CN213876641U - 具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，电子设备散热装置包括主散热鳍片组、第一热管组、第一吸热模块以及半导体辅助热泵。第一热管组包括吸热端及散热端；第一热管组的吸热端通过第一吸热模块紧贴电子设备的发热区，第一热管组的散热端穿设在主散热鳍片组上；半导体辅助热泵包括半导体制冷单元及冷量传导组件，半导体制冷单元具有冷面及热面，冷量传导组件的一部分设置在冷面一端用以吸取冷量，另一部分设置在主散热鳍片组上或设置在第一热管组上用以传输和交换冷量。本实用新型之具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，可在第一热管组中的热管周围形成低温区域，促进第一热管组热管内的工质冷凝和循环，提升其工作效率。

Description

具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置

技术领域

本实用新型是关于电子设备散热领域，特别是关于一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置。

背景技术

中央处理器(CPU)或图像处理器(GPU)等电子设备在工作中会产生大量的热量，这些热量如不及时散走，则会严重降低其性能甚至损害寿命，因此提高和优化散热装置的散热能力变得越来越重要。

目前比较高效的风冷散热装置为热管鳍片组散热装置。在该类装置中，热管两端分别与高温热源和散热鳍片组接触，在热管内部，换热介质进行持续的吸热蒸发和放热冷凝循环，伴随这两个物理现象往复出现，热管完成从热源吸热和放热给鳍片组的过程。

半导体制冷是一种可应用于多种领域的制冷技术，具有结构紧凑、体积小、可靠性强、制冷迅速、操作简单、容易实现高精度的温度控制、无环境污染等优点。半导体制冷利用半导体材料组成P-N结，通过两端施加电流进行制冷，将电能直接转换为热能。

现有技术中比较常见的由散热风扇、散热鳍片、热管组成的常规电子散热装置存在的问题是：由于受到电子设备安装空间、***噪音、风扇能力、热管数量等条件的限制，常规电子散热装置的体量和性能已遇到发展瓶颈，当电子设备功率超过热管的最大传热量Qmax时，其散热性能迅速恶化，电子设备核心温度急剧上升。

在其他一些现有技术中有采用半导体制冷单元直接给电子设备提供制冷的方式，半导体制冷单元的冷端直接接触电子设备发热表面，热端安装常规风冷散热器或水冷散热器。目前存在的问题是：电子设备发热功率通常具有很大的变化范围，需要配备与电子设备最大热功率相匹配的半导体制冷单元，因此散热装置的能耗巨大；同时为了给大功率半导体制冷单元散热，还需要配备较大体量的风冷或水冷散热装置；因此购置成本和使用成本远高于传统电子设备散热装置。

本实用新型采用小功率的半导体制冷单元，利用热导管内工质气液两相相变传热的工作特征，通过将半导体制冷片微小的冷量传导给热管的散热端，促进热管内工质的冷凝，降低工质冷凝后的温度，实现驱动热管内工质更高效率地循环，从而达到实现更大的解热功率以及降低电子设备散热装置热阻的目的。

此外，由于半导体辅助热泵的冷量传导组件布置在鳍片中释放冷量，分担了原本需要为鳍片散热的风扇的一部分作用，因此，在达到同样散热效果时，风扇可以在较低转速下运行，有效降低了散热风扇的功耗和***噪音水平。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其，可在热管鳍片组的热管周围形成低温区域，促进热管内工质的冷凝，进而实现驱动热管内工质更高效率地循环，另外还可以和热管鳍片组进行一定程度的直接热交换。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，电子设备散热装置包括主散热鳍片组、第一热管组、第一吸热模块以及半导体辅助热泵。第一热管组包括吸热端及散热端；第一热管组的吸热端通过第一吸热模块紧贴电子设备的发热区，第一热管组的散热端穿设在主散热鳍片组上；半导体辅助热泵包括半导体制冷单元及冷量传导组件，半导体制冷单元具有冷面及热面，冷量传导组件的一部分设置在冷面一端用以吸取冷量，另一部分设置在主散热鳍片组上或设置在第一热管组上用以传输和交换冷量。

在一优选的实施方式中，冷量传导组件包括冷量吸收单元以及冷量传输和交换单元；冷量吸收单元紧贴冷面设置；冷量传输和交换单元的一部分设置在冷量吸收单元内，另一部分设置在主散热鳍片组内。

在一优选的实施方式中，半导体辅助热泵还包括散热传导单元以及副散热鳍片组。散热传导单元包括第二吸热模块及第二热管组；第二吸热模块紧贴热面设置；第二热管组的一部分设置在第二吸热模块中，另一部分穿设在副散热鳍片组内。

