TWI393278B - Resonance heat sink - Google Patents

Description

共振散熱裝置

本發明係有關一種能使熱源達到高效率散熱效果的共振散熱裝置。

按，諸多電子產品，例如電腦PC板上CPU處理器，其工作時所產生的熱溫必須實施散熱，否則會降低其工作效能；常用的散熱方式，係在CPU微處理器上設可吸熱的鰭片散熱座，利用風扇對鰭片散熱座送風來達到散熱的效果，唯電腦效能的不斷提昇，CPU微處理器工作溫度越來越高，當一般散熱方式無法在高效能電腦上得到良好散熱效果時，有的是用水冷式散熱器來提昇散熱能力；然而，無論是風扇對鰭片散熱座送風，或是循環水液由散熱座上帶出熱給水箱冷卻，基本上這些都是屬於熱交換形態的散熱方式，其散熱面積或效率或規格或是型體，均有一定條件受到限制，若是以要求精巧不佔空間的未來發展考慮，則熱交換式散熱器即將無滿足這項需求。

事實上，熱是一種能，經轉換後只要不再以溫度來表現，則熱源散熱的問題，將可以得到一種突破性的進展。

習用溫度阻尼組，如圖1，其具有一電動產生晶片端1及一電子產生晶片端2，該電動產生晶片端1與電子產生晶片端2間之非電極面設有一第一面板3，及電極面設有一第二面板4；通電後第一面板3產熱，第二面板4產冷，當通電方向相反時，則穿一面板3產冷，第二面板4產熱；以其功能，若採通電方向相反的方式，直接由產冷的第一面板3接觸熱源來降低熱源溫度，雖符合精巧的設計要求，但冷遇熱產生水氣的問題，則在電子元件線路上會有無法預期的不良後果，至今仍未被嘗試運用。

不過，溫度阻尼組是一個能被溫度激發振盪的組件，其特性含正溫度與負溫度阻尼效應，在不通電狀態下，當第一面板3與第二面板4的的溫度有溫差時，會有發電的作用產生，換言之，第二面板4處於環境常溫；第一面板3與熱源接觸，當第一面板3溫度高於第二面板4溫度時，溫度阻尼組就會發電由電極端送出，只要送出來的電可以不斷的被吸收，第一面板3的熱即可被移除的降溫至第二面板4無溫差(不發電)時為止；藉此，將可使熱源得到效果極佳，效率極高的散熱效果。

本發明是在溫度阻尼器的兩個電極端接設一電磁效應轉換器，藉該電磁效應轉換器的介電效應及電場轉為磁場作用，以不斷的產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器上的熱移除，達到對熱源散熱的效果。

本發明之主要目的係在提供一種共振散熱裝置，係在一溫度阻尼器的兩電極端電性連接一電磁效應轉換器，該電磁效應轉換器至少包含一介電電感；俾溫度阻尼器接觸熱源有溫差發電產生溫場轉為電場的動作時，藉該電磁效應轉換器的介電效應及電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，則能由電磁效應轉換器與溫度阻尼器的溫度形成共振，將電場轉為磁場，據以透過電磁效應轉換器振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器上的熱移除作用，達到高效率的熱源散熱效果。

本發明之次一目的係在提供一種共振散熱裝置，其中，該電磁效應轉換器包含一介電電感，該介電電感元件的兩個電極上設有電子流介電材料，且該介電電感為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，具介電特性，等效於相互串聯的一可變電感及一可變電阻，形成電抗阻抗；該電子流介電材料，為奈米碳管CNT介電材料粉末，混合樹脂以油墨印刷或塗裝在該介電電感的兩個電極上，具電子流介電特性；俾溫度阻尼器接觸熱源有溫差發電產生(溫場轉電場)時，藉電磁效應轉換器之電子流介電材料快速吸收電流轉成電子流，及利用介電電感的電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，即能由電磁效應轉換器與溫度阻尼器的溫度形成共振(將電場轉為磁場)，據以介電電感振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器上的熱移除作用，達到高效率的熱源散熱效果；且上述介電電感，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫鍛燒成金屬氧化物介電材料後所燒結成的一導體；又上述電子流介電材料，也可以是石墨棒或高純化碳棒，或是其他具相同特性的介電材料粉末。

