CN1493953A - 具有冷却发热部件的液体制冷剂流经之循环路径的电子仪器 - Google Patents

Abstract

一种电子仪器，包括一个主体装置(2)，具有一个吸热部分(21)，接收发热部件(15)发出的热量；以及一个显示装置(3)，由主体装置(2)支撑。显示装置(3)容纳着散热部分(22)。散热部分(22)通过循环路径(23)，连接到吸热部分(21)。循环路径(23)使一种液体制冷剂能够在吸热部分(21)和散热部分(22)之间循环，以便将从发热部件(15)发出的热量，传递到散热部分(22)。当显示装置(3)移动到闭合位置时，一个控制器件(48)使从吸热部分(21)向散热部分(22)传递的热量增大。

Description

具有冷却发热部件的液体制冷剂 流经之循环路径的电子仪器

技术领域

本发明涉及一种液冷型的电子仪器，其中利用液体制冷剂冷却电路部件，比如CPU(中央处理器)。

背景技术

CPU包括在例如笔记本型便携电脑中。随着CPU的数据处理速度提高和它执行越来越多的功能，它运行时产生的热量也在日益增加。CPU的温度越高，它运行的效率就越低。为了冷却CPU，近年来已经研制了所谓的液冷型冷却系统。液冷系统使用一种液体制冷剂，它的比热比空气高得多。

日本专利申请公开号7-142886公开了一种液冷型冷却系统，配置为在便携电脑中使用。该冷却系统包括一个吸热头、一个散热头和一根液体制冷剂循环所用的导管。吸热头安置在便携电脑的外壳中，并且与CPU导热连接。散热头安置在由外壳支撑的一个显示装置中。导管在外壳和显示装置之间延伸，将吸热头和散热头连接在一起。

利用这种冷却系统，液体制冷剂在吸热头中从CPU吸收热量。由此加热的液体制冷剂通过导管传递到散热头。液体制冷剂在通过散热头时，释放来自CPU的热量。由散热头冷却的液体制冷剂通过导管返回吸热头。然后液体制冷剂再次从CPU吸收热量。液体制冷剂的这种循环高效地将热量从CPU传递到散热头。与普通的常规风冷型冷却系统相比，这种装置改善了CPU的冷却性能。

便携电脑的显示装置容纳了一片液晶显示板。这片液晶显示板邻近显示装置内部的散热头。因此，来自CPU的热量从散热头的表面释放时，这片液晶显示板不可避免地要受到散热头发热的影响。众所周知，液晶显示板加热到高温时，它就不能控制液晶分子的方向，导致显示质量恶化。因此，散热头——它发热会影响液晶显示板——的表面温度一定不能轻率地提高。结果，考虑到对液晶显示板的热效应，从散热头可允许释放的热量估计为最多在10至20W之间。

另一方面，例如，便携电脑可以连接到具有大屏幕的一台外部显示设备。在这种使用中，便携电脑的液晶显示板停止其显示操作。所以，即使液晶显示板受到散热头发热的影响，其显示质量也不会恶化。

不过，为了减小以上介绍的对液晶显示板的热效应，从散热头释放的热量要保持在少量。因此，无论液晶显示板正在操作，还是显示操作保持停止，从散热头释放的热量都不足。结果，对CPU的冷却性能可能会恶化，这将意味着它无法充分应付CPU发热量的增加。

发明内容

依据本发明的一个实施例，一台电子仪器包括一个主体装置，具有一个发热部件；一个吸热部分，与发热部件导热连接；一个显示装置，由主体装置支撑，它可以在闭合位置和打开位置之间移动；一个散热部分，容纳在显示装置中，以释放发热部件发出的热量；一条循环路径，一种液体制冷剂通过它在吸热部分和散热部分之间循环，该循环路径用于将从发热部件传导到吸热部分的热量，通过液体制冷剂传递到散热部分；以及一个控制器件，当显示装置移动到闭合位置时，它增加从吸热部分向散热部分传递的热量。

