TWI582924B

TWI582924B - 散熱模組與電子裝置

Info

Publication number: TWI582924B
Application number: TW105103327A
Authority: TW
Inventors: 王勇智; 廖文能; 謝錚玟
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US10114434B2; US20170220084A1; TW201729368A

Description

散熱模組與電子裝置

本發明是有關於一種散熱模組與電子裝置。

近年來，隨著科技產業日益發達，電子裝置例如筆記型電腦、個人數位助理與智慧型手機等產品已頻繁地出現在日常生活中。這些電子裝置內部所搭載的部分電子元件在運作過程中通常會產生熱能，而影響電子裝置的運作效能。因此，電子裝置內部通常會配置散熱模組或散熱元件，例如是散熱風扇、散熱貼材或者散熱管，以協助將電子元件的產熱散逸至電子裝置的外部。

在上述散熱模組中，散熱風扇可有效使熱能散逸至外部，但其耗電量大、重量較重且所需空間較大，而不利於應用在追求輕薄設計的電子裝置上，且容易產生噪音而影響電子裝置所附加的通訊功能。此外，為使散熱風扇藉由對流進行散熱，電子裝置的外殼需設置開口，此舉亦會降低電子裝置的機械強度。

另一方面，散熱貼材可吸收電子元件的熱能而降低表面溫度，且其成本與所需空間較低，故可廣泛地應用在電子裝置內，但其難以使熱能進一步透過其他構件散逸至外部，其散熱效果有限。

再者，散熱管可將電子元件的熱能傳遞至另一板件上，但其缺乏對流作用，故散熱效果有限。藉此，散熱管可進一步搭配蒸發器與冷凝器構成迴路，且可藉由吸收或釋放熱能而轉換於兩相態（例如液態與氣態）之間的相變化傳熱介質可在散熱管內循環流動，以在蒸發器吸收熱能並在冷凝器釋放熱能，從而將熱能從電子元件傳遞至外部。然而，傳熱介質僅藉由其自身的相變化而在迴路中流動，其流動效果較差，進而使其散熱效果有限。

本發明提供一種散熱模組與電子裝置，其藉由在蒸發器內具有導磁性的粉體所形成的通道，以提高工作流體的流動效能。

本發明的散熱模組，設置於電子裝置，且電子裝置具有熱源。散熱模組包括蒸發器、管路、磁場產生器以及多個粉體。熱源熱接觸於蒸發器。管路連接蒸發器而形成迴路，工作流體適於填充於迴路中。磁場產生器配置於蒸發器外。粉體可活動地配置於蒸發器內且具有導磁性。磁場產生器所產生的磁場驅動粉體而在蒸發器內形成通道以供工作流體流動。熱源所產生的熱量傳送至蒸發器，工作流體吸收熱量而從液態轉變為氣態並從蒸發器流向管路。

本發明的電子裝置，包括第一機體、第二機體、熱源、蒸發器、管路、磁場產生器以及多個粉體。第一機體與第二機體彼此樞接而能相對地開闔。蒸發器配置於第一機體與第二機體的樞接處，且熱源熱接觸於蒸發器。管路連接蒸發器而形成迴路，工作流體適於填充於迴路中。磁場產生器配置於蒸發器外。粉體可活動地配置於蒸發器內且具有導磁性。磁場產生器所產生的磁場驅動粉體而在蒸發器內形成通道以供工作流體流動。熱源所產生的熱量傳送至蒸發器，工作流體吸收熱量而從液態轉變為氣態並從蒸發器流向管路。

基於上述，散熱模組藉由在蒸發器內配置可活動且具導磁性的粉體，而讓磁場產生器所產生的磁場能據以影響所述粉體，而在蒸發器內形成通道，隨著電子裝置的機體改變不同的展開狀態，所述粉體所形成的通道也能因不同磁場而具有不同輪廓，因而讓工作流體能藉由所述通道輪廓的改變而具有不同的傳動方式。此舉讓電子裝置於不同的使用狀態下，均能有效地利用散熱模組對其熱源進行散熱。

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一種電子裝置的局部示意圖。圖2是圖1的電子裝置於散熱模組處的部分構件***圖。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，電子裝置10例如是筆記型電腦，但本發明並不以此為限，電子裝置10包括第一機體210、第二機體220、樞接組件230、熱源240以及散熱模組100。第一機體210例如是筆記型電腦的主機部分，其內配置有熱源240（例如主機部分的處理器或顯示晶片），第二機體220例如是筆記型電腦的顯示螢幕，其藉由樞接組件230而與第一機體210樞接在一起，以讓第一機體210與第二機體220能彼此相對地旋轉開闔。

