專利名稱:熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是與一熱源轉(zhuǎn)移系統(tǒng)有關(guān)，尤其是與一種利用致冷器與水冷技術(shù)的熱源轉(zhuǎn)移系統(tǒng)有關(guān)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著集成電路的設(shè)計/制造技術(shù)的不斷提升，計算機芯片運算速度與處理效能也不斷的倍速演進。一般來說，電子芯片的運算速度越快，處理效能越高，電子芯片所產(chǎn)生的熱能也就越高。然而，高溫的操作環(huán)境，卻是影響電子芯片生命周期的重要因素。因此，在不斷追求高效能芯片的同時，思考如何提供電子芯片良好的散熱環(huán)境，也是未來計算機系統(tǒng)設(shè)計的重要課題之一。
一般來說，中央處理器(CPU)是計算機系統(tǒng)中最主要的熱能來源。而目前應(yīng)用于中央處理器的散熱設(shè)計，多數(shù)是采用風(fēng)扇直吹的氣冷技術(shù)來達到降低中央處理器芯片溫度的效果；不過，也有些系統(tǒng)會采用冷卻水循環(huán)的水冷技術(shù)來進行中央處理器的散熱。所謂氣冷技術(shù)是指通過來風(fēng)扇來直接對中央處理器進行強制對流的冷卻作用，通常這樣的冷卻技術(shù)系配合一散熱鰭片(fin)，設(shè)置在該中央理器上，以先行吸收該中央處理器的熱能，接著，風(fēng)扇再通過對該散熱鰭片產(chǎn)生強制對流的冷卻方式，對該散熱鰭片進行散熱，以有效的帶走該中央處理器所產(chǎn)生的熱能。然而，當(dāng)計算機系統(tǒng)內(nèi)若同時存在過多的熱源，會因計算機機殼內(nèi)部的構(gòu)件配置過于擁擠，造成計算機機殼內(nèi)部的流場分布不均而導(dǎo)致機殼內(nèi)部溫度過高時，強制對流的冷卻效果便會大幅降低。為了有效的克服這個問題，另一種冷卻水循環(huán)的水冷技術(shù)也逐漸的應(yīng)用于中央處理器的散熱設(shè)計中。所謂水冷技術(shù)方面是指通過一循環(huán)導(dǎo)管，將一低溫的冷卻流體帶導(dǎo)入與該中央處理器相接的吸熱裝置(heat sink)(通常該吸熱裝置可以是散熱鰭片或其它冷卻機構(gòu)，以吸收該中央處理器的熱能)，并利用該冷卻流體與該吸熱裝置進行熱交換后，帶走該吸熱裝置上的熱源。由于在進行熱交換之后，冷卻流體的溫度會變成一高溫冷卻流體，該高溫冷卻流體會直接流到計算機機殼外部后，并通過風(fēng)扇冷卻的方式與環(huán)境溫度進行第二次的熱交換，以使該高溫冷卻流體的溫度得以降低，并重新循環(huán)注入與該中央處理器相接的吸熱裝置，如此，以達將中央處理器的熱源帶出效果。然而，盡管利用水冷技術(shù)已能夠?qū)⒅醒胩幚砥鞯臒嵩磶У接嬎銠C機殼外部，但由該冷卻流體進行第二次熱交換時，僅只是利用風(fēng)扇來對冷卻流體進行散熱，而在一般室溫多維持在20~28℃的情形下，冷卻流體的冷卻效果也是有限。
有鑒于前述散熱系統(tǒng)的各項缺失，未來散熱系統(tǒng)設(shè)計有必要再作些許的改良設(shè)計來增加冷卻效果，以滿足計算機系統(tǒng)對于散熱性能的殷切需求。因此，本發(fā)明的發(fā)明動機便由此產(chǎn)生；本案申請人鑒于時代潮流之所需，乃經(jīng)悉心試驗與研究，并一本鍥而不舍之精神，提出一種新型的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)；相較于習(xí)知的散熱系統(tǒng)，本發(fā)明之構(gòu)想不僅可以有效提升中央處理單元的冷卻效果，而且本發(fā)明之熱源轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，只針對于計算機機殼外部的構(gòu)件進行改良，完全不需變更原來在計算機機殼內(nèi)部的設(shè)計，因而可以簡便地達到提升中央處理器冷卻效果的目的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一構(gòu)想是提供一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一第一熱交換器，具有一導(dǎo)熱板與該CPU接合，以吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能；一第一與一第二導(dǎo)熱管，其中該些導(dǎo)熱管的一端與一第一熱交換器相接；以及一第二熱交換器，與該些導(dǎo)熱管的另一端相接，用以使該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)與環(huán)境(ambient)溫度進行熱交換，該第二熱交換器上更包含一致冷器，以促進該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)與環(huán)境溫度的熱交換效率。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該致冷器，是為一熱電材料(thermoelectricmaterial)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該熱電材料系具有一冷端與一熱端，該冷端系緊密地接合于該第二熱交換器上。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)更包含與該致冷器接合的一熱散鰭片(fin)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一與該第二導(dǎo)熱管中包含一冷卻流體。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第一導(dǎo)熱管為一高溫管，用以將在該第一側(cè)受熱的冷卻流體輸送到該第二側(cè)，該第二導(dǎo)熱管為一低溫管，用以將在該第二側(cè)冷卻的冷卻流體輸送到該第一側(cè)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該第二導(dǎo)熱管上更包含一泵體(pump)。
