CN204215337U - 一种用于手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，这是一种使用半导体致冷器为手提笔记本电脑提供一种便携式冷、热、常温的三温工作台，用于在周边环境温度过热或过冷的场合，为手提笔记本电脑提供制冷散热、常温散热和加温供热，确保手提笔记本电脑安全有效工作的便携式超小型工作台，也可称之为手提笔记本电脑三温工作台。

Description

一种用于手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台

技术领域

本发明涉及一种使用半导体致冷器为手提笔记本电脑提供一种便携式冷、热、常温的三温工作台，用于在周边环境温度过热或过冷的场合，为手提笔记本电脑提供制冷散热、常温散热和加温供热，确保手提笔记本电脑安全有效工作的便携式超小型工作台，也可称之为手提笔记本电脑三温工作台。 

技术背景

目前手提笔记本电脑已经是人类生活中必不可少的基本工具，可以用于工作和娱乐，非常普及。 

然而，在任何计算机产品中，计算机内部的电子器件，例如CPU、电源部件等电子元器件将随着工作时间的长短发出热量，其中CPU的工作温度尤为重要。因为CPU在工作中产生的热量大于其他元器件，且如果CPU的温度过高，将直接下降CPU的运行速度，造成计算机的工作效率随着工作的时间延长，温度不断的升高，运算效率急剧下降，严重时造成计算机无法工作甚至损坏。这种情况对于机壳较大散热良好的台式计算机来说，状况要远远好于手提笔记本电脑。对于手提笔记本电脑来说，造成手提笔记本电脑产生故障的绝大多数原因都是因为散热系统不好(使用时间长，内部灰尘过多或风扇损坏)所致。这种情况在炎热的夏天或环境温度过高时表现的尤为突出。 

另外一种情况是周边环境温度过低，当周边温度的气温低于10度时，普通级别的电子产品的工作状态也容易下降，对于手提笔记本电脑而言，在气温比较低下的环境，电脑的启动往往会出现问题。在这种情况下，使电子产品能够正常工作的条件是升温。 

本发明人就是希望通过本发明，为手提笔记本电脑提供一款可以升温和降温的便携式工作台。 

发明内容

目前有一些手提笔记本电脑的降温产品，也就是采用电风扇降温的小型工作台。对于台式电脑，本发明人也看到有水冷CPU散热器，也有在台式计算机的电源部位安装有半导体致冷元器件的双温(主要宣传是降温，因为台式计算机的工作条件一般优越于手提笔记本电脑)产品，但是没有看到使用半导体致冷器的手提笔记本电脑制冷工作台。 

半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。尽管半导体致冷器的效率远远低于使用压缩机工作的制冷剂的效率，但是由于半导体致冷器只要简单的调换电流 的极性就可以获得制冷和制热两种效果，并且由于其体积小，无噪声、无振动，目前已经被广泛的应用于高功耗的电子产品中作为向电子设备提供双温的器件，并也由此诞生了不少的用于电子产品提供工作温度条件的双温产品。 

在金属板的背面通过导热硅脂与半导体致冷器的一个侧面粘合在一按照半导体致冷器在电子产品中的这种广泛应用情况，使用半导体致冷器为手提笔记本电脑提供双温条件应该是顺理成章的事情。但是本发明人对现有同类产品进行检索以及对相关文献进行检索，并没有发现有类似于本发明的使用半导体致冷器的便携式双温半导体工作台。本发明人分析其原因，可能是对于大多数人认为，目前手提笔记本电脑正在向低功耗发展，目前的利用内置式排风扇散热的技术已经能够满足手提笔记本电脑的散热要求，且半导体致冷器组件的功耗比较大，难以使用手提笔记本电脑自身的电源为半导体致冷器提供充分的电源等因素。另外手提笔记本电脑体积很小，除了排风口之外都是被导热系数很低的UPS(工程塑料)所包裹，即便是用外置式半导体致冷器，也难于向手提电脑内部输送冷或热量。然而当本发明人看到很多的手提电脑在炎热的夏季因为工作过程所产生的高温而损坏，在寒冷的冬季因为周边环境温度过低而难于启动的现象，试探如果能够解决半导体的供电问题以及解决向手提笔记本电脑输送冷或热量问题，半导体致冷器就可以是用于手提笔记本电脑的好伙伴。 

本发明的第一个构思就是使用一块金属板(图1，也是本发明的俯视图)，其面积与手提笔记本电脑机身的底面积相匹配即可，在金属板的一侧刻画很多的沟槽(图1-1)，这些沟槽是相通的。图1-2是沟槽的凸出部分，图1-3是金属板与排风扇沟通的排气孔，图1-4是固定散热片的螺丝孔(没有通透)，图1-5是工作台支脚，图1-6是金属板下折部分，是为了美观，图1-7是下折线。 

