專(zhuān)利名稱(chēng)：用于冷卻發(fā)熱部件的冷卻單元以及具有冷卻單元的電子設(shè)備的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求享有申請(qǐng)日為2000年12月27日的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2000-398100的優(yōu)先權(quán)，此處對(duì)其全文引用作為參考。發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種對(duì)發(fā)熱部件如半導(dǎo)體組件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的冷卻單元，以及使用該冷卻單元的電子設(shè)備。
2.相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明便攜式計(jì)算機(jī)包括處理多媒體數(shù)據(jù)如字符、聲音以及圖像的微處理器。當(dāng)這種微處理器的工作速度以及所需的功能增加的時(shí)候其消耗的電能會(huì)增加。其工作產(chǎn)生的熱量與消耗的電能成正比增加。因此，為了使便攜式計(jì)算機(jī)可靠地工作，必須加強(qiáng)微處理器的散熱效率。
基于此，通常的便攜式計(jì)算機(jī)都使用一個(gè)冷卻單元對(duì)微處理器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。該冷卻單元包括一個(gè)散熱器以及一個(gè)電動(dòng)風(fēng)扇。該散熱器與微處理器熱連接在一起。該電動(dòng)風(fēng)扇向散熱器提供冷卻空氣。
散熱器具有一個(gè)冷卻空氣通道以及多個(gè)散熱片。冷卻空氣通過(guò)冷卻空氣通道流動(dòng)。散熱片暴露在冷卻空氣通道中。流過(guò)冷卻空氣通道的空氣對(duì)散熱片進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。這樣，通過(guò)散熱片和冷卻空氣之間的熱交換，從微處理器傳遞給散熱器的大多數(shù)熱量就散發(fā)了。
在傳統(tǒng)的冷卻單元中，流過(guò)冷卻空氣通道的冷卻空氣是從微處理器帶走熱量的主要冷卻劑。微處理器的冷卻效率主要取決于電動(dòng)風(fēng)扇提供空氣的能力。換句話(huà)說(shuō)，微處理器的冷卻效率是與冷卻空氣的流速成比例的。流速越高，微處理器的冷卻效率越高。另一方面，冷卻空氣的流速越高，電動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也越高。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速高則會(huì)增加風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音。
為了提高微處理器的冷卻效率，同時(shí)為了控制電動(dòng)風(fēng)扇的噪音，調(diào)整冷卻空氣的流速和散熱片的數(shù)量以及將散熱片設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)男螤钍侵匾摹?br> 散熱片與傳統(tǒng)的散熱器的主體是通過(guò)鑄造形成一體的。暴露在冷卻空氣通道中的散熱片的數(shù)量以及布置的位置都是固定的。而為了以適當(dāng)?shù)牧魉賮?lái)提供冷卻空氣，散熱片的數(shù)量以及位置都不能改變。因此，在控制風(fēng)扇的噪音的同時(shí)就不能以最佳的效率將微處理器的熱量散去。
為了提供根據(jù)散熱片的數(shù)量和位置變化的冷卻單元，必須準(zhǔn)備大量鑄造模具。但這會(huì)增加冷卻單元的制造成本。
為了實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面的一種冷卻單元包括一個(gè)與發(fā)熱部件熱連接并具有一個(gè)冷卻空氣通道的主體；一個(gè)向冷卻空氣通道提供冷卻空氣的風(fēng)扇；以及多個(gè)暴露在冷卻空氣通道中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件。每個(gè)熱交換元件可拆卸地固定在主體上并與主體熱連接。