附图简要说明

合并在本说明书中并且组成其一部分的附图，展示了本发明目前的优选实施例，并且与以上给出的一般说明和以下给出的若干实施例的详细说明一起，用于解释本发明的原理。

图1是一台便携电脑的透视图，依据本发明的第一个实施例，配备了一个液冷型的冷却装置；

图2是该便携电脑的透视图，依据本发明的第一个实施例，显示了显示装置已经转动到打开位置；

图3是一幅侧视图，示意性地显示了一台外部显示设备连接到便携电脑，依据本发明的第一个实施例；

图4是该便携电脑的剖视图，依据本发明的第一个实施例，其中液冷型的冷却装置安装在便携电脑内；

图5是该便携电脑的剖视图，依据本发明的第一个实施例，显示了CPU和吸热部分之间的位置关系；

图6是吸热部分的剖视图，依据本发明的第一个实施例；

图7是该便携电脑的剖视图，依据本发明的第一个实施例，显示了电扇和散热部分与液晶显示装置之间的位置关系；

图8是一个散热部分的剖视图，依据本发明的第一个实施例；

图9是一幅框图，显示了一个泵控制系统，依据本发明的第一个实施例；

图10是一幅流程图，显示了提供何种控制，从探测CPU温度直到提高液体制冷剂的流速，依据本发明的第一个实施例；以及

图11是一幅流程图，显示了提供何种控制，从探测CPU温度直到提高液体制冷剂的流速，依据本发明的第二个实施例。

具体实施方式

下面将参考图1至图10，介绍本发明的第一个实施例，在这些图中它应用于一台便携电脑。

图1和图2披露了一台便携电脑1，作为一台电子仪器。便携电脑1包括一个主体装置2和一个显示装置3。电脑主体装置2具有一个外壳4，形状如同一个扁平的盒子。外壳4支撑着键盘5。

外壳4装备了一片印刷电路板6、一个CD-ROM驱动器7以及作为电源供应的电池组8。印刷电路板6和CD-ROM驱动器7与电池组8导电连接。

显示装置3包括一片液晶显示板10和一个显示外壳11，它容纳了液晶显示板10。液晶显示板10具有一个显示影像的屏幕10a。屏幕10a通过显示外壳11前表面上形成的开口11a，从显示外壳11中显露。显示外壳11在外壳4的后端通过铰链(未显示)支撑。因此，显示装置3可以在闭合位置和打开位置之间转动。在闭合位置时显示装置3位于外壳4的顶端，因此从上面覆盖键盘5。在打开位置时显示装置3站起使键盘5和屏幕10a显露。

液晶显示板10与一个液晶驱动电路导电连接。当显示装置3转动到闭合位置时，关断液晶驱动电路的电源。这就使液晶显示板10停止其显示操作。不仅如此，在液晶显示板10上还附带了一个温度传感器35，如图1所示。温度传感器35探测液晶显示板10的温度，并且输出表示这个温度的一个信号。

如图3所示，在印刷电路板6的后端安装着一个接口连接器12。接口连接器12用于将例如一台外部显示设备13连接到便携电脑1。外部显示设备13具有一个屏幕(未显示)，它大于显示装置3的屏幕10a，并且提供的影像质量高。如果外部显示设备13连接到便携电脑1，操作员操作一个开关，以选择是使用便携电脑1的显示装置3，还是使用外部显示设备13。如果选定了外部显示设备13，就关断液晶显示板10的液晶驱动电路，以便使液晶显示板10停止其显示操作。

如图7所示，主体装置2包括一个位置传感器14。位置传感器14以电学方法探测显示装置3是否处于闭合位置。位置传感器14由外壳4的顶板4b支撑。当显示装置3转动到闭合位置时，位置传感器14根据位置传感器14和显示外壳11之间的接触，探测到显示装置3的存在。同时，位置传感器14输出一个信号，指明显示装置3已经转动到闭合位置。