图2是本发明的侧视图，在图2中，半导体致冷器(图2-8)的另一个侧面(图2-9)首先是通过导热硅脂(图2-10)与金属散热片(图2-11)连接，然后金属散热片与微型排风扇(图2-12)连接，这就构成了一个常见的半导体致冷器为核心的双温制冷制热系统。在金属板没有安装半导体致冷器的地方，粘帖有保温材料(图2-13)，图2-14是半导体致冷器的电源引线，2-15是将风扇与金属散热片连接的穿钉。图2-2是金属板的凸起部分，图2-1是金属板的凹下部分。 

当手提笔记本电脑置于金属板上时(图3，即笔记本工作台的的右下侧视图)，使用两个紧固件(图3-16)将手提笔记本电脑的底部与金属板紧紧的贴近在一起。这样，一个便携式半导体致冷器构成的手提笔记本电脑的双温工作台就制成了。图3中图3-17是笔记本手提电脑，图3-6是工作台金属面板的下折部分，图3-5是工作台支脚，图3-18是半导体致冷器、散热片、风扇组件的外罩，图3-19是电源，为手提电脑和工作台供电。 

这种便携式手提笔记本电脑工作台提供冷/热双温的奥妙就在于：在半导体致冷器通电工 作时，紧贴着金属板的一面可以制冷或制热，这个冷或热源被首先储存在金属板内，并通过金属板另一侧沟槽的突出部分由于与手提电脑的非金属底板紧密接触而向底板传冷或传热，尽管手提电脑的非金属底板的导热系数很差，但是仍然具有一定的导热系数，还是可以将金属板的冷源或热源部分的通过手提电脑的底部面板传导到手提电脑的内部。这种双温工作台向手提电脑输送冷或热量的最主要的通道是通过散热片(图2-11)上的排风扇构成一个环形气流和手提电脑原有的散热系统共同构成。当排风扇工作时，一方面将聚集在散热片上的冷或热量向周围扩散，另一方面通过半导体致冷器周围金属板上的通风孔(图1-3)将近贴于手提电脑底部沟槽内的气流抽出，而新的气流从金属板与笔记本电脑结合面的四周沟槽口进入，从而形成一个空气环流。新进入的空气在沟槽中与金属板的冷量或热量进行交换提高或降低空气的温度。另一方面，手提电脑的自身排风系统将手提电脑内的热量通过手提电脑自身的排风排除。需要注意的是，手提电脑的排风系统一般是从手提电脑底部的进风口进入新鲜空气，而从手提电脑侧面的排风口排出电脑内部的热气。这样由于金属板沟槽中的气流可以与金属板中的冷量或热量进行交换而自身获得冷量或热量，则手提电脑底部进风口就可以获得与金属板进行冷或热交换后的新鲜气流，从而为手提笔记本电脑提供与周边环境温度不同的冷气或热气。这种冷/热气流交换的状态可以通过图4所标示的用双线箭头曲线表示的气流图进一步展示。图4是笔记本工作台的的平视图，图4-3是工作台的通气孔，图4-17是手提笔记本电脑的机体，图4-20是三温(冷、热、常温)工作台。 

上述表述的金属板可以选择铜质、不锈钢、普通钢、合金铝、铝、钛合金等多种导热系数好的金属材料。为了保障沟槽的导风能力，沟槽的深度不应浅于0.5mm，最好达到2mm(当然如果不介意更好的降温或升温效果，沟槽浅一些也是允许的)，因此金属板的厚度最好一般选择厚度1mm以上，最好在4mm以上的金属板。 

过厚的金属板势必产生过大的重量，因此如果制备工艺许可，也可选择厚度小于1mm以下较薄的金属板，压制成凸凹的沟槽，然后对薄的并压制成沟槽的金属板的一侧非安装半导体致冷器的部分填充或粘贴非金属材料进行加固，从而形成双层板将会更好，因为这种工艺的双层板不仅拥有较好的导热系数，且成本和自重也会下降。 

如果对传热效果要求不高，金属板也可以不具有凸凹槽，因为微小的缝隙也可以有一定的冷热气流的交换，这样金属板就可以进一步的薄，金属板的另一侧可以使用导热系数小的塑料等有强度也有保温效果的板材与薄金属板粘连在一起，这样可以进一步的降低工作台的造价。 

本发明图1所示的在金属板上刻画沟槽采用了方田的结构布局，实际上沟槽的布局可以采用曲线和紊乱的沟槽布局，只要槽互相相同即可，如果不同，就不能进行很好的气流冷热交换。对于任意曲线的沟槽布局本发明不可能一一列举，但都将涵盖在本发明的范围之内。 