在一优选的实施方式中，副散热鳍片组与主散热鳍片组相邻设置，主散热鳍片组与副散热鳍片组之间存在热量隔离带。

在一优选的实施方式中，电子设备散热装置还包括主散热风扇，其设置在主散热鳍片组上或者设置在副散热鳍片组上，并用以向主散热鳍片组和副散热鳍片组提供强制对流空气。

与现有技术相比，本实用新型的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置具有以下有益效果：半导体辅助热泵的冷量传导组件产生的冷量输入至热管鳍片组中，在热管鳍片组的热管周围形成低温区域，促进热管的冷凝和循环效率，另外可以从热管鳍片组吸热。通过这种效应，可以降低电子器件热源的核心温度，还可以提高电子器件的最大解热功率。此外，由于半导体辅助热泵的冷量传导组件的效应，分担了风扇的一部分作用，达到同样散热效果时，风扇可以调低转速，达到降低噪音的效果。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的电子设备散热装置与CPU的结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式的半导体辅助热泵的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一实施方式的半导体辅助热泵的结构示意图；

图4是根据本实用新型又一实施方式的半导体辅助热泵的结构示意图；

图5是根据本实用新型一实施方式的第一吸热模块的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-CPU，2-第一吸热模块，3-第一热管组，31-吸热端，32-散热端，4-主散热鳍片组，5-半导体制冷单元，51-冷面，52-热面，6-冷量传导组件，61-冷量吸收单元，62-冷量传输和交换单元，63-冷量传导块，64-冷量传导液体回路，7-散热传导单元，71-第二吸热模块，72-第二热管组，8-主散热风扇，9-副散热鳍片组，10-副散热风扇。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图4所示，根据本实用新型优选实施方式的一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，电子设备散热装置包括主散热鳍片组4、主散热风扇8、第一热管组3、第一吸热模块2以及半导体辅助热泵。主散热风扇8设置在主散热鳍片组4上，并用以向主散热鳍片组4内提供强制对流空气。第一热管组3包括吸热端31及散热端32。第一热管组3的吸热端31通过第一吸热模块2紧贴电子设备的发热区，第一热管组3的散热端32穿设在主散热鳍片组4上。半导体辅助热泵包括：半导体制冷单元5及冷量传导组件6。半导体制冷单元5具有冷面51及热面52。冷量传导组件6的一部分设置在冷面51一端用以吸取冷量，另一部分设置在主散热鳍片组4中或者设置在第一热管组3上，用以传输和交换冷量。

请参阅图2，在一些实施方式中，冷量传导组件6包括冷量吸收单元61以及冷量传输和交换单元62。冷量吸收单元61紧贴冷面51设置。冷量传输和交换单元62的一部分设置在冷量吸收单元61内，冷量传输和交换单元62另一部分与第一热管组3的散热端32平行地穿设在主散热鳍片组4上。

请参阅图3，在一些实施方式中，冷量传导组件6还可以采用冷量传导块63，冷量传导块63紧贴主散热鳍片组4并设置在主散热鳍片组4的上，第一热管组3的散热端32的一部分露出主散热鳍片组4之外，且第一热管组3的散热端32的露出部分穿设在冷量传导块63内。本实施例的冷量传导块63可以采用热传导效率较好的铜块制造，但本实用新型并不以此为限。

请参阅图4，在一些实施方式中，冷量传导组件6也可以采用多个冷量传导液体回路64，多个冷量传导液体回路64的一部分紧贴冷面51设置，另一部分与第一热管组3的散热端32平行地穿设在主散热鳍片组4上，且多个冷量传导液体回路64的另一部分位于第一热管组3的散热端32之间，冷量传导液体回路64内充填有冷却液。

在一些实施方式中，具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置还包括循环泵(未绘示)，循环泵设置在多个冷量传导液体回路64上，循环泵用以辅助冷却液在多个冷量传导液体回路64内循环。

如图5所示，在一些实施方式中，电子设备散热装置的第一吸热模块2可以由两片组成，两片之间设置有与第一热管组3相匹配的沟槽，第一热管组3的吸热端31穿设在沟槽内。第一吸热模块2的其中一片紧贴电子设备的CPU1的发热区设置。

