CN105159421A - 笔记本电脑配套用水冷散热装置 - Google Patents

Abstract

该发明属于笔记本电脑配套用水冷散热装置包括水泵，储水腔及冷却水，微通道吸热器，盘管形散热机构，循环水管；该发明采用将盘管形散热机构设于显示屏与笔记本电脑的盖板之间并紧贴固定于盖板内壁上的内置式散热机构，采用微通道吸热器对高温部件CPU、北桥等进行散热降温，而采用转向器将储水腔、水泵及各微通道吸热器与盘管散热机构连通；当高温部件热流密度为60W/cm²时，采用流速0.5m/s、25℃的水进行冷却时，可确保证微通道吸热器与高温部件接触面的温度为40℃左右，散热效果非常好。从而具有结构紧凑，冷却***的密封性好，可靠性高，可有效提高高温部件的散热效果、确保高性能笔记本电脑运行的稳定性，延长其使用寿命等特点。

Description

笔记本电脑配套用水冷散热装置

技术领域

本发明属于电子设备用冷却散热装置，特别是一种针对笔记本电脑用的内置式水冷散热装置。

背景技术

随着电子元器件的小型化、微小型化和集成技术迅速发展，电子设备的功率密度逐渐增大。以计算机芯片为例，笔记本电脑的性能日益提高，处理器频率越来越高，且英特尔处理器现在已经进入***。因此产生的热量也越来越大，这些热量若得不到散发将不但影响***的稳定性，导致电脑性能下降，而且还会影响到电脑的使用寿命。对台式机来说，宽大的机箱、强劲的风扇，大面积的散热片，都可以使散热问题很好解决。而对于笔记本电脑来说，随着中央处理器性能和芯片集成度的不断升高，中央处理器的发热量也不断增加，对散热器的要求越来越高，然而由于笔记本电脑的体积小，散热问题的解决往往较困难。目前，笔记本电脑的主要是依靠风冷散热，风冷散热的最大优点就是安全性高。但是，ClemensJ.M的研究发现，风冷对流换热的最大热流密度不会超过50W/cm2；这说明，在高度集成化的今天，风冷散热尚难以满足高性能笔记本电脑需要。

水冷散热是人们提出来的一种新的散热方式。由于水比空气的导热系数高,在耗相同的电功率的情况下,强制是水冷比风冷能带走更多的能量，但水冷散热相对风冷散热的最大缺陷就是工质泄露问题。

目前，采用水冷的方式对笔记本进行散热，人们做了不少的研究。可以肯定的是，由于水的比热容较大，升高单位温度吸收的热量较大，效果较风冷和热管冷却好，但是他们也存在一定缺陷。如：申请号为201420027514.1的专利技术采用外置水冷散热装置，该装置的特点是在原有笔记本电脑的基础上，接入带有翅片的铜管，通过铜管上翅片与芯片散热翅片接触，将热量传导至铜管，最后由水将热量带至笔记本外部对水进行冷却；首先，该专利使得笔记本的便携性受到了影响，外接管道不长，对水冷却效果不一定好，同时外部装置和内部装置之间经常分离，对整个***的密封性将会产生影响。另外，在申请号为201320607120.9专利技术中，公开了一种在显示屏后面采用可折叠散热板，发热器件下面采用吸热装置，水通过水泵流入吸热腔带走热量，最后流入屏幕后方散热板进行散热，该装置能提高散热效率，但此专利采用外置折叠式散热板散热，一是体积大，使用、携带均不方便，二是散热板与下方管道采用软管连接，经常折叠会造成软管破裂，泄漏工质，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种笔记本电脑配套用水冷散热装置，该装置采用内置式散热机构及微通道吸热器并设于笔记本电脑内部，对笔记本电脑内高温部件进行水冷散热，在确保笔记本电脑携带方便的条件下，以达到结构紧凑，冷却***的密封性好、可靠性高，有效提高笔记本电脑内高温部件的散热效果、确保高性能笔记本电脑运行的稳定性，延长其使用寿命等目的。

