专利名称：液体循环式冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使液体在系统内循环将由发热体产生的热量经由液体传递到散热空间进行散热的液体循环式冷却装置，特别是涉及在搭载在电子机器上的场合该电子机器可上下颠倒地设置的液体循环式冷却装置。
背景技术：
近年来，电子机器的高性能化迅速发展，特别是收放在主体内的中央运算处理装置(CPUCentral Processing Unit)等电路部件或电源装置的发热量增大，希望提高向外部的散热性。
作为促进发热体散热的装置，将导热性优良的金属制散热片设置在CPU等发热体上以空气冷却该散热片的冷却装置虽己被公知，但空冷式的冷却装置存在的弊端是，由于需要相应于散热量的散热片的散热面积而导致装置的大型化。另外，近年来伴随要求电子机器的高速运算处理性和多功能性，CPU的发热量有增大的倾向，在空冷式的冷却装置中，散热性几乎达到了极限。
作为改善散热性的装置，已知的有使用冷却液等导热介质的液体循环式冷却装置(例如，参照专利文献1-日本特开2003-209210号公报，图2)。
图8是表示现有技术的液体循环式冷却装置的回路的简略图。该液体循环式冷却装置50具备使液体循环的循环泵51；与发热元件等被冷却物连接、有效地将热量从被冷却物传递给液体的吸热体53；配置在散热空间、向机器筐体外散热的散热器52；设置在散热器52的上方、储存循环的液体的储备箱56；设置在散热器52的下方的液体箱57；连接各部件、由挠性管或刚性管构成的管道54及对散热器52吹风进行强制空冷的风扇55。
在该液体循环式冷却装置50中，通过驱动循环泵51使液体在循环回路中循环，由吸热体53接受由发热元件等被冷却物产生的热量并传递给液体，由循环的液体输送到散热器52并用风扇55进行强制空冷散热。
在该液体循环式冷却装置50中，储备箱56虽是考虑到从各部件的连接部分或部件表面的液体渗透等，为使系统的液体保有量维持恒定而设置的，但在接近电子机器设置的场合，必须采用防止液体渗漏的密封结构。但在密闭结构中，因液体的温度变化会导致系统内的压力变化。特别是因为液体的温度上升时压力也上升，所以，在储备箱56内不仅设置液体56A还设置空气层56B以便使其能适应压力的上升。另外，由于在空气混入循环泵51或散热器52、吸热体53的情况下，性能明显下降，所以，储备箱56的位置一般配置在系统的最高位置。
然而，在电子机器使用时的设置状态被固定了的场合，虽然可以将储备箱56的位置一直保持在机器内的最上方，但是，因使用者随意使用而改变了设置姿势的场合、即上下颠倒的场合，储备箱56将处于最下方。
图9表示使图8的液体循环式冷却装置50上下颠倒了的场合的回路的简略图。该场合，液体箱57位于散热器52的上方，液体从散热器52经由液体箱57向循环泵51的方向流动。然而在液体箱57内，由于空气层57B处于液体57A的上部，致使在液体流到液体箱57的下游一侧的配管54时，空气也流入配管54内。空气混入配管54时会使液体的循环性下降，致使循环功能明显降低。
这样，作为电子机器的使用时的设置状态上下颠倒的情况，可列举例如投影机。投影机有平放着使用的场合和安装在顶部的情况，在将液体循环式冷却装置搭载在投影机上的场合，要求适应这种姿势的变化(上下颠倒)。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种在搭载在电子机器上的场合可以上下颠倒该电子机器的液体循环式冷却装置为了实现上述目的，本发明的液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间的上游一侧和下游一侧分别设置储存上述液体的储备箱，以便在上述装置的运转中在下游一侧一直用上述液体充满该储备箱的液体排出口。
还有，为了实现上述目的，本发明的液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间设置具有中间部分和分别设置在该中间部分的垂直方向的上下的储备箱的热交换器，以便在上述装置的运转中一直用上述液体充满位于上述中间部分的下游一侧的储备箱的液体排出口。
在上述液体循环式冷却装置中，上述液体也能够一直充满位于上述中间部分的上游一侧的储备箱的液体导入口。
再有，为了实现上述目的，本发明的液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间设置具有中间部分和分别设置在该中间部分的水平方向的左右的储备箱的热交换器，以便在上述装置的运转中一直用上述液体充满位于上述中间部分的下游一侧的储备箱的液体排出口。
