液体冷却单元和用于该液体冷却单元的热交换器的制作方法

专利名称：液体冷却单元和用于该液体冷却单元的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体冷却单元，该液体冷却单元例如结合在诸如笔 记本型个人计算机的电子设备中。
背景技术：
例如，如日本专利申请公报No. 2004-293833中所公开的，液体^^却 单元结合在笔记本型个人计算机中。液体冷却单元包括热交换器。热交 换器包括管，每个管均限定用于冷却剂的流动通道。气流在管之间流动。 气流从流过管的冷却剂吸收热量。冷却剂以这种方式被冷却。
管被设计成在热交换器中沿着平行线延伸。管均形成为圆柱形管道。 由于这些管具有相对较小的截面，所以冷却剂高速流过这些管。冷却剂 只在相当有限的一段时间内能接触管。热量不能充分地从冷却剂传递到 管。冷却剂的热量不能以有效的方式散发到空气中。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于液体冷却单元的热交换器、液 体冷却单元和电子设备，它们能提高热传递效率。
根据本发明的第一方面，提供一种用于液体冷却单元的热交换器， 该热交换器包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对， 从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定扁平空间；第 一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和第二散热片， 所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
所述热交换器允许在所述第一板和所述第二板之间形成扁平空间。 该扁平空间可具有比用于冷却剂的闭合循环回路的圆柱形管道的截面更 大的截面。所述扁平空间用作流动通道。增大的截面能使冷却剂的流速
减小。冷却剂可以缓慢地流过所述扁平空间。因此，冷却剂能与所述第 一板和第二板接触较长的时间。冷却剂的热量充分传递给所述第一板和 所述第二板。提高了散热效率。
另外，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立。所述第二散热 片同样从所述第二板的外表面直立。在相邻的第一散热片之间和在相邻 的第二散热片之间限定气流通道。气流沿着所述第一散热片和所述第二 散热片流动。因此，冷却剂的热量不仅能从第一板和第二板的外表面散 发，而且也能从第一散热片和第二散热片散发。进一步提高了散热效率。
所述热交换器结合在液体冷却单元中。所述液体冷却单元可以包括 闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路中，并 具有接收在电子元件上的导热板；和热交换器，该热交换器插入在^f述 闭合循环回路中，从而吸收冷却剂的热量。在这种情况下，所述热交换 器可以包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从
而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定扁平空间；第一 散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和第二散热片， 所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
所述液体冷却单元可以结合在电子设备中。所述电子设备可以包括
电子元件；闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环 回路中，并具有接收在所述电子元件上的导热板；和热交换器，该热交 换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收冷却剂的热量。在这种情况 下，所述热交换器可以包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板 的正面相对，从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定 扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立； 和第二散热片，所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
根据本发明的第二方面，提供一种用于液体冷却单元的热交换器， 该热交换器包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对， 从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定第一扁平空 间；第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板，该第四板与 所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板在所述第三板和所述第四
板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板
的外表面直立；和第二散热片，所述第二散热片从所述第四板的外表面 直立。
所述热交换器允许在所述第一板和所述第二板之间形成第一扁平空 间。所述热交换器还允许在所述第三板和所述第四板之间形成第二扁平 空间。以这种方式限定平行的空间。第一和第二扁平空间可具有比用于 冷却剂的闭合循环回路的圆柱形管道的截面更大的截面。增大的截面能 使冷却剂的流速减小。冷却剂可以缓慢地流过所述第一和第二扁平空间。 因此，冷却剂与第一板和第二板以及第三板和第四板接触较长的时间。 冷却剂的热量充分传递给第一板和第二板以及第三板和第四板。提高了 散热效率。
