CN1658121A - 具有液冷系统的电子设备及其散热器和散热器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有液冷系统的电子设备,该液冷系统可由在箱体内的狭小空间也可适当地配置的散热器获得最佳冷却特性。在箱体(100)内搭载需要冷却的CPU(200),冷却该CPU的液冷系统具有冷却套(50)和散热器(60),在该构成中,散热器具有1对联管箱(62、62),在其间相互并列地排列多个金属细管(61、61…)地构成,可容易而且自由地改变其外形,在狭小的空间也可容易地设置。另外,也可设置对该散热器(60)进行强制冷却的冷却扇(64、66),在该场合,也可容易地确保包含对风扇进行回转驱动的电动机(65、67)的设置场所。
Description
技术领域
本发明涉及被称为台式的个人计算机或服务器等电子设备,特别是涉及具有可以更高效率冷却搭载于其内部的作为发热元件的半导体集成电路元件的液冷系统的电子设备,还涉及适合在该液冷系统中使用的散热器的构造及其制造方法。
背景技术
被称为台式的个人计算机或服务器等电子设备中的作为发热元件的半导体集成电路元件,特别是以CPU(中央处理器)为代表的发热元件为了确保其正常的动作通常需要冷却。为此,过去一般通过使用一体形成被称为散热片的翅片的传热体和向其送冷却风的风扇从而实现其冷却。然而,作为上述发热元件的半导体集成电路元件的不断的小型化和高集成化产生发热元件的发热部位的局部化等,为此,作为过去的空冷式的冷却系统的替代,使用例如水等制冷剂的冷却效率高的液冷式的冷却系统引人注目。
即,在上述被称为台式的个人计算机或服务器等中使用的冷却效率高的液冷式的冷却系统例如已由以下专利文献得知的那样,一般在作为发热体的CPU的表面直接搭载所谓的吸热(冷却)套的构件,另一方面,使液状的制冷剂在形成于该吸热套的内部的流路内流通,将来自CPU的发热传递到在上述套内流动的制冷剂,由此高效率冷却发热体。在该液冷式的冷却系统中,通常形成将上述冷却套作为吸热部的热循环,具体地说,具有使上述液体制冷剂在循环内循环的循环泵、将上述液体制冷剂的热量放出到外部的放热部即所谓的散热器、及根据需要设于循环的一部分的制冷剂槽,通过金属制的管或橡胶等弹性体制的管连接它们而构成。
(专利文献1)日本特开平6-266474号公报
(专利文献2)日本特开平5-264139号公报
可是,在上述已有技术的冷却系统中,通常作为用于将在上述冷却套吸收的液体制冷剂的热放出到装置的外部的放热部即所谓的散热器,多利用这样的散热器,该散热器使由铜等制的金属细管S形地配置,并且为了提高其散热特性在该金属细管安装散热用的翅片而形成。或者,预先将安装有翅片的金属细管形成为S形而形成。
然而,对于上述那样的已有的散热器,特别是在上述台式的个人计算机和服务器等中实际上利用较多的在S形的金属细管安装散热用的翅片形成的散热器,由于翅片安装等原因,使其制造工序复杂而麻烦,为此,价格也较高。另外,在该已有的散热器中,从其构造考虑,作为散热器整体的外观形状,通常以板状或立方状为主,难以制造成预定的形状。
另一方面,在上述台式的个人计算机或服务器中,特别是由于近年来对小型化和省空间的要求和其销售价格的下降倾向等的原因,使得不一定能够确保对配置该预定形状的散热器充分的空间,因此,不一定能够获得最佳的冷却特性。相反,经常存在必须勉强推入到设备的箱体内余留的狭小空间内的场合,在该场合,不一定能够由散热器获得足够的冷却功能,存在不能充分利用液冷系统的特征的问题。此外,在上述已有技术中,由于其复杂的制造工序的原因,使得难以由简单的工序制造可适合于余留于箱体内的狭小空间的、具有可自由变形的外形的散热器。
发明内容
因此,在本发明中,鉴于该已有技术的问题,提供一种可容易适合于余留于该箱体内的狭小空间地配置、其外形形状容易改变而且可廉价地制造的散热器,还提供具有可利用该散热器获得最佳的冷却特性的液冷系统的电子设备和该散热器的制造方法。
