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CN101600326B - 电子设备的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子设备用冷却装置，其受热性能良好，且发热体的热传给泵自身的情况少，该电子设备用冷却装置为小型化且低成本。在该电子设备用冷却装置(401)中，受热部(405)在板状的基底(201)的规定区域上构成翼片(202)，形成翼片(202)的高度与周围的基底厚度大致相等的形状，形成通过具有开口部(204)的按压部件(203)来覆盖翼片(202)的顶部的一部分以及基底(201)的一部分的结构。致冷剂从与按压部件(203)的开口部(204)相接的翼片(202)的顶部流入，从不被按压部件(203)覆盖的翼片的顶部流出的结构。

Description

电子设备的冷却装置
技术领域
本发明涉及在个人计算机等内部搭载有半导体集成电路的电子设备的冷却装置，涉及效率良好地冷却半导体集成电路的发热的冷却装置。 
背景技术
在近年来的电子设备中，如以个人计算机的CPU为代表的那样，高性能的半导体集成电路被搭载。该半导体集成电路也存在电子设备的高性能化的要求，力图快速实现高速化、高集成化，而与此相伴，发热量也增大。而且，半导体集成电路若达到规定的温度以上，则不仅不能维持半导体集成电路所具有的性能，在过度的发热下半导体集成电路将被破坏。这样，电子设备的半导体集成电路需要由某种方式进行冷却。 
电子设备的半导体集成电路的一般冷却方法是将散热器与半导体集成电路热连接，通过风扇对散热器通冷却风来进行冷却的空冷方式。该空冷方式中，为了与发热体的发热温度的上升对应来提高冷却性能，要搭载大型高速旋转的风扇来增大通风量。另一方面，电子设备还具有用途的多样化，可搬运型的小型设备的开发极速发展。即，电子设备的半导体集成电路的冷却装置要求小型且高性能的冷却装置，在空冷方式的冷却装置中，有难以充分应对的情况。因此，通过致冷剂液的热移送提高冷却性能的液冷的冷却方式受到关注。 
但是在该液冷方式中，由于部件数比空冷方式的多，所以小型化和低成本化成为问题。 
作为小型化、低成本化的方法考虑到将各部件一体化的方法。例如在专利文献1和2中公开有将受热部和泵部一体化的技术。其中在专利文献1中，公开了不使用散热用的翼片(fin)的冷却装置的例子。在专利文献2中，公开了使用具有微翼的散热翼的冷却装置的例子。 
专利文献1：特开2005-142191号公报 
专利文献2：特开2007-35901号公报 
在液冷方式的热交换器的受热部件中，为了实现小型化、低成本化，在上述那样的以往技术中存在必须要解决的技术问题。 
专利文献1中公开的冷却装置形成由高热传导率的金属材料构成壳体的一部分，该部分通过与发热体接触而进行受热的结构。但是，考虑到受热性能的情况下，可以预想到与具有专用于受热能力的受热部结构例如致密的翼片形状的受热部比较，其受热性能降低。另外，发热体的热容易传给泵自身，存在对泵的寿命有不良影响的问题。 
另一方面，专利文献2公开的冷却装置其受热部使用微翼片。这种情况下，由于翼片间的流路阻抗高，若与壳体的嵌合或接触不充分，则致冷剂不流入翼片间，而流入嵌合乃至接触的部分的间隙中，受热性能的降低显著。另外，随着翼片的小型化，从发热体到翼片的顶部的距离变近，所以存在发热体的热容易经由翼片传给泵部一侧的问题。但是，关于这些的具体解决于段没有公开。 
发明内容
本发明目的在于提供一种能够解决这些问题，并且受热性能良好，进而难以对泵部一侧传递发热体的热的小型的电子设备用冷却装置。 
为了实现上述目的，本发明提供一种电子设备的冷却装置，其通过致冷剂的热移送来冷却发热体，其特征在于：具有受热部，该受热部具有：接受所述发热体产生的热的基底，具有开口部并覆盖所述基底的一部分、设置于所述发热体的和反侧的按压部件，和所述致冷剂流动的流路；散热部，该散热部将由所述致冷剂接受到的热进行散热；以及泵部，其用于在所述受热部和所述散热部之间使所述致冷剂循环，其中，在所述受热部的所述流路中，所述致冷剂从所述按压部件的所述开口部流入，在所述开口部以外从所述按压部件的周围流出。 
