CN111459251B - 用于cpu散热的高效散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于CPU散热的高效散热器，包括散热管；还包括半导体制冷片、隔热框和绝热密封罩；所述半导体制冷片的制冷端面和散热端面分别与CPU的上表面和所述散热管连接，且半导体制冷片的制冷端面超出CPU的上表面的边缘；所述隔热框套设于半导体制冷片的四周侧壁，用于阻断制冷端面和散热端面之间的热传递；所述绝热密封罩覆盖于的部分制冷端面以及CPU的部分侧壁，进而在制冷端面与CPU之间形成制冷腔。本发明提高了CPU的散热效率，减小因温度偏高而影响运行速度的可能性。

Description

用于CPU散热的高效散热器

技术领域

本发明涉及电脑散热技术领域，具体涉及一种用于CPU散热的高效散热器。

背景技术

中央处理器(CPU，英语：Central Processing Unit/Processor)，是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。电脑的CPU散热方式主要分为两种：一种是利用铜质散热管和风机结构，形成传统的风冷散热。另外一种是近几年发展起来的水冷散热，其原理是利用水冷头与CPU直接贴合，通过水冷头吸热，然后配合水泵使冷却液流经水冷头，从而将水冷头和CPU的热量带走。

以上两种方式属于被动散热，即CPU发热后通过铜质散热管或者水冷头将热量带走，而CPU长时间工作后，上述两种散热方式的散热效率均会大幅度降低，CPU温度偏高后性能也随之降低，严重影响运行速度。

而在现有的制冷技术中，存在一种半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高。之所以半导体制冷片没有直接用于CPU的散热，主要原因在于：半导体制冷片制冷效率高，可以在短短几分间内在制冷端面冷霜，使得周围空气液化形成水珠，水珠滴落在电脑主板上会发生短路故障，直接损坏电脑。因此，现有技术中没有解决半导体制冷片在制冷过程中出现液化的问题，无法直接应用于CPU散热。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种用于CPU散热的高效散热器，提高CPU的散热效率，减小因温度偏高而影响运行速度的可能性。

本发明提供了一种用于CPU散热的高效散热器，包括散热管；还包括半导体制冷片、隔热框和绝热密封罩；所述半导体制冷片的制冷端面和散热端面分别与CPU的上表面和所述散热管连接，且半导体制冷片的制冷端面超出CPU的上表面的边缘；所述隔热框套设于半导体制冷片的四周侧壁，用于阻断制冷端面和散热端面之间的热传递；所述绝热密封罩覆盖于的部分制冷端面以及CPU的部分侧壁，进而在制冷端面与CPU之间形成制冷腔。

本发明的有益效果体现在：

半导体制冷片工作后制冷端面制冷，用于吸收CPU产生的热量，形成主动散热，相比现有的散热方式而言，大大提高了CPU的散热效率。而半导体制冷片的散热端面产生的热量由散热管吸收带走，散热管则配合风机将吸收的热量排向周围空气中或者散热管与其他散热件接触进行散热。按照上述散热方式循环下去，使CPU始终保持在合适的温度范围内，大大减小了因温度偏高而影响运行速度的可能性。

优选地，所述绝热密封罩抽真空。

绝热密封罩形成真空后，避免了半导体制冷片的制冷端面周围的空气液化形成水滴，保证了主板或者其他电子元件的安全，提高安全系数。

优选地，所述所述绝热密封罩连接引流管使制冷腔与外界连通。

为了降低绝热密封罩的密封性以减小生产制作难度以及制作成本，利用绝热密封罩收集冷却腔内液化的水，最后通过引流管排出，同样能保证主板或者其他电子元件的安全。

优选地，所述绝热密封罩的上边缘固定连接于隔热框的四周侧壁，以及绝热密封罩的下边缘连接于CPU的侧壁。

绝热密封罩的上边缘连接至隔热框的四周侧壁，用于扩大冷却腔的体积，实际上是扩大了液化空间，避免隔热框的下部过冷液化而出现绝热密封罩意外的部位出现液化，进一步提高安全性。