另外，所述第一散热片和所述第二散热片分别从所述第一板和所述 第四板的外表面直立。冷却剂的热量不仅能从第一板和第四板的外表面 散发，而且也能从第一散热片和第二散热片散发。另外，在所述第二板 和所述第三板之间限定间隙。气流可穿过该间隙。气流沿着所述第二板 的正面和所述第三板的背面流动。热量能从所述第二板的正面和所述第 三板的背面散发到空气中。因此，进一步提高了散热效率。可以在所述 第二板和所述第三板之间的间隙中放置支柱。
所述热交换器还可包括第五板，该第五板放置在所述第二板和所
述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，该第六板^:置
在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第五板的正面相对，从而沿 着所述第五板在所述第五板和所述第六板之间限定第三扁平空间。
所述热交换器还允许在所述第五板和所述第六板之间形成第三扁平 空间。因此，可进一步增大冷却剂流动通道的截面。冷却剂可以更缓慢 地流过扁平空间。另外，在所述第二板和所述第五板之间以及在所述第 六板和所述第三板之间限定间隙。气流穿过这些间隙。气流沿着所述第 二板的正面、所述第五板的背面、所述第六板的正面和所述第三板的背 面流动。因此，热量能从第二板的正面、第五板的背面、第六板的正面 和第三板的背面散发到空气中。因此，可进一步提高散热效率。应注意，
可以在所述第二板和所述第五板以及所述第六板和所述第三板之间的间 隙中放置支柱。
所述热交换器结合在所述液体冷却单元中。所述液体冷却单元可以 包括闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路
中，所述热接收器具有接收在电子元件上的导热板；和热交换器，该热
交换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收冷却剂的热量。在这种情
况下，所述热交换器可以包括第一板；第二板，该第二板与所述第一
板的正面相对，从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限
定第一扁平空间；第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板， 该第四板与所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板在所述第三板 和所述第四板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从 所述第一板的外表面直立；和第二散热片，所述第二散热片从所述第四 板的外表面直立。
所述液体冷却单元还可包括第五板，该第五板放置在所述第二板 和所述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，该第六板 放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第五板的正面相^f，从 而沿着所述第五板在所述第五板和所述第六板之间限定第三扁平空间。
所述液体冷却单元可以结合在电子设备中。所述电子设备可以包括 电子元件；闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环 回路中，并具有接收在所述电子元件上的导热板；和热交换器，该热交 换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收冷却剂的热量。在这种情况 下，所述热交换器可以包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板 的正面相对，从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定 第一扁平空间；第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板， 该第四板与所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板在所述第三板 和所述第四板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从 所述第一板的外表面直立；和第二散热片，所述第二散热片从所述第四 板的外表面直立。
所述电子设备还可包括第五板，该第五板放置在所述第二板和所
述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，与如上所述的
方式相同，该第六板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第 五板的正面相对，从而沿着所述第五板在所述第五板和所述第六板之间 限定第三扁平空间。


本发明的上述和其他目的、特点和优点通过下面结合附图对优选实
施方式的描述将变得清楚，图中
图1是示意地表示笔记本型个人计算机的立体图，该笔记本型个人
计算机用作根据本发明的第一实施方式的电子设备的具体实施例； 图2是示意地表示笔记本型个人计算机的内部结构的立体图； 图3是示意地表示根据本发明的具体实施方式
的液体冷却单元的平
面图4是示意地表示根据本发明的具体实施例的热接收器的剖视图； 图5是沿着图4中的线5-5剖取的剖视图； 图6是示意地表示风扇单元的局部剖视图7是沿着图6中的线7-7剖取的剖视图，用于示意地表示根据本 发明的具体实施例的热交换器；
图8是沿着图7中的线8-8剖取的剖视图； 图9是流入喷嘴的前视示意图IO是对应于图7的剖视图，示意地表示根据本发明的另一具体实 施例的热交换器；
