TWI618207B - Cooling chip device with high heat exchange rate - Google Patents

Abstract

一種具高熱交換率之致冷晶片裝置，包括：一致冷晶片本體，其具有一發熱面以及一相對於該發熱面的吸熱面；一第一熱交換器，設置在並接觸該致冷晶片本體的發熱面；一第一熱管組件，設置在並接觸該第一熱交換器；以及一第二熱管組件，設置在並接觸該第二熱交換器。第一熱管組件以及第二熱管組件透過熱管中空內部空間的液體的毛細作用與蒸發作用，能夠比一般散熱器達成更迅速的熱傳遞效率，從而大幅提升致冷晶片本體的發熱與吸熱效能，並增加其應用性。

Description

具高熱交換率之致冷晶片裝置

本創作關於一種致冷晶片，尤指一種具高熱交換率之致冷晶片裝置，其透過熱管技術可迅速在致冷晶片本體一面吸熱，並迅速在致冷晶片本體另一面散熱，藉此提高其應用性。

現有的致冷晶片乃一種產生負熱阻的製冷技術，其優點是無活動零件，故零件間不會產生機械性磨耗，致冷晶片主要利用半導體材料的珀爾帖(Peltier)效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現致冷的目的。上述致冷晶片可廣泛應用於醫療、機算機、冷藏箱、飲水機、軍工石油儀器和實驗科學儀器等方面。

現有的致冷晶片主要在一晶片的發熱面和吸熱面分別設置有金屬熱交換器，各熱交換器上均設有複數熱交換鰭片以供進行熱交換。以致冷晶片應用在冰箱為例，可將致冷晶片的吸熱面安裝在冰箱內部，於致冷晶片通電後，吸熱面透過熱交換器上的熱交換鰭片則對冰箱內空氣進行吸熱。而位於冰箱外部的發熱面則透過熱交換器的熱交換鰭片與外部室溫空氣進行熱交換，俾使發熱面降溫。

然而，現有的致冷晶片僅透過一般的金屬熱交換器進行吸熱與散熱作業，熱交換器本身對致冷晶片的熱傳導率以及對空氣的熱交換率有限，造成致冷晶片的吸熱、放熱效率受到限制。

本創作人有鑑於現有致冷晶片的吸熱及放熱效率受到傳統的金屬熱交換器限制的問題，改良其不足與缺失，進而創作出一種具高熱交換率之致冷晶片裝置。

本創作主要目的在於提供一種具高熱交換率之致冷晶片裝置，其透過熱管技術可迅速在致冷晶片本體一面吸熱，並迅速在致冷晶片本體另一面散熱，藉此提高其應用性。

為達上述目的，令前述具高熱交換率之致冷晶片裝置包括：一致冷晶片本體，其具有一發熱面以及一相對於該發熱面的吸熱面；一第一熱交換器，設置在並接觸該致冷晶片本體的發熱面；一第一熱管組件，設置在並接觸該第一熱交換器，且具有複數第一熱管以及一第一主要熱交換鰭片模組，該複數第一熱管固定在並接觸該第一熱交換器，該第一主要熱交換鰭片模組設置在該複數第一熱管上；一第二熱交換器，設置在並接觸該致冷晶片本體的吸熱面；以及一第二熱管組件，設置在並接觸該第二熱交換器，且具有複數第二熱管以及一第二主要熱交換鰭片模組，該複數第二熱管固定在並接觸該第二熱交換器，該第二主要熱交換鰭片模組設置在該複數第二熱管上。

藉由上述技術手段，第一熱交換器直接與該致冷晶片本體的發熱面接觸以使得熱量透過熱傳導傳遞到該第一熱交換器，而第一熱管組件的第一熱管以及一第一主要熱交換鰭片模組能夠迅速地從第一熱交換器帶走熱量並且與環境的空氣進行熱交換，從而達到對致冷晶片本體的發熱面進行高效率散熱的目的；此外，第二熱交換器直接與該致冷晶片本體的吸熱面接觸以使得該 第二熱交換器的熱量透過熱傳導而傳遞到吸熱面，並使第二熱交換器降溫，而第二熱管組件的第二熱管以及一第二主要熱交換鰭片模組能夠迅速地經由第二熱交換器而降溫，且降溫後的第二主要熱交換鰭片模組則能迅速跟環境空氣熱交換，從而達到對環境溫度降溫的目的。上述第一熱管以及第二熱管透過中空內部空間的液體的毛細作用與蒸發作用，能夠比一般散熱器達成更迅速的熱傳遞效率，從而大幅提升致冷晶片本體的發熱與吸熱效能，並增加其應用性。

