TWI658776B - 電子裝置的散熱系統 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置的散熱系統，包括機體、至少一熱源以及散熱模組。機體具有煙囪流道。熱源配置於機體內。散熱模組包括蒸發器與連接蒸發器的管件。蒸發器與管件形成迴路，且工作流體填充於迴路。蒸發器熱接觸於熱源以吸熱，且藉由工作流體的相變化，使熱源所產生的熱量被傳送至迴路，以讓迴路對煙囪流道的空氣提供二維模式加熱。

Description

電子裝置的散熱系統

本發明是有關於一種散熱系統，且特別是一種電子裝置的散熱系統。

在現有技術中的各式電子裝置，不論是行動電話、平板電腦、筆記型電腦的螢幕或底座、各式顯示器（電腦螢幕、電視螢幕…等）、甚至是整合式電腦（All-in-One PC, AIO PC，將微處理器、主機板、硬碟、螢幕及喇叭整合為一體的桌上型電腦），皆有不斷追求薄型化的趨勢，因此電子裝置內的各元件逐漸塞滿電子裝置的內部空間，進而導致電子裝置的內部空間越來越來不足以容納散熱裝置，否則勢必會增加電子裝置的厚度。

然而，該等電子裝置中的處理器、顯示晶片或是背光模組，也分別為了提升效能或增加發光面積及亮度，而逐漸散發出越來越多的熱量。因此，設置散熱裝置但導致整體厚度增加，或減少設置散熱裝置但導致容易過熱，便成為所述電子裝置設計上的兩難。

例如為了讓整合式電腦具備較佳的散熱效率，因此大都會在機體內設置至少一風扇，用以汲取外部環境的冷空氣作為散熱手段。然此舉除了存在上述整體體積及重量的增加之外，所述風扇伴隨著運轉時的噪音，以及其仍須從電腦所連接的電源供應器中汲取較高的電力，反而造成其他相關問題的產生。

本發明提供一種電子裝置的散熱系統，其藉由散熱模組對流道內的空氣提供二維模式加熱，以強化機體內的煙囪效應而提高散熱效率。

本發明的電子裝置的散熱系統，包括機體、至少一熱源以及散熱模組。機體具有煙囪流道。熱源配置於機體內。散熱模組包括蒸發器與連接蒸發器的管件。蒸發器與管件形成迴路，工作流體填充於迴路。蒸發器熱接觸熱源且吸熱，並藉由工作流體的相變化，使熱源所產生的熱量被傳送至迴路，且讓迴路對煙囪流道內的空氣提供二維模式加熱。

基於上述，電子裝置的散熱系統藉由在機體內形成煙囪流道，同時藉由散熱模組而能將熱源的熱容量予以增加，同時擴展與煙囪流道內空氣的接觸，而對煙囪流道內的空氣提供二維模式的熱傳，故而讓電子裝置能利用煙囪效應而達到散熱的效果，同時也因此能解除原熱源位置造成煙囪效應的流道入口的結構限制。

為讓本發明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。

圖1是依據本發明一實施例的電子裝置的示意圖。圖2是圖1的電子裝置的側視圖。請同時參考圖1與圖2，在此需說明的是，電子裝置100例如是整合式（all-in-one, AIO）電腦裝置，其內設置有相關電子組件120，包括主機板122及其上的處理器124（與顯示晶片，在此未繪示），因此存在如同其他電腦主機所會產生的散熱問題，也就是處理器124（或/及顯示晶片）在運作過程中所產生的熱量必須設法將其排出電子裝置100之外，方能維持電子裝置100的正常運作。在此，以處理器124視為本實施例的熱源。同時，為利於進一步描述解決散熱問題所需之手段，因而本實施例在圖1、圖2中僅繪示與散熱相關的構件與系統，其他技術特徵均能從整合式電腦裝置的已知技術中得知，故不再贅述。此外，圖1與圖2將電子裝置100的機體結構予以虛線繪示，以利於其內的構件區隔辨識。

在本實施例中，電子裝置100包括機體110（以虛線繪示）、熱源（以處理器124為例）以及散熱模組130，其中機體110進一步地包括側壁112、114，且側壁112視為裝設有顯示器的一側，側壁114則視為機體110的背蓋（背對顯示器）。再者，機體110還包括側壁116、118，故同時參考圖1與圖2能得知前述側壁112、114、116與118共同形成煙囪流道T1，並讓電子組件120與散熱模組130容置其內。同時，機體110的下方與上方分別設置有入口E1與出口E2，以使煙囪流道T1經由入口E1或出口E2而與外部環境連通。在此所述下方、上方是以圖1、圖2所示電子裝置100之狀態作為描述基準，也就是以重力方向為基準，順向者視為下方，反向者視為上方。

