CN101573021B - 冷却系统以及包括它的电子设备 - Google Patents

Abstract

提供一种冷却系统以及包括它的电子设备。该电子设备具有利用了冷却剂的沸腾和冷凝的冷却系统，尤其是，使冷却性能稳定，且降低伴随沸腾和冷凝的相变的振动对电子设备的影响。该冷却系统包括：用沸腾的冷却剂对从发热元件等发热体产生的热进行冷却的冷却部；与该冷却部和上述发热元件热连接而利用冷凝使上述冷却剂吸收的热散热的散热部；用来把由该散热部冷凝了的上述冷却剂再次送到冷却部的冷却剂驱动部；以及连接该冷却剂驱动部、上述冷却部和上述散热部的管线，其特征在于：在上述冷却剂驱动部和上述冷却部之间具有用来对从上述冷却剂驱动部流向上述冷却部的冷却剂进行加热的加热单元。

Description

冷却系统以及包括它的电子设备

技术领域

本发明涉及利用了冷却剂的沸腾和冷凝的冷却系统以及包括它的电子设备。

背景技术

作为对电子设备内部的发热部件进行冷却的现有技术，已知有把从例如CPU等的发热部件产生的热传导到液体介质并用泵输送到散热部进行散热的所谓液冷式冷却装置。作为该液冷式冷却装置的现有技术有专利文献1、专利文献2等。

专利文献1以计算机为对象，专利文献2以液晶投影仪为对象。上述液冷方式由把热从发热部件输送到液体的冷却部、从液体散热的散热部、以及在冷却部和散热部中使液体循环的泵构成。

<专利文献1>日本特开2005-64186号公报

<专利文献2>日本特开2007-41413号公报

在它们示出的液冷方式中，作为液体主要使用甘醇等的防冻液，在冷却系统内循环时液体一直是单相流动状态，因此，在冷却部中吸收了热的液体成为高温且被用泵输送到散热部，在散热部中被冷却到低温。即，从发热部件产生的热作为液体温度变化被输送到散热部。

与此相对，在同样的由冷却部、散热部和用来使液体循环的泵构成的冷却方式中，考虑使用沸点较低的液体(以下称为冷却剂)作为防冻液，利用冷却剂的沸腾和冷凝输送热的方法。即，通过在冷却部中使冷却剂沸腾，使冷却剂发生从液相到汽相的相变，由发热部件产生的热以蒸发潜热的形式被冷却剂吸收。

吸热后变成蒸汽的冷却剂被输送到散热部，在散热部中通过作为冷凝潜热散出热而再度回到液相。变成液相的冷却剂再次经泵等的液体驱动单元输送到冷却部。即，从发热部件产生的热作为基于相变的潜热被输送到散热部(以下把该利用沸腾和冷凝的冷却方式称为相变冷却方式)。

在相变冷却方式中，为了利用潜热，每单位液量的热输送量非常大，与使用单相流的场合相比，可以大幅减少冷却所需的液流量。因此，可以使泵小型化，使冷却系统以及包括它的电子设备小型化。

发明内容

(发明要解决的问题)

但是，相变冷却方式具有以下所示的问题。

第一，由于在冷却部中难以发生稳定的沸腾，所以冷却性能不稳定。因此，在用于电子设备的冷却时，恐怕会因作为发热体的部件的动作状态导致未发生沸腾，结果部件处于更高温。尤其是，在发热体的发热量变化时沸腾状态容易变得不稳定。

第二，由于冷却剂的体积因从液相到汽相的变化而有大的变化，所以它会成为振动发生源，引起与冷却部热连接的电子部件等的发热体的振动。尤其是从单相状态进入沸腾状态时容易在局部发生剧烈沸腾而引发振动。

本发明的目的在于提供实现具有稳定的冷却性能的相变冷却，利用相变冷却方式进行稳定的发热部件的冷却，且降低振动对发热部件的影响的冷却系统以及包括它的电子设备。

(用来解决问题的手段)