本發(fā)明的又一構(gòu)想是提出一種改進的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一熱管(heat pipe)與一致冷器，其中，該熱管更包含一導(dǎo)熱板，與該CPU接合，用以將該CPU的熱能導(dǎo)出，以及一封閉金屬管，其一端與該導(dǎo)熱板相接；該致冷器，其與該封閉金屬管的另一端相接；其中，該封閉金屬管內(nèi)包含一流體，該流體在該第一端受熱而汽化，并在該第二端遇冷而凝結(jié)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該致冷器為一熱電材料。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該熱電材料具有一冷端與一熱端，該冷端緊密地接合于該熱管的冷端。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)更包含與該致冷器接合的一熱散鰭片(fin)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該封閉金屬管內(nèi)更包含一毛細結(jié)構(gòu)(wick)與一中空結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該流體凝結(jié)后利用該毛細結(jié)構(gòu)而傳遞到該第一端。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該流體汽化后利用該中空結(jié)構(gòu)而擴散到該第二端。
本發(fā)明的又一構(gòu)想亦提出一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一吸熱器，設(shè)置在該CPU上，用以吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能；一導(dǎo)熱管，其一端與該導(dǎo)熱板相接；以及一散熱器，其與該導(dǎo)熱管的另一端相接，用以將該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的熱能散逸；其中，該散熱器上更包含一熱電致冷器(TEC)，用以提升該吸熱器與該散熱器的熱交換效率。
綜合以上所述，本發(fā)明所提出的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，主要通過一致冷器的設(shè)計，以提升整個熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的熱交換效率，達到更高效率的熱源轉(zhuǎn)移的目的。
通過接合下列附圖及詳細說明，可以更好地理解本發(fā)明。
圖1表示本發(fā)明的改進的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的第一較佳具體實施例；圖2A表示本發(fā)明的改進的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的第二較佳具體實施例；圖2B表示該封閉金屬管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施方式請參閱圖1，它是說明本發(fā)明的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的一較佳具體實施例。如圖中所示，該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100主要是應(yīng)用于對計算機中央處理器(CPU)10的散熱。該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100至少包含一第一熱交換器20、一第二熱交換器30、一致冷40以及連接該第一與第二熱交換器20的一第一與一第二導(dǎo)熱管50、60。如圖中所示，該第一熱交換器20設(shè)置在與該CPU 10相鄰的第一側(cè)A，并利用一導(dǎo)熱板22與該CPU 10接合，以使該CPU 10所產(chǎn)生的熱能可以透過該導(dǎo)熱板22傳遞到該第一熱交換20。另一方面，該第二熱交換器30則是設(shè)置在遠離該CPU 10的第二側(cè)B，通常該第二側(cè)B是指計算機機殼的外部，以使該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100能與環(huán)境(ambient)溫度進行再次的熱交換。然而，由于一般的環(huán)境溫度下的環(huán)境溫度多介于20~28℃，因此，為了改善該第二熱交換器30的熱交換效率，該第二熱交換器30上更設(shè)置一致冷器40，該致冷器40為一熱電材料(thermoelectric material)，透過通電的方式來產(chǎn)生一遠低于室溫的環(huán)境溫度，以促進該第二熱交換器30的熱交換效率。更詳細來說，由于熱電在材料通電之后會產(chǎn)生一冷端面與一熱端面，該冷端面的溫度遠低于室溫的環(huán)境溫度，因此將該冷端面緊密的接合于該第二熱交換器30上可以達到改善該第二熱交換器30的熱交換效率之目的；另外，在該致冷器40的該熱端面則是可以額外增設(shè)散熱鰭片(fin)80之類的散熱器，以冷卻該致冷器40的熱端面。