為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明第二方面的一種電子設(shè)備包括一個(gè)裝有一發(fā)熱部件的殼體；一個(gè)位于該殼體中并對(duì)該發(fā)熱部件冷卻的冷卻單元。該冷卻單元包括一個(gè)從該發(fā)熱部件接收熱量的主體，一個(gè)位于該主體中并接收冷卻空氣的冷卻空氣通道，以及多個(gè)暴露在冷卻空氣通道中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件。每個(gè)熱交換元件可拆卸地固定在主體上并與主體熱連接。
與冷卻空氣接觸的熱交換元件可拆卸地固定在主體上。這樣一來(lái)，使用的熱交換元件的數(shù)量和位置就可以根據(jù)冷卻空氣的流速以及冷卻空氣在冷卻空氣通道中的流速分布來(lái)自由改變。
這樣，熱交換元件對(duì)冷卻空氣流動(dòng)的阻礙程度就可以根據(jù)冷卻空氣的流速加以調(diào)整。這使得不但可以根據(jù)通道中的冷卻空氣的流速、而且還可以根據(jù)發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量的多少來(lái)獲得冷卻單元的最佳冷卻能力。
為了實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明第三方面的一種冷卻單元包括一個(gè)與發(fā)熱部件熱連接并具有一個(gè)冷卻空氣通道的主體；一個(gè)向冷卻空氣通道提供冷卻空氣的風(fēng)扇；以及多個(gè)暴露在冷卻空氣通道中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件。每個(gè)熱交換元件包括一個(gè)柱狀部件以及多個(gè)散熱部件。該柱狀部件可拆卸地固定在主體上并與主體熱連接。該散熱部件從柱狀部件的圓周表面向外突出并在柱狀部件的軸向上隔開(kāi)布置。該熱交換元件具有這樣一種位置關(guān)系，即它的散熱部件與其它的熱交換元件的散熱部件重疊。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面所述的冷卻單元，熱交換元件的數(shù)量和位置可以根據(jù)冷卻空氣的流速以及冷卻空氣在冷卻空氣通道中的流速分布來(lái)自由改變。另外，還可以準(zhǔn)備各種形式的熱交換元件，每個(gè)熱交換元件具有一個(gè)直徑不同的柱狀部件以及形狀不同的散熱部件。在這種情況下，根據(jù)冷卻空氣在冷卻空氣通道中的流速來(lái)選擇任一種型式的熱交換元件可固定在主體上。
另外，在冷卻空氣通道中任意相鄰的熱交換元件相互之間是不干擾的。因此可以以高密度設(shè)置許多熱交換元件，從而在冷卻空氣通道中縮短了它們之間的距離。這增加了根據(jù)冷卻空氣的流速調(diào)整該元件對(duì)冷卻空氣的流動(dòng)阻礙的自由度。并且，這也使得不但可以根據(jù)冷卻空氣通道中的冷卻空氣的流速、而且還可以根據(jù)發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量的多少來(lái)獲得冷卻單元的最佳冷卻能力。
本發(fā)明其它的目的和優(yōu)點(diǎn)將下面描述，在某種程度上將會(huì)在說(shuō)明中變得更加明顯，或者通過(guò)對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用而獲得了解。本發(fā)明的這些目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下文特別指出的手段和組合獲得實(shí)現(xiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明引入并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖與上述的發(fā)明概述以及下述實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合在一起用來(lái)解釋本發(fā)明的基本原理。