TWI614409B

TWI614409B - 氣冷散熱裝置

Info

Publication number: TWI614409B
Application number: TW105140695A
Authority: TW
Inventors: 徐振春; Zhen-Chun Xu; 江貴良; Kuei-Liang Chiang; 林永康; Yung-Kang Lin; 黃啟峰; Chi-Feng Huang; 韓永隆; Yung-Lung Han
Original assignee: 研能科技股份有限公司; Microjet Technology Co., Ltd
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-02-11
Also published as: US20180168066A1; TW201821695A; US10356941B2

Abstract

本案提供一種氣冷散熱裝置，包含載體、渦捲氣流散熱器、氣體泵浦及通道連接器。載體設置於電子元件之一側，包括導氣端開口及排氣端開口；渦捲氣流散熱器貼附於電子元件上，由渦捲狀之導體線材及導熱板構成具有渦捲氣流通道之結構；氣體泵浦設於載體上，封閉導氣端開口，並與載體定義形成一腔室；通道連接器連接於載體與渦捲氣流通道之間；藉由驅動氣體泵浦對載體之腔室導送氣體，由該排氣端開口經通道連接器將氣體導送至渦捲氣流通道中，形成渦捲快速氣流，以對電子元件進行熱交換，並將熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器之排氣開口排出。

Description

氣冷散熱裝置

本案係關於一種氣冷散熱裝置，尤指一種利用氣體泵浦提供驅動氣流以進行散熱之氣冷散熱裝置。

隨著科技的進步，各種電子設備例如可攜式電腦、平板電腦、工業電腦、可攜式通訊裝置、影音播放器等已朝向輕薄化、可攜式及高效能的趨勢發展，這些電子設備於其有限內部空間中必須配置各種高積集度或高功率之電子元件，為了使電子設備之運算速度更快和功能更強大，電子設備內部之電子元件於運作時將產生更多的熱能，並導致高溫。此外，這些電子設備大部分皆設計為輕薄、扁平且具緊湊外型，且沒有額外的內部空間用於散熱冷卻，故電子設備中的電子元件易受到熱能、高溫的影響，進而導致干擾或受損等問題。

一般而言，電子設備內部的散熱方式可分為主動式散熱及被動式散熱。主動式散熱通常採用軸流式風扇或鼓風式風扇設置於電子設備內部，藉由軸流式風扇或鼓風式風扇驅動氣流，以將電子設備內部電子元件所產生的熱能轉移，俾實現散熱。然而，軸流式風扇及鼓風式風扇在運作時會產生較大的噪音，且其體積較大不易薄型化及小型化，再則軸流式風扇及鼓風式風扇的使用壽命較短，故傳統的軸流式風扇及鼓風式風扇並不適用於輕薄化及可攜式之電子設備中實現散熱。

再者，許多電子元件會利用例如表面黏貼技術(Surface Mount Technology,SMT)、選擇性焊接(Selective Soldering)等技術焊接於印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)上，然而採用前述焊接方式所焊接之電子元件，於經長時間處於高熱能、高溫環境下，容易使電子元件與印刷電路板相脫離，且大部分電子元件亦不耐高溫，若電子元件長時間處於高熱能、高溫環境下，易導致電子元件之性能穩定度下降及壽命減短。

第1圖係為傳統散熱機構之結構示意圖。如第1圖所示，傳統散熱機構係為一被動式散熱機構，其包括熱傳導板12，該熱傳導板12係藉由一導熱膠13與一待散熱之電子元件11相貼合，藉由導熱膠13以及熱傳導板12所形成之熱傳導路徑，可使電子元件11利用熱傳導及自然對流方式達到散熱。然而，前述散熱機構之散熱效率較差，無法滿足應用需求。

有鑑於此，實有必要發展一種氣冷散熱裝置，以解決現有技術所面臨之問題。

本案之目的在於提供一種氣冷散熱裝置，其可應用於各種電子設備，並可透過渦捲快速氣流以對電子設備內部之產熱之熱源進行強制散熱，俾提升散熱效能，降低噪音，且使電子設備內部電子元件之性能穩定並延長使用壽命。

