專利名稱：傳熱元件、具有該元件的冷卻裝置和電子裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種傳熱元件，該傳熱元件布置在電子裝置的機(jī)殼中，以便傳遞由電子裝置中的發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，本發(fā)明還涉及具有該傳熱元件的冷卻裝置和電子裝置。
2.相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明電子裝置例如所謂的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)包括顯示部分和主體。該主體中布置有鍵盤以及發(fā)熱元件例如CPU(中心處理單元)。發(fā)熱元件在工作過(guò)程中產(chǎn)生熱量。為了將發(fā)熱元件的熱量發(fā)散到主體機(jī)殼外，冷卻裝置布置在機(jī)殼中。
該類型的冷卻裝置有熱管。熱管也稱為傳熱元件，并包括充滿可冷凝工作流體的金屬容器。來(lái)自發(fā)熱元件的熱量傳遞給容器的熱輸入部分，從而使工作流體在靠近熱輸入部分的內(nèi)壁處蒸發(fā)成蒸氣。然后，工作流體運(yùn)動(dòng)到壓力和溫度較低的、容器的熱輸出部分，在靠近熱輸出部分的內(nèi)壁處冷凝，并放出冷凝的潛熱。
這樣，來(lái)自發(fā)熱元件的熱量例如通過(guò)熱管發(fā)散到熱輸出部分中的散熱翅片(例如見(jiàn)日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2001-237579，第5頁(yè)和圖9)。
如上所述，熱管的容器通常由金屬制成，以便增加熱導(dǎo)率。為了使電子裝置重量減小，要求減小熱管的重量。不過(guò)，很難進(jìn)一步減小由金屬制成的熱管的重量。
金屬容器有密封結(jié)構(gòu)，其中，它們通過(guò)用帽體覆蓋端頭而進(jìn)行密封，以保證內(nèi)部的真空。因此，容器將很昂貴，且可靠性差，因?yàn)槔缭趯?shí)際使用過(guò)程中工作流體易于泄漏。
發(fā)明簡(jiǎn)介為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種更輕的傳熱元件，該傳熱元件能保證熱導(dǎo)率，且比金屬傳熱元件更有柔性；以及提供一種具有該傳熱元件的冷卻裝置和電子裝置。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種傳熱元件，它包括容器，該容器有用于接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量的熱輸入部分以及用于將熱量向外發(fā)散的熱輸出部分，且該容器由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂構(gòu)成，因此它的重量可以制成為小于已知金屬容器的重量。樹(shù)脂包含導(dǎo)熱材料，以便增加熱導(dǎo)率。因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂構(gòu)成，因此它能夠很容易形成為例如管狀或者其它各種形狀。
在容器內(nèi)的可冷凝工作流體能夠通過(guò)毛細(xì)作用部件在熱輸入部分和熱輸出部分之間可靠運(yùn)動(dòng)。也就是，當(dāng)熱量由發(fā)熱元件傳遞給容器的熱輸入部分時(shí)，工作流體蒸發(fā)成蒸氣。這時(shí)，從熱輸入部分接收蒸發(fā)潛熱，同時(shí)，工作流體的蒸氣壓力增加到高于容器的其它部分。在容器內(nèi)部的蒸氣壓力差使得工作流體蒸氣從熱輸入部分向熱輸出部分運(yùn)動(dòng)。
因?yàn)樵跓彷敵霾糠种械膲毫蜏囟容^低，工作流體蒸氣在熱輸出部分的內(nèi)壁處冷凝，并放出冷凝潛熱。冷凝的工作流體能夠通過(guò)在容器中的毛細(xì)作用部件而可靠地重新流向熱輸入部分。
優(yōu)選是，導(dǎo)熱材料包括碳毫微管。
樹(shù)脂能夠通過(guò)包含碳毫微管而降低熱阻和增加熱導(dǎo)率。而且，因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度增加，容器的厚度可以減小，從而可以進(jìn)一步減小熱阻。因?yàn)榘己廖⒐艿臉?shù)脂具有吸收電磁波的能力，因此不需要準(zhǔn)備具有電磁波屏蔽能力的功能部件。
優(yōu)選是，導(dǎo)熱材料包括石墨。
石墨能夠使樹(shù)脂有更低的熱阻和更高的熱導(dǎo)率。
優(yōu)選是，導(dǎo)熱材料包括插入模制的石墨片。
石墨片能夠使樹(shù)脂有更低的熱阻和更高的熱導(dǎo)率。
優(yōu)選是，導(dǎo)熱材料包括鋁填料。
鋁填料能夠使樹(shù)脂有更低的熱阻和更高的熱導(dǎo)率。
優(yōu)選是，導(dǎo)熱材料包括硝酸鋁填料。
硝酸鋁填料能夠使樹(shù)脂有更低的熱阻和更高的熱導(dǎo)率。
優(yōu)選是，毛細(xì)作用部件包括槽，該槽在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
