带有用液体冷却剂冷却的发热元件的电子设备 【技术领域】
本发明涉及一种电子设备，其中诸如液晶显示单元和印刷电路板之类的发热元件用液体冷却剂冷却。
技术背景
任何大型、高分辨率液晶显示器带有一个液晶显示板、数个后光源及一个液晶驱动电路。后光源和液晶驱动电路在它们工作时产生热量。随着液晶显示器的性能提高，后光源和液晶驱动电路产生的热量在不断增加。使用空气作为冷却剂和带有一个电风扇器件的冷却系统不能处理增加的热量。
最近，所谓的“液体冷却型”的冷却单元已经投入使用，以处理增加的热量。这种类型的一种冷却单元使用具有比空气的比热大得多的液体冷却剂。日本专利申请公开号No.2002-374084公开了在诸如可携带计算机之类的电子设备中使用的液体冷却类型的一种冷却单元。这种冷却单元包括一个热接收部分、一个热辐射部分、及一个循环路径。热接收部分导热连接到产生热量的一个半导体包上。热辐射部分设计成用来辐射由半导体包产生的热量。循环路径在热接收部分与热辐射部分之间循环液体冷却剂。热接收部分、热辐射部分、及循环路径包括在电子设备的壳体中。
在液体冷却型的冷却单元中，液体冷却剂从在热接收部分中的半导体包吸收热量。把如此加热的液体冷却剂经循环路径传递到热辐射部分。当液体冷却剂穿过热辐射部分时，吸收到液体冷却剂中的热量传递到热辐射部分。热辐射部分辐射在电子设备的壳体中的热量。液体冷却剂借助于由热辐射部分进行的热交换而冷却。如此冷却的液体冷却剂经循环路径流回到热接收部分，并且有效地从半导体包吸收热量。当循环液体冷却剂时，以高效率把热量从半导体包传递到热辐射部分。这提高从半导体包辐射热量的效率。
在液体冷却型的常规冷却单元中，把热接收部分和热辐射部分布置在一个壳体中，而彼此不重叠。热辐射部分不可避免地位于壳体地一侧。在壳体中不能提供大得足以保持热辐射部分的空间。因此，热辐射部分需要尺寸小。辐射部分的热辐射表面减小。这使得难以提高辐射来自半导体包的热量的效率。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种电子设备，该电子设备在从其热辐射元件辐射热量的效率方面优良。
为了实现该目的，根据本发明的一种电子设备包括：一个壳体，包含一个第一发热元件和一个第二发热元件；一个第一热导体，插入在第一与第二发热元件之间，并且导热连接到第一和第二发热元件上；一个第二热导体，包含在壳体中并且面对着第一热导体；及一个循环路径，在第一热导体与第二热导体之间循环液体冷却剂。
在这种配置中，第一和第二热导体在同一平面内不保持成并排。热导体在尺寸方面几乎不受限制。因而，两个热导体都能像希望的那样大，并且具有足够大的热辐射面积。
对附图的简要说明
含于和构成说明书一部分的附图，表明本发明的当前最佳实施例，并且与以上给出的一般描述和下面给出的最佳实施例的详细描述一起，用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明第一实施例的液晶显示器的前视图；
图2是根据本发明第一实施例的液晶显示器的后视图；
图3是根据本发明第一实施例的液晶显示器的侧视图；
图4是根据本发明第一实施例的液晶显示器的剖视图；
图5是在第实施例中提供的冷却单元的放大平面图，表示冷却单元的第一热导体、第二热导体及循环路径；
图6是沿在图4中表示的线F6-F6得到的剖视图；
图7是剖视图，表示在本发明的第二实施例的第一热导体与印刷电路板之间的接合；
图8是根据本发明第三实施例的液晶显示器的剖视图；
图9是根据本发明第四实施例的液晶显示器的后视图；
图10是根据本发明第四实施例的液晶显示器的剖视图；
图11是根据本发明第五实施例的液晶显示器的前视图；
图12是根据本发明第五实施例的液晶显示器的剖视图；及
图13是在第五实施例中包括的冷却单元的平面图，表示都放大的冷却单元的第一热导体、第二热导体及循环路径。
对发明的详细说明
参照图1至6将描述本发明的第一实施例。
图1至3表示是根据本发明的电子设备的大型、高分辨率液晶显示器1。液晶显示器1带有一个扁平箱形壳体2。壳体2包括一个前壁2a、一个后壁2b、左和右壁2c、一个顶壁2d及一个底壁2e。壳体2的厚度D远大于壳体2的宽度W和高度H。壳体位于支腿3上，支腿3站立在一个水平安装表面4上。
