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TWI492341B - 相變化散熱裝置 - Google Patents

相變化散熱裝置 Download PDF

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TWI492341B
TWI492341B TW101120758A TW101120758A TWI492341B TW I492341 B TWI492341 B TW I492341B TW 101120758 A TW101120758 A TW 101120758A TW 101120758 A TW101120758 A TW 101120758A TW I492341 B TWI492341 B TW I492341B
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陳榮安
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Description

相變化散熱裝置
本發明涉及一種散熱裝置，尤其涉及一種運用相變化原理散發電子元件所產生熱量的散熱裝置。
近年來電子技術迅速發展，電子元件的高頻、高速運行以及積體電路的密集及微型化，使得電子元件在工作過程中持續產生熱量，因此需要在電子元件處貼附一散熱裝置，將電子元件工作時所產生的熱量帶走，以確保電子元件能穩定運轉。
傳統的散熱方式係在發熱電子元件上方設置一金屬材質的散熱器，該散熱器具有基座，基座下表面與電子元件接觸，而其上表面則設有複數散熱鰭片，基座吸收電子元件產生的熱量並傳遞給散熱鰭片，藉由鰭片將熱量散發至周圍空氣中。但針對一些間歇性高負荷運行的電子裝置，其高負荷運行的時間較短，而其待機或低負荷運行的時間相對較長，因此，該種電子裝置高負荷運行時發熱元件產生的熱量會在短時間內經由散熱鰭片傳至電子裝置外殼體內的空氣中，從而導致外殼體的溫度在短時間內過高，使得工作人員操作時會產生不適感；而待機或低負荷運行時，發熱元件產生熱量較少而並不會導致外殼體溫度升高，此時散熱鰭片又得不到充分的利用。故，需進一步改進。
本發明旨在提供一種避免電子裝置高負荷運作時外殼體溫度過高、且在電子裝置低負荷運作時利用效率較高的相變化散熱裝置。
一種相變化散熱裝置，用以對發熱元件散熱，其包括一腔體及設置於所述腔體內的工作介質，所述工作介質為在常溫呈現固態的相變化絕緣物質，所述腔體收容所述發熱元件。
與現有技術相比，本發明中相變化散熱裝置的腔體罩設收容所述發熱元件，且該腔體內的工作介質為在常溫下呈現固態的相變化物質。高負荷運行時，發熱元件產生的熱量會先被轉移至該工作介質，促使該工作介質液化以暫態儲熱，減緩熱量由電子裝置內部傳導至外部殼體的速度，使得發熱元件表面維持在較低的範圍內的同時，避免電子裝置外部殼體的溫度升高過快；當發熱元件待機或低負荷運行時，工作介質逐漸降溫釋放熱量，工作介質繼續進行熱量的傳遞與交換，利用效率較高。
以下將結合附圖對本發明的相變化散熱裝置作進一步的詳細說明。
請同時參閱圖1至圖3，本發明一較優實施例的相變化散熱裝置10，用於對電子裝置（圖未示）內的發熱元件20進行散熱，其包括一上蓋11、與該上蓋11相對的一下蓋12及設置於該上蓋11和下蓋12之間的工作介質30。
具體的，該上蓋11與下蓋12大體呈平板狀，且該上蓋11尺寸略大於下蓋12尺寸，所述下蓋12周緣向上延伸形成側壁13，側壁13上緣向外側彎折形成側壁上端131。該上蓋11邊緣抵觸該側壁上端131而與該下蓋12配合形成密封的腔體14。所述上蓋11、下蓋12及側壁13均採用傳導性較佳的材料，如鋁、銅等金屬製成。可以理解的，所述上蓋11、下蓋12可為電子裝置的外部殼體或者電子裝置內部的其他元件（圖未示）的板體。
該工作介質30設置於該腔體14中，該工作介質30為在常溫下呈現固態的絕緣物質，其可在一定的溫度環境下液化成液體，該工作介質30為相變化材料，其熔點介於發熱元件20待機/低負荷運行時的表面溫度和發熱元件20高負荷運行時所能承受的最高溫度之間，如結晶水合鹽類、有機酸或酯類等。