图11是对应于图7的剖视图，示意地表示根据本发明的又一具体实 施例的热交换器；
图12是对应于图8的剖视图，示意地表示根据本发明的又一具体实 施例的热交换器；
图13是对应于图8的剖视图，示意地表示根据本发明的又一具体实 施例的热交换器；
图14是示意地表示根据本发明的第二实施方式的笔记本型个人计
算机的内部结构的立体图15是示意地表示主体外壳的立体图16是对应于图4的剖视图，示意地表示根据本发明的具体实施例
的热接收器；
图17是沿着图16中的线17-17剖取的剖视图18是对应于图8的剖视图，示意地表示根据本发明的又一具体实 施例的热交换器；和
图19是对应于图8的剖视图，示意地表示根据本发明的又一具体实 施例的热交换器。
具体实施例方式
图1示意地表示笔记本型个人计算机11，该笔记本型个人计算机11 作为根据本发明的第一实施方式的电子设备的具体实施例。笔记本型个 人计算机ll包括薄的第一外壳，即主体外壳12，和第二外壳，即显示器 外壳13。显示器外壳13连接到主体外壳12，以进行相对的旋转运动。 主体外壳12包括基部12a和可拆卸地连接到基部12a.上的盖子12b。输 入装置，诸如键盘14和指向装置15，例如被嵌入在盖子12b的表面中。 使用者操作键盘14和/或指向装置15以输入命令和/或数据。
液晶显示器(LCD)面板模组16例如安装在显示器外壳13中。LCD 面板模组16的屏幕在窗口 17中露出，该窗口 17被限定在显示器外壳13 内。文字和图形显示在屏幕上。使用者根据屏幕上的文字和图形能知道 笔记本型个人计算机11正在进行的操作。显示器外壳13通过相对于主 体外壳12的旋转运动能叠放在主体外壳12上。
如图2所示，印刷电路板单元18设置于限定在主体外壳12中的内 部空间中。印刷电路板单元18包括印刷线路板19和安装在该印刷线路 板的表面上的电子元件，即第一和第二大规模集成电路(LSI)封装体21、 22。第一LSI封装体21例如包括安装在小型基板上的中央处理单元(CPU) 芯片(未示出)。第二 LSI封装体例如包括安装在小型基板上的视频芯片 (未示出)。CPU芯片被设计成例如根据操作系统(OS)和/或应用软件执
行各种处理。视频芯片被设计成例如根据CPU芯片的处理执行图像处理。
存储介质驱动器或存储装置，诸如多功能数码光盘(DVD)驱动器23 和硬盘驱动器，即HDD 24，在印刷线路板19外侧的位置处设置在主体外 壳12的内部空间中。前述操作系统和应用软件可以存储在硬盘驱动器24 中。卡组件25设置在主体外壳12的内部空间中。PC卡(诸如存储器卡、 小型计算机系统接口 (SCSI)卡和局域网(LAN)卡)通过插槽插入在卡 组件25中。卡组件25例如可以安装在印刷线路板19上。
液体冷却单元27设置在主体外壳12的内部空间中的印刷线路板19 上。液体冷却单元27包括被接收在第一 LSI封装体21上的第一热接收 器28。第一热接收器28被设计成吸收在CPU芯片中产生的热量。例如， 可以利用螺钉将第一热接收器28固定到印刷线路板19上。液体冷却单 元27能够形成用于冷却剂的封闭的闭合循环回路。第一热接收器28插 入在该闭合循环回路中。这里，例如丙二醇系列的防冻剂可以用作冷却 剂。后面将详细描述第一热接收器28。
第二热接收器29插入在该闭合循环回路中。第二热接收器29被接 收在第二 LSI封装体22上。第二热接收器29位于第，热接收器28下游 的位置处。第二热接收器29包括被接收在视频芯片上的导热板。这样， 第二热接收器29从视频芯片吸收热量。导热板连接到后面将描述的金属 管上。例如，可以利用螺钉将导热板固定到印刷线路板19上。导热板例 如可以由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。
热交换器31插入在闭合循环回路中，从而从冷却剂吸收热量。热交 换器31位于第二热交换器29下游的位置处。热交换器31与限定在风扇 单元32中的通风开口相对。例如，可以利用螺钉将热交换器31和风扇 单元32固定在印刷线路板19上。热交换器31设置在风扇单元32和限 定在主体外壳12中的空气出口 33之间。风扇单元32产生顺序流动经过 热交换器31和空气出口 33的气流。后面将详细描述热交换器31和风扇 单元32。风扇单元32可以设置在形成于印刷线路板19中的凹槽内。
风扇单元32包括风扇壳体34。风扇壳体34限定预定的内部空间。 在风扇壳体34的顶板和底板中的每一个中都形成有空气入口 35。空气入
口 35在空间上将风扇壳体34的内部空间连接到风扇壳体34的外部空间。 风扇36设置在风扇壳体34的内部空间中。
箱体37插入在闭合循环回路中。箱体37位于热交换器31下游的位 置处。箱体37例如可以由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。例 如，可以利用螺钉将箱体37固定到印刷线路板19上。箱体37用于存储 闭合循环回路中的冷却剂和空气。冷却剂和空气被保持在限定于箱体37 中的存储空间内。在该存储空间中限定有冷却剂出口。冷却剂出口设置 在最接近存储空间的底部的位置处。即使例如冷却剂由于蒸发而从循环 回路泄漏，重力也会将冷却剂保持在存储空间的底部。只有冷却剂被允 许流入冷却剂出口，从而防止空气到达出口喷嘴，后面将详细描述出口 喷嘴。
泵38插入在闭合循环回路中。泵38位于箱体37下游的位置处。第 一热接收器28位于泵38下游的位置处。可以利用螺钉将泵38固定在印 刷线路板19上。例如，可以采用压电泵作为泵38。压电元件结合在压电 泵中。当压电元件响应于电能的供应而振动时，冷却剂从泵38被排放到 第一热接收器28。这样，泵38允许冷却剂循环通过闭合循环回路。泵 38例如可以由具有相对较低的液体渗透性的树脂材料(诸如，聚苯硫醚 PPS)制成。可选的是，例如可以采用级联泵、活塞泵等用作泵38。