优选地，所述绝热密封罩的内表面设有隔热涂料。

绝热密封罩本身采用隔热材料制成，而在绝热密封罩内表面喷涂隔热涂料，又进一步提高了隔热效果。

优选地，所述制冷端面与CPU的上表面之间，以及散热端面与散热管之间均设有导热硅胶。

导热硅胶提高了热传递效率的同时，又能将制冷端面与CPU的上表面以及散热端面与散热管紧紧粘连在一起。

优选地，所述散热管为铜质散热管。所述铜质散热管与散热端面连接的一端扁平，用于与散热端面贴合。

优选地，所述铜质散热管设有多个，多个铜质散热管并排分别于所述散热端面贴合。

根据半导体制冷片的功率选定铜质散热管的结构，如果半导体制冷片的功率小，则采用单根铜质散热管且一端扁平的散热结构。如果半导体制冷片的功率大，则采用多根铜质散热管并排同时散热的结构。

优选地，还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器位于制冷端面和CPU之间，且控制器的输出端与所述半导体制冷片电连接，以及控制器的输入端与温度传感器电连接。

控制器采用单片机或者PLC控制器，通过温度传感器反馈CPU的实施温度，形成温度反馈，温度越高则控制器使半导体制冷片的功率越大，反之。根据CPU的实际发热量控制半导体制冷片的功率，节约电能。

优选地，还包括机箱；所述机箱的一个侧盖的内侧壁与所述散热管固定连接；所述侧盖的材料为铜且侧盖的外侧壁布满弯曲的散热片，用于加大侧盖的散热面积；所述散热管的外表面以及侧盖的内表面均设有隔热涂料。

侧盖作为机箱的一部分，通常只起到保护内部零件和装饰的作用。本设备利用侧盖面积大的特点，同时采用导热性能较好的铜作为原材料，将散热管的热量传递至铜质的侧盖上，而该侧盖的外侧壁布满的散热片进一步加快侧盖的散热速度，以最快的速度将散热管的热量扩散至周围的空气中，满足散热端面的散热速度。机箱内部则省去了CPU风扇，代替了风冷散热的方式。另外，利用隔热涂料大大减少散热管将热量传递至机箱内部，避免了机箱内部温度偏高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为实施例一中的双散热管的结构示意图；

图4为实施例二的结构示意图；

图5为实施例三的结构示意图；

图6为实施例一的另一结构示意图；

图7为图6的右视图。

附图中，散热管1、半导体制冷片2、隔热框3、绝热密封罩4、制冷端面5、散热端面6、导热硅胶7、温度传感器8、导热薄片9、CUP10、制冷腔11、主板12、导热板13、引流管14、机箱15、侧盖16、散热片17。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于CPU散热的高效散热器，包括散热管1、半导体制冷片2、隔热框3和绝热密封罩4。其中，隔热框3和绝热密封罩4均采用隔热材料制成，例如：聚氨酯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉等。所述半导体制冷片2的制冷端面5和散热端面6分别与CPU10的上表面和所述散热管1连接，为了提高导热性能，制冷端面5与CPU10的上表面之间，以及散热端面6与散热管1之间均设有导热硅胶7。本实施例中所说的CPU10并非指CPU10本身，而是指CPU10封装以及包裹在封装外面金属框架，制冷端面5是直接粘连在金属框架的上表面，与现有的CPU10散热器的安装方式相同。导热硅胶7提高了热传递效率的同时，又能将制冷端面5与CPU10的上表面以及散热端面6与散热管1紧紧粘连在一起。另外，为了保证CPU10上表面每个地方均能将热量即使传递出去，半导体制冷片2的制冷端面5超出CPU10的上表面的边缘，即制冷端面5的面积大于CPU10上表面的面积。半导体制冷片2工作后制冷端面5制冷，用于吸收CPU10产生的热量，形成主动散热，相比现有的散热方式而言，大大提高了CPU10的散热效率。