此外，在本發(fā)明的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100的該第一側(cè)A(第一熱交換20)與該第二側(cè)B(第二熱交換30)之間的熱源轉(zhuǎn)移則是透過該第一與該第二導(dǎo)熱管50、60來進行。在一較佳具體實施例中，該第一導(dǎo)熱管50與該第二導(dǎo)熱管60中更包含一冷卻流體，以加速該第一側(cè)A(第一熱交換20)與該第二側(cè)B(第二熱交換30)之間的熱源轉(zhuǎn)移。在一具體實施例中，該第一導(dǎo)熱管50為一高溫管，用以將在該第一側(cè)A受熱的冷卻流體輸送到該第二側(cè)B，而該第二導(dǎo)熱管60系為一低溫管，用以將在該第二側(cè)B冷卻的冷卻流體輸送到該第一側(cè)A。另外，為了加速冷卻流體的循環(huán)，該第二導(dǎo)熱管60上可以增設(shè)一泵體(pump)65，以加速該冷卻流體的循環(huán)。
在一具體實施例中，前述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100的該第一與第二熱交換20、30以及該第一與第二導(dǎo)熱管50、60也可以整合成另一種熱管的設(shè)計形式。請參閱圖2A，它是表示本發(fā)明應(yīng)用熱管技術(shù)并結(jié)合致冷器設(shè)計而提出的一種改進的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的具體實施例。如圖中所示，該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)200同樣應(yīng)用于一中央處理器(CPU)10’的散熱。除此之外，該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)200至少包含一熱管70及一致冷器40’；其中該熱管70前端包含一導(dǎo)熱板22’，與該CPU 10’緊密接合，以使該CPU 10’的熱量可以通過該導(dǎo)熱板22’輸出到該熱管70中，并通過熱管70將該CPU 10’所產(chǎn)生的熱量傳遞到計算機機殼外部。一般來說，該熱管70的主要結(jié)構(gòu)為一封閉金屬管72，其具有一接合于該導(dǎo)熱板22’的第一端A及遠離該CPU 10’的第二端B，其中該致冷器40’接合于該封閉金屬管70的第二端B。該熱管結(jié)構(gòu)的散熱機制與前述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)100的水循環(huán)系統(tǒng)的差異在于，該封閉金屬管70內(nèi)所包含的冷卻流體通常為一高揮發(fā)性的流體，因此，該冷卻流體在該第一端A會大量吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能而汽化，并沿著該封閉金屬管72將熱能帶到該熱管70的第二端B，亦即計算機機殼外部。由于該致冷器40’設(shè)置在該熱管70的第二端B，當(dāng)汽化的冷卻流體到達該第二端B之后，因為致冷40’的冷卻作用，該冷卻流體會凝結(jié)成液態(tài)，以循環(huán)回到該熱管70的第一端A。
由于該封閉金屬管72中通常包含液化及汽化的冷卻流體，而且這兩種型態(tài)的冷卻流體的流動方向系完全相反，因此該封閉金屬管72內(nèi)部必須加以設(shè)計，以確保該兩種型態(tài)的冷卻流體的流動方向。請參閱圖2B所示，它表示該封閉金屬管72結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中該封閉金屬管的內(nèi)壁壁側(cè)包含一毛細結(jié)構(gòu)(wick)72A及一中空結(jié)構(gòu)72B，這樣，該凝結(jié)后的冷卻流體便可通過該毛細結(jié)構(gòu)72A而傳遞到該第一端A，而該汽化后的冷卻流體則可沿著該中空結(jié)構(gòu)72B而擴散到該第二端B，以確保該冷卻流體的流動方向。
另一方面，在本實施例中，該致冷40’同樣可以是一熱電材料，并通過通電致冷的方式，該致冷器40’同樣可以形成一致冷器冷端與一致冷器熱端，其中該致冷器冷端緊密地接合于該熱管的冷端。另外，為了降低該致冷器熱端的溫度，本實施例的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)200更包含一散熱鰭片(fin)80’，與該致冷器熱端接合，以降低該致冷器熱端的溫度。
綜合以上所述，本發(fā)明提出了一種改進的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)。從前述的實施例說明中可以知道，本發(fā)明不但能夠有效地將計算機中央處理器所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)移到計算機機殼外部，以達到對中央處理器產(chǎn)生冷卻效果的目的，而且更因為本發(fā)明的設(shè)計不需使用到冷卻風(fēng)扇即可達成散熱冷卻的目的，因此也能同時解決計算機系統(tǒng)的散熱與噪音兩項問題。然而，必須說明的是，上述實施例僅用以說明本發(fā)明的較佳實施方式，然而本發(fā)明的范圍當(dāng)不受限于該上述的各項具體實施方式
；且本發(fā)明得由熟悉技藝之人任施匠思而為諸般修飾，然不脫如附申請范圍所欲保護者。
權(quán)利要求