上述目的通过以下方式实现，即，一种冷却系统，包括：用沸腾的冷却剂对从发热元件产生的热进行冷却的冷却部；与该冷却部和上述发热元件热连接而利用冷凝使上述冷却剂吸收的热散热的散热部；用来把由该散热部冷凝了的上述冷却剂再次送到冷却部的冷却剂驱动部；以及连接该冷却剂驱动部、上述冷却部和上述散热部的管线，其特征在于：在上述冷却剂驱动部和上述冷却部之间具有用来对从上述冷却剂驱动部流向上述冷却部的冷却剂加热的加热单元。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，上述加热单元能改变加热量，且还包括根据与上述冷却部热连接的上述发热元件的动作状态控制基于上述加热单元的加热量的加热控制单元。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，上述加热单元在电子设备起动时暂时地增加加热量。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，电子设备是具有光源和影像显示元件单元的透写型图像投影仪，该图像显示元件单元由伴随有光的调制、反射、吸收等引起的发热的至少一个以上的影像显示元件构成，上述影像显示元件单元与上述冷却部热连接，进行上述影像显示元件单元的冷却。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，电子设备是具有在母板上安装的进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机，上述CPU与上述冷却部热连接，进行上述CPU的冷却。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，一种冷却系统，包括：用沸腾的冷却剂对从发热元件产生的热进行冷却的冷却部；与该冷却部和上述发热元件热连接且利用冷凝使上述冷却剂吸收的热散热的散热部；用来把由该散热部冷凝了的上述冷却剂再次送到冷却部的冷却剂驱动部；以及连接该冷却剂驱动部、上述冷却部和上述散热部的管线，其特征在于：为了分别与多个发热元件热连接而在至少两个以上位置设置上述冷却部，且在上述冷却剂驱动部和上述冷却部之间具有用来对从上述冷却剂驱动部流向上述冷却部的冷却剂加热的加热单元。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，使与上述多个冷却部热连接的上述多个发热元件中的允许动作温度相对较低的发热元件与至少第二个以后的冷却部热连接。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，电子设备是具有用来向电子部件供给电压和电流的电源单元、和伴随有光源的光的调制、反射、吸收等引起的发热的至少一个以上的影像显示元件单元的透写型图像投影仪，上述多个冷却部中的一个冷却部与上述影像显示元件单元热连接，剩余的冷却部中的每一个冷却部分别与上述光源或上述电源单元中的某一个热连接，进行上述影像显示元件单元和上述光源或上述电源单元的冷却。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，上述影像显示元件单元与至少第二个以后的冷却部热连接，进行上述影像显示元件单元的冷却。

另外，上述目的通过以下方式实现，即，电子设备是具有用来向电子部件供给预定的电压和电流的电源单元、以及在母板上安装的进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机，在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，上述CPU与至少第二个以后的冷却部热连接，进行上述CPU的冷却。

(发明的效果)

根据本发明，能够提供具有稳定的冷却性能、减小了相变引发的振动的影响的电子设备。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的透写型影像投影仪的概略构成图。

图2是根据一实施方式的影像显示元件单元的立体图。

图3是根据一实施方式的影像显示元件单元的立体图。

图4是示出根据一实施方式的影像显示元件单元的结构的剖面图。

图5是根据一实施方式的预备加热部的立体图。

图6是示出根据一实施方式的预备加热部的结构的剖面图。

图7是示出预备加热部的效果的实验结果。

图8是示出预备加热部的效果的实验条件。

图9是根据本发明的一实施方式的透写型影像投影仪的概略构成图。

图10是根据本发明的一实施方式的计算机的概略构成图。

图11是根据本发明的一实施方式的CPU冷却部周边的立体图。

图12是根据本发明的一实施方式的计算机的概略构成图。

(附图标记说明)

1、红色光液晶屏模块；

2、绿色光液晶屏模块；

3、蓝色光液晶屏模块；

4、棱镜；

5、透写透镜；

10、110、框体；

11、光源灯；

12、透镜阵列；

13、偏振变换元件；

14、聚光透镜；

17、18、二色镜；

19、20、21全反射镜；

22、23、24、示出红色光、绿色光、蓝色光各自的行进方向的箭头；

40、40b、40c、散热部；

41、141、冷却剂管线；

42、142、泵；

43、143、冷凝器；

44、144、风扇；

45、145、气液分离部；

46、146、预备加热部；

50、150、槽；

65、加热器；

66、沸腾促进单元；

67、预备加热控制单元；

101、母板；

102、CPU；

103、芯片组件；

115、硬盘；

140、140b、冷却部；

351、电源部件

具体实施方式

下面，参照图1～图8说明一个实施例。

(实施例1)

本实施例中的电子设备是包括由光源、液晶屏和偏振元件等构成的影像显示元件单元的透写型液晶投影仪。

图1是从上部看到的本实施方式中的透写型液晶投影仪的概略构成图。

在图1中，在框体10的内部设置用来产生光的光源灯11。从光源灯11产生的白色光经透镜阵列12、偏振变换元件13、聚光透镜14后光量被均匀化，成为光轴大致一致的偏振光，通过二色镜17、18和全反射镜19、20、21被分解成红色光22、绿色光23、蓝色光24。分解后的三种颜色的光分别从不同的方向入射到由红色光液晶屏模块1、绿色光液晶屏模块2、蓝色光液晶屏模块3和棱镜4构成的影像显示元件单元。