本案之另一目的在於提供一種氣冷散熱裝置，其具有溫控功能，可依據電子設備內部之熱源之溫度變化，控制氣體泵浦之運作，俾提升散熱效能，以及延長氣冷散熱裝置之使用壽命。

為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種氣冷散熱裝置，用於對電子元件散熱，包含：一載體，設置於該電子元件之一側，且包括一導氣端開口及一排氣端開口；一渦捲氣流散熱器，貼附於該電子元件上，其係由一導體線材形成渦捲狀，並以一導熱板覆蓋於其上，以構成具有一渦捲氣流通道之結構，該導熱板上設置有一排氣開口，以對應於該渦捲氣流通道內部之一中心端；一氣體泵浦，固設於該載體上，且封閉該導氣端開口，且與該載體共同定義形成一腔室；以及一通道連接器，連接於該載體之該排氣端開口與該渦捲氣流散熱器之該渦捲氣流通道之間，以導送氣體；藉由驅動該氣體泵浦，對該載體之該腔室導送氣體，並由該載體之該排氣端開口排出，經由該通道連接器將氣體導送至該渦捲氣流散熱器之該渦捲氣流通道中，以形成一渦捲快速氣流，並對該電子元件進行熱交換，且將與該電子元件進行熱交換後之氣流經由該渦捲氣流散熱器之該排氣開口排出。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施樣態為提供一種氣冷散熱裝置，用以對一電子元件散熱，包含：一載體，設置於該電子元件之一側，且包括一導氣端開口及一排氣端開口；一渦捲氣流散熱器，貼附於該電子元件所接觸之一熱傳導材料上，其係由一導體線材形成渦捲狀，並以一導熱板覆蓋於其上，以構成具有一渦捲氣流通道之結構，該導熱板上設置有一排氣開口，以對應於該渦捲氣流通道內部之一中心端；一氣體泵浦，固設於該載體上，且封閉該導氣端開口，且與該載體共同定義形成一腔室；以及一通道連接器，連接於該載體之該排氣端開口與該渦捲氣流散熱器之該渦捲氣流通道之間，以導送氣體；藉由驅動該氣體泵浦，對該載體之該腔室導送氣體，並由該載體之該排氣端開口排出，經由該通道連接器將氣體導送至該渦捲氣流散熱器之該渦捲氣流通道中，以形成一渦捲快速氣流，並對該熱傳導材料進行熱交換，以將該電子元件所產之熱透過該熱傳導材料進行熱交換，且將熱交換後之氣流經由該渦捲氣流散熱器之該排氣開口排出。

為達上述目的，本案之又一較廣義實施樣態為提供一種氣冷散熱裝置，用於對一電子元件散熱，包含：兩載體，設置於該電子元件之兩相對側，且各包括一導氣端開口及一排氣端開口；一渦捲氣流散熱器，貼附於該電子元件上，其係由兩導體線材形成渦捲狀，並以一導熱板覆蓋於其上，以構成具有一雙渦捲氣流通道之結構，該導熱板上設置有一排氣開口，以對應於該雙渦捲氣流通道內部之一中心端；兩氣體泵浦，分別固設於其相對應之該載體上，且各對應封閉該載體之該導氣端開口，並分別與該載體共同定義形成一腔室；以及兩通道連接器，分別連接於其對應之該載體之該排氣端開口與該渦捲氣流散熱器之該雙渦捲氣流通道之間，以導送氣體；藉由驅動該兩氣體泵浦，以分別對該載體之該腔室導送氣體，並由該載體之該排氣端開口排出，經由該通道連接器將氣體導送至該渦捲氣流散熱器之該雙渦捲氣流通道中，以形成一雙渦捲快速氣流，並對電子元件進行熱交換，且將與該電子元件進行熱交換後之氣流經由該渦捲氣流散熱器之該排氣開口排出。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施樣態為提供一種氣冷散熱裝置，用以對一電子元件散熱，包含：兩載體，設置於該電子元件之兩相對側，且各包括一導氣端開口及一排氣端開口；一渦捲氣流散熱器，貼附於該電子元件所接觸之一熱傳導材料上，其係由兩導體線材形成渦捲狀，並以一導熱板覆蓋於其上，以構成具有一雙渦捲氣流通道之結構，該導熱板上設置有一排氣開口，以對應於該雙渦捲氣流通道內部之一中心端；兩氣體泵浦，分別固設於其相對應之該載體上，且各對應封閉該載體之該導氣端開口，並分別與該載體共同定義形成一腔室；以及兩通道連接器，分別連接於其對應之該載體之該排氣端開口與該渦捲氣流散熱器之該雙渦捲氣流通道之間，以導送氣體；藉由驅動該兩氣體泵浦，以分別對該載體之該腔室導送氣體，並由該載體之該排氣端開口排出，經由該通道連接器將氣體導送至該渦捲氣流散熱器之該雙渦捲氣流通道中，以形成一雙渦捲快速氣流，並對該熱傳導材料進行熱交換，以將該電子元件所產之熱透過該熱傳導材料進行熱交換，且將熱交換後之氣流經由該渦捲氣流散熱器之該排氣開口排出。