如图3所示，管41被用于如下各连接第一热接收器28和第二热 接收器29之间的连接、第二热接收器29和热交换器31之间的连接、热 交换器31和箱体37之间的连接、箱体37和泵38之间的连接、以及泵 38和第一热接收器28之间的连接。管41的端部分别连接到安装在第一 热接收器28、第二热接收器29、热交换器31、箱体37和泵38上的金属 管42。固定件(未示出)，诸如带子，可以用于将管41固定在相应的金 属管42上。
管41例如可以由具有柔性的弹性树脂材料(诸如，橡胶)制成。金 属管42例如可以由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。管41的 弹性用于吸收第一热接收器28、第二热接收器29、热交换器31、箱体 37和泵38之间的相对位置变化。各个管41的长度可以被设置得足够小，
以容许所述相对位置变化。将管41与相应的金属管42分开允许以相对 便利的方式单独地更换第一热接收器28、第二热接收器29、热交换器31 、 箱体37和泵38。
如图4所示，第一热接收器28例如包括盒形外套44。外套44限定 了封闭的内部空间。外套44例如可以由具有导热性的金属材料(诸如， 铝)制成。外套44包括限定平坦的导热板45的底板。在该导热板45上 限定流动通道46。
至少两个流入喷嘴47、 47在导热板45周边外侧的位置处被连接到 外套44上，从而从外部延伸到外套44中。流入喷嘴47、 47具有与流动 通道46的上游端相对的排放开口。流入喷嘴47例如可以形成为圆柱形。 流入喷嘴47可以从金属管42分叉。流入喷嘴47、 47设置成沿着平行线 延伸。在这种情况下，流入喷嘴47、 47可以被设置成相互平行。流动通 道46设计成在流入喷嘴47的延伸部上延伸。
流出喷嘴48在导热板45周边外侧的位置处连接到外套44。流出喷 嘴48具有与流动通道46的下游端相对的流入开口。流出喷嘴48例如可 以形成为圆柱形。流入喷嘴47和流出喷嘴48沿着相同的方向被定向。 当冷却剂从流入喷嘴47流入流动通道46时，冷却剂沿着外套44的内表 面流动。外套44的内表面允许冷却剂转向。因此，冷却剂沿着外套44 的内表面流向流出喷嘴48。冷却剂从流出喷嘴48被排放。冷却剂从导热 板45吸收热量。这样，流动通道46在外套44中呈U形。
散热片49以Z字形的图案布置在导热板45上。散热片49从导热板 45的表面竖直直立。散热片49被设计成沿着冷却剂流动的方向延伸。散 热片49例如可以由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。散热片49 例如可以与导热板45 —体地形成。由于散热片49以Z字形的图案布置， 前述的流动通道46在冷却剂流动的方向上保持在散热片49之间。冷却 剂可以没有滞流地流动经过流动通道46。热量从导热板45传递给散热片 49。冷却剂从散热片49吸收热量。
如图5所示，导热板45被接收在第一 LSI封装体21中的CPU芯片 51上。第一 LSI封装体21可以形成为针栅阵列(PGA)封装。第一 LSI
封装体21例如可以被安装于印刷线路板19上的插槽接收。板状的散热
器52插设在CPU芯片51和导热板45之间。散热器52例如可以由具有 高导热性的金属材料(诸如，铜)制成。散热器52用于以有效的方式将 CPU芯片51的热量传递给导热板45。
外套44包括在流动通道46的下游端和流出喷嘴48之间从导热板45 下凹的凹槽53。凹槽53形成空间54，该空间的高度低于外套44中的流 动通道46。流出喷嘴48被设计成延伸进入空间54。流出喷嘴48的流入 开口因此与导热板45的周边边缘相对。外套44同样地限定了在流动通 道46的上游端和流入喷嘴47， 47之间从导热板45下凹的凹槽53a。凹 槽53a形成空间54a，该空间的高度低于外套44中的流通通道46。流入 喷嘴47、 47被设计成延伸进入空间54a。这样，流入喷嘴47的开口与导 热板45的周边边缘相对。外套44还限定有顶板55。顶板55与导热板 45和凹槽53、 53a相对。
第一热接收器28允许分别在流动通道46的下游端与流出喷嘴48之 间，以及在流动通道46的上游端与流入喷嘴47之间形成凹槽53， 53a。 具体地说，空间54、 54a定位于导热板45周边的外侧，即第一 LSI封装 体21周边的外侧。流出和流入喷嘴48、 47被设计成分别延伸进入空间 54， 54a。因此，与其中流入喷嘴47和流出喷嘴48在第一LSI封装体21 的周边内侧在流动通道46中延伸的情况相比，可以防止外套44的厚度 增大。这使得第一热接收器28从印刷线路板19的正面开始的高度减小。 高度减小的第一热接收器28明显有利于主体外壳12的厚度的减小。
导热板45在外套44中沿着水平方向延伸。由于空间54从流动通道 46下凹，重力迫使冷却剂从流动通道46流入空间54。即使例如冷却剂 由于蒸发而从管41、泵38等从闭合循环回路泄漏，冷却剂也能被稳定地 保持在空间54中。即使空气进入流动通道46，空气也会朝向空间54中 的顶板55上升。因此，尽可能地防止流出喷嘴48吸入空气。这可以防 止空气经过闭合循环回路循环。
如图6所示，风扇36具有所谓的离心风扇的结构。风扇36包括旋 转体56和从旋转体56沿着径向向外延伸的叶片57。当风扇36被驱动以
绕旋转轴线58旋转时，新鲜空气通过风扇壳体34的底板和顶板的空气 入口 35、 35沿着旋转轴线58被引入。风扇36的旋转用于产生沿着离心 方向流动的气流。
在叶片57的轨道外侧的位置处，在风扇壳体34中限定有通风开口 59。热交换器31设置在通风开口 59和空气出口 33之间。离心气流沿着 风扇外壳34的内表面被引导到通风开口 59。这样，空气就从通风开口 59排出。排出的空气顺序流经热交换器31和空气出口 33。热交换器31 被设计成沿着垂直于气流方向的方向延伸。