本發明之另一目的係在提供一種共振散熱裝置，其中，該溫度阻尼器，具有一電動產生端晶片及一電子產生端晶片，該電動產生端晶片與電子產生端晶片之非電極端面上相互連接的設有一熱源吸熱片，而電極端，則各設焊錫面接導線與電磁效應轉換器電性連接，並各設有一室溫感知片；俾由熱源吸熱片與熱源接觸，當熱源吸熱片的溫度高於室溫感知片溫度時，溫度阻尼器的溫差發電，即能由電磁效應轉換器迅速吸收電子流，據以形同熱源吸熱片上的熱瞬間被移除與室溫感知片等溫的作用，達到熱源高效率的散熱效果。

本發明之再一目的係在提供一種共振散熱裝置，其中，該電磁效應轉換器包含一介電電感與一介電電容共同組接成一電性阻尼器，並由該電性阻尼器並聯一實體電容及一實體電感建構出無窮級共振艙，等效於相互串聯的一可變電感及一可變電阻，形成為一凹形濾波器；且該介電電感是為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，該介電電容是為鈦酸鋇BaTiO₃ 介電材料所燒結成的一導體，而介電電感與介電電容間的組接，是以奈米碳管CNT作為金屬接面；據以利用電磁效應轉換器的電納值隨著頻率加而增加的電感特性，俾無窮級共振艙介電效應所產生的共振作用使電磁消失，瞬間形同溫度阻尼器上的熱完全被移除的性能，得到極佳的熱源散熱效益；且上述介電電感，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫鍛燒為金屬氧化物介電材料後所燒結成的一導體；又上述介電電容，也可以為砷化鎵GaAs介電材料，或為其他具相同特性的介電材料所燒結成的一導體。

一種共振散熱裝置，如圖2、3，係在一溫度阻尼器10的兩電極端電性連接一電磁效應轉換器20，該電磁效應轉換器20至少包含一介電電感21A；俾溫度阻尼器10接觸熱源30有溫差發電產生溫場轉為電場的動作時，藉該電磁效應轉換器20的介電效應及電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，則能由電磁效應轉換器20與溫度阻尼器10的溫度形成共振，將電場轉為磁場，據以電磁效應轉換器20振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器10上的熱移除作用，達到高效率的熱源散熱效果。

根據上述實施例，其中，如圖2、3，該電磁效應轉換器20包含一介電電感21A，該介電電感21A的兩個電極上設有電子流介電材料22，且該介電電感21A為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，具介電特性，等效於相互串聯的一可變電感210及一可變電阻211，形成電抗阻抗；該電子流介電材料22，為奈米碳管CNT介電材料粉末，混合樹脂以油墨印刷或塗裝在該介電電感元件21A的兩個電極上，具電子流介電特性；俾溫度阻尼器10接觸熱源30有溫差發電產生(溫場轉電.場)時，藉電子流介電材料22快速吸收電流轉成電子流，及利用介電電感21A的電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，即能由電磁效應轉換器20與溫度阻尼器10的溫度形成共振(將電場轉為磁場)，據以介電電感21A振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器10上的熱移除作用(溫場轉為電場再轉成磁場消失)，達到高效率的熱源散熱效果；且上述介電電感21A，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫(1100℃)鍛燒成金屬氧化物介電材料後(透過模具成型)所燒結成的一導體；又上述電子流介電材料22，也可以是石墨棒或高純化碳棒，或是其他具相同特性的介電材料粉末。

亦即，如圖2，上述實施例之電磁效應轉換器20，其電子流介電材料22理想為奈米碳管CNT(Ni-Fe-Mn-O)粉末，非導體狀態，在成形溫度約800℃時介電效應始產生，永久呈負電阻性，對電流敏感，現實存在的是電子流(磁場)，是很好的電子流介電效應材料，但不能單獨存在使用，因為電流需構成電子迴路；將奈米碳管CNT電子流介電材料混合樹脂以油墨印刷或塗裝在介電電感21A的兩個電極上，用於快速吸收電流轉成電子流，且構成有對偶穿隧效應；該對偶穿隧效應，是由於電荷介電有負阻穿隧效應，現與電子流介電做補償，同時作用下形成電壓、電流的對偶穿隧或共軛穿隧(不是雙穿隧效應)；在此情形下，介電電感21A的介電特性，是電納值隨著頻率增加而增加的特性：