散熱模組100包括蒸發器110、管路120、磁場產生器130以及熱管組件160，其中熱管組件160包括卡扣件164與熱管162，且熱管162的一端藉由卡扣件164而與熱源240相互抵接，熱管162的另一端則抵接於蒸發器110，以使熱源240所產生的熱量能經由熱管162傳送至蒸發器110。

蒸發器110配置在樞接組件230的構件232、234之間，在此僅繪示構件232、234作為例示，其造成機體旋轉開闔的詳細樞轉結構已能由現有技術中得知，在此便不再贅述。管路120連接在蒸發器110的入口E1與出口E2而形成迴路，工作流體F適於填充於迴路，在此僅以迴路旁或迴路內的箭號作為代表工作流體F及其流向。迴路中的工作流體F藉由吸熱、放熱而產生相變並得以因此在迴路中流動。當熱量從熱源240處經由熱管162傳送至蒸發器110時，蒸發器110內呈液態的工作流體F便因此吸熱而轉換成氣態工作流體F且經由出口E2流向管路120，當氣態工作流體F流經管路120位在第二機體220的部分時，其可藉由與第二機體220的其他構件或散熱件產生大面積範圍的接觸而將熱量散逸出去，因而使管路120在第二機體220的部分能被視為散熱模組100的冷凝端，以使氣態工作流體F據以散熱冷凝為液態工作流體F，並經由入口E1再次流回蒸發器110。在此，管路120位於第二機體220的部分可視為其環繞於顯示螢幕而配置。

如圖1所示，管路120除連接蒸發器110的部分外，其餘結構均配置在第二機體220，藉由熱源240與管路120分別配置在不同的機體，而讓散熱模組100的蒸發端與冷凝端得以彼此遠離而互不干擾，以提高散熱模組100的散熱效能。

圖3與圖4分別是散熱模組於蒸發器處的局部剖視圖。請同時參考圖3與圖4，前述熱管162實質上抵接於蒸發器110的加熱處H，以將熱源240的熱量傳送至加熱處H並對其內的工作流體F進行加熱。在此值得注意的是，散熱模組100還包括多個粉體140，本實施例中，磁場產生器130配置在蒸發器110外部且分別位於樞接組件230的構件232、234，以在樞接組件230處提供至少一磁場。粉體140可活動地填充於蒸發器110內且具有導磁性。據此，磁場產生器130所提供的磁場便能影響、驅動蒸發器110內的粉體140，進而藉由改變磁場的磁力大小、分佈、密度與範圍等特性，而改變粉體140在蒸發器110之內的分佈狀態。在此需說明的是，後續關於粉體140在蒸發器110的相關圖式僅作為簡單的對照示意，以說明粉體140在蒸發器110內的分佈情形，並未因此限定粉體140的份量與比例關係。

詳細而言，如圖3與圖4所示，磁場產生器130包括第一磁性件131、133與第二磁性件135、137，其中第一磁性件131、133配置於蒸發器110外部且鄰近入口E1，第一磁性件131、133例如是永久磁鐵，其用以提供恆定磁場，以將粉體140限位於蒸發器110內。第二磁性件135、137配置於蒸發器110外部且鄰近出口E2，第二磁性件135、137用以提供可變磁場，以驅動粉體140改變在蒸發器110內的位置。在本實施例中，電子裝置10還包括控制模組150，而所述第二磁性件135、137例如是電磁鐵，其電性連接於控制模組150而得以經由控制模組150控制並改變第二磁性件135、137所產生的磁場。換句話說，由於粉體140是可活動的狀態，因此需以第一磁性件131、133在蒸發器110內所產生的磁場足以讓粉體140吸附在蒸發器110的內壁，而後再進一步地以第二磁性件135、137提供另一磁場以驅動這些粉體140改變其在蒸發器110內的位置。

據此，粉體140受磁場影響而被吸附在蒸發器110的內壁並因此形成通道142a、142b，加上可經控制而改變磁場，因此能隨著磁場不同而使通道142a、142b具有不同的輪廓。同時，這些粉體140也因此堆疊、團聚，因而形成在蒸發器110內的毛細結構，所述以粉體140形成的毛細結構能有效地提供液態工作流體F驅動力而使其順利地從管路120傳送至蒸發器的加熱處H。在此，設計者可依據散熱模組的需求而填充以不同粒徑的粉體，進而改變毛細結構的毛細密度。當然，亦能藉由改變磁場中磁力的分佈狀態而改變毛細密度。