如图4中描绘的那样，壳体2包括一个液晶显示单元6、一块印刷电路板7及一个液体冷却型的冷却单元8。液晶显示单元6包括一块扁平液晶显示板9、后光源10、及一个框架11。液晶显示板9竖直站立在壳体2中。板9带有一个显示屏幕9a。显示屏幕9a通过在壳体2的前壁2a中制成的开口12暴露在壳体2外。后光源10靠近液晶显示板9的背部提供。光源10以垂直行排列，彼此隔开。它们在接通时发热。它们产生的热量巨大。框架11支撑液晶显示板9和后光源10。框架11带有从背后覆盖板9和后光源10的一块后板13。由于后光源在接通时持续发热，把后板13加热到高温。即，液晶显示单元6是在第一实施例中的第一发热元件。
印刷电路板7竖直站立，并且位于液晶显示单元6的背部上。板7包括一块布线板15和电路部分16。布线板15小于液晶显示板9。板15带有一个安装表面15a和远离面对着安装表面15a的一个反向表面15b。反向表面15b面对着框架11的后板13。把电路部分16焊接到安装表面15a上。电路部分16的一些在操作时发热。因而，印刷电路板7是在第一实施例中的第二发热元件。
把冷却单元8配置成冷却液晶显示单元6和印刷电路板7。如从图2至4看到的那样，冷却单元8包括一个第一热导体20、一个第二热导体21及一条循环路径22。第一和第二热导体20和21分别起热接收部分和热辐射部分的作用。循环路径22在第一与第二热导体20和21之间延伸，把热导体20和21连接在一起。
第一热导体20插入在液晶显示单元6与印刷电路板7之间。第一热导体20在壳体2的高度方向上，稍大于印刷电路板7并且竖直站立。如图6所示，第一热导体20包括两块导热板23和24。板23和24由具有高导热性的金属，如铝合金，制成。板23和24彼此叠置。
第一导热板23带有远离第二导热板24鼓起的凸起部分25。如图5中所示，凸起部分25带有垂直通道26和两个水平通道27a和27b。垂直通道26在水平方向并列，彼此隔开。水平通道27a连接垂直通道26的上端。水平通道27b连接垂直通道26的下端。注意，图5是放大平面图，表示在第一热导体20、第二热导体21与循环路径22之间的位置关系。这是因为在图5中垂直通道26的上端布置在其下端下面。
凸起部分25向第二导热板24打开。第二导热板24封闭凸起部分25的开口端。因而，第一导热板23的凸起部分25和第二导热板24限定一个冷却剂通道28。
第一热导体20带有一个冷却剂进口端口29和一个冷却剂出口端口30。冷却剂进口29布置在冷却剂通道28的上游端。冷却剂出口30布置在冷却剂通道28的下游端。端口29和30在壳体2的宽度方向上隔开，并且从第一热导体20的下边缘向下突出。
如图6中表明的那样，第一导热板23的凸起部分25带有一个是扁平的热接收表面31。热接收表面31面对着框架11的后板13。第二导热板24面对着布线板15的反向表面15b。一个导热件32，如一个油脂层或一个导热片，插入在热接收表面31与后板13之间。另一个导热件32插入在第二导热板24与布线板15之间。导热件32把第一热导体20既导热连接到液晶显示单元6上又连接到印刷电路板7上。
第二热导体21位于第一热导体20的背部处，平行于第一热导体20延伸，及面对着导体20。它与第一热导体20一样大，并且在壳体2的高度方向上竖直站立。如图6所示，第二热导体21包括一块第一导热板34和一块第二导热板35。导热板34和35由具有高导热性的金属，如铝合金，制成。板34和35彼此叠置。
第一导热板34带有远离第二导热板35鼓起的凸起部分36。如从图5看到的那样，凸起部分36带有垂直通道37和两个水平通道38a和38b。垂直通道37在水平方向并列，彼此隔开。水平通道28a连接垂直通道37的上端。水平通道28b连接垂直通道37的下端。
凸起部分36向第二导热板35打开。第二导热板35封闭凸起部分36的开口端。因此，第一导热板34的凸起部分36和第二导热板35限定一个冷却剂通道39。
第二热导体21带有一个冷却剂进口端口40和一个冷却剂出口端口41。冷却剂进口40布置在冷却剂通道39的上游端。冷却剂出口41布置在冷却剂通道39的下游端。端口40和41在壳体2的宽度方向上隔开，并且从第二热导体21的下边缘向下突出。