图2-13所示的保温材料在本发明中具有重要的作用。因为半导体致冷器的制冷/热是通过半导体致冷器的一个面与金属板密切粘结在一起的，其目的是将该面的冷量或热量传导到金属板上，再通过金属板传导给手提笔记本电脑。需要注意的是，半导体致冷器本身很薄，一般只有0.5mm左右，在半导体致冷器的另一面是与紧贴着金属板的一面的温度形成很大的温度反差，并且是通过与之粘结在一起的散热片和风扇将这部分的热量或冷量与周边空气扩散的缓解。在这个温差向周边环境扩散环节的过程中，也会向金属板释放相反的能量(热量或冷量)，如果没有保温层进行防护隔断，势必降低半导体致冷器向金属板传递的冷量或热量的效果。因此在金属板上涂布或粘贴保温层是必须的。 

保温隔热材料可以选择涂布橡胶或硅橡胶，也可以涂布其他热导系数尽可能小的隔热材料，这类隔热材料目前很多，本说明书就不再一一列举了。还可以粘合塑料、工程塑料等保温隔热板。不管是涂布隔热层还是粘合隔热板，对保温层的易损性有高的要求，因为是便携式工作台，隔热材料容易破坏，显然是不利的，因此应该选择比较结实不易破损的材料作为隔热材料。 

由于手提笔记本电脑的平面大小不同，功率消耗不同，因此需要配置适应的半导体致冷器工作台。图8、图9、图10分别代表了三种不同提供冷热量的工作台，分别配置了1、2、3个半导体致冷器。显然配置半导体致冷器多的工作台更赋予了可以提供更为强大的冷量或热量。图5-18和图6-18是半导体致冷器、散热片、风扇组件的外罩，图5-13和图6-13是工作台的保温层，图5-6和图6-6是工作台的金属板的下折部分，图5-5和图6-5是工作台支脚，图5-16和图6-16是夹具，用于使手提笔记本电脑的机体与工作台金属面板的上面密切接触。 

本发明的另一个要点是解决半导体致冷器的供电问题。众所周知，手提笔记本电脑自带有便携式供电器，如果再为工作台增加一个电源供电器对使用者来说将十分不便。解决的办法就是将手提电脑自带的电源废弃，工作台提供一个既可以向自身供电，也可以向手提笔记本电脑供电的双电源供电器(图7-19)。这里唯一需要调研的就是要了解不同上市品牌的手提笔记本电脑的供电要求和插头状态，按照不同的手提笔记本电脑设计可供使用的双电源供电器，而不要互相使用。图7-17是笔记本手提电脑，图7-1是三温(冷、热、常温)工作台。 

当然，如果不考虑用户方便，只提供向工作台供电的单电源系统也是可以的，也是本发明的一部分。 

与工作台相配备的的双电源供电器中向半导体致冷器和散热风扇供电的电路系统应该符合下面的要求： 

图8是只使用一个半导体致冷器的工作台，对于只使用一个半导体致冷器的工作台，应该分别具有对半导体致冷器极性交换和风扇的分别控制，对应的也就是【制冷】(要求风扇和 半导体致冷器同步工作)、【制热】(要求对半导体致冷器的直流供电交换极性后，半导体致冷器与风扇同步工作)、【常温】(要求仅向风扇供电，半导体致冷器不供电)的三温(制冷、制热、常温)分别供职的功能，以便使用者根据情况自己选择使用。 

图9是使用二个半导体致冷器的工作台，对于使用二个半导体致冷器的工作台，除了具备上述使用一个的半导体致冷器的控制功能之外，还应该能够对两个半导体致冷器分别控制的功能，从而实现弱冷/热(一个半导体致冷器工作)、强冷/热(两个半导体致冷器同时工作)的状态。 

图10是使用三个半导体致冷器的工作台，对于使用三个半导体致冷器的工作台，除了具备上述使用一个的半导体致冷器的控制功能之外，还应该能够对三个半导体致冷器分别控制的功能，从而实现弱冷/热(一个半导体致冷器工作)、强冷/热(两个半导体致冷器同时工作)的状态，更强冷/热(三个半导体致冷器同时工作)的状态。 

附图说明

图1是笔记本工作台的整体俯视图，其中图1-1是金属板的沟槽)、图1-2是金属板的沟槽的凸出部分，图1-3是金属板与排风扇沟通的排气孔，图1-4是固定散热片的螺丝孔，图1-5是工作台的支脚，图1-6是金属板下折部分，图1-7是下折线。 