優(yōu)選是，毛細(xì)作用部件包括網(wǎng)部件，該網(wǎng)部件在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
優(yōu)選是，毛細(xì)作用部件包括壓花，該壓花在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
優(yōu)選是，毛細(xì)作用部件包括燒結(jié)粉末，該燒結(jié)粉末在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種電子裝置，該電子裝置有傳熱元件，該傳熱元件布置在電子裝置的機(jī)殼內(nèi)，以便傳送由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，其中，該傳熱元件包括容器，該容器有用于接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量的熱輸入部分以及用于將熱量向外發(fā)散的熱輸出部分，且該容器由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種冷卻裝置，該冷卻裝置包括傳熱元件，該傳熱元件通過(guò)熱輸入部分接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)熱輸出部分將由熱輸入部分傳遞的熱量發(fā)散到外部；散熱器，該散熱器布置在傳熱元件的熱輸出部分附近，以便發(fā)散來(lái)自熱輸出部分的熱量；以及風(fēng)扇，該風(fēng)扇進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便將冷卻空氣供給散熱器。其中，該傳熱元件包括容器，該容器有熱輸入部分和熱輸出部分，并由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂構(gòu)成，因此可以使它的重量小于已知金屬容器的重量。樹(shù)脂包含導(dǎo)熱材料，以便增加熱導(dǎo)率。因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂構(gòu)成，因此它能夠很容易形成為例如管狀或者其它各種形狀。因此，冷卻裝置可以根據(jù)將安裝它的電子裝置的形狀而靈活形成。
在容器內(nèi)的可冷凝工作流體能夠通過(guò)毛細(xì)作用部件在熱輸入部分和熱輸出部分之間可靠運(yùn)動(dòng)。也就是，當(dāng)熱量由發(fā)熱元件傳遞給容器的熱輸入部分時(shí)，工作流體蒸發(fā)成蒸氣。這時(shí)，從熱輸入部分接收蒸發(fā)潛熱，同時(shí)，工作流體的蒸氣壓力增加到高于容器的其它部分。在容器內(nèi)部的蒸氣壓力差使得工作流體蒸氣從熱輸入部分向熱輸出部分運(yùn)動(dòng)。
因?yàn)樵跓彷敵霾糠种械膲毫蜏囟容^低，工作流體蒸氣在熱輸出部分的內(nèi)壁處冷凝，并放出冷凝潛熱。冷凝的工作流體能夠通過(guò)在容器中的毛細(xì)作用部件而可靠地重新流向熱輸入部分。
優(yōu)選是，風(fēng)扇布置在與容器形成一體的殼體內(nèi)。
因?yàn)橛糜陲L(fēng)扇的殼體與容器形成一體，它也可以與該容器一樣由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成。因此，殼體的重量可以小于金屬殼體的重量。因?yàn)闃?shù)脂包含導(dǎo)熱材料，它的熱導(dǎo)率增強(qiáng)。因?yàn)槿萜骱蜌んw由樹(shù)脂構(gòu)成，它們可以很容易地整體形成。
根據(jù)還一方面，本發(fā)明提供了一種電子裝置，該電子裝置有冷卻裝置，用于通過(guò)將由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量向外發(fā)散而進(jìn)行冷卻，其中，該冷卻裝置包括傳熱元件，該傳熱元件通過(guò)熱輸入部分接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)熱輸出部分將由熱輸入部分傳遞的熱量發(fā)散到外部；散熱器，該散熱器布置在傳熱元件的熱輸出部分附近，以便發(fā)散來(lái)自熱輸出部分的熱量；以及風(fēng)扇，該風(fēng)扇進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便將冷卻空氣供給散熱器。