本发明的解决方案是将背景技术的外置水冷散热装置改为内置式散热机构，即将盘管形散热机构设于显示屏与笔记本电脑的盖板之间并紧贴固定于盖板内壁上，以增大冷却水的流程，使得盘管形散热机构与笔记本电脑的盖板之间有足够长的时间进行热交换；同时将微通道吸热器紧固于电脑底盖内壁，电脑高温部件CPU、北桥则分别紧贴于相应的微通道吸热器上、以对其进行强制冷却；微通道吸热器冷却水输出管及储水腔冷却水输入管分别通过对应的均固定于笔记本下盖后部两个转向器分别与设于盖板内壁的盘管形散热机构的进、出水管之间可相对转动式密封连接并，两个转向器中心线与笔记电脑连接轴的中心线位于同一直线上，在保证使用过程中冷却液(工质)不致泄漏的同时、确保笔记本电脑开、合灵活方便；本发明即以此实现其发明目。因而本发明笔记本电脑配套用水冷散热装置包括水泵，储水腔及冷却水，吸热器，散热机构，循环水管；关键在于各吸热器均为微通道吸热器，而散热机构则为内置式盘管散热机构；盘管形散热机构则设于显示屏与笔记本电脑的盖板之间并紧固固定于盖板内壁上，而储水腔、水泵及各微通道吸热器均紧固于电脑底盖内壁上，各微通道吸热器的上部分别与电脑高温部件CPU、北桥对应紧贴固定，盘管形散热机构与设于笔记本下盖内的微通道吸热器、储水腔的管体之间分别设有一可相对转动的转向器；储水腔的出水口通过水管与水泵的进水口连通，水泵的出水口则通过(循环)水管分别与各微通道吸热器的进水口连通，各微通道吸热器的出水口则通过水管并经转向器与盘管散热机构的输入端可相对转动式密封连通，而储水腔的入水口亦通过水管并经另一转向器与盘管散热机构的输出端可相对转动式密封连通；两个转向器分别固定于笔记本下盖后部且两个转向器的中心线与笔记电脑上、下盖体连接轴的中心线位于同一直线上，水泵则通过导线与笔记本电脑内的电源连接以获取电能。

以上所述微通道吸热器包括带进、出水管接头的微通道吸热器本体，盖板及设于吸热器本体与盖板之间的密封垫。所述微通道吸热器本体中的微通道为波纹形微通道。而所述盘管散热机构为S形弯曲式盘管散热机构，盘管管线总长1-2.5m。所述转向器包括带中心流道的内芯，一端为敞口、另一端开设中心孔的壳体及设于内芯与壳体内壁之间的密封环和筒体形密封圈，分别紧固于壳体中心孔上及内芯外端中心流道上的进/出水管接头，将内芯、壳体及筒体形密封圈轴向固定的压盖，以及用于与笔记本电脑下盖后部固定的固定座。

本发明由于采用将盘管形散热机构设于显示屏与笔记本电脑的盖板之间并紧贴固定于盖板内壁上的内置式散热机构，采用微通道吸热器对高温部件CPU、北桥等进行散热降温，而采用转向器将储水腔、水泵及各微通道吸热器与盘管散热机构连通；经过实验测试，该微通道吸热器当高温部件热流密度为60W/cm²时，采用流速0.5m/s、温度为25℃的水进行冷却时，可保证微通道吸热器本体与高温部件接触面的温度为40℃左右，散热效果非常良好。从而具有结构紧凑，冷却***的密封性好，可靠性高，可有效提高笔记本电脑内高温部件的散热效果、确保高性能笔记本电脑运行的稳定性，延长其使用寿命等特点

附图说明

图1为本发明水冷散热装置结构、与笔记本电脑连接关系及工作状态示意图；

图中：1.笔记本下盖，2.北桥，3.CPU，4.微通道吸热器，5.冷却管，6.转向器，7.显示屏，8.水腔，9.水泵。

图2为微通道吸热器结构示意图；

图中：4-1.盖板，4-2.密封垫，4-3.微通道吸热器本体。

图3为微通道吸热器本体结构示意图；

图中：4-3.1.冷却水出(进)水管接头，4-3.2.吸热器底板，4-3.3.波纹形微通道，4-3.4.波纹形微通道隔条，4-3.5.冷却水进(出)水管接头；

图4为转向器结构示意图；其中：图4a为结构示意图(剖视图),图4b为侧视图；

图中：6.转向器，6-1.进(出)水管接头，6-2.压盖，6-3.密封圈，6-4.壳体，6-5.出(进)水管接头，6-6.内芯，6-7.密封环，1-1.转向器固定座。

