TWI226529B - Cooling device - Google Patents

Description

1226529- 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種冷卻裝置，且特別是有關於用在 電腦系統的冷卻裝置。 先前技術 每顆中央處理器（Central Processor Unit， CPU)都 有其熱產的功率，在CPU之速度愈來愈快的今日，相對所 需的功率也愈來愈大。可以預見在不久的將來，CPU的功 率即將突破1 0 0瓦特（Wa 11 )。在如此高的功率下，電腦系 統會因CPU所產生的熱量而不穩定。 請參照第1圖，其繪示習知之電腦CPU的冷卻裝置構造 圖。用在電腦CPU 1 6之習知的冷卻裝置1 0，包括一顆制冷 晶片（Thermoelectric Cooler, T EC ) 1 1 。此制冷晶片 11 的 冷面耦接至例如為導熱材料或化合物的冷面散熱片1 2，而 其熱面則耦接至熱面散熱片14。其中，冷面散熱片12藉由 例如為矽薄片的導熱材料1 8連接至欲冷卻的CPU 1 6。風扇 1 7則安裝至固定架1 9上，距離熱面散熱片1 4有一段空隙。 風扇1 7將電腦系統通過熱面導熱片1 4的周圍的熱空氣排 掉。 由以上可知，習知的冷卻裝置是將CPU周圍的溫度降 低，但也僅止於此，對整個電腦系統的貢獻並不大。 發明内容 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種冷卻裝置。 此冷卻裝置使用於電子裝置機殼，可對置於電子裝置機殼 内的系統，進行散熱的動作，而不是只針對某一元件作散

11938twf.ptd 第5頁 I2-2652-9- 五、發明說明（2) 熱。 由以上可知，本發明的目的在提供一種冷卻裝置，包 括制冷晶片和金屬框架。此冷卻裝置使用於電子裝置機 殼，此電子裝置機殼具有尾端部，而其中有電子零件配置 在尾端部附近。在本發明所提供的冷卻裝置中，其制冷晶 片具有熱面和冷面兩端。其中，熱面貼附於電子裝置機 殼，而冷面則耦接至金屬框架。此金屬框架是裝置在電子 裝置機殼中，且具有金屬網結構，用以傳導冷面產生的冷 氣流，其中冷氣流與配置於電子裝置機殼的電子零件所產 生的熱產生對流，使冷氣流將電子零件所產生的熱帶到電 子裝置機殼之尾端部。 在本發明第一實施例中，電子裝置機殼還包括一層隔 熱層，配置在制冷晶片之熱面所貼附之電子裝置機殼的表 面。在制冷晶片之熱面，係經由熱管或金屬構件連接到電 子裝置機殼之尾端部。當冷氣流將電子零件所產生的熱帶 到電子裝置機殼之尾端部時，可同時將熱面所產生的熱排 掉。為要使排熱的效果良好，因此，冷卻裝置還包括風 扇，其配置在金屬框架與電子零件之間，用以強制冷氣流 往尾端部流動。而風扇之流量，會影響金屬框架之金屬網 網目大小的設計。 在本發明的另一觀點是提供一種冷卻裝置，包括制冷 晶片、第一風扇和金屬框架。此冷卻裝置使用於電子裝置 機殼，此電子裝置機殼具有尾端部，而其中有電子零件配 置在尾端部附近。在本發明提供之冷卻裝置中，第一風扇

11938twf.ptd 第6頁 1226-529- 五、發明說明（3) 耦接至電子零件，用以對電子零件散熱。冷卻裝置中的制 冷晶片具有熱面和冷面兩端。其中，熱面貼附於電子裝置 機殼，而冷面則耦接至金屬框架。此金屬框架是裝置在電 子裝置機殼中，且具有金屬網結構，用以傳導冷面產生的 冷氣流。此冷氣流與配置於電子裝置機殼的電子零件所產 生的熱產生對流，並且第一風扇產生的氣流強制使冷氣流 往尾端部流動，藉以使冷氣流將電子零件所產生的熱帶到 電子裝置機殼之尾端部。 在本發明第二實施例中，電子裝置機殼還包括一層隔 熱層，配置在制冷晶片之熱面所貼附之電子裝置機殼的表 面。在制冷晶片之熱面，係經由熱管或金屬構件連接到電 子裝置機殼之尾端部。當冷氣流將電子零件所產生的熱帶 到電子裝置機殼之尾端部時，可同時將熱面所產生的熱排 掉。為要使排熱的效果良好，因此，冷卻裝置還包括第二 風扇，其配置在金屬框架與電子零件之間，用以強制冷氣 流往尾端部流動。而第二風扇之流量，會影響金屬框架之 金屬網網目大小的設計。 在本發明的另一觀點是提供一種冷卻裝置，包括制冷 晶片、第一風扇和金屬框架。此冷卻裝置使用於電子裝置 機殼，此電子裝置機殼具有進氣口與出氣口 ，而其中有電 子零件配置在出氣口附近。在本發明所提供的冷卻裝置 中，其制冷晶片具有熱面和冷面兩端。其中，熱面貼附於 電子裝置機殼，而冷面則耦接至金屬框架。此金屬框架是 裝置在電子裝置機殼中，且具有金屬網結構，用以傳導冷

