TWI663375B - 散熱模組 - Google Patents
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Abstract
一種散熱模組,適用於可攜式電子裝置,可攜式電子裝置具有熱源。散熱模組包括蒸發器、至少一管路、工作流體以及至少一單向閥結構。蒸發器熱接觸於熱源,以將熱源所產生熱量傳送至蒸發器。管路連接蒸發器而形成至少一迴路,工作流體填充於迴路。工作流體在迴路進行吸、放熱而產生相變。單向閥結構設置於迴路,以限定工作流體沿第一方向流動,其中單向閥結構提供至少一迴流通道,順向於第一方向而逆向於第二方向,以阻擋工作流體沿第二方向流動,第一方向相反於第二方向。
Description
本發明是有關於一種散熱模組。
隨著科技的進步,可攜式電子裝置朝向輕薄化的方向發展。例如是輕薄型筆記型電腦、平板電腦(Tablet PC)或是智慧型行動電話(Smart Phone)等,其輕薄的外型相當適合使用者隨身攜帶與操作。再者,為了提升平板電腦的處理效率,主機板的中央處理器的效能也隨之提升,但也容易產生大量的熱能,往往會造成電子裝置的電路或電子元件因過熱而當機,實為不便。
一般而言,配置在電子裝置內的散熱模組包括氣冷式散熱模組以及水冷式散熱模組,其中以水冷式散熱模組的效率較佳。然在前述可攜式電子裝置是往輕薄短小的設計及發展趨勢下,如何將所能對應的散熱模組配置於空間有限的機體之內,同時仍能維持其散熱效率,實為相關人員所需思考並解決的課題。
再者,隨著可攜式電子裝置的不同使用狀態也會影響前述氣冷式散熱模組或水冷式散熱模組在迴路內工作流體的流動情形。舉例來說,工作流體會因重力影響而造成不穩定,但並無法以此來限制可攜式電子裝置的使用狀態。再者,為了讓工作流體能順利地避開重力影響,勢必針對可攜式電子裝置的各種使用狀態皆設計對應的高低差結構,一旦如此,其不可避免的衍生結果將是可攜式電子裝置的外觀體積將無限地被放大,因而不利於輕薄短小的潮流思維。
據此,如何避免散熱模組因使用狀態不同而影響工作流體的流動模式,進而提高散熱效率,實為相關技術人員所需思考解決的課題。
本發明提供一種散熱模組,其藉由單向閥結構而限定工作流體在迴路的流向,以克服因可攜式電子裝置因使用狀態而對工作流體之流動效率的影響。
本發明的散熱模組,適用於可攜式電子裝置。可攜式電子裝置具有熱源。散熱模組包括蒸發器、至少一管路、工作流體以及至少一單向閥結構。蒸發器熱接觸熱源,以使熱源所產生的熱量傳送至蒸發器。管路連接蒸發器以形成至少一迴路。工作流體填充於迴路。呈液相的工作流體在蒸發器吸熱而轉換為呈汽相的工作流體並從蒸發器流至管路,而呈汽相的工作流體在管路散熱並轉換為呈液相的工作流體以流入蒸發器。單向閥結構設置於迴路,以限定工作流體沿第一方向在迴路中流動,其中單向閥結構提供至少一迴流(recirculation)通道,迴流通道順向於第一方向而逆向於第二方向,以阻擋工作流體在迴路中沿第二方向流動,第一方向相反於第二方向。
基於上述,散熱模組在蒸發器與管路連接所形成的迴路中配置少一單向閥結構,且因單向閥結構具有迴流通道,因此能順利地將工作流體限定於單一方向流動的狀態,也就是藉由迴流通道來阻擋工作流體逆流的可能。如此一來,無論可攜式電子裝置的使用狀態為何,工作流體僅以單向流動的狀態即能因此克服重力隨著使用狀態而對工作流體造成各種程度的影響,也就是無論可攜式電子裝置的使用狀態為平躺放置或站立放置,重力不再對迴路內的工作流體造成影響,也因此得以提高散熱模組的散熱效率。
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可攜式電子裝置的示意圖。圖2是圖1的散熱模組的局部俯視圖。請同時參考圖1與圖2,在本實施例中,可攜式電子裝置20例如是平板電腦,其包括設置在機體內的電路板21、處理器(熱源22)以及散熱模組100,散熱模組100包括蒸發器110、管路(pipe)120、工作流體F以及單向閥結構130。在此,蒸發器110熱接觸於熱源22,其實質上是藉由熱管23連接在熱源22與蒸發器110之間,以讓熱源22所產生的熱量藉由熱管23而傳送至蒸發器110。但,在此並未限制蒸發器110與熱源22之間的結構對應關係,於另一未繪示的實施例中,蒸發器也可直接結構抵接在熱源上而毋須藉由熱管進行熱傳遞。