为了防止光的杂散和尘埃附着而在光学部件盖16内配置透镜阵列12、二色镜17、18等光学部件。透过了液晶屏模块1～3(红色、绿色、蓝色)的三种颜色的光被棱镜4合成，透过透写透镜5而成为所希望的图像并被透写，在未图示的屏幕上呈现影像。另外，在框体10的内部设置用来向光源灯11等的部件供给电力的电源单元35、以及用来使该电源单元35和光源灯11冷却的风扇36。通过风扇36的动作从框体10上设置的进气口31流入空气，电源单元35和光源灯11被流入的空气冷却，从排气口33排出空气。另外，虽未图示，设置了具有从外部把影像信号取入框体10的内部，对液晶屏模块、风扇等的动作进行控制的控制电路的控制基板(未图示)。该控制基板配置在例如影像显示元件单元与框体上表面之间的间隙中。

由红色光液晶屏模块1、绿色光液晶屏模块2、蓝色光液晶屏模块3和棱镜4构成的影像显示元件单元利用相变冷却系统冷却。相变冷却系统由在红色光液晶屏模块1、绿色光液晶屏模块2、蓝色光液晶屏模块3和棱镜4下部设置的散热部40、图中用斜线表示的使冷却剂循环的冷却剂管线41、由用来使冷却剂循环的泵42构成的冷却剂驱动部、由用来使在冷却部产生的蒸汽冷凝的冷凝器43和风扇44构成的散热部、用来使蒸汽和液体分离并防止蒸汽流入泵42的气液分离部45、以及在由泵42构成的冷却剂驱动部和冷却部之间设置的预备加热部46构成。

通过泵42的动作使冷却剂从泵依次通过预备加热部46、散热部40、冷凝器43、气液分离部45，利用泵进行循环。另外，通过风扇44的动作从进气口31流入空气，一边冷却泵42、气液分离部45一边流动，冷却冷凝器43后从排气口33排气。即，从冷却空气的流动来看，泵42、气液分离部45配置在冷凝部的上游侧。

用图2～图4说明影像显示元件单元周边的构成。

图2和图3是影像显示元件单元周边的立体图。

图2、图3中，由红色光液晶屏模块1、绿色光液晶屏模块2、蓝色光液晶屏模块3和棱镜4构成的影像显示元件单元，在图1所示的散热部40之上热连接地设置。

另外，本发明中的“热连接”，是指固体之间相接触或为了填埋固体之间的间隙而用相对柔软的树脂、油脂等的材料充填，或者指以埋入固体之间的间隙的方式夹着有柔软性的薄片等。

如图3所示，冷却剂管线埋入到在散热部40的背面侧设置的槽50内。在本实施方式中散热部40是把冷却剂管线埋入槽中，但也可以是例如在散热部40自身内部形成冷却剂流动的流路。

图4是通过横切红色光液晶屏模块、棱镜和蓝色光液晶屏模块的剖面图。

图4中，由于三种颜色的液晶屏模块的结构相同，用红色光液晶屏模块1说明其内部结构，液晶屏模块由液晶屏55、在其前后配置的入射偏振片56、出射偏振片57、保持入射偏振片56并与其热连接的入射侧框58、以及保持出射偏振片57并与其热连接的出射侧框59构成。液晶屏55通过柔性连接器60与控制基板(未图示)连接。另外，分别在入射偏振片56上贴附入射偏振膜56a、在出射偏振片57上贴附出射偏振膜57b。液晶屏55在其透光部55a的两侧分别与入射偏振片56、出射偏振片57热连接。液晶屏在内部具有构成像素的多个光阀元件，对每个像素改变透射光的偏振状态。

入射侧偏振膜、出射侧偏振膜分别用于只透过特定的偏振分量，通过组合入射侧偏振膜、液晶屏、出射侧偏振膜，用控制基板控制光阀元件，能够得到所希望的图像。另外，由入射偏振膜、液晶屏、出射偏振膜产生的热通过热传导传送到入射偏振片56、出射偏振片57后，进一步通过热传导传送到入射侧框58、出射侧框59，再传送到散热部40。传送到散热部40的热被传送到冷却剂管线41，通过流过其内部的冷却剂输送到散热部。

