CN109471512A - 冷却换热系统及笔记本电脑 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种冷却换热系统及笔记本电脑，所述冷却换热系统应用于电子设备，所述冷却换热系统包括第一散热模组和第二散热模组；其中，当所述电子设备的工作状态参数满足第一条件时，所述第一散热模组处于工作状态；当所述电子设备的工作状态参数满足第二条件时，所述第一散热模组与所述第二散热模组同时工作。本公开通过两套散热模组配合使用，可以满足电子设备在不同工作模式下的散热需求，有效提升了电子设备的散热性能。

Description

冷却换热系统及笔记本电脑

技术领域

本公开涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种冷却换热系统及笔记本电脑。

背景技术

笔记本电脑是一种小型、可便于携带的个人电脑，通常重1-3公斤。随着科技的进步，笔记本的尺寸越来越小，重量越来越轻，而整体性能要求越来越高，功能要求越来越强大，同时部件越来越多，各部件的运行频率越来越高，功耗随之加大，从而对笔记本内部的散热要求越来越高。

发明内容

有鉴于此，本公开提出一种散热效果较佳的冷却换热系统及笔记本电脑以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本公开所采用的技术方案为：

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种冷却换热系统，应用于电子设备，所述冷却换热系统包括第一散热模组和第二散热模组；其中，当所述电子设备的工作状态参数满足第一条件时，所述第一散热模组处于工作状态；当所述电子设备的工作状态参数满足第二条件时，所述第一散热模组与所述第二散热模组同时工作。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一散热模组为设置于所述电子设备内部的散热模组，所述第二散热模组为设置于所述电子设备外部的散热模组。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一散热模组包括第一热管，所述第二散热模组包括第二热管，所述冷却换热系统还包括连接于所述第一热管与所述第二热管之间的控制装置，所述控制装置用于控制所述第一热管和所述第二热管的连通或者断开；

其中，当所述电子设备的工作状态参数满足所述第二条件时，所述第一热管和所述第二热管连通；当所述电子设备的工作状态参数满足第一条件时，所述第一热管和所述第二热管断开。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，当所述第一热管和所述第二热管连通时，所述第一热管和第二热管形成一个循环系统；当所述第一热管和所述第二热管断开时，所述第一热管形成一个循环系统。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述控制装置为快速接头或者控制阀。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一热管与所述第二热管中流通的流体为液态金属。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一散热模组和/或所述第二散热模组还包括以下至少之一：散热器和风扇。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一散热模组和/或所述第二散热模组还包括：电磁泵，用于驱动液态金属流动。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述第一热管和所述第二热管的内表面采用紫铜或塑胶。

本公开冷却换热系统的进一步改进在于，所述工作状态参数包括负载数量、功率器件的内存占用比例、功率器件的功耗、功率器件的温度以及电子设备内环境温度中的一种或多种。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种笔记本电脑，包括如上述中任一项所述冷却换热系统。

本公开笔记本电脑进一步改进在于，所述笔记本电脑包括具有容纳空间的底壳，所述容纳空间内安装有主板，所述主板上设有功率器件，所述冷却换热系统的第一散热模组覆盖于所述主板且贴近所述功率器件，所述冷却换热系统的第二散热模组可控制地与所述第一散热模组连通。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开通过两套散热模组配合使用，可以满足电子设备在不同工作模式下的散热需求，有效提升了电子设备的散热性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是本公开一示例性实施例示出的一种电子设备的部分结构示意图；

图2是本公开又一示例性实施例示出的一种电子设备的部分结构示意图；

图3是本公开又一示例性实施例示出的一种电子设备的部分结构示意图；

图4是本公开一示例性实施例示出的一种冷却换热系统中电磁泵的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本公开进行详细描述。但这些实施方式并不限制本公开，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本公开的保护范围内。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本公开的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本公开实施例的冷却换热系统应用于电子设备100，该电子设备100可以包括但不限于平板电脑、笔记本电脑、便携式设备、智能家居设备等有散热需求的电子设备。优选的，本申请实施例中的技术方案优先适用于如笔记本电脑等有较大散热需求的设备。本实施例中以该电子设备100为笔记本电脑为例作具体介绍。