此外，請先參考圖3，其所繪示的散熱模組100實質上對應於圖1所示之第一狀態，即第一機體210與第二機體220彼此相對地展開，且第二機體220立設於第一機體210上而使展開角θ1約90度，其可被視為筆記型電腦的一般使用狀態。此時在重力方向G上，管路220實質上是位於蒸發器110的上方，惟此處第二機體220是相對於第一機體210展開呈90度，因此工作流體F在其相變化後實際上是藉由重力作用而進行循環，因此需克服的是工作流體F在其相變化（液相轉變為氣相）後能朝預期的方向（圖式中向右的方向）移動。據此，藉由控制模組150驅動第二磁性件135、137所產生的第一磁場，即，此時第二磁性件135、137的磁力均小於第一磁性件131、133（在其中一實施例，第二磁性件135、137可為關閉的狀態，即未產生磁場），因而此時的粉體140均聚集在蒸發器110內第一磁性件131、133的對應處，而形成具有第一內徑D1的通道142a，且第一內徑D1小於入口E1的內徑與小於出口E2的內徑。此舉能造成工作流體F能在蒸發器110與管路120之間因較大的壓力差而產生足夠的驅動力，以克服前述的重力並讓工作流體F能從初始狀態而被啟動（即，工作流體F從靜止狀態而因此能在迴路中開始沿所示方向流動）同時讓相變化後的工作流體F能順利朝預設方向移動。

接著，如圖4所示，當工作流體F已啟動並能在迴路中順利地流動之後，此時控制模組150進一步驅動第二磁性件135、137以將前述第一磁場改變為第二磁場，即第二磁性件135、137提供磁場以將部分粉體140從第一磁性件131、133的對應處移動至第二磁性件135、137的對應處，因而讓粉體140改變其堆疊方式而形成具有第二內徑D2的通道142b，且第二內徑D2大於第一內徑D1。如此一來，藉由較大第二內徑D2的通道142b而得以讓工作流體F能更大量地在迴路中流動，進而能提高工作流體F的流速。

圖5繪示圖1的電子裝置於另一狀態的示意圖。圖6與圖7分別為圖5中散熱模組的局部剖視圖。請同時參考圖5至圖7，在本實施例中，當第一機體210與第二機體220相對地展開，而處於使兩者趨於同一平面的第二狀態時（即，第一機體210與第二機體220之間的展開角θ2實質上為180度，此時可將筆記型電腦視為呈平板電腦的使用狀態）。在第二狀態下，粉體140除以前述圖3所示之狀態，藉由縮小通道內徑而提高工作流體F在蒸發器110與管路120的壓力差，以達到啟動工作流體F的流動之外，尚須面臨另一問題。即，在前述圖3、圖4所示實施例中，由於管路120在重力方向G上是位於蒸發器110上方，因此氣態工作流體F能藉由其自身特性（密度低）而能順利地流向管路120，

然而，本實施例的管路120與蒸發器110處於同平面狀態，因此便不易利用氣態工作流體F的自身特性。據此，本實施例的控制模組150進一步地驅動第二磁性件135、137而產生第三磁場，在所述第三磁場中，第二磁性件135的磁力大於第二磁性件137的磁力，其中第二磁性件137的磁力趨近於零。如此，在該處的粉體140在形成通道142c之餘還會形成屏障（barrier）141，以此作為阻擋氣態工作流體F之用。同時，也因粉體140所形成的毛細結構而能使液態工作流體F充滿其中，因此屏障141處實質上為液態工作流體F與粉體140之結合結構，其所產生的水牆能提高對氣態工作流體F的阻擋效果。如此一來，本實施例之粉體140所形成的通道142c便能同時兼具啟動工作流體F開始流動，以及防止氣態工作流體F逆流的效果。

再者，本實施例在圖7所示狀態類似前述圖4的實施例，即，當工作流體F已被順利啟動後，便能進一步將通道的內徑擴大而提高流速。在此，控制模組150驅動第二磁性件135、137而形成第四磁場，其中第二磁性件135、137均產生大於零的磁力，且兩者的磁力均大於第一磁性件131、133，以使粉體140朝第二磁性件135、137之對應位置移動，進而讓通道142d的第四內徑D4大於圖6所示的第三內徑D3，以提高工作流體F在通道142d的流量與流速。