11938twf.ptd 第7頁 1226529- 五、發明說明（4) 面產生的冷氣流，外部氣流經過冷氣流冷卻後，再流向電 子零件，以使電子零件產生的熱，經由出氣口流到電子裝 置機殼之外部。 在本發明第三實施例中，電子裝置機殼還包括一層隔 熱層，配置在制冷晶片之熱面所貼附之電子裝置機殼的表 面。在制冷晶片之熱面，係經由熱管或金屬構件連接到電 子裝置機殼之出氣口 。當冷氣流將電子零件所產生的熱帶 到電子裝置機殼之出氣口時，可同時將熱面所產生的熱排 掉。為要使排熱的效果良好，因此，冷卻裝置還包括風 扇，其配置在金屬框架與電子零件之間，用以強制冷氣流 往出氣口流動。而風扇之流量，會影響金屬框架之金屬網 網目大小的設計。 由以上可知，本發明使用金屬框架耦接至制冷晶片的 冷面，使得制冷晶片冷面的面積藉由金屬框架而作大幅度 的延伸，所以本發明能對整個系統達到散熱的目的，可讓 系統穩定運作，而不會只侷限在單一的電子零件上。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉三個實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下。 實施方式 為了使熟悉此技術者能更了解本發明的精神所在，特 於說明本發明案之各實施例之前，先簡單介紹制冷晶片 (Thermoelectric Cooler， TEC)的原理。請參照第2 圖， 其繪示可以使用於本發明之實施例之制冷晶片結構示意

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發明說明（5) =丰ί ΐ晶片31由許多例如N型半導體36和p嘭车道 為碲化鉍。這此丰』2而成’逆些丰導體顆粒的材料通當 體。最後由兩>i Μ /的材料例如為銅、鋁或其他金屬ΐ 所組成的電路夹起卜此絕緣體 的能量j 2，，、直流電*源43提供了電子流動所需 電源43的;# :二 通上直流電源43之後，電子由直流 熱量，而m ：先㈣Ρ㉟半導體38並在此吸收 經過-_P m !半導體36又將熱量放出。如此，每 成溫莫 -’就有熱量由一邊被送到另外一邊，造 別由兩片：以H :31a和熱面31b。冷面31a和熱面31b分 是欲A名p、仏-斤構成’其中冷面3 1 a要接熱源，也就 例如^ n ^ ’例如為1^^。而熱面3 lb要接散熱的裝置， 例如^風扇^用以將熱量排出。 f參照第3圖，其繪示依照本發明第一實施例之冷卻 裝置”電子裝置機殼側視圖。冷卻裝置3 0包括制冷晶片 (Therm〇electric Cooler, TEC) 31 和金屬框架33 ，其使 用於電子裝置機殼20。電子裝置機殼20除了冷卻裝置30以 外’還包括例如中央處理器（Central Processor Unit, CPU)23和主機板（Main Board)25的電子零件。電子裝置機 殼2 0具有尾端部，這些電子零件就配置在尾端部附近。制 冷晶片31具有熱面31b和冷面31a兩端，其中，冷面31a則

11938twf.ptd 第9頁 12-2652 9 ,— 五、發明說明（6) 耦接至金屬框 中，用以傳導 氣流2 9會與配 產生的熱產生 生的熱帶到電 的。 請繼續參 裝置機殼2 0， 面，配置一層 本發明第一實 之熱面3 1 b上， 置3 7連接到電 20的表面則配 其他部分，造 會將電子零件 此外，可同時 導熱裝置3 7被 請繼績參 為金屬框架3 3 溫傳導致整個 流2 7經過金屬 CPU 23與主機 裝置機殼20的 板25所產生的 架33。金屬框架33是裝置在電子裝置機殼20 冷面3 1 a產生的冷氣流2 9。更詳細的說，冷 置於電子裝置機殼20的CPU 23與主機板25所 對流，使冷氣流29將CPU 23與主機板25所產 子裝置機殼2 0之尾端部，因而達到散熱的目 照第3圖，制冷晶片3 1的熱面3 1 b貼附於電子 且在熱面31b貼附之電子裝置機殼20的表 隔熱層2 1。請同時參照第4圖，其繪示依據 施例之電子裝置機殼俯視圖。在制冷晶片3 1 經由例如為金屬構件或是金屬管的導熱裝 子裝置機殼20之尾端部。其餘電子裝置機殼 置隔熱層21 ，以防止熱面31b上的熱擴散到 成散熱效果不彰。以上述的方式，冷氣流2 9 所產生的熱帶到電子裝置機殼2 0之尾端部。 將熱面31b所產生的熱可以經由機殼20上的 傳導到尾端部。 照第3圖，金屬框架3 3具有金屬網結構。因 耦接至制冷晶片3 1的冷面，可將冷面上的低 金屬框架33上。因此從機殼20外部進來之氣 框架3 3的金屬網結構後變為冷氣流2 9，再與 板2 5所產生的熱形成對流並且將熱帶往電子 尾端部。為了能使冷氣流2 9與CPU 23和主機 熱更有效地對流，所以冷卻裝置3 0還包括風

