专利名称：具有冷热交换功能的散热装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种散热装置，且特别是有关于一种适用于电子仪器设备的具有冷热交换功能的散热装置。
背景技术：
随着信息科技的高度发展，例如集成电路制程的改进，以及对集成电路功能规格的要求日益升高，现今集成电路的设计已是十分的精致与复杂。肇因于复杂的电路设计所引发的庞大电能的消耗，而这些消耗的电能将会造成芯片温度的上升。
以集成电路为基础的相关组件在计算机的应用上相当重要，现今计算机机壳设计为了成本及空间节省考量，内部难以预留足够的自然对流的空间，因此使得计算机上组件，例如中央处理器及外围装置控制芯片的温度上升更形严重，造成整个系统内部产生温度过高的问题。当热量聚集在机壳内部而无法实时散掉时，将造成电子组件无法正常工作，甚至使整个计算机系统当机。
传统的计算机散热器，在处理高功率的中央处理器时，一般而言，可采用直接安装于中央处理器上的散热器，其风扇直接吹向中央处理器上方的散热鳍片，将热量排出计算机内部。为了有效地将中央处理器所产生的热量排出计算机内部，目前多采用以热管与散热鳍片的方式引导中央处理器的热量，再由风扇的气流将热量移除。随着中央处理器的运作速度提高，其所产生的热量越来越高，散热器所需的体积也就越来越大，以提高移除热量的能力。
而在将中央处理器上的热移除后，热交换后的气流仍在机壳内部，因此必须再进行系统内部的散热，通常是装设一散热风扇于机壳上，例如利用电源供应器上的风扇装置，借此将内部温度较高流体排出至环境。上述的散热方式能达到的效果与环境温度相关，亦即其所能获致平衡的温度最多与室温相当，同时经由气体对流的散热方式效率往往不佳。因此需要一种散热装置，解决习知的散热风扇为主的散热系统所遭遇散热效率有限的问题。
发明内容
因此本发明的一目的，就是在提供一种具有冷热交换功能的散热装置，用以有效达成电子设备或仪器的散热。
本发明的另一目的，是在提供一种具有冷热交换功能的散热装置，用以改善传统的风扇散热系统的散热效果，使散热效果不受限于环境温度。
本发明的再一目的，是提供一种具有冷热交换功能的散热装置，不单利用传统气体对流方式来散热，使得散热效率更好。
根据本发明的上述目的，提出一种具有冷热交换功能的散热装置。散热装置主要包含一壳体、一第一导流装置、一致冷芯片与一第二导流装置。壳体包含一第一空间，具有一第一进气口与一冷气出口，以及一第二空间，具有一第二进气口与一热气出口。
第一导流装置位于第一进气口旁，用以导引一热源流体自第一进气口进入壳体。致冷芯片位于该壳体内，具有一冷侧与一热侧，冷侧与第一空间耦合，用以冷却热源流体，热侧与第二空间耦合。第二导流装置位于第二进气口旁，用以导引外部环境流体自第二进气口进入壳体，进行一热交换，热源流体经冷却后自冷气出口流出壳体，外部环境流体经热交换后自热气出口流出壳体。
致冷芯片的冷侧与热侧更可分别连接第一散热片与第二散热片，以加强流体的热交换效果。
由上述可知，应用本发明的具有冷热交换功能的散热装置，因为导流装置将流体强制性地送往致冷芯片冷侧与热侧，分别促进了热源流体与外部环境流体的热交换，不仅充分发挥致冷效果，也兼顾致冷芯片的热侧，即放热一侧的热排除，构成一相对于习知以风扇为主的散热系统，有较佳散热效果的冷热交换系统。
本发明不仅对各式电子仪器设备、装置提供一良好的散热方式，尤其在技术进步快速的计算机产业中，更解决了散热此一影响技术发展的重要问题。
图1A、1B分别绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例的前视图与后视图。
图1C为图1A的侧剖面图。
图2A至2C分别绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置另一较佳实施例的前视图、上视图与侧视图。
图2D为图2A的剖面图。
图3A与3B分别绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例中的导流罩上视与侧视图。
图4绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例的温度控制系统的示意图。
主要组件符号说明100、200壳体100a、200a第一空间100b、200b第二空间 102a、202a第一进气口102b、202b第二进气口104、204冷气出口106、206热气出口110a、210a第一导流装置110b、210b第二导流装置 30 112a、212a第一风扇112b、212b第二风扇 114、214马达120、220致冷芯片120a、220a冷侧120b、220b热侧 122、222第一散热片124、224导热体 124a、224a第一侧124b、224b第二侧35 126、226第二散热片140、240隔热物质160、260开关170、270电路控制板 170a、270a第一指示灯170b、270b第二指示灯170c、270c第三指示灯具体实施方式