如图5所示，CPU 15作为发热组件，安装在印刷电路板6的顶面上。CPU 15有一个基底16和一个IC芯片17，后者安装在基底16的中心。由于IC芯片17的处理速度提高以及其功能增多，它在运行期间会产生大量的热。IC芯片17需要冷却，以保持运行在稳定的条件下。CPU 15包含一个温度传感器18(在图9中显示)。温度传感器18探测IC芯片17的温度，并且输出表示这个温度的一个信号。

如图1和图3所示，便携电脑1配备了一个液冷型的冷却装置20，它冷却CPU 15。冷却装置20包括一个吸热部分21、一个散热部分22、一条循环路径23和一个泵24。

吸热部分21固定在印刷电路板6上。如图5所示，吸热部分21的形状如同一个扁平的盒子，它的尺寸大于CPU 15。吸热部分21的底面包括一个平整的吸热表面25。吸热表面25通过导热脂或导热片(未显示)，与IC芯片17导热连接。

吸热部分21具有一条制冷剂通道26、一个入口27和一个出口28。制冷剂通道26是在吸热部分21内部形成的，而且提供吸热表面25与IC芯片17导热连接。入口27位于制冷剂通道26的上游端。出口28位于制冷剂通道26的下游端。

如图7所示，散热部分22容纳在显示装置3显示外壳11中。散热部分22的形状如同一片矩形板，基本上与液晶显示板10同样大。散热部分22安置在液晶显示板10和显示外壳11的后表面之间。因此，散热部分22邻近显示外壳11内部的液晶显示板10。

如图8所示，散热部分22包括第一散热板29和第二散热板30。第一和第二散热板29和30都是由金属制成，并且相互叠合。第一散热板29有一个凸出部分31，向第二散热板30的相反方向延伸。凸出部分31蜿蜒在第一散热板29的几乎全部表面上。它也向第二散热板30打开。凸出部分31的开口端由第二散热板30封闭。第一散热板29的凸出部分31在它自己和第二散热板30之间组成了一条制冷剂通道32。

散热部分22有一个入口33和一个出口34。入口33位于制冷剂通道32的上游端。出  34位于制冷剂通道32的下游端。入口33和出口34在显示外壳11宽度方向上相互分开。

如图1和图4所示，循环路径23包括两条导管36和37。第一导管36在外壳4和显示外壳11之间延伸，所以将吸热部分21的出口28和散热部分22的入口33连接在一起。第二导管37在外壳4和显示外壳11之间延伸，所以将散热部分22的出口34和吸热部分21的入口27连接在一起。因此，吸热部分21中的制冷剂通道26和散热部分22中的制冷剂通道32，通过循环路径23连接在一起。循环路径23以及制冷剂通道36和32充满了液体制冷剂。

泵24安装在第二导管37的中部。泵24用于使液体制冷剂在吸热部分21和散热部分22之间强制循环。在本实施例中，泵24容纳在外壳4中。泵24具有一个叶轮38，由一个电机(未显示)驱动。当便携电脑加电时或者当CPU 15的温度达到预定值时，叶轮38就开始驱动。泵24所用的电机与外壳4中容纳的电池组8导电连接。通过改变向电机提供的电压，改变叶轮38的转速。

当泵24的叶轮38转动时，将液体制冷剂从泵24传送到吸热部分21。然后液体制冷剂沿着循环路径23流动。更确切地说，在吸热部分21的制冷剂通道26中填充的液体制冷剂流经制冷剂通道26时，吸收CPU 15发出的热量。由此加热的液体制冷剂通过第一导管36传送到散热部分22。然后它流经制冷剂通道32。在液体制冷剂流经通道32时，CPU 15发出并被液体制冷剂吸收的热量就扩散到第一和第二散热板29和30。然后热量就通过自然风冷，从散热板29和30的表面释放。

在散热部分22中通过热交换，使液体制冷剂冷却。然后它通过第二导管37，返回吸热部分21的制冷剂通道26。液体制冷剂流经制冷剂通道26时，再次吸收CPU 15发出的热量。然后它被传送到散热部分22。这样一种循环的重复，使CPU 15发出的热量传递到散热部分22。这些热量通过显示外壳11，从散热部分22释放到便携电脑1以外。