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的便攜式計(jì)算機(jī)的透視圖；圖2為該便攜式計(jì)算機(jī)的截面圖，顯示的是殼體以及布置在殼體中的冷卻單元的位置關(guān)系；圖3為沿著圖2中所示的F3-F3線所示的便攜式計(jì)算機(jī)的截面圖；圖4是一透視圖，表示的是冷卻空氣通道以及布置在冷氣通道中的熱交換元件之間的位置關(guān)系；圖5是一俯視圖，表示的是熱交換元件以及使用在計(jì)算機(jī)中的半導(dǎo)體組件之間的位置關(guān)系；圖6為一個(gè)熱交換元件的截面圖，其中的柱狀部件擰接在一個(gè)底板中；圖7是用于本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)熱交換元件的截面圖；圖8是沿著圖7所示的箭頭X方向看的熱交換元件的視圖；圖9是用于本發(fā)明的第三實(shí)施例的一個(gè)熱交換元件的截面圖；圖10是圖9所示的熱交換元件的分解截面圖；圖11是用于本發(fā)明的第四實(shí)施例的一個(gè)熱交換元件的截面圖；圖12是用于本發(fā)明的第五實(shí)施例的一個(gè)熱交換元件的截面圖；發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明下面將參照附圖1至6對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1顯示的是一種典型的便攜式電子設(shè)備，即便攜式計(jì)算機(jī)1。該攜式計(jì)算機(jī)1包括一個(gè)主體2以及一個(gè)支撐在該主體2上的一個(gè)顯示元件3。
主體2包括一個(gè)形似平板箱的殼體4。殼體4具有一個(gè)底壁4a、一個(gè)頂壁4b、一個(gè)前壁4c、一對(duì)側(cè)壁4d，以及一個(gè)后壁4e。頂壁4b包括一個(gè)手掌放置處6和一個(gè)鍵盤(pán)部分7。手掌放置處6位于殼體4的前半部分。鍵盤(pán)部分7位于手掌放置處6的后邊。一個(gè)鍵盤(pán)9設(shè)置在鍵盤(pán)部分7上。后壁4e具有一個(gè)排氣口5。
顯示單元3包括一個(gè)顯示外殼11和一個(gè)液晶顯示面板(LCD)12。鉸鏈(未顯示)將顯示外殼11連接在殼體4的后端，從而使得顯示外殼11可轉(zhuǎn)動(dòng)。顯示外殼11包容著液晶顯示面板12。液晶顯示面板12具有一個(gè)顯示屏12a。顯示屏12a通過(guò)顯示外殼11的前壁上的一個(gè)開(kāi)口13暴露在外。
如圖2和3所示，殼體4容納有一個(gè)電路板16。電路板16位于鍵盤(pán)9之下，并平行于殼體4的底壁4a延伸。電路板16具有一個(gè)相對(duì)著頂壁4b和鍵盤(pán)9的上壁16a。在上壁16a上安裝著一個(gè)發(fā)熱部件，即半導(dǎo)體組件17。
半導(dǎo)體組件17為一個(gè)微處理器，也就是便攜式計(jì)算機(jī)1的主要部件。半導(dǎo)體組件17布置在電路板16的上壁16a的后端邊緣位置。半導(dǎo)體組件17包括一個(gè)基底18和一個(gè)集成電路片19。集成電路片19低溫焊接在基底18上。集成電路片19消耗的電能很大，因?yàn)樗愿咚偬幚碇缱址⒙曇粢约皥D像的多媒體數(shù)據(jù)。工作的時(shí)候集成電路片19會(huì)產(chǎn)生大量的熱。為了有效工作必須對(duì)其冷卻。
殼體4容納著一個(gè)用空氣對(duì)半導(dǎo)體組件17冷卻的冷卻單元21。如圖4和5所示，冷卻單元21包括一個(gè)主體22、一個(gè)風(fēng)扇23以及多個(gè)熱交換元件24。主體22、風(fēng)扇23和熱交換元件24組裝在一起構(gòu)成了一個(gè)模塊。
主體22由導(dǎo)熱優(yōu)良的金屬例如鋁制成。該主體為一個(gè)在殼體4的深度方向延伸的長(zhǎng)條平板箱。主體22包括一個(gè)基板25和一個(gè)頂板26?；?5包括一個(gè)底板27、一個(gè)前板28以及側(cè)板29a和29b。前板28直立在底板27的前部邊緣上。側(cè)板29a和29b分別直立在底板27的左右邊緣上。頂板26位于并且固定在前板28以及側(cè)板29a和29b的上部邊緣上。因而其與底板27相對(duì)。頂板26和基板25確定了一個(gè)冷卻空氣通道30。冷卻空氣通道30在殼體4的深度方向上延伸。在冷卻空氣通道30的下游端具有一個(gè)空氣出口31?？諝獬隹?1正對(duì)著殼體4的排氣口5。
如圖2和3所示，主體22安裝在電路板16上。其基板25和電路板16通過(guò)螺釘固定在殼體4的底壁4a上。
基板25的底板27具有一個(gè)前半部33a和一個(gè)后半部33b。后半部33b正好位于半導(dǎo)體組件17上方。后半部33b具有一個(gè)向下方凸出的熱量接收部分34。熱量接收部分34的下表面的作用是作為熱量接收面35。熱量接收面35通過(guò)導(dǎo)熱片或者導(dǎo)熱油與集成電路片19熱連接。這樣一來(lái)，熱量就可以從集成電路片19傳遞給熱量接收部分34，并從那里進(jìn)一步傳遞給基板25。因此熱量就可以傳遞給主體22了。
