CN102902329B - 用于计算机系统的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于计算机系统的冷却系统。所述计算机系统包括至少一个产生热能的例如中央处理器的单元，所述冷却系统用于冷却至少一个处理器，并且包括具有一定量冷却液的贮液室，所述冷却液用于聚集和传送从所述处理器消散到所述冷却液的热能。所述冷却系统具有热交换界面，用于提供所述处理器和所述冷却液之间的热接触，用于从处理器向冷却液消散热。用于建立和控制冷却液流动和冷却策略的热交换系统和装置的不同实施例构成本发明的冷却系统。

Description

用于计算机系统的冷却系统

本申请是2005年5月6日提出的、申请号为200580050009.2、名称为“用于计算机系统的冷却系统”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于计算机系统的中央处理器（CPU）或其他处理器的冷却系统。更具体地，本发明涉及用于例如PC的主流计算机系统的冷却液系统。

背景技术

在计算机的运行过程中，CPU或其他处理器内部产生的热必须快速且有效地消散，将温度保持在生产者指定的设计范围内。作为冷却系统的示例，存在各种CPU冷却方法，并且至今最广泛使用的CPU冷却方法一直是空气冷却装置，其中与CPU热接触的散热片将热从CPU传送走，并且作为选择，安装在散热片顶部上的风扇用作空气风扇，用于通过经过散热片的节片吹风将热从散热片去除。只要由CPU产生的热量保持在今天的水平，该空气冷却装置足够用，但是当考虑到CPU的发展，在未来的冷却装置中，其将变得没有用，因为据说CPU的速度可能每18个月就翻倍，这样，产生的热量因此增加。

今天使用的另一种设计为一种CPU冷却装置，其中冷却液用于冷却CPU，通过冷却液在封闭系统内部由泵单元循环冷却液，并且其中封闭系统还包括热交换器，冷却液经过其循环。

液体冷却装置比空气冷却装置更有效，并且通常用于降低冷却装置的噪音水平。但是，冷却液设计包括很多部件，这增加总的安装时间，因而使其作为主流方案来说不是很理想。由于为终端用户生产更小和更紧凑PC的趋势，典型液体冷却装置的很多部件也是不理想的。而且，必须结合在一起的很多部件导致冷却液从系统泄漏的风险。

发明内容

本发明的一个目的可以是提供一种小的且紧凑的液体冷却方案，其比现有的空气冷却装置更有效，并且其能够以低成本生产，能够提高生产量。本发明的另一个目的可以是生产一种液体冷却装置，其易于使用及应用，并且其需要低水平的维护或根本不用维护。本发明的再一个目的可以是生产一种液体冷却装置，其可与现有CPU类型一起使用，并且其可用于现有计算机系统中。

该目的可通过一种用于计算机的冷却系统获得，所述计算机系统包括：

至少一个产生热能的单元，例如中央处理器（CPU），和所述冷却系统，用于冷却所述至少一个处理器，

贮液室，具有一定量的冷却液，所述冷却液用于聚集并传送从所述处理器消散到所述冷却液的热能，

热交换界面，用于在所述处理器和所述冷却液之间提供热接触，以将热从所述处理器消散到所述冷却液，

泵，设置为一体化部件的一部分，所述一体化部件包括所述热交换界面、贮液室和泵，

所述泵用于将所述冷却液泵送到所述贮液室内，经过所述贮液室，并且从所述贮液室到达散热装置，

所述散热装置用于将来自冷却液、消散到冷却液的热能辐射到所述散热装置周围。

通过提供一体化部件，可能限制系统单独部件的个数。但是，实际上不需要限制部件的个数，因为通常在计算机系统的机箱内具有足够的空间来包容冷却系统的不同的单个部件。因而，令人惊奇的是，根本没有任何尝试来将一些部件进行一体化。

在根据本发明该方面可能的实施例中，整个泵放置在所述贮液室的内部，具有至少一个通到所述贮液室中的所述冷却液的入口或出口。在一个可选择的实施例中，泵放置在所述贮液室外部所述贮液室临近区域，其中至少一个入口或出口直接通到所述贮液室中的冷却液。通过将泵放置在贮液室内部或贮液室直接相邻的外部，可获得组合的贮液室、热交换器和泵的一体化，以使部件易于应用在新的和现有的计算机系统中，尤其应用在主流计算机系统中。

在优选实施例中，泵的泵送部件和泵的马达驱动部分（例如电机的转子）放置在贮液室内部，浸没在冷却液中，并且其中泵的马达的固定部分（例如电机的定子）放置在贮液室的外部。通过将电机的驱动部分放置在贮液室内部、浸没在冷却液中，并且将电机的固定部分放置在贮液室的外部，不需要将固定部分封装为液体密封隔离。但是可能出现固定部分驱动驱动部分的问题。但是本发明提供获得这样的作用的方法，虽然对于怎样解决该问题根本不明显。

该目的也可通过一种用于计算机系统的冷却系统获得，所述计算机系统包括：

至少一个产生热能的单元，例如中央处理器（CPU），所述冷却系统，用于冷却所述至少一个处理器，

贮液室，具有一定量的冷却液，所述冷却液用于聚集和传送从所述处理器消散到所述冷却液的热能，

热交换界面，用于提供所述处理器和冷却液之间的热接触，用于将热从所述处理器消散到所述冷却液，

泵，用于将所述冷却液泵送到所述贮液室内，经过所述贮液室并且从所述贮液室到达散热装置，并且

所述冷却系统用于与所述处理器通过与所述处理器相关的存在的固定装置热接触，和

所述散热装置，用于将来自所述冷却液的消散到冷却液的热能辐射到所述散热装置周围。

已存在的固定装置的使用具有这样的优点：冷却系统的安装快速且简单。但是，再次地，对本领域技术人员来说，采用特别改造的用于冷却系统任何部件的安装装置没有问题，因为在计算机系统的现有机箱中有很多用于安装任何种类任何数量部件及冷却系统部件的可能性。

在根据本发明该方面的优选实施例中，存在的固定装置为用于将散热片固定到处理器的装置，或者存在的固定装置为用于将冷却风扇固定到处理器的固定装置，或者存在的固定装置为用于将散热片与冷却风扇一起固定到处理器的装置。所提到种类的存在的固定装置通常用于计算机系统CPU的空气冷却，但是空气冷却装置比液体冷却系统简单得多。然而，已经可能精巧地开发一种复杂且有效的冷却液系统，其能够应用这样存在的用于简单但是效率低的空气冷却装置的固定装置。

根据本发明的一方面，泵选自以下类型：

波纹管泵、离心泵、隔膜泵、回转泵、挠性管线泵、挠性叶轮泵、齿轮泵、蠕动管式泵、活塞泵、螺杆泵、压力冲洗泵、旋转凸轮泵、回旋叶片泵和电动力泵。通过采用一个或多个本发明的解决方案，可使用很多种泵而不偏离本发明的范围。

根据本发明的另一方面，用于驱动泵的驱动装置选自以下驱动装置：电动旋转电机、压电驱动马达、永磁驱动马达、液压马达和电容驱动马达。在当选择泵来泵送液体时，通过采用一个或多个本发明的解决方案，可使用多种泵而不偏离本发明的范围。

本发明的目的也可通过一种用于计算机系统的冷却系统获得，所述计算机系统包括：

至少一个产生热能的单元，例如中央处理器（CPU），和用于冷却所述至少一个处理器的冷却系统，

贮液室，具有一定量的冷却液，所述冷却液用于聚集和传送从所述处理器消散到所述冷却液的热能，

热交换界面，用于提供所述处理器和所述冷却液之间的热接触，用于将热从所述处理器消散到所述冷却液，

泵，用于将所述冷却液泵送到所述贮液室内，经过所述贮液室并且从所述贮液室到达散热装置，并且

所述冷却系统还包括泵，其中所述泵由交流电机驱动，所述交流电机由所述计算机系统的直流电源供电，

其中来自所述电源的至少部分电源用于转换为供给所述电机的交流电。

使用交流电机，例如12V交流电机来驱动泵以获得可能不得不每天运转24小时、每年运转365天的稳定单元是有利的。但是，本领域技术人员将发现不需要采用12V电机的示例，因为例如220V或110V的高电压易于获得，因为这是用于给计算机系统本身的电压供给供电的电压。虽然选择使用12V电机用于泵，但是本领域的技术人员过去不会将来也不会选择使用交流电机。由计算机系统本身的电压供给提供的电压为直流电压，因而这将是技术人员所选的电压类型。

在根据本发明任何方面的优选实施例中，电机用于同时驱动泵送液体的泵和用于驱动在贮液室附近形成空气流动的风扇，或者电机用于同时驱动泵送液体的泵，和用于驱动在散热装置周围形成空气流动的风扇，或者电机用于同时驱动泵送液体的泵，和用于驱动在贮液室附近形成空气流动的风扇，和驱动在散热装置周围形成空气流动的风扇。