如图6中描绘的那样，把第二热导体21的第二导热板35固定到壳体2的后壁2b的内表面上。一个导热件42，如一个油脂层或一个导热片，插入在第二导热板35与壳体2的后壁2b之间。因此，把第二热导体21导热连接到壳体2上。
第一导热板34带有数个热辐射翅片43。热辐射翅片43沿凸起部分36的垂直通道37延伸。它们在垂直通道37之间平行地延伸，并且彼此隔开。
如图4中所示，一个空气通道45提供在壳体2中。空气通道45布置在第一热导体20与第二热导体21之间。通道45在壳体2的高度方向上直线延伸。空气通道45的下端与在壳体2的底壁2e中制成的一个空气吸入端口46连通。空气通道45的上端与在壳体2的顶壁2d中制成的一个空气排出端口47连通。在印刷电路板7上的安装表面15a和电路部分16暴露于空气通道45。第一导热板34、和第二热导体21的热辐射翅片43也是如此。
把循环路径22配置成在第一热导体20的冷却剂通道28与第二质热导体21的冷却剂通道39之间循环冷却剂。液体冷却剂是例如通过把乙二醇溶液和如有必要，则把缓蚀剂添加到水中制备的防冻液。把液体冷却剂填充在冷却剂通道28和39及循环路径22中。
如图5所示，循环路径22包括一根第一管50、一根第二管51、及一个泵52。第一管50连接第一热导体20的冷却剂出口端口30和第二热导体21的冷却剂进口端口40。第二管51连接第一热导体20的冷却剂进口端口29和第二热导体21的冷却剂出口端口41。放置管50和51，下面通过热导体20和21。在第一管50与第一热导体20之间的接合和在第一管50与第二热导体21之间的接合布置在印刷电路7下面。类似地，在第二管51与第一热导体20之间的接合和在第二管51与第二热导体21之间的接合布置在印刷电路7下面。
因而，在循环路径22与第一热导体20之间的接合位于第一热导体20的上边缘外。同样，在循环路径22与第二热导体21之间的接合位于第二热导体21的上边缘外。这防止从上述接合的任一个泄漏的冷却剂，沿第一热导体20或第二热导体21流到印刷电路板7。泄漏的冷却剂，如果有，则对印刷电路板7有致命损坏。
冷却剂进口端口29和冷却剂出口端口30不必仅仅位于第一热导体20的下边缘中。它们例如能提供在第一热导体20的侧面的上部中。如果情况是这样，则在冷却剂进口端口29与循环路径22之间的接合、和在冷却剂出口端口30与循环路径22之间的接合从板7的侧面突出。这是因为第一热导体20稍大于印刷电路板7。由于两个接合从印刷电路板7突出，所以液体冷却剂如果从接合泄漏，则沿第一热导体20的侧面流动。因而，冷却剂不会湿润印刷电路板7。
如图5所示，泵52嵌在第二热导体21中。提供泵52以在第一热导体20与第二热导体21之间循环液体冷却剂。泵52布置在第一热导体20的冷却剂通道28的上游端处。泵52带有一个用来在压力下供给液体冷却剂的叶轮53。当闭合到液晶显示器1的电力开关时或当液晶显示单元6或印刷电路板7的温度升高到一个预定值时，叶轮53开始转动。
将描述在液晶显示器1中如何冷却发热元件。
当接通液晶显示器1时，液晶显示单元6开始发热。同时，在印刷电路板7上的电路部分16也开始发热。导热件32把从液晶显示单元6和印刷电路板7散出的热量传导到第一热导体20。第一热导体20的冷却剂通道28填充有液体冷却剂。液体冷却剂吸收传导到第一热导体20的大部分。
换句话说，在第一热导体20处加热液体冷却剂。把如此加热的冷却剂经循环路径22的第一管50抽吸到第二热导体21中。所以，在液体冷却剂中吸收的热量传播到导热板34和35，同时液体冷却剂流经冷却剂通道39。导热板34和35把热量辐射到壳体2中。传播到第一导热板34的热量经导热件42传播到壳体2。壳体2把这种热量辐射到大气中。
液体冷却剂通过在第二热导体21处进行的热交换被冷却。如此冷却的液体冷却剂经第二管51流回到第一热导体20的冷却剂通道28中。冷却剂在它流经冷却剂通道28的同时，同样从液晶显示单元6和印刷电路板7吸收热量。由此加热冷却剂。把如此加热的冷却剂经第一管50供给到第二热导体21。当这种冷却循环重复时，热量从液晶显示单元6和印刷电路板7传递到第二热导体21，并且从第二热导体21辐射。