1.一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一第一熱交換器，具有一導(dǎo)熱板與該CPU接合，以吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能；一第一與一第二導(dǎo)熱管，其中該些導(dǎo)熱管的一端與一第一熱交換器相接；以及一第二熱交換器，與該些導(dǎo)熱管的另一端相接，用以使該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)與環(huán)境(ambient)溫度進行熱交換，該第二熱交換器上更包含一致冷器，以促進該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)與環(huán)境溫度的熱交換效率。
2.如權(quán)利要求
1所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該致冷器，為一熱電材料(thermoelectric material)。
3.如權(quán)利要求
2所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該熱電材料具有一冷端與一熱端，該冷端緊密地接合于該第二熱交換器上。
4.如權(quán)利要求
1所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其更包含與該致冷器接合的一熱散鰭片(fin)。
5.如權(quán)利要求
1所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該第一與該第二導(dǎo)熱管中包含一冷卻流體。
6.如權(quán)利要求
5所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該第一導(dǎo)熱管為一高溫管，用以將在該第一側(cè)受熱的冷卻流體輸送到該第二側(cè)，該第二導(dǎo)熱管為一低溫管，用以將在該第二側(cè)冷卻的冷卻流體輸送到該第一側(cè)。
7.如權(quán)利要求
1所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該第二導(dǎo)熱管上更包含一泵體(pump)。
8.一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，它是應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一熱管(heat pipe)，其包含一導(dǎo)熱板，與該CPU接合，用以將該CPU的熱能導(dǎo)出，及一封閉金屬管，其一端與該導(dǎo)熱板相接；以及一致冷器，其與該封閉金屬管的另一端相接；其中，該封閉金屬管內(nèi)包含一流體，該流體在該第一端受熱而汽化，并在該第二端遇冷而凝結(jié)。
9.如權(quán)利要求
8所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該致冷器為一熱電材料。
10.如權(quán)利要求
9所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該熱電材料具有一冷端與一熱端，該冷端緊密地接合于該熱管的冷端。
11.如權(quán)利要求
8所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其更包含與該致冷器接合的一熱散鰭片(fin)。
12.如權(quán)利要求
8所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該封閉金屬管內(nèi)更包含一毛細結(jié)構(gòu)(wick)與一中空結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求
9所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該流體凝結(jié)后通過該毛細結(jié)構(gòu)而傳遞到該第一端。
14.如權(quán)利要求
9所述的熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，其中該流體汽化后通過該中空結(jié)構(gòu)而擴散到該第二端。
15.一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，它是應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)包含一吸熱器，設(shè)置在該CPU上，用以吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能；一導(dǎo)熱管，其一端與該導(dǎo)熱板相接；以及一散熱器，其與該導(dǎo)熱管的另一端相接，用以將該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的熱能散逸；其中，該散熱器上更包含一熱電致冷器(TEC)，用以提升該吸熱器與該散熱器的熱交換效率。
專利摘要
本發(fā)明是一種熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)，是應(yīng)用于一計算機中央處理器(CPU)的散熱，該系統(tǒng)至少包含一吸熱器，設(shè)置在該CPU上，用以吸收該CPU所產(chǎn)生的熱能；一導(dǎo)熱管，其一端與該吸熱器相接；以及一散熱器，設(shè)置在該導(dǎo)熱管的另一端，用以將該熱源轉(zhuǎn)移致冷系統(tǒng)的熱能散逸；其中，該散熱器上更包含一熱電致冷器(TEC)，用以提升該吸熱器與該散熱器的熱交換效率。
文檔編號G06F1/20GK1992240SQ200510023067
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月28日
發(fā)明者廖哲賢 申請人:技嘉科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan