CN1620243A - 具有冷却装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

一种具有冷却装置的电子设备，包括产生热量并且被封闭在主体(220)中的电子部件(170)。底板(224)形成主体的一部分。热量吸收部分(162)与所述电子部件热连接。用于辐射由所述热量吸收部分接收的热量的热量辐射部分(180)形成所述底板的一部分。液体冷却剂在其内部循环的液体冷却路径(164)与所述热量吸收部分(162、262、462)及所述热量辐射部分热连接。

Description

具有冷却装置的电子设备

技术领域

本发明通常涉及一种具有冷却装置的电子设备。

背景技术

在过去的十年间，已存在对于具有更强的数据处理能力的电子设备(包括诸如膝上电脑等便携式电子设备)的需求。电子设备中所使用的中央处理单元(CPUs)和其他电子部件在提高的时钟速率下操作或者被制造得提供增强的能力。处理能力方面的增强通常伴随散热的增加。

在电子设备中必须提供散热系统以避免过度的操作温度对于电子部件的损坏。由于便携式电子设备的有限尺寸和对于冷却装置的低噪音和低功率消耗的需求，便携式电子设备存在应付散热增加的特殊挑战。因此，期望提供简洁、静音和有效的冷却装置。

鉴于以上情况提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种具有冷却装置的电子设备，所述冷却装置是紧凑的并且具有高冷却效率。

发明内容

依照本发明的一个方面，具有冷却装置的电子设备，包括产生热量的电子部件以及封闭所述电子部件并且具有底板的主体，所述电子设备的特征在于，所述冷却装置包括：热连接于电子部件的热量吸收部分；用于辐射由所述热量吸收部分吸收的热量的热辐射部分，所述热辐射部分形成底板的一部分；以及液体冷却剂在其内部循环的液体冷却路径，所述液体冷却路径与所述热量吸收部分及所述热辐射部分热连接。

依照本发明的另一个方面，具有冷却装置的电子设备，包括产生热量的电子部件以及封闭所述电子部件并且具有形成所述主体外表面的一部分的底板的主体，所述电子设备的特征在于，所述冷却装置包括：用于在底板中提供空气通道的装置；用于将热量从电子部件传输到液体冷却剂以及从液体冷却剂传输到底板的装置；以及用于使得空气在所述主体的内部与周围环境空域之间移动以使得大部分空气在所述空气通道的外表面上移动的装置。

依照本发明的另一个方面，具有冷却装置的电子设备，包括具有底板的主体以及由所述主体封闭的电子部件，所述电子设备的特征在于，所述冷却装置包括：热连接于电子部件的热量吸收部分；包括空气通道的热量辐射部分，所述热量辐射部分形成底板的一部分并且辐射由所述热量吸收部分所吸收的热量；以及与所述热量吸收部分及所述热量辐射部分热连接的液体冷却路径。

附图说明

图1是包括本发明一个实施例的例证性电子设备的上侧的透视图；

图2是图1例证性电子设备的下侧的透视图；

图3是图1电子设备的正视图；

图4示出了第一液体冷却系统的示意性平面图；

图5示出了第二液体冷却系统的示意性平面图；

图6示出了第三液体冷却系统的示意性平面图；

图7是包括本发明第二实施例的例证性电子设备的上侧的透视图；

图8是图7例证性电子设备的下侧的透视图；

图9是图7电子设备的正视图；

图10是图8电子设备的空气通道的一个波纹的截面图，该截面图是沿图8中的截面线10-10所截的；

图11是图8电子设备的空气通道的一个波纹的截面图，该截面图是沿图8中的截面线11-11所截的；

图12是包括本发明第三实施例的例证性电子设备的上侧的透视图；

图13是图12电子设备的竖直截面图；

图14是图12例证性电子设备的下侧的透视图；以及

图15是图12的例证性电子设备的主体的上侧的放大示意性透视图，其中所述主体的顶部被移除。

具体实施方式

以下描述中所阐述的实施例通常涉及包括具有液体冷却剂的子系统的冷却系统，用于将热量传输到所述电子设备的外表面。所述外表面被形成得提高向周围空气中的热传输。在文中，本发明的至少一个实施例涉及具有主体的底部的冷却系统，所述主体被形成得提高从液体冷却剂到周围空气的热传输。本发明的一个实施例涉及使用压缩空气系统的冷却系统，用于使得空气在主体的底部上移动以便于提高从液体冷却剂到周围空气的热传输。