風(fēng)扇23布置在冷卻空氣通道30的上游端。其具有一個(gè)離心式葉輪37和一個(gè)扁平馬達(dá)38。扁平馬達(dá)38驅(qū)動(dòng)著葉輪37。葉輪37和扁平馬達(dá)38支撐在基板25的底板27的前半部33a上。葉輪37處于水平位置，并位于基板25的頂板26和底板27之間，并且其軸線01處于垂直方向。頂板26和底板27同樣還構(gòu)成了一個(gè)風(fēng)扇盒。頂板26和底板27分別具有冷卻空氣的進(jìn)氣口39a和39b。當(dāng)半導(dǎo)體組件17的溫度升高到一個(gè)預(yù)定溫度值的時(shí)候，葉輪37會(huì)圍繞軸線01自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)風(fēng)扇23轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，空氣通過(guò)進(jìn)氣口39a和39b被抽向葉輪37的中心。空氣、或者冷卻空氣從葉輪37的周?chē)鞯嚼鋮s空氣通道30中。
在第一實(shí)施例中，葉輪37如圖所示順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)從基板25的一側(cè)板29a看的時(shí)候，葉輪37的葉片朝著出氣口31移動(dòng)，并且當(dāng)從基板25的另一側(cè)板29b看的時(shí)候，葉輪37的葉片向空氣出口31遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)。
因此大部分冷卻空氣從葉輪37的周?chē)ㄟ^(guò)一條貫穿側(cè)板29a的路徑進(jìn)入冷卻空氣通道30。換句話(huà)說(shuō)，經(jīng)過(guò)這條我們稱(chēng)作“第一空氣通道30a”的路徑流過(guò)的冷卻空氣要比我們稱(chēng)作“第二空氣通道30b”的貫穿側(cè)板29b的路徑流過(guò)的冷卻空氣多。因此，冷卻空氣在冷卻空氣通道30中的分配是不均勻的。
如圖2和3所示，基板25的底板27具有一個(gè)正對(duì)著冷卻空氣通道30的扁平導(dǎo)向面41。導(dǎo)向面41與熱量接收部分34的熱量接收面35相背離。冷卻空氣沿著導(dǎo)向面41流動(dòng)。
熱交換元件24安裝在導(dǎo)向面41上。如圖6所示的放大圖，每個(gè)熱交換元件24具有一個(gè)柱狀部件43和多個(gè)散熱部件44。柱狀部件43和散熱部件44被澆鑄成一體、并為金屬例如導(dǎo)熱優(yōu)良的銅基合金制成。而熱交換元件24并不是如上所述的那樣與基板25形成一體的。散熱部件44是直徑大于柱狀部件43的圓盤(pán)。它們?cè)谥鶢畈考?3的軸線方向隔開(kāi)布置。每個(gè)散熱部件44的上下表面被加工成為主散熱面45。主散熱面45與柱狀部件43的圓周表面成直角。
每個(gè)熱交換元件24的柱狀部件43一端具有一個(gè)螺釘46。螺釘46安裝在底板27的后半部33b上形成的一個(gè)螺紋孔47中。這樣一來(lái)，每個(gè)熱交換元件24就與底板27熱連接起來(lái)了。這樣，熱交換元件24可移動(dòng)地固定在底板27上并保護(hù)導(dǎo)向面41不在冷卻空氣通道30內(nèi)。也就是說(shuō)，熱交換元件24是暴露在冷卻空氣通道30中的，其主散熱面45與底板27的導(dǎo)向面41平行布置。
如圖4和5所示，熱交換元件被24布置成方陣的形式，相互隔開(kāi)布置。它們布置在半導(dǎo)體組件17正上方的有限區(qū)域上。更精確地說(shuō)，熱交換元件24被布置成行列的形式。熱交換元件24的行與冷卻空氣通道30平行，而熱交換元件24的列與冷卻空氣通道30中冷卻空氣流動(dòng)的方向成直角。每個(gè)熱交換元件24的散熱部件44與其它的熱交換元件24隔開(kāi)。
有些熱交換元件24位于冷卻空氣通道30的第一空氣通道30a中，而其它的熱交換元件24位于冷卻空氣通道30的第二空氣通道30b中。在第二空氣通道30b中的熱交換元件24要比第一空氣通道30a中的多。這是因?yàn)?，流過(guò)第二空氣通道30b的冷卻空氣要比流過(guò)第一空氣通道30a的少。因此，在第二空氣通道30b中布置的熱交換元件24的密度要比第一空氣通道30a中的密度高。