如图7所示，热交换器31包括平行于基部12a的底表面延伸的第一 平板61。第二平板62与第一平板61的正面相对。第二平板62平行于第 一平板61延伸。第一平板61和第二平板62的周边边缘相互连接。这样， 沿着第一平板61的正面在第一平板61和第二平板62之间限定了扁平的 空间63。扁平空间63用作流动通道。扁平空间63被设计成沿着包含金 属管42的纵向轴线的假想平面延伸。第一平板61和第二平板62例如由 具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。
第一散热片64形成为从第一平板61的外表面竖直直立。第二散热 片65同样形成为从第二平板62的外表面竖直直立。第一散热片64和第 二散热片65被设计成从风扇单元32的通风开口 59向空气出口 33延伸。 气流通道限定在相邻的第一散热片64， 64之间和相邻的第二散热片65， 65之间。气流沿着第一平板61和第二平板62的外表面流动通过气流通 道。第一散热片64和第二散热片65例如由具有导热性的金属材料(诸 如，铝)制成。
如图8所示，扁平空间63沿着水平方向延伸得较宽。因此，与金属 管42的截面相比，扁平空间63形成具有足够大的截面的流动通道。冷 却剂的流速在扁平空间63处被抑制。这样，冷却剂被允许以相对较低的 流速流过扁平空间63。因此，冷却剂接触第一平板61和第二平板62的 时间相对较长。冷却剂的热量能被充分传递给第一平板61和第二平板62。 气流能以有效的方式吸收冷却剂的热量。
现在，假定冷却剂沿着闭合循环回路循环。例如，丙二醇系列的防
冻剂可以用作如上所述的冷却齐IJ。当笔记本型个人计算机11接通时，CPU
芯片51开始风扇单元32的操作。风扇36被驱动以旋转。新鲜空气通过 形成在主体外壳12中的空气入口 (未示出)被引入。空气通过空气入口 35沿着旋转轴线58被引入。气流因此沿着印刷线路板19的正面和背面 流动。同时，CPU芯片51控制泵38的操作。因此在闭合循环回路中形成 冷却剂的循环。
CPU芯片51在其运行过程中产生第一热值或更高热能的热量。CPU 芯片51的热量被传送给第一热接收器28的导热板45和散热片49。流动 通道46中的冷却剂吸收导热板45和散热片49的热量。冷却剂通过流入 喷嘴47、 47而流入流动通道46。这样，在流动通道46中产生两股冷却 剂流。这两股冷却剂流在流动通道46中沿着水平方向扩展。冷却剂没有 滞流地流过流动通道46。冷却剂能以有效的方式吸收导热板45的热量。 这样，CPU芯片51得以冷却。
冷却剂从第一热接收器28流向第二热接收器29。视频芯片在其运行 过程中产生小于第一热值的第二热值的热量，即较低的热能。视频芯片 的热量被传递给第二热接收器29的导热板。金属管42中的冷却剂吸收 导热板的热量。这样，视频芯片被冷却。冷却剂从第二热接收器29流入 热交换器31。在这种情况下，视频芯片产生第二热值的热量，其小于在 CPU芯片51处产生的第一热值的热量。冷却剂首先冷却具有较大热能的 CPU芯片51。 CPU芯片51和视频芯片因此以有效的方式被冷却。
冷却剂流入热交换器31中的扁平空间63。冷却剂的热量被传递给第 一平板61和第二平板62以及第一散热片64和第二散热片65。风扇单元 32产生从通风开口 59至空气出口 33的气流。冷却剂的热量从第一平板 61和第二平板62的外表面以及第一散热片64和第二散热片65的表面散 发到空气中。冷却剂因而得以冷却。该空气通过空气出口 33从主体外壳 12排出。冷却剂流入箱体37。该冷却剂随后从箱体36流入泵38。
笔记本型个人计算机11的液体冷却单元27设置在主体外壳12的内 部空间内。液体冷却单元27的任何元件都没有结合在显示器外壳13中。 因此，在主体外壳12和显示器外壳13之间没有管41和金属管42延伸。
液体冷却单元27在制造笔记本型个人计算机11的加工中能以相对便利 的方式被组装到主体外壳12中。这使得能降低笔记本型个人计算机11
的制造成本。液体冷却单元27也可以相对便利的方式从主体外壳12上 拆下。
另外，例如当笔记本型个人计算机ll放置在桌子上时，主体外壳12 设置在桌子上。如图l中明显示出，主体外壳12呈水平姿势。显示器外 壳13围绕主体外壳12的边缘呈倾斜姿势。由于液体冷却单元27结合在 主体外壳12中，液体冷却单元27的重量用于将笔记本型个人计算机11 的质心定位在较低的位置处。因此允许笔记本型个人计算机11采取稳定 的姿势。
另外，在液体冷却单元27中，第一热接收器28、第二热接收器29、 热交换器31、箱体37和金属管42全部由铝制成。因此，防止了冷却剂
在闭合循环回路中接触除铝之外的其他金属材料。防止冷却剂遭受金属 离子的洗脱(elution)。这使得能防止第一热接收器28、第二热接收器 29、热交换器31、箱体37和金属管42发生腐蚀。这样防止了冷却剂从 闭合循环回路泄漏。
另外，与其中利用圆柱形管来限定流动通道的情况相比，热交换器 31的第一平板61和第二平板62可以在更大的区域与第一散热片64和第 二散热片65接触。这使得能提高散热的效率。而且，扁平空间63被设 计成沿着包含金属管42的纵向轴线的假想平面扩展。即使在冷却剂以减 小的量流动时，冷却剂也能在较大的区域上接触第一平板61和第二平板 62。这使得散热效率进一步得到提高。
如图9所示，流入喷嘴47的顶端例如可以在第一热接收器28中沿 着水平或横向方向扩展。在这种情况下，流入喷嘴47的顶端可以沿着平 行于导热板45和顶板55的方向扩展。流入喷嘴47允许冷却剂通过流入 喷嘴47的顶端在流动通道46中沿着水平方向扩展。冷却剂流在流动通 道46中能沿着水平方向进一步扩展。冷却剂以高效的方式吸收导热板45 和散热片49的热量。
如图10所示，液体冷却单元27可以包括代替前述热交换器31的热