前述第一熱交換器具有一第一熱傳導塊以及一第一輔助熱交換鰭片模組，該第一熱傳導塊固定在並且接觸該致冷晶片本體的發熱面上，該第一輔助熱交換鰭片模組固定在該第一熱傳導塊上且將該複數第一熱管夾設於該第一熱傳導塊與該第一輔助熱交換鰭片模組之間。

前述第二熱交換器具有一第二熱傳導塊以及一第二輔助熱交換鰭片模組，該第二熱傳導塊固定在並且接觸該致冷晶片本體的發熱面上，該第二輔助熱交換鰭片模組固定在該第二熱傳導塊上且將該複數第二熱管夾設於該第二熱傳導塊與該第二輔助熱交換鰭片模組之間。

前述第一主要熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片；以及該第二主要熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片。

前述第一輔助熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片；以及該第二輔助熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片。

前述具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括至少一第一熱交換風扇，該至少一第一熱交換風扇設置在該第一主要熱交換鰭片模組上。

前述具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括至少一第二熱交換風扇，該至少一第二熱交換風扇設置在該第二主要熱交換鰭片模組上。

前述具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括一第一導風罩，該第一導風罩設在該至少一第一熱交換風扇上。

前述具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括一第二導風罩，該第二導風罩設在該至少一第二熱交換風扇上。

10‧‧‧致冷晶片本體

11‧‧‧發熱面

12‧‧‧吸熱面

20‧‧‧第一熱交換器

21‧‧‧第一熱傳導塊

22‧‧‧第一輔助熱交換鰭片模組

30‧‧‧第二熱交換器

31‧‧‧第二熱傳導塊

32‧‧‧第二輔助熱交換鰭片模組

40‧‧‧第一熱管組件

42‧‧‧第一熱管

43‧‧‧第一主要熱交換鰭片模組

50‧‧‧第二熱管組件

52‧‧‧第二熱管

53‧‧‧第二主要熱交換鰭片模組

60‧‧‧第一熱交換風扇

70‧‧‧第二熱交換風扇

81‧‧‧第一導風罩

82‧‧‧第二導風罩

圖1為本創作立體外觀圖。

圖2為本創作省略第一與第二導風罩之立體外觀圖。

圖3為本創作省略第一與第二導風罩之另一立體外觀圖。

圖4為本創作省略第一與第二導風罩之前視圖。

圖5為本創作省略第一與第二導風罩之立體分解圖。

圖6為本創作省略第一與第二導風罩之另一立體分解圖。

請參照圖1至圖4所示，本創作具高熱交換率之致冷晶片裝置包括：一致冷晶片本體10、一第一熱管組件40、一第一熱交換器20、一第二熱交換器30、一第二熱管組件50、至少一第一熱交換風扇60、至少一第二熱交換風扇70、一第一導風罩81、以及一第二導風罩82。

請參照圖5及圖6所示，該致冷晶片本體10具有一發熱面11以及一相對於該發熱面11的吸熱面12。

請參照圖4至圖6所示，該第一熱交換器20設置在並接觸該致冷晶片本體10的發熱面11。此外，該第一熱交換器20具有一第一熱傳導塊21以及一第一輔助熱交換鰭片模組22，該第一熱傳導塊21固定在並且接觸該致冷晶片本體10的發熱面11上，該第一輔助熱交換鰭片模組22固定在該第一熱傳導塊21上。該第一輔助熱交換鰭片模組22上形成有複數鰭片。

請參照圖2至圖6所示，該第一熱管組件40設置在並接觸該第一熱交換器20，且具有複數第一熱管42以及一第一主要熱交換鰭片模組43，該複數第一熱管42固定在並接觸該第一熱交換器20，該複數第一熱管42被夾設於該第一熱傳導塊21與該第一輔助熱交換鰭片模組22之間。該第一主要熱交換鰭片模組43設置在該複數第一熱管42上。該第一主要熱交換鰭片模組43上形成有複數鰭片。

請參照圖3至圖6所示，該第二熱交換器30設置在並接觸該致冷晶片本體10的吸熱面12。此外，該第二熱交換器30具有一第二熱傳導塊31以及一第二輔助熱交換鰭片模組32，該第二熱傳導塊31固定在並且接觸該致冷晶片本體10的發熱面11上，該第二輔助熱交換鰭片模組32固定在該第二熱傳導塊31上。該第二輔助熱交換鰭片模組32上形成有複數鰭片。

