专利名称：结合有冷却单元的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如便携式计算机这样的电子设备，其中结合有液体冷却型冷却单元，该冷却单元使用了利用液态冷却剂来对发热组件(比如CPU)进行冷却的散热器。
背景技术：
CPU被结合入诸如便携式计算机这样的电子设备中。CPU在工作的同时产生的热量会随着CPU数据处理速度的升高而增加，或者随着CPU执行越来越多的功能而增加。CPU的温度越高，其工作效率就越低，或者更有可能无法进行工作。
为了高效地冷却CPU，在近年来已经使用了所谓“液体冷却型”冷却系统。这种冷却系统使用了一种比热远远高于空气的液态冷却剂，以便对CPU进行冷却。
常规的冷却系统具有热接收部分、散热部分、冷却剂通道以及风扇。热接收部分从CPU接收热量。散热部分散发出由CPU产生的热量。冷却剂通道中填充有液态冷却剂，由这些液态冷却剂将热量从所述热接收部分传送至散热部分。风扇将冷却空气供给所述散热部分。
散热部分具有导管和大量的散热片。由于在热接收部分处进行热交换而被加热的液态冷却剂通过所述导管发生流动。散热片以相互间隔开的方式排列成排。所述导管穿过这些散热片的中部。比如借助于焊接或者类似方式，所述导管在其外周表面处热连接在所述散热片上。
风扇包括风扇壳体和设置于该风扇壳体中的叶轮。风扇壳体具有出口，冷却空气通过该出口排出。所述出口敞口至所述散热部分。通过所述出口排出的冷却空气穿过散热片之间的间隙。这些冷却空气会将经由所述导管从液态冷却剂传送至散热片的热量带走。在散热部分处被加热的液态冷却剂由此随着与所述冷却空气交换热量而得以冷却。例如，日本专利特开(KOKAI)公告2003-101272和2002-258472均公开了结合有冷却单元的电子设备，其中冷却单元均具有这样的散热部分和风扇。
在这些公告中公开的冷却单元内，散热部分被设置在风扇壳体的外侧。风扇壳体上的出口形状会不可避免地限制所述散热部分的尺寸以及散热片的数目。由此，所述散热部分无法具有一个足够的散热面积。因此，所述散热部分无法有效地散发出由CPU产生并且被吸收入液态冷却剂内的热量。
发明概述本发明的目的在于提供一种电子设备，其中可以高效地散发出由发热组件产生并且被吸收入液态冷却剂内的热量，并且由于进行热交换而被加热的冷却空气沿着一个特殊方向顺畅地从设备外壳中排出。
为了实现本发明的目的，一种根据本发明的电子设备包括外壳，其具有排气口并且包含有发热组件；热接收部分，其被热连接在所述发热组件上；散热元件，其散发出来自于所述发热组件的热量；循环路径，液态冷却剂通过该循环路径在所述热接收部分与散热元件之间循环；用于排出空气的叶轮；以及壳体，其包括供空气进入的入口和面对着所述排气口的出口，并且其包含所述叶轮和所述循环路径的一部分。
根据本发明，从发热组件传导至液态冷却剂的热量可以利用一个较大面积进行散发，或者从叶轮的整个圆周散发出去。还有，所述壳体防止了由于与液态冷却剂进行热交换而被加热的冷却空气散失到所述叶轮的圆周。热的冷却空气由此沿着一个相对于所述壳体的特殊方向通过所述壳体上的出口排出。因此，热的冷却空气可以顺畅地从所述外壳中排出。
本发明的其它目的和优点将在下面的描述中予以陈述，并且部分将从这些描述中得知，或者可以通过实践本发明得以领会。本发明的目的和优点可以借助于在下文中特别指出的手段和组合实现和获得。
附图简述结合入本说明书并且构成本说明书一部分的附图，示出了本发明的一些实施例，并且与前面给出的概述和下面给出的对实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。
图1是一个根据本发明第一实施例的便携式计算机的透视图；图2是根据第一实施例的便携式计算机的局部剖开侧视图，示出了包含有一个冷却单元的主机单元的内部结构；图3是根据本发明第一实施例的便携式计算机的底部视图；图4是结合入本发明第一实施例中的冷却单元的局部剖开平面视图；图5是一个剖视图，示出了在本发明第一实施例中安装于印刷线路板上的CPU与泵单元之间的位置关系；图6是用在本发明第一实施例中的泵单元的分解透视图；图7是设置于本发明第一实施例中的泵外壳的透视图；图8是设置于本发明第一实施例中的泵外壳的平面视图；图9是结合入第一实施例中的散热器的剖视图，示出了叶轮、散热元件以及壳体之间的位置关系；图10是结合入本发明第一实施例中的散热器的剖视图；图11是用在第一实施例中的散热器的剖视图，描绘了散热片与冷却剂通道之间的位置关系；图12是一个分解透视图，示出了本发明第一实施例中的散热片与冷却剂通道之间的位置关系；图13是用在本发明第一实施例中的散热元件的透视图；图14是结合入本发明第二实施例中的散热器的剖视图，示出了散热片与冷却剂通道之间的位置关系；图15是结合入本发明第三实施例中的冷却单元的局部剖开平面视图；图16是结合入本发明第四实施例中的冷却单元的局部剖开平面视图；图17是设置于本发明第五实施例中的冷却单元的局部剖开平面视图；图18是设置于本发明第六实施例中的散热器的剖视图；图19是用在本发明第七实施例中的散热元件的平面视图；图20是一个沿着图19中的线F20-F20的剖视图；图21是用在本发明第八实施例中的散热元件的平面视图；图22是用在本发明第八实施例中的散热元件的底部视图；图23是一个透视图，示意性地示出了用在第八实施例中的散热元件；图24是用在第八实施例中的散热元件的侧视图；而图25是一个散热元件沿着图21中的线F25-F25的剖视图。