另外，本发明还提供一种电子设备的冷却装置，其通过致冷剂的热移送来冷却发热体，其特征在于：具有受热部，该受热部具有：接受所述发热体产生的热的板状基底，在所述基底的与所述发热体相反侧的区域以其高度与周围的基底的高度大致相等的方式形成的翼片， 具有开口部并覆盖所述翼片的顶部的一部分和所述基底的一部分的按压部件，和所述致冷剂流动的流路；散热部，该散热部对由所述致冷剂接受到的热进行散热；以及泵部，其用于在所述受热部和所述散热部之间使所述致冷剂循环，其中，在所述受热部的所述流路中，所述致冷剂从所述按压部件的所述开口部内的所述翼片的顶部流入，在所述开口部以外从所述按压部件的周围的所述翼片的顶部流出。 
〔发明效果〕 
根据本发明，能够防止伴随小型化的受热性能的降低。另外，具有难以对泵部侧传递发热体的热的效果。结果，能够实现小型且性能良好的电子设备用冷却装置，有助于小型的个人计算机等电子设备的性能提高。 
附图说明
图1表示本发明的冷却装置的受热部和泵部的一实施例。图1(a)为透视图。图1(b)为剖面图。 
图2是表示本实施例的受热部的立体图。 
图3是表示本发明的另一实施例的剖面图。 
图4是表示搭载本发明的冷却装置的电子设备的一例的结构图。 
图5是表示本实施例的受热部的按压部件的形状的例子的透视图。 
图6表示本发明的冷却装置的受热部和泵部的另一实施例。 
图7表示本发明的冷却装置的受热部和泵部的另一实施例。 
符号说明 
101第一吸入口 
102第一排出口 
103分隔部件 
104第二排出口 
105第二吸入口 
106分隔部件 
111O形环 
201基底 
202翼片 
203按压部件 
204按压部件的开口部 
401电子设备 
402电路基板 
403发热体 
404冷却装置 
405受热部 
406泵部 
407配管 
408散热部 
409储藏罐 
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。 
图4是表示搭载有本发明的冷却装置的电子设备的一个例子的结构图。 
在电子设备401上搭载有电路基板402、电源410、HDD411等。在该电路基板402上具有半导体元件等发热体403。 
另外，冷却该发热体403的冷却装置404由以下的部件构成。受热部405与发热体403热连接，通过热传递被在内部流通的致冷剂吸热。散热部408将致冷剂吸收的热通过对芯管和散热翼片等通冷却风而由热传递向电子设备401的外部散热。另外泵部406与受热部405一体化，在受热部405和散热部408之间循环驱动致冷剂。储藏罐409储存冷却装置404的致冷剂，配管407在泵部406和散热部408之间进行连接而使致冷剂循环。 
在此，电子设备401并非假定特定的设备，另外该实施例中作为发热体403说明半导体元件，但是不限于半导体元件，也可以是针对HDD等的发热的冷却装置404。另外，储藏罐409是独立配置的，但是也可以与散热部408形成一体形状。 
关于本发明的冷却装置404的受热部405和泵部406，以下详细说明。图1是表示本发明的冷却装置的受热部和泵部的一个实施例的图。 
图1(a)是从泵部侧看的透视图，图1(b)是图1(a)的A-A′的剖面图。图1(a)中，翼片202的一部分隐藏在按压部件203的里侧，所以该部分由虚线表示。 
本实施例的泵部406是涡流式泵，具有吸入致冷剂的第一吸入口101和排出致冷剂的第一排出口102，它们与配管407连通。另外还具有作为本发明的特征的第二排出口104和第二吸入口105。这些开口部朝向受热部405一侧设置。另外在各个吸入口和排出口之间具有分隔部件103和106。通过它们的分隔，使各个吸入口和排出口发挥作用。另外叶轮(impeller)107是磁化的，通过该叶轮和线圈109以及驱动基板110，叶轮107旋转，叶片108搅动致冷剂，从而产生液流。泵部406内部的致冷剂的流动这样进行，从第一吸入口101进入的致冷剂向第二排出口104流出，经过受热部405后，从第二吸入口105再次进入，从第一排出口102出去。 
接着，说明与泵部406接合的受热部405。图2是仅表示受热部405的立体图。206和208都是将致冷剂连同其流动方向一起表示的。207表示翼片202的中央顶部。另外翼片202的一部分隐藏在按压部件203上，或处于受热部405的内部，所以该部分以虚线表示。 