通过利用驱动根据本发明任何方面的冷却系统的多于一个部件的单个电机，将进一步促进冷却系统更简单且可靠性。

热交换界面可以是与贮液室分开的部件，其中所述热交换界面以这样的方式固定到所述贮液室：当固定到所述贮液室时，所述热交换界面构成所述贮液室的一部分。可选地，所述热交换界面构成所述贮液室的一体化表面，并且其中所述热交换表面沿所述贮液室表面区域延伸，所述表面区域设计为面向所述处理器，并且所述表面区域设计为与所述处理器紧密热接触。同样可选地，所述热交换界面由所述处理器的自由表面构成，并且其中所述自由表面能够通过设置在所述贮液室中的孔形成所述处理器和所述冷却液之间的热消散，并且其中所述孔沿所述贮液室的表面区域延伸，所述表面设计为面向所述处理器。

可能地，不平坦表面，例如从铜片延伸的管脚和翅片横跨所述热交换界面的内表面提供通道网。只要所述冷却液与所述热交换界面热接触，通道网确保冷却液沿例如铜片的所述界面的内表面以这样的方式传送：最大化所述冷却液沿所述热交换界面的保持时间，并且以这样的方式传送：优化所述热交换界面与所述冷却液之间的热交换。

可能地，冷却系统可设置有：热交换界面，用于提供所述处理器和所述冷却液之间的热接触，以将热从所述处理器消散到所述冷却液，

泵送装置，用于将所述冷却液泵送到所述贮液室内，经过所述贮液室，并且从所述贮液室到达散热装置，

所述散热装置用于将来自所述冷却液、消散到所述冷却液的热能散发到所述散热装置周围，

所述热交换界面构成由适于热传导的材料制造的热交换表面，并且

具有基本为平面的面向所述中央处理器的所述热交换表面的第一侧，并且

具有基本为平面的面向所述冷却液的所述热交换表面的第二侧，并且

所述贮液室由塑料制造，设置在所述贮液室中的通道或分割的部分用于形成所述冷却液流经所述贮液室的一定的流动路径。

提供平面热交换表面，第一、内侧与所述冷却液热接触，第二、外侧与所述发热处理器接触，则导致制造所述热交换表面的成本减小到绝对最小值。

根据上述可能的方案，泵送装置的入口设置在所述热交换界面的临近区域，以由此获得所述热交换界面临近区域中的所述冷却液流动的涡流。所述流动的涡流有利于获得热消散。如果热交换界面为平面，泵的入口如上述设置，则可导致沿所述热交换界面出现流动的涡流，至少在所述泵的入口附近，但是也可能远离所述入口。

可选地或另外，所述泵送装置的出口设置在所述热交换界面的临近区域，以由此获得在所述热交换界面临近区域中的所述冷却液的流动的涡流。所述流动的涡流有利于获得热消散。如果热交换界面为平面，泵的出口如上述设置，则可导致沿所述热交换界面出现流动的涡流，至少在所述泵的入口附近，但是也可能远离所述入口。

但是，平坦的第一、内表面也可导致所述冷却液经过所述热交换表面太快。这可通过沿所述内表面提供凹槽、由此在所述热交换表面提供流动路径来补救。但是这导致制造所述热交换表面的成本增加。

该问题的解决方案已经通过代替在贮液室壳体中提供通道或分割部分得以解决。贮液室壳体可通过注射成型或铸造制造，取决于制成贮液室壳体的材料。在贮液室壳体成型或铸造过程中设置通道或分割部分比沿热交换表面的内表面加工铣槽成本效益更高。

可能的，冷却系统可设置有至少一个贮液室，主要用于消散或辐射热，所述热通过所述冷却液聚集和传送，

所述冷却系统适于提供所述热从热消散表面传送到热辐射表面，其中

所述至少一个贮液室设置有一个孔，用于通过将所述孔部分覆盖或者可选择地全部覆盖所述至少一个处理器来放置而闭合，所述孔以这样的方式放置：处理器的自由表面通过所述孔与贮液室的内部直接热交换接触，并且因而与贮液室中的冷却液直接热交换接触。

从处理器到冷却液的热消散必需非常有效，以确保处理器的正常冷却，尤其在处理器为CPU的情况下，热消散表面受CPU的表面区域限制。这可通过利用由例如铜或铝等具有高热传导性的材料制成的热交换表面、并且确保热交换界面和CPU之间正确热结合来补救。

但是，在根据上面自然段中的特征的可能实施例中，通过在贮液室中提供孔，热消散直接发生在处理器和冷却液之间，所述孔适于占据处理器的自由表面。由此，处理器的自由表面延伸到贮液室内或构成贮液室边界的一部分，并且冷却液具有接近所述处理器的自由表面。

可能的热交换界面可以是例如CPU的发热器和冷却液之间的直接接触，其中

至少一个例如中央处理器（CPU）的单元产生热能，并且所述冷却系统用于冷却所述至少一个处理器，所述冷却系统包括：

至少一个贮液室，主要用于消散或辐射热，所述热由所述冷却液聚集和传送，

所述冷却系统改造成提供所述热从热消散界面传送到热辐射表面，其中

所述至少一个贮液室设置有一个孔，用于通过将所述孔部分覆盖或者可选择地全部覆盖所述至少一个处理器来放置而闭合，所述孔以这样的方式放置：处理器的自由表面通过所述孔与贮液室的内部直接热交换接触，并且因而与贮液室中的冷却液直接热交换接触。

所述贮液室的孔设计通过将所述孔的边界固定到所述处理器的自由表面来闭合，当固定到所述处理器的自由表面时，所述边界液体密封，以使液体可横跨所述自由表面自由地流动，而没有液体通过边界消散的风险。另外，通过形成相同的技术效果，所述贮液室的孔设计来通过将所述孔的边界沿所述处理器的自由表面固定来闭合。

如果散热片设置为辅助从例如CPU发热单元散热，所述贮液室的孔可用于通过将所述孔的边界固定到散热片的自由表面来闭合。另外，所述贮液室的孔可用于通过沿散热片自由边界固定所述孔的边界来闭合。另外，

可能地，所述热交换界面可设置为：

第一贮液室，用于通过将所述第一贮液室中孔的边界固定在所述处理器的自由表面来闭合，可选择地沿所述处理器的自由表面固定所述第一贮液室中孔的边界来闭合，和

第二贮液室，用于通过将所述第二贮液室中孔的边界固定到散热片的自由表面来闭合，可选择地沿散热片的自由表面固定所述第二贮液室中孔的边界来闭合，和

液体传导装置，设置在所述第一贮液室和所述第二贮液室之间。

所述第一贮液室可通过将所述第一贮液室固定到与处理器紧密热接触的热交换表面部件来闭合，所述热交换表面用于将热从处理器消散到所述第一贮液室中的冷却液，并且其中第二贮液室通过将所述第二贮液室固定到散热器的表面来闭合，所述散热片用于从所述第二贮液室中的冷却液向外部环境辐射热量。

而且，所述第一贮液室和所述第二贮液室可设置为包括所述第一贮液室和所述第二贮液室的单块结构，并且其中通过所述单块结构既从所述处理器向所述第一贮液室中的冷却液消散热量，也从所述第二贮液室中的冷却液向外部环境消散热量。所述单块结构可优选至少部分由塑料制造，优选完全由塑料制造，并且所述单块结构通过注射成型制造。

所述冷却液从所述第一贮液室的出口向所述第二贮液室的入口、从所述第二贮液室的出口向所述第一贮液室的入口的传送，并且在所述液体传导装置内的所述冷却液的循环由用于泵送所述冷却液的泵送装置提供。

所述单块结构的一个所述贮液室可包括所述泵送装置。

所述泵送装置的入口和/或出口和/或泵送部件可设置在所述基本平面侧面附近，以提供流动的涡流，并且由此改善所述冷却液和基本平面侧面之间的热交换，并且所述泵送装置的入口可设置在所述第一贮液室内，并且出口可设置在所述第二贮液室内。

根据本发明的一方面，提出一种方法，所述冷却计算机系统的方法包括至少一个例如产生热能的中央处理器（CPU）的单元，并且所述方法利用用于冷却所述至少一个处理器的冷却系统，所述冷却系统包括贮液室、至少一个热交换界面和泵送装置，所述冷却方法包括以下步骤：

