CN110557932A - 一种散热装置及具有该散热装置的手机 - Google Patents

Abstract

本发明的一种散热装置及具有该散热装置的手机，属于电子产品配件技术领域，它包括散热机构，其按照热传导顺序包括半导体制冷层、液冷层以及风冷层；外壳，其内部置有散热机构；供能及控制机构，其包括电源以及开关，电源置于外壳内部，电源与开关电连接，开关分别与半导体制冷片、水泵以及风扇电连接。散热机构集半导体制冷层、液冷层和风冷层于一体，半导体制冷层利用半导体制冷片的Peltire效应把电子产品的热量传递到导热箱上，导热箱内存储有水或者其他液体，导热箱上的热量一部分被水或者其他液体吸收，在散热网处通过空气传热将热量导出，另一部分通过热传导传递到散热片上，通过空气传热散热，散热机构整体紧密联系，实现高效率散热。

Description

一种散热装置及具有该散热装置的手机

技术领域

本发明属于电子产品配件技术领域，具体涉及到一种散热装置及具有该散热装置的手机。

背景技术

日常生活中，手机越来越不可或缺，手机的使用频率也越来越高。在进行手机的高性能操作时(如打游戏)，常常会伴随手机的快速升温以及长时间处于高温状态，长时间处于高温状态下的手机会导致手机电池寿命降低、手机运行速度变慢。为了解决上述问题，常用的解决方案是对手机进行降温处理，现有技术中对手机实行降温处理的方式主要有风冷、水冷以及其他器件冷却的方式。

风冷：风冷是冷却方式的一种，即用空气作为媒介对物体进行冷却。风冷通常通过加大待冷却物体的表面积，或者是加快单位时间内空气流过物体表面的速率，亦或是两种方法结合使用。一般是利用风扇等装置加速手机与周围环境的热交换，但风扇太大不利于携带，风扇太小不利于提升降温效率，且风扇的功率较小，所提供的风力不足以使得手机快速降温。

水冷：将包覆有水的导热材料覆盖在手机发热部位的外端，可以将手机产生的热量快速的传递到水中，由于水的比热容较大，能够实现对手机热量的持续吸收，但是使用水冷方式对包覆水的材料的要求较高，容易产生安全隐患，且水中吸收的热量如何散发到外界环境，仍是需要解决的问题。

其他器件冷却的方式主要包括半导体制冷器件，半导体制冷器件进行工作是基于Peltier效应，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即当两种不同的导体A和B组成的电路在通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出热量，而另一个接头处则吸收热量(半导体制冷器件吸收热量的为冷端，释放热量的为热端)，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，两个接头的吸热放热功能随之交换，吸收和放出的热量与电流强度成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关。

例如中国专利申请号为201821326819.7，申请日为2018.08.16的“一种用于手机的外接型散热器”，其包括用于夹持手机的支架，支架上设置有与手机贴合的导热片，导热片上还上设置有贯穿导热片的软管，软管上设置有用于进行热交换的冷凝器，软管中还设置有与冷凝器连通的冷却液，软管上还设置有用于将冷却液进行循环的水泵。该手机散热器在手机静置于支架上时可以起到散热效果；但是该手机散热器必须连通外部的冷凝器，手机不方便携带，不利于日常生活中使用。

例如中国专利申请号为201710387991.7，申请日为2017.05.24的“一种半导体制冷片控制手机温度的外壳装置”，其包括手机壳内表面层、半导体制冷及温控层、石墨散热片层、隔热层和手机壳外表面层。该装置利用石墨片为半导体导热片散热，该装置能够有效地降低手机外壳温度；但是该手机散热器的半导体导热片的散热不足，效率不高，不利于手机的长时间散热。

发明内容

1.要解决的问题

为了解决现有的手机散热性能不好、散热装置散热效果差的问题，本发明提供一种新型散热装置；散热机构集半导体制冷层、液冷层和风冷层于一体，半导体制冷层利用半导体制冷片的Peltire效应把电子产品的热量传递到导热箱上，导热箱内存储有水或者其他液体，导热箱上的热量一部分被水或者其他液体吸收，在散热网处通过空气传热将热量导出，另一部分通过热传导传递到散热片上，通过空气传热散热，散热机构整体紧密联系，实现高效率散热。