具体实施例方式
参照图1至13，将对本发明的第一实施例进行描述。
图1至3描绘了一个便携式计算机1，它是一个根据本发明的电子设备。该便携式计算机1包括主机单元2和显示单元3。主机单元2具有被加工成扁平箱子状的第一外壳4。该第一外壳4具有顶壁4a、底壁4b、前壁4c、左右侧壁4d以及后壁4e。顶壁4a上支撑着键盘5。
至少第一外壳4上的一个壁比如底壁4b由诸如镁合金这样的金属制成。底壁4b具有凸起部6和凹陷部7。凸起部6位于底壁4b的后半部分处，其向下凸起，超过底壁4b的前半部分。凹陷部7紧接着设置于凸起部6之前，从而在第一外壳4的底部上形成一个凹槽。凹陷部7在外壳4的宽度方向上延伸，相对于外壳4的宽度方向位于中点处。
一对第一支腿8a和8b被设置在凸起部6的底部上。类似地，一对第二支腿9a和9b被设置在底壁4b的前部上。第一支腿8a和8b在第一外壳4的宽度方向上间隔开。第二支腿9a和9b也是如此。
图2示出了比如位于桌面11上的便携式计算机1。第一支腿8a和8b以及第二支腿9a和9b与桌面11发生接触。在这种状况下，第一外壳4发生倾斜，与后边缘相比前边缘处于一个较低位置处。由此，在凸起部6与桌面11之间形成一个间隙12，并且在底壁4b与桌面11之间形成另外一个间隙12。
如图2和3所示，第一外壳4的后壁4e上具有多个第一排气口13。这些第一排气口13沿着第一外壳4的宽度方向排列成排。第一外壳4上的凸起部6具有分隔壁14。该分隔壁14位于凸起部6与凹陷部7之间。该分隔壁14上具有多个第二排气口15。第二排气口15也沿着第一外壳4的宽度方向排列成排。它们均开口向由凹陷部7限定出的凹槽。
显示单元3具有第二外壳17和一液晶显示面板18。第二外壳17保持住液晶显示面板18。液晶显示面板18具有一个屏幕18a。该屏幕18a通过形成于第二外壳17前方的开口19显露于该第二外壳的外侧。
第二外壳17借助于铰链(未示出)铰接在第一外壳4的后边缘上。显示单元3可以由此在闭合位置与打开位置之间旋转。在闭合位置处，显示单元3位于主机单元2上，从上方覆盖住键盘5。在打开位置处，显示单元3直立在主机单元2上，显露出键盘5和屏幕18a。
如图2和4所示，第一外壳4包含有印刷线路板20。CPU 21在印刷线路板20的后部安装于该线路板20上。CPU 21是便携式计算机1中的热源。CPU 21具有基座22和IC芯片23。如图5中所示，IC芯片23被安装在基座22的中部上。该IC芯片23随着其高速工作来执行许多功能，会产生出许多热量。必须对IC芯片23进行冷却。否则，其将无法保持良好运转。
如图4所示，第一外壳4包含有液体冷却型冷却单元24。该冷却单元24比如利用防冻液体来对CPU 21进行冷却。其包括泵单元25、散热器26以及循环路径27。
正如从图5至7中所看到的那样，泵单元25具有泵外壳28，该泵外壳28还用作热接收部分。泵外壳28被加工成扁平箱子状并且具有四个拐角。其包括壳主体29和顶盖30。壳主体29略微大于CPU 21，并且由导热性优越的金属制成，比如铝合金。
壳主体29具有凹陷部31，其向上开口。该凹陷部31的底壁32与CPU 21相对。底壁32的下表面平整，用作受热表面33。顶盖30由合成树脂制成，并且封闭住凹陷部31的开口。
圆环状分隔壁34将泵外壳28的内部分为泵腔室35和存储槽36。存储槽36用于盛装液态冷却剂并且环绕在泵腔室35的周围。分隔壁34直立在壳主体29的底壁32上。其具有连通孔37，该连通孔37将泵腔室35与存储槽36连通起来。
与壳主体29一体式形成输入导管38和输出导管39。导管38和39相互平行延伸，并且相互间隔开。输入导管38的上游端部从壳主体29的侧面向外突伸。输入导管38的下游端部敞口至存储槽36的内部，并且面对着形成于分隔壁34上的连通孔37。如图8所示，在连通孔37与输入导管38的下游端部处形成一个间隙40。即使泵外壳28改变位置，该间隙40仍然保持低于盛装在存储槽36中的液态冷却剂的高度。
输出导管39的下游端部从壳主体29的所述侧面向外突伸。输出导管39的上游端部穿过分隔壁34并且开口向泵腔室35。
在泵外壳28的泵腔室35中，设置有被加工成盘状的叶轮41。该叶轮41被安装在轴42上。轴42在泵外壳28的顶盖30与壳主体29的底壁32之间延伸。
泵外壳28包含有马达43。该马达43用于使得叶轮41发生旋转。其具有转子44和定子45。转子44被加工成圆环状。该转子44被固定在叶轮41的顶部上，与叶轮41轴向对齐，并且被设置在泵腔室35中。转子44保持着磁体46。该磁体46具有多个正极和多个负极，并且可以在转子44和叶轮41旋转时发生旋转。
定子45被设置在一个形成于顶盖30上表面上的凹槽47中。该凹槽47位于转子44中。定子45由此被固定在转子44中，与转子44轴向对齐。顶盖30在其上表面上保持有一个控制板48。该控制板48被设计成对马达43进行控制。其被电连接在定子45上。