11‧‧‧電子元件

12‧‧‧熱傳導板

13‧‧‧導熱膠

2、2’、3、3’‧‧‧氣冷散熱裝置

20、20’、30A、30B、30A’、30B’‧‧‧載體

201、201’、301a、301b、301a’、301b’‧‧‧腔室

202、202’、302a、302b、302a’、302b’‧‧‧導氣端開口

203、203’、303a、303b、303a’、303b’‧‧‧排氣端開口

21、21’、31、31’‧‧‧渦捲氣流散熱器

210、210’、310、310’‧‧‧導熱板

210a、210a’、310a、310a’‧‧‧排氣開口

211、211’、311、312、311’、312’‧‧‧導體線材

211a、211a’‧‧‧渦捲氣流通道

211b、311b、312b‧‧‧中心端

211c、311c、312c‧‧‧導入口

22、22’、32A、32B、32A’、32B’‧‧‧氣體泵浦

22a‧‧‧入口

220‧‧‧第一腔室

221‧‧‧進氣板

221a‧‧‧進氣孔

221b‧‧‧匯流排孔

221c‧‧‧中心凹部

222‧‧‧共振片

222a‧‧‧可動部

222b‧‧‧固定部

2220‧‧‧中空孔洞

223‧‧‧壓電致動器

2231‧‧‧懸浮板

2231a‧‧‧凸部

2231b‧‧‧第二表面

2231c‧‧‧第一表面

2232‧‧‧外框

2232a‧‧‧第二表面

2232b‧‧‧第一表面

2232c‧‧‧導電接腳

2233‧‧‧支架

2233a‧‧‧第二表面

2233b‧‧‧第一表面

2234‧‧‧壓電片

2235‧‧‧空隙

2241、2242‧‧‧絕緣片

225‧‧‧導電片

225a‧‧‧導電接腳

23、23’、33A、33B、33A’、33B’‧‧‧通道連接器

24‧‧‧控制單元

25、25’‧‧‧溫度感測器

26‧‧‧熱源

311a、312a、311a’、312a’‧‧‧雙渦捲氣流通道

A‧‧‧電子元件

A1‧‧‧電子元件之第一表面

A2‧‧‧電子元件之第二表面

B‧‧‧熱傳導板

B1‧‧‧熱傳導板之第一表面

B2‧‧‧熱傳導板之第二表面

C‧‧‧導熱膠

第1圖為傳統散熱機構之結構示意圖。

第2圖為本案第一較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。

第3圖為第2圖所示之氣冷散熱裝置之渦捲氣流散熱器之結構示意圖第4圖為第2圖所示之氣冷散熱裝置之控制系統之架構示意圖。

第5圖為本案第二較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。

第6A及6B圖分別為本案第一較佳實施例之氣冷散熱裝置之氣體泵浦於不同視角之分解結構示意圖。

第7圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之壓電致動器之剖面結構示意圖。

第8圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之剖面結構示意圖。

第9A至9E圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦作動之流程結構圖。

第10圖為本案第三較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。

第11圖為第10圖所示之氣冷散熱裝置之渦捲氣流散熱器之結構示意圖。

第12圖為本案第四較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第2圖，其為本案第一較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。如第2圖所示，本案之氣冷散熱裝置2可應用於一電子設備，例如但不限於可攜式電腦、平板電腦、工業電腦、可攜式通訊裝置、影音播放器...等，但不以此為限，並用以對電子設備內產熱之熱源進行散熱，以本實施例為例，該產熱之熱源即為圖中所示之電子元件A，且於本實施例中，產熱之電子元件A更可透過一導熱介質，例如：導熱膠C，以貼附於另一熱傳導材料，例如：熱傳導板B，上，藉此，可使電子元件A所產生之熱透過熱傳導板B以傳導的方式進行散熱，同時更可透過本案之氣冷散熱裝置2以進行更有效率之強制散熱。於本實施例中，氣冷散熱裝置2包含載體20、渦捲氣流散熱器21、氣體泵浦22以及通道連接器23，其中載體20係設置於電子元件A之一側，且包括導氣端開口202及排氣端開口203；而渦捲氣流散熱器21則貼附設置於於電子元件A上，且渦捲氣流散熱器21係由導熱板210及導體線材211所構成，其係由導體線材211形成渦捲狀，並以薄形之導熱板210覆蓋於其上，以構成具有渦捲氣流通道211a之結構，且導熱板210上更設置排氣開口210a，以對應於渦捲氣流通道211a內部之中心端211b(如第3圖所示)；氣體泵浦22係固設於載體20上，且組裝定位於載體20之導氣端開口202上，並封閉該導氣端開口202，且該氣體泵浦22係與載體20共同定義形成一腔室201；通道連接器23則對應連接於載體20之排氣端開口203與渦捲氣流散熱器21之渦捲氣流通道211a之間，以導送氣體。藉由驅動氣體泵浦22，對載體20之腔室201導送氣體，以將氣流經由導氣端開口202導入載體20中，再由排氣端開口203排出，並經由通道連接器23將氣體導送至渦捲氣流散熱器21之渦捲氣流通道211a中，以形成一渦捲快速氣流，並對電子元件A進行熱交換，且將與該電子元件A進行熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器21之排氣開口210a排出，俾實現對電子元件A之散熱。

於一些實施例中，載體20係可為但不限為一框體結構，且其外觀尺寸大致對應於氣體泵浦22，但不以此為限，並可對應罩蓋該氣體泵浦22上，且使其導氣端開口202與氣體泵浦22對應連通設置，俾使該載體20可與氣體泵浦22共同定義形成腔室201，以供氣流流通。如圖所示，載體20之排氣端開口203係設置於載體20之一側面上，且與通道連接器23之一端相連通，於本實施例中，通道連接器23係可為一連通管線，但不以此為限；故通道連接器23之一端連接於載體20之排氣端開口203，另一端則與渦捲氣流散熱器21之渦捲氣流通道211a之導入口211c(如第3圖所示)相連通，藉此，當氣體泵浦22驅動後，則可將氣流自載體20經通道連接器23而輸送至渦捲氣流散熱器21之渦捲氣流通道211a中，以對電子元件A進行熱交換。如前所述，於本實施例中，電子元件A之第二表面A2係透過導熱膠C而貼附設置於熱傳導板B上，並可透過熱傳導板B之熱傳導路徑進行傳導之被動散熱。且於一些實施例中，氣體泵浦22亦可一併對應設置於熱傳導板B上，但不以此為限。且該熱傳導板B係由高熱傳導係數材料製成，該高熱傳導係數材料例如可為但不限為人工石墨。