本发明的另一目的在于提供一种手机，该手机外部套有上述散热装置，实现手机的快速降温，且使用便捷方便，散热效率高。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的一种散热装置，其特征在于：包括散热机构，其按照传热顺序包括半导体制冷层、液冷层以及风冷层；所述半导体制冷层包括导热片以及半导体制冷片，所述半导体制冷片具有冷端和热端；所述导热片与半导体制冷片的冷端紧密连接；所述液冷层包括导热箱、水箱以及水泵，所述水箱分别与导热箱以及水泵通过导管连接，所述导热箱一面与半导体制冷片的热端紧密连接；所述风冷层包括散热片以及风扇，所述散热片一面与导热箱远离半导体制冷片的一面紧密连接，另一面设置有风扇；

外壳，其内部置有散热机构；

供能及控制机构，其包括电源以及开关，所述电源置于外壳内部，电源与开关电连接，所述开关分别与半导体制冷片、水泵以及风扇电连接。电源可采用电池，当电源采用可充电电池时，需要在外壳表面设置充电接口，充电接口与电源连接。

作为本发明的优选方案，所述半导体制冷层还包括导热硅胶布以及填充物，所述导热硅胶布与导热片远离半导体制冷片的一面紧密连接，所述填充物填充于导热片以及导热箱之间的缝隙中。

作为本发明的优选方案，所述导热硅胶布为单向粘性导热硅胶布，所述填充物为绝热或导热性较差物质。

作为本发明的优选方案，所述导热箱包括进水口以及出水口，所述进水口以及出水口分别与水箱连接。

作为本发明的优选方案，所述液冷层还包括散热网，所述散热网套接在水箱外部。

作为本发明的优选方案，所述风冷层还包括风扇底座，所述风扇底座置于风扇以及散热片之间。

作为本发明的优选方案，所述散热片靠近风扇的表面设置有隔板，所述隔板数量为两个以上，相邻隔板之间形成第一通风槽；每个隔板上均设有开口，每个隔板上的所述开口构成第二通风槽。

作为本发明的优选方案，所述外壳表面设置有第一风口以及第二风口，所述第一风口设置于外壳表面靠近风扇的一侧，所述第二风口设置于外壳与第一风口设置表面相邻的表面。

作为本发明的优选方案，所述外壳内部包括第一挡板以及第二挡板，所述第一挡板设置于外壳内部靠近第二风口的一侧，所述第二挡板与第一挡板相接，第一挡板与第二挡板以及外壳内壁面卡合散热机构。

本发明的一种手机，包括手机本体以及上述任一项的一种散热装置，所述散热装置靠近半导体制冷层的一侧卡合在手机后盖外侧。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种散热装置包含散热机构、供能及控制机构和外壳，散热机构、供能及控制机构位于外壳内，从而使散热机构和供能及控制机构不直接与使用者接触，提高了安全性，散热机构集半导体制冷层、液冷层和风冷层于一体，半导体制冷层利用半导体制冷片的Peltire效应把电子产品的热量传递到导热箱上，导热箱内存储有水或者其他液体，导热箱上的热量一部分被水或者其他液体吸收，在散热网处通过空气传热将热量导出，另一部分通过热传导传递到散热片上，通过空气传热散热，散热机构整体紧密联系，实现高效率散热，供能及控制机构包括电源以及开关，为散热机构提供动力以及控制方式，便于使用；

(2)本发明的一种散热装置，其填充物为绝热材质，半导体制冷片不适于在湿度过高的环境下使用，将填充物填充于导热片以及导热箱之间的缝隙中，隔绝了空气，防止水蒸气在半导体制冷片冷端凝结，提升了装置使用寿命，同时还防止半导体制冷片的热端通过空气把热量传给冷端，提升了制冷效率；导热硅胶布使用单向粘性导热硅胶布，可以防止导热片粘尘，并且为其与导热片的连接提供了一种方式；