交换器31a。热交换器31a除了前述的第一平板61和第二平板62之外， 还包括第三平板66和第四平板67。第三平板66与第二平板62的正面相 对。第四平板67与第三平板66的正面相对。第三平板66和第四平板67 的周边边缘相互连接。这样，在第三平板66和第四平板67之间沿着第 三平板66的正面限定了扁平空间68。扁平空间68用作流动通道。第三 平板66和第四平板67例如由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。 与前述热交换器31的方式相同，第一散热片64形成为从第一平板 61的外表面竖直直立。同样，第二散热片65形成为从第四平板67的外 表面竖直直立。这样，在第二平板62的正面和第三平板66的背面之间 限定了间隙。该间隙用作从风扇单元32的通风开口 59向空气出口 33延 伸的气流通道。
在第二平板62的正面与第三平板66的背面之间的间隙中设置有支 柱69、 69。支柱69插设在第二平板62和第三平板66之间。支柱69用 于保持第二平板62和第三平板66之间的间隙。在制造热交换器31a的 加工过程中，即使在对第一平板61和第二平板62施加有朝向第三平板 66和第四平板67的推力时，或者即使在对第三平板66和第四平板67施 加有朝向第一平板61和第二平板62的推力时，也能可靠地防止第一至 第四平板61、 62、 66、 67发生变形。这使得能防止第二平板62和第三 平板66之间的间隙的截面减小。
热交换器31a允许形成平行的扁平空间63、 68。冷却剂流过扁平空 间63、 68。流动通道的截面与前述的热交换器31相比能够增大。这使得 冷却剂的流速减小。冷却剂被允许以低速流过扁平空间63、 68。冷却剂 与第一平板61和第二平板62以及第三平板66和第四平板67接触较长 的时间。冷却剂的热量因此能充分地被传递给第一平板61和第二平板62 以及第三平板66和第四平板67。气流以有效的方式从冷却剂吸收热量。
而且，气流流经限定在第二平板62和第三平板66之间的间隙。气 流沿着第二平板62的正面和第三平板66的背面流动。热量从第二平板 62的正面和第三平板66的背面散发到空气中。与前述热交换器31相比， 这使得散热效率得到了提高。
如图11所示，液体冷却单元27可以包括代替前述热交换器31、 31a 的热交换器31b。热交换器31b除了热交换器31a的第一平板61和第二 平板62以及第三平板66和第四平板67之外，还包括第五平板71和第 六平板72。第五平板71与第二平板62的正面相对。第六平板72与第五 平板71的正面相对。第六平板72还与第三平板66的背面相对。第五平 板71和第六平板72的周边边缘相互连接。在第五平板71和第六平板72 之间沿着第五平板71的正面限定有扁平空间73。扁平空间73用作流动 通道。第五平板71和第六平板72例如由具有导热性的金属材料(诸如， 铝)制成。
与前述热交换器31a的方式相同，第一散热片64形成为从第一平板 61的外表面竖直直立。第二散热片65形成为从第四平板67的外表面竖 直直立。在第二平板62的正面和第五平板71的背面之间限定有间隙。 在第六平板72的正面和第三平板66的背面也限定有间隙。这些间隙用 作从风扇单元32的通风开口 59向空气出口 33延伸的气流通道。与如上 所述的方式相同，可以在上述间隙中的每一个中设置支柱69、 69。
沿着热交换器31b中的平行线限定有三个扁平空间63、 68、 73。冷 却剂流动通过扁平空间63、 68、 73。与前述的热交换器31、 31a相比， 流动通道的截面增大。冷却剂可以更低的速度流动通过扁平空间63、 68、 73。气流以与如上所述相同的有效方式从冷却剂吸收热量。可以根据热 交换器31、 31a、 31b中的扁平空间63、 68、 73的数量调节冷却剂的流 速。另外，气流流动经过这些间隙。与前述的热交换器31、 31a相比， 这使得散热效率进一步得到提高。
如图12所示，液体冷却单元27可以包括替换前述的热交换器31、 31a、 31b的热交换器31c。前述热交换器31的第一平板61和第二平板 62分开以沿着热交换器31c中的冷却剂流动的方向相互平行地延伸。具 体地说，热交换器31c包括沿着基准平面延伸的第一平板74，和与第一 平板74的正面相对的第二平板75。在第一平板74和第二平板75之间限 定有扁平空间76。扁平空间76用作流动通道。第一平板74和第二平板 75例如由具有导热性的金属材料(诸如，铝)帝喊。
同样，热交换器31c包括第三平板77和与该第三平板77的正面相 对的第四平板78。第三平板77设计成沿着前述基准平面延伸。在第三平 板77和第四平板78之间限定有扁平空间79。扁平空间79用作流动通道。 扁平空间79设计成平行于扁平空间76延伸。在这种情况下，沿着从通 风幵口 59至空气出口 33的气流方向限定的扁平空间76的长度L1可以 被设置得等于以类似方式限定的扁平空间79的长度L2。第三平板77和 第四平板78例如由具有导热性的金属材料(诸如，铝)制成。
如图13所示，液体冷却单元27可以利用热交换器31d来替换热交 换器31c。前述热交换器31c的扁平空间76、 79的长度L1、 L2在热交换 器31d中被改变。这里，扁平空间79的长度L2可以设置成大于扁平空 间76的长度L1。可选的是，扁平空间79的长度L2可以设置成小于扁平 空间76的长度L1。
图14示意地表示笔记本型个人计算机lla的内部结构，该笔记本型
个人计算机作为根据本发明第二实施方式的电子元件的具体实施例。笔 记本型个人计算机lla包括设置在主体外壳12的内部空间中的液体冷却 单元27a。液体冷却单元27a包括第一热接收器81、第二热接收器82和 热交换器83，用来替换前述的第一热接收器28、第二热接收器29和热 交换器31。在液体冷却单元27a中形成封闭的闭合循环回路。第一热接 收器81插入在闭合循环回路中。相同的附图标记表示与前述笔记本型个 人计算机11的结构或元件相等同的结构或元件。