如图1、图4和图7所示，一个电扇40容纳在显示装置3的显示外壳11中。电扇40用于向散热部分22吹出一股冷风。它位于散热部分22左侧的底端。

电扇40包括一个离心式叶轮41和一个扇壳42，其中容纳着叶轮41。例如便携电脑1加电时，一个电机43就开始驱动叶轮41。

扇壳42具有第一和第二吸入口44a和44b以及排出口45。第一吸入口44a对着显示外壳11前表面上打开的第一吸入孔46a。第二吸入口44b对着显示外壳11后表面上打开的第二吸入孔46b。排出口45向着散热部分22打开。

当电扇40的叶轮41旋转时，显示装置3之外的空气分别通过第一和第二吸入孔46a和46b，吸入第一和第二吸入口44a和44b。吸入的空气从排出口45排向散热部分22。

结果，在显示外壳11内部形成了一股冷风在流动。这股冷风使散热部分22强制冷却。从CPU 15传导到散热部分22的热量，由这股流动的冷风带走。这股冷风被它自己和散热部分22之间的热交换加热后，从显示外壳11的上端打开的通风孔47，释放到显示装置3以外。

在本实施例中，即使显示装置3转动到闭合位置之后，电扇40也继续其运行，除非便携电脑1的电源关断。另外，显示装置3从闭合位置转动到打开位置时，控制电扇40提高叶轮41的转速。

配置为如上所述的便携电脑1包括一个程序，它用于当显示装置3转动到闭合位置时，增大从散热部分22释放的热量。

图9是一幅框图，显示了泵24的运行控制。如图9所示，一个控制器48接收温度传感器18输出的、表示CPU 15温度的一个信号，温度传感器35输出的、表示液晶显示板10温度的一个信号，以及位置传感器14输出的、指明显示装置3是否处于闭合位置的一个信号。控制器48根据多个输入的信号，确定便携电脑1当前的运行状态。控制器48由此控制着泵24的运行。

图10是一幅流程图，显示了一个过程，根据便携电脑1的运行状态，使流经循环路径23之液体制冷剂的流速加快。

便携电脑1运行时，在步骤S1中首先通过温度传感器18探测CPU 15的温度。表示CPU 15温度的一个信号输入到控制器48。控制器48确定CPU 15的温度是否在预定的指定范围之内。

如果在步骤S1中确定了CPU 15的温度超出了指定范围，本过程进到步骤S2。在步骤S2中，执行一个处理，将CPU 15的时钟频率设置为低于正常值，以减少CPU 15产生的热量。在下一个步骤S3中，监视时钟频率降低之后CPU 15的温度。然后CPU 15的温度与预定的上限值对比。如果CPU 15的温度低于该上限值，本过程返回步骤S1，重复探测CPU 15温度的处理。在步骤S3中，如果CPU15的温度超过了该上限值，本过程进到步骤S4。在步骤S4中，控制器48执行使便携电脑1停机的一个处理。

相反，如果在步骤S1中确定了CPU 15的温度低于指定数值，本过程进到步骤S5。在步骤S5中，温度传感器35探测液晶显示板10的温度。表示液晶显示板10温度的信号输入到控制器48。控制器48确定液晶显示板10的温度是否在显示板10应当存放的标准温度范围之内。

如果液晶显示板10的温度超过了标准的存放温度，控制器48就确定，液晶显示板10显著地受到了散热部分22发热的影响。那么，本过程就转向以上的步骤S2。由此阻止CPU 15发热，因而减少了从吸热部分21传递到散热部分22的热量。这样做减缓了散热部分22的温度升高。

如果液晶显示板10的温度低于标准的存放温度，本过程进到步骤S6。在步骤S6中，确定显示装置3是否处于闭合位置。如果在步骤S6中确定了显示装置3处于打开位置，那么在下一个步骤S7，执行一个处理以探测液晶显示板10的温度。

在步骤S7中，如果确定了液晶显示板10的温度超过了标准的运行温度，控制器48就确定，液晶显示板10显著地受到了散热部分22发热的影响。那么，本过程就转向以上的步骤S2。由此阻止CPU15发热，因而减少了从吸热部分21传递到散热部分22的热量。这样做减缓了散热部分22的温度升高。