在上述液体循环式冷却装置中，上述液体也能够一直充满位于上述中间部分的上游一侧的储备箱的液体导入口。
作为上述热交换器，使用由管、散热片、及液体箱构成的「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器，上述液体箱也能够兼作储备箱。
在上述热交换器的外部也能够设置强制冷却该热交换器的风扇。
在本发明的液体循环式冷却装置中，在散热空间的上游一侧和下游一侧分别设置储存液体的储备箱，在装置的运转中，由于采用至少在下游一侧一直以液体充满该储备箱的液体排出口的结构，即使上下颠倒地设置也能够防止空气流入储备箱以外的系统内。因此，可以上下颠倒地设置电子机器，从而可以扩大液体循环式冷却装置的适用范围。
图1是表示本发明的第1实施例的液体循环式冷却装置的回路的简略图。
图2是用于本发明的第1实施例的液体循环式冷却装置的热交换器的放大图，(a)是侧视图、(b)是正视图。
图3是表示上下颠倒地配置本发明的第1实施例的液体循环式冷却装置的场合的回路的简略图。
图4是表示本发明的第2实施例的液体循环式冷却装置的回路的简略图。
图5是用于本发明的第2实施例的液体循环式冷却装置的热交换器的放大图，(a)是侧视图、(b)是正视图。
图6是表示上下颠倒地配置本发明的第2实施例的液体循环式冷却装置的场合的回路的简略图。
图7是用于本发明的第3实施例的液体循环式冷却装置的热交换器的放大图，(a)是侧视图、(b)是俯视图。
图8是表示现有技术的液体循环式冷却装置的回路的简略图。
图9是表示上下颠倒现有技术的液体循环式冷却装置的场合的回路的简略图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1图1是表示本发明的第1实施例的液体循环式冷却装置的回路的简略图。该液体循环式冷却装置10具备使水等液体循环的循环泵11；配置在散热空间、向机器筐体外散热的热交换器12；与发热元件等被冷却物连接、有效地将热量从被冷却物传递给液体的吸热体13；连接各部件间、将冷风给与由挠性管或固定配管组成的配管14及热交换器12进行强制空冷的风扇15。
热交换器12由中间部分18、形成于该中间部分18的图中垂直方向上方的储备箱16及形成于该中间部分18的图中下方的储备箱17构成，并且它们做成一体。储备箱16及储备箱17在内部具有相同容量的空间。在储备箱17内的整个空间内都充满了液体，但在储备箱16内具有液体16A及空气层16B。
图2是热交换器12的放大图，(a)是侧视图、(b)是正视图。该热交换器12使用「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器，它由中间部分18、设置在该中间部分18的图中上方的储备箱16、及设置在该中间部分18的图中下方的储备箱17构成。
中间部分18使用的是通过钎焊将由散热性优良的铝等金属形成的褶皱状散热片121与由铝等金属构成的扁平状管122做成一体的「波纹状直接散热片中间部分」。
另外，储备箱16及储备箱17使用「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器的上下两个液体箱，它们的尺寸做成使其一起作为储备箱具有所需要的容量。
储备箱16及储备箱17在内部具有相同容积的空间。还有，在储备箱16上，在其底面一侧设有液体可以流入、排出的液体循环口123，在储备箱17上，在其上面一侧也形成同样的液体循环口124。这些液体循环口123、124能够与图1所示的配管14连接。
再有，在储备箱16的侧面设有用于注入液体或调节空气压力的注入及排气嘴125。
储备箱16及储备箱17内部的容积根据整个系统的容积和用于吸收随着液体温度上升时的体积增加的内压增加量的空气量及整个系统的液体损失量(液体渗透量)所决定。另外，注入及排气嘴125除注入液体以外的时间被堵塞。
以下，参照图1及图2对液体循环式冷却装置10的动作进行说明。
首先，在图1中，驱动液体循环泵11时，便输送充满液体循环系统的液体。吸热体13将从作为被冷却物的发热体热传导的热量传递给液体。液体经由配管14被输送到热交换器12中。如图2(a)所示，在热交换器12中，液体由设置在储备箱16上的液体循环口123流入时，液体经由储备箱16通过中间部分18。在中间部分18中，如图2(b)所示，液体通过管122时，由与管122做成一体的散热片121散热。空气由风扇15(参照图1)送入热交换器12，促进散热片121的散热。输送到储备箱17的液体从液体循环口124流出，经由配管14送入循环泵11(参照图1)。在这一系列流动中，液体循环系统因液体接受被冷却物的热量而温度上升致使内部压力增大，储备箱16内的空气层16B作为缓冲器吸收压力上升部分。