建立、限定或选择所述泵送装置的运转状态，

响应以下参数控制所述泵送装置的所述电机的运转，所述参数为：用于获得所述泵送装置泵送部件的泵送作用所需的运动方向，所述泵送装置电机驱动部分的可能运动方向，和

根据建立、限定或选择的运转状态，控制所述计算机系统的运转，以实现所述电机的驱动部分所需的运动方向，从而建立获得所述泵送部件泵送作用的所需运动方向。

可具有泵送装置，其中所述泵送部件仅单向运转，但是其中驱动所述泵送部件的电机可双向运转。该问题的解决方案为或者选择可在双向运转的泵送部件或者选择仅单向运转的电机。根据本发明，提供一种解决方案，其中单向泵送部件可由双向电机操作。尽管该解决方案的矛盾本性，仍然显示出优越性。

作为示例，该方法用于冷却系统，其中泵送部件为具有单向以获得泵送作用的旋转叶轮，并且其中所述泵送装置的电机为具有构成电机驱动部分的转子的交流电机，并且其中所述方法包括以下步骤：建立、限定或选择所述交流电机的转子的旋转位置，并且在施加全波交流电信号之前，将至少一个交流电信号的半波施加到交流电机的定子。

作为可替代示例，该方法应用于冷却系统，其中所述泵送部件为具有单向以获得泵送作用的旋转叶轮，并且其中所述泵送装置的电机为具有构成电机驱动部分的转子的交流电机，并且所述方法包括以下步骤：建立、限定或选择所述交流电机转子的旋转位置，并且在施加全波交流电信号后将至少一个交流电信号的半波施加到所述交流电机的定子。

在上述两个示例中，在上述解决方案中可获得来自传统直流泵单向叶轮的优点和来自传统交流泵电机的优点。直流泵叶轮的性能比交流泵叶轮的性能更好。来自交流泵的电机比来自直流泵的电机更可靠。因而所获得的优点为协同特性，因为直流泵的叶轮和交流泵的电机不同的优点本质是不同的。

根据本发明另一方面，提出一种方法，所述冷却计算机系统的方法包括至少一个例如产生热能的中央处理器（CPU）的单元，并且所述方法利用用于冷却所述至少一个处理器的冷却系统，所述冷却系统包括贮液室、至少一个热交换界面、鼓风扇和泵送装置，所述冷却方法包括以下步骤：

应用怎样操作所述计算机系统的下述可能性中之一：

建立、限定或选择所述计算机系统的运转状态，

控制所述计算机系统以下装置的至少一个的运转，所述装置为：响应至少一个以下参数的所述泵送装置和鼓风扇，所述参数为：所述发热处理器的表面温度，所述发热处理器的内部温度，或所述CPU的处理负载，并且

根据建立、限定或选择的运转状态，控制所述计算机系统的运转，以实现至少一个以下情况，所述情况为：所述冷却系统一定的冷却性能，所述冷却系统一定的电消耗，和所述冷却系统一定的噪声水平。

在所述计算机系统使用过程中，根据所选性能，应用上述方法确保计算机系统的运转。对于一些应用，冷却性能很重要，例如可能处理图形文件时或当从网络下载大型文件时，在其过程中处理器被施加高载荷，并且因而产生更多的热。对于另一些应用，电源消耗更重要，例如当使用家用计算机系统或在大型写字楼环境中时，其中电网可能不足，例如在第三国。在其他应用中，冷却系统产生的噪音应减小到一定水平，这可以是在仅供白领人员办公的大型写字楼或在家，如果家用计算机有可能放置在起居室，或必须考虑外部因素的任何其他位置。

根据本发明另一方面，提出一种方法，所述方法与冷却系统一起应用，所述冷却系统还包括泵送装置，具有用于泵送所述冷却液经过泵送壳体的叶轮，所述泵送装置由具有定子和转子的交流电机驱动，并且所述泵送装置具有用于感测转子位置的装置，其中所述方法包括以下步骤：

最初，建立所述电机转子的优选旋转方向，

在所述电机启动之前，感测所述转子的角度位置，

在启动过程中，将交流电压信号施加到所述电机，并且选择所述信号值、所述电机启动时交流电压信号的正或负，

所述选择，根据所述优选旋转方向做出，并且

通过所述计算机系统进行的所述例如交流电压等交流信号的施加，所述计算机系统用于在所述电源的例如直流电压的直流电信号转换为用于电机的例如交流电压的交流信号过程中，施加来自所述计算机系统电源的例如交流电压的交流信号。

采用根据本发明的上述方法确保所述冷却系统中冷却液的最有效循环，并且同时确保驱动所述叶轮的电机能量损耗的尽可能低的能量。所述冷却液的有效循环通过叶轮获得，叶轮设计用于在单旋转方向中旋转，因而，与双旋转方向相反，以仅单方向旋转来优化叶轮设计。可获得最低的能量消耗，因为优化的叶轮设计，因而限制叶轮获得一定量所述冷却液流经所述冷却系统所需的旋转速度。所获得最低可能能量损耗的意外的效果是也获得了泵的最低可能的噪音水平。在其它参数中，泵的噪音水平也取决于叶轮的设计和旋转速度。因而，考虑到确保一定的冷却能力，优化的叶轮设计和叶轮速度将噪音水平降低到最低可能。

附图说明

本发明将在后面参照附图进行描述，其中

图1显示了现有技术的实施例。该图显示了空气冷却型CPU冷却装置中的典型部件。

图2显示了现有技术的实施例。该图显示了装配好时图1的典型空气冷却型CPU冷却装置的部件。

图3显示了现有技术的实施例。该图显示了液体冷却型CPU冷却装置中的典型部件。

图4为本发明及周围元件的分解视图。

图5显示了前面视图中所示的装配好并固定到计算机系统主板时的部件。

图6为来自前面图4或图5的从相对位置看并且也显示泵的贮液室的分解视图。

图7为切入包围泵的贮液室内的剖切视图，入口和出口延伸到贮液室外。

图8为冷却系统的视图，显示了连接到散热器的贮液室。

图9-10为提供贮液室中CPU和冷却液之间直接接触的贮液室壳体可能实施例的立体视图。

图11-13为构成一体化单元的散热片和贮液室壳体可能实施例的立体视图。

图14为图9-10中所示实施例和图11-13中所示实施例一起构建的一体化单元的立体视图。

图15-16为构成一体化单元的贮液室和泵及热交换表面的可能实施例的立体视图。

图17为构成一体化单元的贮液室和泵及热交换表面的优选实施例的立体视图。

图18为用于根据本发明冷却系统的泵送装置的交流电机可能但是优选的实施例的平面视图，和

图19为显示用于启动交流电机转子的方法的曲线图，所述交流电机驱动选自由直流电机驱动的泵的叶轮。

具体实施方式

图1为用于计算机系统的现有技术冷却装置的实施例的分解视图。图中显示了空气冷却型CPU冷却装置的典型部件。图中显示了用于空气冷却并且具有由间隙交叉的片的现有技术散热片4，和将通过使用紧固装置3和6安装在散热片顶部的现有技术风扇。

紧固装置包括框架3，具有用于螺栓、螺钉、铆钉或其他合适的紧固装置（未显示）的孔，由此将框架固定到CPU 1的主板2或计算机系统的另一个处理器上。框架3也具有榫眼，设置在框架每一个拐角中垂直延伸的立柱内，所述榫眼用于占据一对支柱的榫。支柱6用于装入散热片4和风扇5，以使风扇和散热片由此固定到框架。当框架固定到另一个处理器的CPU主板时，并且当支柱的榫插入框架的榫眼时，使用合适的固定机构，风扇和热交换器通过使用垂直于CPU表面的力压向CPU，所述力由杠杆臂提供。

图2显示了装配好时图1的典型空气冷却CPU冷却装置的部件。部件彼此固定，并且将安装在计算机系统主板（未显示）上的CPU顶部上。

图3显示了现有技术冷却系统的另一个实施例。图中显示了液体冷却型CPU冷却装置中的典型部件。图中显示了现有技术热交换器7，其与现有技术贮液室8、现有技术液泵9和热辐射器11连接在一起，并且风扇10与热辐射器设置在一起。可安装在CPU（未显示）上的现有技术热交换器7分别连接到辐射器和贮液室。贮液室用作不能包含在其他部件中的过多液体的存储单元。贮液室也设计为用作排放系统的任何残留在系统中的气体的装置和用于将系统填充液体的装置。热辐射器11用作通过风扇10将气体吹过热辐射体将热从液体去除的装置。所有部件通过传导用作冷却介质的液体管道相互连接。

图4为根据本发明实施例的冷却系统的分解视图。也显示了不属于冷却系统一部分的部件。图中显示了安装在计算机系统2主板上的中央处理器CPU 1。图中还显示了一部分存在的紧固装置，即具有榫眼的框架3等，所述榫眼设置在框架每一个拐角中垂直延伸的立柱内。已存在的紧固装置，即框架3和支柱6，将在使用过程中通过延伸穿过设置在框架每一个拐角中的四个孔和延伸穿过CPU主板中对应的孔的螺栓、螺钉、铆钉或其他合适的紧固装置固定到主板2。框架3仍将提供用于CPU的开口，以能够使CPU延伸穿过框架。