由于入射偏振片56、出射偏振片57把由入射偏振膜、液晶屏、出射偏振膜产生的热传送到入射侧框、出射侧框，必须由热传导良好的材料构成，且必须具备透光性。作为同时满足两者的材料，可举出蓝宝石、水晶。入射侧框、出射侧框不需要透光性，但为了把热传送到散热部40必须由热传导性良好的材料构成，例如由铜、铝等构成。

以上，由红色光液晶屏模块1、绿色光液晶屏模块2、蓝色光液晶屏模块3和棱镜4构成的影像显示元件单元产生的热通过热传导被散热部40传送到冷却剂管线41。

另外，本实施方式中假定的是使用了透光型液晶屏的光学系统，但本发明也可以用于利用了例如反射型液晶屏(LIQUID CRYSTALON SILICON)或微小的可动镜(DIGITAL MICROMIRRORDEVICE，数字微镜器件)的其它光学系统的冷却中。

另外，在象本实施方式这样对影像显示元件单元相变冷却时，由于影像显示元件单元不需要接触冷却空气，所以也可以用与光学部件盖16同样的方法覆盖影像显示元件单元。由此，具有防止尘埃附着到影像显示元件单元上的效果。

下面，用图1和图5、图6说明相变冷却系统的构成。

图5是具有本发明的一实施例的预备加热部的立体图。

图6是示出具有本发明的一实施例的预备加热部的结构的剖面图。

在图1和图5、图6中，通过图1所示的泵42把液状的冷却剂送到预备加热部46。图5是预备加热部46的构成图，图6是示出其内部结构的剖面图，图中虚线箭头表示冷却剂的流动。预备加热部46如图5所示在内部形成冷却剂流动的流路，在外侧设置加热器65。另外，在冷却剂流动的流路上设置用来促进沸腾开始的沸腾促进单元66。另外，在加热器65上连接用来控制加热量的预备加热控制单元67，构成为能够控制加热量。而且，预备加热控制单元67从外部取入影像信号，与控制液晶屏模块、风扇等的动作的上述控制电路37连接。

流入预备加热部46的液状冷却剂被加热器65加热，开始沸腾，成为一部分变成蒸汽的双相流状态。用预备加热部46把成为双相状态的冷却剂送到散热部40，接收从影像显示元件单元产生的热而愈发沸腾。冷却剂沸腾而吸收作为变成蒸汽时的汽化热的热，向散热部输送。通过利用沸腾夺取热量，散热部40被冷却。

利用预备加热控制单元67对加热器65进行以下那样的控制。

首先，在起动时预备加热控制单元67从控制电路37接收起动信号，使加热器65加热，预备加热部46成为高温。在预备加热部46成为直到引起沸腾所需程度的高温后，预备加热控制单元67减少加热器65的加热量。即，进行仅在接收来自控制电路37的起动信号而起动时暂时进行增加加热量的控制。另外，在此后的动作时，从控制电路37接收表示正在显示的图像状态的信号，一边推测影像显示元件单元的发热量一边增减加热量。如前所述，影像显示元件单元由于吸收一部分光而发热，光吸收量根据图像而变化。

在象本实施例的方式中所示那样的使用了透射型液晶屏的光学系统中，透写黑色图像时由于光被遮挡所以发热量增大，相反透写白色图像时发热量减小。因此发生的热量根据图像而大幅变化。与该变化对应，在影像显示元件单元的发热量小时增加加热器65的加热量，相反在影像显示元件单元的发热量大时减少加热量。

希望沸腾促进单元66是例如，如图6所示，在流路上具有许多凹形状。由此，在凹形状的内部冷却剂的流动缓和，在沸腾开始初期产生的微小的气泡核容易成长并进入沸腾状态。另外，或者也可以利用超声波振子向预备加热部施加强制振动而促进沸腾。

向散热部输送的双相状态的冷却剂在冷凝器43中被冷凝而成为液体。因冷凝产生的冷凝热通过风扇44向空气散热。再次成为液状的冷却剂通过气液分离部而利用泵再次循环。

根据本实施例的方式，通过在泵42和散热部40之间设置预备加热部46，能够使沸腾稳定，提高冷却性能。

图7是示出用模拟发热体代替影像显示元件单元时的实验结果的曲线图。

图8是此时的实验条件。

图7中示出模拟发热体的发热量和模拟发热体温度的关系。首先，未设置预备加热单元时，如图中实心黑点所示，如果模拟发热体的发热量增加则温度急剧上升。这是因为发热量小时不发生沸腾，利用单相液体进行冷却。在达到10W左右的发热量的时刻，开始发生沸腾，针对发热量的温度上升平缓，但温度上升波动大。这是因为冷却部中的沸腾是部分地发生的。