在本发明的第一实施例中，接收热量的第一热导体20和辐射热量的第二热导体21排列在壳体2中。它们彼此面对着，并且彼此平行地延伸。它们没有位于在壳体2的后壁2b上。它们在壳体2的宽度方向也不并排地排列。因而，它们在尺寸方面不受限制。就是说，热导体20和21在壳体2中适用的有限制空间中都能有足够的热辐射面积。这使得有可能以高效率冷却液晶显示单元6和印刷电路板7。
第一热导体20和第二热导体21跨过空气通道45彼此面对着。在空气通道45的两侧因此加热在通道45中的空气。这增强烟道效应。结果，在空气通道45中空气能容易地向上运动，如由在图4中的箭头指示的那样。因而，由于自然对流在通道45中产生气流。空气经在空气通道45的上端处提供的空气排出端口47从壳体2排出。
所以，热量几乎不累积在壳体2中。即，从液晶显示单元6和印刷电路板7散出的热量能从壳体2高效地排出。结果是冷却液晶显示单元6和印刷电路板7的效率增大。
图7表示本发明的第二实施例。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于印刷电路板7的方位。如从图7看到的那样，印刷电路板7如此定位，从而其布线板15的安装表面向上弯，或者弯向液晶显示单元6。因此，在第二实施例中，第一热导体20插入在一边的液晶显示单元6与在另一边的电路部分16之间。导热件32把电路部分16导热连接到第一热导体20的第二导热板24上。
在第二实施例中，从电路部分16散出的热量直接传播到第一热导体20，而不经布线板15。这使液体冷却剂能从电路部分16以高效率吸收热量。这最终提高从印刷电路板7辐射热量的效率。
图8表明根据本发明第三实施例的一种液晶显示单元1。
第三实施例与第一实施例的不同之处在于，壳体2包含一个电风扇器件60。在任何其它结构方面，这种液晶显示器1与第一实施例相同。
如图8所示，风扇器件60安装在壳体2的顶壁2d的内表面上，对着空气排出端口47。风扇器件60带有一个叶轮61和一个风扇壳体62。风扇壳体62包含叶轮61。当闭合到液晶显示器1的电力开关时或当液晶显示单元6或印刷电路板7的温度升高到一个预定值时，叶轮61开始转动。在叶轮61转动的同时，把在空气通道45中的空气抽到空气排出端口47，如由在图8中表示的箭头指示的那样，并且把冷空气从壳体2外经空气吸入端口46引入到壳体2中。结果，冷却空气在空气通道45中向上流动。空气通道45因此起用于冷却空气的通道的作用。
在壳体2中，冷却空气从空气通道45的下端流到其上端。在空气通道45中暴露电路部分16。第二热导体21的热辐射翅片43也是如此。冷却空气因此高效地冷却电路部分16和第二热导体21。这提高冷却液晶显示单元6和印刷电路板7的效率。
图9和10表示本发明的第四实施例。
第四实施例与第三实施例的不同之处在于，第二热导体21暴露在壳体2外。在任何其它结构方面，根据第四实施例的这种液晶显示器1与第三实施例的相同。
如图9和10描绘的那样，壳体2带有在其后壁2b中制成的开口70。开口70是矩形的，并且与第二热导体21一样大。第二热导体21的第二导热板35经开口70暴露于壳体2外。
第二导热板35带有热辐射翅片71。热辐射翅片71在壳体2的高度方向上延伸，并且在壳体2的宽度方向上隔开。它们经开口70暴露于壳体2外。
暴露于壳体2外，第二热导体21接触在壳体外的空气。这增大第二热导体21的热辐射效率。第二热导体21因此用来以高效率冷却液晶显示单元6和印刷电路板7。
图11至13表明本发明的第五实施例。
第五实施例是为在例如火电厂中安装的监视系统中的用途设计的一种液晶显示器80。液晶显示器80带有一个壳体81，以放在中央监视室的墙壁上。壳体81像一个扁平箱成形，在水平方向上延伸。壳体81包括一个前壁81a、一个后壁81b、左和右侧壁81c、一个顶壁81d及一个底壁81e。
壳体81包括液晶显示单元82、印刷电路板83、及一个液体冷却型冷却单元84。液晶显示单元82按行、以间隔及在壳体81的宽度方向上排列。印刷电路板83分别竖直站立在液晶显示单元82后。显示单元82和电路板83与提供在第一实施中的那些相同。它们与在第一实施例中的那些相同的元件以相同标号指示，并且不再描述。