热交换界面4为单独部件，由具有相对高热传导率的例如铜或铝的热传导材料制成，并且当冷却系统固定到CPU主板2时，其将与CPU 1热接触。热交换表面构成贮液室壳体14的一部分，因而热交换器4构成面向CPU的贮液室壳体14的一部分。贮液室可以例如由塑料或金属制成。可能由塑料材料制造的贮液室或冷却系统的任何其他部件可以是进行金属喷镀，以最小化液体扩散或液体蒸发。金属可设置为设置在塑料部件内侧或外侧的任一或两者上的薄层金属涂层。

如果贮液室由金属或任何与例如塑料相比具有相对高热传导性的其他材料制成，则作为单独元件的热交换界面可以除外，因为贮液室自身在整个贮液室与处理器热接触的面积上可构成热交换器。可选择使热交换界面构成贮液室壳体，则贮液室壳体可通过用于将热交换界面固定到壳体且反之亦然的螺钉、胶水、焊料、钎焊或类似方式紧固定到热交换界面，可能在壳体和热交换界面之间设置密封剂5。

可选择将热交换界面与盛装冷却液的贮液室一体化设置，则可能去除热交换器，并且提供另一种用于将热从处理器消散到贮液室中的冷却液的装置。另一装置为孔，设置在贮液室中，所述孔用于引导朝向处理器。孔的边界将朝向处理器的边界密封，或者将在处理器的顶部上密封，用于由此防止来自贮液室的冷却液泄漏。密封的唯一一个必备条件是在孔和处理器或例如处理器承载卡的处理器周围边界之间提供液体密封连接。

通过去除热交换器，将提供更有效的从处理器到贮液室冷却液的热消散，因为去除了热交换器的中间元件。该意义上唯一的障碍是提供的使贮液室中冷却液防止泄漏的液体紧密封。

热交换表面4通常为铜片。当去除热交换表面4时，其可能不仅用于图4中所示的实施例，而且用于本发明所有的实施例，则需要提供具有坚固表面的CPU，所述坚固表面将防止冷却液蒸发和/或任何冷却液可能施加到CPU的破坏性影响。坚固表面可由CPU生产者提供给CPU，或可在后来使用。后来使用的坚固表面可以是例如设置在CPU上的一层如粘接带。粘接带可由例如薄金属层制成，以防止冷却液蒸发和/或CPU自身的任何退化。

在贮液室内，设置有液体泵（未显示），用于将冷却液从连接到贮液室壳体的入口管道接口15泵送经过贮液室，经过与CPU热接触的热交换器，到达也连接到贮液室壳体的出口管接口16。存在的紧固装置包括将贮液室和热交换器固定到CPU主板的具有四个凸榫的支柱6和具有四个相应榫眼的框架3。当将存在的紧固件装置的两个部件相互紧固，则通过杠杆臂18，该紧固将产生力来确保安装在主板上的CPU 1和面向CPU设置的热交换器之间的热接触。

冷却系统的冷却液可以是任何类型的冷却液，例如水、具有例如抗菌剂添加剂的水溶液、具有改善热传导添加剂的水溶液或其他例如不导电液或具有润滑油添加剂或抗腐蚀添加剂的特殊成分冷却液。

图5显示了装配并固定到计算机系统2的CPU主板的图4中所示的部件。热交换器和CPU彼此紧密热接触。贮液室14的热交换器和其余部分通过存在的固定到CPU主板的紧固装置和通过存在的紧固装置的杠杆臂18产生的力固定到主板2。管道入口接口15和管道出口接口16设置成能够将管道连接到接口。

图6为前面图4和图5中所示且从相对位置看的贮液室的分解视图，还显示了设置在贮液室内部的泵21。八个螺钉设置用于将热交换表面固定到贮液室的其余部分。热交换表面优选由具有如图中所示平直外表面的铜片制成，所述外表面用于邻接例如CPU发热部件的自由表面（见图4）。但是，面向贮液室的内表面（未显示，参见图7）也是平面。因此，铜片除了将外边界成形为用于本实施例中所示的八边形形状，并且钻出用于插入螺栓的孔，不需要任何机加工。不需要对内和/或外表面进行打磨。

垫圈13形式的密封层用于连接在贮液室14和形成液体紧密连接的热交换表面之间。泵用于放置在贮液室内。泵具有泵入口20，通过其冷却液从贮液室流入泵，并且泵具有泵出口19，通过其冷却液从泵抽吸到出口接口。图中还显示了用于贮液室的盖17。贮液室非光滑内表面和泵设置在贮液室内部的事实将在贮液室内部提供冷却液涡流。

但是，除了贮液室的非光滑壁和泵设置在贮液室内部，贮液室可具有用于形成冷却液经过贮液室的一定流动路径的通道或分割部分（参见图9-10和图15）。当热交换表面的内表面为平面和/或当贮液室内壁光滑和/或如果泵没有设置在贮液室内部，则尤其需要通道或分割部分。在所提到的每一种情况下，冷却液在贮液室内部的流动可导致冷却液经过贮液室太快，并且没有在贮液室中驻留足够长时间来从热交换表面吸收足够量的热。通过提供贮液室内部通道或分割部分，将提供迫使冷却液经过热交换表面、冷却液驻留在贮液室内部时间量增加、因而提高热消散的流动。如果通道或分割部分设置在贮液室内部，则通道和分割部分的形状可以由贮液室是由可能通过注射成型的塑料制成还是由例如可能通过模铸的铝等金属制成。

冷却液通过管道入口接口15进入贮液室，并且进入泵入口20，并且从连接到出口接口16的泵出口19泵送出。贮液室和入口管道接口及出口管道接口之间的连接分别形成液体密封。泵不仅可以是独立的泵送装置，而且可以结合到贮液室内，因而使贮液室和泵送装置形成一个一体化部件。该贮液室和泵送装置的单个一体化元件还可一体化，因而可使贮液室、泵送装置和热交换表面形成单个一体化单元。例如，如果贮液室由例如铝等金属制成则这是可能的。因而，材料的选择提供了构建具有相对高热传导性的贮液室和热交换表面的可能性，并且也可能为电机和作为泵送装置一部分的泵送轮提供轴承及类似结构元件的可能性。

在另一个实施例中，泵放置在贮液室临近区域，但是在贮液室的外部。通过泵放在外部，但是在贮液室的临近区域，仍可获得一体化元件。泵或入口或出口优选设置成在热交换界面临近区域获得流动的涡流，由此促进热交换界面和冷却液之间的热消散的提高。即使在可选择实施例中，例如叶轮的泵送部件（参见图15-16）也设置在热交换表面临近区域。泵送部件本身通常引入流动的涡流，由此不管泵本身的位置或通到贮液室或泵的入口或出口位置，可促进提高热消散。

泵可由交流或直流电机驱动。当由交流电机驱动时，虽然计算机系统中没有所需要的技术和电，但是这可通过将计算机系统供电的直流电转换为用于泵的交流电源。泵可由例如110V或220V公共电网共用的任何电压的电机驱动。但是，在所示的实施例中，泵由12V交流电机驱动。

在泵由交流电机驱动的情况下，泵的控制优选通过计算机系统本身的操作系统或类似装置进行，其中计算机系统包括用于测量CPU负载和/或CPU温度的装置。使用计算机系统的操作系统或类似系统进行的测量消除了用于操作泵的专用装置的需要。用于操作泵的操作系统或类似系统和处理器之间的通信可沿已经在计算机系统中建立的通信连接进行，例如USB连接。由此，可设置冷却系统和操作系统之间的实时通信，而无需用于建立通信的专用装置。

在驱动泵的电机为交流电机的情况下，上述控制泵的方法可与一种方法结合使用，该方法为：所述泵送装置设置有用于感测电机转子位置的装置，并且采用以下步骤：首先建立电机转子的优选旋转方向，在电机启动前，感测转子的角度位置，在启动过程中，将交流电压施加到电机，并且选择电机启动时交流电压的信号值、正性和负性，所述选择根据优选旋转方向进行，并且所述的交流电压的施加通过计算机系统进行，计算机系统用于在将电源的直流电压向用于电机的交流电压转换过程中，从计算机系统的电源供给交流电压。通过计算机系统本身的操作系统产生用于电机的交流电压，泵的旋转方向可由计算机系统唯一选择，不依赖为计算机系统供电的公共电网施加的电压。

利用计算机系统的操作系统或类似系统进一步控制的策略可涉及作为所需冷却容量的函数来平衡泵的旋转速度。如果需要冷却容量低，则可限制泵的旋转速度，由此限制驱动泵的电机产生的噪音。