其次，参照图3对上下颠倒地配置该液体循环式冷却装置10的场合的动作进行说明。
图3是表示上下颠倒地配置本发明的第1实施例的液体循环式冷却装置的场合的回路的简略图。该场合，驱动液体循环泵11时，充满液体循环系统的液体向箭头方向输送，将由作为被冷却物的发热体热传导的热量传递给吸热体13。液体经由配管14被输送到热交换器12的储备箱16，在通过中间部分18时散热并经由储备箱17送入液体循环泵11。
这样，在图3中，储备箱17将位于中间部分18的上方，液体从中间部分18经由储备箱17向循环泵11流动。这时，由于在储备箱17内空气层17B处于液体7A的上部，使得液体的排出口(图2的液体循环口124)充满液体，所以在向储备箱17的下游一侧的配管14流动时，空气不会流入配管14。因此，即使在上下颠倒了液体循环式冷却装置10的场合，空气也不会混入配管14，从而能够防止伴随液体的循环性下降而致使流量下降或循环泵停止等。
当使用上述第1实施例的液体循环式冷却装置10时，可得到以下效果。
(1)在储备箱16及储备箱17中，由于各自在中间部分18的侧面上设置了液体循环口123、124，因而，即使在搭载的电子机器上下颠倒的场合，液体循环口123、124也一直充满液体，空气也不会混入配管14，从而能够防止伴随液体的循环性下降而致使流量下降或循环泵停止等。
(2)作为热交换器12，由于使用「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器，使上下液体箱一部分兼作储备箱，所以不用个别设置多个储备箱也能够使管122一直充满冷却液体。因此，能够简化液体循环回路的结构，抑制零部件增加及搭载空间的增加，确保良好的散热性的同时能够实现电子机器的小型化、低成本化。
(3)由于在散热器12的储备箱16、17上设置了吸收液体循环系统的压力上升部分的空气层16B、17B，所以能够吸收伴随液体循环系统中的温度变化而引起的压力上升。
实施例2图4是表示本发明的第2实施例的液体循环式冷却装置的回路的简略图。该液体循环式冷却装置20具备使液体循环的循环泵21；配置在散热空间、向机器筐体外散热的热交换器22；与发热元件等被冷却物连接、有效地将热量由被冷却物传递给液体的吸热体23；连结各部件间、将冷风给与由挠性管或固定配管组成的配管24及热交换器22以进行强制空冷的风扇25。
热交换器22由中间部分18、形成于该中间部分18的图中左侧的储备箱26、及形成于上述中间部分18的图中右侧的储备箱27构成，并且它们做成一体。储备箱26及储备箱27在内部具有相同容量的空间。在储备箱26内具有液体26A及空气层26B，在储备箱27内具有液体27A及空气层27B。
图5是热交换器22的放大图，(a)是侧视图、(b)是俯视图。该热交换器22使用「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器，由中间部分18、设置在中间部分18的图中左侧的储备箱26、设置在中间部分18的右侧的储备箱27构成。
中间部分18与第1实施例的装置10同样地做成。
储备箱26及储备箱27在内部具有相同容积的空间。另外，在储备箱26上，在其右侧的中间部分18一侧设有液体可以流入和排出的液体循环口223，在储备箱27上，在其左侧的中间部分18一侧也形成同样的液体循环口224。这些液体循环口123、124能够与图4所示的配管24连接。并且在储备箱26上还设有用于注入液体或调节空气压力的注入及排气嘴225。
下面，参照图4及图5对液体循环式冷却装置20的动作进行说明。
首先，在图4中，驱动液体循环泵21时，便输送充满液体循环系统的液体。吸热体23将从作为被冷却物的发热体热传导的热量传递给液体。液体经由配管24被输送到热交换器22中。如图5(a)所示，在热交换器22中，液体由设置在储备箱27上的液体循环口224流入时，液体经由储备箱27通过中间部分18。在中间部分18中，如图5(b)所示，液体在通过管122时，由与管122做成一体的散热片121散热。空气由风扇25(参照图4)送入热交换器22，促进散热片121的散热。输送到储备箱27的液体从液体循环口224流出，经由配管24送入循环泵21(参照图4)。
