CN1277453C - 冷却装置及采用该冷却装置的电气或电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电气或电子设备的冷却设备，包括：吸气部件，被形成用于吸入空气并随后将由从电气或电子设备的组件产生的热量加热的空气放出；排气部件，与吸气部件连通，并被形成用于接收从吸气部件放出的受热空气；风扇，设置在排气部件附近，用于强制地吸入来自排气部件的空气；以及，热交换器，吸收来自从风扇放出的空气的热量，并将热量通过电气或电子设备的机壳放出。该用于电气或电子设备的冷却装置具有很高的冷却效率，降低了噪声，并防止了灰尘的进入。

Description

冷却装置及采用该冷却装置的电气或电子设备

技术领域

本发明一般地涉及一种用于电气或电子设备的冷却装置，并且特别涉及一种用于冷却由于安装在计算机等的主机内的印刷电路板(PCB)上的电子元件产生的热量而被加热的内部空气而不将内部空气排出计算机外部的冷却装置。

背景技术

一种可应用于电气和电子设备的冷却装置。特别地，将参照计算机对该冷却装置进行描述。

对应各种电气或电子设备的功能改进，更多的电子元件被设置在计算机主机内部。通常，电子元件产生热量，并且可以由于该热量而使元件劣化。在这点上，需要冷却计算机主机的内部空气。

对于计算机而言，产生了相当多的热量，特别是在中央处理器(CPU)等中。在计算机中，具有高热导率的材料的散热器安装在诸如CPU等的发热元件上，以扩展产生热量的表面积。另外，冷却扇独立的安装在散热器上。

然而，在此情况下，通过安装在散热器上的冷却扇仅仅散发了产生在CPU周围的热量，而受热空气仍保留在计算机主机内部。为将计算机主机内的内部空气释放到计算机外，在主机机壳的表面上独立地安装了独立的冷却扇。

在此情况下，通过安装在机壳表面上的独立的冷却扇排出了受热空气。然后，具有比主机内的内部空气低的温度的外界空气通过形成在机壳表面上的通风口进入主机内。即主机的内部通过进入其中的外界空气冷却。

另一方面，诸如计算机等的电气或电子设备通常安装在房间的角落或墙壁上或靠近房间的角落或墙壁设置。各种电学连接部件制造在电气或电子设备的后侧。具体地说，对于计算机而言，通常几个外围设备电连接在其主机的后侧上。由于这些电连接，主机周围的外界空气的温度与房间内的平均温度相比相对的高。另外，由于静电的原因，灰尘积累在主机的外部或内部。

传统的使用冷却扇将受热的内部空气排出主机外部并将新鲜的外界空气吸入主机内的冷却方法具有以下问题。

第一，排出至计算机主机周围的受热空气很可能通过形成在主机上的通风口回流至主机内部，从而降低主机的冷却效率。

第二，由于需要多个冷却扇来增强冷却效率，结果增大了噪音。

第三，当周围的空气流入计算机主机内时，灰尘连同周围空气一起流入其中，从而污染了主机内部，并导致了计算机的故障。

发明内容

因此，本发明的一个方面在于提供一种用于电气或电子设备的冷却装置，其具有很高的冷却效率，降低了噪声，并防止灰尘进入电气或电子设备。

本发明的其它的方面和优点将部分地在下面的介绍中展示，部分地通过介绍而变得明显易懂，或可通过实施本发明而掌握。

本发明的前述和/或其它的方面通过提供一种用于电气或电子设备的冷却装置而实现，该冷却装置包括：吸气部件，设置在所述组件附近并被形成用于吸入空气并随后将由从电气或电子设备的组件产生的热量加热的空气放出；排气部件，与吸气部件连通，用于接收来自吸气部件的空气并放出空气；风扇，设置在排气部件附近，用于强制地吸入来自排气部件的空气；以及，热交换器，吸收来自从风扇放出的空气的热量，并将热量通过电气或电子设备的机壳放出。

根据本发明的另一方面，该冷却装置还包括被形成为具有容放风扇的底座部分的容放部件。

根据本发明的另一方面，该热交换器包括：多个吸热片；制冷剂，填充在热交换器内，用于与经过吸热片的受热空气进行热交换；散热扳，贴附在电气或电子设备的机壳上，用于散发制冷剂的热能；以及，制冷剂管，连接吸热片和散热板，从而允许制冷剂在热交换器中循环。

根据本发明的另一方面，排气部件可以包括结合部件，其结合在吸气部件与排气部件之间，该结合部件包括与吸气部分连接的第一部分和与排气部件连接的第二部分，并且该结合部件的第二部分从机壳的内表面隔开第一距离，而该结合部分的第一部分从机壳的内表面隔开比该第一距离小的第二距离。