在风扇与图1中所示的散热片结合设置或风扇与热辐射器结合设置的情况下，计算机系统的操作系统或类似系统可设计用于调节泵的旋转速度，并且因而调节驱动泵的电机的速度，以及调节风扇的旋转速度，因而调节驱动风扇的电机的速度。所述调节应考虑所需的冷却容量，但是所述调节应同时考虑两种冷却装置，即泵和风扇，哪一个产生噪音最多。因而，如果风扇总体比泵产生更多的噪音，则当所需冷却容量低时，所述调节将在减小泵的旋转速度之前减小风扇的旋转速度。由此，整个冷却系统的噪音水平尽可能降低。在相反的情况下，即泵总体产生的噪音大于风扇，则在减小风扇的旋转速度之前减小泵的旋转速度。

甚至进一步的控制策略涉及根据计算机进行的处理类型控制冷却容量。一些计算机处理，例如文字处理，在例如CPU的处理单元上施加的工作量比其他类型的例如图像处理的计算机处理小。因此，计算机系统上进行的处理类型可用作冷却容量的指示器。根据使用者将处理的类型，甚至可能作为操作系统或类似系统的一部分建立某种冷却模式。如果使用者选择例如文字处理，则根据限制冷却的需要采用某种冷却策略。如果使用者选择例如图像处理，根据增加冷却的需要采用某种冷却策略。可根据容量和控制可能性及冷却系统的能力，并且根据计算机系统使用过程中使用者选择的计算机系统的预期用途或者当计算机系统建立过程中选择硬件时、即在计算机系统实际使用之前选择的计算机系统的预期用途，来建立两种或多种不同的冷却模式。

泵没有限制为机械装置，而可以是能够将冷却液泵送经过系统的任何形式。但是，泵优选为下述类型的机械泵之一：波纹管泵、离心泵、隔膜泵、回转泵、挠性管线泵、挠性叶轮泵、齿轮泵、蠕动管式泵、活塞泵、螺杆泵、压力冲洗泵、旋转凸轮泵、回转叶片泵和电动力泵。类似地，驱动泵部件的马达不必是电动的，而也可以是压电驱动马达、永磁驱动马达、液压驱动马达或电容驱动马达。泵的选择和驱动泵的马达的选择取决于很多不同的参数，而且由本领域技术人员根据特定应用选择泵的类型和马达的类型。例如，一些泵和一些马达更适于例如lab-tops的小型计算机系统，一些泵和一些马达更适于形成冷却液的高速流动，因而获得高的冷却效率，甚至一些泵和马达更适于确保冷却系统的低噪音操作。图7为贮液室和热交换表面4装配好且泵21放置在贮液室内部时贮液室内的剖切视图。贮液室设置有管道入口接口（图中不可见），冷却液通过其进入贮液室。随后，冷却液经过热交换表面流过贮液室，并且进入泵的入口。在已经经过泵后，冷却液从泵的出口流出，并且进一步通过管道出口接口16流出。图中还显示了用于贮液室的盖17。冷却液在贮液室内部并流过泵的流动可进一步优化，以使用尽可能低的能量来泵送冷却液，但是仍然具有足够量的热从热交换表面消散到冷却液中。该进一步的优化可通过改变贮液室内管道接口入口的长度和形状，和/或通过改变泵入口的位置，和/或例如通过具有放置在与热交换表面热接触的附近或周围的泵送装置，和/或通过在贮液室内部具有通道或分割部分来建立。

在这种情况下，由泵送装置产生的增加的涡流用于提高热交换表面和冷却液之间的热交换。另一种或其他提高热交换的方式为迫使冷却液经过设置在贮液室内部特别改造的通道或分割部分，或通过使贮液室内部的热交换表面片的表面不平直，或者通过采用一定形状的具有分割部分的散热片。在所示的图中，面向贮液室的热交换表面的内表面为平面。

图8为显示贮液室14的冷却系统的立体视图，所述贮液室14具有热交换表面（未显示）和贮液室内部的泵（未显示）。管道入口接口和管道出口接口通过连接管道24和25连接到热辐射器，冷却液分别通过连接管道24和25流入和流出贮液室和热辐射器。在热辐射器11内，冷却液经过多个用于散热的管道，热被消散到贮液室内部的冷却液及热交换器周围。风扇10向热辐射器的通道吹风，以冷却热辐射器，并且由此冷却在通道内部流动经过热辐射器并且流回贮液室内的冷却液。

根据本发明，热辐射器11可选择设置。供选择的热辐射器由散热片构成，所述散热片为例如由翅片在第一侧、基本平面在第二侧的由挤压铝制成的标准散热片。风扇可沿第一侧与翅片连接设置。贮液室沿散热片的第二侧设置，具有至少一个孔，用于通过将所述孔覆盖散热片基本平面侧的部分、或者可选地覆盖全部来闭合。当以这种方式闭合贮液室时，散热片表面与贮液室内部直接热交换接触，并且因而与贮液室中的冷却液通过至少一个孔直接热交换接触。这种设置热辐射器的可选择方法可用于图8中所示的实施例中，或者可用作本发明另一种使用和/或另一个实施例的热辐射器。

用于泵送冷却液经过贮液室的泵送装置可设置在散热片处的贮液室内部，也可不设置在贮液室内部。贮液室可具有通道或分割部分，用于形成冷却液经过贮液室的某种流动路径。通道或分割部分在热交换表面的内表面是平面时和/或在贮液室内壁光滑和/或如果泵没有放置在贮液室内部时尤其需要。在提到的每一种情况下，贮液室内部的冷却液的流动可导致冷却液过快地流过贮液室，没有在贮液室驻留足够长时间，以从热交换表面吸收足够多的热量。如果贮液室内的通道或分割部分设置在贮液室内部，则通道或分割部分的形状可决定贮液室由可能注射成型的塑料制成还是由例如可能模铸形成的铝等金属制成。

通过可选择的热辐射器，热辐射器11没有设置成图中所示的具有过于昂贵的管道结构，所述管道结构将冷却液沿连接到通道的用于该结构改善表面的肋引导。相反地，热辐射器设置为所描述的由具有或不具有风扇和贮液室的散热片构成的单元，并且由此提供了更简单由此比图中所示热辐射器11更便宜的热辐射器。

设置为由散热片和贮液室构成的单元的可选择热辐射器可单独使用，贮液室内部具有或没有泵，具有或没有分割部分或通道，所述热辐射器用于分别与例如CPU等发热处理器或热交换表面直接或间接热接触放置。本发明的这些实施例可以例如用于贮液室，其中沿贮液室内的第一侧面的冷却液与例如CPU等发热处理器直接热交换接触，并且沿贮液室内的第二侧面的冷却液与散热片直接热交换接触。可形成这样的贮液室，以使朝向例如CPU的发热处理器的热交换表面积大于朝向散热片的热交换表面积。这可能例如具有增大热交换表面积的作用，以实现比没有固定贮液室的传统散热片具有改善的从例如CPU到散热片的热消散。传统的散热片通常通过由CPU顶侧面积提供的面积只与CPU进行热交换。已经发现，包括贮液室和具有风扇的散热片的系统是一种简单、成本优化的系统，具有比带有风扇而没有贮液室的标准散热片改善的热消散。在本发明的另一个实施例中，该实施例可从图8推出，风扇和热辐射器直接与贮液室对准放置。由此，贮液室14、风扇10和热辐射器11构成一体化单元。这样的实施例可提供省略连接管道并且将冷却液通过贮液室的入口接口直接从热辐射器输送到贮液室以及通过贮液室的出口接口直接从贮液室输送到热辐射器的可能性。这样的实施例可甚至提供贮液室内部液体泵的泵送装置和热辐射器11的风扇23叶片用的电机由相同的电机驱动的可能性，因而使该电机成为冷却系统中的唯一一个电机。

当将热辐射器放置在此时直接与贮液室对准放置的风扇顶部上，并且将热辐射器直接连接到贮液室的入口接口和出口接口时，则不需要管道。但是，如果热辐射器和贮液室没有相互直接对准，则仍需要管道，而且不仅是管道，可能使用由例如铜或铝等金属制成的导管，这样的导管可防止冷却液任何可能的蒸发。而且这样的导管分别和热辐射器及贮液室之间的连接可以是焊接，以使连接能够防止冷却液蒸发。

在通过描述推出的实施例中，贮液室、热交换表面和泵送装置的一体化单元将给出由于风扇的气流也能够沿贮液室的外表面引导而建立的改善热辐射性能的结构。如果贮液室由金属制成，则该金属将由已经经过热辐射器或经过热辐射器之前经过贮液室的空气冷却。如果贮液室由金属制成，并且如果贮液室在贮液室的外表面设置有分割部分，通过空气的贮液室的这种冷却将进一步提高。由此，刚刚描述的一体化单元将提供改善的热辐射性能，通常由热辐射器进行的热辐射功能因而由冷却系统的一个或多个其它元件，即由贮液室、热交换表面、液泵和风扇进行了补充。