本公开的笔记本电脑包括具有容纳空间的底壳、键盘组件及冷却换热系统。该容纳空间内安装有主板，主板上设有功率器件31(即热源)。该冷却换热系统包括第一散热模组10和第二散热模组20。

其中，在一种可选的实施方式中，第一散热模组10为设置于电子设备100(即笔记本电脑)内部的散热模组，该第一散热模组10覆盖在主板上且贴近功率器件31，用以为功率器件31散热。该键盘组件装配在主板上以封闭该容纳空间，该第二散热模组20为电子设备100(即笔记本电脑)外部的散热模组。

在一种可选的实施方式中，该第二散热模组可控制地与第一散热模组10连通。可选的，在第一散热模组10无法满足散热需求时，可以使第一散热模组10和第二散热模组20连通。冷却散热系统中的流体内循环和外循环同时打通进行散热冷却。

可选的，第一散热模块还可以包括风扇，在第一散热模组10无法满足散热需求时，外部热管、内部热管和风扇同时作用，可以显著提升整机散热能力，从而提升笔记本电脑的工作性能。

可选的，第一散热模块还可以包括散热器，在第一散热模组10无法满足散热需求时，外部热管、内部热管和散热器(和风扇)同时作用，可以显著提升整机散热能力，从而提升笔记本电脑的工作性能。

可选的，第二散热模块还可以包括风扇和/或散热器。

在一种可选的实施方式中，当电子设备100的工作状态参数满足第一条件时，第一散热模组10处于工作状态。当电子设备100的工作状态参数满足第二条件时，第一散热模组10与第二散热模组20同时工作。

在该实施例中，当第一散热模块和第二散热模块包括环路热管时，在电子设备100的工作状态参数满足第一条件时，第一散热模块中的环路热管可单独工作，形成一个循环系统；当电子设备100的工作状态参数满足第二条件时，第一散热模块和第二散热模块中的环路热管相连接，形成一个统一的循环系统，增大整机的散热能力。

在该实施例中，第一条件表征电子设备当前的工作状态生成较少的热量，散热需求较小；第二条件表征电子设备当前的工作状态生成较多的热量，散热需求较大。

可选的，该工作状态参数可以但不仅限于包括：负载数量、功率器件31的内存占用比例、功率器件31的功耗、功率器件的温度以及电子设备100内环境温度中的一种或多种。

可选的，针对不同的工作状态参数可以预先设定不同的第一条件或第二条件。例如，可以设定电子设备的负载数达到预设阈值时，满足第二条件；在电子设备的负载数低于预设阈值时，满足第一条件。

在一种可选的实施方式中，电子设备为高配置的笔记本电脑，其主要功率器件31包括一个中央处理器(CPU，Central Processing Unit)和两个独立显卡(GPU，GraphicsProcessing Unit)，总功率会达到350～400W。如此大的功率仅仅依靠笔记本电脑内部的空间进行散热结构布局显然是不够的。因此可以通过内部的第一散热模组10与外接第二散热模组20进行联合散热布局。本实施例中，当笔记本电脑处于低负载工作状态时，可以断开外部连接，仅利用第一散热模组10进行散热。当笔记本电脑处于高负载工作状态时，特别是满负荷状态下，可以通过第一散热模组10与第二散热模组20配合连通并同时工作，可以显著提升整机散热能力，从而提升笔记本的性能。

在一种可选的实施方式中，第一散热模组10包括第一热管11，第二散热模组20包括第二热管21。其中，第一热管11和第二热管21可以为真空毛细高效热管。优选的，该第一热管与第二热管的内表面采用紫铜或者塑料。紫铜和塑胶可以抵御液态金属的腐蚀作用，可供长期使用。

可选的，该第一热管11与第二热管21中流通的流体为液态金属。液态金属导热系数为40W/m·k，粘度3×10-7m2/s。液态金属导热系数是去离子水的67倍，并且粘度比水还低，从而可以有效提高整个系统的换热能力。