参见图1A至1C，图1A、1B分别绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例的前视图与后视图。图1C为图1A的侧剖面图。具有冷热交换功能的散热装置主要包含一壳体100、一第一导流装置110a、一致冷芯片120与一第二导流装置110b。
壳体100包含一第一空间100a，具有一第一进气口102a与一冷气出口104，以及一第二空间100b，具有一第二进气口102b与一热气出口106。第一导流装置110a位于第一进气口102a旁，用以导引一热源流体自第一进气口102a进入壳体100，热源流体经冷却后自冷气出口流出壳体，外部环境流体经热交换后自热气出口流出壳体。
致冷芯片120位于壳体100内，具有一冷侧120a与一热侧120b，冷侧120a与第一空间100a耦合，用以冷却热源流体，热侧120b与第二空间100b耦合。第二导流装置110b位于第二进气口102b旁，用以导引外部环境流体自第二进气口102b进入壳体100，进行一热交换。本发明所称的冷侧是指致冷芯片上吸热的一侧，热侧是指放热的一侧。
在一较佳实施例中，致冷芯片120与导流装置110a、110b位于一壳体100内。壳体100分隔出第一空间100a与第二空间100b，第一空间100a具有一第一进气口102a与一冷气出口104，第二空间具有一第二进气口102b与一热气出口106，其中第一进气口102a位于冷气出口104的上方，第二进气口102b位于热气出口106上方。
致冷芯片120的冷侧220a耦合连接一第一散热片122，例如为一金属散热片，或较佳为一铝质散热片，第一散热片122受冷侧220a冷却，并与热源流体进行热交换。第一导流装置110a设置于第一进气口102a旁，包含一第一风扇112a，连接于一马达114，第一风扇112a吹向壳体100内。
一导热体124具有一第一侧124a与一第二侧124b，第一侧124a耦合于致冷芯片120的热侧120b，第二侧124b与一第二散热片126耦合，导热体124用以把热侧120b的热传导至该第二散热片126，其中第二散热片126位于热气出口106旁。较佳地，第二侧124b面积大于第一侧124a，以加快传热速度。导热体124例如为一金属导热体，或较佳为一铝质导热体。
第二导流装置110b使用一第二风扇112b，在马达114与第一风扇112a相接的另一侧，马达114同时连接第二风扇112b，共享马达114节省了额外的驱动装置需求。第二风扇112b设置于第二进气口102b旁，并吹向壳体100内，用以导引外部环境的流体进入壳体100，与第二散热片126进行热交换。
当本发明的具有冷热交换功能的散热装置使用于一计算机系统时，第一进气口102a是朝向计算机系统的机壳内部，而第二进气口102b是朝向外部环境。首先，马达114同时驱动第一风扇112a与第二风扇112b，来自机壳内的一热流体受第一风扇112a的吸取，经由第一进气口102a进入壳体100内。
提供一电压使致冷芯片120运作。冷侧120a因为是一吸热端，因此第一散热片122受到冷却，温度下降。而热源流体流经第一散热片122时将进行热交换，因此当此热源流体自冷气出口104流出壳体100至机壳内时，为一低温的流体，此低温的流体流入机壳内部再进一步进行热交换，达到冷却计算机系统内部的效果。
而致冷芯片120的热侧120b因为是一放热端，经由导热体124快速地把热量传导至第二散热片126，同时，通过第二风扇112b抽取外部环境流体，自第二进气口102b流入壳体100内，流经第二散热片126进行热交换，将第二散热片126上的热量带走，接着从热气出口106排出壳体100外。
通过上述的冷侧120a负责计算机系统内部流体的冷却，而热侧120b亦藉由第二导流装置110b以及第二散热片126的散热机制，将热量适时排放至外部环境，如此构成一具有冷热交换功能及致冷效果的冷热交换系统。
在本实施例中，较佳地，在第一空间与第二空间之间放置隔热物质140，例如填充隔热泡绵于其间，提供一隔热功能于第一空间与第二空间之间，保持较佳的装置运作环境。
具有冷热交换功能的散热装置更包含一电路控制板170，具有不同功能的输出指示灯170a至170c。第一指示灯170a为一预备指示灯，表示散热装置处于运作前的准备状态(stand by)，第二指示灯170b表示装置处于运作状态，第三指示灯170c为一过热警示灯，当装置排热端异常，无法正常散热或散热不及时，第三指示灯170c发出信号。开关160用以控制散热装置的激活。