工作時，所述發熱元件20藉由印刷電路板或導線與電子裝置內的其他元件形成電性連接，該腔體14罩設收容所述發熱元件20，本實施例中，該發熱元件20位於該下蓋12上。工作時，發熱元件20產生熱量並將熱量快速轉移至工作介質30，靠近發熱元件20的工作介質30由於距離熱源最近而逐漸受熱液化、繼而產生熱對流使得相對遠離發熱元件20、鄰近腔體14內壁的工作介質30也逐漸受熱液化，最終當所有工作介質30均變為液態時，熱量才能傳遞至腔體14的內壁，從而達成暫態儲熱的效果，減緩熱量由電子裝置內部傳導至外部殼體的速度，保證發熱元件20的表面維持在較低的溫度範圍內的同時，避免電子裝置外部殼體的溫度升高過快，而降低工作人員操作時的不適感。當電子裝置待機或者低負荷運作而使得發熱元件20的發熱能力小於外部殼體向外界的散熱能力時，工作介質30逐漸降溫釋放熱量，從而逐漸固化至固態以備進行下一次的暫態儲熱，以達迴圈利用。上述高負荷運作以及待機/低負荷運行的過程中，工作介質30都在進行熱量的傳遞與交換，作為散熱介質，該工作介質30的利用效率較高。由於工作介質30的絕緣性，其在促使發熱元件20表面溫度均勻降低的同時並不會影響該發熱元件20的工作特性。
可以理解的，當發熱元件20配備電路板（圖未示）時，所述電路板可收容於該腔體14內。上述上蓋11、下蓋12並不限於平板狀，也可為其他形狀，如三棱柱狀等。該工作介質30的形狀可根據形成腔體14的形狀進行相應改變，只要達到收容於該腔體14即可。
與現有技術相比，本發明中相變化散熱裝置10的腔體14收容所述發熱元件20，且該腔體14內的工作介質30為在常溫下呈現固態的相變化絕緣物質。因此，該工作介質30可直接與發熱元件20接觸，高負荷運行時，發熱元件20產生的熱量會先被直接轉移至該工作介質30，促使該工作介質30液化以暫態儲熱，減緩熱量由電子裝置內部傳導至外部殼體的速度，使得發熱元件20表面維持在較低的範圍內的同時，避免電子裝置外部殼體的溫度升高過快；當發熱元件20待機或低負荷運行時，工作介質30逐漸降溫釋放熱量，工作介質30繼續進行熱量的傳遞與交換，利用效率較高。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10．．．相變化散熱裝置
20．．．發熱元件
11．．．上蓋
12．．．下蓋
13．．．側壁
131．．．側壁上端
14．．．腔體
30．．．工作介質
圖1為本發明一實施例的相變化散熱裝置的立體示意圖。
圖2至圖1所示相變化散熱裝置的分解示意圖。
圖3為圖1所示相變化散熱裝置的剖面示意圖。
20．．．發熱元件
11．．．上蓋
12．．．下蓋
13．．．側壁
131．．．側壁上端
14．．．腔體
30．．．工作介質

Claims (6)

  1. 一種相變化散熱裝置，用以對發熱元件散熱，其包括一腔體及設置於所述腔體內的工作介質，其改進在於：所述工作介質為在常溫呈現固態的相變化絕緣物質，所述腔體收容所述發熱元件，所述工作介質為結晶水合鹽類、有機酸或酯類等，所述工作介質的熔點介於發熱元件待機/低負荷運行時的表面溫度和發熱元件高負荷運行時所能承受的最高溫度之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的相變化散熱裝置，其中，所述發熱元件藉由印刷電路板或導線與外界電源形成電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的相變化散熱裝置，其中，所述發熱元件配備一印刷電路板，所述印刷電路板收容於所述腔體內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的相變化散熱裝置，其中，其包括一上蓋及與該上蓋相對的一下蓋，所述工作介質設置在該上蓋與下蓋之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的相變化散熱裝置，其中，所述下蓋周緣彎折向上延伸形成側壁，所述上蓋邊緣抵觸該側壁上端與該下蓋配合形成該腔體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的相變化散熱裝置，其中，所述發熱元件位於該下蓋上。
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