在便携式计算机1的电源开关被打开的同时，电能被供送至定子45。供送至定子45的电能被转换成一个磁场，该磁场环绕定子45发生旋转。磁场作用于由转子44保持着的磁体46上。由此，在定子45与磁体46之间产生一个转矩，迫使转子44发生旋转。因此，叶轮41将如图6中箭头所示那样顺时针旋转。
螺钉50将一块托板51固定在顶盖30的上表面上。该托板51覆盖并且遮蔽住定子45和控制板48。
泵单元25位于印刷线路板20上并且从上方覆盖住CPU 21。如图5所示，该泵单元25的泵外壳28与印刷线路板20一起被紧固在底壁4b上。四个凸台52从底壁4b向上凸起，并且位于泵外壳28的四个拐角处。各个凸台52的远端部均与印刷线路板20发生接触。
如图4中所示，泵外壳28具有四个分别形成于四个拐角处的孔。四个螺钉53从上方延伸穿过这些孔。螺钉53穿过顶盖30、壳主体29以及印刷线路板20，并且螺接在凸台52中。由此，螺钉53将泵单元25和印刷线路板20紧固在底壁4b上。此外，壳主体29的受热表面33被热耦合在CPU 21中的IC芯片23上。
如图2中所示，冷却单元24的散热器26被设置在第一外壳4上的凸起部6中。该散热器26是一个散热部分。如图10中所示，其具有风扇54和散热元件55。风扇54具有风扇壳体56和离心叶轮57。壳体56由主体58和顶板59组成。主体58与第一外壳4的底壁4b一体式成形。
换句话说，凸起部6具有一个弯曲壁60。如图9所示，弯曲壁60具有三个部分60a、60b和60c。第一部分60a呈半圆形。第二部分60b从第一部分60a的一个端部直线延伸。第三部分60c也从第一部分60a的另一端部直线延伸。第二部分60b和第三部分60c相互间隔开并且平行延伸。壳体56的顶板59被固定在弯曲壁60的上边缘上，并且与凸起部6的底部相对。
壳体56具有一对入口62a和62b以及一对出口63a和63b。入口62a敞口于顶板59的中部。另外一个入口62b开口于凸起部6的底部，并且与入口62a相对。网状护罩64覆盖住入口62b。在入口62b中设置有一个被加工成盘状的马达支撑件65。
出口63a和63b均形成于主体58的弯曲壁60上。出口63a由第二部分60b的远侧边缘、第三部分60c的远侧边缘以及顶板59的边缘限定而成。该出口63a具有沿着第一外壳4的宽度方向延伸的细长开口。其敞口至形成于后壁4e上的第一排气口13。另外一个出口63b形成于弯曲壁60的第一部分60a上。其横跨壳体56的中心C1面朝着出口63a。出口63b开口向形成于分隔壁14上的第二排气口15。
叶轮57被设置在壳体56中。该叶轮57具有中空的圆柱形凸台66和多个叶片67。叶片67沿着凸台66的径向从凸台66的外周表面开始延伸。扁平马达68被安置在凸台66中，并且由主体58上的马达支撑件65提供支撑。叶轮57由此被设置在一侧的入口62a与另外一侧的入口62b之间。
如图9中箭头所示，马达68使得叶轮57逆时针旋转。随着叶轮57如此旋转，在入口62a和62b中形成负压。空气由此通过入口62a和62b被抽吸至叶轮57的中部。借助于离心力，由此吸入的空气被沿着径向从叶轮57的外周排出。
叶轮57具有一个旋转中心R1。该中心R1偏离壳体56的中心C1的距离为L，接近弯曲壁60的第二部分60b。
在叶轮57的外周与壳体56的弯曲壁60之间形成一个间隙G。由于叶轮57的离心性，该间隙G沿着叶轮57的旋转方向逐步增大。间隙G在壳体56中限定出一个螺旋腔室71。腔室71被设计成收集来自于叶轮57外周的空气，并且将这些空气供向出口63a和63b。腔室71将空气的运动能量转换成压力能量。
如图9所示，螺旋腔室71的形状由弯曲壁60的第一部分60a限定而成。该腔室71具有一个起始位置P1和一个终止位置P2。起始位置P1位于弯曲壁60的第二部分60b处，并且与出口63a的一个端部相邻。终止位置P2叶轮57的旋转方向以预定的角度偏离起始位置P1。叶轮57的外周与弯曲壁60之间的间隙G在起始位置P1处最窄，从起始位置P1朝向终止位置P2逐步增大。
散热器26的散热元件55设置在叶轮57与壳体56的弯曲壁60之间，并且暴露至螺旋腔室71。如图9至13中所示，散热元件55具有一条冷却剂通道73和多个散热片74。冷却剂通道73比如是一根具有扁平横剖面的铜管。通道73的横剖面具有长轴L1和短轴L2。冷却剂通道73被加工成圆环状，与叶轮57共轴并且环绕在叶轮57的周围。该冷却剂通道73位于凸起部6的底部上，同时短轴L2沿着第一外壳4的厚度方向延伸。冷却剂通道73由此热耦合在第一外壳4上。
冷却剂通道73具有上游端部73a和下游端部73b。上游端部73a和下游端部73b沿着叶轮57的径向向外延伸并且相互平行。冷却剂通道73的上游端部73a具有圆形横剖面，并且用作供冷却剂流入的冷却剂入口76。类似地，冷却剂通道73的下游端部73b也具有圆形横剖面。该下游端部73b用作供冷却剂排出的冷却剂出口77。
冷却剂通道73的冷却剂入口76和冷却剂出口77均从壳体56开始延伸。具体来说，它们均在螺旋腔室71中位于起始位置P1与终止位置P2之间，穿过弯曲壁60的第一部分60a并且从壳体56开始延伸。由此，在螺旋腔室71中一个接近起始位置P1的位置处，冷却剂入口76和冷却剂出口77从壳体56突伸出来，在这里弯曲壁60与叶轮57的外周之间形成了间隙G。