當(dāng)使用便攜式計(jì)算機(jī)的時(shí)候，半導(dǎo)體組件17的集成電路片19會(huì)產(chǎn)生熱量。熱量傳遞給基板25的熱量接收部分34。然后傳遞給冷卻單元21的主體22。
熱交換元件24成行列地布置在背離熱量接收部分34的底板27的表面上。熱交換元件24的柱狀部件43熱連接在底板27上。因此，大多數(shù)從熱量接收部分34傳遞給底板27的熱量會(huì)從每個(gè)熱交換元件24的柱狀部件43傳遞給散熱部件44。散熱部件44具有主散熱面45，每個(gè)主散熱面45位于柱狀部件43的外周面上。這樣，每個(gè)熱交換元件24就具有了很大的散熱面積。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，熱交換元件24就可以更有效地散射半導(dǎo)體組件17所產(chǎn)生的熱量了。
當(dāng)半導(dǎo)體組件17的溫度升高到預(yù)定值的時(shí)候，風(fēng)扇23開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)扇23的葉輪37轉(zhuǎn)動(dòng)從而通過(guò)進(jìn)氣口39a和39b抽取空氣，并迫使空氣進(jìn)入冷卻空氣通道30。而空氣即冷卻空氣會(huì)施加在暴露在冷卻空氣通道30中的熱交換元件24上。冷卻空氣流過(guò)熱交換元件24的柱狀部件43，并在散熱部件44的主散熱面45之間的間隙中流通。冷卻空氣在經(jīng)過(guò)熱交換元件24之后會(huì)從冷卻空氣通道30通過(guò)出氣口31和殼體4的排氣口5排出。
在上述冷卻單元21中，冷卻空氣流過(guò)冷卻空氣通道30，并冷卻主體22以及熱交換元件24。通過(guò)冷卻空氣的冷卻，主體22和熱交換元件24有效地散發(fā)了半導(dǎo)體組件17產(chǎn)生的熱量，并將熱量從熱量接收部分34傳遞給了主體22。這樣，冷卻單元21就可以使得半導(dǎo)體組件17保持在理想的溫度條件下了。
在冷卻單元21中，熱交換元件24緊固在底板27上。也就是說(shuō)，每個(gè)熱交換元件24將其下端即柱狀部件43的螺釘46安裝在底板27的后半部33b上形成的螺紋孔47中。這樣，熱交換元件24就與底板27熱連接在一起了。熱交換元件24可以具有不同的數(shù)量，并可以選擇其下端安裝在任一螺紋孔47中。換句話(huà)說(shuō)，根據(jù)冷卻空氣在冷卻空氣通道30中的流速以及在冷卻空氣通道30中的流速分布，可以在底板27的后半部33b的任何位置布置任何數(shù)量的熱交換元件24。
更具體地說(shuō)，熱交換元件24在第二空氣通道30b的分布密度很高，而冷卻空氣在其中的流速較低。在第二空氣通道30b中，熱交換元件24的總散熱面積很大。因此，第二空氣通道30b中的熱交換效率很高。相反，熱交換元件24在第一空氣通道30a的分布密度較低，而冷卻空氣在其中的流速較高。因此，在第一空氣通道30a中的冷卻空氣的阻力較低。冷卻空氣可以在第一空氣通道30a中快速流過(guò)，從而提高了第一空氣通道30a的熱交換效率。
因此，熱交換元件24阻礙冷卻空氣流動(dòng)的程度可以根據(jù)冷卻空氣的流速和流速分布加以調(diào)整。冷卻單元21所具有的最佳冷卻能力應(yīng)能夠根據(jù)半導(dǎo)體組件17產(chǎn)生的熱量多少來(lái)決定，并且不受冷卻空氣流過(guò)冷卻空氣通道30的流速大小的影響。這樣，半導(dǎo)體組件17產(chǎn)生的熱量就可以相當(dāng)高效地散發(fā)了。
如上所述，熱交換元件24不是整體形成在基板25上的。熱交換元件24的數(shù)量和位置可以自由改變，而不必為基板25的成形準(zhǔn)備大量的模具。這有助于降低冷卻單元21的制造成本，最終降低了使用該冷卻單元21的便攜式計(jì)算機(jī)1的價(jià)格。
如上所指出的那樣，與冷卻空氣接觸的熱交換元件24是由比基板25的材料導(dǎo)熱性更好的金屬制成的，例如銅基合金。這使得熱交換元件24與冷卻空氣相接觸的時(shí)候提高了熱交換效率。因此，熱交換元件24的材料可用來(lái)提高半導(dǎo)體組件17的冷卻效率。
在第一實(shí)施例中，熱交換元件24是通過(guò)將其下端安裝在基板25上的螺紋孔47中從而緊固在基板25上的。盡管如此，熱交換元件24還可以通過(guò)其它的方式緊固在基板25上。例如，熱交換元件24的柱狀部件43可以壓入到基板25上的孔中?；蛘?，柱狀部件43可以通過(guò)銅焊、鉚接、低溫焊接、熔接或者粘接在基板25上。