参考图4，其绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例的温度控制系统的示意图。在本实施例中，还可于计算机系统内装设一温度传感器，例如致冷芯片的冷侧附近，且电性连接一调整器，用以监控系统内部的环境温度，将监控信号传送至调整器。调整器电性连接于直流电压转换器，其中直流电压转换器系与致冷芯片电性连接，用以控制致冷芯片的一输入电压，例如将12V直流输入电压转换成3V至12V，并将转换后的电压输送至致冷芯片，可调整致冷芯片的功率效能。
通过加入温度传感器、调整器，构成一温度控制系统。调整器根据温度传感器传回的监控信号，传送一调整信号至直流电压转换器，进行致冷芯片电压的调控，进而达到控制冷却温度的目的，例如将系统内外温差控制于约5至8度内，避免当系统内部温度骤然降低，使系统内外温差过高可能遭遇露点产生的问题，造成组件损害。
参见图3，其绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置一较佳实施例中的导流罩示意图。在上述较佳实施例中，还包含一导流罩300，主要包含一伸缩部302与一固定部304。固定部304耦合固定于散热装置的第一进气口的外侧，例如以螺丝锁附或黏贴方式。利用此导流罩300的可延伸特性，将伸缩部302拉到所欲加强排热的位置，集中地吸取热源流体。导流罩300亦可装设于冷气出口的外侧，用以导引经冷却的流体较为集中地流至欲冷却的位置。
参考图2A至2D，图2A至2C绘示依照本发明的具有冷热交换功能的散热装置另一较佳实施例的前视图、上视图与侧视图。图2D为图2A的剖面图。在本发明的另一实施例中，第一风扇与第二风扇使用轴流式风扇。
一致冷芯片220与导流装置210a、210b装设于一壳体200内。壳体200包含第一空间200a与第二空间200b。第一空间200a具有一第一进气口202a与一冷气出口204，第二空间200b具有一第二进气口202b与一热气出口206。第一进气口202a位置是在相对于冷气出口204的下方，第二进气口202b位置是在相对于热气出口206的下方。
致冷芯片220的冷侧220a与一第一散热片222耦合，热侧220b与一导热体224的第一侧224a耦合，导热体224的第二侧224b则耦合于一第二散热片226。第一导流装置210a包含一第一轴流风扇212a与一马达214，第二导流装置210b包含一第二轴流风扇212b与马达214。
当轴流风扇212a、212b同时受马达214驱动运转时，由第一进气口202a进入的热流体往上流动，途中经过第一散热片222而进行热交换，接着从冷气出口204排出。同样地，外部环境的流体则由第二进气口202b进入向上流动，途中经过第二散热片226而进行热交换，再从热气出口206排出，构成一冷热交换交换系统。
本实施例中包含一电路控制板270，具有第一指示灯270a，其为一预备指示灯、第二指示灯270b，表示装置处于运作状态，以及第三指示灯270c，为一过热警示灯。
因为在图1A的实施例中，散热装置的厚度包含第一散热片、第二散热片及导热体的总厚度，而本实施例的散热装置在厚度上只相关于其中一组件的厚度，因此本实施例的散热装置具有较小的厚度。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点本发明的具有冷热交换功能的散热装置利用致冷芯片的效应，以致冷芯片吸热端提供致冷效果，并辅以导流装置的设计，加强流体的强制流动，达到较佳致冷效果。而放热端通过另一导流装置加强排热的效果。本发明的装置屏除传统散热风扇以环境温度来进行散热的方式，而是以低于环境温度的适当温度(为避免露点的产生)来进行散热，并将热端完全隔绝在系统的外部，而达到快速且均匀的散热目的。
同时，本发明应用于各式电子设备上，例如桌上型计算机系统机壳、笔记型计算机、投影机、音响或其它有散热需求的电器或电子仪器设备等机壳上，具有极佳的散热效果，最大散热平衡温度不再受限于外部环境温度，解决了传统的风扇散热装置所遭遇的困难。利用导流罩更提供了一选择性，可加强特定热源流体的吸取，以及冷却流体对特定位置的冷却，以配合不同使用环境的需求。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但是，其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的修改与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种具有冷热交换功能的散热装置，至少包含一壳体，至少包含一第一空间，具有一第一进气口与一冷气出口；以及一第二空间，具有一第二进气口与一热气出口；一第一导流装置，位于该第一进气口旁，用以导引一热源流体自该第一进气口进入该壳体；一致冷芯片，位于所述的壳体内，具有一冷侧与一热侧，其中该冷侧与所述的第一空间耦合，用以冷却该热源流体，该热侧与所述的第二空间耦合；以及一第二导流装置，位于所述的第二进气口旁，用以导引一外部环境流体自该第二进气口进入所述的壳体，进行一热交换；其中，所述的热源流体经冷却后自所述的冷气出口流出所述的壳体，所述的外部环境流体经该热交换后自该热气出口流出所述的壳体。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，还包含一第一散热片，耦合于所述的致冷芯片的冷侧，用以与热源流体进行一热交换。