为了阻断制冷端面5和散热端面6之间的热传递，发生空气对流，隔热框3套设于半导体制冷片2的四周侧壁，隔热框3具体是套在半导体制冷片2侧壁的中间位置，且隔热框3与半导体制冷片2的侧壁密封固定连接。本设备中绝热密封罩4覆盖于的部分制冷端面5以及CPU10的部分侧壁，进而在制冷端面5与CPU10之间形成制冷腔11。绝热密封罩4的具体连接方式为：绝热密封罩4为矩形的壳体，壳体的顶壁和底壁均设有方形的通孔。顶壁的通孔套设在半导体制冷片2的侧壁，具体是顶壁的通孔边缘密封固定连接在半导体制冷片2的侧壁且与制冷端面5位于同一平面。而底壁的通孔套设与CPU10的侧壁，具体是底壁的通孔边缘密封固定连接在CPU10的侧壁。

本实施例中的制冷腔11是用于收集制冷端面5附近的空气液化形成的水滴，，绝热密封罩4密闭，形成的水滴保存在绝热密封罩4中，当温度上升后又汽化形成空气，制冷端面5制冷又液化，由此循环下去，从而避免水滴流向主板12或者其他电子元件。对于绝热密封罩4的结构，还可以通过抽真空的方式，绝热密封罩4形成真空后，无空气液化，从而也能避免半导体制冷片2的制冷端面5周围的空气液化形成水滴，保证了主板12或者其他电子元件的安全，提高安全系数。

为了提高绝热密封罩4的隔热效果，在绝热密封罩4的内表面设有隔热涂料。例如喷涂镀铝薄膜、镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜等。绝热密封罩4本身采用隔热材料制成，而在绝热密封罩4内表面喷涂隔热涂料，又进一步提高了隔热效果。

本设备中的散热管1为铜质散热管1，如图3所示，本实施例中铜质散热管1有两种结构，一种是铜质散热管1与散热端面6连接的一端扁平，用于与散热端面6贴合。另外一种是铜质散热管1设有两个或者两个以上，两个铜质散热管1并排分别于所述散热端面6贴合。具体是两个铜质散热管1通过导热板13与散热端面6贴合，两个铜质散热管1焊接在导热板13的上表面，而导热板13的下表面与散热端面6贴合。具体采用哪种结构是根据半导体制冷片2的功率选定，如果半导体制冷片2的功率小，则采用单根铜质散热管1且一端扁平的散热结构。如果半导体制冷片2的功率大，则采用多根铜质散热管1并排同时散热的结构。

为了减小CPU10的负荷，本设备可以独立运行，与电脑本身无关，作为独立的散热控制设备，通过设置温度传感器8和控制器实现。控制器采用常见的单片机或者PLC控制器，工作温度，兼容性好。控制器安装于电脑机箱内或者笔记本的壳体内。而温度传感器8位于制冷端面5和CPU10之间，且控制器的输出端与所述半导体制冷片2电连接，以及控制器的输入端与温度传感器8电连接。温度传感器8通过导线穿过绝热密封罩4与控制器连接，且穿过绝热密封罩4的地方需要进行密封。由于制冷端面5和CPU10之间缝隙很小，无法将温度传感器8直接安装在制冷端面5和CPU10之间。通过在制冷端面5和CPU10之间增设导热薄片9，导热薄片9引出后再与温度传感器8的监测断面连接，从而监测处CPU10的实时温度。控制器通过温度传感器8反馈CPU10的实施温度，形成温度反馈，温度越高则控制器使半导体制冷片2的功率越大，反之。根据CPU10的实际发热量控制半导体制冷片2的功率，节约电能。