各个散热片74均是一块长方形板，并且由导热性优越的金属材料制成，比如铝合金。这些散热片74沿着叶轮57的径向延伸，并且沿着叶轮57的周向相互间隔开。
沿着第一外壳4的厚度方向，散热片74直立起来。这些散热片74在下端部处比如借助于焊接固定在冷却剂通道73的上表面上。由此，这些散热片74以一定的距离间隔开并且热耦合在冷却剂通道73上。散热片74在上端部处热耦合在壳体56的顶板59上。
如图4所示，冷却单元24中的循环路径27具有第一导管80和第二导管81。第一导管80使得泵外壳28的输出导管39与冷却剂通道73的冷却剂入口76连通。第二导管81使得泵外壳28的输入导管38与冷却剂通道73的冷却剂出口77连通。
也就是说，散热元件55中的冷却剂通道73用作连接第一导管80和第二导管81的通道。由此，液态冷却剂通过第一导管80、第二导管81以及冷却剂通道73在泵单元25与散热器26之间循环。
如图4中所示，冷却剂通道73具有第一至第三散热区域82a至82c。第一散热区域82a是一个高温的液态冷却剂从第一导管80流动至此的区域。冷却剂通道73的上游端部73a位于该第一散热区域82a中。第一散热区域82a由此处于高于任何其它散热区域的温度。该第一散热区域82a从弯曲壁60的第二部分60b朝向出口63a延伸，并且与该出口63a相对。
冷却剂通道73的第二散热区域82b位于第一散热区域82a的下游。该第二散热区域82b面对着弯曲壁60的第三部分60c，并且在叶轮57与弯曲壁60之间的间隙G的最宽部分处位于螺旋腔室71中。
冷却剂通道73的第三散热区域82c位于第二散热区域82b的下游。冷却剂通道73的下游端部73b位于该第三散热区域82c中。该第三散热区域82c由此处于低于任何其它散热区域的稳定。该第三散热区域82c延伸弯曲壁60的第一部分60a延伸，并且与出口63b相对。
下面将对冷却单元24如何进行工作进行解释。
在便携式计算机1进行工作时，CPU 21中的IC芯片23会发热。由IC芯片23产生的热量通过受热表面33传导至泵外壳28。设置于泵外壳28中的泵腔室35和存储槽36中填充有液态冷却剂。这些液态冷却剂由此吸收大部分传导至泵外壳28的热量。
在便携式计算机1上的电源开关被打开的同时，电能被供送至马达43中的定子45。在定子45与由转子44保持住的磁体46之间产生出一个转矩。该转矩驱动转子45，使得叶轮41发生旋转。随着叶轮41发生旋转，向泵腔室35中的液态冷却剂施加一个压力。液态冷却剂受迫通过输出导管39流出。这些液态冷却剂随后通过第一导管80流入散热器26之内。
更确切地说，借助于在泵外壳28中进行热交换而被加热的液态冷却剂经由冷却剂入口76供入冷却剂通道73之内。冷却剂通过冷却剂通道73朝向冷却剂出口77流动。在冷却剂如此流动的同时，由IC芯片23产生的热量被传送至冷却剂通道73并且由此被传送至散热片74。
在第一实施例中，冷却剂通道73被热耦合在凸起部6上。由此，由于向第一外壳4发生热传导，所以从液态冷却剂传送至冷却剂通道73的热量散布在第一外壳4中。此外，散热片74将从液态冷却剂传送至它们的热量散发至壳体56的顶板59。这是因为散热片74热连接在顶板59上的缘故。由此，第一外壳4的表面和顶板59的表面可以被用作散热表面。这样有助于增强散热器26的散热能力。
当在便携式计算机1工作的同时散热器26中的叶轮57发生旋转时，其沿着径向供给空气。由此供给的空气是冷却空气，流过任何两个相邻的散热片74之间的间隙。散热片74和冷却剂通道73得以冷却。换句话说，所述冷却空气会从散热片74和通道73带走大部分热量。
通过散热片74之间的间隙流出的冷却空气会流入设置于壳体56中的螺旋腔室71内。该螺旋腔室71将这些空气的运动能量转换成压力能量。由此，螺旋腔室71中的压力从起始位置P1向终止位置P2逐步升高。最终，空气的流速在壳体56的出口63a和63b处很高。已经冷却了散热元件55的冷却空气可以由此被高效地从壳体56中排出。
壳体56的出口63a面对着第一外壳4的第一排气口13。壳体56的另外一个出口63b面对着第一外壳4的第二排气口15。由此，通过出口63a排出的空气会经由第一排气口13流向第一外壳4的后面，如图2中箭头指示的那样。通过另外一个出口63b排出的空气经由第二排气口15流向第一外壳4的底壁4b。
只要便携式计算机1被防止在桌面11上，那么第二排气口15将保持敞口至底壁4b与桌面11之间的间隙12。通过第二排气口15排出的冷却空气会通过间隙12在第一外壳4的外侧流动。由此，桌面11不会阻碍冷却空气的流动。
借助于在散热器26中进行热交换而被冷却的液态冷却剂通过第二导管81流动，从冷却剂出口77流向泵外壳28的输入导管38。液态冷却剂通过间隙40被从输入导管38的下游端部供入存储槽36内。如果在流过冷却剂通道73的液态冷却剂中存在气泡，那么这些气泡可以在存储槽36中从冷却剂中去除。
液态冷却剂经由连通孔37被从存储槽36抽入泵腔室35内。在泵腔室35中向液态冷却剂施加一个压力。液态冷却剂由此通过输出导管39被回送入散热器26之内。
这种冷却循环重复进行，用以将IC芯片23的热量传送至散热器26中的散热元件55。随着冷却空气流过散热元件55上的散热元件74之间的间隙，热量被从便携式计算机1中散发出去。