与此相对，由于在设置预备加热部时在冷却部中稳定地发生沸腾，所以虽然有利用预备加热部追加的热，整个冷却部的温度上升小，而且温度的波动也小。即，通过设置预备加热部而在冷却剂流入冷却部之前预先成为沸腾状态，能够愈发冷却冷却部。另外，温度上升的波动也小，即使在冷却影像显示元件单元那样的发热量有变化的发热体时也能实现稳定的冷却性能。

另外，通过设置预备加热控制单元而控制预备加热部的加热量，能够以少的加热量成为沸腾状态，能够减少电力消耗。另外，由于尤其在起动时预备加热部为低温，到达开始沸腾需要时间，但通过暂时提高起动时加入的热量，能够以更短的时间成为沸腾状态，能够在短时间内使冷却性能稳定化，防止在起动时冷却部成为高温。另外，通过从控制电路37接收表示正在显示的图像状态的信号，一边推测影像显示元件单元的发热量一边增减加热量，能够使冷却性能稳定化，且同时进一步降低加热量。结果能够减少电力消耗。

而且，通过设置预备加热部能够减少冷却部中的振动。即，在相变冷却系统中，因沸腾而产生蒸汽，但此时因内部的急剧体积变化而产生振动。尤其在冷却剂开始沸腾的时刻，在从部分地开始的沸腾扩散到全部沸腾的过程或在部分沸腾的位置和程度发生变化的过程中产生强的振动。

由于在没有预备加热部时在冷却部开始沸腾，因沸腾开始而产生的振动容易传送到要被冷却的发热体。尤其是，本实施方式的影像显示元件单元因为是把会聚的光放大投影，所以即使是影像显示元件单元中的小振动也会引发图像振动和红色光、绿色光、蓝色光之间的色偏移，造成不良影响。通过设置预备加热部，由于沸腾开始造成的振动在预备加热部中发生，所以降低了位于远离预备加热部的位置的冷却部的振动。尤其是在本实施方式的场合下能够减少与影像显示元件单元中的振动相伴随的图像振动和色偏移。

另外，通过在预备加热部中设置沸腾促进单元，能够以更低的加热器加入的热量成为沸腾状态，能够减少电力消耗。

另外，从冷却空气的流动看，泵42和气液分离部45配置在冷凝部的上游侧，由此能够用通过冷凝部之前的相对较冷的空气冷却泵42和气液分离部45。假如泵42处于高温则恐怕会在泵内发生沸腾。如果泵内产生蒸汽，则泵的功能降低，在最坏的情况下不能送液。通过从冷却空气的流动看，把泵42和气液分离部45配置在冷凝部的上游侧，能够使泵42保持在相对低的温度，抑制在泵内产生蒸汽，实现稳定的送液。

下面，用图9说明根据另一实施方式的相变冷却系统以及包括它的电子设备。本实施方式中的电子设备是与前述实施方式相同的透写型液晶投影仪。

图9是从上部看到的本实施方式中的透写型液晶投影仪的概略构成图。

在图9中，除了以下两点以外，本实施例的方式与图1所示的实施方式是相同的构成，即，不设置预备加热单元，且除了冷却影像显示元件单元的散热部40之外，还为了冷却电源单元35上的电源部件351设置与电源部件351热连接的散热部40b、为了冷却光源灯11设置与光源灯11热连接的散热部40c。利用冷却剂管线41把散热部40b、散热部40c、散热部40依次串联连接，相对于冷却剂的送液方向把冷却影像显示元件单元的散热部40配置在散热部40b、40c的更下游侧。

本实施例的方式所示的影像显示元件单元虽然由液晶屏、入射偏振片、出射偏振片构成，但由于液晶屏和在入射偏振片、出射偏振片上贴附的偏振膜使用有机物质，所以如果成为约70～80℃左右的高温则引起光学特性和寿命的降低。相对于此，电源部件351是例如把向电源单元供给的交流电力变换成预定电压的直流电源的调节器(regulator)，这样的电源部件通常能允许直到125～150℃左右的动作。另外，作为光源灯使用的汞灯可进行150℃甚至更高温度的动作。即，在本实施例的方式中，为了冷却多个部件乃至单元，把动作允许温度相对低的影像显示元件单元的散热部40配置在散热部40b和散热部40c的更下游侧。

首先，通过泵42把液状的冷却剂送到用来冷却电源部件351的散热部40b。电源部件351是例如把向电源单元供给的交流电力变换成预定电压的直流电流的调节器。流入散热部40b的液状冷却剂被电源部件351发出的热加热，开始沸腾，成为一部分变成蒸汽的双相流状态。此时，通过冷却剂沸腾而吸收作为变成蒸汽时的汽化热的热，电源部件351被冷却。然后，成为双相状态的冷却剂输送到散热部40c。流入散热部40c的液状冷却剂被光源灯11发出的热加热，进一步沸腾，冷却光源灯11。然后冷却剂输送到散热部40，冷却影像显示元件单元。