液体冷却单元27a的风扇单元32设置在闭合循环回路的外侧。箱体 37和泵38设置在印刷线路板19周边的外侧。箱体37设置在印刷线路板 19和DVD驱动器23之间。泵38设置在印刷线路板19和硬盘驱动器24 之间。例如，可以利用螺钉将箱体37和泵38固定到基部12a的底板上。 应注意，例如可以在基部12a的底板上形成开口 (未示出)。在这种情况 下，可以通过底板的开口更换箱体37和泵38。
在印刷线路板19和箱体37之间以及印刷线路板19和泵38之间的 空间中设置分隔板84。分隔板84可以从基部12a的底板竖直直立。分隔 板84用于使包含印刷线路板19的空间与包含箱体37和泵38的空间分
隔开。因此，防止了空气在用于印刷线路板19的空间以及用于箱体37
和泵38的空间之间流动。可以防止用于箱体37和泵38的空间接收已力人 用于印刷线路板19的空间中的第一 LSI封装体21和第二 LSI封装体22 吸收热量的气流。因此，防止了箱体37和泵38的温度升高。防止了冷 却剂在泵38中蒸发。
如图15所示> 在基部12a的底板中限定第一空气入口 85和第二空 气入口 86。新鲜空气从外部通过第一空气入口 85和第二空气入口 86辛皮 引入主体外壳12的内部空间。这里，第一空气入口 85与主体外壳12的 内部空间中的箱体37相对。第二空气入口 86与主体外壳12的内部空间 中的泵38相对。这样，箱体37和泵38可以暴露于主体外壳12外部的 新鲜空气。第一空气入口 85和第二空气入口 86可以在基部12a的底板 中相互结合。
在主体外壳12的底表面的四个角部上形成有垫87。垫87从主体外 壳12的底表面伸出。垫87例如可以由弹性树脂材料(诸如，橡胶)制 成。当笔记本型个人计算机lla放置在桌子上时，主体外壳12通过垫87 放置在桌面上。垫87用于在主体外壳12的底表面与桌面之间形成间隙。 因此，防止第一空气入口 85和第二空气入口 86被桌面封闭。
如图16所示，流入喷嘴47、 47和流出喷嘴48在第一热接收器81 中彼此相对。因此，流动通道46在导热板45上从流入喷嘴47、 47向流 出喷嘴48笔直延伸。如图17所示，流入喷嘴47被设计成延伸进入空间 54a。流出喷嘴48同样被设计成延伸进入空间54。与如上所述的方式相 同，流入喷嘴47和流出喷嘴48在第一 LSI封装体21的周边外侧的^:置 处连接到流动通道46。这能防止外套44的厚度增大。
如图18所示，热交换器83以与前述的热交换器31c相同的方式限 定了沿着平行线延伸的扁平空间76、 79。 一对平行的金属管42连接到热 交换器83的一端。冷却剂因此通过其中一个金属管42流入扁平空间79 的一端。冷却剂流动经过扁平空间79而到达扁平空间76的一端。冷却 剂从扁平空间76的另一端流入另一金属管42。这样，冷却剂可以与第一 平板74和第二平板75以及第三平板76和第四平板77接触较长的时间。
同时，流动通道变窄。冷却剂可以没有滞流地流动通过流动通道。气》H 能以有效的方式吸收冷却剂的热量。
当以上述方式将扁平空间76、 79限定为沿着平行线延伸时，热交换
器83使得金属管42、 42集中定位在热交换器83的一端处。金属管42 不必连接到热交换器83的另一端。这使得热交换器83的尺寸减小。另 外，金属管42的位置可以根据电子元件在印刷线路板19上的位置而改 变。热交换器83有利于实现电子元件在主体外壳12的内部空间中广泛 可能的结构布置。
与前述笔记本型个人计算机11的方式相同，泵38允许冷却剂循环 通过笔记本型个人计算机lla中的闭合循环回路。CPU芯片51的热量传 递至第一热接收器81。视频芯片的热量传递至第二热接收器82。因lt匕 冷却剂的温度上升。冷却剂从第二热接收器82流入热交换器83。冷却剂 的热量通过热交换器83散发到空气中。冷却剂因此得到冷却。气流通过 空气出口 33从主体外壳12排出。被冷却的冷却剂流入箱体37。
CPU芯片51和视频芯片的热量还传递至印刷线路板19。热量通过印 刷线路板19上的线路图案在印刷线路板19上扩散。由于箱体37和泵38 设置在印刷线路板19周边的外侧，因此能可靠地防止箱体37和泵38从 印刷线路板19接收热量。这防止箱体37和泵38中的冷却剂的温度升高。 箱体37和泵38有利于热量从冷却剂散发到主体外壳12的内部空间。
另外，箱体37和泵38分别与第一空气入口 85和第二空气入口 86 相对。新鲜空气通过第一空气入口 85和第二空气入口 86被引入主体外 壳12。箱体37和泵38暴露于新鲜空气。箱体37和泵38中的冷却齐ij的 热量能从箱体37和泵38散发到新鲜空气中。冷却剂的热量不仅能在热 交换器83处而且也能在箱体37和泵38处散发到空气中。冷却剂以高效 的方式得到冷却。
如图19所示，与在热交换器31d中的方式相同，可以在热交换器83 中改变扁平空间76、 79的长度Ll、 L2。这样，扁平空间79的长度L2设 置成大于扁平空间76的长度L1。可选的是，扁平空间79的长度L2可以 设置成小于扁平空间76的长度Ll。
除了笔记本型个人计算机之外，液体冷却单元27、 27a还可以结合 到其他电子设备中，诸如个人数字助理(PDA)、台式机、服务器计算禾几
权利要求
1、一种用于液体冷却单元的热交换器，该热交换器包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和第二散热片，所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
2、 一种用于液体冷却单元的热交换器，该热交换器包括 第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板 在所述第一板和所述第二板之间限定第一扁平空间； 第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板，该第四板与所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板 在所述第三板和所述第四板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和 第二散热片，所述第二散热片从所述第四板的外表面直立。
