CN102385431A - 散热器及具有冷却剂通道的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种散热器包括核心单元，该核心单元包括：流入口，冷却剂从该流入口流入；流出口，冷却剂从该流出口流出；多个冷却剂通道，其至少包括外部冷却剂通道、内部冷却剂通道、分叉点以及合并点，外部冷却剂通道被设置成围绕内部冷却剂通道，冷却剂在分叉点处被分开并且在合并点处合并；以及连接通道，连接在外部冷却剂通道的合并点与内部冷却剂通道的分叉点之间，其中，流入口与多个冷却剂通道中最外侧的一个分叉点连通，而流出口与多个冷却剂通道中最内侧的一个合并点连通。

Description

散热器及具有冷却剂通道的电子装置
技术领域
本发明涉及一种散热器以及电子装置。
背景技术
电子装置，例如个人电脑和工作站包括诸如中央处理单元(即CPU)的电子元件，这类电子元件产生热量。电子装置设有冷却单元用以吸收由电子元件产生的热量。
在使冷却剂循环以吸收由电子元件产生的热量的冷却单元中，因吸收热量而具有升高的温度的冷却剂被散热器冷却。例如，热交换器可包括具有平面螺旋形状的扁平管道(使得邻近的管道部分以恒定的间距隔开)，并且冷却剂从中央流向周边。
在散热器的核心部分处可设有一风扇，该风扇产生气流以冷却在该核心部分中流动的冷却剂。在这种情况下，气流速度的分布是不平均的。当流向核心部分的气流的速度分布未被加以考虑时，风扇的冷却效率不够高。
【相关技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开专利公报2005-214545
发明内容
本发明的目的是提高散热器的冷却效率。
根据实施例的一个方案，一种散热器包括核心单元，该核心单元包括：流入口，冷却剂从该流入口流入；流出口，冷却剂从该流出口流出；多个冷却剂通道，其至少包括外部冷却剂通道、内部冷却剂通道，分叉点(branchingpoint，分流点)、以及合并点(merging point，合流点)，外部冷却剂通道被设置成围绕内部冷却剂通道，冷却剂在分叉点处被分开并且在合并点处合并；以及连接通道，连接在外部冷却剂通道的合并点和内部冷却剂通道的分叉点之间，其中，流入口与多个冷却剂通道中最外侧的一个冷却剂通道的分叉点连通，而流出口与多个冷却剂通道中最内侧的一个冷却剂通道的合并点连通。
根据实施例的另一方案，一种散热器包括核心单元，该核心单元包括：流入口，冷却剂从该流入口流入；流出口，冷却剂从该流出口流出；以及螺旋形冷却剂通道，冷却剂流过该冷却剂通道，其中，流入口与该螺旋形冷却剂通道的外端连通，而流出口与冷却剂通道的内端连通。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的个人电脑的内部结构的示例的图样。
图2是示出根据第一实施例的液体冷却单元的配置的示例的图样。
图3是根据第一实施例的散热器的示例的立体图。
图4是根据第一实施例的轴流式风扇的示例的立体图。
图5是根据第一实施例的核心单元的示例的平面图。
图6是该散热器的第一变型的立体图。
图7是该散热器的第二变型的立体图。
图8是该散热器的第三变型的立体图。
图9是根据第二实施例的核心单元的示例的平面图。
具体实施方式
【第一实施例】
首先，将通过参照图1给出个人电脑100的描述，个人电脑100为电子装置的一个示例。图1是示出根据本实施例的个人电脑100的内部结构的示例的图样。如图1所示，个人电脑100包括电子元件110和液体冷却单元120。
该电子元件110例如可以是LSI(大规模集成)电路。诸如LSI电路的电子元件具有在其中运作的CPU(中央处理单元)芯片，CPU芯片通过运行OS(操作系统)和应用程序执行预定的计算。当CPU芯片执行运算时，电子元件110(如LSI电路)产生热量。
个人电脑100设有液体冷却单元120，用以吸收由电子元件110产生的热量。
除了电子元件110和液体冷却单元120之外，个人电脑还包括硬盘驱动器、DVD(数字多功能光盘)驱动器、卡单元(card unit)等等。硬盘驱动器例如储存上述的OS和应用程序。DVD驱动器从记录介质(如DVD)中读取数据，并将数据写入记录介质(如DVD)。卡单元接收记忆卡、LAN(局域网)卡或者其它插入到卡单元中的类似物。