於本實施例中，氣體泵浦22係為一壓電致動氣體泵浦，用以驅動氣體流動，以將氣體由氣冷散熱裝置2之外部經由氣體泵浦22之入口22a輸入，透過氣體泵浦22之壓電致動，以產生足夠的氣壓，並推動氣體快速地經由載體20之導氣端開口202導入腔室201中，再由排氣端開口203排出，並經由通道連接器23將氣體導送至渦捲氣流散熱器21 之渦捲氣流通道211a中，以形成一渦捲快速氣流，並透過此渦捲快速氣流以對電子元件A進行熱交換，再促使熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器21之排氣開口210a排出至氣冷散熱裝置2之外部。以及，如第2圖所示，由於氣體泵浦22係連續地作動，是以其係持續地導入冷空氣，使電子元件A可與連續導入之渦捲快速氣流進行熱交換，藉此可達成循環式之熱對流散熱裝置，同時更可提高散熱效能，進而增加電子元件A之性能穩定度及壽命。

請同時參閱第2圖及第3圖，其中第3圖為第2圖所示之氣冷散熱裝置之渦捲氣流散熱器之結構示意圖。如第3圖所示，本案之渦捲氣流散熱器21係由導熱板210及導體線材211所構成，其中導熱板210之中央係設有排氣開口210a，用以供氣體流出，而導體線材211則彎曲成渦捲狀，並與導熱板210對應組裝，進而以構成具有渦捲氣流通道211a之結構，該渦捲氣流通道211a係具有導入口211c及中心端211b，該導入口211c係與通道連接器23相連通，而中心端211b則對應於導熱板210之排氣開口210a。以本實施例為例，渦捲氣流散熱器21之組裝方式係採以先將導體線材211彎曲為渦捲狀，並直接貼附於作為熱源之電子元件A之第一表面A1上，再將導熱板210對應覆蓋於渦捲狀之導體線材211上，藉由該導體線材211之線徑以做為渦捲氣流通道211a之區隔，同時透過導熱板210之封蓋密封，以構成本案之渦捲氣流散熱器21，此製程不僅簡單、易於實施，且可供生產者因應電子設備外殼內之所能容納垂直高度，進而可選擇適合之導體線材之線徑及薄型的導熱板之板厚以組構形成所需求之渦捲氣流散熱器21。藉此，當氣體由通道連接器23導送至渦捲氣流散熱器21之導入口211c後，則可透過渦捲氣流通道211a以導引及限制氣體之流動方向，俾形成一渦捲快速氣流，且由於此渦捲快速氣流係直接與電子元件A之第一表面A1 接觸，是以可有效率地與電子元件A進行熱交換，再使熱交換後之氣體由該渦捲氣流通道211a之中心端211b對應導送至導熱板210之排氣開口210a，以排出於氣冷散熱裝置2之外。

於一些實施例中，導體線材211及導熱板210之材質可為但不限為金屬導體材質，例如：銅，但不以此為限。以及，該導熱板210係可為但不限為一薄型之導熱板210，其板件厚度之較佳值為1mm，但不以此為限，且該導體線材211之線徑之較佳值則可為2mm，亦不以此為限，透過此等導熱板210之板件厚度與導體線材211之線徑高度之搭配，則可構成應用於本實施例之整體高度為3mm之渦捲氣流散熱器21，如此薄型化之渦捲氣流散熱器21極適合薄型化及小型化設計趨勢。當然，如前所述，渦捲氣流散熱器21之導熱板210之板件厚度與導體線材211之線徑高度係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。

請同時參閱第2圖及第4圖，第4圖為第2圖所示之氣冷散熱裝置之控制系統之架構示意圖。於本實施例中，氣冷散熱裝置2更具有控制系統，用以控制氣冷散熱裝置2之運作；於本實施例中，該控制系統之架構係如第4圖所示，包含控制單元24及溫度感測器25，但不以此為限；其中控制單元24係與氣體泵浦22電連接，用以對應控制氣體泵浦22之運作。於本實施例中，該溫度感測器25亦與控制單元24電連接，且其主要用以偵測熱源26之溫度，並輸出一對應之感測訊號至控制單元24，進而由控制單元24控制該氣體泵浦22之作動。於一些實施例中，熱源26係可為產熱之電子元件A、或是接觸於電子元件A之熱傳導板B、或是其他產熱之裝置，均不以此為限。如第2圖所示，當該熱源26係為電子元件A時，則溫度感測器25所設置之位置即為鄰近於電子元件A，以對應感測該電子元件A附近之溫度，又或者是，其亦可直接貼附於電子元件A上，以直接感測電子元件A之溫度，並將一感測訊號輸出至控制單元24。當控制單元24接收到溫度感測器25傳送而來之感測訊號後，其則會依據溫度感測器25之感測訊號，判斷該電子元件A之溫度是否高於一溫度門檻值；當控制單元24判斷該電子元件A之溫度高於該溫度門檻值時，則會對應發出一控制訊號至氣體泵浦22，以致能氣體泵浦22運作，藉此使氣體泵浦22驅動氣流透過通道連接器23快速流動至渦捲氣流散熱器21，以對電子元件A進行熱交換，將電子元件A所產之熱能迅速移除至氣冷散熱裝置2外；同時，冷空氣亦持續地再被氣體泵浦22吸入，如此以進行持續的熱交換循環，俾使電子元件A可有效散熱冷卻並降低溫度。反之，當控制單元24判斷該電子元件A之溫度低於該溫度門檻值時，則會發出另一對應之控制訊號至氣體泵浦22，以停止氣體泵浦22運作，藉此可避免氣體泵浦22持續運作而導致壽命減短，降低額外的能量的耗損。是以，透過此控制系統之設置，不僅可控制氣體泵浦22之運作，同時更可針對熱源進行溫度控制，即為使氣冷散熱裝置2之氣體泵浦22於電子元件A溫度過熱時可進行強制散熱冷卻，並於電子元件A溫度降低後停止運作，藉此可避免氣體泵浦22持續運作而導致壽命減短，降低額外的能量的耗損，亦可使電子元件A於一較佳溫度環境下運作，提高電子元件A的穩定度。