按照本发明,为了达到上述目的,首先提供一种电子设备,该电子设备在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件;其中:在该箱体内或其一部分设置有液冷系统;该液冷系统至少具有热连接于半导体元件、用于将其发热传递到在内部流过的液体制冷剂的冷却套,将在上述冷却套中传递到液体制冷剂的热量放出到设备外部的散热器,及在包含上述冷却套和上述散热器的回路中使上述液体制冷剂循环的循环泵;在该构成中,并列地配置多个金属细管而构成上述散热器。而且,在上述电子设备中,上述金属细管具有圆形断面,而且上述散热器在其一部分具有送风单元。
另外,按照本发明,为了达到上述目的,提供一种散热器,该散热器用于上述电子设备;其中:至少具有相互对置地配置的1对联管箱部,上述1对联管箱部分别具有板状构件和盖部;该板状构件通过在加工成预定形状的板状的构件形成用于插入上述多个金属细管的贯通孔而形成;该盖部具有与上述板状构件对应的外形地形成而且在其内侧形成凹部;将上述多个金属细管的前端部分别插入到形成于对应位置的上述贯通孔而将其固定到构成上述1对的联管箱部的上述板状构件,从而并列地配置上述多个金属细管。在本发明中,在上述散热器中,最好构成上述1对的联管箱部的上述板状构件和上述盖部具有相互对应的外形地形成,或者将其前端部插入到上述贯通孔固定的上述多个金属细管分别在其两前端部的近旁形成凸缘部。
此外,按照本发明,为了达到上述目的,提供一种制造上述散热器的制造方法;其中:包括准备用于构成上述1对联管箱部的上述板状构件和上述盖部及上述多个金属细管的工序,分别配置到对应的位置地将上述多个金属细管固定到构成上述1对联管箱部的上述板状构件的工序,及在将上述多个金属细管配置和固定到对应的位置后在上述板状构件上配置上述盖部并固定的工序。而且,按照本发明,也可由冲孔加工在上述板状构件的表面形成上述多个贯通孔,或者由钎焊将上述多个金属细管固定到构成上述1对联管箱部的上述板状构件对应的位置。
即,按照上述本发明,可提供一种例如在台式的个人计算机和服务器等中可容易适合地在余留于该箱体内的狭小空间配置、其外形形状容易改变而且可廉价地制造的散热器,还提供具有可利用该散热器获得最佳的冷却特性的液冷系统的电子设备和该散热器的制造方法,发挥出极为优良的效果。
附图说明
图1为示出构成本发明冷却系统的特征的散热器部的详细构造的展开透视图。
图2为示出搭载了本发明的冷却系统的例如台式个人计算机的内部的各部配置的一例的局部展开透视图。
图3为示出上述电子装置的电子回路部的特别是该冷却系统的整体构成的透视图。
图4为示出制造上述散热器的工序的详细的一例的说明图。
图5为作为上述散热器的制造工序的变型例、放大示出在其两端形成凸缘部的金属细管的一部分的断面图。
图6为在实际的设备中利用其箱体内的空间配置上述散热器时的一形式的图。
图7为在实际的设备中利用该箱体内的空间配置上述散热器时的另一形式的图。
图8为在上述散热器中示出其多个金属细管的排列的一例的图。
具体实施方式
下面,根据附图详细说明本发明的实施形式。
首先,图2示出本发明一实施形式的、具有液冷系统的电子设备的整体构成的一例。在本例中,例如示出将本发明适用于台式个人计算机的本体部分的场合。
首先,台式个人计算机的本体部分如图所示那样例如具有将金属板形成为立方形的箱体100,在其前面板部101设置包含电源开关在内的各种开关、连接端子、指示灯等,另外,在其内部配置用于驱动光盘、CD、DVD等各种外部信息记录媒体的驱动装置102并使其朝上述前面板部101开口。另外,图中的符号103示出设于上述箱体100内的例如由硬盘装置构成的存储部。图中的参照符号104示出覆盖到上述箱体100上的盖。
另一方面,在上述箱体100的背面侧配置具有本发明的液冷系统的电子回路部105,另外,图中的符号106示出从商用电源向包含上述驱动装置102、存储部103、电子回路部105的各部分供给所期望的电源的电源部。
在图3中,特别是以搭载了作为其主要构成部的发热元件即CPU的吸热套50为中心示出上面说明了其示意构成的电子装置即台式个人计算机的电子回路部105。在本例中,作为上述发热元件的CPU的芯片200直接接触地搭载于上述吸热套50的下面侧,为此,在这里未由图示出。