管路120與蒸發器110的入口E1與出口E2連通而形成迴路,工作流體F(圖中以箭號作為代表管路120與蒸發器110內的工作流體)填充於迴路中。在此,當熱量從熱源22傳送至蒸發器110後,蒸發器110內呈液相的工作流體F便會因此吸熱而產生相變,也就是從液相轉變為汽相,並進而經由出口E2而從蒸發器110流向管路120。接著,行經管路120的汽相工作流體F會隨著溫度降低而散熱,也就是在冷凝段122處從汽相工作流體F轉變回液相工作流體F,而再次經由入口E1流入蒸發器110。如此,藉由工作流體F的液相、汽相轉變所形成的兩相流循環系統,便能有效地將熱源22所產生的熱量順利地散逸出可攜式電子裝置20之外。
值得注意的是,本實施例的單向閥結構130連接在管路120與蒸發器110的入口E1之間,且實質上與蒸發器110是一體結構,也就是單向閥結構130是與蒸發器110一同被製作完成,而使單向閥結構130可被視為蒸發器110本體的分支,而使蒸發器110本體、單向閥結構130與管路120一同形成迴路。
在此,單向閥結構130用以限制工作流體F沿第一方向D1在迴路中流動,以阻擋工作流體F沿第二方向D2的流動,且第一方向D1相反於第二方向D2。進一步地說,如圖2所示,單向法結構130是特斯拉閥(tesla valve)結構,其包括主流部131與迴流部132,在此以一個主流部131搭配多個迴流部132為例,其中迴流部132會造成工作流體F在結構中除了主流F
m之外還形成至少一迴流F
r(在此以多個迴流部132形成多個迴流F
r為例),且這些迴流部132所形成的迴流F
r,其實質上是順向於主流F
m的第一方向D1,而逆向於第二方向D2。因此,工作流體F在迴路中沿第二方向D2的流動模式將會受到主流F與迴流F
r的阻擋,進而在單向閥結構130中被限制成僅能朝單向流動,即本實施例所示的第一方向D1。在此,單向閥結構130的內徑是小於或等於1cm,而有利於可攜式電子裝置20內的散熱模組100。
如此一來,藉由單向閥結構130的存在,便能在圖1所示的迴路中驅使工作流體F無論在液相或是汽相,皆僅能進行單向流動(第一方向D1),故當可攜式電子裝置20因使用狀態不同而呈站立狀態或是平躺放置狀態,工作流體F皆因上述而避免受到重力的影響,因而將使散熱模組100無論在何時皆能有效地提供所需的散熱效果。
在此,單向閥結構130是設置在蒸發器110與管路120的連接處位於入口E1處。但,本發明並不限於此,於其他未繪示的實施例中,單向閥結構130也能設置在蒸發器110與管路120的連接處但位於出口E2處,或者,單向閥結構130也能設置在蒸發器110與管路120的連接處,且入口E1處、出口E2處皆設置。
請再參考圖1與圖2,在本實施例中,一體成型的蒸發器110與單向閥結構130例如是以塊狀結構予以機械加工而得,但本發明並未對此限制,圖3繪示本發明另一實施例的一種單向閥結構的剖視圖。請參考圖3,與前述不同的是,本實施例的單向閥結構330是設置在管路的冷凝段(即前述管路120的冷凝段122)而遠離蒸發器110。在此,於冷凝段122設置單向閥結構330在於提供工作流體F於散熱(汽相轉變為液相)之後,仍能因此維持其從管路120(的冷凝段122)流入蒸發器110所需的流體動力。
再者,本實施例的單向閥結構330還具有螺紋331、332,其用以與管路120的其他部分得以順利地接合(其他部分也設置對應且能螺接的螺紋),也就是相當於將單向閥結構330設置於管路120處。
由上述可知,本發明並未限定單向閥結構在迴路中的位置,亦即迴路中有工作流體F流動的任意處,皆能設置單向閥結構以驅動工作流體F進行單向流動。
請再參考圖2,在本實施例中,在第一方向D1上,一對迴流部132是對稱地設置在主流部131的相對兩側,且主流部131與迴流部132形成漸縮輪廓,即其漸縮趨勢是順向於第一方向D1,且所述漸縮輪廓使迴流部132相對於主流部131形成漸縮夾角θ,其中漸縮夾角θ較佳為24度,亦即主流部131相對兩側的迴流部132彼此對稱且具有夾角為48度。