图9-10显示了贮液室壳体14的实施例，其中通道25设置在贮液室内部，用于强迫冷却液在贮液室内部流动。贮液室14中的通道25从入口15通到出口16，象入口和出口之间的迷宫。贮液室14设置孔27，该孔27具有外部尺寸对应于待冷却处理器1的自由表面的尺寸。在所示的实施例中，待冷却的处理器为CPU 1。

当通道26设置在贮液室内部时，通道的形状可决定贮液室由可能通过注射成型制造的塑料制成还是由可能通过挤压或模铸制造的例如铝等金属制成。

可能由塑料材料制造的贮液室14或冷却系统的任何其他部件可进行金属喷镀，以最小化液体扩散或液体蒸发。金属可设置为薄金属覆盖层，设置在塑料部件内部或外部任一一个或两者上。

CPU 1用于设置在孔27中，如图10中所示，以使CPU的外边界与孔的边界接合。可能的是，密封剂（未显示）可沿CPU和孔的边界设置，以确保CPU边界和孔的边界之间液体密封接合。当CPU 1设置在孔27中时，CPU的自由表面（未显示）面向贮液室，即贮液室设置有通道的部分。因而，当设置在孔27中时（参见图10），CPU 1的自由表面与流过贮液室中的通道26的冷却液直接接触。

当强迫冷却液从入口15沿通道26流到出口16时，CPU 1的整个自由表面将由冷却液经过，因而确保CPU正常及最大化冷却。通道结构可根据任何一个或多个规定来设计和选择，所述规定即高热消散、一定的流动特性和易于制造等。因此，通道可根据任何需要或要求，并且根据CPU的类型和CPU自由表面的形状和尺寸具有其他的设计。而且，与CPU不同，其他的处理器可能展示出不同的热消散需要，并且可能展示出自于表面的其他形状和尺寸，导致需要通道的其他结构。如果处理器为细长状，例如为一排微处理器，则可设置可能只具有公用入口和公用出口的一个或多个平行通道。

图11-13显示了散热片4的实施例，其中分割部分28设置在散热片第一侧4A处，用于将热消散到周围的翅片29设置在散热片的另一、第二侧4B处。中间贮液室30在面向散热片第一侧4A的一侧设置具有凹入的贮液室。凹入的贮液室30在面向散热片4的另一相对侧具有入口31和出口32。

当分割部分28设置在散热片第一侧4A上时，分割部分的形状可以决定由例如铝或铜等金属制成的贮液室通过挤压制成还是通过例如铸造等其他制造方法制成。尤其是当分割部分28为线性并且平行于翅片29时，如实施例中所示，挤压则为可行的并且有成本效益的制造散热片4的方式。

可能由塑料材料制造的中间贮液室30或冷却系统的其他任何部件可进行金属喷镀，以最小化液体扩散或液体蒸发。金属可设置成设置在塑料部件内侧或外侧任一一侧上或两者上的薄金属涂层。

凹入贮液室沿贮液室的相对侧设置有一种锯齿边缘33，并且入口31和出口32分别设置在中间贮液室30的相对拐角处。放置分隔部分28，其设置在散热片第一侧4A处，即面向中间贮液室30侧，以当散热片与中间贮液室壳体（参见图13）装配在一起时，分割部分29从贮液室的一个锯齿边缘侧延伸到贮液室的另一个锯齿边缘侧。

当强迫冷却液从入口31经过贮液室，沿由散热片4的分割部分29形成的通道（未显示）流到出口32，散热片的整个第一侧4A将由冷却液经过，因而确保冷却液和散热片之间正常和最大化的热消散。在散热片第一侧4A上的分割部分的结构和中间贮液室壳体锯齿边缘侧的结构可根据任意规则来设计和选择。因此，分割部分可具有其他的设计，可能为波浪状，或者也可能为锯齿状，取决于任何需要的冷却液的流动特性，并且取决于散热片的类型和贮液室的尺寸和形状。

可能是圆形散热片的散热片的另一些类型也可展示出热消散的不同需要，可展示出自由表面的其他尺寸和形状，导致分割部分和中间贮液室的其他结构的需要。如果散热片和贮液室为圆形或椭圆形，则可设置可能在贮液室中部具有入口和出口的螺旋形分割部分或径向延伸的分割部分。如果设置有泵的叶轮，如图15－16中所示，则泵的叶轮可设置在螺旋形分割部分的中部或径向延伸分割部分的中部。

图14显示了装配在一起的图9－10中所示的贮液室14和图11－13中所示的散热片4和中间贮液室30，以由此构成一体化单块结构。不是绝对需要将图9－10的贮液室14和图11－13的散热片4和中间贮液室30装配在一起以获得正常的冷却系统功能。图9－10的贮液室14的入口15和出口16可通过管道或导管分别连接到图11－13的中间贮液室的出口32和入口31。

图9－10的贮液室14和图11－13的散热片4和中间贮液室30于是可设置在计算机系统中的不同位置处。但是，通过将图9-10的贮液室14和图11－13的散热片4和中间贮液室30装配在一起，可获得紧凑的单块单元，而且避免管道或导管的需要。管道或导管可能涉及增加冷却液泄漏的风险，或者可能需要焊接或其他特定加工来消除冷却液泄漏的风险。通过消除管道或导管的需要，当装配冷却系统时，可避免任何泄漏和任何额外加工。

图15－16显示了根据本发明的贮液室可能的实施例。贮液室基本与图9－10中所示的贮液室相同。但是冷却系统泵的叶轮33与通道26直接连通设置。而且，在所显示的实施例中，例如由铜片或者其他具有高热传导性材料片制成的表面的热交换界面4设置在贮液室内部的通道26和作为处理器的ＣＰＵ1之间。

热交换表面4优选由具有如图所示平的外表面的铜片制成，所述外表面用于邻接例如ＣＰＵ1的发热部件的自由表面（参见图4）。但是，面向贮液室的内表面（未显示，参见图7）也是平面。因此，铜片除了将外边界成形为用于实施例中显示的特定适合形状，并且钻孔用于插入螺栓，不需要机加工。不需要提供内和／或外表面的打磨。

提供热交换表面4不一定是优选实施例，因为结合孔的方案（参见图9－10）导致ＣＰＵ或其他处理器的自由表面和沿贮液室中通道流动的冷却液之间的直接热交换。但是，热交换表面能够使冷却系统的使用独立于ＣＰＵ或其他处理器的自由表面的类型和尺寸。而且，热交换表面能够使冷却系统的更换、修复或其他管理没有冷却液进入计算机系统的风险，这样可能不需要完全或部分抽出冷却系统的冷却液。

在所示的实施例中，热交换表面4通过螺栓固定到贮液室。也可使用其他便利的紧固方式。热交换表面4并且因此贮液室14可通过任何适合方式，例如焊接、钎焊或通过使用胶水结合的热粘接固定到ＣＰＵ1或其他处理器。可选地，特定装置（未显示）可设置用于确保ＣＰＵ或他处理器的自由表面和热交换表面之间的热接触。这样的装置之一可以是图4和图5中所示的固定装置或已经设置为计算机一部分的固定装置。

当通道26设置在贮液室14内部时，通道的形状可决定贮液室是由可能注射成型的塑料制成还是由可能模铸的例如铝等金属制成。

可能由塑料材料制造的贮液室14或冷却系统的任何其他部件可进行金属喷镀，以最小化液体扩散或液体蒸发。金属可设置为设置在塑料部件内侧或外侧任一一侧或两者上的薄金属涂层。

泵的叶轮33（参见图4）设置在通道26的单独凹部中，所述单独凹部具有对应于泵的叶轮直径的尺寸。凹部设置有入口34和出口35，分别与冷却液进入通道26或从通道26流出的入口31和出口32相对设置。泵的叶轮33具有仅用于单向旋转的形状和设计，实施例中显示为仅顺时针旋转。由此，泵叶轮的效率与能够并且用于顺时针和逆时针旋转的叶轮相比大大提高。

叶轮设计的提高的效率导致驱动泵叶轮的电机（未显示）可能小于建立正常且足够的流经通道的冷却液所需要的其他叶轮。在优选实施例中，虽然电机为交流电机，优选为12Ｖ交流电机，但是叶轮用于直流电机。使用交流电机驱动直流叶轮的矛盾导致可能用于建立正常且足够的流经通道的冷却液所需的更小电机的使用。