向散热部输送的双相状态的冷却剂在冷凝器43中被冷凝而成为液体。因冷凝产生的冷凝热通过风扇44向空气散热。再次成为液状的冷却剂通过气液分离部而利用泵再次循环。

由于在最上游侧的散热部40b中流入液状冷却剂开始沸腾，发生部分的沸腾，沸腾不稳定，冷却性能也低。但是，由于电源部件351的动作允许温度高，即使冷却性能有些不好也能容忍。另外，在本实施例的方式中，由于原本设置了对电源单元进行空冷的风扇，所以可以把电源部件冷却到完全能容忍的温度。或者，相反，如果空冷的效果太好，导致电源部件351的温度太低，有时不向流入散热部40b中的液状冷却剂供给开始沸腾所需的热。这时，可以使散热部40b与例如发热量多的电源部件连接，或者也可以对电源部件和散热部40b的周围断热以防止空冷的效果导致的过分冷却。

在冷却光源灯11的散热部40c和冷却影像显示元件单元的散热部40中，由于流入的冷却剂已经在散热部40b中成为沸腾状态，所以得到稳定的冷却性能。

另外，在本实施方式中设置了用来冷却电源部件351的散热部40b和用来冷却光源灯的散热部40c，但也可以只设置其中的某一个。此时也是，由于向影像显示元件单元的散热部40流入已经成为沸腾状态的冷却剂，所以在散热部40中能够得到稳定的冷却性能。

根据本实施例的方式，通过具有至少两个位置以上的多个冷却部，不仅能够冷却多个发热体，还能使在冷却剂的送液方向上配置在下游侧的发热体更加冷却。根据本实施方式，在只具有冷却影像显示元件单元的冷却部时，由于液状冷却剂流入影像显示元件单元的冷却部，沸腾状态部分地发生，冷却性能不稳定。与此相对，通过追加电源部件、光源等的冷却部，不仅能够冷却多个部件乃至单元，也能使影像显示元件单元的冷却性能自身稳定并提高。

另外，为了冷却多个部件乃至单元，在散热部40b和散热部40c的更下游侧配置动作允许温度相对低的影像显示元件单元的散热部40。由于在散热部40中流入已经成为沸腾状态的冷却剂，在冷却动作允许温度相对低的影像显示元件单元的散热部40中能够得到稳定的冷却性能。另外，如果与图1所示的实施方式相比，由于无需通过加热器加入热，能够减少电力消耗。另外，与同样的图1所示的实施方式相比，由于用相变冷却系统进行电源部件351和光源灯的冷却，能够使冷却电源单元和光源灯的风扇36小型化。另外，与图1所示的实施方式同样地，能够减少针对影像显示元件单元的振动，减少图像的振动和色偏移。

下面，说明根据另一实施例的相变冷却系统以及包括它的电子设备。

本实施方式中的电子设备是在母板上具有进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机。

图10是本实施方式中的计算机的概略构成图。

图10中，在框体110的内部设置搭载了进行运算处理的CPU 102和必要的芯片组件103的母板101、以及用来向母板101、硬盘115和其它部件乃至模块供给电源的电源单元135。

在本实施例的方式中，也与图1所示的实施方式同样地，在框体110的内部设置由泵142、冷却剂管线141、预备加热部146、冷却部140、冷凝器143、气液分离部145和风扇144构成的相变冷却系统。另外，通过风扇144的动作从进气口131流入空气，一边冷却由泵142构成的冷却剂驱动部、气液分离部145、硬盘115、电源单元135之上一边流过，然后冷却图9所示的冷凝器43后从排气口133排气。即，从冷却空气的流动来看，泵142、气液分离部145配置在冷凝部的上游侧。

图11是冷却部140周边的立体图。

图11中，冷却部140与母板101上的CPU的上部热连接。另外，与图1所示的实施方式同样地，冷却剂管线141埋入到在冷却部140上设置的槽150的内部，CPU产生的热通过热传导从冷却部140传送到冷却剂管线141。在本实施方式中冷却部140是把冷却剂管线141埋入槽150中，但也可以是例如在冷却部140自身内部形成冷却剂流动的流路。