請參閱第5圖，其為本案第二較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。如第5圖所示，氣冷散熱裝置2’同樣包含載體20’、渦捲氣流散熱器21’、氣體泵浦22’以及通道連接器23’，其中載體20’亦設置於電子元件A之一側，且包括導氣端開口202’及排氣端開口203’；渦捲氣流散熱器21’亦由導熱板210’及導體線材211’所構成；氣體泵浦22’亦固設於載體20’上，且與載體20’共同定義形成腔室201；以及通道連接器23’係對應連通於載體20’之排氣端開口203’與渦捲氣流散熱器21’之渦捲氣流通道211a’之間。是以於本實施例中，該載體20’、渦捲氣流散熱器21’、氣體泵浦22’以及通道連接器23’之結構及連接關係大致與前述實施例相同，惟於本實施例中，渦捲氣流散熱器21’係設置於電子元件A所接觸之熱傳導材料，即熱傳導板B上，意即其係非為直接設置於電子元件A上，而是將電子元件A及其所連接之熱傳導板B共同視為熱源，並將渦捲氣流散熱器21’設置於熱傳導板B之第一表面B1，且該熱傳導板B之另一相對之第二表面B2則為透過一導熱介質，例如：導熱膠C，以貼附於電子元件A之第二表面A2上。

於本實施例中，雖渦捲氣流散熱器21’係對應組裝貼附於熱傳導板B上，然如前所述，當氣體泵浦22’壓電致動後，係可將氣流經由載體20’之導氣端開口202’導入腔室202’中，再由排氣端開口203’排出，並經由通道連接器23’將氣體導送至渦捲氣流散熱器21’之渦捲氣流通道211a’中，以形成一渦捲快速氣流，並對作為熱傳導材料之熱傳導板B進行熱交換，以將電子元件A所產之熱透過熱傳導板B進行熱交換，並將熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器21’之排氣開口210a’排出，俾實現對電子元件A及熱傳導板B之散熱。由此實施例可見，渦捲氣流散熱器21’所設置之位置並不限定於需直接貼附於電子元件A上，其亦可透過設置於與電子元件A接觸之熱傳導材料，例如：熱傳導板B，上，以將熱源所產生之熱迅速地移除，同樣可達到對電子設備內部之產熱之熱源進行強制散熱，俾提升散熱效能，降低噪音等功效。又，於本實施例中，氣冷散熱裝置2’同樣可透過設置於熱傳導板B上之溫度感測器25’以偵測熱傳導板B之溫度，並將感測訊號傳送至控制單元(未圖示)，進而以控制氣體泵浦22’之運作，以達成溫度調控之目的，然該等溫度感測器25’設置之位置、以及控制系統相關之連接關係及作動方式均已於前述實施例中詳述，故於此不再贅述。

請同時參閱第6A圖、第6B圖、第7圖及第8圖，第6A及6B圖分別為本案第一較佳實施例之氣冷散熱裝置之氣體泵浦於不同視角之分解結構示意圖，第7圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之壓電致動器之剖面結構示意圖，以及第8圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦之剖面結構示意圖。如第6A、6B、7及8圖所示，氣冷散熱裝置2之氣體泵浦22係為一壓電致動氣體泵浦，且包括進氣板221、共振片222、壓電致動器223、絕緣片2241、2242及導電片225等結構，其中壓電致動器223係對應於共振片222而設置，並使進氣板221、共振片222、壓電致動器223、絕緣片2241、導電片225及另一絕緣片2242等依序堆疊設置，其組裝完成之剖面圖係如第8圖所示。

於本實施例中，進氣板221具有至少一進氣孔221a，其中進氣孔221a之數量以4個為較佳，但不以此為限。進氣孔221a係貫穿進氣板221，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自入口22a沿該至少一進氣孔221a流入氣體泵浦22之中。進氣板221上具有至少一匯流排孔221b，用以與進氣板221另一表面之該至少一進氣孔221a對應設置。於匯流排孔221b的中心交流處係具有中心凹部221c，且中心凹部221c係與匯流排孔221b相連通，藉此可將自該至少一進氣孔221a進入匯流排孔221b之氣體引導並匯流集中至中心凹部221c，以實現氣體傳遞。於本實施例中，進氣板221具有一體成型的進氣孔221a、匯流排孔221b及中心凹部221c，且於中心凹部221c處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室，以供氣體暫存。於一些實施例中，進氣板221之材質可為例如但不限於不鏽鋼材質所構成。於另一些實施例中，由該中心凹部221c處所構成之匯流腔室之深度與匯流排孔221b之深度相同，但不以此為限。共振片222係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片222上具有一中空孔洞2220，係對應於進氣板221之中心凹部221c而設置，以使氣體流通。於另一些實施例中，共振片222係可由一銅材質所構成，但不以此為限。