在以下的描述中，某种术语用于描述一个或多个实施例的某些零件。例如，“电子设备”是指电子部件位于主体中的产品。在该详细描述中，为了清楚起见以及仅出于例证性的目的，电子设备将被示为便携式膝上电脑。可在包括(但不局限于)个人数字助理、移动电话、数字式摄像机、图像摄影机、导航系统等各种电子设备中使用本发明的实施例。

在文中，诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“竖直”以及“水平”等几何定向和关系的术语以传统的意义使用，诸如适用于处于普通操作位置中的具体设备或如图中可看出的那样。应该理解的是，本发明的实施例可与小型、便携式设备结合使用，所述小型、便携式设备可被容易地布置在多种总体方位中并且所述设备可具有不只一个标准操作定位。当然，设备的总体方位中的改变将改变应用于任何给定总体方位中的设备的几何定向和关系的术语。在文中几何定向和关系的术语是出于清楚描述的目的并且不应被认为是对于本发明各种实施例的广义方面的限制。

还可设想，冷却系统可被构成得用于传输冷却剂，所述冷却剂可并非总是液体或者可不是真液体。因此，当用在本文中时，术语“液体冷却剂”趋向于包括具有与液体冷却剂相似特性的所有冷却剂。

图1示出了包括本发明的实施例的示范性电子设备100，即，便携式电脑的上侧的透视图。设备100包括主体120。主体120中密封有产生热量的一个或多个电子部件。主体120相对于异物和环境条件提供保护。

电子设备100还可包括整体结合于主体120中的键盘172。诸如触摸板或跟踪球的二次输入设备185也可被整体结合于主体120中。在本发明的一个实施例中，双扬声器170可被整体结合于主体120中。

密封在主体120中的一个或多个热量产生电子部件需要有效冷却以防止过高温度对于部件的损坏。主体120可包括形成主体120外表面一部分的底板124。底板124可提供空气通道130。

图2示出了从可更清楚地看到底板124和空气通道130的视点所示的图1示范性电子设备100的下侧的透视图。

风扇140可被附于底板124以助于空气在主体120的内部与周围环境空域之间的传输。风扇140所导致的空气的移动可提供对于密封在主体120中的电子部件的强制对流冷却。在本发明的一个实施例中，风扇140适合于从围绕主体120外部的环境空域中抽气。在本发明的另一个实施例中，风扇140适合于从主体120的内部中抽气。在本发明的另一个实施例中，风扇140适合于从环境空域与主体120的内部两者中抽气。

空气通道130可具有两个相对端132、134。第一端132可邻近风扇140。相对端134可邻近于底板124的任何边缘。

图3示出了主体120的正视图。设备100通常由表面150支撑，所述表面150基本上平行于底板124并且与底板124相分离。若干支脚126可被设在底板124上以使得底板124在支撑表面150上升高一小段距离。由于底板124与支撑表面150的近距离，空气通道130所提供的额外间隙形成了用于风扇140所产生的空气流动的较低阻力的路径。风扇140使空气移动的主要部分将穿过空气通道130的外表面。

图4示出了本发明一个实施例中所包含的液体冷却系统160的示意性平面图。在所示的实施例中，主体220具有包括两个空气通道230的底板224。风扇240被设在邻近于每个空气通道内端的底板224中。液体冷却系统160可与一个或多个电子部件170和底板224热连接。液体冷却系统160可适合于将热量从电子部件170中传输到循环的液体冷却剂中以及从液体冷却剂中传输到底板224中。

液体冷却系统160可提供一个或多个热量接收部分162，热量接收部分162适合于当液体冷却剂通过热量接收部分162循环时将热量从电子部件170中传输到液体冷却剂中。泵166可用于使得冷却剂通过液体冷却系统160的流体路径循环。诸如热导管等其他装置也可用于使冷却剂循环。

管道164可提供从热量接收部分162到热量辐射部分180并且返回到所述热量接收部分的液体冷却路径。管道164可为具有良好导热性的金属，诸如铜。管道164可为较小直径的并且具有较薄的壁以便于增加管道的表面面积与冷却剂容积的比率以及减小管壁的热阻。例如，管道164可具有大约4毫米(mm)的外径和大约3毫米(mm)的内径。