由上可知，藉由控制模組150而驅動第二磁性件135、137產生不同的磁場，便能讓粉體140在蒸發器110之內形成具有不同輪廓的通道142a至142d，進而據以調整工作流體F在蒸發器110內的流動模式。更重要的是，隨著第一機體210與第二機體220展開狀態的不同，控制模組150能據此改變第二磁性件135、137的磁場，以讓粉體140所形成的通道142a至142d或其他可能的型態能分別對應機體的展開狀態，而使工作流體F能順利地在迴路中流動以達到散熱的目的。在本實施例中，控制模組150能藉由感測器（未繪示）感測並確認機體的展開狀態，而據以判斷所應提供磁場的特性，但本發明並不以此為限。

圖8與圖9分別繪示本發明不同實施例的散熱模組的局部剖視圖。請先參考圖8，在此顯示磁場產生器330包括均為電磁鐵的兩個第二磁性件331、335，其電性連接於控制模組150，以藉由控制模組150調整其磁場的特性。在圖9所示的實施例中，則是以一個第一磁性件431與一個第二磁性件433，其中第一磁性件431為永久磁鐵，而第二磁性件433則為電磁鐵，其形成磁場產生器430並同樣地據以提供粉體140在蒸發器110內不同的配置方式，例如隨著第二磁性件433所產生磁場的加強，而使粉體逐漸聚集堆疊成虛線輪廓所示之配置方式。

圖10繪示本發明另一實施例的散熱模組於蒸發器的剖視圖。與前述實施例不同的是，所示磁場產生器530包括兩個弧形磁性件531、535，其可一為永久磁鐵，另一為電磁鐵，亦可兩者皆為電磁鐵，以讓其內的粉體140能對應所述弧形磁性件531、535而均勻地密佈在蒸發器110的內壁。

基於上述，本發明能依據前述實施例而提供讓粉體形成具有可變輪廓的各種手段。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，散熱模組藉由在其蒸發器內配置具導磁性的粉體，而在蒸發器外設置磁場產生器，因而讓其所產生磁場得以影響粉體，且隨著磁場的不同而讓改變粉體在蒸發器內的配置方式，據以讓粉體形成具有不同輪廓的通道與毛細結構，從而改變工作流體在蒸發器內的流動模式。

進一步地說，隨著電子裝置之第一機體與第二機體相對展開的不同狀態，控制模組能據以驅動磁場產生器產生不同的磁場，以讓前述具有不同輪廓的通道能對應機體的展開狀態，而使工作流體順利地在迴路中流動以達到散熱的效果。

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‧‧‧散熱模組
110‧‧‧蒸發器
120‧‧‧管路
130、330、430、530‧‧‧磁場產生器
131、133、431‧‧‧第一磁性件
135、137、331、335、433‧‧‧第二磁性件
140‧‧‧粉體
141‧‧‧屏障
142a、142b、142c、142d‧‧‧通道
150‧‧‧控制模組
160‧‧‧熱管組件
162‧‧‧熱管
164‧‧‧卡扣件
210‧‧‧第一機體
220‧‧‧第二機體
230‧‧‧樞接組件
232、234‧‧‧構件
240‧‧‧熱源
531、535‧‧‧弧形磁性件
D1‧‧‧第一內徑
D2‧‧‧第二內徑
D3‧‧‧第三內徑
D4‧‧‧第四內徑
E1‧‧‧入口
E2‧‧‧出口
F‧‧‧工作流體
G‧‧‧重力方向
H‧‧‧加熱處
θ1、θ2‧‧‧展開角

圖1是依據本發明一實施例的一種電子裝置的局部示意圖。圖2是圖1的電子裝置於散熱模組處的部分構件***圖。圖3與圖4分別是散熱模組於蒸發器處的局部剖視圖。圖5繪示圖1的電子裝置於另一狀態的示意圖。圖6與圖7分別為圖5中散熱模組的局部剖視圖。圖8與圖9分別繪示本發明不同實施例的散熱模組的局部剖視圖。圖10繪示本發明另一實施例的散熱模組於蒸發器的剖視圖。

