专利名称：以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置及方法
技术领域：
本发明是关于一种对象之冷却技术，特别是关于一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置及方法。
背景技术：
在计算机设备、量测仪器、通讯装置、控制装置等各种电子设备中，由于电子组件在操作时均会消耗电功率，故都会产生相当的热能。为了要使该电子设备之各项电子组件正常操作，必需确保该电子组件在预设的操作温度范围之内操作。因此，散热功能乃是在设计电子设备极为重要的课题。
在早期的电子设备中，一般是使用空气冷却之方式来将电子组件所产生之热能以较佳的气流或导流设备予以排出，但此种技术只能符合最基本的电子组件散热需求。为了要提供较佳之散热功能，在较后期的电子设备中，业界已普遍采用散热鳍板等导热体搭配风扇装置来达到电子组件(例如计算机系统中之中央处理单元)之散热需求。
目前中央处理单元及其它电子组件的速度已经提升很多，不论传统利用空气或导热体再加上风扇装置散热的设计都已经无法有效的控制温度。目前，为了符合该需求，都只能一味地增大导热装置、购置导热效果较好的价格昂贵的导热体、或是搭配更大风量的风扇装置来应付此一需求，如此使得整个散热构件占据了电子设备的大部份的内部空间。故现有业界所使用之电子组件的散热技术，一直无法超脱旧有散热或冷却的思想框架中。
此种已知技术，实在已经无法赶上快速发展的电子组件对散热的需求。因此，鉴于传统技术之缺失及日后实际之需求，实在有必要设计出新的电子组件散热或冷却方法及控制装置。
发明内容
本发明之主要目的是提供一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，通过冷却机构之安排及控制电路之控制，将冷却剂喷出至需要散热对象上或导热构件上，利用冷却剂蒸发吸热原理，使该需要散热对象得到有效的冷却。
本发明之另一目的是提供一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其通过侦测该对象之实际温度，以控制是否执行冷却功能，当需要进行对象之冷却时，以冷却剂喷出至需要散热对象上或导热构件上，利用冷却剂蒸发吸热原理，使该需要散热对象得到有效的冷却。
本发明为解决已知技术之问题，所采用之技术手段是将一冷却座设置在该需要散热对象上，一冷却剂喷头对准配置于该冷却座之一冷却剂喷口，而一贮存有适量冷却剂之冷却剂贮槽则可供应冷却剂至该冷却剂喷头。当该温度传感器感测出该需要散热对象之温度超过一预定上限温度值时，即驱动该冷却剂喷头，将适量之冷却剂经由冷却座之冷却剂喷口喷入该冷却座，以使该需要散热对象得以散热。较佳地，该控制装置包括有一冷却剂侦测器，用以侦测该冷却剂之异常或不足状况，其亦可包括有一冷却剂异常或不足警示单元，以在侦测到冷却剂异常或不足时，能适时产生警示讯号，其亦可包括有一冷却剂剩余量显示单元，用以显示冷却剂剩余量。
当本发明之技术应用在一笔记型计算机时，该控制装置可为该笔记型计算机之键盘控制装置(Keyboard Controller)，通过该键盘控制装置之韧体功能来达到冷却控制之功能。
本发明之另一技术方案，其是在一需要散热对象上配置一开放式之散热鳍板，在执行冷却的功能时，该微控器依据温度感应器所测得的实际温度，在符合一定温度和条件下，可控制冷却剂喷头之动作，以使冷却剂喷口喷洒一定量冷却剂到该散热鳍板上，以使该需要散热对象达到降低温度之目的。
经由本发明所采用之技术手段，可以使得需要散热对象在需要冷却时，通过自动感测及自动控制之方式适时产生冷却功能。而通过冷却剂蒸发吸热原理，使该需要散热对象得到最有效的冷却。通过本发明的冷却技术，使得需要散热对象不再需要配置大体积的散热机构。再者，本发明通过自动冷却之控制方法，使温度的检测及冷却功能之控制更易受到精确的控制。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明
图1是本发明第一实施例相关构件配置之立体图；图2是本发明之控制装置之连接示意图；图3是本发明第二实施例相关构件配置之立体图；图4是本发明之控制流程图。
具体实施例方式
参阅图1所示，为本发明第一实施例之控制架构立体图，其是在一需要散热对象1上配置有一冷却座2，冷却座2上之适当位置处可配置一冷却剂喷口21、风扇装置22、以及一出风槽口23。在该冷却座2之内部空间配置有多个散热鳍板24。而在对准于该冷却座2之冷却剂喷口21位置处，则设置有一冷却剂喷头3，该冷却剂喷头3可经由一导管31连通于一冷却剂贮槽4，各相关构件经由信号线连接至一控制装置5。