当本设备用于台式机的机箱中时，本实施例对机箱进行改进，具体改进的结构：机箱15设有两个侧盖，其中一个侧盖16的内侧壁与所述散热管1固定连接，两者之间的连接可以采用导热硅胶，保证导热保持良好。所述侧盖16的材料为铜且侧盖16的外侧壁布满弯曲的散热片17，用于加大侧盖的散热面积。为了保证散热效果，散热片17的数量不少于六十四片，也可以根据侧盖的实际大小分布更多的散热片17。所述散热管1的外表面以及侧盖16的内表面均设有隔热涂料。侧盖16作为机箱的一部分，通常只起到保护内部零件和装饰的作用。本设备利用侧盖16面积大的特点，同时采用导热性能较好的铜作为原材料，将散热管1的热量传递至铜质的侧盖16上，而该侧盖16的外侧壁布满的散热片17进一步加快侧盖的散热速度，以最快的速度将散热管1的热量扩散至周围的空气中，满足散热端面6的散热速度。机箱15内部则省去了CPU风扇，代替了风冷散热的方式。另外，利用隔热涂料大大减少散热管1将热量传递至机箱15内部，避免出现机箱15内部温度偏高的问题。

实施例二：

如图4所示，本实施例提供了一种用于CPU散热的高效散热器，实施例二的结构与实施例一的结构大部分相同，不同之处在于：绝热密封罩4不采用抽真空的方式，而是连接引流管14使制冷腔11与外界连通。这样设置的优点在于：为了降低绝热密封罩4的密封性以减小生产制作难度以及制作成本，利用绝热密封罩4收集冷却腔内液化的水，最后通过引流管14排出，同样能保证主板12或者其他电子元件的安全。

实施例三：

如图5所示，本实施例提供了一种用于CPU散热的高效散热器，实施例二的结构与实施例一的结构大部分相同，不同之处在于：绝热密封罩4顶壁的通孔套设在隔热框3的四周侧壁，具体是顶壁通孔的边缘密封固定连隔热框3的四周侧壁。绝热密封罩4的上边缘连接至隔热框3的四周侧壁后，实际上是扩大了液化空间，避免隔热框3的下部过冷液化而出现绝热密封罩4意外的部位出现液化，进一步提高安全性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种用于CPU散热的高效散热器，包括散热管；其特征在于：还包括半导体制冷片、隔热框和绝热密封罩；所述半导体制冷片的制冷端面和散热端面分别与CPU的上表面和所述散热管连接，且半导体制冷片的制冷端面超出CPU的上表面的边缘；所述隔热框套设于半导体制冷片的四周侧壁，用于阻断制冷端面和散热端面之间的热传递；所述绝热密封罩覆盖于的部分制冷端面以及CPU的部分侧壁，进而在制冷端面与CPU之间形成制冷腔；所述所述绝热密封罩连接引流管使制冷腔与外界连通；所述绝热密封罩的内表面设有隔热涂料；

所述绝热密封罩的上边缘固定连接于隔热框的四周侧壁，以及绝热密封罩的下边缘连接于CPU的侧壁；所述制冷端面与CPU的上表面之间，以及散热端面与散热管之间均设有导热硅胶；所述散热管为铜质散热管；所述铜质散热管与散热端面连接的一端扁平，用于与散热端面贴合；所述铜质散热管设有多个，多个铜质散热管并排分别于所述散热端面贴合。

2.根据权利要求1所述的用于CPU散热的高效散热器，其特征在于：所述绝热密封罩抽真空。

3.根据权利要求1或2所述的用于CPU散热的高效散热器，其特征在于：还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器位于制冷端面和CPU之间，且控制器的输出端与所述半导体制冷片电连接，以及控制器的输入端与温度传感器电连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于CPU散热的高效散热器，其特征在于：还包括机箱；所述机箱的一个侧盖的内侧壁与所述散热管固定连接；所述侧盖的材料为铜且侧盖的外侧壁布满弯曲的散热片，用于加大侧盖的散热面积；所述散热管的外表面以及侧盖的内表面均设有隔热涂料。

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