在如前所述构造而成的散热器26中，热的液态冷却剂流过其中的冷却剂通道73环绕在风扇54中的叶轮57的周围，并且热连接在散热片74上。散热片74沿着叶轮57的径向延伸。来自于叶轮57整个圆周的冷却空气可以由此高效地对冷却剂通道73和散热片74进行冷却。
散热元件55可以由此从叶轮57的整个圆周散发已经被液态冷却剂吸收的IC芯片23的热量。
叶轮57和散热元件44被设置在具有出口63a和63b的壳体56中。来自于叶轮57圆周的冷却空气首先穿过散热元件55中的散热片74之间的间隙，并且随后穿过第一外壳4上的第一排气口13和第二排气口15。最后，冷却空气被从便携式计算机1中排出。由此，壳体56可以确定出已经借助于在散热器26中进行热交换而被加热的冷却空气的排放方向。这样就能够高效地从第一外壳4中排出热的冷却空气，无需使得其环绕散热器26发生循环。
在第一实施例中，叶轮57被定位成其旋转中心R1偏离壳体56的中心C1。由此在壳体56中形成螺旋腔室71。该螺旋腔室71将壳体的运动能量转换成压力能量。由此，已经冷却了散热元件55的冷却空气可以通过壳体56的出口63a和63b高效地从壳体56中排出。
散热器26的冷却剂通道73具有第一散热区域82a，借助于在泵外壳28中进行热交换而被加热的液态冷却剂会首先流动至此。该第一散热区域82a与壳体56上的出口63a相对。由此，热的液态冷却剂在被导引至冷却剂通道73之后，朝向出口63a流动。最终，已经冷却了第一散热区域82a的冷却空气，即冷却了冷却剂通道73中温度最高的区域的冷却空气，通过出口63a和第一排气口13从第一外壳4中排出，不会在壳体56中流动。
由此，可以降低冷却剂通道73中的热量对壳体56的影响。这样有助于提高散热器26的散热效率。
在前述散热器26中，散热元件55被设置在风扇54的壳体56中并且环绕在叶轮57的周围。散热元件55和叶轮57由此被保持在壳体56中，形成一个整体式单元。构件55和叶轮57由此处于所希望的精确位置关系。最终，来自于叶轮57外周的冷却空气可以均匀地供给散热元件55。这样也有助于提高散热器26的散热效率。
此外，在散热器26中，冷却剂通道73的冷却剂入口76和冷却剂出口77均从壳体56开始延伸，穿过螺旋腔室71的起始位置P1，在这里壳体56的弯曲壁60与叶轮57的外周之间的间隙G最窄。由此，无论是冷却剂入口76或者是冷却剂出口77，均横跨螺旋腔室71的一部分延伸，在所述部分处冷却空气具有一个较高压力。这样就降低了对冷却空气的阻力，使得能够高效地排出空气。
本发明并不局限于前述的第一实施例。图14示出了本发明的第二在第二实施例中，第一外壳4上的凸起部6的底部具有一条沟槽91。该沟槽91被加工成圆弧状，沿着冷却剂通道73延伸。冷却剂通道73被装配在沟槽91中，并且被焊接在沟槽91的底部上。
在第二实施例中，冷却剂通道73被相对于壳体56的主体58精确定位。这样有助于提高散热器26的组装效率。此外，凸起部6和冷却剂通道73以较大面积发生接触。液态冷却剂中传导至冷却剂通道73的热量可以由此高效地通过凸起部6传送至第一外壳4。
图15示出了本发明的第三实施例。
该第三实施例与第一实施例的不同之处在于，用于吸收CPU 21的热量的热接收部分100和用于在液态冷却剂上施加压力来迫使冷却剂流出的泵101相互分开。在任何其它结构方面本第三实施例均与第一实施例相同。由此，与第一实施例中相同的组件被标记为相同的附图标记，并且将不再予以描述。
如图15所示，热接收部分100具有一个外壳102。该外壳102被加工成一个扁平正方形箱子状并且具有四个拐角。壳体102略微大于CPU 21。该壳体102具有一个受热腔室(未示出)，液态冷却剂可以在其中流动。壳体102具有冷却剂入口103和冷却剂出口104。入口103和出口104均开口向所述受热腔室，并且从外壳102的一侧突伸出来。
外壳102位于印刷线路板20上，并且从上方覆盖住CPU 21。外壳102借助于螺钉105紧固在印刷线路板20上。由此，外壳102被热连接在CPU 21上。在外壳102中流动的液态冷却剂从CPU 21吸收热量。
循环路径27中的第一导管80使得热接收部分100上的冷却剂出口104与散热元件55上的冷却剂入口76连通。泵101被设置在第二导管81的中部上。由此，液态冷却剂通过第一导管80和第二导管81在热接收部分100与散热器26之间循环。
在第三实施例中，借助于在热接收部分100处进行热交换而被加热的液态冷却剂可以被导引至散热器26中的冷却剂通道73。这样就获得了与第一实施例中相同的优点。
在第三实施例中，泵101被设置在第二导管81上。尽管如此，泵101的位置并不局限于此。相反，泵101可以比如被设置在第一导管80上，由该第一导管80在热接收部分100处将液态冷却剂的热量导引至散热器26。
图16示出了本发明的第四实施例。
该第四实施例与第一实施例的不同之处在于冷却空气被从散热器26中排出的方向。在任何其它结构方面本第四实施例均与第一实施例相同。由此，与第一实施例中相同的组件被标记为相同的附图标记，并且将不再予以描述。
如图16所示，第一外壳4具有一个拐角120，该拐角120由左侧壁4d与后壁4e限定而成。左侧壁4d上具有多个第一排气口121。这些第一排气口121沿着第一外壳4的厚度方向间隔开。后壁4e上具有多个第二排气口122。这些第二排气口122沿着第一外壳4的宽度方向间隔开。
