专利名称：液冷用的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使冷却液流动的强制冷却所使用的液冷用的热交换器。
背景技术：
对于具有在自然放热时出现过热的电子部件的电子器械来说，强制冷却是必要的。例如个人计算机，如果不采取冷却来使其搭载的CPU处于适当温度范围内的话，就不能正常工作。一般地，在电子器械中进行空冷式的强制冷却。
近年来，作为电子器械的强制冷却的方式，冷却能力比空冷式优异的液冷式受到了注目。这里所说的液冷式是指设有通过从发热体接受热量的受热部和使热量散发的散热部的循环流路，利用泵来强制地使冷却液循环的方式。
关于电子器械的液冷式的强制冷却，由日本特开2001-237582号公报公开了由挠性片材构成的散热器。该散热器为平面状的袋体，具有通过局部地接合彼此对置的内面而形成漩涡或曲折等规定图案的流路。流路在没有填充冷媒的状态下为面状。当有冷媒流入到流路中时，挠性片材挠曲，流路膨胀。
日本特开2001-237582号公报由于由上述的挠性片材构成的散热器容易变形，所以，要将其与电子器械稳定地组装在一起就很困难。与电子器械的热连接不可靠，容易因连接不良而引起散热性降低。在为了使热连接可靠而将散热器推压在电子器械上时，必须选定推压的压力，以使流路不被压坏。
另外，在散热器制造完成之后，要改变流路图案及尺寸实际上是不可能的，不能够对应于采用有散热量更大的部件或改变了循环用泵能力这样的电子器械的规格参数的改变来修改流路图案。
发明内容
本发明以提供流路的稳定性优异的薄型的热交换器为目的。
达成本发明目的的热交换器，其为内部流动冷却液的液冷用的热交换器，备有具有冷却液的流入口及流出口并由耐水性片材构成的袋、与上述袋重叠的热交换板、和将上述袋推压在上述热交换板上的压板；在上述热交换板及压板的至少某一个的内侧，形成有划定连结上述流入口与流出口的规定图案的流路的凹凸。
袋被热交换板与压板夹住且推压。在由热交换板、袋及压板构成的层叠体中，在热交换板与压板之间存在与流路对应的图案的间隙。袋可以在该间隙的范围内进行变形。当在袋中填充冷却液时，通过冷却液的压力使袋沿着间隙的壁面变形，袋的内部空间膨胀。在该状态中，间隙成为冷却液的流路。
通过冷却液的压力，袋时常被从内侧推压在热交换板上，所以，热交换板与袋的接触状态保持为一定，由此，可以实现稳定的冷却性能。
更佳的热交换器，在上述热交换板的内侧，形成有划定连结上述流入口与流出口的流路的凹凸；并在上述压板的内侧，形成有与上述热交换板的凹凸图案相同的凹凸。
通过在热交换板及压板双方上分别形成凹凸，袋的表背两面发生挠曲而形成流路，所以，与仅表背中的一面发生挠曲的情况相比，形成规定截面积的流路时的袋的挠曲量变小。即，对于袋的挠性的要求放宽，袋的材质的自由度提高。
更佳的热交换器，上述热交换板或压板具有凹部与凸部的高低差平缓变化的起伏结构作为上述凹凸。
在凹部与凸部的高低差平缓变化的倾斜面结构中，与急剧变化的台阶面结构相比，热交换板以及压板与袋之间不易生成空隙，热连接性良好。
根据技术方案1至技术方案5的发明，能够实现流路稳定性优异的薄型的热交换器。
图1为表示本发明所涉及的热交换器的构成的图。
图2为表示本发明所涉及的热交换器的应用例的图。
图3为表示散热器的剖面结构的图。
图4为表示散热器的结构的变型例的图。
图5为表示本发明所涉及的散热器的剖面结构的图。
图6为表示流路图案的例子的图。
具体实施例方式
图1表示本发明所涉及的热交换器的构成。图1(A)为表示整体构成的分解斜视图，图1(B)为具有流路的袋的斜视图。
热交换器1由袋10、热交换板20以及压板30构成，具有由热交换板20与压板30夹住袋10的层叠结构。热交换器1用于使冷却液流动的液冷式的强制冷却。
袋10为具有流入口101及流出口102的面状的挠性容器，由不泄漏冷却液的耐水性片材构成。在袋10的内部不设置间隔，容纳冷却液的空间的平面形状与袋10的外形大体上相似。在举例说明中，袋10的平面形状为大致长方形，在一对对角位置配置有流入口101及流出口102。
在袋10的构成中，平面形状、开口的位置以及开口的数量是任意的。但是，关于开口的位置，当考虑到容器的薄型化、形成开口的容易性以及开口与配管的连接的容易性时，最好在袋的周缘设置开口。另外，如图示那样，使周缘部分地突出，在该突出部形成开口，由此与配管的连接变得更加容易。