本發(fā)明并不局限于上述的第一實(shí)施例。它也可以應(yīng)用在圖7和8所述的另一實(shí)施例中。
在圖7和8所示的第二實(shí)施例中，每個(gè)熱交換元件24的散熱部件44位于任意相鄰的熱交換元件24之間。因此，任意相鄰的熱交換元件24的散熱部件44從熱交換元件24的軸向看是部分重合的(圖8)。
基板25的底板27具有多個(gè)凹槽51。凹槽51的開(kāi)口形成在導(dǎo)向面41上并在導(dǎo)向面41上按行列布置。熱交換元件24的柱狀部件43的下端安裝在凹槽51中。柱狀部件43的下端具有螺紋孔。如圖7所示，螺釘52貫穿底板27，從其下表面，即不同于導(dǎo)向面41的表面擰入柱狀部件43的螺紋孔。這樣，熱交換元件24就緊固在底板27上了。
也就是說(shuō)，每個(gè)熱交換元件24開(kāi)始是在其下端安裝在底板27中的凹槽51中的，然后通過(guò)螺釘52緊固在底板27上。因此，盡管每個(gè)熱交換元件24的散熱部件44與任意相鄰的熱交換元件24是相互重疊的，但熱交換元件24還是可以固定在底板27上。
任意相鄰的熱交換元件24的散熱部件44是交織在一起的。熱交換元件24的柱狀部件43可以以很高的密度進(jìn)行布置，以縮短它們之間的距離P，如圖8所示。因此，在冷卻空氣通道30中可以以很高的密度布置許多的熱交換元件24。這增加了根據(jù)冷卻空氣的流速來(lái)調(diào)整熱交換元件24對(duì)冷卻空氣的流速阻礙的自由度。并且，這也有助于主體22更緊湊。
圖9和10顯示的是本發(fā)明的第三實(shí)施例。
第三實(shí)施例和第一實(shí)施例的區(qū)別在于暴露在冷卻空氣通道30中的熱交換元件61的結(jié)構(gòu)。
如圖9所示，每個(gè)熱交換元件61具有一個(gè)柱狀部件62以及多個(gè)散熱部件63。散熱部件63從柱狀部件62的圓周表面凸出。柱狀部件62包括多個(gè)圓柱體64。每個(gè)圓柱體64具有兩個(gè)端部64a和64b。每個(gè)端部64a和64b的表面都是平的。該平面與圓柱體64的軸線直角相交。
每個(gè)圓柱體64在其第一端部64a具有一個(gè)軸向螺紋孔65并在軸向上具有一個(gè)從第二端部64b伸出的螺釘66。螺釘66被擰到另一個(gè)圓柱體64的螺紋孔65中，這樣一來(lái)，圓柱體64就通過(guò)首尾相連的形式緊固在一起，從而構(gòu)成了柱狀部件62。
散熱部件63為盤(pán)狀，其直徑大于柱狀部件62的直徑。每個(gè)散熱部件63的上下表面被制成平的主散熱面67。每個(gè)散熱部件63的中心都有一個(gè)通孔68。從任一圓柱體64的第二端部64b突出的螺釘66可以貫穿該孔68。
每個(gè)散熱部件63布置在一個(gè)圓柱體64的第一端部64a以及與之相鄰的圓柱體64的第二端部64b之間，只要穿過(guò)散熱部件63的孔68的圓柱體64的螺釘66仍然擰到另一個(gè)圓柱體64的螺紋孔中即可。這樣，柱狀部件62和散熱部件63就緊固在一起構(gòu)成了熱交換元件61。
散熱部件63最上的散熱部件63通過(guò)擰到圓柱體64頂端的第一端部64a上的螺紋孔65中的緊固螺釘69固定在最上的圓柱體64的第一端部64a上。
在這種結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例中，散熱部件63可以從構(gòu)成柱狀部件62的圓柱體64之間拆下，并插到圓柱體64之間。因此，每個(gè)熱交換元件61的散熱部件63的數(shù)量都可以改變。此外，形成每個(gè)柱狀部件62的圓柱體64的數(shù)量也可都改變，從而可以用來(lái)調(diào)整柱狀部件62的長(zhǎng)度。
另外，也可以準(zhǔn)備不同直徑的散熱部件63a，并且可以如圖10所示的那樣，根據(jù)流過(guò)冷卻空氣通道30的冷卻空氣的流速來(lái)選擇散熱部件63a的最佳直徑。
通過(guò)這些方式，每個(gè)熱交換元件61可以具有不同的形狀。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，不但可以根據(jù)冷卻空氣通道30中的冷卻空氣的流速、而且還可以根據(jù)半導(dǎo)體組件17產(chǎn)生的熱量的多少來(lái)獲得冷卻單元的最佳冷卻能力。
圖11表示的是本發(fā)明的第四實(shí)施例。