如果在步骤S7中确定了液晶显示板10的温度低于标准的运行温度，本过程进到步骤S8。在步骤S8中，控制器48执行一个处理，提高CPU 15的时钟频率，或者当时钟频率已经达到其极限时，执行一个处理保持时钟频率。

如果在步骤S6中确定了显示装置3处于闭合位置，本过程就进到步骤S9。在步骤S9中，执行一个处理以使流经循环路径23之液体制冷剂的流速加快。确切地说，控制器48提高向泵24的电机供应的电压，控制泵24的运行。这就提高了叶轮38的转速，从而增大了单位时间内排出液体制冷剂的流量。所以，增大了从泵24传送到吸热部分21的液体制冷剂的流量，从而增大了从吸热部分21传递到散热部分22的热量。

依据本发明的第一个实施例，当显示装置3转动到闭合位置时，液晶显示板10停止其显示操作。此外，泵24的叶轮38转速也提高了。这就使从吸热部分21流向散热部分22之液体制冷剂的流速加快，从而增大了从吸热部分21传递到散热部分22的热量。结果，第一和第二散热板29和30的表面温度升高，以增强散热部分22的散热性能。

换句话说，仅仅当液晶显示板10停止其显示操作时，才改善散热部分22的散热性能。因此，即使显示板10显著地受到了散热部分22发热的影响，并不会使液晶显示板10的显示质量恶化。结果，即使散热部分22和液晶显示板10相互邻近，也有可能增大从散热部分22释放的热量，以增强对CPU 15的冷却性能。

依据以上的结构，电扇40容纳在显示装置3的显示外壳11中。电扇40向散热部分22吹出冷风，通过冷风主动地冷却散热部分22。结果，散热部分22的表面温度下降，以降低散热部分22发热对液晶显示板10的影响。

具体地说，在本实施例中，便携电脑1的电源供应开启时，如果显示装置3从闭合位置转动到打开位置，叶轮41的转速会加快。这就使吹向散热部分22的冷风量增大。因此就有可能在液晶显示板10恢复其显示操作之前，主动地冷却散热部分22。结果，在短时间内就能够使液晶显示板10的环境温度下降到恰当地保持液晶显示板10的显示质量。

在以上的第一个实施例中，当显示装置3转动到闭合位置时，从散热部分22释放的热量增大。不过，本发明并不限于这个方面。图11显示了本发明的第二个实施例。

第二个实施例不同于第一个实施例之处在于，当液晶驱动电路的电源供应关断时，从散热部分22释放的热量增大。便携电脑1中其它的基本布局与第一个实施例中类似。

图11是一幅流程图，显示了一个过程，根据便携电脑1的用途，使流经循环路径23之液体制冷剂的流速加快。在图11中，在步骤S1至S3之间执行的处理与第一个实施例中类似。步骤S5之后的处理不同于第一个实施例。

在第二个实施例中，如果在步骤S5中探测的液晶显示板10的温度低于标准的存储温度，本过程进到步骤S6，探测液晶显示板10之液晶驱动电路的电源供应是否关断。

确切地说，外部显示设备13已经连接到便携电脑1之后，当操作员选择使用外部显示设备13时，液晶驱动电路的电源就被关断。那么，液晶显示板10停止其显示操作。因此，在步骤S6中，探测液晶驱动电路之电源供应。如果确定了电源供应已关断，本过程转向步骤S7，使流经循环路径23之液体制冷剂的流速加快。为了使液体制冷剂流速加快而执行的控制，与第一个实施例中类似。

如果在步骤S6中确定了液晶驱动电路之电源供应未关断，本过程返回步骤S5，重复探测液晶显示板10温度的过程。

在第二个实施例中，同样仅仅当液晶显示板10停止其显示操作时，才能够增强散热部分22的散热性能。因此，能够增强对CPU 15的冷却性能，而不会使液晶显示板10的显示质量恶化。