热交换板20由适于散热或吸热的热传导性良好的材料构成，具有与袋10大致相同程度的大小。在热交换板20的与袋10对置的内侧的面上，形成有划定冷却液流路的凹凸。
图示中的热交换板20，由平的基板201以及安装在其一面上的板状的隔离件202、203、204、205、206、207构成。它们的厚度相等。隔离件202、203与袋10的周缘部抵接。排列在基板201中央区域的隔离件204～207与袋10的中央部抵接。
压板30具有与热交换板20相同的大小，且与热交换板20整体重叠。在压板30的与袋10对置的内侧的面上，形成有划定冷却液流路的凹凸。
图示中的压板30由平的基板301以及安装在其一面上的板状隔离件302、303、304、305、306、307构成。它们的厚度相等。隔离件302、303将袋10的周缘部推压在热交换板20的隔离件202、203上，以防止袋10的错位。排列在基板301的中央区域的隔离件304～307将袋10的中央部推压在热交换板20的隔离件204～207上，划分袋10的内部空间。
压板30以夹住了袋10的状态被固定在热交换板20上。对于固定，可以采用螺固、粘接、铆钉、安装夹持部件等各种方法中的一种或几种。并且，也可以预先在热交换板20以及压板30的一方或两者上形成挂钩那样的卡合部，以卡合的方式来使热交换板20与压板30一体化。这种方法尤其适宜于根据成型来制作热交换板20或压板30的情况。
图1(B)表示了处于被热交换板20与压板30夹住了的状态中的袋10。在图1(B)中，附有斜线的区域是隔离件202～207(也就是热交换板20的内面的凸部)与隔离件302～307(也就是压板30的内面的凸部)所推压的区域，没有附斜线的区域为构成流路103的区域。流路103与流入口101及流出口102连接着。如图所示，在袋10中形成有四个直线状间隔，各个间隔的两端与袋10的周缘分离。从流入口101流入的冷却液，在间隔与袋10的周缘之间以及在相邻的间隔之间形成分支地流动，并流向流出口102。
具有以上构成的热交换器1，通过安装隔离件而形成热交换板20以及压板30各自内面的凹凸部，所以，可以通过增减隔离件或更换其他隔离件来对流路103的图案与尺寸进行一定程度上的改变。因此，热交换器1，与在袋的内部设有间隔的结构相比，能够适用于多样的液冷装置。
但是，形成凹凸的方法并不仅限于安装隔离件。比如，可以根据利用模具的成型、或对基板表面的切削等其他方法来制作具有凹凸的热交换板20以及具有凹凸的压板30。对于这种情况，也可以通过追加隔离件来改变流路的图案。
热交换器1可以利用作为从冷却液接受热量并使热量散发的散热器，或作为从发热体接受热量并将热量传递给冷却液的吸热器。
图2表示本发明所涉及的散热器的应用例。
在图2中，作为笔记本型个人电脑8，其备有主体8A、代表液晶显示器的平板显示器50、以及散热器2。虽然在图示中省略掉了，但在主体8A上，内置有包括作为典型发热源的CPU的多种电子部件，且配置有键盘以及指示器。平板显示器50，可转动地安装在主体8A的端部。散热器2覆盖平板显示器50的背面(显示面的背侧一面)地配置，与平板显示器50一体地进行转动。散热器2的构成如下所述。
散热器1由叠层组件(ラミネ一トパツク，laminate pack)11、散热板21、以及压板31构成，具有以散热板21与压板31夹住叠层组件11的层叠结构。作为散热器1的配置方向，是将压板31与平板显示器50对置的方向。
叠层组件11是具有流入口与流出口的面状挠性容器。在叠层组件11的内部没有设置间隔。作为叠层组件11的材质的例子，采用有以聚乙烯层为基础的厚度为几十μm的层叠薄膜。叠层组件11的平面尺寸可选定为比平板显示器50的外形尺寸(例如对角17英寸)小一些的尺寸，由此，实现散热面的最大化。叠层组件11的平面形状必然为与平板显示器50对应的大致长方形。
叠层组件11的流入口以及流出口配置在叠层组件11的下端，即配置在接近平板显示器50的转动轴的位置。并且，流入口及流出口利用规定的配管与包含个人电脑8的主体8A内的受热部60以及电动泵70的流路连接起来。这样，在个人电脑8中，构成了从受热部60起途经叠层组件11及电动泵70而返回到受热部60的循环流路。
散热板21为成为个人电脑8的筐体的一部分的上面盖。在散热板21中的与叠层组件11对置的内侧一面上，形成有划定冷却液流路的凹凸。作为批量生产性优异的散热板21的制作方法，是利用模具包含凹凸部分在内地对整体进行一体成形的方法。散热板21的适宜材料为镁合金。