11938twf.ptd 第10頁 12-265^9- 五、發明說明（7) 扇35。風扇35係配置在金屬框架33與CPU 23和之間。風扇 35能更強制冷氣流2 9與CPU 23和主機板25所產生的熱發生 對流，並強制冷氣流2 9往尾端部流動。在設計上，金屬框 架之金屬網網目的大小可以依據風扇3 5的流量來設計。 請參照第5圖，其繪示依照本發明第二實施例之冷卻 装置與電子裝置機殼側視圖。在本實施例中，冷卻裝置4 0 除了制冷晶片3 1 、風扇3 5和金屬框架3 3外，更包括了風扇 41。風扇41耦接至例如為CPU 51和主機板53的電子零件， 用以對CPU 51和主機板53散熱。更詳細的說，由本發明第 一實施例可知，金屬框架3 3因為耦接至制冷晶片3 1之冷面 3 1 a，所以當熱氣流5 7通過金屬框架3 3後會變成為冷氣流 5 8。風扇4 1產生的氣流5 9強制使冷氣流5 8往尾端部流動， 藉以使冷氣流58將CPU 51和主機板53散熱所產生的熱帶到 電子裝置機殼50之尾端部。冷卻裝置40與電子裝置機殼50 中其餘的零件和裝置其連接位置與功能，都與本發明第一 實施例相同，在此不多加贅述。 請參照第6圖，其繪示依照本發明第三實施例之冷卻 裝置與電子裝置機殼側視圖。在第三實施例中，電子裝置 機殼60具有進氣口與出氣口 ，而例如為CPU 61與主機板62 的電子零件配置在出氣口附近。更詳細的說，當外部氣流 6 5由進氣口進入電子裝置機殼6 0的内部後，風扇3 5會強制 氣流流向出氣口 。由本發明第一實施例可知，因為金屬框 架3 3耦接至制冷晶片3 1的冷面3 1 a，所以當氣流通過金屬 框架33後會變成冷氣流68。再與CPU 61與主機板62所產生

11938twf.ptd 第11頁 12265-29-- 五、發明說明（8) 的熱產生對流，由出氣口將CPU 61與主機板62所產生的熱 氣流6 6帶出去。本實施例中其餘的零件與裝置其連接位置 與功能皆與本發明第一實施例相同，在此不多加贅述。 由以上可知，本發明以冷卻裝置内的金屬框架耦接至 制冷晶片的冷面，延伸制冷晶片的功能至整個電子系統， 而不再只是侷限在某一個電子零件上，因此可讓整個系統 更穩定的運作。 雖然本發明已以三個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11938twf.ptd 第12頁 I22SS29- 圖式簡單說明 第1圖係繪示習知之電腦CPU的冷卻裝置構造圖。 第2圖係繪示可以使用於本發明之實施例之制冷晶片 結構不意圖。 第3圖係繪示依照本發明第一實施例之冷卻裝置與電 子裝置機殼側視圖。 第4圖係繪示依據本發明第一實施例之電子裝置機殼 俯視圖。 第5圖係繪示依照本發明第二實施例之冷卻裝置與電 子裝置機殼側視圖。 第6圖係繪示依照本發明第三實施例之冷卻裝置與電 子裝置機殼側視圖。 圖式才票言己說明 1 0 ;冷卻裝置 11 制 冷 晶 片 12 冷 面 散 熱 片 14 熱 面 散 熱 片 16 中 央 處 理 器 18 導 熱 材 料 1 7，3 5，41 :風扇 1 9 :固定架 20，50，60 :電子裝置機殼 21 :隔熱層 23 ， 51 ， 61 : CPU 25 ， 53 ， 63 :主機板

11938twf.ptd 第13頁 m^29- 圖式簡ί說明 2 7，5 7，6 6 :熱氣流 2 9，5 8，6 8 :冷氣流 3 0，4 0 :冷卻裝置 31 :制冷晶片 3 1 a :冷面 3 1 b ··熱面

32 絕緣體 33 金屬框架 34 導體 36 N型半導體 37 導熱裝置 38 P型半導體 43 直流電源 59 氣流 65 外部氣流 11938twf.ptd 第14頁