安装于印刷线路板20上的CPU 21位于拐角120的前方。泵单元25被热耦合在CPU 21上。泵外壳28上的输入导管38和输出导管39朝向拐角120突伸出来。
散热器26设置在第一外壳4的拐角120中。该散热器26的主体58具有一对出口123a和123b。这些出口123a和123b被形成于主体58的弯曲壁60上。
出口123a位于第二部分60b的远端部与第三部分60c的远端部之间。出口123a具有沿着第一外壳4的深度方向细长的开口；该开口敞口至左侧壁4d上的第一排气口121。另外一个出口123b形成于弯曲壁60的第三部分60c上，并且沿着第一外壳4的宽度方向细长。出口123b与出口123a相邻，并且垂直于出口123a进行延伸。出口123b开口向后壁4e上的第二排气口122。
冷却剂通道73的第一散热区域82a从弯曲壁60的第二部分60b朝向出口123a延伸，并且面对着该出口123a。冷却剂通道73的第二散热区域82b位于螺旋腔室71的一部分中，在这里叶轮57与弯曲壁60之间的间隙G最宽。第二散热区域82b与出口123b相对。冷却剂通道73的第三散热区域82c面对着弯曲壁60的第一部分60a。
在第四实施例中，当叶轮57在散热器26中旋转时，叶轮57也沿着径向从其外周供给空气。由此供给的空气是冷却空气，其流过散热片74之间的间隙，并且对散热元件55进行冷却。
包含有叶轮57和散热元件55的壳体56具有两个出口123a和123b，它们相邻设置。来自于出口123a的冷却空气经由第一排气口121从第一外壳4的左侧供给。另一方面，来自于另一出口123b的冷却空气经由第二排气口122从第一外壳4的左后侧供给。
冷却剂通道73的第一散热区域82a面对着壳体56上的出口123a，热的液态冷却剂首先流动至第一散热区域82a。冷却剂通道73的第二散热区域82b面对着另外一个出口123b，该第二散热区域82b位于第一散热区域82a的下游。
热的液态冷却剂由此在被导引入冷却剂通道73之后流向出口123a，并且流向出口123b。最终，已经冷却了第一散热区域82a和第二散热区域82b的空气通过第一排气口121和第二排气口122从第一外壳4中排出，无需在壳体56中流动。
由此，可以降低冷却剂通道73处的热量对壳体56的影响。这样有助于提高散热器26的散热效率。
图17示出了本发明的第五实施例。
该第五实施例与第四实施例的不同之处在于CPU 21的位置和冷却单元24的方位。在任何其它结构方面本第五实施例均与第四实施例相同。由此，与第四实施例中相同的组件被标记为相同的附图标记，并且将不再予以描述。
如图17所示，安装于印刷线路板20上的CPU 21位于拐角120的右侧。泵单元25的泵外壳28被热耦合在CPU 21上。泵外壳28上的输入导管28和输出导管39朝向拐角120突伸出来。
散热器26设置在第一外壳4的拐角120中。散热器26上的一个出口123a具有沿着第一外壳4的宽度方向细长的开口，并且开口向后壁4e上的第二排气口122。散热器26上的另外一个出口123b具有沿着第一外壳4的厚度方向细长的开口，并且开口向侧壁4d上的第一排气口121。
在由此构造而成的第五实施例中，通过出口123a从散热器26流出的冷却空气通过第二排气口122从第一外壳4的后方排出。通过另一出口123b从散热器26流出的冷却空气通过第一排气口121从左侧壁4d排出。
在散热器26的冷却剂通道73中，热的液态冷却剂首先流动至此的第一散热区域82a与壳体56上的出口123a相对。位于第一散热区域82a下游的第二散热区域82b与壳体56的另外一个出口123b相对。
热的液态冷却剂由此在被导引入冷却剂通道73之后流向出口123a，并且流向出口123b。最终，在空气已经冷却了第一散热区域82a和第二散热区域82b，即冷却剂通道73上的高温区域之后，已经冷却了第一散热区域82a和第二散热区域82b的空气首先通过出口123a和123b并且随后通过第一排气口121和第二排气口122从第一外壳4中排出，无需在壳体56中流动。这样可以降低冷却剂通道73处的热量对壳体56的影响，如同第四实施例中那样。
图18示出了本发明的第六实施例。
该第六实施例的特征在于散热器26的壳体130是一个不与第一外壳4一体的组件。在任何其它结构方面本第六实施例均与第一实施例相同。由此，与第一实施例中相同的组件被标记为相同的附图标记，并且将不再予以描述。
散热器26的壳体130由导热性优越的金属材料制成，比如铝合金。如图18所示，壳体130具有底壁131和多个侧壁132。底壁131上具有入口133和马达支撑件134。该马达支撑件134被设置在入口133内侧。马达支撑件134支撑起马达68，叶轮57连接在该马达68上。叶轮57位于入口62a与133之间。底壁131比如借助于螺钉紧固在凸起部6的内表面上。底壁131上的入口133与形成于凸起部6底部的开口135连通。开口135由护罩64覆盖起来。
侧壁132从底壁131的边缘直立起来，并且环绕在叶轮57的周围。在侧壁132中，两个相对的侧壁分别具有出口63a和出口63b。出口63a和63b横跨叶轮57相互面对。
液态冷却剂在其中流动的冷却剂通道73位于底壁131上。该冷却剂通道73由此被热耦合在壳体130上。