现将通过参照图2描述本实施例的液体冷却单元120。图2是示出液体冷却单元120的示例的图样。如图2所示，液体冷却单元120包括泵122、热量接收单元124和散热器130。构成液体冷却单元120的构件通过多个软管126被连接以形成循环通道。冷却剂流过该循环通道以将由电子元件110产生的热量释放到个人电脑100外部。冷却剂可以是例如丙二醇系列的防冻液。
泵122处于相对于散热器130的下游。泵122输送冷却剂以在该循环通道内产生冷却剂流。特别地，泵122在图2中箭头所示的方向上产生冷却剂流。泵122可以是压电泵。
热量接收单元124处于相对于泵122的下游。如图1所示，热量接收单元124被设置于产生热量的电子元件110上。该热量接收单元124吸收由电子元件110产生的热量。
散热器130处于相对于热量接收单元124的下游。散热器130从冷却剂流中获取热量并将其吸收到散热器130中。散热器130位于形成在个人电脑100的机壳侧面的排气口附近。散热器130包括轴流式风扇140和核心单元150。轴流式风扇140产生通过该排气口流入外部的气流。通过这种布置，使散热器130从冷却剂中获取的热量经由排气口被释放到个人电脑100的外部。在图2示出的示例中，有两个轴流式风扇140和两个核心单元150。稍后将描述散热器130的详细配置。
在液体冷却单元120中，形成上述的循环通道。
以下，将通过参照图3、图4和图5描述本实施例的散热器130的配置。在图2中示出了两个轴流式风扇140和两个核心单元150。但图3至图5示出了一个轴流式风扇140和一个核心单元150。图3是根据本实施例的散热器130的示例的立体图。在图3中，轴流式风扇140被简化并以虚线示出。图4是轴流式风扇140的示例的立体图。图5是核心单元150的示例的平面图。图5中所示的箭头表示冷却剂流。
首先，将通过参照图4给出本实施例的轴流式风扇140的结构的描述。如图4所示，轴流式风扇140包括多个叶片142。所述多个叶片142围绕旋转轴线144旋转。当多个叶片142围绕旋转轴线144旋转时，产生一股从轴流式风扇140的后侧流向前侧的气流。
在轴流式风扇140的旋转轴线144的附近，不具有叶片142，因此并不显著地存在气流。另外，在轴流式风扇140的叶片142所处的区域，由叶片142旋转所产生的气流的速度通常是不平均的。特别地，气流速度从旋转轴线144朝向叶片142的尖端增大。
接下来，将通过参照图5给出本实施例的核心单元150的结构的描述。如图5所示，核心单元150包括流入口152、流出口154、多个冷却剂通道156、连接通道162和多个散热鳍片164。图5中所示的核心单元150包括5个冷却剂通道156。这些冷却剂通道156被布置成使得外侧冷却剂通道156包围内侧冷却剂通道156。
冷却剂通过流入口152流入核心单元150。在图5所示的实施例中，冷却剂沿垂直于附图纸面的方向(例如，向下)进入流入口152。冷却剂经由流出口154流出核心单元150。在图5所示的实施例中，冷却剂沿垂直于附图纸面的方向(例如，向上)从流出口154流出。
冷却剂通道156被设置为使冷却剂能够在核心单元150内部循环。冷却剂通道156的形状例如可以是矩形。冷却剂通道156不被限制为特定的形状，并且可以是任何形状，只要该形状能够使冷却剂在核心单元150内部循环即可。例如，冷却剂通道156的形状可以是圆形。
冷却剂通道156包括分叉点158和合并点160。流入分叉点158的冷却剂在该分叉点158处被分开，以经由冷却剂通道156沿不同的方向流动。已在沿不同的方向流动的冷却剂在合并点160处合并。在图5所示的实施例中，分叉点158和合并点160分别位于矩形的冷却剂通道156的沿对角线相对的角部。
在两个邻近的冷却剂通道156之间，连接通道162连接在外侧冷却剂通道156的合并点160与内侧冷却剂通道156的分叉点158之间。图5中所示的核心单元150包括四个连接通道162。已在外侧冷却剂通道156的合并点160处合并的冷却剂流经连接通道162，并随后在内侧冷却剂通道156的分叉点158处被分开。
散热鳍片164设置于邻近的冷却剂通道156之间。散热鳍片164沿平行于轴流式风扇140的旋转轴线144的方向延伸。由电子元件110产生并被冷却剂吸收的热量从流过冷却剂通道156的冷却剂中传递到散热鳍片164。该热量随后借助轴流式风扇140产生的气流被释放到个人电脑100的外部。
