CN107636562A - 用于个人电脑的强制与自然对流液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种小尺寸规格电脑机箱。该电脑机箱包括一固态隔板用以将该电脑机箱空间分隔成两个热槽室。根据本发明之某些实施例，一位在XZ平面及沿着电脑机箱一壁之散热器帮助移除来自一与CPU且（或）GPU相关之冷板液体冷却剂中之热量。

Description

用于个人电脑的强制与自然对流液体冷却装置

技术领域

本发明是有关于一种具有高效能硬体之小尺寸规格电脑。

附图说明

图1是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱之立体图；

图2是根据本发明之某些实施例，说明一使用于一电脑机箱中之散热器，用于移除该电脑机箱热源之热量；

图3是根据本发明之某些实施例，说明通过气流自该机箱底部进入该机箱并借由对流作用力之协助自该机箱顶部离开该机箱，使热量可被移转至该电脑机箱外部；

图4是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱被一中央隔板分隔为两个槽室之缩小俯视图；

图5是根据本发明之某些实施例，说明一使用于该电脑机箱之散热器之剖面图；

图6是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱隔板之侧视图；

图7是根据本发明之某些实施例，说明一弹性转接卡；

图8是根据本发明之某些实施例，说明该电脑机箱之仰视图；及

图9是根据本发明之某些实施例，说明该电脑机箱之侧面图。

具体实施方式

有关本发明之相关方法、系统、使用者介面及其他方面描述如下。将以本发明某些实施例为参考，并于附图中说明其实例。虽然本发明将结合该等实施例进行描述，但应当理解，其并不旨在仅将本发明限制在该等具体实施例中。相反地，本发明旨在涵盖于本发明精神和范围内之各种替换、改进和等效方式。因此，本发明之说明书和附图应视为一种说明之概念，而非限制性之概念。

本发明之相关方法、系统、使用者介面及其他方面描述如下。将以本发明某些实施例为参考，并于附图中说明其实例。虽然本发明将结合该等实施例进行描述，但应当理解，其并不旨在仅将本发明限制在该等具体实施例中。相反地，本发明旨在涵盖于本发明精神和范围内之各种替换、改进和等效方式。因此，本发明之说明书和附图应视为一种说明之概念，而非限制性之概念。

此外，在随后的说明中会提出许多具体详述，以完整了解本发明之内容。但是，对一本发明所属技术领域中具有通常知识者而言，无需这些具体详述亦可实施本发明。另外，为了避免模糊本发明之内容，并未对已为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知之实例、方法、程序、构件和网路进行详细描述。

消费者对具有高效能硬体之小尺寸规格电脑有需求。然而，小型电脑常无法在可容许之噪音值下，冷却高功率中央处理单元(CPU’s)及图形处理单元(GPU’s)。许多电脑系统使用由上而下风扇，其可将热量自该CPU且（或）该GPU吹送至该主机板构件，但也更因此恶化该系统之冷却问题。小型电脑机壳通常配置高速小直径风扇（如40mm, 60mm, 80mm），惟其在高速下旋转会产生大量噪音。

图1是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱100之立体图。该机箱100围罩该电脑冷却系统及其他电脑构件。该冷却系统包含数个同时运作之构件，其可在低噪音值下有效率地自该系统中移除热量。例如于非限制性实施例中，该冷却系统构件可包含：散热器（请参阅图3中310）、水泵、冷盘、管线、机箱抽风扇及控制系统。

图1说明一散热器101包含一架设于该机箱100内部之大型平板。配合参阅图2，将更进一步描述该散热器101。通过该机箱100之大开口，热量初步移转区域有可能位于该机箱内部或外部。

图1说明一电脑机箱100包含一隔板102，其将机箱100分隔成两个热槽室103。隔板102是位在该机箱100之XZ平面。一主机板及其附随CPU（其为一热源）贴附在其中之一热槽室103之隔板102一侧。一GPU（其为另一热源）贴附在另一热槽室103中之隔板另一侧。配合图6内容，将更详细描述该主机板/CPU及该GPU。

根据本发明之某些实施例，该CPU及GPU各自具有一散热器，且可共同使用一水泵，或也可各自具有一水泵。

图1说明其中之一散热器101包括一大型平板架设在该机箱100内部。于图1中，散热器101之位置沿着XZ平面且沿着机箱100之一面。配合参阅图2，将进一步说明该散热器101。

热量之转移可于下列情形发生。进一步说明，冷却剂液体（通过一冷板）自该CPU转移热量后，该热冷却剂液体自该散热器顶部104进入该散热器，且因地心引力沿着Z轴往下流而冷却。举例来说，该冷却剂液体被水泵抽出流经该CPU，而热量借由一冷板自CPU移转至该液体并从该处，该液体借由水泵之协助流动至该散热器之顶部。