3.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，所述的第一导流装置至少包含一第一风扇，连接于一马达。
4.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，所述的第二导流装置至少包含一第二风扇，位于所述的第二进气口旁，连接于所述的马达。
5.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，还包含一第二散热片，耦合于所述的致冷芯片的热侧，用以提供一散热机制于该热侧。
6.如权利要求5所述的散热装置，其特征是，还包含一导热体，具有一第一侧与一第二侧，所述的第一侧耦合于该热侧，所述的第二侧耦合于所述的第二散热片，用以将该热侧的热传至该第二散热片。
7.如权利要求6所述的散热装置，其特征是，所述的导热体为一金属导热体。
8.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，还包含隔热泡绵，位于所述的第一空间与第二空间之间，用以隔热该第一空间与该第二空间。
9.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，还包含一温度传感器与一调整器，所述的温度传感器与调整器电性连接，用以感测一系统环境温度并传输一监控信号至讯号调整器，该调整器电性连接于一直流电压转换器，根据该监控信号传送一调整信号至讯号直流电压转换器，其中，所述的直流电压转换器电性连接于所述的致冷芯片，控制该致冷芯片的一输入电压。
10.如权利要求9所述的散热装置，其特征是，上述的温度传感器控制所述的系统内外温差于约5至8度内。
11.如权利要求1所述的散热装置，其特征是，上述的第一进气口外侧还包含一导流罩，利用该导流罩可延伸特性，可集中地吸取该热源流体。
12.一种具有冷热交换功能的散热装置，适用于一计算机系统、电器、电子仪器设备等需散热产品的机壳，至少包含一壳体，至少包含一第一空间，具有一第一进气口与一冷气出口；以及一第二空间，具有一第二进气口与一热气出口；一第一导流装置，位于所述的第一进气口旁，用以导引一热源流体自该第一进气口进入所述的壳体；一致冷芯片，位于所述的壳体内，具有一冷侧与一热侧，其中，所述的冷侧与所述的第一空间耦合，用以冷却该热源流体，该热侧与所述的第二空间耦合；一第一散热片，耦合于所述的冷侧，用以冷却该热源流体；一第二导流装置，位于所述的第二进气口旁，用以导引一外部环境流体自该第二进气口进入所述的壳体；以及一第二散热片，耦合于所述的热侧，用以与所述的外部环境流体进行一热交换，其中，所述的热源流体经冷却后自所述的冷气出口流出所述的壳体，所述的外部环境流体经该热交换后自该热气出口流出所述的壳体。
13.如权利要求12所述的散热装置，其特征是，所述的第一导流装置至少包含一第一风扇，连接于一马达。
14.如权利要求12所述的散热装置，其特征是，所述的第二导流装置至少包含一第二风扇，连接于所述的马达。
15.如权利要求12所述的散热装置，其特征是，还包含一导热体，具有一第一侧与一第二侧，该第一侧耦合于所述的热侧，该第二侧耦合于所述的第二散热片，用以将该热侧的热传至该第二散热片。
16.如权利要求15所述的散热装置，其特征是，所述的导热体为一金属导热体。
17.如权利要求12所述的散热装置，其特征是，还包含隔热泡绵，位于所述的第一空间与第二空间之间，用以隔热该第一空间与第二空间。
全文摘要
一种具有冷热交换功能的散热装置，包含一壳体、一第一导流装置、一致冷芯片与一第二导流装置；壳体包含第一空间与第二空间，分别与致冷芯片的冷侧与热侧耦合；导流装置各自导引热源流体及外部环境流体进入壳体内，以进行热交换。
文档编号H05K7/20GK1841264SQ200510065148
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月1日 优先权日2005年4月1日
发明者潘君威 申请人:侨威科技股份有限公司