图19和20示出了本发明的第七实施例。
该第七实施例与第一实施例的不同之处主要在于散热元件55中的冷却剂通道140的形状。
如图19所示，冷却剂通道140具有三条通道141、142和143。第一通道141和第二通道142相互平行地从散热元件55的一个端部延伸至另外一个端部。第三通道143将第一通道141的下游端部与第二通道142的上游端部连接起来。
第一通道141和第二通道142均呈弧状，均环绕叶轮57。第一通道141环绕第二通道142。
第一通道141的上游端部与第二通道142的下游端部相互平行地从散热元件55的一个端部突伸出来。第三通道143位于散热元件55的端部之间。第一通道141利用第一导管80在上游端部处连接于泵单元25中的输出导管39上。第二通道142通过第二导管81在下游端部处连接于泵单元25的输入导管38上。
通道141、142和143均为具有扁平横剖面的导管144。正如从图20中看到的那样，各根导管144的横剖面均具有长轴L1和短轴S1，长轴L1沿着散热片74的长度方向延伸，短轴S1沿着散热片74的高度方向延伸。
各个散热片74均具有两个U形第一槽口145a和第二槽口145b。槽口145a和145b沿着散热片74的长度方向间隔开。第一通道141被装配在各个散热片74上的第一槽口145a中，并且被焊接在散热片74的下边缘上。第二通道142被装配在各个散热片74上的第二槽口145a中，并且被焊接在散热片74的下边缘上。由此，第一通道141和第二通道142被热连接在散热片74上。
一个被弯曲成弧状的连接板146被焊接在散热片74的上边缘上。散热片74利用第一通道141、第二通道142以及连接板146相互耦合起来。散热片74由此以预定的距离相互间隔开。
在由此构造而成的第七实施例中，借助于在泵外壳28中进行热交换而被加热的液态冷却剂被泵送入冷却剂通道140中的第一通道141内。在到达第一通道141的下游端部之后，液态冷却剂将通过第三通道143流入第二通道142之内。最终，液态冷却剂到达第二通道142的下游端部。随着液态冷却剂如此流动，冷却剂已经从IC芯片23吸收的热量被从导管144传送至散热片74。
换句话说，从泵外壳28导引至冷却剂通道140的液态冷却剂会从散热元件55的一个端部流向另外一个端部，并且从构件55的另外一个端部流向前述端部。这就意味着冷却剂通道140是散热元件55长度的两倍。热量被从第一通道141和第二通道142传导至各个散热片74。
此外，第一通道141装配在各个散热片74上的第一槽口145a中，并且第二通道142被装配在各个散热片74上的第二槽口145b中。由此，各个散热片74均以一个较大面积与第一通道141和第二通道142发生接触。热量由此被从在第一通道141和第二通道142中流动的液态冷却剂高效地传导至散热片74。
最终，散热片74的表面稳定会升高。也就是说，热量被轻易地传导至各个散热片74上的每个部分。液态冷却剂中的热量可以被高效地从散热片74散发出来。散热器26可以由此高效地散发出热量。
在第七实施例中，加热后的液态冷却剂首先流入其中的第一通道141环绕在第二通道142的周围。从叶轮57外周供给的冷却空气首先穿过各个散热片74与第二通道142的交界处，并且随后穿过各个散热片74与第一通道141的交界处，正如图20中由箭头示出的那样。
在流入第二通道142之前，液态冷却剂已经借助于在散热片74处进行热交换而在第一通道中被以某种程度冷却。由于热的液态冷却剂会流入第一通道141内，所以在第一通道141与各个散热片74之间交界处的温度高于在第二通道142与各个散热片74之间交界处的温度。
在第七实施例中，第一通道141与散热片74之间的交界处比第二通道142与散热片74之间的交界处更为位于冷却空气的下游。由此，已经穿过第一通道141与散热片74之间交界处并且被加热的冷却空气不被导引至穿过第二通道142与散热片74之间交界处的冷却空气。由此，热的冷却空气不会影响第二通道142。
这样就防止了从散热器26返回至泵单元25的液态冷却剂被加热到较高的温度。
图21至25示出了本发明的第八实施例。
该第八实施例与第一实施例的不同之处主要在于散热元件55中的冷却剂通道160的形状。
如图21至23中所示，冷却剂通道160具有三条供冷却剂流动的通道161至163。第一至第三通道161至163均由具有扁平横剖面的导管构成。
第一通道161被弯曲成弧状，环绕在叶轮57的周围并且在散热片74的上边缘之间延伸。该第一通道161的上游端部位于散热元件55的一个端部处。该第一通道161的下游端部位于散热元件55的另外一个端部处。第一导管80连接第一通道161的上游端部连接到泵单元25中的输出导管39上。如图25所示，第一通道161被装配在形成于各个散热片74的上边缘上的槽口165中，并且被焊接在其上边缘上。
第二通道162被弯曲成环状，环绕在叶轮57的周围并且在散热片74的下边缘之间延伸。该第二通道162的上游端部位于散热元件55的一个端部处。该第二通道162的下游端部位于散热元件55的另外一个端部上。第二导管82将第二通道162的下游端部连接在泵单元25中的输入导管38上。如图25所示，第二通道162被装配在形成于各个散热片74的下边缘上的槽口166中，并且被焊接在其下边缘上。