如图11和12所示，冷却单元84包括热量接收部分85、一个热辐射部分86、及一条循环路径87。分别提供热量接收部分85以从液晶显示单元82接收热量。把循环路径87配置成在一方面热量接收部分85、与另一方面热辐射部分86之间循环冷却剂。
每个热量接收部分85插入在液晶显示单元82与一个印刷电路板83之间，并且导热连接到单元82和板83上。热量接收部分85是矩形板，并且稍大于印刷电路板83。它们在壳体81的高度方向上竖直站立。
如从图13看到的那样，每个热量接收部分85带有一条冷却剂通道88、一个冷却剂进口端口89、及一个冷却剂出口端口90。冷却剂通道88是一条曲折通道。冷却剂进口端口89和冷却剂通道88分别提供在冷却剂通道88的上游端和下游端。端口88和89都布置在热量接收部分85的下部处。
热辐射部分86提供在热量接收部分85的背部处。部分86面对着热量接收部分85，并且平行于其延伸。部分86是一块具有比液晶显示单元82的宽度大的矩形板。它固定到壳体81的后壁81b的内表面上。
热辐射部分86带有一条冷却剂通道92、一个冷却剂进口端口93、及一个冷却剂出口端口94。冷却剂通道92是一条曲折通道。冷却剂进口端口93和冷却剂出口端口94分别提供在冷却剂通道92的上游端和下游端。端口93和94都布置在热辐射部分86的下部处。
如图12描绘的那样，一条空气通道95提供在壳体81中。空气通道95位于在一方面热量接收部分85与另一方面热辐射部分86之间。空气通道95在壳体81的高度方向上直线延伸。其下端与在壳体81的底壁81e中制成的空气吸入端口96连通。其上端与在壳体81的顶壁81d中制成的一个空气排出端口97连通。
壳体81包含一个电风扇器件98。风扇器件98安装在壳体81的顶壁81d的内表面上，并且对着空气排出端口97。风扇器件98带有一个叶轮99和一个风扇壳体100。风扇壳体100包含叶轮99。当闭合到液晶显示器80的电力开关时或当任何液晶显示单元82或任何印刷电路板83的温度升高到预定值时，叶轮99开始转动。在叶轮99转动的同时，把在空气通道95中的空气抽到空气排出端口97，如由在图12中表示的箭头指示的那样，并且把冷空气从壳体81外经空气吸入端口96引入到空气通道95中。结果，冷却空气在空气通道95中向上流动，有效地冷却热辐射部分86和印刷电路板83。
如图13所示，循环路径22包括一根第一管101、一根第二管102、及一个泵103。第一管101把热量接收部分85的冷却剂出口端口90并联地连接到热辐射部分86的冷却剂进口端口93上。第二管102把热量接收部分85的冷却剂进口端口89并联地连接到热辐射部分86的冷却剂出口端口94上。泵103提供在第一管101上，以在压力下供给液体冷却剂。液体冷却剂能在一方面热量接收部分85的冷却剂通道88、与另一方面热辐射部分86的冷却剂通道92之间循环。
在第五实施例中，在热接收部分85与热辐射部分86之间循环的液体冷却剂把从液晶显示单元82和印刷电路板83散出的热量传递到热辐射部分86。热辐射部分86辐射在壳体81中的热量。
在壳体81中，热接收部分85面对着热辐射部分86，并且平行于热辐射部分86延伸，如在以上已经说明的那样。热接收部分85在壳体81的宽度方向上都不相邻热辐射部分86放置。因而，热接收部分85具有足够的热接收面积，并且热辐射部分86具有足够的热辐射面积。热接收部分85和热辐射部分86因此能有助于以高效冷却液晶显示单元82和印刷电路板83。
在第五实施例中，热接收部分85跨过空气通道95相对着热辐射部分86。在通道95中的空气因此由热接收部分85和热辐射部分86加热。这增强烟道效应，烟道效应提高在空气通道95中的自然对流。结果，热空气在空气通道95中能容易地向上运动。提供在顶壁81d中的风扇器件98从壳体81排出热空气。因而，热量几乎不累积在壳体81中。换句话说，从液晶显示单元82和印刷电路板83散出的热量能有效地从壳体81排出。
在本发明中，发热元件不限于提供在壳体内的液晶显示单元。而且，它们例如可以是等离子体显示单元。