请参阅图2至图4，在一些实施方式中，半导体辅助热泵还包括散热传导单元7、副散热鳍片组9以及副散热风扇10。散热传导单元7包括第二吸热模块71及第二热管组72，第二吸热模块71紧贴热面52设置，第二热管组72的一部分设置在第二吸热模块71中。第二热管组72的另一部分穿设在副散热鳍片组9内。副散热风扇10设置在副散热鳍片组9上。半导体制冷单元5的冷面51制冷产生冷量，同时热面52制热产生热量，这样从能量守恒来讲，半导体制冷单元5才可一面制冷一面散热的正常工作。

在一些实施方式中，副散热鳍片组9与主散热鳍片组4可以临近设置，例如是但不限于散热鳍片的热量隔离带相通的并排设置，或者堆叠的形式设置，但是原则上副散热鳍片组9与主散热鳍片组4之间一定存在着一定的热量隔离带，也就是说副散热鳍片组9与主散热鳍片组4之间最好不要发生直接的热传导。

请参阅图2至图4，在一些实施方式中，副散热鳍片组9设置在主散热鳍片组4和主散热风扇8相对的一侧。

在一些实施方式中，副散热风扇10也可以设置在主散热鳍片组4和副散热鳍片组9之间，副散热风扇10用以强制从主散热鳍片组4内抽取对流空气和强制向副散热鳍片组9内吹如对流空气。

在一些实施方式中，副散热风扇10还设置在副散热鳍片组9的远离主散热鳍片组4的一侧(未绘示)，副散热风扇10用以强制从副散热鳍片组9和主散热鳍片组4抽取对流空气。

在一些实施方式中，副散热风扇10和副散热鳍片组9也可以单独设置，不与主散热鳍片组4组合设置，但是优选与主散热鳍片组4以及主散热风扇8组合设置，这样空间布置更加有利。

在一些实施方式中，散热风扇(包括主散热风扇8和副散热风扇10)的数量并不限定，可以在主散热鳍片组4和副散热鳍片组9上分别设置一个或者多个散热风扇，也可以在主散热鳍片组4和副散热鳍片组9的组合体上设置一个或者多个散热风扇。

上述的主散热鳍片内4、主散热风扇8、副散热鳍片组9以及副散热风扇10的设置形式都只是示例性的，本实用新型并不以此为限。

在一些实施方式中，半导体辅助热泵还也可以替换为微型压缩机等其他类型的制冷设备。

综上所述，本实用新型的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置具有以下优点：半导体辅助热泵的冷量传导组件产生的冷量输入至热管鳍片组中，在热管鳍片组的热管周围形成低温区域，促进热管的冷凝和循环效率，另外可以从热管鳍片组吸热。通过这种效应，可以降低电子器件热源的核心温度，还可以提高电子器件的最大解热功率。此外，由于半导体辅助热泵的冷量传导组件的效应，分担了风扇的一部分作用，达到同样散热效果时，风扇可以调低转速，达到降低噪音的效果。由于半导体辅助热泵的冷量传导组件的辅助散热作用，使得电子设备散热装置的适用性更加广泛。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其特征在于，所述电子设备散热装置包括：

主散热鳍片组；

第一热管组，其包括吸热端及散热端；

第一吸热模块，所述第一热管组的吸热端通过所述第一吸热模块紧贴所述电子设备的发热区，所述第一热管组的散热端穿设在所述主散热鳍片组上；以及

半导体辅助热泵，其包括：

半导体制冷单元，其具有冷面及热面；及

冷量传导组件，其一部分设置在所述冷面一端用以吸取冷量，另一部分设置在所述主散热鳍片组上或设置在所述第一热管组上用以传输和交换冷量。

2.如权利要求1所述的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其特征在于，所述冷量传导组件包括：

冷量吸收单元，其紧贴所述冷面设置；以及

冷量传输和交换单元，其一部分设置在所述冷量吸收单元内，另一部分设置在所述主散热鳍片组内。

3.如权利要求1所述的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其特征在于，所述半导体辅助热泵还包括：

散热传导单元，其包括：

第二吸热模块，其紧贴所述热面设置；及

第二热管组，其一部分设置在所述第二吸热模块中；以及

副散热鳍片组，所述第二热管组的另一部分穿设在所述副散热鳍片组内。

4.如权利要求3所述的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其特征在于，所述副散热鳍片组与所述主散热鳍片组相邻设置，所述主散热鳍片组与所述副散热鳍片组之间存在热量隔离带。

5.如权利要求3所述的具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置，其特征在于，所述电子设备散热装置还包括散热风扇，其设置在所述主散热鳍片组上或者设置在所述副散热鳍片组上，并用以向所述主散热鳍片组和所述副散热鳍片组提供强制对流空气。

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