叶轮可由公共电网中共用的例如110Ｖ或120Ｖ的任何电压的电机驱动。计算机系统的电源供给将高压交流电转换为低压直流电。因而，泵的叶轮可由交流或直流电机驱动。如上所述，优选泵的叶轮由交流电机驱动。虽然技术上不需要使用交流电机，而且在供应直流电的计算机系统中使用交流电机对于电的使用不利，但是这可通过将计算机系统电源供给的直流电的一部分转换为用于泵的交流电机的交流电来实现。但是，在所示的实施例中，泵的叶轮由12Ｖ电机驱动。

图17显示了根据本发明贮液室的优选可能实施例。贮液室14具有与图15－16中所示的贮液室基本相同的特征。在所示的实施例中，贮液室基本具有锥形、圆形结构，并且设置有沿贮液室14外部的轴向延伸的加强肋36。

当设计并且可能注射成型或铸造贮液室时，可以采用例如圆柱形、圆形或圆锥形矩形或圆柱、矩形或甚至椭圆形或三角形。所示的实施例的尺寸直径约55ｍｍ，轴向伸长也是55ｍｍ。

贮液室14在贮液室中部具有凹部40。凹部37用于容纳驱动泵的叶轮33的电机定子37，所述叶轮固定到电机转子39的轴38。凹部40具有孔41、四个侧壁42、底部43和从凹部40的底部43延伸且向外朝向凹部40的孔41的圆形套管44。套管44的内部（未显示）用于包围泵的转子39。

因此，液体密封分割形成在电机转子39和泵的定子37之间，所述转子39设置在套管44内部里面，并且浸没在冷却液中，所述定子37设置在凹部40中，并且围绕套管44的外部。因此，定子37不需要对冷却液密封，因为凹部40和套管44一起确保了定子保持干燥，与冷却液分开，但是当由计算机系统的电源（未显示）提供电力时，定子37仍然能够驱动转子39。

沿外圆周增大部分，贮液室14设置有从外圆周增大部分向外伸出的突起45。突起用于与将贮液室固定到计算机系统CPU或其他处理器的环形箍（参见下面的描述）配合。突起45显示为多个单个的突起。可选地，突起可以是只有一个向外延伸并且围绕圆周增大部分的连续突起。

贮液室14也可设置有用于冷却液的入口（未显示）和出口（未显示）。当看附图中的立体视图时，入口和出口沿贮液室朝向下和向内的表面设置。入口和出口通到辐射器（未显示），辐射器用于冷却已经由处理器通过热交换表面加热的冷却液（参见下面描述）。

辐射器可靠近或远离贮液室14放置，取决于计算机系统的结构。在一个可能的实施例中，辐射器放置在贮液室临近区域，由此可能不包括分别在辐射器和入口及出口之间延伸的管道。这样的实施例提供了整个冷却系统非常紧凑的结构，即单块结构，其中所有冷却系统需要的元件都结合在一个单元中。

在可替代实施例中，贮液室14本身也构成冷却系统的辐射器。在这样的实施例中，不需要入口和出口。如果贮液室由例如铜或铝或其他具有高热传导性材料制成，则冷却液在已经由处理器通过热交换表面8加热后，可通过贮液室14自身的外表面辐射热量（参见下面描述）。在这样的实施例中，沿贮液室14外表面的肋36也可用作或代替冷却翅片。在这样的实施例中，翅片将具有比图17中所示的肋14的横向尺寸更小的尺寸，并且翅片的数量将多于图17中所示的翅片的数量。

冷却系统泵的叶轮33设置为与具有出口34的泵室46直接连通，所述出口34设置与叶轮33圆周相切。因而，泵用作离心泵。泵室46的入口为通入泵室结构腔室的整个开口，所述腔室与贮液室14的内部也同样直接连通。中间部件47设置在和贮液室内部一起的泵室46和热交换界面4之间。中间部件47设置有第一通道48，用于将冷却液从泵室46引导到设置在中间部件47相对处的热交换室（未显示）。中间部件47还设置有第二通道49，用于将冷却液从设置在中间部件47相对侧的热交换室（未显示）引导到贮液室14内部。

在所示的实施例中，例如由铜片或其他具有高热传导性材料的片制成的表面的热交换界面4与在中间部件47相对侧的热交换室（未显示）热连通设置。

热交换界面4优选由在图中显示的侧部的相对侧部具有平的外表面（未显示）的铜片制成，所述外表面用于邻接例如CPU等发热部件的自由外表面（参见图4）。面向在中间部件47相对侧的热交换室（未显示）的内表面设置有从铜片底部延伸并且进入在中间部件47相对侧的热交换室（未显示）的管脚4A。管脚4A构成不平坦表面，并且既可在铜片铸造工艺中设置，也可通过铜片的打磨或其他机加工工艺中设置。管脚提供横跨热交换界面的内表面的通道网路，冷却液可沿该网路流动。

另外，面向贮液室的铜片内表面也是平面。在该可替代实施例中，铜片除了将外边界成形为所显示实施例中特定适合的形状外，不需要机加工。当外表面和内表面都是平面时，不需要提供内和/或外表面的打磨或其他机加工工艺。

提供热交换界面4不一定是优选实施例，因为结合孔（参见图9-10）的方案导致CPU或其他处理器的自由表面和沿贮液室中通道流动的冷却液之间直接的热交换。但是，热交换界面能够使冷却系统的使用不依赖CPU或其他处理器的自由表面的类型和尺寸。而且，热交换界面也能够使冷却系统的更换、维修或其他管理同样没有冷却液进入计算机系统的风险，并且可能不需要全部或部分抽出冷却系统的冷却液。

在所示的实施例中，热交换界面4通过胶水或其他确保热交换界面与中间部件正确且液体密封的固定方式固定到中间部件47。任何其他合适且方便的用于确保热交换界面固定到中间部件的方式（未显示）都可考虑。

热交换界面并且因此贮液室通过环形箍50固定到CPU的顶部。环形箍50具有环形结构，并且具有从环形结构轴向延伸的四条腿51。四条腿51设置有支撑脚52，并且支撑脚52设置有孔53。环形箍50用于围绕贮液室14外部移动，并且进一步轴向移动到贮液室14的突起45。

在已经围绕贮液室14放置后，环形箍50通过延伸穿过支撑脚52中的孔53并且进一步穿过主板中对应的孔的螺栓（未显示）或类似固定装置固定到计算机系统的主板。主板中对应的孔优选为分别在主板中CPU和CPU座附近已经具有的孔。因此，环形箍50的腿51和支撑脚52根据已经设置在主板中的孔特别设计。

另外，热交换界面4并且因而贮液室14可通过例如焊接、钎焊或通过结合胶水的热粘接等任何其他合适方式固定到CPU或其他处理器。另外，特别的装置（未显示）可设置用于确保CPU或其他处理器的自由表面和热交换界面之间的热接触。一种这样的方式可以是图4和图5中所示的固定装置或作为计算机系统的一部分已经设置的固定装置。

当增强和/或冷却翅片36设置在贮液室14外部时，翅片的形状和数量可决定贮液室由可能注射成型的塑料制成还是由可能通过模铸的例如铝等金属制成。而且，翅片的作用，即仅用于增强贮液室还是也兼顾冷却目的，可决定贮液室由可能注射成型的塑料制成还是由可能通过模铸的例如铝等金属制成。

可能由塑料材料制造的贮液室14或冷却系统的任何其他部件可进行金属喷镀，以最小化液体扩散或液体蒸发。金属可设置为设置在塑料部件的内侧或外侧的任一一侧或两者上的薄金属涂层。

泵的叶轮33具有仅用于单向旋转的形状和设计，在所示的实施例中仅顺时针旋转。由此，与能够并且用于顺时针和逆时针旋转的叶轮相比较，泵的叶轮的效率大大提高。

叶轮设计提高的效率导致驱动泵的叶轮的电机（未显示）可能小于用于建立正常且足够的流过通道的冷却液所需的其他电机。在优选实施例中，虽然叶轮用于直流电机，但是电机为交流电机，优选为12V交流电机。交流电机驱动直流叶轮的使用矛盾导致建立正常且足够的经过通道的冷却液流动所需的更小的电机的可能性。

叶轮可由公共电网中共用的例如110V交流电压或220V交流电压的任何电压的电机驱动。计算机系统的电源将高压交流电转换为低压直流电。因而，泵的叶轮既可由交流电机又可由直流电机驱动。如上所述，优选地，泵的叶轮由交流电机驱动。虽然技术上不需要使用交流电机，而且在供应直流电的计算机系统中使用交流电机对于电的使用不利，但是这可通过将计算机系统电源供给的直流电的一部分转换为用于泵交流电机的交流电来实现。

