確保工作介質33於流經幫浦35前就已轉換成液態，藉此提升幫浦35的工作壽命。
請參閱圖4，其本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第二較佳實施例的剖面示意圖。本較佳實施例之迴路式熱管3B以及電子裝置4B係大致類似於本案第一較佳實施例中所述者，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與前述第一較佳實施例不同之處在於，工作介質33係從蒸發器31B的一側離開蒸發器31B，如圖4中所示之氣體流出方向F3；也從蒸發器31B的同一側進入蒸發器31B，如圖4中所示之液體流入方向F4。詳言之，於本較佳實施例中，管體32B的第二開口端部322B是從蒸發器31B與管體32B的第一開口端部321連接的同一側伸入蒸發器31B，並依序穿過蒸發器31B的液氣轉換空間311與毛細結構單元312後才經由液體儲存空間313B的空間入口3131B而伸入液體儲存空間313B。
特別說明的是，針對現今電子裝置4B皆有朝向輕、薄、短小的方向發展的趨勢，本案第二較佳實施例提供了不同的迴路式熱管3B的結構形態，藉以提升將迴路式熱管3B安置於電子裝置4B內的空間配置自由度。除此之外，本案明確界定蒸發器31B中液氣轉換空間311、毛細結構單元312以及液體儲存空間313B的空間配置關係，且設計將管體32B的第二開口端部322B經由液體儲存空間313B的空間入口3131B直接地伸入液體儲存空間313B，如 此可利用毛細結構單元312所提供的毛細現象驅動工作介質33的流動，並避免蒸發器31B中被氣化後的工作介質33(氣態的工作介質33)從管體32B的第二開口端部322B逆流進入管體32B，進而確保迴路式熱管3B能夠進行正常的工作循環。
請參閱圖5，其本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第三較佳實施例的剖面示意圖。本較佳實施例之迴路式熱管3C以及電子裝置4C係大致類似於本案第一與第二較佳實施例中所述者，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與前述第一與第二較佳實施例不同之處在於，管體32B之第二開口端部322B的外緣還套設有一絕緣套36，例如橡膠套，用以隔絕蒸發器31C的熱能，避免液態的工作介質33在進入蒸發器31C但尚未流入液體儲存空間313B前受熱而又轉換成氣態。
較佳者，但不以此為限，絕緣套36的長度係約略相同於管體32B之第二開口端部322B伸入蒸發器31C的長度，於迴路式熱管3C的製造過程中，絕緣套36係先被套設於管體32B的第二開口端部322B，管體32B的第二開口端部322B再伸入蒸發器31C中，如此設計的目的在於，迴路式熱管3C的製造人員可依據絕緣套36的長度而獲得管體32B的第二開口端部322B應伸入蒸發器31C的長度，從而提升迴路式熱管3C的製程品質。
請參閱圖6，其本發明迴路式熱管以及應用該迴路式熱管之電子裝置於一第四較佳實施例的剖面示意圖。本較佳實施例之迴路式熱管3D以及電子裝置4D係大致類似於本案第一與第 二較佳實施例中所述者，在此即不再予以贅述。而本較佳實施例與前述第一與第二較佳實施例不同之處在於，迴路式熱管3D的蒸發器31D包括相互連通的第一腔體314以及第二腔體315，且液氣轉換空間311以及毛細結構單元312位於第一腔體314中，而液體儲存空間313D則位於第二腔體315中；其中，第二腔體315係為一外接式腔體，用以與第一腔體314相連接。
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。

Claims (14)

  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，其供該電子元件接觸，並包括一液氣轉換空間、一毛細結構單元以及一液體儲存空間，該毛細結構單元位於該液氣轉換空間與該液體儲存空間之間，以區隔該液氣轉換空間與該液體儲存空間，且該液氣轉換空間具有一空間出口，而該液體儲存空間具有一空間入口；一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，且該管體具有一第一開口端部以及一第二開口端部；以及一工作介質，填充於該蒸發器以及該管體內；其中，該管體之該第一開口端部連接於該液氣轉換空間之該空間出口，而該管體之該第二開口端部係於依序穿過該液氣轉換空間以及該毛細結構單元後經由該液體儲存空間之該空間入口而伸入該液體儲存空間，俾使該工作介質從該蒸發器之一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之該側進入該蒸發器。
  2. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，其中該第二開口端部之外緣設置有一絕緣套，以隔絕該蒸發器內之熱能。
  3. 如申請範圍第2項所述的迴路式熱管，其中該絕緣套之長度係約略相同於該第二開口端部伸入該蒸發器之長度。
  4. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，其中該蒸發器包括一第一腔體以及一第二腔體，且該液氣轉換空間以及該毛細結構單元位於該第一腔體中，而該液體儲存空間位於該第二腔體中；其中，該第二腔體用以與該第一腔體相連接。
  5. 如申請範圍第1項所述的迴路式熱管，更包括一散熱單元，其設置於該第一開口端部以及該第二開口端部之間。
  6. 如申請範圍第5項所述的迴路式熱管，其中該散熱單元係為一致冷晶片。
  7. 如申請範圍第5項所述的迴路式熱管，更包括一幫浦，其設置於該散熱單元以及該第二開口端部之間。
  8. 一種電子裝置，包括：一電子元件；以及一迴路式熱管，用以對該電子元件散熱，包括：一蒸發器，其供該電子元件接觸，並包括一液氣轉換空間、一毛細結構單元以及一液體儲存空間，該毛細結構單元位於該液氣轉換空間與該液體儲存空間之間，以區隔該液氣轉換空間與該液體儲存空間，且該液氣轉換空間具有一空間出口，而該液體儲存空間具有一空間入口；一管體，與該蒸發器共同形成一封閉迴路，且該管體具有一第一開口端部以及一第二開口端部；以及一工作介質，填充於該蒸發器以及該管體內；其中，該管體之該第一開口端部連接於該液氣轉換空間之該空間出口，而該管體之該第二開口端部係於依序穿過該液氣轉換空間以及該毛細結構單元後經由該液體儲存空間之該空間入口而伸入該液體儲存空間，俾使該工作介質從該蒸發器之一側離開該蒸發器，並從該蒸發器之該側進入該蒸發器。
  9. 如申請範圍第8項所述的電子裝置，其中該第二開口端部之外緣設置有一絕緣套，以隔絕該蒸發器內之熱能。
  10. 如申請範圍第9項所述的電子裝置，其中該絕緣套之長度係約略相同於該第二開口端部伸入該蒸發器之長度。
  11. 如申請範圍第8項所述的電子裝置，其中該蒸發器包括一第一腔體以及一第二腔體，且該液氣轉換空間以及該毛細結構單元位於該第一腔體中，而該液體儲存空間位於該第二腔體中；其中，該第二腔體用以與該第一腔體相連接。
  12. 如申請範圍第8項所述的電子裝置，其中該迴路式熱管更包括一散熱單元，其設置於該第一開口端部以及該第二開口端部之間。
  13. 如申請範圍第12項所述的電子裝置，其中該散熱單元係為一致冷晶片。
  14. 如申請範圍第12項所述的電子裝置，其中該迴路式熱管更包括一幫浦，其設置於該散熱單元以及該第二開口端部之間。
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