電感：(1)、在純直流下視同短路。

(2)、電感器對電流有慣性，瞬間無法改變電流值稱為暫態電流(愣次效應產生的電子流)，簡稱勞倫斯力。

(3)、在交流狀態下，頻率越高、電抗值越大。

據法拉第定律得知：儲存於電感器內的能為磁場做負功。電感是一時變元件：X _L =2πfL

(磁通量)磁場強度λ=Nψ=Li、Φ稱為導磁係數

串聯時其阻抗(Impedance)呈電抗，並聯時呈導納。

求i _{( t )} 解時，將t ₀ =-∞才有暫態解，實際上這種電感器不存在，但又要滿足電感方程式，運用金屬氧化物介電材料的介電電感特性(非實際電感)使無時無刻i _{( t 0 )} =0，其法拉第效應圖如圖4，電導圖，如圖5。

是以，根據上述實施例，其中，如圖2、3，該溫度阻尼器10，具有一電動產生端晶片11及一電子產生端晶片12，該電動產生端晶片11與電子產生端晶片12之非電極端面上相互連接的設有一熱源吸熱片13，而電極端，則各設焊錫面14接導線15與電磁效應轉換器20電性連接，並各設有一室溫感知片16；俾由熱源吸熱片13與熱源30接觸，當熱源吸熱片13的溫度高於室溫感知片16溫度時，溫度阻尼器10的溫差發電，即能由電磁效應轉換器20迅速吸收電子流(並使電場消失)，據以形同熱源吸熱片13上的熱瞬間被移除與室溫感知片16等溫的作用，達到熱源高效率的散熱效果。

根據上述實施例，本發明可由以下另一實施例，得到相同以上熱源散熱效果；其中如圖6、7、8，該電磁效應轉換器20包含一介電電感21A與一介電電容21B共同組接成一電性阻尼器21，並由該電性阻尼器21並聯一實體電容23及一實體電感24建構出無窮級共振艙，如圖3，等效於相互串聯的一可變電感210及一可變電阻211，形成為一凹形濾波器；如圖7，且該介電電感21A是為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，該介電電容21B是為鈦酸鋇BaTiO₃ 介電材料所燒結成的一導體，而介電電感21A與介電電容21B間的組接，是以奈米碳管CNT作為金屬接面；如圖2、6，據以利用電磁效應轉換器20的電納值隨著頻率加而增加的電感特性，俾無窮級共振艙介電效應所產生的共振作用使電磁消失，瞬間形同溫度阻尼器10上的熱完全被移除的性能，得到極佳的熱源散熱效益；如圖7，且上述介電電感21A，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫鍛燒為金屬氧化物介電材料後所燒結成的一導體；又上述介電電容21B，也可以為砷化鎵GaAs介電材料，或為其他具相同特性的介電材料所燒結成的一導體。

以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附說明書所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍内。

1．．．電動產生晶片端

2．．．電子產生晶片端

3．．．第一面板

4．．．第二面板

10．．．溫度阻尼器

11．．．電動產生端晶片

12．．．電子產生端晶片

13．．．熱源吸熱片

14．．．焊錫面

15．．．導線

16．．．室溫感知片

20．．．電磁效應轉換器

21．．．電性阻尼器

21A．．．介電電感

21B．．．介電電容

210．．．可變電感

211．．．可變電阻

22．．．電子流介電材料

23．．．實體電容

24．．．實體電感

30．．．熱源

圖1係習用溫度阻尼組構造示意圖

圖2係本發明構造示意圖

圖3係本發明構造之等效電路示意圖

圖4係本發明介電電感元件之法拉第效應圖

圖5係本發明介電電感元件之電導圖

圖6係本發明另一實施例構造示意圖

圖7係本發明另一實施例電性阻尼器示意圖

圖8係本發明另一實施例電性阻尼器之符號示意圖

10．．．溫度阻尼器

11．．．電動產生端晶片

12．．．電子產生端晶片

13．．．熱源吸熱片

14．．．焊錫面

15．．．導線

16．．．室溫感知片

20．．．電磁效應轉換器

21．．．介電電感元件

22．．．電子流介電材料

Claims (8)