从图中也可看出,该电子回路部105具有搭载上述CPU的吸热(冷却)套50、将来自上述CPU的发热放出到装置的外部的散热器60、循环泵70,另外,用于使液体制冷剂(例如水或按预定比例混合了丙二醇等所谓的防冻液的水等)流到由它们构成的热循环的各部的流路通过连接管(配管)81、82…而形成,该管(配管)81、82…例如由金属形成或由橡胶等弹性体形成,而且在其表面形成金属被膜等,内部的液体制冷剂难以泄漏到外部。另外,在上述散热器60的一部分上朝着装置外部安装朝作为其构成要素的多个金属细管61、61…送风从而将从上述吸热套50输送的热量强制地放出的平板状的风扇72、72…(在本例中为多个,例如3个)。该吸热(冷却)套50在由铜等传热性高的金属制的板状构件的内部形成冷却通道,使上述的液体制冷剂在该通道内流过,从而使从CPU的发热放出(移动)到外部。
图1由其展开图示出上述散热器60的详细构造。即,如图所示那样,本发明的散热器60例如在上下或左右形成1对联管箱62、62,在它们之间相互平行连接多个细管61、61…而构成。在该图中,为了便于说明,放大示出上述细管61的直径。更为具体地说,本例的散热器通过相对例如由100mm×40mm的尺寸构成的各联管箱62并列(例如内径0.5~1mm)约400根地连接铜或铝等良导热性金属形成的细管61、61…而构成。
更为具体地说,上述各联管箱62分别如图所示那样由:1片的预定形状(在该例中为四方形)的板状的板状构件621、具有与该板状构件621的外形对应的形状(在该例中为四方形)、在其内侧形成凹部622的盖构件623构成。在上述板状构件621分别按与细管61的根数相同的数量形成用于将上述细管61的前端部插入固定到其内部的贯通孔624。这些板状构件621和盖构件623从切成预定形状的铜或铝等良导热性的金属板例如通过冲裁和拉深加工分别可容易地制作。另外,图中的符号625表示安装于上述各盖构件623、形成液体制冷剂的流入口和排出口的管状构件。联管箱62还起到液体制冷剂的储槽的作用,其内部容积根据液冷系统所需要的保有液量(可补充随着长期运行而减少的液量)决定。另外,当使散热器的液体出口设为下侧地连接到泵吸入侧时,液冷系统中的空气保持在上侧联管箱(散热器入口侧)内,可防止空气被吸引到泵内。
下面,在图4中示出在形成于构成上述联管箱62的板状构件621的贯通孔624插入和固定金属细管61的工序的一例。首先,准备如上述那样制作的板状构件621和金属细管61(参照图4(a))。然后,在准备的板状构件621的贯通孔624内以其前端稍凸出的程度插入金属细管61(参照图4(b))。此后,由钎焊等接合金属细管61的凸出部分与板状构件621之间而固定(参照图4(c))。最后,从其上方载置上述盖构件623,例如由电焊等沿其外缘部接合(外缘焊接部626)这些板状构件621和盖构件623,完成散热器60(参照图4(d))。或者,也可采用预先将焊料置于所有接合部、在炉等中一起接合的方法。
另外,在上述说明的联管箱62的制造工序中,特别是在将金属细管61插入到形成于板状构件621的贯通孔624内的场合,例如图5所示那样,可在插入的金属细管61的前端部(在本例中为上下的前端部)的近旁预先形成凸缘部611。这样,通过在金属细管61的前端部近旁预先形成凸缘部611,从而当如图所示那样将金属细管61插入到贯通孔624内时,该凸缘部611起到定位的作用,所以,将金属细管61插入到板状构件621的贯通孔624内、由钎焊等接合其间的工序容易。
下面,以将其外观变形为多种形式的场合为例说明可由上述工序容易地制造的散热器60。如由上述说明也可看出的那样,按照本发明的散热器60的上述构成,可相应于将多个金属细管61夹于其间地设于其上下或左右的1对联管箱62、62的形状自由改变其形状。其外形形状的改变的自由性如上述也说明的那样,在台式个人计算机和服务器等中,在余留于该设备的箱体内的空间狭小的场合等特别有利。
作为其一例,在图6所示例中,示出了适合于将散热器60′配置到朝横向延伸的宽度狭小的空间内的场合的外形的一例。如从图也可看出的那样,在该例中,分别将上述1对联管箱62、62的形状形成为“ㄈ”字形,在其间并列地配置多个金属细管61,构成散热器60′。即,按照该散热器60′的形状,如图所示那样,可在形成于其一部分的凹部63内配置冷却扇64和驱动其回转的电动机65,可最大限度地有效利用受到限制的空间。该图所示的箭头示出由上述冷却扇64的回转产生的空气流。