其中，該傳熱元件包括容器，該容器有熱輸入部分和熱輸出部分，并由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)下面(參考附圖)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，可以更清楚本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是表示具有本發(fā)明第一實(shí)施例的傳熱元件的電子裝置的實(shí)例的透視圖；圖2是表示圖1中所述的傳熱元件、發(fā)熱元件以及散熱器的放大圖；圖3是傳熱元件的透視圖；圖4是傳熱元件沿圖3中的線IV-IV的剖視圖；圖5是傳熱元件沿圖3中的線V-V的剖視圖；圖6是第一實(shí)施例的第一變化形式的傳熱元件沿圖3中的線VI-VI的剖視圖；圖7是圖6中所示的傳熱元件沿圖3中的線VII-VII的剖視圖；圖8是第一實(shí)施例的第二變化形式的傳熱元件沿圖3中的線VIII-VIII的剖視圖；圖9是第一實(shí)施例的第三變化形式的傳熱元件的透視圖；圖10是傳熱元件沿圖9中的線X-X的剖視圖；圖11是第一實(shí)施例的第四變化形式的傳熱元件的透視圖；圖12是傳熱元件沿圖11中的線XII-XII的剖視圖；圖13是第一實(shí)施例的第五變化形式的傳熱元件的透視圖；圖14是第一實(shí)施例的第六變化形式的傳熱元件的透視圖；圖15是本發(fā)明第二實(shí)施例的具有冷卻裝置的電子裝置的實(shí)例的透視圖；圖16是表示圖15中的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖17是冷卻裝置沿圖16中的線XVII-XVII的剖視圖18是冷卻裝置沿圖16中的線XVIII-XVIII的剖視圖；圖19是冷卻裝置沿圖16中的線XIX-XIX的剖視圖；圖20是冷卻裝置沿圖16中的線XX-XX的剖視圖；圖21是表示在冷卻裝置中的容器的形狀的一個(gè)實(shí)例的透視圖；圖22是容器沿圖21中的線XXII-XXII的剖視圖；圖23是容器沿圖21中的線XXIII-XXIII的剖視圖；圖24是表示容器的變化形式沿圖21中的線XIX-XIX的剖視圖；圖25是該變化形式沿圖21中的線XXV-XXV的剖視圖；圖26是容器的另一變化形式沿圖21中的線XXVI-XXVI的剖視圖；圖27是本發(fā)明第三實(shí)施例的冷卻裝置的平面圖；圖28是冷卻裝置沿圖27中的線XXVIII-XVIII的剖視圖；圖29是冷卻裝置沿圖27中的線XXIX-XXIX的剖視圖；圖30是冷卻裝置沿圖27中的線XXX-XXX的剖視圖；圖31是冷卻裝置沿圖27中的線XXXI-XXXI的剖視圖；以及圖32是圖27中所示的容器的變化形式的透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明下面將參考附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
盡管在下面的優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行了各種優(yōu)選的技術(shù)限制，但是本發(fā)明的范圍并不由實(shí)施例限制，除非另外進(jìn)行規(guī)定。
圖1表示了具有本發(fā)明第一實(shí)施例的傳熱元件的電子裝置的優(yōu)選在圖1中，便攜式筆記本計(jì)算機(jī)1表示為電子裝置的一個(gè)實(shí)例。計(jì)算機(jī)1包括顯示部分2和主體3。顯示部分2通過(guò)連接部分4可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在主體3上。主體3包括鍵盤5和機(jī)殼6。鍵盤5布置在機(jī)殼6的上面，機(jī)殼6由塑料、金屬等制成。冷卻裝置28布置在機(jī)殼6中，并包括傳熱元件10、散熱器14和風(fēng)扇馬達(dá)18。
傳熱元件10也稱為熱管。該傳熱元件10與發(fā)熱元件和散熱器14進(jìn)行熱連接，該發(fā)熱元件例如CPU26。風(fēng)扇馬達(dá)18布置在散熱器14附近。通過(guò)使風(fēng)扇馬達(dá)18的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)以便沿方向T吹動(dòng)冷卻空氣，傳遞給散熱器14的熱量可以發(fā)散到機(jī)殼6外面。
圖2是表示傳熱元件10、CPU26和散熱器14的放大透視圖。
例如，傳熱元件10由柱形部件形成，并包括柱形容器36和可冷凝的工作流體38。容器36的一端用作熱輸入部分30，另一端用作熱輸出部分34。
容器36由含有導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂制成。工作流體38真空密封在容器36內(nèi)。
傳熱元件10的熱輸入部分30與CPU26進(jìn)行熱連接和機(jī)械連接，熱輸出部分34與散熱器14進(jìn)行熱連接和機(jī)械連接。
由CPU26在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量由熱輸入部分30接收，并通過(guò)在傳熱元件10中的工作流體的作用而從熱輸出部分34發(fā)散到散熱器14中。
傳遞給散熱器14的熱量可以通過(guò)由圖1中所示的風(fēng)扇馬達(dá)18產(chǎn)生的冷卻空氣從機(jī)殼6的內(nèi)部沿方向T發(fā)散到外部。
圖3表示了圖2中所示的傳熱元件的外觀。圖4是傳熱元件10的容器36沿圖3中的線IV-IV的軸向剖視圖。圖5是容器36沿圖3中的線V-V的剖視圖。
如圖2和3所示，容器36也稱為管，容器36的熱輸入部分30提供有封閉的錐形部分31。同樣，熱輸出部分34提供有封閉的錐形部分33。
容器36從熱輸入部分30至熱輸出部分34的直徑基本恒定。
如圖4所示，多個(gè)槽40在容器36內(nèi)部沿軸向CL從錐形部分31延伸到錐形部分33。槽40基本為半圓形，如圖5所示。
槽40作為使可冷凝工作流體38從熱輸出部分34向熱輸入部分30運(yùn)動(dòng)的毛細(xì)作用部件。
例如，純水、萘、丁烷或乙醇可以用作可冷凝的工作流體。
盡管形成容器36的樹(shù)脂例如可以是尼龍、聚碳酸酯(PC)、聚酰亞氨(PI)、或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，但是本發(fā)明并不局限于此。
特別優(yōu)選是采用液晶聚合物作為容器36的材料，因?yàn)橐壕Ь酆衔镌诰?xì)塑料模制過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生脫氣(out gas)和污染物。
脫氣是指含有氯或硫成分的、對(duì)電接觸等有害的氣體，例如硅氧烷、酞酰二胺或磷酸酯(phosphoester)。
污染物是指不希望的雜質(zhì)，例如混入模制樹(shù)脂中的固體物質(zhì)以及在模制過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵。
優(yōu)選是，樹(shù)脂容器36包含導(dǎo)熱材料，例如碳毫微管(nanotubes)、石墨(碳纖維)、石墨片、鋁填料、硝酸鋁填料。
碳毫微管或石墨包含在樹(shù)脂中。石墨片內(nèi)嵌模制在樹(shù)脂中。鋁填料和硝酸鋁填料包含于樹(shù)脂中。
這樣的導(dǎo)熱材料可以減小樹(shù)脂的熱阻，以便增加樹(shù)脂的熱導(dǎo)率。通過(guò)這樣增強(qiáng)導(dǎo)熱，熱量可以很容易地通過(guò)熱輸入部分30從圖2中所示的CPU26傳遞給工作流體，并通過(guò)熱輸出部分34從工作流體38傳遞給散熱器14。
作為導(dǎo)熱材料的碳毫微管包含于樹(shù)脂中，如上所述。碳毫微管不僅用于減小樹(shù)脂的熱阻以便提高熱導(dǎo)率，如上所述，而且還增加樹(shù)脂的機(jī)械強(qiáng)度。
因此，容器36的外壁的厚度可以制成為比金屬容器36更薄，并能夠減小容器36的熱阻。
與金屬容器相比，樹(shù)脂容器36可以制成為更輕，并能夠更容易制造，還能夠更容易地充滿工作流體38。
包含碳毫微管的樹(shù)脂還能夠使容器36具有吸收電磁波的能力。因此，對(duì)于容器36，不需要增加具有電磁波屏蔽能力的單獨(dú)功能部件。
碳毫微管的基本形狀類似于通過(guò)將碳原子連接成網(wǎng)形而形成的、大約納米級(jí)(“納米”等于十億分之一米)大小的微管。碳毫微管有由其它物質(zhì)無(wú)法提供的獨(dú)特特性，例如熱導(dǎo)率高于金屬，重量輕，且強(qiáng)度等于金剛石的強(qiáng)度。
石墨是碳的同素異形形式。石墨片是具有整齊晶向且類似于金剛石的石墨片。石墨片的熱導(dǎo)率次于金剛石，且高于金屬例如銅和鋁。當(dāng)由樹(shù)脂模制容器36時(shí)，石墨片內(nèi)嵌模制。
鋁填料和硝酸鋁填料用于增強(qiáng)樹(shù)脂的熱導(dǎo)率。
下面將介紹上述傳熱元件10的操作。
參考圖1，當(dāng)用戶起動(dòng)計(jì)算機(jī)1時(shí)，CPU26起動(dòng)并產(chǎn)生熱量。CPU26的熱量供給在圖2和3中所示的傳熱元件10的熱輸入部分30。可冷凝工作流體38保持在熱輸入部分30內(nèi)延伸的槽40中，并很容易通過(guò)由CPU26施加給熱輸入部分30的熱量而蒸發(fā)成蒸氣。這時(shí)，工作流體38接收蒸發(fā)潛熱，同時(shí)，工作流體38的蒸氣的壓力增加至高于容器36內(nèi)部的其它部分。
容器36內(nèi)部的蒸氣壓力差使得工作流體38的蒸氣從熱輸入部分30流向熱輸出部分34，并在低壓和低溫部分中(即在容器36的內(nèi)壁處)冷凝。在冷凝過(guò)程中，工作流體38放出冷凝潛熱。放出的冷凝潛熱通過(guò)熱輸出部分34傳遞給散熱器14，然后通過(guò)由圖1中所示的風(fēng)扇馬達(dá)18產(chǎn)生的冷卻空氣沿方向T發(fā)散到機(jī)殼6外。
再參考圖2，冷凝的工作流體38通過(guò)槽40的毛細(xì)作用而重新從熱輸出部分34流向熱輸入部分30。
這樣，由CPU26產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)保持在傳熱元件10的容器36內(nèi)的工作流體而傳遞給散熱器14。
下面將參考圖6和7介紹第一實(shí)施例的傳熱元件10的第一變化形式。
圖6是傳熱元件10的容器36沿圖3中的線VI-VI的剖視圖，而圖7是容器36沿圖3中的線VII-VII的剖視圖。
與圖4中所示的槽40不同，網(wǎng)部件140用作容器36的內(nèi)周表面上的毛細(xì)作用部件，如圖6和7所示。網(wǎng)部件140由高導(dǎo)熱金屬例如銅或鋁制成。
該網(wǎng)部件140具有使熱輸出部分34處的工作流體38通過(guò)毛細(xì)作用重新流向熱輸入部分30的功能，與圖4中所示的槽40的功能相同。
圖8是表示傳熱元件10的第二變化形式沿圖3中的線VIII-VIII的剖視圖。在圖8中，與圖4中的槽40不同，壓花240用作容器36的內(nèi)周表面上的毛細(xì)作用部件。壓花240也有使熱輸出部分34處的工作流體38通過(guò)毛細(xì)作用重新流向熱輸入部分30的功能。
圖6中所示的網(wǎng)部件40以及圖8中所示的壓花240都具有毛細(xì)作用部件的功能，方式與圖4中所示的槽40相同。
圖9是表示傳熱元件10的第三變化形式的透視圖，而圖10是傳熱元件10沿圖9中的線X-X的剖視圖。
圖9和10中所示的傳熱元件10的容器436包括熱輸入部分30和熱輸出部分34。容器436的形狀象板或平板，這與圖3中所示的容器36不同，它也稱為扁平熱管。
如圖10所示，多個(gè)槽40沿縱向方向CL1在容器436的內(nèi)周表面上延伸。槽40也作為毛細(xì)作用部件，方式與圖4中所示的槽40相同。
圖3和9中所示的傳熱元件10的形狀可以根據(jù)圖1中所示的電子裝置的形狀以及部件的布局來(lái)進(jìn)行選擇。
盡管已經(jīng)給出了槽、網(wǎng)部件和壓花作為毛細(xì)作用部件的實(shí)例，但是也可以使用燒結(jié)粉末。燒結(jié)粉末布置在容器內(nèi)并在熱輸入部分和熱輸出部分之間，并例如由純銅制成。
燒結(jié)粉末有通過(guò)毛細(xì)作用使在熱輸出部分處的工作流體重新流向熱輸入部分的功能。
圖11和12表示了傳熱元件10的第四變化形式。
參考圖11，傳熱元件10為基本L形扁平熱管。傳熱元件10的容器包括熱輸入部分30和熱輸出部分34。
圖12是傳熱元件10沿圖11中的線XII-XII的剖視圖。例如，網(wǎng)部件140作為毛細(xì)作用部件布置在容器536的整個(gè)內(nèi)表面上。
在圖9和10以及圖11和12所示的變化形式中，任何槽、網(wǎng)部件、壓花或燒結(jié)粉末都可以用作毛細(xì)作用部件。
圖13表示了傳熱元件10的第五變化形式。
在圖13的傳熱元件10的第五變化形式中，熱輸入部分30和熱輸出部分34分別提供有電鍍金屬部分600和601，以便進(jìn)一步增加熱導(dǎo)率。當(dāng)然，電鍍金屬部分600和601例如可以通過(guò)粘接金屬板來(lái)形成，而不是通過(guò)電鍍。例如，電鍍金屬部分600和601可以由銅或鋁組成。
圖14表示了傳熱元件10的第六變化形式。
盡管圖14中所示的傳熱元件10的外部形狀基本與圖11中所示的傳熱元件10的形狀相同，但是如圖9所示的扁平熱管型容器436也可以并入傳熱元件10的熱輸入部分30和熱輸出部分34之間。容器436例如彎曲成L形?？?00用作在容器436中點(diǎn)處的螺紋孔，螺紋穿過(guò)該螺紋孔，以便將傳熱元件10固定在例如電子裝置的機(jī)殼上。
圖15表示了具有本發(fā)明第二實(shí)施例的冷卻裝置的電子裝置。
在圖15中，便攜式筆記本計(jì)算機(jī)1表示為電子裝置的一個(gè)實(shí)例。計(jì)算機(jī)1包括顯示部分2和主體3。顯示部分2通過(guò)連接部分4可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在主體3上。主體3包括鍵盤5和機(jī)殼6。鍵盤5布置在機(jī)殼6的上面，機(jī)殼6由塑料、金屬等制成。冷卻裝置28布置在機(jī)殼6中。
圖16是圖15中所示的冷卻裝置的平面圖。冷卻裝置28固定在機(jī)殼6內(nèi)并靠近排氣口9，且包括傳熱元件10、加熱塊41、殼體50、風(fēng)扇馬達(dá)18、風(fēng)扇53和散熱器14。
圖17是沿圖16中的線XVII-XVII的剖視圖。
基板55布置在圖15中所示的機(jī)殼6內(nèi)。CPU26通過(guò)其間的口型座板56安裝在該基板55上。CPU26是發(fā)熱元件，當(dāng)圖15中所示的計(jì)算機(jī)1通過(guò)向基板55供電而工作時(shí)，該CPU產(chǎn)生熱量。CPU26固定在口型座板56上，并與基板55電連接。
例如，傳熱元件10是矩形截面的容器，如圖16和17所示，并例如稱為熱管。傳熱元件10包括容器36和可冷凝工作流體38。傳熱元件10的容器36的一端用作熱輸入部分30，另一端用作熱輸出部分34。容器36由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成。工作流體38真空密封在容器36內(nèi)。
如圖16和17所示，熱輸入部分30借助于其與加熱塊41的緊密接觸而與CPU26的、遠(yuǎn)離基板55的表面進(jìn)行熱連接和機(jī)械連接，而熱輸出部分34與散熱器14進(jìn)行熱連接和機(jī)械連接。
由CPU26在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量由熱輸入部分30接收，并通過(guò)傳熱元件10中的工作流體38的傳熱作用而由熱輸出部分34發(fā)散給散熱器14。
傳遞給散熱器14的熱量可以通過(guò)由風(fēng)扇馬達(dá)18的風(fēng)扇53中的多個(gè)葉片產(chǎn)生的冷卻空氣而沿方向T由排氣口9發(fā)散到機(jī)殼6外部。
如圖16和17所示，殼體5包含風(fēng)扇馬達(dá)18和風(fēng)扇53。殼體5與容器36形成一體，并由與容器36相同的材料制成。也就是，殼體50和容器36由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂整體制成，以便提高熱導(dǎo)率，如上所述。
吸氣口57布置在殼體50的上側(cè)。吸氣口57為圓形孔，它的內(nèi)徑稍微小于風(fēng)扇53的最外直徑。
風(fēng)扇馬達(dá)18使中心軸線E上的風(fēng)扇53連續(xù)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)使風(fēng)扇53連續(xù)旋轉(zhuǎn)，冷卻空氣沿方向T供給散熱器14，以便使散熱器14強(qiáng)制冷卻。
圖18、19和20分別是冷卻裝置28沿圖16中的線XVIII-XVIII、XIX-XIX和XX-XX的剖視圖。
下面將介紹圖16和17中所示的容器36的形狀。參考圖18和19，熱輸入部分30和中間部分39分別有相同尺寸的內(nèi)部空間36A。相反，熱輸出部分34的內(nèi)部空間36B比內(nèi)部空間36A更寬，等于散熱器14的寬度W，如圖20所示。
圖21表示了上述容器36的外部形狀的實(shí)例，圖22是該容器36沿縱向方向沿圖21中的線XXII-XXII的剖視圖，而圖23是沿圖21中的線XXIII-XXIII的剖視圖。
如圖22和23所示，多個(gè)基本半圓形的槽40在容器36內(nèi)部沿縱向方向G延伸。這些槽40用作使可冷凝工作流體38從熱輸出部分34向熱輸入部分30運(yùn)動(dòng)的毛細(xì)作用部件。
對(duì)于可冷凝工作流體，可以使用與上述第一實(shí)施例相同的材料。
容器36的材料也可以與第一實(shí)施例中相同。
因?yàn)閳D16和17中所示的容器36和殼體50由相同樹(shù)脂整體模制，如上所述，因此，它們由包含導(dǎo)熱材料的相同樹(shù)脂制成。
包含在樹(shù)脂中的導(dǎo)熱材料可以與第一實(shí)施例中的導(dǎo)熱材料相同。
當(dāng)樹(shù)脂包含作為導(dǎo)熱材料的碳毫微管時(shí)，熱阻減小，且熱導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度增大。
因此，容器36和殼體50的外壁的厚度可以制成為比金屬容器和金屬殼體的厚度更小，且它的熱阻可以減小。
與金屬容器和金屬殼體相比，樹(shù)脂容器36和樹(shù)脂殼體50可以制成為更輕，并能夠更容易地制造，且能夠更容易地充滿工作流體38。此外，因?yàn)槿萜?6和殼體50整體模制，與它們分別制造的情況相比，部件的數(shù)目減小。
包含碳毫微管的樹(shù)脂使得容器36和殼體50還有吸收電磁波的能力。因此，對(duì)于該容器36和殼體50，不需要添加單獨(dú)的、具有電磁波屏蔽能力的功能部件。
傳熱元件10和冷卻裝置28以與上述第一實(shí)施例相同的方式工作。
下面將參考圖24和25介紹第二實(shí)施例的傳熱元件10的第一變化形式。
圖24是傳熱元件10的容器36沿圖2 1中的線XXIV-XXIV的剖視圖，而圖25是容器36沿圖21中的線XXV-XXV的剖視圖。
與圖22中所示的槽40不同，網(wǎng)部件140用作容器36的內(nèi)周表面上的毛細(xì)作用部件，如圖24和25所示。網(wǎng)部件140由高導(dǎo)熱金屬例如銅或鋁制成。
該網(wǎng)部件140具有使熱輸出部分34處的工作流體38通過(guò)毛細(xì)作用重新流向熱輸出部分30的功能，方式與圖4中所示的槽40相同。
圖26是表示第二實(shí)施例的第二變化形式沿圖21中的線XXVI-XXVI的剖視圖。在圖26中，與圖4中的槽40，壓花240用作在容器36的內(nèi)周表面上的毛細(xì)作用部件。壓花240也有使熱輸出部分34處的工作流體38通過(guò)毛細(xì)作用重新流向熱輸出部分30的功能。
圖24中所示的網(wǎng)部件140以及圖26中所示的壓花240都用作毛細(xì)作用部件，方式與圖4中所示的槽40相同。
傳熱元件10的容器36的形狀可以根據(jù)圖15中所示的電子裝置的形狀以及部件的布局來(lái)進(jìn)行選擇。
盡管已經(jīng)給出了槽、網(wǎng)部件和壓花作為毛細(xì)作用部件的實(shí)例，但是也可以使用燒結(jié)粉末。燒結(jié)粉末布置在容器內(nèi)并在熱輸入部分和熱輸出部分之間，并例如由純銅制成。
燒結(jié)粉末有通過(guò)毛細(xì)作用使在熱輸出部分處的工作流體重新流向熱輸入部分的功能。
圖13表示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的冷卻裝置。
在圖27所示的冷卻裝置28中與圖16所示的冷卻裝置28中的部件相同的部件以相同參考標(biāo)號(hào)表示，并省略對(duì)它們的說(shuō)明。
圖27所示的冷卻裝置28與圖16所示的冷卻裝置28的區(qū)別如下。
也就是，圖27中所示的殼體150與傳熱元件10的容器36分開(kāi)。這樣，殼體150裝有風(fēng)扇馬達(dá)18和風(fēng)扇53，并由高導(dǎo)熱材料例如銅或鋁制成。
盡管在圖16所示的第二實(shí)施例中殼體50與容器36由樹(shù)脂整體模制，但是圖27中所示的殼體150和容器36分開(kāi)，如圖28所示。
圖29、30和31分別是沿圖27中的線XXIX-XXIX、XXX-XXX以及XXXI-XXXI的剖視圖。
圖32表示了圖27至31所示的第三實(shí)施例的變化形式的冷卻裝置28。金屬部件200布置為靠近容器36的熱輸入部分30。同樣，金屬部件210布置為靠近熱輸出部分34并與圖30和31中所示的殼體150和散熱器14相對(duì)應(yīng)的位置處。布置在樹(shù)脂容器36的熱輸入部分30和熱輸出部分34附近的金屬部件200和210有以下優(yōu)點(diǎn)。
也就是，金屬部件200可以在殼體36的插入部分30和CPU26之間形成良好的熱連接。同樣，金屬部件210可以在容器36的熱輸出部分34、金屬殼體150以及金屬散熱器14之間形成良好的熱連接。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，任何槽40、網(wǎng)部件140、壓花240和燒結(jié)粉末可以用作毛細(xì)作用部件。
因?yàn)楸景l(fā)明的傳熱元件由樹(shù)脂制成，它可以有柔性形狀和進(jìn)行柔性設(shè)計(jì)，它它的重量可以小于金屬傳熱元件的重量。因?yàn)閭鳠嵩臉?shù)脂容器包含由碳毫微管為代表的導(dǎo)熱材料，因此可以增加機(jī)械強(qiáng)度和熱導(dǎo)率。特別是，使用碳毫微管能夠使容器具有電磁波吸收能力。
因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂制成，因此可以使它的重量小于由金屬制成的普通容器的重量。包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂提高了它的熱導(dǎo)率。而且，樹(shù)脂容器不僅能夠很容易地形成為例如管形，而且還可以很容易形成其它各種形狀。
容器中的可冷凝工作流體可以通過(guò)使用毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間可靠運(yùn)動(dòng)。也就是，當(dāng)熱量由發(fā)熱元件供給容器的熱輸入部分時(shí)，容器中的工作流體蒸發(fā)成蒸氣。
這時(shí)，蒸發(fā)潛熱由熱輸入部分接收，同時(shí)，工作流體的蒸氣壓力升高至高于容器其它部分的壓力。在容器內(nèi)部的蒸氣壓力差使得工作流體的蒸氣從熱輸入部分運(yùn)動(dòng)到熱輸出部分。因?yàn)樵跓彷敵霾糠值膲毫蜏囟榷驾^低，工作流體的蒸氣在熱輸出部分的內(nèi)壁處冷凝，并放出冷凝潛熱。冷凝的工作流體能夠通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而可靠地重新流向熱輸入部分。
當(dāng)如前所述桿形金屬容器彎成L形時(shí)，彎曲部分的半徑只能減小到管寬度的大約3倍，因此它的形狀不能柔性設(shè)計(jì)。
相反，在本發(fā)明的實(shí)施例中，因?yàn)槿萜饔蓸?shù)脂制成，因此，彎曲部分的半徑可以制成為小于金屬容器的半徑，并增加形狀設(shè)計(jì)的靈活程度。
上述冷卻裝置28中的容器30的熱輸入部分30也稱為蒸發(fā)部分，熱輸出部分34也稱為冷凝部分。容器36的特征在于可冷凝工作流體真空密封在該容器內(nèi)，且毛細(xì)作用部件布置成施加毛細(xì)作用。容器36的特征還在于由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂制成。
盡管已經(jīng)通過(guò)目前所認(rèn)為的優(yōu)選實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于所述實(shí)施例。
盡管在上述實(shí)施例中，冷卻裝置中的傳熱元件的容器形狀類似于柱形或扁平管形，但是它們的橫截面當(dāng)然也可以為橢圓形、圓形或多邊形，例如三角形或矩形，或者也可以為其它形狀。
容器的形狀可以根據(jù)安裝有該容器的電子裝置的布局要求而任意確定。
盡管圖1和15中所述的電子裝置為便攜式計(jì)算機(jī)，但是它們并不局限于此，只要它們有發(fā)熱元件。
本發(fā)明的傳熱元件和冷卻裝置可以布置在各種電子裝置中，例如個(gè)人數(shù)字助手(PDA)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、電視機(jī)、圖像顯示器和游戲機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種傳熱元件，包括容器，該容器有用于接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量的熱輸入部分以及用于將熱量向外發(fā)散的熱輸出部分，且該容器由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中導(dǎo)熱材料包括碳毫微管