一抽风扇可设置在该机箱顶部之开口106，以帮助自该机箱抽出热空气（如图1所示，位在正Z方向之对流作用力与重心之方向相反）。

图2是根据本发明之某些实施例，说明一使用于一电脑机箱中之散热器，用于移除该电脑机箱热源之热量。图2说明一散热器201。于一非限制实施例，该散热器包含一具有复数沟道204及鳍片206之大型突出金属板202。该鳍片206被设计用来提升该散热器表面之对流气流。该冷却剂液体流经该散热器之沟道204（图5是根据本发明之某些实施例，说明该散热器之剖面图。图5说明复数沟道502及复数鳍片504。）

图2说明一位在该散热器顶部之顶部歧管208a及一位在该散热器底部之底部歧管208b。根据本发明之某些实施例，该顶部歧管208a使该高速液体自该冷板分别流入该散热器之所有沟道。该液体可在流往该散热器底部过程中被冷却下来。自复数沟道流出已冷却之液体重新加入散热板之底部歧道208b。流经该散热器鳍片之气流帮助转移散热器之热量，而该散热板则借由该液体流经其本身时，转移该液体之热量。当该液体抵达该底部歧管208a时，该液体已冷却。

于另一实施例中，该散热器可包括一长条蜿蜒金属管，其沿着壁侧向下设置，且与作为转移热量表面之大量金属薄板相连接。该散热器实施例之功能在于自该冷却剂液体中移除热量并将该热量移转到周围空气中。参阅图1，在接近该抽风扇之机箱100之顶部106（依重力原理，为该系统之顶部）为该系统最高温之处。

如先前所说明，根据本发明之某些实施例，该CPU及GPU各自具有其散热器，且可共同使用一水泵，或也可各自具有各自之水泵（如图3中314）。该水泵是架设在该机箱底部（依重力原理）。该水泵在最大输入压力及液体密度下收集自该散热器流出之已冷却液体，其理想上是借由对抗该气流重力，将该液体向上抽往后分别流至该CPU或GPU之冷板。根据本发明之某些实施例，该系统也可使用单一水泵去抽取流动于该CPU及GPU冷却回路间之液体。根据本发明之某些实施例，该CPU及GPU也可共用一散热器。根据本发明之另一实施例，该CPU及GPU也可各自配有具有水泵、冷板及管线之独立冷却回路。

图3是根据本发明之某些实施例，说明通过气流302自306进入该机箱并借由对流作用力之协助自304离开该机箱顶部，使热量可被移转至该电脑机箱外部。根据本发明之某些实施例，地点308更可设置一抽风扇。

根据本发明之某些实施例，每一冷板（假如CPU及GPU各有一片）包含一围绕其主要轴线之小空间、一金属板，其材料选自传热率不低于50W/mK并不超过1500W/mK之金属。该金属板于其一侧具有一列以微刮削技术产生之薄鳍片，借其液体可流通过并自该金属吸收热量。该冷板组件被一外壳围绕，其以不会被冷却剂液体渗透之材料制作，并具能承受夹力及操作压力/温度范围之完善结构。

该CPU及GPU各自具有各自冷板组件，其各自直接贴附在该CPU及GPU之主要热源。于仅有一水泵之实施例中，分别配置于CPU及GPU用以运送冷却剂液体之管线将并行流动。于某些实施例中，该系统仅具有一冷板供CPU或GPU所使用，且可能包含一或两个散热器。

根据本发明之某些实施例，用于运送冷却剂液体之管线，其材料选自一弹性橡胶、塑胶或铁氟龙基材，可特别针对冷却剂元素（通常为水、丙二醇、腐蚀抑制剂及抑菌化合物之一混合物）达到低渗透效果。该管线可被加长作为服务回路，其不用切断该冷却方法与该散热板、水泵、机箱或冷板之连接，便可接触该机箱内其他构件。

当该系统被设计为利用机箱内烟囱效果所产生之对流气流，使用一或多个冷却扇可大幅增加该系统之比热容量（根据本发明之某些实施例，如抽风扇可被设置在该机箱顶部，如图3中308之地方）。甚至，可设置一风扇用以提供冷却气流予其他构件（如图3机箱中构件312），其虽产生热量但未与其他冷却剂液体回路相连接。如此构件包括但不限于机箱内电源供应单元、通用构件、处理元件、储存装置、记忆体及资料介面。下到上之自然气流（依重力原理）设计促进散热器上及机箱内部构件上之高度层流。该CPU及GPU之热承载可被分散至不同槽室。

图4是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱402被一隔板410分隔为两个槽室406及408之缩小之俯视图。该GPU可被架设在该隔板410之一侧，如于槽室408中，而该主机板（与CPU）及其电源供应单元可被架设在该隔板410之另一侧，如于槽室406。空气可自机箱底部412进入该机箱且向上通过槽室406、408，且自散热器404a、404b上方通过，并自该机箱顶部414离开。通过气流借自然对流作用力之协助通过该槽室，热量可输送至该机箱外部。一抽风扇可被架设在该机箱顶部414用以自该机箱抽出热空气。该两槽室406、408可帮助将热承载限制在各自管理区域内。在部分实施例中，可关闭该抽风扇而让该系统借由气流对流进行冷却。进一步，借由将GPU设置在隔板一侧及将CPU设置在隔板另一侧（形成两个分隔设槽室），一小尺寸规格机箱设计是可行的，此将参阅图8进一步说明在后。