在本发明的一个实施例中，通过将液体冷却系统160的管道164与底板224的内表面热连接而形成了热散逸区域180。热量从较高温度的冷却剂中被传导到冷却底板224并且被传输到与热散逸区域180附近的底板224的表面相邻的环境空域中。底板224最好由具有良好导热性的材料制成以助于热量传输到底板224的外表面。

热辐射部分180的至少一部分可与空气通道230的至少一部分相邻。风扇240使之移动的空气，即，穿过空气通道230外表面上的空气增加了远离热辐射部分180的热传输。可以设想主体220的不同区域可为不同材料的。例如，主体220的整个或部分底板224可为铝、另一种金属复合物、或热传导塑料，以便于提高导热性。底板224的空气通道部分230可为由具有良好导热性的材料制成的部分。

图5示出了本发明另一个实施例中所包含的液体冷却系统260的示意性平面图。泵266可提供用作泵一个表面的热量吸收部分262。热量接收部分262适合于当泵266使得液体冷却剂通过液体冷却路径循环时将热量从电子部件170传输到液体冷却剂中。

图6示出了本发明另一个实施例中所包含的液体冷却系统360的示意性平面图。在本发明的该实施例中，热量辐射部分可包括与管道364相连接的热量散逸板380。热量散逸板380可被构成得具有与管道364相连接的内部通路以便于形成一部分液体冷却路径。内部通路可为冷却剂提供曲折的路径以便于提高从冷却剂到热散选区域附近的底板224的热传输。

在一个实施例中，热量散逸板380是用两个板构成的。一个板或两个板都可具有液体冷却路径形式的凹入沉降部分。可这样将所述两个板连接在一起以使得凹入沉降部分形成液体冷却路径。

在另一个实施例中，热量散逸板380可包括多个可为直线或曲折的内部流道。在不具有热量散逸板380的另一个实施例中，所述管道可被形成得用于为热连接于底板224内表面的管道部分提供曲折路径(诸如Z字形路径)。

图7示出了本发明另一个实施例的上侧的透视图。该实施例在许多方面都与图1中所示的实施例相似。主体320可包括形成主体320外表面一部分的底板324。底板324可提供一个或多个空气通道330。

图8示出了从可更清楚地看到底板324和空气通道330的视点所示的图7示范性电子设备的下侧的透视图。一部分空气通道330可具有旋绕的或波纹状的表面以便于增加用于热传输的表面面积。波纹状的表面可包括基本平行的交替的沟槽和脊。波纹状的表面在波纹状的前缘334与通常为直线的第二边缘332之间可为流线型的，以使得外部表面流畅地合成一体。第二边缘332可邻近于风扇340以使得用于接收风扇340的空气通道330的部分是平坦的。

图9示出了图8中所示的本发明该实施例的正视图。当电子设备300直接放置在支撑表面350上时，空气通道330可为风扇340提供唯一的空气通路。流线型空气通道330的波纹可被布置得使得空气通道330的横截面面积基本相同地遍布空气通道。

如图10中所示的空气通道330的一个波纹并且沿图8中的截面线10-10所截的截面以及图11中所示的并且沿图8中的截面线11-11所截的截面所示出的，空气通道的波纹状部分可包括延伸于空气通道的直线边缘332的水平之上和之下的偏移部分。图10示出了前缘334处或附近的截面，在这里，波纹可具有其最大的深度。图11示出了空气通道的中间部分处的截面，在这里，当其与接收风扇340的平坦部分332组合为流线型时波纹336可具有较小深度。在其他实施例中，空气通道的波纹状部分可具有比邻近于风扇340的空气通道的部分更大或更小的横截面面积或者横截面面积可在波纹状部分中改变。

图12示出了包括本发明一个实施例的另一个电子设备400的上侧。在该实施例中，主体420的底板424包括沿一个边缘(诸如所示的后缘)的倾斜部分450。倾斜部分450可与底板424的其余部分形成钝角。例如，倾斜部分450与底板424的其余部分之间的角度452可为大约135°或更大。

图13示出了穿过图12中所示的实施例的空气通道430的截面图。空气通道430延伸到底板424的后缘和倾斜部分450。在该实施例中，用于产生气流的风扇可为“鼠笼式”的吹风机440。空气通道430中的气流可增加底板424从相邻液体冷却系统中接收的热量的热散逸。气流可通过主体420的侧壁中的口444(图12)被排出。