第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于每個(gè)熱交換元件42的散熱部件71的結(jié)構(gòu)。
如圖11所示，每個(gè)散熱部件71具有一個(gè)中心體72以及多個(gè)臂狀物73。臂狀物73沿徑向從中心體72伸出。臂狀物73在柱狀部件43四周規(guī)則分開(kāi)。在冷卻空氣通道30中，每個(gè)熱交換元件24的散熱部件71與其它的熱交換元件24的散熱部件71相互隔開(kāi)。
在第四實(shí)施例中，冷卻空氣通道30中的每個(gè)散熱部件71都具有多個(gè)徑向伸展的臂狀物73。當(dāng)冷卻空氣通過(guò)臂狀物73的時(shí)候會(huì)形成紊流。這樣一來(lái)，冷卻空氣通道30中的空氣阻力就會(huì)增加。由于紊流的形成，冷卻空氣會(huì)與每個(gè)散熱部件71的所有臂狀物73接觸。這有助于提高每個(gè)熱交換元件24的熱交換效率。
圖12表示的是本發(fā)明的第五實(shí)施例。該實(shí)施例除了每個(gè)散熱部件71的一些臂狀物73位于相鄰的散熱部件71的一些臂狀物73之間以外，與實(shí)施例四相同。
在第五實(shí)施例中，可以縮短任意相鄰的熱交換元件24之間的距離P。這是因?yàn)?，每個(gè)散熱部件71的一些臂狀物73與相鄰的散熱部件71的一些臂狀物73交叉的緣故。
這樣，與第四實(shí)施例相比就可以在相同的單位面積中布置更多的熱交換元件24。也就是說(shuō)，在冷卻空氣通道30中可以布置更高密度的熱交換元件24。這可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)獲得更大的紊流擾動(dòng)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其它的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)可以很容易被發(fā)現(xiàn)。因此，從較寬的方面來(lái)說(shuō)，本發(fā)明并不僅僅局限于所示和所述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，本發(fā)明可以在不脫離由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物確定的總的發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍前提下進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻發(fā)熱部件(17)的冷卻單元，其特征在于包括一個(gè)與發(fā)熱部件(17)熱連接并具有一個(gè)冷卻空氣通道(30)的主體(22)；一個(gè)向冷卻空氣通道(30)提供冷卻空氣的風(fēng)扇(23)；以及，多個(gè)暴露在冷卻空氣通道(30)中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件(24，61)，所述熱交換元件(24，61)可拆卸地固定在主體(22)上并與主體(22)熱連接。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，所述的每個(gè)熱交換元件(24，61)包括一個(gè)柱狀部件(43，62)以及至少一個(gè)從該柱狀部件(43，62)的圓周表面向外突出的散熱部件(44，63，71)。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻單元，其特征在于，每個(gè)熱交換元件(24，61)的柱狀部件(43，62)可拆卸地與主體(22)螺紋接合。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，該主體(22)和每個(gè)熱交換元件(24，61)導(dǎo)熱性不同。
5.如權(quán)利要求2所述的冷卻單元，其特征在于，每個(gè)熱交換元件(61)的柱狀部件(62)包括多個(gè)同軸、可拆卸地連接在一起的圓柱體(64)，并且所述至少一個(gè)散熱部件(63)位于兩個(gè)相鄰的圓柱體(64)之間。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，該冷卻空氣通道(30)具有一個(gè)第一空氣通道(30a)和一個(gè)第二空氣通道(30b)，冷卻空氣在該第一空氣通道(30a)中的流速大于在該第二空氣通道(30b)中的流速，該熱交換元件(24，61)布置在第一和第二空氣通道(30a，30b)中，并且該熱交換元件(24，61)的數(shù)量和位置可根據(jù)冷卻空氣流過(guò)空氣通道(30a，30b)的速度而改變。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其特征在于，該主體(22)具有一個(gè)正對(duì)著冷卻空氣通道(30)的導(dǎo)向面(41)，而該熱交換元件(24，61)從該導(dǎo)向面(41)突出到冷卻空氣通道(30)中。