图6是根据本发明之某些实施例，说明一电脑机箱中隔板602之侧视图。该GPU 604被架设在该中央隔板602之一侧，而该主机板610（与CPU）及该电源供应单元614可被架设在该隔板602之另一侧。例如GPU 604可借由一位于卡片插槽608上之弹性转接卡606与主机板相连接。一抽风扇可架设在该机箱顶部612。图7是根据本发明之某些实施例，说明一弹性转接卡700。

图8是根据本发明之某些实施例，说明该电脑机箱800之仰视图。图8说明主机板802被架设在该隔板（隔板未于图8中显示）之一侧。图8也说明该主机板I/O档板816。GPU810被架设在该主机板另一侧并借着一转接卡或弹性资料传输线材814与该主机板相接。此种与主机板802相关之GPU 810之配置可减少机箱于Y轴之尺寸（主机板的中央面板是位于X轴）。因此，如此配置允许容纳一小尺寸规格机箱。进一步，根据本发明之某些实施例，该GPU810之位置可沿着812方向在槽室806内旋转，可增强液体冷却系统之冷却效率，或增强冷却GPU之气流冷却系统。

图9是根据本发明之某些实施例，说明该电脑机箱900之侧面图。图9说明机箱说明主机板906及电源供应单元910被架设在该隔板之一侧（隔板未标示于图9）。图9说明机箱说明一图型处理单元908被架设在该隔板之另一侧。该隔板将机箱900分隔为两槽室902、904。一冷却抽风扇912可被架设在机箱顶部以帮助冷却设在机箱内之构件。图9也说明一线材管理系统914用以遮盖不悦目的线材。根据本发明之某些实施例，该机箱是使用视讯电子标准协会（VESA）安装孔（或部分其他符合开放标准之安装孔）。

该系统也可包括一设置于该机箱内之控制系统，其借由与构件温度、冷却剂温度或电源供应承载相关之监控感测器控制该机箱风扇速度，以决定该系统冷却需求，及调整风扇速度以达到在最小噪音值下提供适当冷却效果。该控制系统也可具有一外部资料介面或可操作独立之介面。该控制系统也可配合分离式构件为类比式或配合一逻辑装置或微控制器为数位式，且其可输出不同电压予风扇马达或一数位控制信号，如以脉冲宽度调变控制风扇速度。

基于解释目的，上述说明参考特定实施例而描述。然而，上述说明性讨论并不旨在穷尽解释或是将本发明限制在所揭露之形式。参照上述教示可有许多修饰和变化。被选用及描述之实施例为了最佳说明该发明之原理及其实际应用，从而使所属技术领域之其他具有通常知识者能最佳利用本发明及依特定使用而具有多种修改之多种实施例。

Claims (10)

1.一种电脑机箱包含：

一机箱框架围绕出一机箱容置空间，该电脑机箱具有一位于该电脑机箱之一第一X-Y平面之机箱顶部、一位于该电脑机箱之一第二X-Y平面之机箱底部、一位于该电脑机箱之一第一Y-Z平面之机箱前端，及一沿着该电脑机箱之一第二Y-Z平面之机箱后端;

一位于该电脑机箱之一第一X-Z平面之右侧外板；

一位于该电脑机箱之一第二X-Z平面之左侧外板；

一机箱容置空间内之中央固态隔板，该中央固态隔板占据该机箱容置空间内一整个横断区域，且位于一电脑机箱之第三X-Z平面，其中，该第三X-Z平面位于该电脑机箱于Y方向大约一半距离，其中：

该中央固态隔板之配置自机箱顶部至机箱底部，且自机箱前端至机箱后端；及

该中央固态隔板将该机箱容置空间分隔为一第一机箱空间及一第二机箱空间，其中，该第一机箱空间形成该电脑机箱之一第一热槽室，及第二机箱空间形成该电脑机箱之一第二热槽室。

2.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该第一机箱空间是用以围罩一主机板及一对应该主机板之中央处理单元。

3.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该第二机箱空间是用以围罩一图形处理单元。

4.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该第一机箱空间是用以围罩一电源供应单元。

5.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该第一机箱空间是用以围罩一第一散热器单元。

6.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该第二机箱空间是用以围罩一第二散热器单元。

7.根据权利要求5所述的电脑机箱，其中，该第一散热器单元与一将冷却剂液体自该电脑机箱之一热源运送至该第一散热器单元之水泵有关联，其中，该冷却剂液体自该热源移除热量且该冷却剂液体于该第一散热器单元冷却。

8.根据权利要求6所述的电脑机箱，其中，该第二散热器单元与一将冷却剂液体自该电脑机箱之一热源运送至该第二散热器单元之水泵有关联，其中，该冷却剂液体自该热源移除热量且该冷却剂液体于该第二散热器单元冷却。

9.根据权利要求1所述的电脑机箱，更包含至少一位于该机箱顶部之抽风扇，其中，该至少一抽风扇自该电脑机箱之第一及第二热槽室中抽出气体。

10.根据权利要求1所述的电脑机箱，其中，该机箱底部容许该电脑机箱外部之气体流进该电脑机箱内。