受热部405由基底201、翼片202、按压部件203构成。翼片202的顶部处于与基底201的上表面大致等高的位置。大致等高是指，加工翼片202而作成时产生的、翼片202的顶部和基底201的上表面之间的台阶差能够由按压部件203吸收的程度的所谓的等高。 
翼片202的底面部205比基底201薄。基底201和翼片202之上具有按压部件203，在按压部件203上具有开口部204。按压部件203即使在翼片202的高度等尺寸上多少有偏差的情况下，也能够消除泵部和翼片的间隙，用于可靠地形成致冷剂向翼片的流动。因此，按压部件203是由具有柔软性，并且具有对翼片的热量能够耐热的耐热性的材质形成的。例如可以使用能够在大的温度范围上确保柔软性的凝胶片(gel sheet)等。若发热体403为半导体元件，则可以在保证其动作的周围温度例如-20℃到100℃的范围内确保柔软性。由此，前述的翼片202的顶部和基底201的上面的台阶差能够在必要的温度范围由按压部203吸收。 
在此说明受热部405的致冷剂的流动。从泵部406的第二排出口104排出的致冷剂206沿着按压部件的开口部204流动，流入翼片202的中央顶部207。流入翼片202的致冷剂从按压部件203的周围涌出。涌出的致冷剂208其周围被O形环111密封，所以自动流入泵部406的第二吸入口105中。以上，如所说明，受热部的致冷剂出入口的位置即使不在翼片的上部，而在基底的上部的情况下，也能够从翼片上部进行致冷剂的出入动作，能够有助于小型化。另外本发明的受热部中，即使第二排出口104的位置是任意的，也能够容易进行应对。例如图5所示，即使第二排出口104在到此说明的图5(a)所示的位置上没有，而存在于图5(b)的位置上的情况下，也能够通过在此所示的形态改变按压部件203的形状来进行应对。 
因此，能够将第二排出口104配置在对于泵部来说没有勉强的位置上。另外，即使在第二吸入口105中，只要是不被按压部件203覆盖的位置，可以是任意的。通过该结构，能够增加设计的自由度，具有能够以必要最小限的大小将泵部和受热部一体化。 
另外如前所述，由于没有泵部和翼片的间隙，所以致冷剂在翼片以外的部分流动，而得到能够解决受热性能下降的问题。 
另外如前所述，由于第二吸入口105朝向受热部405设置，所以具有能够进一步提高冷却性能的效果。 
另外在本实施例中，基底201的厚度为1.5mm，按压部件203的厚度为0.5mm，另外由于泵部406的第二排出口104和第二吸入口105仅仅为开口形状，所以泵部的厚度由于是单体状态而不增加。因此，根据泵单体的状态，接合受热部引起的厚度增加仅为2mm。 
另外，在以往，存在容易经由翼片对泵部侧传导发热体的热的问题，特别是在翼片的附近具有泵轴112的情况下，因热使轴系的劣化加快，存在泵的寿命缩短的问题，但是按压部件203如前所述能够由例如凝胶片等与金属相比导热率低的材质构成，另外，在其中央部设置开口部204。由于在该开口部204的内部流动致冷剂，所以具有避免受热部侧的热直接向泵部侧传导的作用。因此，具有能够解决发热体的热传递给泵侧的问题的效果。实际上，若与不使用按压部件203的情况相比，则能够以3～6度程度改善泵侧的温度上升。 
另外在至此所述的实施例中，翼片202的形状使用板状的结构，但是不限于此，例如也可以将销形状的翼片并列使用。另外，关于泵，也不限于至此所述的涡流式泵，例如也可以是离心式泵或齿轮式泵。 
图3中表示使用齿轮式泵的情况的实施例。在此301为内齿、302为外齿。其他可以为与图1的实施例相同的结构，对其使用相同的附图标记。图3所示的齿轮式泵通过内齿301和外齿302一边旋转一边啮合来驱动液体。该泵中也与前面的实施例相同，除了具有用于与外部连接的第一吸入口(未图示)和第一排出口102外，还具有用于与受热部连接的第二排出口104和第二吸入口105。另外翼片202的顶部处于与基底201大致相同的高度，按压部件203位于翼片202和第二排出口104之间。通过这些结构与前面的实施例同样地能够得到这样的效果，即能够可靠地形成致冷剂向微翼片的流动，防止受热性能的降低，避免翼片的热传递给泵部，另外能够以与泵单体大致相同的大小与受热部接合的效果。 