在实际应用时，本发明之技术可应用在一计算机系统中作为中央处理单元或电子组件之散热之用。此应用中，该需要散热对象1是固定在一电路基板10上。当然本发明之技术亦可应用于其它需要散热的对象。当本发明之技术应用在一笔记型计算机时，该控制装置5可为该笔记型计算机的键盘控制装置(Keyboard Controller)，通过该键盘控制装置之韧体功能来达到冷却控制之功能。
图2为本发明之控制装置5与前述各构件间之电路连接示意图。该控制装置5包括有一微控器51、一温度传感器52、一模拟至数字转换器53、一驱动电路54、一冷却剂异常侦测器55、一冷却剂异常或不足警示单元56、以及一冷却剂剩余量显示单元57。
该温度传感器52可用来感测需要散热对象1在操作时之实际温度，并将所检测到之温度信号S1经由模拟至数字转换器53转换成数字型态之温度信号送至微控器51中。
冷却剂异常侦测器55可用来感测冷却剂贮槽4中之冷却剂异常或不足之状况，并产生一冷却剂异常或不足信号S2至微控器51中。当该冷却剂异常侦测器55感测出冷却剂贮槽4中之冷却剂异常或不足时，可由该冷却剂异常或不足警示单元56产生警示，亦可由冷却剂剩余量显示单元57将所感测出之冷却剂剩余量予以显示出。微控器51依据该温度信号S1及冷却剂异常或不足信号S2之状况，可作为控制是否执行冷却的功能之依据。
该冷却座2与需要散热对象1之间可包括有一导热构件11，以使该需要散热对象1所散出之热能可以快速由该导热构件11所传导。例如该导热构件11可为一导热板。
冷却剂喷口21的位置需配合风扇装置22的性能(例如风扇转速)和需冷却的位置，必要时，可将冷却剂喷口21的位置改在需要散热对象1上的侧面或其它适合位置。当然也可以配合可调整喷出量的冷却剂喷口结构，以控制冷却剂喷出量，达到控温的效果。
该冷却剂贮槽4可为一可重复填充冷却剂之贮槽，以使该冷却剂贮槽4中贮存之冷却剂用完时，可通过简易之填充口重复补充冷却剂。该冷却剂贮槽4中除了贮存冷却剂之外，亦可添加有其它成份之剂料，例如芳香剂。
在执行冷却的功能时，该微控器51经由驱动电路54产生一喷头驱动信号S3以驱动冷却剂喷头3动作。如果冷却剂贮槽4中之冷却剂状况一切均正常的话，当该温度传感器52感测出该需要散热对象1之温度超过一预定上限值(例如摄氏70度)时，即送出喷头驱动信号S3至该冷却剂喷头3，以使该冷却剂喷头3将冷却剂贮槽4中之适量冷却剂经由冷却座2之冷却剂喷口21喷入该冷却座2内部之散热鳍板24上，利用冷却液蒸发时所产生之吸热效应，将散热鳍板24之热量予以吸走，而可以使该需要散热对象1得以达到高效能之散热。
冷却剂成分之选用以吸热越强越好，但必须为易蒸发无危险性的冷却剂，目前已达实用化的冷却剂之主要成份为乙醇酒精和水之融合液。且，由冷却剂喷头3所喷洒出的冷却剂最好是呈现接近雾状，以使该冷却剂得以均匀地喷洒在散热鳍板24上，可增加冷却的效果。
根据物理实验结果，每一克的水在55℃蒸发时，它吸收2.36千焦的热量，而蒸发一克的乙醇酒精会吸收0.85千焦，其它液体蒸发所吸收的热量也都有实验数据可查。在实际应用时可依据不同之需求而选择适合之冷却剂。
因此，本发明之控制装置5可根据温度感应器52所测得的实际温度，在符合一定温度和条件下，可控制/启动冷却剂喷头3之动作，以使冷却剂喷口21喷洒一定量冷却剂到冷却座2内部之散热鳍板24上，而喷洒出之冷却剂在吸热蒸发后则会通过风扇装置22所产生之气流经由出风槽口23吹/带出，以使该需要散热对象1达到降低温度之目的。
参阅图3所示，其是本发明第二实施例之控制架构立体图，其大部份的构件与图1所示之第一实施例相同，故相同的构件乃标示相同之参照编号，而其差异是在于该需要散热对象1上配置了一开放式之散热鳍板6，而在该散热鳍板6之四个侧边周缘形成冷却剂溢流防止结构61，例如其可为一短垣或是沟槽，以在冷却剂之喷洒过程中防止过多的冷却剂溢流。
类似于前述之第一实施例，在执行冷却的功能时，该微控器51依据温度感应器52所测得的实际温度，在符合一定温度和条件下，可控制/启动冷却剂喷头3之动作，以使冷却剂喷口21喷洒一定量冷却剂到该散热鳍板6上，而喷洒出之冷却剂会吸收该散热鳍板6之热能，以使该需要散热对象1达到降低温度之目的。
基于前述之本发明相关构件之配置以及电路连接架构，本发明在执行需要散热对象之冷却功能时之流程图是如图4所示，同时配合图1、图2、图3对本发明之控制流程作一说明如下首先，该流程可以在开始时在步骤101中检测冷却剂是否有不足或异常之状况。如果冷却剂贮槽4中之冷却剂状况异常或不足，则在步骤102中由冷却剂异常或不足警示单元56发出警示。
如果冷却剂贮槽4中之冷却剂状况一切皆正常的话，可进一步在步骤103中，以冷却剂剩余量显示单元57将该冷却剂之剩余量予以显示。然后，在步骤104中，先由温度传感器52感测需要散热对象1之实际温度T。如果在步骤105中计算出需要散热对象1之实际温度T未大于预设上限温度值Tmax时，则流程回到步骤101，重复执行前述冷却剂是否有不足或异常之检测、以及温度感测之步骤。