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中導(dǎo)熱材料包括石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中導(dǎo)熱材料包括內(nèi)嵌模制的石墨片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中導(dǎo)熱材料包括鋁填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中導(dǎo)熱材料包括硝酸鋁填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中毛細(xì)作用部件包括槽，該槽在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中毛細(xì)作用部件包括網(wǎng)部件，該網(wǎng)部件在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中毛細(xì)作用部件包括壓花，該壓花在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中毛細(xì)作用部件包括燒結(jié)粉末，該燒結(jié)粉末在容器內(nèi)部，并在熱輸入部分和熱輸出部分之間。
11.一種電子裝置，它有傳熱元件，該傳熱元件布置在電子裝置的機(jī)殼內(nèi)，以便傳送由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，其中，該傳熱元件包括容器，該容器有用于接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量的熱輸入部分以及用于將熱量向外發(fā)散的熱輸出部分，且該容器由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
12.一種冷卻裝置，包括傳熱元件，該傳熱元件通過(guò)熱輸入部分接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)熱輸出部分將由熱輸入部分傳遞的熱量發(fā)散到外部；散熱器，該散熱器布置在傳熱元件的熱輸出部分附近，以便發(fā)散來(lái)自熱輸出部分的熱量；以及風(fēng)扇，該風(fēng)扇進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便將冷卻空氣供給散熱器，其中，該傳熱元件包括容器，該容器有熱輸入部分和熱輸出部分，并由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的冷卻裝置，其中風(fēng)扇布置在與容器形成一體的殼體內(nèi)。
14.一種電子裝置，它有冷卻裝置，用于通過(guò)將由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量向外發(fā)散而進(jìn)行冷卻，其中，該冷卻裝置包括傳熱元件，該傳熱元件通過(guò)熱輸入部分接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)熱輸出部分將由熱輸入部分傳遞的熱量發(fā)散到外部；散熱器，該散熱器布置在傳熱元件的熱輸出部分附近，以便發(fā)散來(lái)自熱輸出部分的熱量；以及風(fēng)扇，該風(fēng)扇進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便將冷卻空氣供給散熱器；其中，該傳熱元件包括容器，該容器有熱輸入部分和熱輸出部分，并由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)容器中的毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子裝置，其中風(fēng)扇布置在與容器形成一體的殼體內(nèi)。
全文摘要
一種傳熱元件，包括容器，該容器有用于接收由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量的熱輸入部分以及用于將熱量向外發(fā)散的熱輸出部分；以及可冷凝工作流體，該可冷凝工作流體真空密封在容器中，以便將由熱輸入部分接收的熱量傳遞給熱輸出部分，且該可冷凝工作流體通過(guò)毛細(xì)作用部件而在熱輸入部分和熱輸出部分之間運(yùn)動(dòng)。該容器由包含導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂構(gòu)成。一種冷卻裝置，包括傳熱元件；散熱器，該散熱器布置在熱輸出部分附近，以便發(fā)散從熱輸出部分接收的熱量；以及風(fēng)扇，用于向散熱器供給冷卻空氣。
文檔編號(hào)F28D15/04GK1494371SQ0315945
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者橋本壽雄 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社