压板31将叠层组件11推压在散热板21上，同时，起到了设定叠层组件11与平板显示器50之间的热阻的作用。例如，压板31可作为隔热板来发挥作用。这种情况下，散热器2专门对在受热部60处接受的热量进行散热。而且，在循环流路的冷却能力相对主体8A内的发热源的发热量足够大时，压板31可以作为热扩散器。这种情况下，散热器2对来自受热部60的热量以及来自平板显示器50的热量进行散热。
图3为图2的a-a向视剖视图，表示散热器的剖面结构。图3(A)中描述分解了的状态下的散热器2，图3(B)中描述了使用状态下的散热器2。
如图3(A)那样，散热板21的内面是具有高度为0.5mm～2mm左右的凸部211、212、213、214、215的凹凸面。并且，压板31的内面(与叠层组件11对置的面)也是具有高度为0.5mm～2mm左右的凸部311、312、313、314、315的凹凸面。由这些凸部211～215与凸部311～315对叠层组件11进行局部夹持，如图3(B)那样，叠层组件11的内部被隔开。叠层组件11可以在散热板21与压板31之间的间隙的范围内在厚度方向上扩展。在填充了冷却液后的使用状态下，根据冷却液的压力而扩充了的叠层组件11的内部空间成为流路113。
流路113的平面图案依赖于散热板21以及压板31的凹凸图案。可以形成至少具有一条分支的条纹图案、螺旋图案、蛇行图案、或这些图案的组合等任意图案的流路。但是，为了不使散热板21与叠层组件11的接触面积过小，考虑到叠层组件11的挠性与伸缩性，选定散热板21及压板31的凹凸的高低差是必要的。
通过在散热板21及压板31这双方上分别形成凹凸，从而使叠层组件11的表背两面变形而形成流路113，所以，与仅表背中的一个面发生变形的情况相比，规定截面积的流路113形成时的叠层组件11的一个面的变形量减小。即，对袋的挠性及伸缩性的要求放宽，对叠层组件11材质的选择范围扩大。
图4表示散热器的结构的变型例。在图4中对与图3相同的构成要素标有相同的符号。为了避免记述的重复而省略了对这些构成要素的说明。
图4(A)的散热器2b具有散热板21b。散热板21b的内面大体上平坦。在散热器2b中，流路113b由具有凹凸面的压板31来划定。
在散热器2b中，对于叠层组件11的散热板一侧的面没有变形的必要。所以，能够由材质不同的片材构成散热板侧的面与压板侧的面。即，对于散热板侧的片材，可以不管其挠性与伸缩性，而以热传导性为重点对材质进行选定。
图4(B)的散热器2c具备散热板21c。散热板21c的内面具有凹部216、217、218、219，为凹部与凸部的高低差平缓变化的凹凸面。这样的凹凸面，与凹部和凸部的高低差急剧变化的台阶结构的凹凸面相比，有利于使散热板21c与叠层组件11合理地接触。在散热器2c中，增大散热板21c与叠层组件11的接触面积，由此，能够容易使散热板21c与叠层组件11的热连接良好。
图4(C)的散热器2d具备散热板21d与压板31b。散热板21d的内面具有凹部216b、217b、218b、219b，为凹部与凸部的高低差平缓变化的凹凸面。另一方面，压板31为平板，其内面平坦。在散热器2d中，流路113d是由具有凹凸面的散热板21d划定的。
图5表示本发明所涉及的吸热器的剖面结构。
在图5(A)中，吸热器3由叠层组件13、受热板23、以及压板33构成，具有由受热板23与压板33夹住叠层组件13的层叠结构。叠层组件13是与散热器2的叠层组件11同样的面状挠性容器，具有流入口及流出口。在叠层组件13的内部没有设置间隔。在受热板23的内侧的面上，形成有划定叠层组件13中的冷却液流路的凹凸。并且，在压板33的内面上，形成有与受热板23相同图案的凹凸。即，吸热器3的基本结构与图1的热交换器1同样。
吸热器3被用来对安装在配线基板60上的回路部件61、62、63、64进行冷却。因此，对于吸热器3的平面尺寸，要使其与在配线基板60中配置回路部件61、62、63、64的区域的整体相重合地进行选定。
在使用的时候，吸热器3以使受热板23与回路部件61～64对置的方式与配线基板60重叠。举例说明，受热板23的外面是平坦的，且回路部件61、62、63、64的高度不一样，因此，回路部件61、62、63、64分别与受热板23之间配置有热片材71、72、73、74。热片材71～74为热传导性良好的弹性体。由于配置有热片材71～74，从而没有了回路部件61、62、63、64与受热板23之间的空隙。