壓電致動器223係由一懸浮板2231、一外框2232、至少一支架2233以及一壓電片2234所共同組裝而成，其中，該壓電片2234貼附於懸浮板2231之第一表面2231c，用以施加電壓產生形變以驅動該懸浮板2231彎曲振動，以及該至少一支架2233係連接於懸浮板2231以及外框2232之間，於本實施例中，該支架2233係連接設置於懸浮板2231與外框2232之間，其兩端點係分別連接於外框2232、懸浮板2231，以提供彈性支撐，且於支架2233、懸浮板2231及外框2232之間更具有至少一空隙2235，該至少一空隙2235係與導氣端開口202相連通，用以供氣體流通。應強調的是，懸浮板2231、外框2232以及支架2233之型態及數量不以前述實施例為限，且可依實際應用需求變化。另外，外框2232係環繞設置於懸浮板2231之外側，且具有一向外凸設之導電接腳2232c，用以供電連接之用，但不以此為限。

懸浮板2231係為一階梯面之結構(如第7圖所示)，意即於懸浮板2231之第二表面2231b更具有一凸部2231a，該凸部2231a可為但不限為一圓形凸起結構。懸浮板2231之凸部2231a係與外框2232之第二表面2232a共平面，且懸浮板2231之第二表面2231b及支架2233之第二表面2233a亦為共平面，且該懸浮板2231之凸部2231a及外框2232之第二表面2232a與懸浮板2231之第二表面2231b及支架2233之第二表面2233a之間係具有一特定深度。懸浮板2231之第一表面2231c，其與外框2232之第一表面2232b及支架2233之第一表面2233b為平整之共平面結構，而壓電片2234則貼附於此平整之懸浮板2231之第一表面2231c處。於另一些實施例中，懸浮板2231之型態亦可為一雙面平整之板狀正方形結構，並不以此為限，可依照實際施作情形而任施變化。於一些實施例中，懸浮板2231、支架2233以及外框2232係可為一體成型之結構，且可由一金屬板所構成，例如但不限於不鏽鋼材質所構成。又於另一些實施例中，壓電片2234之邊長係小於該懸浮板2231之邊長。再於另一些實施例中，壓電片2234之邊長係等於懸浮板2231之邊長，且同樣設計為與懸浮板2231相對應之正方形板狀結構，但並不以此為限。

氣體泵浦22之絕緣片2241、導電片225及另一絕緣片2242係依序對應設置於壓電致動器223之下，且其形態大致上對應於壓電致動器223之外框2232之形態。於一些實施例中，絕緣片2241、2242係由絕緣材質所構成，例如但不限於塑膠，俾提供絕緣功能。於另一些實施例中，導電片225可由導電材質所構成，例如但不限於金屬材質，以提供電導通功能。於本實施例中，導電片225上亦可設置一導電接腳225a，以實現電導通功能。

於本實施例中，氣體泵浦22係依序由進氣板221、共振片222、壓電致動器223、絕緣片2241、導電片225及另一絕緣片2242等堆疊而成，且於共振片222與壓電致動器223之間係具有一間隙h，於本實施例中，係於共振片222及壓電致動器223之外框2232周緣之間的間隙h中填入一填充材質，例如但不限於導電膠，以使共振片222與壓電致動器223之懸浮板2231之凸部2231a之間可維持該間隙h之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板2231之凸部2231a與共振片222保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。於另一些實施例中，亦可藉由加高壓電致動器223之外框2232之高度，以使其與共振片222組裝時增加一間隙，但不以此為限。

於本實施例中，共振片222具有一可動部222a及一固定部222b，當進氣板221、共振片222與壓電致動器223依序對應組裝後，於可動部222a處可與其上的進氣板221共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片222與壓電致動器223之間更形成一第一腔室220，用以暫存氣體，且第一腔室220係透過共振片222之中空孔洞2220而與進氣板221之中心凹部221c處的腔室相連通，且第一腔室220之兩側則由壓電致動器223之支架2233之間的空隙2235而與設置於其下之導氣端開口202相連通。