(3)本发明的一种散热装置，其导热箱包括进水口以及出水口，进水口以及出水口分别与水箱连接，导热箱内部设置有导流槽，导流槽一端与进水口连接，另一端与出水口连接，形成一条通道，液体在其中循环，液体在导热箱处吸收热量后，在水箱处进行散热，从而为半导体制冷片快速散热；

(4)本发明的一种散热装置，设计了特殊的水箱结构，水箱外套有散热网，水箱可以把热量传给散热网，然后风扇带动空气流过散热网带走热量，解决了水箱的散热问题；

(5)本发明的一种散热装置，设计了特殊的散热片结构，散热片左右密封，前后开口，内部有多个散热隔板，每个隔板上至少有一个凹槽，散热片在风扇底座处有圆形开口，这种限制空气流通路径的设计，增大了空气与散热片的接触面积，提升了散热效率；

(6)本发明的一种散热装置，设计了带有第一风口、第二风口和挡板的外壳内部结构，形成了一条空气流通路径，当空气在风扇的驱动下流入外壳内，空气经过水箱和散热片最终流出，帮助水箱和散热片散热，不但提升了散热片的散热效果，也解决了水箱的散热问题，使散热效率明显提升；

(7)本发明的一种手机，包括手机本体以及散热装置，该种手机具有良好的散热性。

附图说明

以下结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明的一种散热装置内部结构示意图；

图2为本发明的散热机构结构示意图；

图3为本发明的半导体制冷层结构示意图；

图4为本发明的液冷层结构示意图；

图5为本发明的水箱、散热网和水泵的位置示意图；

图6为本发明的导热箱内部结构示意图；

图7为本发明的风冷层结构示意图；

图8为本发明的外壳结构示意图；

图9为本发明的外壳内部结构示意图；

图10为本发明的外壳、供能及控制机构的结构示意图；

图11为本发明的方形外壳装配整体示意图；

图12为本发明的手柄形外壳装配体正面示意图；

图13为本发明的手柄形外壳装配体背面示意图。

附图中：

100、散热机构；

110、半导体制冷层；111、导热硅胶布；112、导热片；113、半导体制冷片；114、填充物；

120、液冷层；121、导热箱；122、水箱；123、散热网；124、水泵；

130、风冷层；131、散热片；132、风扇底座；133、风扇；

200、外壳；210、第一风口；220、第二风口；230、第一挡板；240、第二挡板；

300、供能及控制机构；310、电源；320、开关；330、充电接口。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的部分,在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明,但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围,而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述,以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此,本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下面结合具体实施例对本发明内容进行进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种散热装置，包括散热机构100、外壳200和供能及控制机构300，外壳200用于放置散热机构100和供能及控制机构300。散热机构100、供能及控制机构300位于外壳200内，从而使散热机构100和供能及控制机构300不直接与使用者接触，提高了安全性。

如图2所示，散热机构100按照热传导顺序包括半导体制冷层110、液冷层120和风冷层130。传热顺序即为手机释放的热量在散热过程中经历的传热顺序。

如图3所示：半导体制冷层110包括导热硅胶布111、导热片112、半导体制冷片113和填充物114。其中导热硅胶布111为单向粘性导热硅胶布，填充物114聚氨脂发泡物质。导热硅胶布111的导热性能良好，其一面具有粘性，另一面不具有粘性。导热硅胶布111有粘性的一面与导热片112粘接。单向粘性导热硅胶布可避免其外表面粘连尘土，同时可使散热装置与手机的贴合效果更好，利于热量在半导体制冷层110上进行热传递，提升传热效率。

通电状态下，半导体制冷片113的冷端利用导热硅胶与导热片112粘接，半导体制冷片113的热端利用导热硅胶与导热箱121粘接。将聚氨脂发泡物质填充于导热片112与导热箱121之间的缝隙中。在实际使用过程中，填充物114亦可使用其他导热性差，密封性好的物质替代。将填充物114填充于导热片112以及导热箱121之间的缝隙中，隔绝了空气，防止空气中的水蒸气在半导体制冷片113冷端凝结，提升了装置使用寿命，同时还防止半导体制冷片113的热端通过空气把热量传给冷端，提升了制冷效率。