Claims (1)

12-26529- 六、申請零利範圍 1. 一種冷卻裝置，使用於一電子裝置機殼，該電子裝 置機殼具有一尾端部，其中至少一電子零件配置在該尾端 部附近，該冷卻裝置包括： 一制冷晶片，具有一冷面與一熱面，該熱面貼附於該 電子裝置機殼； 一金屬框架，配置在該電子裝置機殼中，且耦接至該 制冷晶片之該冷面，以傳導該冷面產生的冷氣流，其中該 冷氣流與配置於該電子裝置機殼的該電子零件所產生的熱 產生對流，使該冷氣流將該電子零件所產生的熱帶到該電 子裝置機殼之該尾端部。 2. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻裝置，更包括一 風扇，配置在該金屬框架與該電子零件之間，以強制該冷 氣流往該尾端部流動。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之冷卻裝置，其中該熱 面係經由一熱管或一金屬構件連接到該電子裝置機殼之該 尾端部。 4. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻裝置，更包括一 隔熱層，配置在該制冷晶片之該熱面所貼附之該電子裝置 機殼的表面。 5. 如申請專利範圍第1項所述之冷卻裝置，其中該金 屬框架具有一金屬網結構。 6 ·如申請專利範圍第2項所述之冷卻裝置，其中該金 屬框架具有一金屬網結構，且該金屬網結構之網目大小係 依據該風扇之流量來設計。

11938twf.ptd 第15頁 1226529- 六、申請專利範圍 7. —種冷卻裝置，使用於一電子裝置機殼，該電子裝 置機殼具有一尾端部，其中至少一電子零件配置在該尾端 部附近，該冷卻裝置包括： 一制冷晶片，具有一冷面與一熱面，該熱面貼附於該 電子裝置機殼； 一金屬框架，配置在該電子裝置機殼中，且轉接至該 制冷晶片之該冷面，以傳導該冷面產生的冷氣流； 一第一風扇，耦接至該電子零件，以對該電子零件散 熱， 其中該冷氣流與配置於該電子裝置機殼的該電子零件 所產生的熱產生對流，並且該第一風扇產生的氣流強制使 該冷氣流往該尾端部流動，藉以使該冷氣流將該電子零件 所產生的熱帶到該電子裝置機殼之該尾端部。 8. 如申請專利範圍第7項所述之冷卻裝置，更包括一 第二風扇，配置在該金屬框架與該電子零件之間，以強制 該冷氣流往該尾端部流動。 9 .如申請專利範圍第7項所述之冷卻裝置，其中該熱 面係經由一熱管或一金屬構件連接到該電子裝置機殼之該 尾端部。 - 1 0 .如申請專利範圍第7項所述之冷卻裝置，更包括一 隔熱層，配置在該制冷晶片之該熱面所貼附之該電子裝置 機殼的表面。 1 1 .如申請專利範圍第7項所述之冷卻裝置，其中該金 屬框架具有一金屬網結構。

11938twf.ptd 第16頁 丨1256529- 六、申請專利範圍 1 2.如申請專利範圍第8項所述之冷卻裝置，其中該金 屬框架具有一金屬網結構，且該金屬網結構之網目大小係 依據該風扇之流量來設計。 1 3. —種冷卻裝置，使用於一電子裝置機殼，該電子 裝置機殼具有一進氣口與一出氣口 ，其中至少一電子零件 配置在該出氣口附近，該冷卻裝置包括： 一制冷晶片，具有一冷面與一熱面，該熱面貼附於該 電子裝置機殼上；以及 一金屬網架，配置在該電子裝置機殼中，且耦接至該 制冷晶片之該冷面，以傳導該冷面產生之一冷氣流，其中 外部氣流經過該冷氣流冷卻後，再流向該電子零件，以使 該電子零件產生的熱，經由該出氣口流到該電子裝置機殼 之外部。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之冷卻裝置，更包括 一風扇，配置在該金屬框架與該電子零件之間，以強制該 冷氣流往該出氣口流動。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項所述之冷卻裝置，其中該 熱面係經由一熱管或一金屬構件連接到該電子裝置機殼之 該出氣口附近。 1 6.如申請專利範圍第1 3項所述之冷卻裝置，更包括 一隔熱層，配置在該制冷晶片之該熱面所貼附之該電子裝 置機殼的表面。 1 7.如申請專利範圍第1 4項所述之冷卻裝置，其中該 金屬網架之網目大小係依據該風扇之流量來設計。

11938twf.ptd 第17頁 ,12266-29-- 六、申請專利範圍 1 8.如申請專利範圍第1 4項所述之冷卻裝置，其中該 電子零件更包括一散熱風扇，用以將該電子零件散熱’並 且更進一步強制該冷氣流往該出氣口流動。

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