如图5所示，流入口152与多个冷却剂通道156中最外侧的冷却剂通道156的分叉点158连通。另外，流出口154与多个冷却剂通道156中最内侧的冷却剂通道156的合并点160连通。
通过上文所述的布置，在流入口152处流入核心单元150的冷却剂在最外侧的冷却剂通道156的分叉点158处被分开，以经由最外侧的冷却剂通道156沿不同的方向流动。沿不同方向流动的冷却剂在最外侧的冷却剂通道156的合并点处160合并。在最外侧的冷却剂通道156的合并点160处合并的冷却剂流经连接通道162，并随后在紧邻的内部冷却剂通道156的分叉点158处被分开，以经由该紧邻的内部冷却剂通道156沿不同的方向流动。在此之后，冷却剂在合并点160处的合并以及冷却剂在分叉点158处的分开被重复进行，直到在流过最内侧的冷却剂通道156的合并点160之后，冷却剂经由流出口154流出核心单元150为止。
轴流式风扇140和此前描述的核心单元150被设置成使得轴流式风扇140的旋转轴线144与图3中所示的核心单元150的中心区域对齐。核心单元150的中心区域是指处于最内侧的冷却剂通道156内的区域。在本实施例的散热器130中，冷却剂通道156被设置在核心单元150中，使得冷却剂从气流速度较快的外部区域流向气流速度较慢的内部区域。该外部区域在径向上远离旋转轴线144，而该内部区域靠近旋转轴线144。通过这种布置，通过从电子元件110吸收热量而温度升高的冷却剂首先流过设置于核心单元150的外部区域的冷却剂通道156，而在该外部区域中气流速度较快。这样就提高了冷却剂的冷却效率。
【第一变型】
现将参照图6描述散热器130的第一变型。图6是散热器130的第一变型的立体图。图6中所示的散热器130包括两个核心单元150和两个轴流式风扇140。两个核心单元150被并排布置。轴流式风扇140同样被并排布置以分别对相应的核心单元150进行风冷。核心单元150和轴流式风扇140的配置与在第一实施例中所用的配置相同或者相似。
散热器130可包括三个或更多的核心单元150以及三个或更多的轴流式风扇140。
当散热器130可用的区域相对大时，这种变型是适用的。根据这种变型，由于通过热量接收单元124吸收热量而具有升高的温度的冷却剂流过多个核心单元150，由此更进一步提高了冷却剂的冷却效率。
【第二变型】
现将通过参照图7描述散热器130的第二变型。图7是散热器130的第二变型的立体图。图7中所示的散热器130包括两个核心单元150和一个轴流式风扇140。两个核心单元150在由轴流式风扇140产生的气流的方向上串列布置(即，一个布置在另一个之后)。这两个核心单元150的流入口152彼此连通。另外，这两个核心单元150的流出口154彼此连通。核心单元150和轴流式风扇140的配置与在第一实施例中所用的配置相同或者相似。
散热器130可包括三个或更多的核心单元150。
当散热器130可用的区域相对小时，这种变型是适用的。根据这种变型，通过热量接收单元124吸收热量而具有升高的温度的冷却剂流过在由轴流式风扇140产生的气流的方向上串列布置的多个核心单元150。因此，即使当仅有一个相对小的区域可供散热器适用时，仍能够提高冷却效率。
【第三变型】
现将参照图8描述散热器130的第三变型。图8是散热器130的第三变型的立体图。图8中所示的散热器130包括两个核心单元150和一个轴流式风扇140。这两个核心单元150在由轴流式风扇140产生气流的方向上串列布置(即，一个布置在另一个之后)，而轴流式风扇140则插设于两者之间。这两个核心单元150的流入口152彼此连通。另外，两个核心单元150的流出口154彼此连通。核心单元150和轴流式风扇140的配置与第一实施例中所用的配置相同或者相似。
散热器130可包括三个或更多的核心单元150。
根据该变型，类似于第二变型中的情况，通过热量接收单元124吸收热量而具有升高的温度的冷却剂流过在由轴流式风扇140产生的气流的方向上串列布置的核心单元150。因此，即使当仅有一个相对小的区域可供散热器使用时，仍能够提高冷却效率。
【第二实施例】
以下将描述第二实施例的散热器130。第二实施例的散热器130在核心单元150的配置方面与第一实施例的散热器130不同。其余部分的配置与第一实施例的配置相同或者相似。现在将通过参照图9来描述本发明的核心单元150。图9是根据本实施例的核心单元150的示例的平面图。图9中所示的箭头表示冷却剂的方向。