根据本发明的另一方面，一种电气或电子设备，包括上述的冷却装置和其上安装有该冷却装置的机壳。

根据本发明的另一方面，该机壳具有从机壳的外界封闭出来的封闭结构。

附图说明

本发明的这些和/或其它的方面和优点将通过下面结合附图对实施例的介绍而变得明显且易于理解，附图中：

图1为根据本发明实施例的冷却装置的分解透视图；

图2为示出图1的冷却装置的结合过程的透视图；以及

图3为安装有图1和2所示的冷却装置的计算机主机的透视图。

具体实施方式

说明书将详细介绍本发明的实施例，实施例中的示例在附图中示出，附图中相同的附图标记始终表示相同的元件。为参照附图解释本发明，下面将对实施例进行介绍。

图1为根据本发明实施例的冷却装置的分解透视图。图2为图1的冷却装置的结合过程的透视图。

参照图1和图2，吸气部件100吸入将要被从例如计算机的电气或电子设备的组件中产生的热量加热的空气。吸气部件100的形状没有限制，即吸气部件100可以为圆形、矩形等等，从而吸取组件周围的空气。吸气部件100可设置在诸如CPU的发热元件附近。或者，吸气部件100可朝向计算机主机内的任意空间安装。另外，多个吸气部件100可安装在多个位置上，该多个位置包括设置在发热元件附近的发热位置，如章鱼臂式的。

流入吸气部件100的空气激励了安装在排气部件200附近的风扇300，使得空气强制地从吸气部件100移至排气部件200。由于风扇300强制地吸入空气，因此从排气部件200延伸的结合部分210可结合至形成在吸气部件100的任意位置处的进口。

如图2和图3所示，为了更加有效地移动将要被收集的空气入吸气部件100中，对于吸气部件100的形状，其上侧可以比其下侧宽。然而，对于吸气部件100的形状，其上侧的宽度可以与其下侧的宽度相同或不同，因为空气是通过风扇300强制地对流。

排气部件200也可具有各种形状之一。然而，由于热交换器400的多个吸热片410安装在排气部件200附近，因此排气部件200的一侧可具有与吸热片410相应的形状。由此，允许受热的空气通过吸热片410，从而增强了冷却装置中的热交换效率。

排气部件200与吸气部件100通过结合部分210连通，从而吸入流入到吸气部件100中的受热空气。从排气部件200延伸至吸气部件100的结合部分210没有形状、长度等的限制。

风扇300强制地使发热位置处的空气通过吸气部件100朝向排气部件200移动。受热空气通过风扇300的强制运动使得不必在传统设备中所示的诸如CPU的发热元件或机壳上设置其它的冷却风扇。因此，可以防止由于传统的冷却风扇导致的噪声的产生。

风扇300安装在排气部件200附近。为了防止由于风扇300的工作导致的噪声传播，风扇300安装在排气部件200内。风扇300可以在很高的速度下旋转，从而吸入任意所需量的受热空气。然而，为防止由于风扇300的高速旋转导致的噪声，如图1和2所示，安装了两个风扇300，从而即使风扇300在较低的速度下旋转，也可以吸入所需量的空气。

在安装了风扇300的情况下，可以包括容放风扇300的、形成有底座部分311的容放部件310。然而，风扇300可安装在排气部件200内，而无需容放部件310。

在包括了容放部件310的情况下，风扇300装在具有底座部分311的容放部件310中，并且安装有风扇300的容放部件310随后可在组装工艺期间安装在计算机中。

热交换器400包括吸热片410、散热板420和制冷剂管430。

吸热片410可构形为具有很宽阔的表面积，从而有利于热交换。为扩宽表面积，设置多个吸热片410。

制冷剂填充在热交换器400中。制冷剂与空气之间的热交换通过吸热片410实现。热量从具有相对较高温度的受热空气转移至具有较低温度的制冷剂。

散热板420散发从空气转移至制冷剂的热量。由于散热扳420也产生热交换，因此散热板420的表面积越大，对热交换就越有利。

在冷却设备中，散热板420不直接与计算机周围的空气接触，而是通过机壳500与周围空气进行热交换。散热板420用于热交换的接触表面被实际展宽成机壳500的宽度。因此，散热板420自身无需过宽的表面积。

制冷剂管430连接吸热片410与散热板420。制冷剂利用吸热片410与散热板420之间通过制冷剂管430的自然对流来产生热交换。

机壳500贴附在热交换器400的散热板420上。

具有较高温度的散热板420的热量转移至具有相对较低温度的机壳500上。机壳500与散热板420相比，表面积仍然很大，由此可以增强热交换器400的冷却效率。

为了通过增大表面积来增强冷却效率，机壳500的表面构形为类似折叠或锯齿的表面。

机壳500可以由具有很高导热率的材料制成。传统广泛使用的金属材料可被用作机壳500。

在冷却设备中，本发明的一些效果可与形成有通风口的机壳500的使用伴随。具有封闭形状(结构)500的机壳500可以阻断来自主机内部的噪声传播至外部，并防止了外部的灰尘进入主机内部。