热量散逸板480可与底板424的一部分后缘和倾斜部分450相连接以形成热量辐射部分。底板424的倾斜部分450可提高底板外表面的热散逸。冷却装置的热量接收部分462接收电子设备470所产生的热量。热量接收部分462可为使得液体冷却剂循环的泵466的一个表面。液体冷却剂可通过如上针对本发明的其他实施例所述的管道464和热量散逸板480循环。

图14示出了从可更清楚地看到底板424和空气通道430的视点所示的图12示范性电子设备400的下侧的透视图。在该实施例中，空气通道430可包括一系列沟槽436和脊438以便于在一部分空气通道430的上方形成波纹状表面。波纹状的表面在波纹状的前缘434与通常为直线的第二边缘432之间可为流线型的。第二边缘432可邻近于风扇开口442以使得包含风扇开口的空气通道430的部分是平坦的。

空气通道430可在底板424的倾斜部分450的上方延伸。在倾斜部分450的上方延伸的空气通道430的部分可为波纹状的。在其他实施例中，在倾斜部分450的上方延伸的空气通道430的部分可为平坦的或可为与空气通道的其余部分不同的波纹状。在其他实施例中，空气通道可仅延伸到倾斜部分450与底板424的其余部分之间所形成的边缘处。

图15示出了图12的示范性电子设备400的透视图，其中主体420的包括键盘的顶表面被移除以便于可看到内部部件的示范性布置。包含一些隐去线的一些细节已被省略以便于提高视图的清晰度。

印刷电路板490可支撑有待本发明冷却系统冷却的一个或多个电子部件470。有待冷却的电子部件470可被安装在印刷电路板490的下表面上以使得所述电子部件位于印刷电路板和主体420的底板424之间。

液体冷却系统通过热量接收部分462与电子部件470相连接，所述热量接收部分462可为用以循环液体冷却剂的泵466的一个表面。液体冷却剂可通过管道464和热量散逸板480循环。热量散逸板480可与用作一部分热量辐射部分的底板424的倾斜部分450相连接。在其他实施例中，热量散逸板480可与所述底板的其余部分相连接或与所述倾斜部分和所述底板的其余部分两者相连接以构成热量辐射部分。

图15示出了用于图12的示范性实施例的主体的示范性气流。风扇440被布置得用于从所述风扇的上侧和下侧两者处抽气。风扇440可延伸到印刷电路板490中的开口492处。从风扇440的上侧处抽入的空气448可被抽到印刷电路板490的一个或两个表面上，这可有助于印刷电路板上的部件的对流冷却，所述部件可包括由液体冷却系统冷却的部件470。

从周围环境空域中抽入到风扇440的下侧处的空气446可被抽到空气通道430的外表面上，这可有助于可包含倾斜部分450的主体的底板424的对流冷却。这又可有助于热量从热量辐射部分中的液体冷却剂中的传输。空气可通过主体420侧壁中的排气孔444被排出到周围环境空域中。应该理解的是，第二风扇可具备相同的结构以便于为第二空气通道提供气流和冷却。在另一个实施例中，气流可被颠倒，即，空气从周围环境空域中通过主体420的侧壁中的入口被抽入并且通过空气通道430被排出到周围环境空域中并且可在主体中的其他地方排出。

虽然已描述并且在附图中示出了某些示范性实施例，但是应该理解的是，所述实施例仅是示出性的而并非是对本发明各种实施例的广义方面的限制，并且由于各种其他修正也是可行的，因此这些实施例不局限于所示出和描述的具体结构和布置。

Claims (20)

1.一种具有冷却装置的电子设备(100、300、400)，包括产生热量的电子部件(170、470)以及封闭所述电子部件(170、470)并且具有底板(124、224、324、424)的主体(120、220、320、420)，所述电子设备(100、300、400)的特征在于：

所述冷却装置包括

热连接于电子部件(170、470)的热量吸收部分(162、262、462)，

用于辐射由所述热量吸收部分(162、262、462)吸收的热量的热量辐射部分(180、380、480)，所述热量辐射部分(180、380、480)形成底板(124、224、324、424)的一部分，以及