步骤105中，若感测出需要散热对象1之实际温度T已大于预设上限温度值Tmax时，则在步骤106中由控制装置5中之微控器51经由驱动电路54送出驱动信号S3至冷却剂喷头3，以使该冷却剂喷头3将适量之冷却剂喷洒出。在图1所示之第一实施例架构中，该冷却剂喷头3所喷洒出之冷却剂会经由冷却座2之冷却剂喷口21喷入该冷却座2内部之散热鳍板24上，再配合风扇装置22所产生之气流由出风槽口23排出，而使该需要散热对象1达到降低温度之目的。而在图4所示之第二实施例架构中，该冷却剂喷头3所喷洒出之冷却剂会直接喷洒在散热鳍板6上，而使该需要散热对象1达到降低温度之目的。
在该冷却剂喷口21喷出预设剂量之冷却剂之后，该控制装置会再检测该需要散热对象1之实际温度T，并比较该实际温度T与预设上限温度值Tmax(步骤107)。如果该实际温度T已小于预设上限温度值Tmax时，则即完成冷却之控制。而当实际温度T仍未小于预设上限温度值Tmax时，则其控制流程会回到步骤101前，重复执行前述冷却剂是否有不足或异常之检测、以及温度感测、喷洒冷却剂之步骤，直到该需要散热对象1之实际温度处于预设温度以下。
由以上之实施例说明可知，本发明确具高度的产业利用价值。但以上之实施例说明，仅为本发明之较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据本发明之上述实施例说明而作其它种种之改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明之发明精神及权利保护范围内。
权利要求
1.一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于包括有一冷却座，设置在该需要散热对象上，该冷却座上开设有至少一冷却剂喷口；一冷却剂喷头，其对准配置于该冷却座之冷却剂喷口；一冷却剂贮槽，用以贮存适量之冷却剂，用以供应冷却剂至该冷却剂喷头；一控制装置，经由一温度传感器可感测出该需要散热对象之实际温度，以控制该冷却剂喷头之喷洒动作；当该温度传感器感测出该需要散热对象之实际温度超过一预定上限温度值时，控制装置即送出一驱动信号至该冷却剂喷头，驱使该冷却剂喷头将适量之冷却剂经由冷却座之冷却剂喷口喷入该冷却座内部，以使该需要散热对象得以散热。
2.如权利要求1所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置包括有一微控器；一模拟至数字转换电路，连接于该微控器与温度传感器之间，用以将该温度传感器所感测出该需要散热对象之温度信号予以转换成数字信号，并送至该微控器；一驱动电路，连接于该微控器与冷却剂喷头之间，用以产生驱动信号以驱动该冷却剂喷头将冷却剂喷出。
3.如权利要求2所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂侦测器，用以侦测该冷却剂之异常或不足状况。
4.如权利要求3所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂异常警示单元。
5.如权利要求3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂剩余量显示单元。
6.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该需要散热对象为一计算机系统之中央处理单元。
7.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却座上还配置有一风扇装置以及一出风槽口。
8.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却座内部还配置有多个散热鳍板。
9.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却座与需要散热对象之间还包括有一导热构件。
10.如权利要求9所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该导热构件为一导热板。
11.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却剂贮槽为一可重复填充冷却剂之贮槽。
12.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却剂贮槽中所贮存之冷却剂是含有乙醇酒精和水之融合液。
13.如权利要求1或2或3或4所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却剂贮槽中除了贮存冷却剂之外，亦添加有芳香剂。