图3示出了其上安装有图1和2所示的冷却设备的计算机的主机。

以下，将参照图3介绍根据本发明的具有上述构造的计算机主机的冷却过程。

当诸如CPU的发热元件工作时产生了热量。热量通过安装在CPU上的散热器散发。散热器周围空气的温度由于从散热器散发的热量而升高。

吸热部件100安装在散热器附近。若激励了风扇300，受热(热)空气流入吸气部件100并强制地移动至排气部件200。

抵达排气部件200的受热空气通过风扇300移动至热交换器400的吸热片410。例如，大约两个风扇300在工作。利用风扇300可以获得所需量的空气，即使其在与单个风扇300相比相对较低的速度下旋转。因此，可以防止由于风扇300的高速旋转导致的噪声的产生。另外，由于风扇300安装在排气部件200的内部，可以进一步阻断由于低速旋转导致的风扇300的噪声的传播。

通过流经吸热片410，受热空气与填充在吸热片410内的制冷剂发生热交换。来自具有很高温度的受热空气的热量转移至具有相对低温度的制冷剂。

受热空气通过热交换冷却，并且冷却空气再次散发至主机内。冷却空气通过主机内的循环降低了主机内部的平均温度。然后，冷却空气受热，且受热空气再次由风扇300强制地吸入吸气部件100和排气部件200。

通过热交换加热的制冷剂通过制冷剂管430移动至散热板420中。由于散热板420贴附在机壳500上，因此，制冷剂的热量转移至具有相对较低温度的机壳500。机壳500的热量转移至具有相对较低温度的主机周围空气。此处，由于机壳500的表面积与散热板420相比仍很宽阔，因此，通过机壳500的热交换更加高效。

利用此设置，根据本发明的冷却装置可以将电气或电子设备的内部空气散发出来，并且可以强制地循环冷却空气，而无需外部空气的流入，由此实现有效的冷却。

如上所述，利用根据本发明的冷却装置，可提供以下的效果。

第一，增强了冷却效率。通常，热量仅通过直接安装在发热元件上的冷却风扇散发至主机内的周围位置，因此持续递增高了主机内部的平均温度。然而，根据本发明，主机内的热量可以有效地散发出来。另外，在使用封闭机壳的情况下，无需提供外部空气的流入，从而增强了冷却效率。

第二，防止噪声。通常，由于冷却风扇的高速旋转，噪声十分严重。另外，机壳构造为使得噪声通过其上的通风口传播出去。然而，根据本发明，允许风扇使用较低的旋转速度，并且风扇安装在排气部件的内部，从而阻断了噪声。另外，利用封闭机壳，可防止主机内的各种噪声。

第三，防止灰尘进入。通常，冷却风扇安装在机壳上并且其上形成有通风口，由此，灰尘由通风口的流入十分严重。然而，根据本发明，由于机壳是封闭结构的，因此可以固有地防止灰尘的流入。

尽管已经示出和说明了本发明的实施例，本领域技术人员应理解，可在不脱离本发明的原则和精神的前提下对实施例进行改动，本发明的范围由所附权力要求及其等效物限定。

Claims (24)

1.一种用于具有包括产生热量的组件的机壳的电气或电子设备的冷却设备，包括：

吸气部件，设置在所述组件附近并吸入空气并随后将由从电气或电子设备的组件产生的热量加热的空气放出；

排气部件，与吸气部件连通，用于接收来自吸气部件的受热空气并随后放出受热空气；

风扇，设置在排气部件附近，用于强制地吸入来自排气部件的受热空气并放出受热空气；以及

热交换器，吸收来自从风扇放出的受热空气的热量，并将热量通过电气或电子设备的机壳放出。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中风扇包括：

