一種用于手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的制作方法

一種用于手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，這是一種使用半導體致冷器為手提筆記本電腦提供一種便攜式冷、熱、常溫的三溫工作臺，用于在周邊環境溫度過熱或過冷的場合，為手提筆記本電腦提供制冷散熱、常溫散熱和加溫供熱，確保手提筆記本電腦安全有效工作的便攜式超小型工作臺，也可稱之為手提筆記本電腦三溫工作臺。
【專利說明】—種用于手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用半導體致冷器為手提筆記本電腦提供一種便攜式冷、熱、常溫的三溫工作臺，用于在周邊環境溫度過熱或過冷的場合，為手提筆記本電腦提供制冷散熱、常溫散熱和加溫供熱，確保手提筆記本電腦安全有效工作的便攜式超小型工作臺，也可稱之為手提筆記本電腦三溫工作臺。
技術背景
[0002]目前手提筆記本電腦已經是人類生活中必不可少的基本工具，可以用于工作和娛樂，非常普及。
[0003]然而，在任何計算機產品中，計算機內部的電子器件，例如CPU、電源部件等電子元器件將隨著工作時間的長短發出熱量，其中CPU的工作溫度尤為重要。因為CPU在工作中產生的熱量大于其他元器件，且如果CPU的溫度過高，將直接下降CPU的運行速度，造成計算機的工作效率隨著工作的時間延長，溫度不斷的升高，運算效率急劇下降，嚴重時造成計算機無法工作甚至損壞。這種情況對于機殼較大散熱良好的臺式計算機來說，狀況要遠遠好于手提筆記本電腦。對于手提筆記本電腦來說，造成手提筆記本電腦產生故障的絕大多數原因都是因為散熱系統不好(使用時間長，內部灰塵過多或風扇損壞)所致。這種情況在炎熱的夏天或環境溫度過高時表現的尤為突出。
[0004]另外一種情況是周邊環境溫度過低，當周邊溫度的氣溫低于10度時，普通級別的電子產品的工作狀態也容易下降，對于手提筆記本電腦而言，在氣溫比較低下的環境，電腦的啟動往往會出現問題。在這種情況下，使電子產品能夠正常工作的條件是升溫。
[0005]本發明人就是希望通過本發明，為手提筆記本電腦提供一款可以升溫和降溫的便攜式工作臺。


【發明內容】

[0006]目前有一些手提筆記本電腦的降溫產品，也就是采用電風扇降溫的小型工作臺。對于臺式電腦，本發明人也看到有水冷CPU散熱器，也有在臺式計算機的電源部位安裝有半導體致冷元器件的雙溫(主要宣傳是降溫，因為臺式計算機的工作條件一般優越于手提筆記本電腦)產品，但是沒有看到使用半導體致冷器的手提筆記本電腦制冷工作臺。
[0007]半導體致冷器是利用半導體材料的珀爾帖效應制成的。所謂珀爾帖效應，是指當直流電流通過兩種半導體材料組成的電偶時，其一端吸熱，一端放熱的現象。盡管半導體致冷器的效率遠遠低于使用壓縮機工作的制冷劑的效率，但是由于半導體致冷器只要簡單的調換電流的極性就可以獲得制冷和制熱兩種效果，并且由于其體積小，無噪聲、無振動，目前已經被廣泛的應用于高功耗的電子產品中作為向電子設備提供雙溫的器件，并也由此誕生了不少的用于電子產品提供工作溫度條件的雙溫產品。