14.一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于包括有一散热鳍板，设置在该需要散热对象上；一冷却剂喷头，配置于该散热鳍板上方；一冷却剂贮槽，用以贮存适量之冷却剂，用以供应冷却剂至该冷却剂喷头；一控制装置，经由一温度传感器可感测出该需要散热对象之实际温度，以控制该冷却剂喷头之喷洒动作；当该温度传感器感测出该需要散热对象之实际温度超过一预定上限温度值时，控制装置即送出一驱动信号至该冷却剂喷头，驱使该冷却剂喷头将适量之冷却剂喷洒在该散热鳍板上，以使该需要散热对象得以散热。
15.如权利要求14所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置包括有一微控器；一模拟至数字转换电路，连接于该微控器与温度传感器之间，用以将该温度传感器所感测出该需要散热对象之温度信号予以转换成数字信号，并送至该微控器；一驱动电路，连接于该微控器与冷却剂喷头之间，用以产生驱动信号以驱动该冷却剂喷头将冷却剂喷出。
16.如权利要求14或15所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂侦测器，用以侦测该冷却剂之异常或不足状况。
17.如权利要求16所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂异常警示单元。
18.如权利要求16所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该控制装置还包括有一冷却剂剩余量显示单元。
19.如权利要求14或15所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该需要散热对象为一计算机系统之中央处理单元。
20.如权利要求14或15所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却剂贮槽中所贮存之冷却剂是含有乙醇酒精和水之融合液。
21.如权利要求14或15所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该冷却剂贮槽中除了贮存冷却剂之外，还添加有芳香剂。
22.如权利要求14或15所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置，其特征在于该散热鳍板之侧边周缘还形成有一冷却剂溢流防止结构，以在冷却剂之喷洒过程中防止过多的冷却剂溢流。
23.一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其特征在于包括下列步骤(a)侦测需要散热对象之实际温度；(b)如果需要散热对象之实际温度大于一预设上限温度值时，将适量之冷却剂喷出至该需要散热对象之散热鳍板上，使该需要散热对象得以散热；(c)重复监测该需要散热对象之实际温度及执行冷却剂之喷洒控制，以使该需要散热对象之实际温度低于一预设温度以下。
24.如权利要求23所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其特征在于在步骤(a)之前还包括有检测冷却剂是否异常之步骤，并在侦测出该冷却剂状况异常或不足时，产生一冷却剂异常或不足之警示。
25.如权利要求23或24所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其特征在于还包括将该检测出之冷却剂之剩余量予以显示之步骤。
26.如权利要求23或24所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其特征在于还包括通过风扇装置将吸热蒸发后之冷却剂吹出之步骤。
27.如权利要求23或24所述之以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制方法，其特征在于该冷却剂喷口所喷出之冷却剂是呈雾状。
全文摘要
一种以冷却剂对需要散热对象进行冷却之控制装置及方法，是为了对需要散热对象进行高效能散热。本发明所在该需要散热对象上配置有一散热鳍板或冷却座，一贮存有适量冷却剂之冷却剂贮槽可供应冷却剂至一冷却剂喷头。当一温度传感器感测出该需要散热对象之温度超过一预定上限温度值时，即驱动该冷却剂喷头，将适量之冷却剂喷洒在该散热鳍板上或冷却座内，以使该需要散热对象得以散热。该控制装置还可包括有一冷却剂侦测器，用以侦测该冷却剂之异常或不足状况。本发明之主要用途是作为电气设备中电子组件之散热之用。
文档编号H01L23/34GK1649135SQ200310112270
公开日2005年8月3日 申请日期2004年1月21日 优先权日2004年1月21日
发明者李荣钟 申请人:顺德市顺达电脑厂有限公司, 神基科技股份有限公司