优选的，液态金属为低熔点液体金属合金。

优选的，液态金属选用镓基合金，利用镓(熔点29.78℃)基合金替代去离子水作为循环工质。

可选的，散热模组中设置泵，以驱动液态金属的流动。

优选的，采用电磁泵24驱动液态金属循环流动。

在一种可选的实施方式中，该冷却换热系统还包括连接于第一热管11与第二热管21之间的控制装置40，该控制装置40用于控制第一热管11和第二热管21的连通或者断开。其中，当笔记本电脑的工作状态参数满足第二条件时，控制装置40控制第一热管11和第二热管21连通；当笔记本电脑的工作状态参数满足第一条件时，控制装置40控制第一热管11和第二热管21断开。本实施例中，当第一热管11和第二热管21连通时，第一热管11和第二热管21形成一个循环系统；当第一热管11和第二热管21断开时，第一热管11形成一个循环系统。

在一实施例中，该控制装置40可以为快速接头，该快速接头从材质可以包括塑胶、铝、铜、碳钢、不锈钢等。在又一实施例中，该控制装置40还可以为控制阀，控制阀可以为膨胀阀、截止阀等。

本公开的笔记本电脑中，该控制装置40优选采用快速接头。快速接头是一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头。对于两端开闭式快速接头，不连接时，当母体的套圈移到另一端时，不锈钢珠自动向外滚动，子体因母体与子体共同阀门弹簧力的作用力运作下而断开，子体与母体的阀门各自闭合，瞬间阻断流体流动。连接时，当子体插入母体时，套圈在弹簧的作用下回到原来的位置，钢珠滚动锁紧子体紧密连接，同时母体与子体的阀门互相推动而打开，流体流通，O型圈能完全阻断流体的渗漏。本实施例中，该快速接头可采用紫铜或者塑胶作为快速接头的原材料，紫铜和塑胶可以抵御液态金属的腐蚀作用，可供长期使用。

再次参照图1，该第一散热模组10还包括第一散热器12和第一风扇13。其中，第一热管11贴近于电子设备100的功率器件31，第一散热器12安装在第一风扇13的出口处，第一热管11贯穿第一散热器12。具体地，该第一热管11覆盖在主板上，与CPU和GPU靠近的热管则靠近或者贴合设置，从而为CPU和GPU进行散热。

本实施例中，第一风扇13和第一散热器12分别为两个，两个第一风扇13分别设置于笔记本电脑的两侧，第一散热器12则对应第一风扇13设置。当然，该第一风扇13和第一散热器12的数量还可以为多个，安装布局不拘泥于一种形式，可以灵活多变，从而可以进一步地提高散热效果。

如图3所示，在又一实施例中，该第一散热模组10还包括电磁泵14，该电磁泵14连通于第一热管11，从而可以加快第一散热模组10内液体金属的流动速度，提升散热能力。本实施例中，第一风扇13和第一散热器12分别为两个，电磁泵14也为两个。其中，两个第一风扇13分别设置于笔记本电脑的两侧，第一散热器12则对应第一风扇13设置，两个电磁泵14串联在两个第一风扇13之间。

如图2所示，本公开的第二散热模组20还包括第二散热器22、第二风扇23及电磁泵24。其中，电磁泵24连通于第二热管21，第二散热器22安装在第二风扇23的出风口处，第二热管21贯穿第二散热器22。本公开采用电磁泵24替代常规水泵，并用紫铜或者塑胶作为承载液态金属流动的泵沟，无旋转部件，解决了机械泵磨损的问题，没有噪音，同时耐液态金属腐蚀。通过电磁泵24驱动液态金属这种循环形式，管道内部结构简单，并且可以与快速接头配合使用，实现快速插拔，从而可以通过外接散热模块，进一步提升散热能力。