其次，参照图6对上下颠倒地配置该液体循环式冷却装置20的场合的动作进行说明。
图6是表示上下颠倒地配置本发明的第2实施例的液体循环式冷却装置20的场合的回路的简略图。在这种情况下驱动液体循环泵21时，充满液体循环系统的液体向箭头方向输送，将从作为被冷却物的发热体热传导的热量传递给吸热体23。液体经由配管24被输送到热交换器22的储备箱27，在通过中间部分18时散热并经由储备箱26被送入循环泵21。
这样，在图6中，液体从中间部分18经由储备箱26向循环泵21流动。这时，由于在储备箱26内空气层26C存在于液体26A的上部，使得液体的排出口(图5的液体循环口223)充满液体，所以在向储备箱26的下游一侧的配管24流动时，空气不会流入配管24。因此，即使在上下颠倒了液体循环式冷却装置20的场合，空气也不会混入配管24，从而能够防止伴随液体的循环性下降而致使流量下降或循环泵停止等。
在上述第2实施例的液体循环式冷却装置20中也可获得与第1实施例的液体循环式冷却装置10相同的效果。
实施例3图7是表示用于第3实施例的液体循环式冷却装置的热交换器32的结构图，(a)是侧视图、(b)是俯视图。
该热交换器32使用「波纹状直接散热片中间部分」式结构的热交换器，由中间部分18、设置在该中间部分18的图中左侧的储备箱36、设置在中间部分18的右侧的储备箱37构成。
在该热交换器32中，在储备箱36的侧面设有可以流入和排出液体的液体循环口323，在储备箱37的侧面形成同样的液体循环口324，在储备箱36的上方，除了设有用于注入液体或调节空气压力的注入及排气嘴325以外，还具有与热交换器22相同的结构。通过以该热交换器32取代图4所示的液体循环式冷却装置的热交换器22，就能够获得与第2实施例的液体循环式冷却装置20相同的效果。
另外，在上述的实施例中，虽然是在热交换器内设置2个储备箱的结构，不过也可以做成设置3个以上的结构。还有，虽然是以在空气的通过中将中间部分18做成一层的结构来说明的，不过根据散热量也可以做成2层或2层以上。再有，虽然未将冷却液体的储备箱做成个别设置的结构，不过也可以在液体循环系统中个别设置。
还有，通过在储备箱上设置液体位置检测器，就能够在储备箱内的冷却液体减少的情况下发出警报以便能够补充冷却液体。
权利要求
1.一种液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间的上游一侧和下游一侧分别设置储存上述液体的储备箱，以便在上述装置的运转中在下游一侧一直用上述液体充满该储备箱的液体排出口。
2.一种液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间设置具有中间部分和分别设置在该中间部分的垂直方向的上下的储备箱的热交换器，以便在上述装置的运转中一直用上述液体充满位于上述中间部分的下游一侧的储备箱的液体排出口。
3.一种液体循环式冷却装置，在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热，其特征在于在上述散热空间设置具有中间部分和分别设置在该中间部分的水平方向的左右的储备箱的热交换器，以便在上述装置的运转中一直用上述液体充满位于上述中间部分的下游一侧的储备箱的液体排出口。
4.如权利要求2或3所述的液体循环式冷却装置，其特征在于作为上述热交换器使用的是由管、散热片、及液体箱构成的“波纹状直接散热片中间部分”式结构的热交换器，使上述液体箱兼作储备箱。
5.如权利要求2至4任何一项所述的液体循环式冷却装置，其特征在于在上述热交换器的外部设置有强制冷却该热交换器的风扇。
全文摘要
本发明涉及液体循环式冷却装置。本发明提供的液体循环式冷却装置可在搭载在电子机器上的场合下上下颠倒地设置该电子机器。在构成使液体在系统内循环的液体循环系统的同时，将从发热体产生的热量经由上述液体输送到散热空间进行散热的液体循环式冷却装置中，在散热空间设置具有中间部分(18)、储备箱(16)及储备箱(17)的热交换器(12)，在储备箱(17)的中间部分(18)一侧的底面设置液体排出口。这样，即使因上下颠倒配置而致使储备箱(17)位于中间部分(18)的上方，储备箱(17)的液体排出口也一直被液体充满。
文档编号F28D15/02GK1655666SQ20041008401
公开日2005年8月17日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年2月10日
发明者北岛宽规, 酒寄一志, 高桥忠 申请人:日立电线株式会社