8.如權(quán)利要求7所述的冷卻單元，其特征在于，該主體(22)具有一個(gè)從發(fā)熱部件(17)接收熱量的熱量接收面(35)，該導(dǎo)向面(41)側(cè)對(duì)著該熱量接收面(35)。
9.如權(quán)利要求2所述的冷卻單元，其特征在于，所述至少一個(gè)散熱部件(44，63)具有一個(gè)平的、在冷卻空氣流動(dòng)的方向上延伸的主散熱面(45，67)。
10.如權(quán)利要求2所述的冷卻單元，其特征在于，每個(gè)熱交換元件(24)的所述至少一個(gè)熱交換部件(71)具有多個(gè)從柱狀部件(43)的圓周表面沿徑向突出的臂狀物(73)。
11.一種用于冷卻發(fā)熱部件(17)的冷卻單元，其特征在于包括一個(gè)與發(fā)熱部件(17)熱連接并具有一個(gè)冷卻空氣通道(30)的主體(22)；一個(gè)向冷卻空氣通道(30)提供冷卻空氣的風(fēng)扇(23)；以及，多個(gè)暴露在冷卻空氣通道(30)中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件(24)，每個(gè)熱交換元件包括一個(gè)可拆卸地固定在主體(22)上、并與主體(22)熱連接的柱狀部件(43)，以及多個(gè)從該柱狀部件(43)的圓周表面突出、并沿該柱狀部件(43)的軸向隔開(kāi)布置的散熱部件(44)，所述熱交換元件(24)具有這樣一種位置關(guān)系，即每個(gè)熱交換元件(24)的散熱部件(44)與其它的熱交換元件的散熱部件(44)重疊。
12.一種電子設(shè)備，其特征在于包括一個(gè)裝有一個(gè)發(fā)熱部件(17)的殼體(4)；一個(gè)位于該殼體(4)中并冷卻該發(fā)熱部件(17)的冷卻單元(21)；所述冷卻單元(21)包括一個(gè)從該發(fā)熱部件(17)接收熱量的主體(22)，一個(gè)位于該主體(22)中并接收冷卻空氣的冷卻空氣通道(30)；以及，多個(gè)暴露在冷卻空氣通道(30)中并用來(lái)導(dǎo)熱的熱交換元件(24，61)，所述熱交換元件(24，61)可拆卸地固定在主體(22)上并與主體(22)熱連接。
13.如權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)位于該殼體(4)中并支撐該發(fā)熱部件(17)的電路板(16)；一個(gè)支撐在該主體(22)上并向冷卻空氣通道(30)輸送冷卻空氣的風(fēng)扇(23)。
14.如權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述每個(gè)熱交換元件(24，61)包括一個(gè)柱狀部件(43，62)以及至少一個(gè)從該柱狀部件(43，62)的圓周表面突出的散熱部件(44，63，71)。
15.如權(quán)利要求14所述的電子設(shè)備，其特征在于，該主體(22)具有一個(gè)暴露在冷卻空氣通道(30)中的導(dǎo)向面(41)，每個(gè)熱交換元件(24，61)的柱狀部件(43，62)可拆卸地支撐在該導(dǎo)向面(41)上并從該導(dǎo)向面(41)突出到冷卻空氣通道(30)中。
全文摘要
一種冷卻單元(21)包括一個(gè)主體(22),一個(gè)風(fēng)扇(23)以及多個(gè)熱交換元件(24)。該主體(22)從一個(gè)發(fā)熱部件(17)接收熱量并具有一個(gè)冷卻空氣通道(30)。該風(fēng)扇(23)將冷卻空氣提供到冷卻空氣通道(30)中。該熱交換元件(24)暴露在該冷卻空氣通道(30)中。每個(gè)熱交換元件(24)可拆卸地固定在該主體(22)上并與該主體(22)熱連接。
文檔編號(hào)F25D1/00GK1362855SQ0114394
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者柴崎和也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