[0008]在金屬板的背面通過導熱硅脂與半導體致冷器的一個側面粘合在一按照半導體致冷器在電子產品中的這種廣泛應用情況，使用半導體致冷器為手提筆記本電腦提供雙溫條件應該是順理成章的事情。但是本發明人對現有同類產品進行檢索以及對相關文獻進行檢索，并沒有發現有類似于本發明的使用半導體致冷器的便攜式雙溫半導體工作臺。本發明人分析其原因，可能是對于大多數人認為，目前手提筆記本電腦正在向低功耗發展，目前的利用內置式排風扇散熱的技術已經能夠滿足手提筆記本電腦的散熱要求，且半導體致冷器組件的功耗比較大，難以使用手提筆記本電腦自身的電源為半導體致冷器提供充分的電源等因素。另外手提筆記本電腦體積很小，除了排風口之外都是被導熱系數很低的UPS (工程塑料)所包裹，即便是用外置式半導體致冷器，也難于向手提電腦內部輸送冷或熱量。然而當本發明人看到很多的手提電腦在炎熱的夏季因為工作過程所產生的高溫而損壞，在寒冷的冬季因為周邊環境溫度過低而難于啟動的現象，試探如果能夠解決半導體的供電問題以及解決向手提筆記本電腦輸送冷或熱量問題，半導體致冷器就可以是用于手提筆記本電腦的好伙伴。
[0009]本發明的第一個構思就是使用一塊金屬板(圖1，也是本發明的俯視圖)，其面積與手提筆記本電腦機身的底面積相匹配即可，在金屬板的一側刻畫很多的溝槽(圖1-1)，這些溝槽是相通的。圖1-2是溝槽的凸出部分，圖1-3是金屬板與排風扇溝通的排氣孔，圖1-4是固定散熱片的螺絲孔(沒有通透)，圖1-5是工作臺支腳，圖1-6是金屬板下折部分，是為了美觀，圖1-7是下折線。
[0010]圖2是本發明的側視圖，在圖2中，半導體致冷器(圖2-8)的另一個側面(圖2-9)首先是通過導熱硅脂(圖2-10)與金屬散熱片(圖2-11)連接，然后金屬散熱片與微型排風扇(圖2-12)連接，這就構成了一個常見的半導體致冷器為核心的雙溫制冷制熱系統。在金屬板沒有安裝半導體致冷器的地方，粘帖有保溫材料(圖2-13)，圖2-14是半導體致冷器的電源引線，2-15是將風扇與金屬散熱片連接的穿釘。圖2-2是金屬板的凸起部分，圖2-1是金屬板的凹下部分。
[0011]當手提筆記本電腦置于金屬板上時(圖3，即筆記本工作臺的的右下側視圖)，使用兩個緊固件(圖3-16)將手提筆記本電腦的底部與金屬板緊緊的貼近在一起。這樣，一個便攜式半導體致冷器構成的手提筆記本電腦的雙溫工作臺就制成了。圖3中圖3-17是筆記本手提電腦，圖3-6是工作臺金屬面板的下折部分，圖3-5是工作臺支腳，圖3-18是半導體致冷器、散熱片、風扇組件的外罩，圖3-19是電源，為手提電腦和工作臺供電。
[0012]這種便攜式手提筆記本電腦工作臺提供冷/熱雙溫的奧妙就在于:在半導體致冷器通電工作時，緊貼著金屬板的一面可以制冷或制熱，這個冷或熱源被首先儲存在金屬板內，并通過金屬板另一側溝槽的突出部分由于與手提電腦的非金屬底板緊密接觸而向底板傳冷或傳熱，盡管手提電腦的非金屬底板的導熱系數很差，但是仍然具有一定的導熱系數，還是可以將金屬板的冷源或熱源部分的通過手提電腦的底部面板傳導到手提電腦的內部。這種雙溫工作臺向手提電腦輸送冷或熱量的最主要的通道是通過散熱片(圖2-11)上的排風扇構成一個環形氣流和手提電腦原有的散熱系統共同構成。當排風扇工作時，一方面將聚集在散熱片上的冷或熱量向周圍擴散，另一方面通過半導體致冷器周圍金屬板上的通風孔(圖1-3)將近貼于手提電腦底部溝槽內的氣流抽出，而新的氣流從金屬板與筆記本電腦結合面的四周溝槽口進入，從而形成一個空氣環流。新進入的空氣在溝槽中與金屬板的冷量或熱量進行交換提高或降低空氣的溫度。另一方面，手提電腦的自身排風系統將手提電腦內的熱量通過手提電腦自身的排風排除。需要注意的是，手提電腦的排風系統一般是從手提電腦底部的進風口進入新鮮空氣，而從手提電腦側面的排風口排出電腦內部的熱氣。這樣由于金屬板溝槽中的氣流可以與金屬板中的冷量或熱量進行交換而自身獲得冷量或熱量，則手提電腦底部進風口就可以獲得與金屬板進行冷或熱交換后的新鮮氣流，從而為手提筆記本電腦提供與周邊環境溫度不同的冷氣或熱氣。這種冷/熱氣流交換的狀態可以通過圖4所標示的用雙線箭頭曲線表示的氣流圖進一步展示。圖4是筆記本工作臺的的平視圖，圖4-3是工作臺的通氣孔，圖4-17是手提筆記本電腦的機體，圖4-20是三溫(冷、熱、常溫)工作臺。