100‧‧‧散熱模組

110‧‧‧蒸發器

120‧‧‧管路

130‧‧‧磁場產生器

131、133‧‧‧第一磁性件

135、137‧‧‧第二磁性件

140‧‧‧粉體

142a‧‧‧通道

150‧‧‧控制模組

D1‧‧‧第一內徑

E1‧‧‧入口

E2‧‧‧出口

F‧‧‧工作流體

G‧‧‧重力方向

H‧‧‧加熱處

Claims

一種散熱模組，設置於一電子裝置，該電子裝置具有一熱源，該散熱模組包括：一蒸發器，該熱源熱接觸於該蒸發器；一管路，連接該蒸發器而形成一迴路，一工作流體適於填充於該迴路中；一磁場產生器，配置於該蒸發器外；以及多個粉體，可活動地配置於該蒸發器內且具有導磁性，該磁場產生器所產生的磁場驅動該些粉體而在該蒸發器內形成一通道（channel）以供該工作流體流動，該熱源所產生的熱量傳送至該蒸發器，該工作流體吸收熱量而從液態轉變為氣態並從該蒸發器流向該管路。
如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該些粉體在該蒸發器內形成毛細結構。
如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該磁場產生器產生可變磁場，以驅動該些粉體改變在該蒸發器內的位置而形成具有可變輪廓的該通道。
如申請專利範圍第3項所述的散熱模組，其中該磁場產生器包括電磁鐵。
如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該蒸發器具有一入口與一出口，該管路連接該入口與該出口而形成該迴路，該磁場產生器包括：至少一第一磁性件，配置於該蒸發器外部且鄰近該入口，該第一磁性件提供恆定磁場，以限位該些粉體於該蒸發器內；以及至少一第二磁性件，配置於該蒸發器外部且鄰近該出口，該第二磁性件提供可變磁場，以驅動該些粉體改變在該蒸發器內的位置。
如申請專利範圍第5項所述的散熱模組，其中該第一磁性件為永久磁鐵，該第二磁性件為電磁鐵。
如申請專利範圍第5項所述的散熱模組，其中該第一磁性件與該第二磁性件相對於該蒸發器而沿重力方向配置。
一種電子裝置，包括：一第一機體；一第二機體，樞接於該第一機體，以使該第一機體與該第二機體彼此相對地開闔；一熱源；一蒸發器，配置於該第一機體與該第二機體的樞接處，且該熱源熱接觸於該蒸發器；一管路，連接該蒸發器而形成一迴路，一工作流體適於填充於該迴路中；一磁場產生器，配置於該蒸發器外；以及多個粉體，可活動地配置於該蒸發器內且具有導磁性，該磁場產生器所產生的磁場驅動該些粉體而在該蒸發器內形成一通道以供該工作流體流動，該熱源所產生的熱量傳送至該蒸發器，該工作流體吸收熱量而從液態轉變為氣態並從該蒸發器流向該管路。
如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該磁場產生器包括一電磁鐵，而該電子裝置還包括：一控制模組，電性連接該電磁鐵，該控制模組依據該第一機體與該第二機體的開闔角度而調整該電磁鐵所產生的磁場，以驅動該些粉體改變在該蒸發器內的位置而形成具有可變輪廓的該通道。
如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該蒸發器具有一入口與一出口，該管路連接該入口與該出口而形成該迴路，當該第一機體與該第二機體彼此相對地展開至一第一狀態時，該控制模組驅動該電磁鐵產生一第一磁場，以使該些粉體在該蒸發器內所形成的該通道具有一第一內徑，且該第一內徑小於該入口的內徑與小於該出口的內徑，以啟動該工作流體在該迴路中流動。
如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，當該第一機體與該第二機體處於該第一狀態，且該工作流體已啟動並在該迴路中流動後，該控制模組驅動該電磁鐵產生一第二磁場，以使該些粉體在該蒸發器內所形成的該通道具有一第二內徑，該第二內徑大於該第一內徑。
如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該第一機體與該第二機體之間的開闔角度為90度。
如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該蒸發器具有一入口與一出口，該管路連接該入口與該出口而形成該迴路，當該第一機體與該第二機體彼此相對地展開至一第二狀態時，該控制模組驅動該電磁鐵產生一第三磁場，以使該些粉體在該蒸發器內所形成的該通道具有一屏障（barrier）與一第三內徑，該第三內徑小於該入口的內徑與該出口的內徑，以啟動該工作流體在該迴路中流動，且該屏障阻擋氣態工作流體從該出口流向該入口。
如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，當該第一機體與該第二機體處於該第二狀態，且該工作流體已啟動並在該迴路中流動後，該控制模組驅動該電磁鐵產生一第四磁場，以使該些粉體在該蒸發器內所形成的該通道具有一第四內徑，該第四內徑大於該第三內徑。
如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一機體與該第二機體之間的開闔角度為180度。