圖3與圖4分別以不同視角繪示圖1與圖2的散熱模組。請同時參考圖3與圖4，在本實施例中，散熱模組130包括蒸發器132與管件134，蒸發器132與管件134相互連接而形成迴路，工作流體F1（以虛線箭號繪示於圖4）填充於迴路並在其中因吸熱、放熱而產生相變化。據此，本實施例的散熱模組130為兩相流散熱模組，進一步地說，其為兩相封閉迴路熱虹吸式散熱系統(Two Phase Close Loop Thermosyphon Cooling System )。蒸發器132熱接觸於熱源以吸熱，並藉由工作流體F1的相變化而將熱量傳送至整個迴路。如此一來，位於煙囪流道T1內的空氣便能因此受到所述迴路對其提供二維模式加熱，以使熱空氣進一步地從出口E2傳出電子裝置100的機體110，同時，外部環境的冷空氣便能經由入口E1傳至煙囪流道T1，據以完善煙囪效應而對熱源進行有效的散熱。

詳細而言，散熱模組130還包括熱管136、組裝件131以及板件138，組裝件131與板件138分別鎖附於主機板122上，以使熱管136被夾持在組裝件131與板件138之間，並使熱管136的熱端136a抵接在處理器122上（結構上直接接觸或經由導熱介質），同時，藉由熱管136的冷端136b抵接於蒸發器132，而使熱管136得以在熱端136a處吸收處理器122所產生的熱量後，據以傳送至冷端136b的蒸發器132。由於熱管136的結構及技術已能從現有技術得知，故不再予以贅述。

接著，當蒸發器132吸收熱量之後，便能驅使其內的工作流體F1從液態轉變為汽態，並進而從蒸發器132傳出以流向管件134，管件134中的工作流體F1因與煙囪流道T1內的空氣熱接觸，便能將熱量轉換至煙囪流道T1內的空氣而對其加熱。因此，隨著熱量移出管件134，其內的工作流體F1會再次從汽態相變為液態，並據以流回蒸發器132，而重複前述吸熱動作。圖式中以虛線箭號F1繪示者，即為工作流體F1吸熱、放熱相變之後所產生的流動方向。

圖5A繪示現有技術的煙囪流道示意圖。圖5B繪示本發明的煙囪流道示意圖。請同時參考圖5A與圖5B，在此僅以簡單示意圖表示兩者的區別。如圖5A所示，側壁A1、A2形成煙囪流道T1，現有技術的電子裝置中，其熱源（以處理器124為例）會因位置不同，而造成不同煙囪效應。舉例來說，位於煙囪流道T1的熱源，其相對於機體側壁A1的底部存在相對高度（距離）h1，因此為讓煙囪效應能順利地在機體產生，外部環境的空氣僅能從熱源下方的位置進入煙囪流道T1，即入口E1，此時若將入口設置在熱源上方的位置（即高於相對高度h1的位置），將無法順利地讓煙囪效應產生。換句話說，欲在現有技術下進行散熱，勢必需因應熱源在機體內的位置，因而也對入口的設置造成相當的結構限制。

反過來說，本發明藉由散熱模組130如前述圖1至圖4的配置，其簡單示意會如圖5B所示，也就是在煙囪流道T1中所提供的不再是前述圖5A的點熱源（一維模式），而是改以二維模式加熱，在圖3與圖4所示實施例中，即是將板件138與迴路形成對煙囪流道T1內的空氣加熱的面式熱源。如此一來，比對圖5A與圖5B即能清楚得知，圖5B所示實施例中側壁A1a即相當於將板件138與迴路視為煙囪流道T1的側壁結構，而能以二維模式對煙囪流道T1內的空氣進行加熱，因而在此狀態下，所示相對高度h2的範圍（相當於側壁A1a、A2a的全部範圍）皆能設置用以讓外部環境的冷空氣進入至煙囪流道T1的入口，也就是不限於圖中所示入口E1。舉例來說，側壁A2a上即能因此設置多個入口E3，在不影響煙囪效應的情形下，增加更多能讓外部環境的冷空氣進入煙囪流道的機會，相較於受限的圖5A，圖5B所示因而能提高散熱效率。

圖5C繪示本發明另一實施例的煙囪流道的示意圖。與前述不同的是，側壁A1b、A2b所形成的煙囪流道T1是由下而上地呈漸縮輪廓，也就是入口E1a會大於出口E2a。換句話說，本實施例是將煙囪流道T1設計為沿重力場反方向的縮口設計，所述縮口設計可以呈90度範圍之內的傾斜角度，據以提高煙囪效應。

另需說明的是，圖5B與圖5C所示的側壁A1a、A2a、A1b與A2b可視為圖2所示的側壁112、114，當然也可視為圖1所示側壁116、118。換句話說，本發明藉由散熱模組130而將一維型式的熱源轉換為二維型式的熱源，藉以擴展對煙囪流道內的空氣的接觸面積，如此將能隨之設置較多空氣入口，進而提高煙囪效應的空氣流量。

請再參考圖3與圖4，所示實施例中，板件138具有導熱性，且蒸發器132與管件134配置在板件138上，因此能將熱量進一步地擴展至板件138，而使蒸發器132與管件134所形成迴路以及板件138被視為二維模式下的面式熱源。