本实施例的方式的相变冷却系统的构成，与图1所示的实施方式同样地，通过泵142把液状的冷却剂送到预备加热控制单元146。预备加热部146通过预备加热控制单元(未图示)控制加热量。在预备加热部开始沸腾而成为双相状态的冷却剂送到冷却部140，接收从CPU产生的热而愈发沸腾，冷却CPU。向散热部输送的双相状态的冷却剂在冷凝器143中被冷凝而成为液体。因冷凝产生的冷凝热通过风扇144向空气散热。再次成为液状的冷却剂通过气液分离部而利用泵再次循环。

根据本实施例的方式，首先与图1所示的实施方式同样地，通过在泵142和冷却部140之间设置预备加热单元146，能够使沸腾稳定，提高冷却性能。尤其是，本实施例的方式所示的计算机的CPU随运算量变化而发热量大幅变化。针对于此，如图7的实验结果所示，由于设置预备加热单元，冷却剂在流入冷却部之前预先成为沸腾状态，能够使沸腾稳定，温度上升的波动也小，所以能实现稳定的CPU的冷却性能。

而且，通过设置预备加热部能够减少冷却部中的振动。尤其是，本实施例的方式所示的CPU安装在母板上，但是近年来为了使CPU与母板电连接而在CPU背面设置的管脚数增加，通常它们通过微小的焊料球以焊接方式连接到母板上。因此，如果在CPU上施加振动，则恐怕会在焊料球的界面处发生龟裂，最坏的情况下无法实现导通。因此，通过设置预备加热部，由沸腾开始造成的振动在预备加热部中发生，降低了位于较远的位置的冷却部的振动，所以能够提高CPU的安装可靠性。

下面，说明根据另一实施方式的相变冷却系统以及包括它的电子设备。

本实施方式中的电子设备是具有进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机。

图12是本实施例的方式中的计算机的概略构成图。

图12中，除了以下两点以外本实施例的方式与图10所示的实施方式是相同的构成，即，不设置预备加热单元，且除了冷却CPU的冷却部140之外还为了冷却电源单元135上的电源部件1351设置与电源部件1351热连接的冷却部140b。

利用冷却剂管线141把冷却部140b、冷却部140依次串联连接，把冷却CPU的冷却部140配置在冷却部140b的更下游侧。CPU通常保证不高于85℃左右的动作。另外，也有允许温度比它高的场合，但是也有随着近年来CPU发热量增大，温度成为制约因素，在高温时降低动作频率或者动作模式向省电模式转移而动作的场合，从这一点出发也希望允许动作温度越低越好。

相对于此，电源部件1351是例如把向电源单元供给的交流电力变换成预定电压的直流电流的调节器，这样的电源部件通常能允许直到125～150℃左右的动作。即，在本实施方式中，为了冷却多个部件乃至单元，把动作允许温度相对低的CPU的冷却部140配置在冷却部140b的更下游侧。

通过泵142把液状的冷却剂首先送到用来冷却电源部件1351的冷却部140b。电源部件1351是例如把向电源单元供给的交流电力变换成预定电压的直流电流的调节器。流入冷却部140b的液状冷却剂被电源部件1351发出的热加热，开始沸腾，成为一部分变成蒸汽的双相流状态。此时，通过冷却剂沸腾而吸收作为变成蒸汽时的汽化热的热，电源部件1351被冷却。然后，成为双相状态的冷却剂输送到冷却部140，冷却CPU。

向散热部输送的双相状态的冷却剂在冷凝器143中被冷凝而成为液体。因冷凝产生的冷凝热通过风扇144向空气散热。再次成为液状的冷却剂通过气液分离部而利用泵再次循环。

由于在上游侧的冷却部140b中流入液状冷却剂开始沸腾，发生部分的沸腾，沸腾不稳定，冷却性能也低。但是，由于电源部件1351的动作允许温度高，即使冷却性能有些不好也能容忍。另外，在本实施例的方式中，由于原本设置了对电源单元进行冷却的风扇，所以可以把电源部件冷却到完全能容忍的温度。

另外，在本实施例的方式中，由于原本设置了对电源单元进行空冷的风扇，所以可以把电源部件冷却到完全能容忍的温度。或者，相反，如果空冷的效果太好，导致电源部件1351的温度太低，有时不向流入冷却部140b中的液状冷却剂供给开始沸腾所需的热。这时，可以使冷却部140b与例如发热量更多的电源部件连接，或者也可以对电源部件和冷却部140b的周围断热以防止空冷的效果导致的过分冷却。在冷却CPU的冷却部140中，由于流入的冷却剂已经在冷却部140b中成为沸腾状态，所以得到稳定的冷却性能。