第9A至9E圖為第6A及6B圖所示之氣體泵浦作動之流程結構圖。請參閱第8圖、第9A圖至第9E圖，本案之氣體泵浦之作動流程簡述如下。當氣體泵浦22進行作動時，壓電致動器223受電壓致動而以支架2233為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第9A圖所示，當壓電致動器223受電壓致動而向下振動時，由於共振片222係為輕、薄之片狀結構，是以當壓電致動器223振動時，共振片222亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，即為共振片222對應中心凹部221c的部分亦會隨之彎曲振動形變，即該對應中心凹部221c的部分係為共振片222之可動部222a，是以當壓電致動器223向下彎曲振動時，此時共振片222對應中心凹部221c的可動部222a會因氣體的帶入及推壓以及壓電致動器223振動之帶動，而隨著壓電致動器223向下彎曲振動形變，則氣體由進氣板221上的至少一進氣孔221a進入，並透過至少一匯流排孔221b以匯集到中央的中心凹部221c處，再經由共振片222上與中心凹部221c對應設置的中空孔洞2220向下流入至第一腔室220中。其後，由於受壓電致動器223振動之帶動，共振片222亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第9B圖所示，此時共振片222之可動部222a亦隨之向下振動，並貼附抵觸於壓電致動器223之懸浮板2231之凸部2231a上，使懸浮板2231之凸部2231a以外的區域與共振片222兩側之固定部222b之間的匯流腔室的間距不會變小，並藉由此共振片222之形變，以壓縮第一腔室220之體積，並關閉第一腔室220中間流通空間，促使其內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器223之支架2233之間的空隙2235而向下穿越流動。之後，如第9C圖所示，共振片222之可動部222a向上彎曲振動形變，而回復至初始位置，且壓電致動器223受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室220之體積，惟此時由於壓電致動器223係向上抬升，因而使得第一腔室220內的氣體會朝兩側流動，進而帶動氣體持續地自進氣板221上的至少一進氣孔221a進入，再流入中心凹部221c所形成之腔室中。之後，如第9D圖所示，該共振片222受壓電致動器223向上抬升的振動而共振向上，此時共振片222之可動部222a亦隨之向上振動，進而減緩氣體持續地自進氣板221上的至少一進氣孔221a進入，再流入中心凹部221c所形成之腔室中。最後，如第9E圖所示，共振片222之可動部222a亦回復至初始位置。由此實施態樣可知，當共振片222進行垂直之往復式振動時，係可由其與壓電致動器223之間的間隙h以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，於該兩結構之間設置間隙h可使共振片222於共振時可產生更大幅度的上下位移。是以，在經此氣體泵浦22之流道設計中產生壓力梯度，使氣體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，以完成氣體輸送作業，即使在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續將氣體推入導氣端腔室23a，並可達到靜音之效果，如此重覆第9A至9E圖之氣體泵浦22作動，即可使氣體泵浦22產生一由外向內的氣體傳輸。

承上所述，透過上述氣體泵浦22之作動，將氣體自載體20之導氣端開口202導入載體20之腔室201內，再由排氣端開口203排出，並經由通道連接器23將氣體導送至渦捲氣流散熱器21之渦捲氣流通道 211a中，以形成一渦捲快速氣流，並對一熱源，例如：電子元件A或是熱傳導板B進行熱交換，並將熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器21之排氣開口210a排出至氣冷散熱裝置2之外部，藉此以提高散熱冷卻的效率，進而增加電子元件A之性能穩定度及壽命。

請同時參閱第10圖及第11圖，第10圖為本案第三較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖，第11圖為第10圖所示之氣冷散熱裝置之渦捲氣流散熱器之結構示意圖。如第10圖所示，氣冷散熱裝置3包含：兩載體30A、30B、渦捲氣流散熱器31、兩氣體泵浦32A、32B、兩通道連接器33A、33B，其中該兩載體30A、30B、兩氣體泵浦32A、32B、兩通道連接器33A、33B均為相同且相互對應設置之結構，意即每一載體30A、30B係與前述兩實施例之載體20、20’之結構相同、氣體泵浦32A、32B亦與前述實施例之氣體泵浦22、22’相同，當然通道連接器33A、33B亦同樣為連通於載體30A、30B及渦捲氣流散熱器31之間的管線結構，但不以此為限。惟於本實施例中，兩載體30A、30B係分別對應設置於電子元件A之兩相對側，且各包括導氣端開口302a、302b及排氣端開口303a、303b；且渦捲氣流散熱器31係貼附設置於電子元件A上，並由兩導體線材311、312(如第11圖所示)形成渦捲狀，並以導熱板310覆蓋於其上以構成具有一雙渦捲氣流通道311a、312a(如第11圖所示)之結構；且該兩氣體泵浦32A、32B分別固設於其相對應之載體30A、30B上，且各對應封閉載體30A、30B之導氣端開口302a、302b，並分別與載體30A、30B共同定義形成腔室301a、301b；以及兩通道連接器33A、33B分別連接於其對應之載體30A、30B之排氣端開口303a、303b與渦捲氣流散熱器31之雙渦捲氣流通道311a、312a之間，以導送氣體；藉由驅動該兩氣體泵浦32A、32B，以分別對載體30A、30B之腔室301a、301b導送氣體，並由載體30A、30B之排氣端開口303a、303b排出，經由通道連接器33A、33B將氣體導送至渦捲氣流散熱器31之雙渦捲氣流通道311a、312a中，以形成雙渦捲快速氣流，並對電子元件A進行熱交換，且將與該電子元件A進行熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器31之排氣端開口310a排出。