第三通道163从散热元件55的一个端部延伸至另外一个端部。该第三通道163沿着散热片74的高度方向发生倾斜，将第一通道161的下游端部与第二通道162的上游端部连接起来。
一对第一连接板167a和167b被焊接在各个散热片74的上边缘上。两个连接板167a和167b均被弯曲成圆弧状。类似地，一对第二连接板168a和168b被焊接在各个散热片74的下边缘上。两个连接板168a和168b也均被弯曲成圆弧状。由此，第一通道161、第二通道162以及连接板167a、167b、168a、168b将散热片74连接起来，并且以预定的距离相互间隔开。
在前述的第八实施例中，在泵外壳28中被加热的液态冷却剂首先流入第一通道161。冷却剂随后横跨散热片74的上边缘进行流动。在到达第一通道161的下游端部之后，液态冷却剂通过第三通道163流入第二通道162之内。冷却剂横跨散热片74的下边缘进一步流动。随着液态冷却剂如此流动，热量被从液态冷却剂传导至散热片74。
在第八实施例中，从泵外壳28泵入散热器26内的液态冷却剂首先流过第一通道161，并且随后流过第二通道162。由于第一通道161和第二通道162环绕在叶轮57的周围，所以液态冷却剂两次环绕叶轮57流动。这就意味着，冷却剂通道160是散热元件55长度的两倍。热量被从第一通道161和第二通道162传导至各个散热片74。
此外，第一通道161装配在形成于各个散热片74的上边缘上的槽口165中，并且第二通道162被装配在形成于各个散热片74的下边缘上的槽口166中。各个散热片74由此以一个较大面积与第一通道161和第二通道162发生接触。热量被从在第一通道161和第二通道162中流动的液态冷却剂中高效地传导至散热片74。
如图23所示，第三通道163从第一通道161的下游端部至第二通道162的上游端部向下倾斜。液态冷却剂由此在第三通道163中向下流动。无需抵抗重力作用泵送液态冷却剂。这样就减小了针对在第一通道161、第二通道162、第三通道163中流动的液态冷却剂的阻力。
由此，泵单元25迫使液态冷却剂流出的工作负荷降低。液态冷却剂可以在泵单元25与散热器26之间循环，无需施加大的驱动力。
本发明并不局限于前述实施例。相反，可以在不脱离本发明的范围和精神的条件下进行各种改变和改进。
例如，在任何前述实施例中所述壳体均具有两个出口，并且冷却空气被沿着不同方向排出。尽管如此，所述壳体可以仅具有一个出口。
还有，所述发热组件并不局限于CPU。比如可以是一个芯片组。包含所述冷却单元的外壳也并不局限于由金属制成，在本发明中壳体可以由合成树脂制成。
对于本技术领域中那些熟练人员来说，将轻易获得其它优点和改进。因此，本发明在其广泛方面并不局限于在此示出和描述的具体细节和代表性实施例。因此，在不脱离总体发明构思的精神或范围的条件下可以进行各种改进，总体发明构思由所附权利要求以及它们的等效描述加以限定。
权利要求
1.一种电子设备，其特征在于包括外壳(4)，其具有排气口(13，15)并且包含有发热组件(21)；热接收部分(28)，其被热连接在发热组件(21)上；散热元件(55)，其散发来自于发热组件(21)的热量；循环路径(27)，液态冷却剂通过该循环路径(27)在热接收部分(28)与散热元件(55)之间循环；用于排出空气的叶轮(57)；以及壳体(56)，其包括供空气进入的入口(62a，62b)和面对着排气口(13，15)的出口(63a，63b)，该壳体内包含叶轮(57)和循环路径(27)的一部分。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述散热元件(55)包含在壳体(56)中，并且被热连接在循环路径(27)的所述部分上。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，循环路径(27)的所述部分环绕叶轮(57)。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述叶轮(57)由循环路径(27)的所述部分环绕。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于还包括泵(25)，其迫使液态冷却剂在循环路径(27)中循环，所述热接收部分(28)形成于泵(25)的外侧。
全文摘要
一种电子设备，包括外壳(4)、热接收部分(28)、散热元件(55)、循环路径(27)、以及壳体(56)。壳体(14)具有排气口(13，15)。热接收部分(28)被热连接在发热组件(21)上，散热元件(55)散发来自于发热组件(21)的热量，在热接收部分(28)与散热元件(55)之间，液态冷却剂在循环路径(27)中循环，壳体(56)具有入口(62a，62b)和出口(63a，63b)，空气通过入口(62a，62b)流入壳体(56)之内，出口(63a，63b)与排气口(13，15)相对，壳体(56)包含有叶轮(57)和循环路径(27)的一部分。
文档编号H01L23/473GK1694611SQ20051006709
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年4月30日
发明者畑由喜彦, 富冈健太郎 申请人:株式会社东芝