根据本实施例的方式，通过具有至少两个位置以上的多个冷却部，不仅能够冷却多个发热体，还能使在冷却剂的送液方向上配置在下游侧的发热体更加冷却。根据本实施方式，在只具有冷却CPU的冷却部时，由于液状冷却剂流入CPU的冷却部，沸腾状态部分地发生，冷却性能不稳定。与此相对，通过追加电源部件、光源等的冷却部，不仅能够冷却多个部件乃至单元，而且能使CPU的冷却性能自身稳定并提高。

另外，为了冷却多个部件乃至单元，在冷却部140b的更下游侧配置动作允许温度相对低的CPU的冷却部140。由于在冷却部140中流入已经成为沸腾状态的冷却剂，在冷却动作允许温度低的CPU的冷却部140中能够得到稳定的冷却性能。另外，如果与图10所示的实施方式相比，由于无需通过加热器加入热，能够减少电力消耗。

另外，与图10所示的实施方式同样地，能够减少针对CPU的振动，提高安装可靠性。

根据如上所述的本发明，通过设置预备加热单元或者具有多个冷却部，尤其是沿送液方向适当配置多个冷却部，能够实现具有稳定的冷却性能、降低因相变产生的振动的影响的电子设备。尤其是，使冷却性能稳定，且降低伴随沸腾和冷凝的相变的振动对电子设备的影响。

Claims (10)

1.一种冷却系统，包括：

用沸腾的冷却剂对从发热元件产生的热进行冷却的冷却部；

与该冷却部和上述发热元件热连接而利用冷凝对上述冷却剂吸收的热进行散热的散热部；

用来把由该散热部冷凝了的上述冷却剂再次送到冷却部的冷却剂驱动部；以及

连接该冷却剂驱动部、上述冷却部和上述散热部的管线，

其特征在于：

在上述冷却剂驱动部和上述冷却部之间具有用来对从上述冷却剂驱动部流向上述冷却部的冷却剂加热的加热单元。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：

上述加热单元能改变加热量，且还包括根据与上述冷却部热连接的上述发热元件的动作状态控制基于上述加热单元的加热量的加热控制单元。

3.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于：

上述加热单元在电子设备起动时暂时地增加加热量。

4.一种包括如权利要求1～3中任一项所述的冷却系统的电子设备，其特征在于：

该电子设备是具有光源和影像显示元件单元的透写型图像投影仪，该影像显示元件单元由伴随有光的调制、反射、吸收引起的发热的至少一个以上的影像显示元件构成，上述影像显示元件单元与上述冷却部热连接，进行上述影像显示元件单元的冷却。

5.一种包括如权利要求1～3中任一项所述的冷却系统的电子设备，其特征在于：

该电子设备是具有安装在母板上的进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机，上述CPU与上述冷却部热连接，进行上述CPU的冷却。

6.一种冷却系统，包括：

用沸腾的冷却剂对从发热元件产生的热进行冷却的冷却部；

与该冷却部和上述发热元件热连接而利用冷凝对上述冷却剂吸收的热进行散热的散热部；

用来把由该散热部冷凝了的上述冷却剂再次送到冷却部的冷却剂驱动部；以及

连接该冷却剂驱动部、上述冷却部和上述散热部的管线，

其特征在于：

为了分别与多个发热元件热连接而在至少两个以上的位置设置上述冷却部，且

在上述冷却剂驱动部和上述冷却部之间具有用来对从上述冷却剂驱动部流向上述冷却部的冷却剂加热的加热单元。

7.一种包括如权利要求6所述的冷却系统的电子设备，其特征在于：

在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，使与上述多个冷却部热连接的上述多个发热元件中的允许动作温度相对较低的发热元件与至少第二个以后的冷却部热连接。

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

该电子设备是具有用来向电子部件供给电压和电流的电源单元、和伴随有光源的光的调制、反射、吸收引起的发热的至少一个以上的影像显示元件单元的透写型图像投影仪，

上述多个冷却部中的一个冷却部与上述影像显示元件单元热连接，剩余的冷却部中的每一个冷却部分别与上述光源或上述电源单元中的某一个热连接，进行上述影像显示元件单元和上述光源或上述电源单元的冷却。

9.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，上述影像显示元件单元与至少第二个以后的冷却部热连接，进行上述影像显示元件单元的冷却。

10.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

该电子设备是具有用来向电子部件供给预定的电压和电流的电源单元、以及安装在母板上的进行运算处理的CPU和芯片组件的计算机，

在从上述冷却剂驱动部开始沿冷却剂输送方向依次附加上述多个冷却部时，上述CPU与至少第二个以后的冷却部热连接，进行上述CPU的冷却。

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