如第10圖及第11圖所示，本案之渦捲氣流散熱器31係由導熱板310及兩導體線材311、312所構成，其中導熱板310之中央係設有排氣開口310a，用以供氣體流出，而兩導體線材311、312則對應彎曲成渦捲狀，並與導熱板310對應組裝，進而以構成具有雙渦捲氣流通道311a、312a之結構，該雙渦捲氣流通道311a、312a係具有兩導入口311c、312c及兩中心端311b、312b，該兩導入口311c、312c係分別與通道連接器33A、33B對應連通，且兩中心端311b、312b則共同對應於導熱板310中央之排氣開口310a。於本實施例中，渦捲氣流散熱器31之組裝設置方式及其尺寸高度等條件均與前述實施例相仿，故不再贅述之。藉此，當設置於電子元件A兩相對側之該兩氣體泵浦32A、32B壓電致動後，則可將氣體分別透過其對應之載體30A、30B之排氣端開口303a、303b而導送至該兩通道連接器33A、33B，再各自導送至渦捲氣流散熱器31之兩導入口311c、312c，並使氣體於該雙渦捲氣流通道311a、312a中形成雙渦捲快速氣流，俾可直接對電子元件A進行熱交換，且將與該電子元件A進行熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器31之排氣端開口310a排出。可想而知，此雙渦捲快速氣流相較於單渦捲快速氣流更可迅速、有效率地帶走電子元件A所產生之熱能，是以透過本實施例設置兩氣體泵浦32A、32B、以及具有雙渦捲氣流通道311a、312a之渦捲氣流散熱器31，則更有效提升氣冷散熱裝置3之散熱冷卻效率。

請參閱第12圖，其為本案第四較佳實施例之氣冷散熱裝置之結構示意圖。如第12圖所示，氣冷散熱裝置3’同樣包含兩載體30A’、30B’、渦捲氣流散熱器31’、兩氣體泵浦32A’、32B’以及兩通道連接器33A’、33B’，其中該兩載體30A’、30B’亦對應設置於電子元件A之兩相對側，且各包括導氣端開口302a’、302b’及排氣端開口303a’、303b’；渦捲氣流散熱器31’亦由導熱板310’及兩導體線材311’、312’所構成，且具有雙渦捲氣流通道311a’、312a’；氣體泵浦32A’、32B’亦分別固設於其相對應之載體30A’、30B’上，且分別與載體30A’、30B’共同定義形成腔室301a’、301b’；以及兩通道連接器33A’、33B’分別連接於其對應之載體30A’、30B’之排氣端開口303a’、303b’與渦捲氣流散熱器31’之雙渦捲氣流通道311a’、312a’之間；是以於本實施例中，該兩載體30A’、30B’、渦捲氣流散熱器31’、兩氣體泵浦32A’、32B’以及兩通道連接器33A’、33B’之結構及連接關係大致與前述實施例相同，惟於本實施例中，渦捲氣流散熱器31’係設置於電子元件A所接觸之熱傳導材料，即熱傳導板B上，意即其係非為直接設置於電子元件A上，而是將電子元件A及其所連接之熱傳導板B共同視為熱源，並將渦捲氣流散熱器31’設置於熱傳導板B上，以進行熱交換。

故於本實施例中，當該兩氣體泵浦32A’、32B’壓電致動後，係可將氣流分別經由兩載體30A’、30B’之導氣端開口302a’、302b’導入腔室302a’、302b’中，再由排氣端開口303a’、303b’排出，並分別經由該兩通道連接器33A’、33B’將氣體導送至渦捲氣流散熱器31’之雙渦捲氣流通道311a’、312a’中，以形成雙渦捲快速氣流，並對作為熱傳導材料之熱傳導板B進行熱交換，以將電子元件A所產之熱透過熱傳導板B進行熱交換，並將熱交換後之氣流經由渦捲氣流散熱器31’之排氣開口310a’排出，俾實現對電子元件A及熱傳導板B之散熱。

由前述該等實施例可見，本案之氣冷散熱裝置主要透過氣體泵浦搭配對應之載體及通道連接器以將氣體輸送至渦捲氣流散熱器中，形成渦捲快速氣流，進而對熱源進行強制散熱，然其所設置之氣體泵浦之數量、或是渦捲氣流散熱器所設置之位置、其形態、尺寸...等，均可依照實際施作情形而任施變化，並不以前述實施態樣為限。且無論於哪一實施態樣中，均可透過於熱源附近設置溫度感測器，以監控熱源溫度，並可持續地將該感測訊號回饋至控制單元中，以對氣體泵浦進行相對應之控制，進而可有效調節電子設備內部電子元件之溫度。

綜上所述，本案提供一種氣冷散熱裝置，其可應用於各種電子設備以對其內部之電子元件散熱，並可透過渦捲快速氣流以對電子設備內部之產熱之熱源進行循環式之強制散熱，俾提升散熱效能，降低噪音，且使電子設備內部電子元件之性能穩定並延長使用壽命。此外，本案之氣冷散熱裝置具有輕、薄、體積小、易於設置於薄型化及小型化電子設備內之優點，且其更具有溫控功能，可依據電子設備內部電子元件之溫度變化，控制氣體泵浦之運作，俾提升散熱效能，以及延長散熱裝置之使用壽命。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2‧‧‧氣冷散熱裝置

20‧‧‧載體

201‧‧‧腔室

202‧‧‧導氣端開口

203‧‧‧排氣端開口

21‧‧‧渦捲氣流散熱器

210‧‧‧導熱板

210a‧‧‧排氣開口

211‧‧‧導體線材

211a‧‧‧渦捲氣流通道

22‧‧‧氣體泵浦