图5(B)中的吸热器3b，其将图5(A)的受热器3的受热板23替换为受热板23b。受热板23b的内面是与受热板23的内面相同的凹凸面。在受热板23b中，外面并不是平坦的，而是具有与回路部件61、62、63、64的高度相对应的凸部231、232、233的台阶面。由于采用了台阶面，从而回路部件61、62、63、64同样地与受热板23b对置。实际上，为了使热传导更加良好，希望在回路部件61、62、63、64与受热板23b之间介装有热润滑脂。
图6表示流路图案的例子。
在图6(A)的例子中，回路基板60a中的区域601的发热量比较多，区域602的发热量比较少。在叠层组件13的流路114中，为了提高流速，与区域601重合的部分114A采用细微的蛇行图案。与此相对，在流路114中的与区域602重合的部分114B，为了降低压力损失，采用具有多个平行的分支路的条纹图案。
在图6(B)的例子中，回路基板60b中的区域605的发热量比较少，区域606及区域607的发热量比较多。在叠层组件12的流路115中，为了降低压力损失，与区域605重合的部分115A采用流路宽度较宽的蛇行图案。与此相对，流路115中的与区域606重合的部分115B以及与区域607重合的部分115c，为了提高流速、降低压力损失，采用细微的蛇行图案。
根据以上的实施方式，由于叠层组件11、13的内部没有设置间隔，所以在对所需的流路图案不同的冷却对象器械进行冷却时，可以使用规格通用的叠层组件11、13。没有间隔的叠层组件11、13与设有间隔的叠层组件相比价格便宜，所以适宜于对多种器械进行冷却的情况。但是，可仅设置多个流路图案所通用的间隔，使各流路图案所特有的间隔替代设置在热交换板20或压板30上的凹凸。
并且，根据上述的实施方式，冷却液在袋的内部流动，利用热交换板与压板对该袋进行机械的保护，因此，不易发生液体泄漏。
在上述的实施方式中，热交换器1、散热器2、以及吸热器2的构成，可以在本发明的范围内进行适当的变更。构成要素的材质以及形状不限于示例。可不限于对包含电脑在内的电子器械的冷却，而将本发明适用于对其他发热体的冷却。
工业实用性本发明可以利用于液冷式的强制冷却，特别适于安装在以个人电脑、服务器用电脑等信息处理装置为首的重视防止液体泄漏的电气装置上的热交换部件。
权利要求
1.一种液冷用的热交换器，是在内部流动冷却液的液冷用的热交换器，其特征在于，备有具有冷却液的流入口及流出口的、由耐水性片材构成的袋，与所述袋重叠的热交换板，和将所述袋推压在所述热交换板上的压板；在所述热交换板及压板中的至少某一个的内侧，形成了划定连结所述流入口与流出口的流路的凹凸。
2.如权利要求1所述的液冷用的热交换器，其特征在于，在所述热交换板的内侧，形成了划定连结所述流入口与流出口的流路的凹凸；在所述压板的内侧，形成了与所述热交换板的凹凸图案相同的凹凸。
3.如权利要求1或权利要求2所述的液冷用的热交换器，其特征在于，形成于所述热交换板或压板上的凹凸，是凹部与凸部的高低差平缓变化的起伏。
4.一种液冷用的散热器，是在内部流动冷却液的液冷用的散热器，其特征在于，备有具有冷却液的流入口及流出口的叠层组件，与所述叠层组件重叠的散热板，和将所述叠层组件推压在所述散热板上的压板；在所述散热板及压板中的至少某一个的内侧，形成了划定连结所述流入口与流出口的流路的凹凸。
5.一种液冷用的吸热器，是在内部流动冷却液的液冷用的吸热器，其特征在于，备有具有冷却液的流入口及流出口的叠层组件，与所述叠层组件重叠的受热板，和将所述叠层组件推压在所述受热板上的压板；在所述受热板及压板中的至少某一个的内侧，形成了划定连结所述流入口与流出口的流路的凹凸。
全文摘要
本发明以实现流路稳定性优异的薄型的热交换器为目的。本发明的热交换器为内部流动有冷却液的液冷用的热交换器，其备有具有冷却液的流入口及流出口且由耐水性片材构成的袋、与袋重合的热交换板、和将袋推压在热交换板上的压板，在热交换器及压板中至少一个的内侧形成了划定连结流入口与流出口的规定图案的流路的凹凸。
文档编号G06F1/20GK1893042SQ20051011366
公开日2007年1月10日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年7月1日
发明者内田浩基, 德平英士, 石锅稔, 伊达仁昭, 谷口淳 申请人:富士通株式会社