但，本實施例並不以此為限。圖6繪示本發明另一實施例的散熱模組的示意圖。與前述實施例不同的是，本實施例的散熱模組包括蒸發器132、管件134、工作流體F1、熱管136、組裝件131與135，其中蒸發器132、管件134、工作流體F1、熱管136以及組裝件131的構件特徵及關係一如前述實施例所述，而不同處在於管件134是藉由組裝件135而固定於主機板122上。也就是說，本實施例是以蒸發器132與管件134連接後所形成的迴路作為加熱煙囪流道T1內的空氣之用，因此使迴路形成對煙囪流道T1內的空氣加熱的線式熱源，其同樣能達到擴展熱源面積的效果。

請再參考圖1與圖2，在本實施例中，電子裝置100還包括導熱墊140，其抵接在板件138與側壁114之間，如此一來，板件138上的熱量也能傳送至側壁114，因而讓側壁114也能被視為對煙囪流道T1提供加熱效果的熱源，進而提高散熱模組130與煙囪流道T1內空氣的熱傳效率，進而也能提高其散熱效果。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，電子裝置的散熱系統藉由在機體內形成煙囪流道，同時藉由散熱模組而能將熱源的熱容量予以增加，同時擴展與煙囪流道內空氣的接觸，而對煙囪流道內的空氣提供二維模式的熱傳，故而讓電子裝置能利用煙囪效應而達到散熱的效果，同時也因此能解除原熱源位置造成煙囪效應的流道入口的結構限制。

再者，散熱模組藉由將蒸發器與管件配置於板件上，因而得以使熱量均勻地傳導致板件，而使在煙囪流道中，蒸發器與管件構成的迴路與板件形成二維模式的面熱源，且所述面熱源上的熱量分布均勻，而存在較小的溫度梯度，因此能進一步地讓所述面熱源對煙囪流道內的空氣提供均勻的加熱。相較於現有技術中直接以熱源接觸煙囪流道內的空氣的方式，本發明的實施例能藉由散熱模組所提供二維模式的加熱方式，能有效地增加熱容量及與空氣的接觸面積，而解決原本僅點熱源所造成對煙囪流道內的空氣加熱不均以及不穩定的問題。

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。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧機體

112、114、116、118‧‧‧側壁

120‧‧‧電子組件

122‧‧‧主機板

124‧‧‧處理器

130‧‧‧散熱模組

132‧‧‧蒸發器

134‧‧‧管件

135‧‧‧組裝件

136‧‧‧熱管

136a‧‧‧熱端

136b‧‧‧冷端

138‧‧‧板件

140‧‧‧導熱墊

A1、A2、A1a、A2a、A1b、A2b‧‧‧側壁

E1、E3、E1a‧‧‧入口

E2、E2a‧‧‧出口

F1‧‧‧工作流體

h1、h2‧‧‧相對高度

T1‧‧‧煙囪流道

圖1是依據本發明一實施例的電子裝置的示意圖。 圖2是圖1的電子裝置的側視圖。 圖3與圖4分別以不同視角繪示圖1與圖2的散熱模組。 圖5A繪示現有技術的煙囪流道示意圖。 圖5B繪示本發明的煙囪流道示意圖。 圖5C繪示本發明另一實施例的煙囪流道的示意圖。 圖6繪示本發明另一實施例的散熱模組的示意圖。

Claims (8)

1. 一種電子裝置的散熱系統，用以對該電子裝置的至少一熱源進行散熱，該電子裝置的散熱系統包括：一機體，具有一煙囪流道，由該機體的多個側壁共同形成，一入口設置於該機體的下方，一出口設置於該機體的上方，該煙囪流道分別經由該入口與該出口而與外部環境連通，所述至少一熱源設置於該煙囪流道內，其中依序沿著該出口、該煙囪流道與該入口的方向是順向於重力方向；以及一散熱模組，設置於該煙囪流道內，該散熱模組包括一蒸發器與連接該蒸發器的一管件，該蒸發器與該管件形成一迴路，一工作流體填充於該迴路，該蒸發器熱接觸於該熱源以吸熱，並藉由該工作流體的相變化，使該熱源所產生的熱量被傳送至該迴路，且讓該迴路對該煙囪流道內的空氣提供二維模式加熱，其中被加熱的空氣經由該出口傳送至外部環境，而外部環境的冷空氣經由該入口流入該煙囪流道，其中該煙囪流道是相反於所述重力方向而呈漸縮輪廓，且該入口大於該出口。
2. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置的散熱系統，其為整合式電腦(all-in-one PC,AIO PC)裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置的散熱系統，其中該散熱模組為兩相流散熱模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置的散熱系統，其中該散熱模組還包括一板件，具有導熱性，該蒸發器與該管件配置於該板件上。
5. 如申請專利範圍第4項所述電子裝置的散熱系統，還包括一導熱墊，抵接在該板件與該機體的一側壁之間，以使該板件與該側壁彼此相對。
6. 如申請專利範圍第4項所述電子裝置的散熱系統，其中該板件與該迴路形成對該煙囪流道內的空氣加熱的面式熱源。
7. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置的散熱系統，其中該機體還具多個開口，鄰近且連通該煙囪流道的一入口處。
8. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置的散熱系統，其中該迴路形成對該煙囪流道內的空氣加熱的線式熱源。