形成有容放风扇的底座部分的容放部件。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其中热交换器包括：

多个吸热片；

制冷剂，填充在热交换器内，用于与经过吸热片的受热空气进行热交换；

散热板，贴附在电气或电子设备的机壳上，用于散发制冷剂从受热空气接收的热能；以及

制冷剂管，连接吸热片和散热板，从而允许制冷剂在热交换器中循环。

4.一种电气或电子设备，具有产生热量的组件，该设备包括：

冷却装置，包括：

吸气部件，设置在所述组件附近并吸入空气并随后将由从电气或电子设备的组件产生的热量加热的空气放出；

排气部件，与吸气部件连通，用于接收来自吸气部件的受热空气并随后放出受热空气；

风扇，设置在排气部件附近，用于强制地吸入来自排气部件的受热空气并放出受热空气；以及

热交换器，吸收来自从风扇放出的受热空气的热量；以及

机壳，其上安装有该冷却设备，机壳中设置有该组件，并且通过机壳放出来自热交换器的热量。

5.根据权利要求4所述的设备，其中机壳构造为从设备的外界封闭出来。

6.根据权利要求4所述的设备，其中冷却装置的风扇包括：

形成有容放风扇的底座部分的容放部件。

7.根据权利要求6所述的设备，其中机壳构造为从设备的外界封闭出来。

8.根据权利要求4所述的设备，其中热交换器包括：

多个吸热片；

制冷剂，填充在热交换器内，用于与经过吸热片受热空气进行热交换；

散热板，贴附在电气或电子设备的机壳上，用于散发制冷剂从受热空气接收的热能；以及

制冷剂管，连接吸热片和散热板，从而允许制冷剂在热交换器中循环。

9.根据权利要求8所述的设备，其中机壳构造为从设备的外界封闭出来。

10.一种在计算机中具有产生热量的组件的设备，包括：

机壳，具有内表面，形成将该组件容纳于其里面的内部；以及

冷却装置，安装在机壳的内表面上，该冷却装置包括：

吸气部件，设置在所述组件附近并吸入由机壳内部的组件的热量加热的空气；

排气部件，与吸气部件连通，用于接收来自吸气部件的受热空气；

风扇，强制地通过排气部件吸入来自吸气部件的受热空气，并将受热空气排至机壳内部；以及

热交换器，吸收来自从风扇放出的受热空气的热量，并通过机壳的内表面放出热量。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述机壳的内表面包括第一部分和第二部分，该组件设置在所述机壳内表面的第一部分上，而该热交换器安装在所述机壳内表面的第二部分上。

12.如权利要求10所述的设备，其中吸气部件设置在该组件的上方，用于收集由从该组件产生的热量加热的受热空气。

13.如权利要求10所述的设备，其中吸气部件包括：

进口，具有沿平行于机壳内表面的方向与该组件的外表面相对应的进口面积，用于收集受热空气。

14.如权利要求13所述的设备，其中吸气部件包括：

出口，具有小于进口面积的出口面积，并与排气部件相结合。

15.如权利要求10所述的设备，其中排气部件包括：

进口，具有进口面积，用于与吸气部件相连通；以及

出口，具有大于进口面积的出口面积，用于与热交换器相连通。

16.如权利要求15所述的设备，其中排气部件的出口的出口面积沿平行于机壳内表面的方向与热交换器的外表面相对应。

17.如权利要求15所述的设备，其中排气部件的出口设置在热交换器的上方，用于向热交换器放出受热空气。

18.如权利要求15所述的设备，其中排气部件包括内表面，并且风扇安装在排气部件的内表面上。

19.如权利要求10所述的设备，其中排气部件包括结合部件，结合在吸气部件与排气部件之间，结合部件包括与吸气部分连接的第一部分和与排气部件连接的第二部分，并且该结合部件的第二部分从机壳的内表面隔开第一距离，而该结合部分的第一部分从机壳的内表面隔开比该第一距离小的第二距离。

20.如权利要求10所述的设备，其中热交换器包括：

吸热片，与从风扇放出的受热空气相接触，用于从受热空气吸收热量；

散热板，贴附在机壳的内表面上，用于散发从吸热片接收的热量；

制冷剂管，将吸热片连接至散热板；以及

制冷剂，填充在吸热片、散热板和制冷剂管内，用于产生热交换。

21.如权利要求20所述的设备，其中排气部件设置在吸热片的上方，而吸热片设置在散热板的上方。

22.如权利要求10所述的设备，其中所述机壳的内表面包括第一部分和第二部分，所述吸气部件和该组件设置在所述机壳内表面的第一部分上，而排气部件和热交换器设置在所述机壳内表面的第二部分上。

23.如权利要求22所述的设备，其中排气部件包括设置在第一部分与第二部分之间的结合部件，用于结合吸气部件与排气部件。

24.一种在计算机中具有产生热量的组件的设备，包括：

机壳，具有内表面，形成将该组件容纳于其里面的内部，并具有与外界空气相接触的外表面；以及

冷却装置，安装在机壳的内表面上，直接与机壳的内表面接触，并且该冷却装置包括：

吸热部分，用于吸收从该组件产生的热量；以及

散热部分，与吸热部件和机壳的内表面热耦合，并将从该组件产生的热量通过机壳的内表面和外表面释放至外界空气中。

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