[0013]上述表述的金屬板可以選擇銅質、不銹鋼、普通鋼、合金鋁、鋁、鈦合金等多種導熱系數好的金屬材料。為了保障溝槽的導風能力，溝槽的深度不應淺于0.5mm，最好達到2mm(當然如果不介意更好的降溫或升溫效果，溝槽淺一些也是允許的)，因此金屬板的厚度最好一般選擇厚度Imm以上,最好在4mm以上的金屬板。
[0014]過厚的金屬板勢必產生過大的重量，因此如果制備工藝許可，也可選擇厚度小于Imm以下較薄的金屬板,壓制成凸凹的溝槽,然后對薄的并壓制成溝槽的金屬板的一側非安裝半導體致冷器的部分填充或粘貼非金屬材料進行加固，從而形成雙層板將會更好，因為這種工藝的雙層板不僅擁有較好的導熱系數，且成本和自重也會下降。
[0015]如果對傳熱效果要求不高，金屬板也可以不具有凸凹槽，因為微小的縫隙也可以有一定的冷熱氣流的交換，這樣金屬板就可以進一步的薄，金屬板的另一側可以使用導熱系數小的塑料等有強度也有保溫效果的板材與薄金屬板粘連在一起，這樣可以進一步的降低工作臺的造價。
[0016]本發明圖1所示的在金屬板上刻畫溝槽采用了方田的結構布局，實際上溝槽的布局可以采用曲線和紊亂的溝槽布局，只要槽互相相同即可，如果不同，就不能進行很好的氣流冷熱交換。對于任意曲線的溝槽布局本發明不可能一一列舉，但都將涵蓋在本發明的范圍之內。
[0017]圖2-13所示的保溫材料在本發明中具有重要的作用。因為半導體致冷器的制冷/熱是通過半導體致冷器的一個面與金屬板密切粘結在一起的，其目的是將該面的冷量或熱量傳導到金屬板上，再通過金屬板傳導給手提筆記本電腦。需要注意的是，半導體致冷器本身很薄，一般只有0.5mm左右，在半導體致冷器的另一面是與緊貼著金屬板的一面的溫度形成很大的溫度反差，并且是通過與之粘結在一起的散熱片和風扇將這部分的熱量或冷量與周邊空氣擴散的緩解。在這個溫差向周邊環境擴散環節的過程中，也會向金屬板釋放相反的能量(熱量或冷量)，如果沒有保溫層進行防護隔斷，勢必降低半導體致冷器向金屬板傳遞的冷量或熱量的效果。因此在金屬板上涂布或粘貼保溫層是必須的。
[0018]保溫隔熱材料可以選擇涂布橡膠或硅橡膠，也可以涂布其他熱導系數盡可能小的隔熱材料，這類隔熱材料目前很多，本說明書就不再一一列舉了。還可以粘合塑料、工程塑料等保溫隔熱板。不管是涂布隔熱層還是粘合隔熱板，對保溫層的易損性有高的要求，因為是便攜式工作臺，隔熱材料容易破壞，顯然是不利的，因此應該選擇比較結實不易破損的材料作為隔熱材料。
[0019]由于手提筆記本電腦的平面大小不同，功率消耗不同，因此需要配置適應的半導體致冷器工作臺。圖8、圖9、圖10分別代表了三種不同提供冷熱量的工作臺，分別配置了1、2、3個半導體致冷器。顯然配置半導體致冷器多的工作臺更賦予了可以提供更為強大的冷量或熱量。圖5-18和圖6-18是半導體致冷器、散熱片、風扇組件的外罩，圖5-13和圖6-13是工作臺的保溫層，圖5-6和圖6-6是工作臺的金屬板的下折部分，圖5-5和圖6_5是工作臺支腳，圖5-16和圖6-16是夾具，用于使手提筆記本電腦的機體與工作臺金屬面板的上面密切接觸。