具体实施方式

本实施方式两个微通道吸热器4(长×宽×厚)45×45×8mm，其中：水管接头4-3.1、4-3.5，

吸热器底板4-3.2，波纹形微通道隔条4-3.4及盖板4-1材质均为铝合金；波纹形微通道隔条4-3.4厚2mm、两端距吸热器底板4-3.2两侧内壁均为2.5mm，上、下隔条距吸热器底板上、下内壁均为5.0mm，波纹形微通道(4-3.3)曲线形状本实施方式按余弦曲线方程y＝A*cos(2πfx)确定，式中：振幅A＝1，频率f＝0.25，微通道(4-3.3)深×宽均为2×2mm，水管接头4-3.1、4-3.5外径均为Φ4mm；本实施方式中各连接用(循环)水管及盘管形散热机构中的冷却管5外径均为Φ5mm，盘管形冷却管5总1.8m、材质为铝合金；转向器6中壳体6-4的内径及内芯6-6的大径均为Φ14mm、内芯6-6的小径为Φ11.0mm，轴向长均为15mm，内芯6-6内的中心流道直径为Φ3mm，密封圈6-3内径Φ10.8mm、壁厚1.6mm、材质为乳胶，进出水管接头6-1、6-5外径均为Φ4mm，压盖6-2本实施方式采用弹性卡口倒锁式压盖、材质为工程塑料；水腔8容积20mL，水泵9直接与电脑内部5V电源接通获取驱动力。

本实施方式工作时首先启动水泵9将冷却水从水腔8抽出经水管分别泵入两个微通道吸热器4，经两个吸热器分别与其上的CPU、北桥进行热交换，吸热后的冷却水由微通道吸热器的冷却水出口将CPU、北桥的工作热带出，再经水管、转向器6输入S形弯曲式盘管散热机构中的冷却管5，冷却后再经另一转向器6输入水腔8、以进入下一冷却循环。本实施方式微通道吸热器当高温部件热流密度为60W/cm²时，采用流速0.5m/s、温度为25℃的水进行冷却时，可保证微通道吸热器本体与高温部件接触面的温度为40℃左右，散热效果非常理想。

Claims (5)

1.一种笔记本电脑配套用水冷散热装置，包括水泵，储水腔及冷却水，吸热器，散热机构，循环水管；其特征在于各吸热器均为微通道吸热器，而散热机构则为内置式盘管散热机构；盘管形散热机构则设于显示屏与笔记本电脑的盖板之间并紧固固定于盖板内壁上，而储水腔、水泵及各微通道吸热器均紧固于电脑底盖内壁上，各微通道吸热器的上部分别与电脑高温部件CPU、北桥对应紧贴固定，盘管形散热机构与设于笔记本下盖内的微通道吸热器、储水腔的管体之间分别设有一可相对转动的转向器；储水腔的出水口通过水管与水泵的进水口连通，水泵的出水口则通过水管分别与各微通道吸热器的进水口连通，各微通道吸热器的出水口则通过水管并经转向器与盘管散热机构的输入端可相对转动式密封连通，而储水腔的入水口亦通过水管并经另一转向器与盘管散热机构的输出端可相对转动式密封连通；两个转向器分别固定于笔记本下盖后部且两个转向器的中心线与笔记电脑上、下盖体连接轴的中心线位于同一直线上，水泵则通过导线与笔记本电脑内的电源连接以获取电能。

2.按权利要求1所述笔记本电脑配套用水冷散热装置，其特征在于所述微通道吸热器包括带进、出水管接头的微通道吸热器本体，盖板及设于吸热器本体与盖板之间的密封垫。

3.按权利要求2所述笔记本电脑配套用水冷散热装置，其特征在于所述微通道吸热器本体中的微通道为波纹形微通道。

4.按权利要求1所述笔记本电脑配套用水冷散热装置，其特征在于所述盘管散热机构为S形弯曲式盘管散热机构，盘管管线总长1-2.5m。

5.按权利要求1所述笔记本电脑配套用水冷散热装置，其特征在于所述转向器包括带中心流道的内芯，一端为敞口、另一端开设中心孔的壳体及设于内芯与壳体内壁之间的密封环和筒体形密封圈，分别紧固于壳体中心孔上及内芯外端中心流道上的进/出水管接头，将内芯、壳体及筒体形密封圈轴向固定的压盖，以及用于与笔记本电脑下盖后部固定的固定座。