如图9中所示，本实施例的核心单元150包括流入口152、流出口154和冷却剂通道156。冷却剂通过流入口152流入到核心单元150。在图9所示的示例中，冷却剂以垂直于附图纸面的方向(例如，向下)进人流入口152。冷却剂经由流出口154流出核心单元150。在图9所示的示例中，冷却剂以垂于附图纸面的方向(例如，向上)从流出口154流出。
本实施例的冷却剂通道156具有螺旋形状。如图9中所示，流入口152与冷却剂通道156的最外端相连通。另外，流出口154与冷却剂通道156的最内端相连通。
通过这种布置，通过流入口152进入核心单元150的冷却剂通过该螺旋状的冷却剂通道156从冷却剂通道156的最外端流向最内端。冷却剂随后经过冷却剂通道156的最内端和流出口154而流到核心单元150的外部。
与第一实施例相似，轴流式风扇140和核心单元150被设置成使得轴流式风扇140的旋转轴线144与核心单元150的中心区域对齐。在本实施例的散热器130中，核心单元150中的冷却剂通道156还被设置成螺旋形以便使冷却剂从气流速度较快的外部区域流向气流速度较慢的内部区域。该外部区域在径向上远离旋转轴线144，而该内部区域靠近旋转轴线144。采用这种布置，通过从电子元件110吸收热量而具有升高温度的冷却剂首先流过设置于核心单元150的外部区域的冷却剂通道156，而在该外部区域中气流速度较快。这样就提高了冷却剂的冷却效率。
根据所公开的散热器，冷却效率被提高。
在此所述的所有实施例和有条件的语言旨在用于教示的目的，以帮助读者理解由发明人提供的、推动本领域技术进步的发明和构思，并且应被理解为不局限于如此特别描述的示例和情况，也不局限于说明书中描述的、涉及显示本发明的优势和劣势的这些示例的组合。虽然本发明的实施例已经被详细描述，但应理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，能够做出对本发明的多种变型、替代和更改。

Claims (9)

1.一种包括核心单元的散热器，该核心单元包括：
流入口，冷却剂从该流入口流入；
流出口，冷却剂从该流出口流出；
多个冷却剂通道，至少包括外部冷却剂通道、内部冷却剂通道、分叉点以及合并点，所述外部冷却剂通道被设置成围绕所述内部冷却剂通道，所述冷却剂在所述分叉点处被分开并且在所述合并点处合并；以及
连接通道，连接在所述外部冷却剂通道的合并点与所述内部冷却剂通道的分叉点之间，
其中，所述流入口与所述多个冷却剂通道中最外侧的一个冷却剂通道的分叉点连通，而所述流出口与所述多个冷却剂通道中最内侧的一个冷却剂通道的合并点连通。
2.如权利要求1所述的散热器，其中每个所述冷却剂通道均是矩形的，并且指定的冷却剂通道的分叉点和合并点被设置于指定的冷却剂通道的拐角处。
3.如权利要求1或2所述的散热器，其中该核心单元还包括设置于所述外部冷却剂通道与所述内部冷却剂通道之间的多个散热鳍片。
4.如权利要求1或2所述的散热器，还包括轴流式风扇，该轴流式风扇的旋转轴线与该核心单元的的中心区域对齐。
5.如权利要求4所述的散热器，还包括：
与该核心单元均相同的一个或多个核心单元，所述一个或多个核心单元和该核心单元被并排布置；以及
与该轴流式风扇均相同的一个或多个轴流式风扇，所述一个或多个轴流式风扇和该轴流式风扇被并排布置，以分别对所述一个或多个核心单元及该核心单元进行风冷。
6.如权利要求4所述的散热器，还包括与该核心单元均相同的一个或多个核心单元，所述一个或多个核心单元和该核心单元在该轴流式风扇产生的气流的方向上被串列布置。
7.如权利要求4所述的散热器，还包括与该核心单元均相同的一个或多个核心单元，所述一个或多个核心单元和该核心单元在该轴流式风扇产生的气流的方向上被串列布置，所述轴流式风扇被设置于两个相邻的核心单元之间。
8.一种电子装置，包括：
产生热量的电子元件；以及
如权利要求1或2的散热器。
9.一种包括核心单元的散热器，该核心单元包括：
流入口，冷却剂从该流入口流入；
流出口，冷却剂从该流出口流出；以及
螺旋形冷却剂通道，冷却剂流过该螺旋形冷却剂通道，
其中，所述流入口与所述冷却剂通道的外端连通，而所述流出口与所述冷却剂通道的内端连通。
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