請參照圖2至圖6所示，該第二熱管組件50設置在並接觸該第二熱交換器30，且具有複數第二熱管52以及一第二主要熱交換鰭片模組53，該複數第二熱管52固定在並接觸該第二熱交換器30，該複數第二熱管52被夾設於該第二熱傳導塊31與該第二輔助熱交換鰭片模組32之間。該第二主要熱交換鰭片模組53設置在該複數第二熱管52上。該第二主要熱交換鰭片模組53上形成有複數鰭片。

請參照圖2至圖6所示，該至少一第一熱交換風扇60設置在該第一主要熱交換鰭片模組43上。

請參照圖3至圖6所示，該至少一第二熱交換風扇70設置在該第二主要熱交換鰭片模組53上。

請參照圖1及圖2所示，該第一導風罩81設置在該至少一第一熱交換風扇上60。

請參照圖1及圖2所示，該第二導風罩82設置在該至少一第二熱交換風扇上70。

藉由上述技術手段，第一熱交換器20直接與該致冷晶片本體10的發熱面11接觸以使得熱量透過熱傳導傳遞到該第一熱交換器20，而第一熱管組件40的第一熱管42以及一第一主要熱交換鰭片模組43能夠迅速地從第一熱交換器20帶走熱量並且與環境的空氣進行熱交換，從而達到對致冷晶片本體10的發熱面11進行高效率散熱的目的；此外，第二熱交換器30直接與該致冷晶片本體10的吸熱面12接觸以使得該第二熱交換器30的熱量透過熱傳導而傳遞到吸熱面12，並使第二熱交換器30降溫，而第二熱管組件50的第二熱管52以及一第二主要熱交換鰭片模組53能夠迅速地經由第二熱交換器30而降溫，且降溫後的第二主要熱交換鰭片模組53則能迅速跟環境空氣熱交換，從而達到對環境溫度降溫的目的。上述第一熱管42以及第二熱管52透過中空內部空間的液體的毛細作用與蒸發作用，能夠比一般散熱器達成更迅速的熱傳遞效率，從而大幅提升致冷晶片本體10的發熱與吸熱效能，並增加其應用性。

Claims (8)

1. 一種具高熱交換率之致冷晶片裝置，包括：一致冷晶片本體，其具有一發熱面以及一相對於該發熱面的吸熱面；一第一熱交換器，設置在並接觸該致冷晶片本體的發熱面；一第一熱管組件，設置在並接觸該第一熱交換器，且具有複數第一熱管以及一第一主要熱交換鰭片模組，該複數第一熱管固定在並接觸該第一熱交換器，該第一主要熱交換鰭片模組設置在該複數第一熱管上；一第二熱交換器，設置在並接觸該致冷晶片本體的吸熱面；以及一第二熱管組件，設置在並接觸該第二熱交換器，且具有複數第二熱管以及一第二主要熱交換鰭片模組，該複數第二熱管固定在並接觸該第二熱交換器，該第二主要熱交換鰭片模組設置在該複數第二熱管上；其中，該第一熱交換器具有一第一熱傳導塊以及一第一輔助熱交換鰭片模組，該第一熱傳導塊固定在並且接觸該致冷晶片本體的發熱面上，該第一輔助熱交換鰭片模組固定在該第一熱傳導塊上且將該複數第一熱管夾設於該第一熱傳導塊與該第一輔助熱交換鰭片模組之間。
2. 如請求項1所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該第二熱交換器具有一第二熱傳導塊以及一第二輔助熱交換鰭片模組，該第二熱傳導塊固定在並且接觸該致冷晶片本體的發熱面上，該第二輔助熱交換鰭片模組固定在該第二熱傳導塊上且將該複數第二熱管夾設於該第二熱傳導塊與該第二輔助熱交換鰭片模組之間。
3. 如請求項2所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該第一主要熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片；以及該第二主要熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片。
4. 如請求項3所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該第一輔助熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片；以及該第二輔助熱交換鰭片模組上形成有複數鰭片。
5. 如請求項4所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括至少一第一熱交換風扇，該至少一第一熱交換風扇設置在該第一主要熱交換鰭片模組上。
6. 如請求項4所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括至少一第二熱交換風扇，該至少一第二熱交換風扇設置在該第二主要熱交換鰭片模組上。
7. 如請求項5所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括一第一導風罩，該第一導風罩設在該至少一第一熱交換風扇上。
8. 如請求項6所述具高熱交換率之致冷晶片裝置，其中該具高熱交換率之致冷晶片裝置進一步包括一第二導風罩，該第二導風罩設在該至少一第二熱交換風扇上。