图2是笔记本工作台的的侧视图，图2-8是半导体致冷器，图2-9半导体致冷器的一个侧面、图2-10是导热硅脂层，图2-11是金属散热片、图2-12是微型排风扇、图2-13是金属板的保温材料、2-14是半导体致冷器的电源引线，2-15是将风扇与金属散热片连接的穿钉。 

图3是笔记本工作台的的右下侧视图，图3-16是紧固件、3-17是笔记本手提电脑、3-18是半导体致冷器、散热片、风扇组件的外罩、图3-19是电源。图3-6是工作台金属面板的下折部分，图3-5是工作台支脚。 

图4是笔记本工作台的的平视图，4-3是工作台的通气孔、图2-11是散热片、图4-17是手提笔记本电脑的机体、图4-20是三温(冷、热、常温)工作台。 

图5是两致冷器笔记本工作台的的底视图，图5-5是工作台支脚、图5-6是金属板下折部分、图5-13是金属板的保温材料、图5-16是紧固件、图5-18是半导体致冷器、散热片、风扇组件的外罩. 

图6是三致冷器笔记本工作台的的底视图，图6-5是工作台支脚、图6-6是金属板下折部分、图6-13是金属板的保温材料、图6-16是紧固件、图6-18是半导体致冷器、散热片、风扇组件的外罩. 

图7是笔记本电脑与本发明笔记本工作台的的组合侧俯视图，图1-5是笔记本工作台、图1-17是笔记本手提电脑、图1-19是电源。 

图8是单致冷器笔记本工作台的的平斜视视图 

图9是单致冷器笔记本工作台的的平斜视视图， 

图10是三致冷器笔记本工作台的的平斜视视图 

具体实施方式

上面已详述本发明，显然，本领域技术人员在熟知本发明后可作许多改进和变化而并不背离本发明精神范围。 

本发明的实施例已经体现在说明书和说明书附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10中，此处就不再赘述。如果对本发明人在本说明书和说明书附图中表述的结构进行改变，而没有对制冷/制热的基本结构原理以及电源控制方案进行实质性改变，都属于仅仅是简单外形的模仿改变，都应该包含在本发明的范围。 

Claims (9)

1.一种用于手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，其特征在于该工作台由金属板、半导体致冷器、金属散热器、排风扇、夹具和电源组成， 

其中金属板可以使用铜板、紫铜板、铝板、铝合金板、钛合金板等金属板材，金属板材的平面积与手提笔记本电脑的机身底面积接近相匹配，在金属板的一侧有遍布的凸凹沟槽，另一侧除了与半导体致冷器粘结的部分外，有粘结的保温层， 

其中半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的任意形状的片状半导体致冷器，并通过导热硅脂与金属板的一面相粘连，另一侧通过导热硅脂与金属散热器的平面相粘结， 

其中金属散热器可采用半导体致冷器常规适用的任何形状的金属材料的散热器， 

其中排风扇可采用与半导体致冷器常规配套使用的合适形状的排风扇，并将排风扇固定于金属散热器没有与半导体致冷器接触的一侧。 

2.根据权利要求1所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，其特征是该工作台具有供冷、供热、常温排热三种温度设定功能，为手提笔记本电脑提供制冷降温散热、常温散热和加温供热的三温选择功能。 

3.根据权利要求1所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，其特征是金属板的厚度应该在1mm以上，金属板上的凹槽的深度应该大于0.5mm以上。 

4.根据权利要求3所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台的金属板，其特征是金属板也可以使用厚度1mm以下但是被冲压成有凸凹槽的金属板，并与有一定非金属材料粘合的复合板材，也可以使用与非金属材料粘合的没有凸凹槽的薄金属板。 

5.根据权利要求3所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台的金属板，其特征是金属板与半导体致冷器同侧的一面有保温层，保温层可以是橡胶、塑料等导热系数小的材料。 

6.根据权利要求1所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，其特征是电源应该是既可以向工作台的半导体致冷器、风扇供电，也可以向手提笔记本电脑供电的双电源系统。 

7.根据权利要求6所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台的电源，其特征是对半导体致冷器、风扇的供电可以分别控制，也可以对半导体致 冷器的极性进行控制，以便实现冷、热、常温三种温度的选择。 

8.根据权利要求6所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台的电源，其特征是电源也可以只向工作台供电的单电源系统。 

9.根据权利要求1所述的手提笔记本电脑的便携式三温微型工作台，其特征是在本发明的用于手提笔记本电脑的便携式微型工作台上有夹具，用以使笔记本电脑的底部与工作台的面部密切接触，以保障冷、热量的有效传导。