1. 一種共振散熱裝置，係在一溫度阻尼器的兩電極端電性連接一電磁效應轉換器，該電磁效應轉換器至少包含一介電電感；俾溫度阻尼器接觸熱源有溫差發電產生溫場轉為電場的動作時，藉該電磁效應轉換器的介電效應及電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，則能由電磁效應轉換器與溫度阻尼器的溫度形成共振，將電場轉為磁場，據以電磁效應轉換器振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器上的熱移除作用，達到高效率的熱源散熱效果。
2. 依申請專利範圍第1項所述之共振散熱裝置，其中，該電磁效應轉換器包含一介電電感，該介電電感的兩個電極上設有電子流介電材料所構成，且該介電電感，為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，具介電特性，等效於相互串聯的一可變電感及一可變電阻，形成電抗阻抗；該電子流介電材料，為奈米碳管CNT介電材料粉末，混合樹脂以油墨印刷或塗裝在該介電電感元件的兩個電極上，具電子流介電特性；俾溫度阻尼器接觸熱源有溫差發電產生時，藉電磁效應轉換器之電子流介電材料快速吸收電流轉成電子流，及利用介電電感的電納值隨著頻率增加而增加的電感特性，即能由電磁效應轉換器與溫度阻尼器的溫度形成共振，據以介電電感元件振盪的不斷產生短路動作吸收電子流，瞬間形同將溫度阻尼器上的熱移除作用，達到高效率的熱源散熱效果。
3. 依申請專利範圍第2項所述之共振散熱裝置，其中，該介電電感，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫鍛燒成金屬氧化物介電材料後所燒結成的一導體。
4. 依申請專利範圍第2項所述之共振散熱裝置，其中，該電子流介電材料，也可以是石墨棒或高純化碳棒，或是其他具相同特性的介電材料粉末。
5. 依申請專利範圍第1項所述之共振散熱裝置，其中，該溫度阻尼器，具有一電動產生端晶片及一電子產生端晶片，該電動產生端晶片與電子產生端晶片之非電極端面上相互連接的設有一熱源吸熱片，而電極端，則各設焊錫面接導線與電磁效應轉換器電性連接，並各設有一室溫感知片；俾由熱源吸熱片與熱源接觸，當熱源吸熱片的溫度高於室溫感知片溫度時，溫度阻尼器的溫差發電，即能由電磁效應轉換器迅速吸收電子流，據以形同熱源吸熱片上的熱瞬間被移除與室溫感知片等溫的作用，達到熱源高效率的散熱效果。
6. 依申請專利範圍第1項所述之共振散熱裝置，其中，該電磁效應轉換器包含一介電電感與一介電電容共同組接成一電性阻尼器，並由該電性阻尼器並聯一實體電容及一實體電感建構出無窮級共振艙，等效於相互串聯的一可變電感及一可變電阻，形成為一凹形濾波器；且該介電電感是為金屬氧化物介電材料所燒結成的一導體，該介電電容是為鈦酸鋇BaTiO₃ 介電材料所燒結成的一導體，而介電電感與介電電容間的組接，是以奈米碳管CNT作為金屬接面；據以利用電磁效應轉換器的電納值隨著頻率加而增加的電感特性，俾無窮級共振艙介電效應所產生的共振作用使電磁消失，瞬間形同溫度阻尼器上的熱完全被移除的性能，得到極佳的熱源散熱效益。
7. 依申請專利範圍第6項所述之共振散熱裝置，其中，該介電電感，是由鐵、錳、鎂等複合金屬，經高溫鍛燒為金屬氧化物介電材料後所燒結成的一導體
8. 依申請專利範圍第6項所述之共振散熱裝置，其中，該介電電容，也可以為砷化鎵GaAs介電材料，或為其他具相同特性的介電材料所燒結成的一導體。