液体冷却剂在其内部循环的液体冷却路径(164、364、464)，所述液体冷却路径(164、364、464)与所述热量吸收部分(162、262、462)及所述热量辐射部分(180、380、480)热连接。

2.依照权利要求1中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，所述热量辐射部分(180、380、480)包括其上的空气通道(130、230、320、430)。

3.依照权利要求2中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，还包括布置于底板(124、224、324、424)中的风扇(140、240、340、440)，所述风扇(140、240、340、440)使得空气在空气通道(130、230、330、430)上移动。

4.依照权利要求3中所述的电子设备(300、400)，其特征在于，空气通道(330、430)的外表面具有波纹形状。

5.依照权利要求4中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，所述风扇(140、240、340、440)适合于从周围环境空间中吸气。

6.依照权利要求4中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，所述风扇(140、240、340、440)适合于从主体(120、220、320、420)的内部中抽气。

7.依照权利要求4中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，所述风扇(140、240、340、440)适合于同时从周围环境空间和主体(120、220、320、420)的内部中抽气。

8.依照权利要求1中所述的电子设备(400)，其特征在于，所述底板(424)包括与底板(424)的其余部分形成钝角(452)的倾斜部分(450)，并且所述倾斜部分(450)具有热量辐射部分(480)的一部分。

9.依照权利要求8中所述的电子设备(400)，其特征在于，所述液体冷却路径(464)被布置得用于将热量从液体冷却剂传输到倾斜部分(450)。

10.依照权利要求1中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，还包括使得液体冷却剂在液体冷却路径(164、364、464)内部循环的泵(166、266、466)。

11.依照权利要求10中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，所述热量吸收部分(162、262、462)被形成在所述泵(166、266、466)的外部。

12.一种具有冷却设置的电子设备(100、300、400)，包括产生热量的电子部件(170、470)、以及主体(120、220、320、420)，所述主体(120、220、320、420)封闭所述电子部件(170、470)并且具有形成所述主体(120、220、320、420)外表面的一部分的底板(124、224、324、424)，所述电子设备(100、400)的特征在于：

所述冷却装置包括

用于在底板(124、224、324、424)中提供空气通道(130、230、330、430)的装置，

用于将热量从电子部件传输到液体冷却剂以及从液体冷却剂传输到底板(124、224、324、424)的装置(160，260，360)，以及

用于使得空气在所述主体(120、220、320、420)的内部与周围环境空间之间移动以使得大部分空气在所述空气通道(130、230、330、430)的外表面上移动的装置(140、240、340、440)。

13.依照权利要求12中所述的电子设备(300、400)，其特征在于，所述空气通道(330、430)的外表面具有波纹结构。

14.依照权利要求12中所述的电子设备(400)，其特征在于，所述底板(424)还包括与底板(424)的其余部分形成钝角(452)的倾斜部分(450)。

15.依照权利要求14中所述的电子设备(400)，其特征在于，还包括用于将热量从液体冷却剂传输到倾斜部分(450)的装置(464、466)。

16.依照权利要求12中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，空气从周围环境空间移动到主体(120、220、320、420)的内部。

17.依照权利要求12中所述的电子设备(100、400)，其特征在于，空气从主体(120、220、320、420)的内部移动到周围环境空间。

18.依照权利要求12中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，空气同时从周围环境空间，从主体(120、220、320、420)的内部移动到周围环境空间。

19.依照权利要求12中所述的电子设备(100、300、400)，其特征在于，还包括用于使得液体冷却剂在电子部件与底板(124、224、324、424)之间循环的装置(160、260、360)。

20.一种具有冷却装置的电子设备(100、300、400)，包括具有底板(124、224、324、424)的主体(120、220、320、420)，以及由主体(120、220、320、420)封闭的电子部件，所述电子设备(100、300、400)的特征在于：

所述冷却装置包括

热连接于所述电子部件的热量吸收部分(162、262、462)、

包括空气通道(130、230、330、430)的热量辐射部分(180、380、480)，所述热量辐射部分(180、380、480)形成底板(124、224、324、424)的一部分并且辐射由所述热量吸收部分(162、262、462)所吸收的热量，以及

与所述热量吸收部分(162、262、462)及所述热量辐射部分(180、380、480)热连接的液体冷却路径(164、364、464)。

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