如图4和图5所示，液冷层120包括导热箱121、水箱122、散热网123和水泵124。导热箱121内部设置导流槽，如图6所示，通过在导热箱121内等距离设置隔板，使得导流槽内液体流动通道呈类“S”形，增加了液体在导热箱121内的流动距离，减少了液体不流动形成的死区(即液体几乎不流动的区域)，加快半导体制冷片113内的热量传递到导热箱121中的液体内的速度，提升传热效率。

散热网123套接在水箱122外部，由于水泵124的型号多种多样，水泵124的放置位置有多种情况。本实施例以进、出水口位于水泵124两端的微型圆柱形水泵为例：该水泵124放置于水箱122的内部，形成嵌套结构。导热箱121和水箱122之间通过导管连接，水泵124和水箱122之间通过导管连接。水箱122，导热箱121中充满冷却液。导热箱121内部设置有导流槽，导流槽一端与进水口连接，另一端与出水口连接，形成一条通道，液体在其中循环，液体在导热箱121处吸收热量后，在水箱122处进行散热，从而为半导体制冷片113快速散热。在实际使用过程中，冷却液亦可用水替代，亦可用其他具有比热容大或导热率高的液体替代。

此外，由于液体具有表面张力、水泵124的动力有限等原因，导热箱121内部的导流槽之间的距离不应过小，否则将影响液体的流通，本实施例以间距1cm为例。

如图7所示，风冷层130包括散热片131、风扇底座132和风扇133。散热片131左右密封，前后开口，内部有多个散热隔板，每个隔板上至少有一个凹槽，散热片131在风扇底座132处有圆形开口。在实际的产品中，散热片131与导热箱121为一体式结构，散热片131的底面即为导热箱121远离半导体制冷片113的顶面。风扇133固定于风扇底座132上。在使用过程中，散热片131内部的多个散热隔板大大提升了空气接触面积，加大了散热效率。

如图8、图9所示，外壳200上设置有第一风口210、第二风口220、第一挡板230和第二挡板240，外壳200表面靠近风扇133的一侧设置有有第一风口210，第二风口210设置于外壳200上与第一风口210设置表面相邻的表面。第一挡板230设置在外壳200内靠近第二风口220的位置，第二挡板240与第一挡板230相接，并与第一挡板230以及外壳200内壁面形成卡合结构。在装配体中，第一挡板230和第二挡板240与外壳200内壁面卡合散热机构，第一挡板230与外壳200内壁面形成的空腔内放置水箱122。通过构建这种特殊的内部结构，使得外壳200内部由第二风口220进风，第一风口210并形成一条空气流通通道，提升了散热网123和散热片131散热效率。

如图10所示供能及控制机构300包括电源310、开关320以及充电接口330，电源310置于外壳200内部，充电接口330与电源310电连接，为电源310提供外部供电来源，同时，电源310与开关320串联，开关320与半导体制冷片113、水泵124以及风扇133串联，控制装置的工作状态。供能及控制机构300位于外壳200的内部，放置位置以及机构整体大小有多种放置方法，可依照外壳200形状制定。

在实际的使用过程中，手机等电子产品散发出的热量从手机机身通过热传导传递给导热硅胶布111，导热硅胶布111通过热传导将热量传递给导热片112，导热片112将热量通过热传导的方式传递给通电状态下的半导体制冷片113冷端，半导体制冷片113热端将热量通过传导给导热箱121，导热箱121的热量一部分通过热传导传递给内部的液体，另一部分通过热传导传递给散热片131，液体在水箱122处将部分热量通过热传导传递给散热网123，风扇133转动促使空气流过散热片将散热片131和散热网123的热量传递出外壳200，最终使手机等电子产品的温度降低，并能够实现持续使用。

热量在传递的过程中从手机至液冷层120，以热传导进行传热为主，90％以上的热量均以热传导进行传热，其余为热辐射，热辐射传热较少，对手机等电子产品机体基本没有影响。在液冷层120与风冷层130进行传热时，热量以热辐射或热传导的方式传递至周围空气中，通过空气的流动实现对流传热，整个传热过程，效率高，易于实行。