在以上的第一个实施例中，泵是容纳在主体装置的外壳中。不过，本发明并不限于这个方面。泵也可以容纳在显示装置的显示外壳中。

不仅如此，电扇不是一个本质的部件，因此可以省略。

对于本领域的技术人员，不难实现其它的优势和修改。所以，在本发明更广泛的范围中，它不限于本文所显示的和所介绍的特定细节和代表性实施例。因此，可以进行多种修改，而不脱离附带的权利要求书及其等价材料定义的一般发明概念的实质和范围。

Claims (12)

1.一种电子仪器，其特征在于包括：

一个主体装置(2)，具有一个发热部件(15)；

一个吸热部分(21)，与发热部件(15)导热连接；

一个显示装置(3)，由主体装置(2)支撑，它可以在闭合位置和打开位置之间活动；

一个散热部分(22)，容纳在显示装置(3)中，用于释放发热部件(15)发出的热量；

一条循环路径(23)，一种液体制冷剂通过它在吸热部分(21)和散热部分(22)之间循环，循环路径(23)用于将从发热部件(15)传导到吸热部分(21)的热量，通过液体制冷剂传递到散热部分(22)以及；

一个控制器件(48)，当显示装置(3)活动到闭合位置时，它使从吸热部分(21)传递到散热部分(22)的热量增大。

2.根据权利要求1的电子仪器，其特征在于，循环路径(23)包括一个传送液体制冷剂的泵(24)，而且控制器件(48)控制该泵(24)，使得当显示装置(3)活动到闭合位置时，使泵(24)传送的液体制冷剂流速加快。

3.根据权利要求2的电子仪器，其特征在于，泵(24)具有一个叶轮(38)，而且控制器件(48)控制该泵(24)，使得当显示装置(3)活动到闭合位置时，使叶轮(38)的转速加快。

4.根据权利要求1的电子仪器，其特征在于，进一步包括容纳在显示装置(3)中的一个风扇(40)，用于向散热部分(22)吹出一股冷风。

5.根据权利要求4的电子仪器，其特征在于，当显示装置(3)活动到打开位置时，风扇(40)受控使吹向散热部分(22)的冷风量增大。

6.根据权利要求1至5中任何一条的电子仪器，其特征在于，散热部分(22)邻近显示装置(3)内部的显示板(10)。

7.根据权利要求1的电子仪器，其特征在于，进一步包括一个传感器(14)，它探测显示装置(3)是否处于闭合位置，而且当传感器(14)探测到显示装置(3)已经活动到闭合位置时，控制器件(48)使流经循环路径(23)之液体制冷剂的流速加快。

8.根据权利要求7的电子仪器，其特征在于，发热部件(15)是一个具有温度传感器(18)的CPU(15)，而且控制器件(48)确定由温度传感器(18)探测的CPU(15)的温度是否超过一个预定的指定值，并且当CPU(15)的温度超过该指定值时，降低CPU(15)的时钟频率。

9.根据权利要求8的电子仪器，其特征在于，控制器件(48)在CPU(15)的时钟频率已经降低到一个正常值以下之后，仍然监视CPU(15)的温度，而且当CPU(15)的温度高于预定的上限值时，执行停机处理。

10.根据权利要求7的电子仪器，其特征在于，发热部件(15)是一个CPU(15)，显示装置(3)有一个温度传感器(18)，它探测显示板(10)的温度，而且控制器件(48)确定显示板(10)的温度是否在预定的指定值的范围之内，当显示板(10)的温度在指定值的范围之内时，控制器件(48)设置CPU(15)的时钟频率在正常值或更高，当显示板(10)的温度超过指定值的范围时，控制器件(48)设置CPU(15)的时钟频率低于正常值。

11.根据权利要求7的电子仪器，其特征在于，散热部分(22)邻近显示装置(3)内部的显示板(10)。

12.根据权利要求1至11中任何一条的电子仪器，其特征在于，显示装置(3)处于闭合位置时，伏在主体装置(2)的顶上，而处于打开位置时，从主体装置(2)上站立。

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