在至此的说明中以图1为首，表示了以短间隔设置多个翼片的情况，但是不限于此。使用图6和图7，表示其他实施例。这些为以与图1相同的方法描绘的透视图和剖面图。对可以是同样的结构的构成要素给以相同的附图标记。 
图6是翼片202为3个的情况。如该例子所示，即使在以长的间隔设置少量翼片的情况下，也能够适用本发明，能够得到相同的效果。翼片的厚度与图1的结构比较更厚，所以能够增大散热效果。 
图7是没有设置翼片的情况。该实施例与图1比较，在按压部件203和泵侧之间容易形成间隙，但是当这构成问题的情况下，能够通过使用粘接剂等来解决。致冷剂从第二排出口104排出而流入按压部件的开口部204。特别是冷却基底的底面部205后，从按压部件203的周围流出，从第二吸水口105向泵部吸入。仍然与图1同样地，能够适用本发明，能够得到同样的效果。 
另外至此致冷剂的流动的朝向即使与图2的情况即箭头206和208所示的情况相反，也能够得到冷却效果。为了将以泵轴112为首的泵部406的温度上升降低，例如也可以如图2所示那样做。 
如上所述，根据本发明，由于小型且高性能的受热部的致冷剂出 入口的位置能够任意决定，所以容易实现受热部和泵部的一体化，另外容易将具有微翼片的受热部和泵部的一体化时成为受热性能降低的原因的微翼片和泵之间的间隙消除，另外，能够避免热从微翼片传递给泵而使泵的寿命降低，另外能够以与泵尺寸大致相同的尺寸使受热部和泵一体化，所以能够实现高性能、小型化、低成本化的液冷式冷却装置。 

Claims (4)

1.一种电子设备的冷却装置，其通过致冷剂的热移送来冷却发热体，其特征在于：具有
受热部，该受热部具有：接受所述发热体产生的热的基底，具有开口部并覆盖所述基底的一部分、设置于所述发热体的相反侧的按压部件，和所述致冷剂流动的流路；
散热部，该散热部将由所述致冷剂接受到的热进行散热；以及
泵部，其用于在所述受热部和所述散热部之间使所述致冷剂循环，
所述按压部件是由具有柔软性，并且具有能够耐受所述发热体发出的热量的耐热性的材质形成的，
所述受热部和所述泵部为经由所述按压部件而从上下接合构成一体结构，
所述泵部具有：将所述致冷剂吸入所述泵部内的第一吸入口；将所述致冷剂向所述泵部外排出的第一排出口；将所述致冷剂从所述受热部吸入的第二吸入口；端面配置在与所述受热部相对的朝向上并且将所述致冷剂向所述受热部排出的第二排出口，
其中，在所述受热部的所述流路中，所述致冷剂从所述按压部件的所述开口部流入，在所述开口部以外从所述按压部件的周围流出。
2.一种电子设备的冷却装置，其通过致冷剂的热移送来冷却发热体，其特征在于：具有
受热部，该受热部具有：接受所述发热体产生的热的板状基底，在所述基底的与所述发热体相反侧的区域以其高度与周围的基底的高度大致相等的方式形成的翼片，具有开口部并覆盖所述翼片的顶部的一部分和所述基底的一部分的按压部件，和所述致冷剂流动的流路；
散热部，该散热部将由所述致冷剂接受到的热进行散热；以及
泵部，其用于在所述受热部和所述散热部之间使所述致冷剂循环，
所述按压部件是由具有柔软性，并且具有能够耐受所述发热体发出的热量的耐热性的材质形成的，
所述受热部和所述泵部为经由所述按压部件而从上下接合构成一体结构，
所述泵部具有：将所述致冷剂吸入所述泵部内的第一吸入口；将所述致冷剂向所述泵部外排出的第一排出口；将所述致冷剂从所述受热部吸入的第二吸入口；端面配置在与所述受热部相对的朝向上并且将所述致冷剂向所述受热部排出的第二排出口，
其中，在所述受热部的所述流路中，所述致冷剂从所述按压部件的所述开口部内的所述翼片的顶部流入，在所述开口部以外从所述按压部件的周围的所述翼片的顶部流出。
3.如权利要求1或2所述的电子设备的冷却装置，其特征在于：
具有将所述泵部内部的用于使致冷剂循环的泵室分割的分隔部，
所述第一吸入口和所述第二排出口设置在由所述分隔部分割的第一分割部分上，
所述第二吸入口和所述第一排出口设置在由所述分隔部分割的第二分割部分上。
4.如权利要求1或2所述的电子设备的冷却装置，其特征在于：
作为所述按压部件，使用在保证所述发热体的动作的周围温度的范围内保持柔软性的凝胶片。
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