如图4所示，该电磁泵24用直流电，它有一根非磁性难熔金属(如：紫铜)制的管241，管241周围是永磁体242，磁力线与管241垂直。当通入与管241和磁力线均垂直的电流时，根据左手定则，产生机械力把导电液体金属压送出管241。电磁泵24中电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属。在磁场中的导体通过电流，则导体将受到磁场的推力，三者方向相互垂直，推力的大小为F＝I×B×L，其中F为推力，I为电流，B为磁感应强度，L为流道宽度。本实施例中，该电磁泵24采用永磁体、电磁线圈等作为电磁泵24磁极，电磁泵24泵沟采用紫铜或者塑胶。进一步地，该电磁泵24外部还增加屏蔽罩(未图示)进行电磁屏蔽。

再次参照图2，本实施例中，第二散热模组20包括三个第二风扇23、三个第二散热器22及两个电磁泵24。其中，第二散热器22与第二风扇23一一对应设置，电磁泵24则分别设置于两个相邻的第二风扇23之间。当然，第二散热模组20的第二散热器22、第二风扇23和电磁泵24安装布局可不拘泥于一种形式，可以灵活多变，既能扩展散热器总面积，也能增加电磁泵24数量，从而提升循环流量。

其中，该第一风扇13和第二风扇23可以选用低噪音离心散热风扇。第一热管11和第二热管21均采用紫铜作为散热器水排的管道材质，可以抵御液态金属的腐蚀作用，满足长期可靠性要求，并且导热性能优异。

本公开通过两套散热模组配合使用，采用内部独立散热系统和外部液态金属循环冷却的双冷却系统，既可以满足低负载下的散热需求和节能目标，也可以满足高负载的恶劣工作条件，实现整机性能的显著提升，解决了现有单散热风扇风量不够大、单热管热承载能力不够和输送距离较长的问题，能够有效提高电子设备内的散热效果，从而提高电子设备的性能。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种冷却换热系统，应用于电子设备，其特征在于，所述冷却换热系统包括第一散热模组和第二散热模组；其中，当所述电子设备的工作状态参数满足第一条件时，所述第一散热模组处于工作状态；当所述电子设备的工作状态参数满足第二条件时，所述第一散热模组与所述第二散热模组同时工作。

2.根据权利要求1所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一散热模组为设置于所述电子设备内部的散热模组，所述第二散热模组为设置于所述电子设备外部的散热模组。

3.根据权利要求1所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一散热模组包括第一热管，所述第二散热模组包括第二热管，所述冷却换热系统还包括连接于所述第一热管与所述第二热管之间的控制装置，所述控制装置用于控制所述第一热管和所述第二热管的连通或者断开；

其中，当所述电子设备的工作状态参数满足所述第二条件时，所述第一热管和所述第二热管连通；当所述电子设备的工作状态参数满足第一条件时，所述第一热管和所述第二热管断开。

4.根据权利要求3所述的冷却换热系统，其特征在于，当所述第一热管和所述第二热管连通时，所述第一热管和第二热管形成一个循环系统；当所述第一热管和所述第二热管断开时，所述第一热管形成一个循环系统。

5.根据权利要求3所述的冷却换热系统，其特征在于，所述控制装置为快速接头或者控制阀。

6.根据权利要求3所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一热管与所述第二热管中流通的流体为液态金属。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一散热模组和/或所述第二散热模组还包括以下至少之一：散热器和风扇。

8.根据权利要求6所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一散热模组和/或所述第二散热模组还包括：电磁泵，用于驱动液态金属流动。

9.根据权利要求3所述的冷却换热系统，其特征在于，所述第一热管和所述第二热管的内表面采用紫铜或塑胶。

10.根据权利要求1所述的冷却换热系统，其特征在于，所述工作状态参数包括负载数量、功率器件的内存占用比例、功率器件的功耗、功率器件的温度以及电子设备内环境温度中的一种或多种。

11.一种笔记本电脑，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述冷却换热系统。

12.根据权利要求11所述的笔记本电脑，其特征在于，所述笔记本电脑包括具有容纳空间的底壳，所述容纳空间内安装有主板，所述主板上设有功率器件，所述冷却换热系统的第一散热模组覆盖于所述主板且贴近所述功率器件，所述冷却换热系统的第二散热模组可控制地与所述第一散热模组连通。