圖4繪示本發明另一實施例的單向閥結構的示意圖。請參考圖4,與前述實施例不同的是,在本實施例的單向閥結構430中,在工作流體F的流動方向上,多個迴流部432是交錯地配置於主流部431的其中一側,且迴流部432與主流部431以結構分隔為不同通道,而與前述實施例迴流部132與主流部131是位於同一通道區隔。但,其所造成的迴流仍能有效地阻擋工作流體F產生逆流情形,而有效地維持單向流動的模式。
綜上所述,在本發明的上述實施例中,散熱模組在蒸發器與管路連接所形成的迴路中配置少一單向閥結構,且因單向閥結構具有迴流通道,因此能順利地將工作流體限定於單一方向流動的狀態,也就是藉由迴流通道來阻擋工作流體逆流的可能。如此一來,無論可攜式電子裝置的使用狀態為何,工作流體僅以單向流動的狀態即能因此克服重力隨著使用狀態而對工作流體造成各種程度的影響,也就是無論可攜式電子裝置的使用狀態為平躺放置或站立放置,重力不再對迴路內的工作流體造成影響,也因此得以提高散熱模組的散熱效率。
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。
20‧‧‧可攜式電子裝置
21‧‧‧電路板
22‧‧‧熱源
23‧‧‧熱管
100‧‧‧散熱模組
110‧‧‧蒸發器
120‧‧‧管路
122‧‧‧冷凝段
130、330、430‧‧‧單向閥結構
131、431‧‧‧主流部
132、432‧‧‧迴流部
331、332‧‧‧螺紋
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
E1‧‧‧入口
E2‧‧‧出口
F‧‧‧工作流體
Fm‧‧‧主流
Fr‧‧‧迴流
θ‧‧‧漸縮夾角
圖1是依據本發明一實施例的可攜式電子裝置的示意圖。 圖2是圖1的散熱模組的局部俯視圖。 圖3繪示本發明另一實施例的一種單向閥結構的剖視圖。 圖4繪示本發明另一實施例的單向閥結構的示意圖。
Claims (8)
- 一種散熱模組,適用於一可攜式電子裝置,該可攜式電子裝置具有一熱源,該散熱模組包括:一蒸發器,熱接觸該熱源,以使該熱源所產生的熱量傳送至該蒸發器;至少一管路,連接該蒸發器以形成至少一迴路;一工作流體,填充於該迴路,呈液相的該工作流體在該蒸發器吸熱而轉換為呈汽相的工作流體並從該蒸發器流至該管路,而呈汽相的該工作流體在該管路散熱並轉換為呈液相的該工作流體以流入該蒸發器;以及至少一單向閥結構,設置於該迴路,以限定該工作流體沿一第一方向在該迴路中流動,其中該單向閥結構驅使該工作流體形成至少一迴流(recirculation),該迴流順向於該第一方向而逆向於一第二方向,以阻擋該工作流體在該迴路中沿該第二方向流動,該第一方向相反於該第二方向,該單向閥結構的內徑是小於或等於1公分,該單向閥結構具有一主流部與至少一迴流部,在該工作流體的流動方向上,該主流部與該迴流部形成漸縮輪廓,該漸縮輪廓使該迴流部相對於該主流部形成一漸縮夾角,其中該漸縮夾角為24度。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該單向閥結構是特斯拉閥(tesla valve)結構。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該單向閥結構設置於該蒸發器與該管路的連接處。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該單向閥結構設置於該蒸發器的一出口與一入口的至少其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該單向閥結構設置於該管路。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該單向閥結構設置於該迴路的冷凝端。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該至少一迴流部包括多個迴流部,在該工作流體的流動方向上,該些迴流部交錯地設置於該主流部的其中一側。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組,其中該至少一迴流部包括一對迴流部,在該工作流體的流動方向上,該對迴流部對稱地設置於該主流部的相對兩側。
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