为了令装配体整体更加轻便，本实施例对以下结构进行厚度限制。导热硅胶布1mm；导热片1mm；半导体制冷片可采用TES1-12703，其厚度为3mm；导热箱5mm；散热片3mm；风扇可采用建准电机工业股份有限公司生产的型号为GM0503PEB1-8的风扇，其厚度为6mm。在装配之后，整体厚度约2cm，对使用者手感影响较小。当然，本技术领域人员可知，各部件的尺寸可以根据需求做出改变，本实施例并不用于限制所要求的本发明保护的范围。

实施例2

本实施例的一种散热装置与实施例1内容基本相同，其不同之处在于，液冷层中使用水进行传热。

实施例3

本实施例的一种散热装置与实施例1内容基本相同，其不同之处在于：如图12和图13所示手柄状外壳，电源310放置于手柄柄状的外壳200内，开关在外壳200表面。

实施例4

本实施例的一种手机包括实施例1-3任一实施例中描述的一种散热装置，将散热装置靠近半导体制冷层110的一面与手机背面卡合，开启开关320，即可对手机进行散热，散热效率高，易于使用。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于：包括散热机构(100)，其按照传热顺序包括半导体制冷层(110)、液冷层(120)以及风冷层(130)；所述半导体制冷层(110)包括导热片(112)以及半导体制冷片(113)，所述导热片(112)与半导体制冷片(113)紧密连接；所述液冷层(120)包括导热箱(121)、水箱(122)以及水泵(124)，所述水箱(122)分别与导热箱(121)以及水泵(124)通过导管连接，所述导热箱(121)一面与半导体制冷片(113)紧密连接；所述风冷层(130)包括散热片(131)以及风扇(133)，所述散热片(131)一面与导热箱(121)远离半导体制冷片(113)的一面紧密连接，另一面设置有风扇(133)；

外壳(200)，其内部置有散热机构(100)；

供能及控制机构(300)，其包括电源(310)以及开关(320)，所述电源(310)置于外壳(200)内部，电源(310)与开关(320)电连接，所述开关(320)分别与半导体制冷片(113)、水泵(124)以及风扇(133)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种散热装置，其特征在于：所述半导体制冷层(110)还包括导热硅胶布(111)以及填充物(114)，所述导热硅胶布(111)与导热片(112)远离半导体制冷片(113)的一面紧密连接，所述填充物(114)填充于导热片(112)以及导热箱(121)之间的缝隙中。

3.根据权利要求2所述的一种散热装置，其特征在于：所述导热硅胶布(111)为单向粘性导热硅胶布，所述填充物(114)为绝热或导热性较差物质。

4.根据权利要求1所述的一种散热装置，其特征在于：所述导热箱(121)包括进水口以及出水口，所述进水口以及出水口分别与水箱(122)连接。

5.根据权利要求1所述的一种散热装置，其特征在于：所述液冷层(120)还包括散热网(123)，所述散热网(123)套接在水箱(122)外部。

6.根据权利要求1所述的一种散热装置，其特征在于：所述风冷层(130)还包括风扇底座(132)，所述风扇底座(132)置于风扇(133)以及散热片(131)之间。

7.根据权利要求1所述的一种散热装置，其特征在于：所述散热片(131)靠近风扇(133)的表面设置有隔板，所述隔板数量为两个以上，相邻隔板之间形成第一通风槽；每个隔板上均设有开口，每个隔板上的所述开口构成第二通风槽。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种散热装置，其特征在于：所述外壳(200)表面设置有第一风口(210)以及第二风口(220)，所述第一风口(210)设置于外壳(200)表面靠近风扇(133)的一侧，所述第二风口(220)设置于外壳(200)与第一风口(210)设置表面相邻的表面。

9.根据权利要求8所述的一种散热装置，其特征在于：所述外壳(200)内部包括第一挡板(230)以及第二挡板(240)，所述第一挡板(230)设置于外壳(200)内部靠近第二风口(220)的一侧，所述第二挡板(240)与第一挡板(230)相接，第一挡板(230)与第二挡板(240)以及外壳(200)内壁面卡合散热机构(100)。

10.一种手机，其特征在于：包括手机本体以及权利要求1-9任一项所述的一种散热装置，所述散热装置靠近半导体制冷层(110)的一侧卡合在手机后盖外侧。