[0020]本發明的另一個要點是解決半導體致冷器的供電問題。眾所周知，手提筆記本電腦自帶有便攜式供電器，如果再為工作臺增加一個電源供電器對使用者來說將十分不便。解決的辦法就是將手提電腦自帶的電源廢棄，工作臺提供一個既可以向自身供電，也可以向手提筆記本電腦供電的雙電源供電器(圖7-19)。這里唯一需要調研的就是要了解不同上市品牌的手提筆記本電腦的供電要求和插頭狀態，按照不同的手提筆記本電腦設計可供使用的雙電源供電器，而不要互相使用。圖7-17是筆記本手提電腦，圖7-1是三溫(冷、熱、常溫)工作臺。
[0021]當然，如果不考慮用戶方便，只提供向工作臺供電的單電源系統也是可以的，也是本發明的一部分。
[0022]與工作臺相配備的的雙電源供電器中向半導體致冷器和散熱風扇供電的電路系統應該符合下面的要求:
[0023]圖8是只使用一個半導體致冷器的工作臺，對于只使用一個半導體致冷器的工作臺，應該分別具有對半導體致冷器極性交換和風扇的分別控制，對應的也就是【制冷】(要求風扇和半導體致冷器同步工作)、【制熱】(要求對半導體致冷器的直流供電交換極性后，半導體致冷器與風扇同步工作)、【常溫】(要求僅向風扇供電，半導體致冷器不供電)的三溫(制冷、制熱、常溫)分別供職的功能，以便使用者根據情況自己選擇使用。
[0024]圖9是使用二個半導體致冷器的工作臺，對于使用二個半導體致冷器的工作臺，除了具備上述使用一個的半導體致冷器的控制功能之外，還應該能夠對兩個半導體致冷器分別控制的功能，從而實現弱冷/熱(一個半導體致冷器工作)、強冷/熱(兩個半導體致冷器同時工作)的狀態。
[0025]圖10是使用三個半導體致冷器的工作臺，對于使用三個半導體致冷器的工作臺，除了具備上述使用一個的半導體致冷器的控制功能之外，還應該能夠對三個半導體致冷器分別控制的功能，從而實現弱冷/熱(一個半導體致冷器工作)、強冷/熱(兩個半導體致冷器同時工作)的狀態，更強冷/熱(三個半導體致冷器同時工作)的狀態。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是筆記本工作臺的整體俯視圖，其中圖1-1是金屬板的溝槽)、圖1-2是金屬板的溝槽的凸出部分，圖1-3是金屬板與排風扇溝通的排氣孔，圖1-4是固定散熱片的螺絲孔，圖1-5是工作臺的支腳，圖1-6是金屬板下折部分，圖1-7是下折線。
[0027]圖2是筆記本工作臺的的側視圖，圖2-8是半導體致冷器，圖2-9半導體致冷器的一個側面、圖2-10是導熱硅脂層，圖2-11是金屬散熱片、圖2-12是微型排風扇、圖2-13是金屬板的保溫材料、2-14是半導體致冷器的電源引線，2-15是將風扇與金屬散熱片連接的穿釘。
[0028]圖3是筆記本工作臺的的右下側視圖，圖3-16是緊固件、3-17是筆記本手提電腦、
3-18是半導體致冷器、散熱片、風扇組件的外罩、圖3-19是電源。圖3-6是工作臺金屬面板的下折部分，圖3-5是工作臺支腳。
[0029]圖4是筆記本工作臺的的平視圖，4-3是工作臺的通氣孔、圖2-11是散熱片、圖
4-17是手提筆記本電腦的機體、圖4-20是三溫(冷、熱、常溫)工作臺。
[0030]圖5是兩致冷器筆記本工作臺的的底視圖，圖5-5是工作臺支腳、圖5-6是金屬板下折部分、圖5-13是金屬板的保溫材料、圖5-16是緊固件、圖5-18是半導體致冷器、散熱片、風扇組件的外罩.