3、 根据权利要求2所述的热交换器，该热交换器还包括 第五板，该第五板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，该第六板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述 第五板的正面相对，从而沿着所述第五板在所述第五板和所述第六板之 间限定第三扁平空间。
4、 一种液体冷却单元，该液体冷却单元包括-闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路中，并具有接收在 电子元件上的导热板；和热交换器，该热交换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收冷却 剂的热量，其中 所述热交换器包括 第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板在所述第一板和所述第二板之间限定扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和 第二散热片，所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
5、 一种液体冷却单元，该液体冷却单元包括闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路中，并具有接收在 电子元件上的导热板；和热交换器，该热交换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收7令却 剂的热量，其中所述热交换器包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板 在所述第一板和所述第二板之间限定第一扁平空间； 第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板，该第四板与所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板 在所述第三板和所述第四板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；禾口 第二散热片，所述第二散热片从所述第四板的外表面直立。
6、 根据权利要求5所述的液体冷却单元，该液体冷却单元还包括 第五板，该第五板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，该第六板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与戶月述 第五板的正面相对，从而沿着所述第五板在所述第五板和所述第六板之 间限定第三扁平空间。
7、 一种电子设备，该电子设备包括 电子元件； 闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路中，并具有接收在 所述电子元件上的导热板；和热交换器，该热交换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收7令却 剂的热量，其中所述热交换器包括-第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板 在所述第一板和所述第二板之间限定扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和 第二散热片，所述第二散热片从所述第二板的外表面直立。
8、 一种电子设备，该电子设备包括 电子元件；闭合循环回路；热接收器，该热接收器插入在所述闭合循环回路中，并具有接收在 所述电子元件上的导热板；和热交换器，该热交换器插入在所述闭合循环回路中，从而吸收冷却 剂的热量，其中所述热交换器包括第一板；第二板，该第二板与所述第一板的正面相对，从而沿着所述第一板 在所述第一板和所述第二板之间限定第一扁平空间； 第三板，该第三板与所述第二板的正面相对；第四板，该第四板与所述第三板的正面相对，从而沿着所述第三板 在所述第三板和所述第四板之间限定第二扁平空间；第一散热片，所述第一散热片从所述第一板的外表面直立；和 第二散热片，所述第二散热片从所述第四板的外表面直立。
9、 根据权利要求8所述的电子设备，该电子设备还包括 第五板，该第五板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与所述第二板的正面相对；和第六板，该第六板放置在所述第二板和所述第三板之间，并与^f述 第五板的正面相对，从而沿着所述第五板在所述第五板和所述第六板之 间限定第三扁平空间。
全文摘要
本发明提供一种液体冷却单元和用于该液体冷却单元的热接收器。所述热交换器可以在第一板和第二板之间形成扁平空间。所述热交换器插入在用于冷却剂的闭合循环回路中。所述扁平空间的截面可以大于闭合循环回路的圆柱形管道的截面。所述扁平空间用作流动通道。增大的截面能使冷却剂的流速减小。冷却剂可以缓慢地流过扁平空间。因此，冷却剂与第一板和第二板接触的时间较长。冷却剂的热量充分传递给第一板和第二板。提高了散热效率。
文档编号H01L23/473GK101115379SQ20071013909
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者大西益生, 服部正彦, 角田洋介, 铃木真纯, 青木亨匡 申请人:富士通株式会社