在图7中,作为另一例,示出适合于配置到设备箱体内余留的仅其上方开放的大体立方形的空间的散热器60″的例子。即,如图所示那样,在该例中,使构成上述散热器60″的1对联管箱62、62的形状分别为在外形四边形的中央部开设圆形的开口部的形状。按照该形状的散热器60″,特别是图7(b)所示那样,可在上述散热器60″的中央部的空出的圆形断面的空间内配置离心风扇66和回转驱动用的电动机67。按照该构成,如在图中由箭头示出的那样,可从散热器60″的上方的空间吸入空气,将空气喷出到其周围。这样,可有效地利用设备箱体内余留的空间,包含用于进行送风的风扇和用于其回转驱动的电动机的配置在内,可自由设定。
配置到上述说明的设备的箱体内的散热器60、60′、60″仅示出其1对联管箱62、62位于上下的例子,然而,不仅限于此,例如当然也可位于左右地对其进行配置。另外,除了这样可自由改变其外形形状的构造外,形成其放热部的金属细管61还可以为不在其周围安装翅片等的构造,另外,其外周弯曲成筒状,所以,灰尘难以附着到其周围。即,即使长期连续使用,灰尘在散热部的附着也少,为此,不易在冷却风的通道产生堵塞,为此,该灰尘附着等产生的冷却能力的下降不易产生。该特征特别是长期连续运行的服务器等从其维修性的观点看有利。
此外,构成上述散热器60、60′、60″的多个金属细管61在联管箱62(更具体地说其板状构件621)的表面上,例如图8(a)和(b)所示那样,可按棋盘格状或交错状排列。另外,如其安装位置在1对联管箱62、62间一致,则也可随机地对其进行配置。因此,可进行考虑了由风扇产生的冷却风的流动特性的最佳管脚配置,可不损害散热器的性能地小型化。
Claims (8)
1.一种具有液冷系统的电子设备,在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件;在该箱体内或箱体的一部分内设置有液冷系统;
该液冷系统至少具有热连接于半导体元件、用于将其发热传递到在内部流过的液体制冷剂的冷却套,将在上述冷却套中传递到液体制冷剂的热量放出到设备外部的散热器,及在包含上述冷却套和上述散热器的回路中使上述液体制冷剂循环的循环泵;其特征在于:
在该构成中,并列地配置多个金属细管而构成上述散热器。
2.根据权利要求1所述的具有液冷系统的电子设备,其特征在于:上述金属细管具有圆形断面,而且上述散热器在其一部分具有送风单元。
3.一种散热器,该散热器用于权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于:至少具有相互对置地配置的1对联管箱部,上述1对联管箱部分别具有板状构件和盖部;该板状构件通过在加工成预定形状的板状的构件上形成用于插入上述多个金属细管的贯通孔而形成;该盖部具有与上述板状构件对应的外形地形成而且在其内侧形成凹部;将上述多个金属细管的前端部分别插入到形成于对应位置的上述贯通孔而将其固定到构成上述1对的联管箱部的上述板状构件,从而并列地配置上述多个金属细管。
4.根据权利要求3所述的散热器,其特征在于:构成上述1对的联管箱部的上述板状构件和上述盖部具有相互对应的外形地形成。
5.根据权利要求3所述的散热器,其特征在于:将其前端部插入到上述贯通孔而固定的上述多个金属细管分别在其两前端部附近形成凸缘部。
6.一种制造权利要求3所述的散热器的制造方法,其特征在于:包括:准备用于构成上述1对联管箱部的上述板状构件和上述盖部及上述多个金属细管的工序;分别配置到对应的位置地将上述多个金属细管固定到构成上述1对联管箱部的上述板状构件的工序;在将上述多个金属细管配置和固定到对应的位置后,在上述板状构件上配置上述盖部并固定的工序。
7.根据权利要求6所述的散热器的制造方法,其特征在于:由冲孔加工在上述板状构件的表面形成上述多个贯通孔。
8.根据权利要求6所述的散热器的制造方法,其特征在于:由钎焊将上述多个金属细管固定到与构成上述1对联管箱部的上述板状构件对应的位置。
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