[0031]圖6是三致冷器筆記本工作臺的的底視圖，圖6-5是工作臺支腳、圖6-6是金屬板下折部分、圖6-13是金屬板的保溫材料、圖6-16是緊固件、圖6-18是半導體致冷器、散熱片、風扇組件的外罩.
[0032]圖7是筆記本電腦與本發明筆記本工作臺的的組合側俯視圖，圖1-5是筆記本工作臺、圖1-17是筆記本手提電腦、圖1-19是電源。
[0033]圖8是單致冷器筆記本工作臺的的平斜視視圖
[0034]圖9是單致冷器筆記本工作臺的的平斜視視圖，
[0035]圖10是三致冷器筆記本工作臺的的平斜視視圖

【具體實施方式】
[0036]上面已詳述本發明，顯然，本領域技術人員在熟知本發明后可作許多改進和變化而并不背離本發明精神范圍。
[0037]本發明的實施例已經體現在說明書和說明書附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10中，此處就不再贅述。如果對本發明人在本說明書和說明書附圖中表述的結構進行改變，而沒有對制冷/制熱的基本結構原理以及電源控制方案進行實質性改變，都屬于僅僅是簡單外形的模仿改變，都應該包含在本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種用于手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，其特征在于該工作臺由金屬板、半導體致冷器、金屬散熱器、排風扇、夾具和電源組成， 其中金屬板可以使用銅板、紫銅板、鋁板、鋁合金板、鈦合金板等金屬板材，金屬板材的平面積與手提筆記本電腦的機身底面積接近相匹配，在金屬板的一側有遍布的凸凹溝槽，另一側除了與半導體致冷器粘結的部分外，有粘結的保溫層， 其中半導體致冷器是利用半導體材料的珀爾帖效應制成的任意形狀的片狀半導體致冷器，并通過導熱硅脂與金屬板的一面相粘連，另一側通過導熱硅脂與金屬散熱器的平面相粘結， 其中金屬散熱器可采用半導體致冷器常規適用的任何形狀的金屬材料的散熱器， 其中排風扇可采用與半導體致冷器常規配套使用的合適形狀的排風扇，并將排風扇固定于金屬散熱器沒有與半導體致冷器接觸的一側。
2.根據權利要求1所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，其特征是該工作臺具有供冷、供熱、常溫排熱三種溫度設定功能，為手提筆記本電腦提供制冷降溫散熱、常溫散熱和加溫供熱的三溫選擇功能。
3.根據權利要求1所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，其特征是金屬板的厚度應該在Imm以上，金屬板上的凹槽的深度應該大于0.5mm以上。
4.根據權利要求3所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的金屬板，其特征是金屬板也可以使用厚度1_以下但是被沖壓成有凸凹槽的金屬板，并與有一定非金屬材料粘合的復合板材，也可以使用與非金屬材料粘合的沒有凸凹槽的薄金屬板。
5.根據權利要求3所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的金屬板，其特征是金屬板與半導體致冷器同側的一面有保溫層，保溫層可以是橡膠、塑料等導熱系數小的材料。
6.根據權利要求1所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，其特征是電源應該是既可以向工作臺的半導體致冷器、風扇供電，也可以向手提筆記本電腦供電的雙電源系統。
7.根據權利要求6所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的電源，其特征是對半導體致冷器、風扇的供電可以分別控制，也可以對半導體致冷器的極性進行控制，以便實現冷、熱、常溫三種溫度的選擇。
8.根據權利要求6所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺的電源，其特征是電源也可以只向工作臺供電的單電源系統。
9.根據權利要求1所述的手提筆記本電腦的便攜式三溫微型工作臺，其特征是在本發明的用于手提筆記本電腦的便攜式微型工作臺上有夾具，用以使筆記本電腦的底部與工作臺的面部密切接觸，以保障冷、熱量的有效傳導。
【文檔編號】G06F1/20GK204215337SQ201420280338
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】高藝歌, 權澤律, 周磊, 和琳琳, 李思思, 王萍 申請人:李思思