本发明的每一方面，其中交流电机用于驱动由直流电机驱动的叶轮，虽然构造泵的这种方法是矛盾的，建立下述操作的优选方式用于减缓缺点：

为了能够控制连接到转子的叶轮的旋转方向，并且在启动过程中优化最大平均扭矩值的条件，即从零速度增到同步速度，使用电子控制电路。电子控制电路包括处理器，其驱动静态电源开关，由例如串联布置在交变电源和交流电机之间的三端双向可控硅开关元件构成，交变电源由计算机系统的直流电获得。电流监测器的输出为用于电子处理器的输入信号。

电子控制电路还可包括几个适于感测包括在交流电机转子中包括的永磁体位置和极性的传感器，当转子运动时，并且当其在特定运转条件时，或者当其静止或保持在零速度时。位置传感器的数量可以是霍尔传感器、编码器或能够建立和/或测量转子位置的光学或电机械传感器。来自所述数量的位置传感器的输出信号为用于电子处理器的输入信号。

另外，来自位置传感器的输出信号可在输出信号发送到电子处理器输入之前通过电子移相电路进行相移。

第三信号可以输入到处理器，所述第三信号能够使处理器单元感测到施加到交流电机的交流电压的极性。但是第三信号不是必需的。

输入到电子处理器的信号转换为数字形式，并且在由处理器处理后，输出信号由处理器提供。输出信号用于闭合或打开由与交流电机串联布置的三端双向可控硅开关元件构成的静态开关。

在电子处理器中，由电流传感器提供的电流信号进入过零点检测器，该过零点检测器提供输出为逻辑“1”信号，该信号表示所述电流接近零，与所述电流的零值具有正或负偏差。该偏差取决于所用电机的类型及其应用，以及所使用的静态电源开关的类型。从位置传感器过来的信号进入相移和处理电路，其输出根据转子的位置和极性为1或0。

在电子处理器中，相移位置信号及从交流电压处理的信号进入电子逻辑XOR门，如果交流电压的数值等于0并且相移位置信号数值等于1，或者交流电压数值等于1并且相移位置信号数值等于0，则其输出为1信号。

因而数值形式的过零检测器的输出和XOR门的输出进入电子逻辑AND门，其提供用于闭合或打开静态电源开关的控制信号输出。

AND门和两个输入及信号处理系统允许决定两种情况：1）交流电压信号为正，电流接近零，并且转子旋转角在0度和180度之间；2）交流电压信号为负，电流接近零，并且转子旋转角在180度和360度之间。这两种情况提供交流电机的转子的相同的旋转方向。

图18显示了交流电机实施例，其中一个定子磁极54比另一个定子磁极55长由l表示的量。通过该结构，具有将转子北极N和南极S分开的理想线56的永磁转子39设置成理想线56不与定子37的中线轴57重合，而是理想线56关于定子37的中线57倾斜一定角度α。

两个励磁线圈58，59分别设置在定子37的两个磁极54，55上，并且励磁线圈串联连接并且经过终端（未显示）由交流电源供电。通过交流电机的该结构，在转子的预定旋转方向电机能够更容易启动。

在本发明的优选实施例中，启动过程中，控制电子装置只提供给交流电机半波电压信号，由此向转子提供扭矩脉冲。由于仅供给电机半波信号，因此扭矩脉冲总是单向，并且将因此推动转子开始在需要的方向旋转。需要方向的旋转由连接到转子的叶轮设计及半波电压信号的极性决定。

在一定量时间后，其中几个半波电压信号已经供给电机，转子将在例如图中所示的某个位置停止旋转。因而转子进入独立于其启动位置的确定的稳定状态位置。在该过程之后，交流电机供有全波电压信号，该全波电压信号将加速转子，直到电机进入同步运转，即当转子以与交流电压源频率相同的周期频率旋转。

交流电压信号初始极性决定转子旋转的最终方向，因而如果初始电压为正，具有增大的振幅，则转子将以一个方向启动，反之如果电压为负且具有减小的振幅，则转子将以相反的方向旋转。

将转子带入确定的转子停止旋转的稳定状态位置所需要的半波个数取决于电机的特性，例如惯量力矩和施加到转子的外部负载。因而所需要的半波个数取决于特定电机的经验分析，尤其是负载情况。

供给到电机的半波电压信号和相应的半波电流信号具有如图19中所示的波形。

在另一个实施例中，用于驱动图18中所示的交流电机的控制电子装置构造成控制电子装置通过在同步运转后供给电机几个半波电压信号指令交流电机停止在预定位置，在所述同步运转中，电机供有全波电压信号。因而，在电机需要再次启动时，转子已经处于某个位置，因而，只有提供给电机的全波交流电压信号的极性必需进行选择，以使转子的最终旋转方向与转子在最后运转中的终止位置一致。

根据该方法，不需要通过供给电机几个半波电压信号使电机进入确定的稳定状态位置的初始步骤。即使在所述另一个实施例中，也可能通过几个半波电压信号终止全波电源供给，以及通过初始供给电机几个半波信号，开始全波电源供给。但是，这更麻烦，然而更安全。

图19显示了供给交流电机的电压信号V和电流信号I以及转子的位置信号。初始转子仍保持静止，由直线L表示。电子控制电路控制静态电源开关，以使电压信号V和电流信号I以半波显示。因而转子接受由于电流-电压组合引起的扭矩脉冲，这些脉冲总是单向，并且用于驱动转子在所需方向开始转动。在启动相之后，转子进入其同步运转过程。

因而，可能通过来自计算机电源供给的12V直流电供给的数字电子脉冲，产生交流信号，优选为12V的交流信号。根据与叶轮位置相关的可能的传感器输出，确定怎样开始交流电信号，即通过负或正半波，以及通过确保叶轮每次在相同旋转方向启动，并且因而交流泵的性能和效益与直流泵的这些相同。

另外，可省略磁场传感器，并且取代读取叶轮的位置，叶轮被强制每次在相同的位置启动。为了确保叶轮启动前在限定的位置，在限定的时间周期将信号供给到交流电机的定子。根据电源曲线，该信号可能连续供给三次。脉冲必须在信号周期的相同的半波部分内。虽然脉冲信号的频率为任意值，但是可以是50/60Hz，虽然，尽管在正常情况下由来自公共电网的电源出口并且由230/115V转换到12V的交流信号驱动的交流泵不能运行，因为不可能从公共电网改变正弦信号。

通过这种方式，在启动前，叶轮将被强制到正确极性，并且当供给全波电信号时，泵将以旋转的限定方式转动叶轮。所供给的全波电信号必需以与全波信号开始之前供给的初始半波脉冲相比相反的半波振幅信号启动。

本发明已经参照特定实施例并且参照特定应用进行了描述，但应注意的是，本发明不同的实施例可单独或者多个实施例共同组合制造、买卖、销售和使用。在本发明上面的详细描述中，可能参照一幅或多幅图的一个实施例的描述可结合到可能参照另一幅或多幅图的实施例的描述中，反之亦然。因此，正文和/或附图中描述的任何单独的实施例或者两个或多个实施例的组合都属于本申请的可能范围。

Claims (15)

1.一种用于计算机系统的至少一个产生热能的部件的冷却系统，所述冷却系统包括：

贮液室，适用于安装用于循环冷却液的泵，所述泵包括定子和叶轮，所述定子位于所述贮液室的凹部并且与所述冷却液隔离；其中，

所述贮液室适用于经由所述贮液室流过所述冷却液，所述贮液室包括：

泵室，所述泵室包括所述叶轮；

热交换室，所述泵室与所述热交换室是分离的室并且通过一条或多条通道流体地耦合在一起；以及

热交换界面，所述热交换界面形成在所述热交换室的边壁上，并且被设置成与所述产生热能的部件的表面进行热接触；以及

散热器，与所述贮液室流体地耦合并且用于从所述冷却液消散热能。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述热交换界面包括第一面和与所述第一面相对的第二面，并且其中所述热交换界面与所述第一面上的所述热交换室中的冷却液接触，并且所述热交换界面与所述第二面上的所述产生热能的部件的表面热接触。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中所述热交换界面的所述第一面包括提供了通道网的管脚。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其中流体地耦合泵室和热交换室的所述一条或多条通道中的一条通道偏离于所述叶轮的中心。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述叶轮包括多个弯曲的片。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述热交换界面包括铜和铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述散热器流体地与使用导管的所述贮液室相耦合，并且所述散热器位于远离所述贮液室的位置处。

8.一种用于计算机系统的至少一个产生热能的部件的冷却系统，所述冷却系统包括：

离心泵，适用于循环冷却液，所述泵包括：

叶轮，暴露于所述冷却液；和

定子，与所述冷却液相隔离；

贮液室，适用于与所述计算机系统的产生热能的部件热耦合，所述贮液室包括：

热交换室，适用于处在与所述产生热能的部件热接触的位置处；

分离的泵室，与所述热交换室间隔并且通过一条或多条通道与所述热交换室相耦合，所述一条或多条通道用于实现所述泵室与所述热交换室之间的流体连通，并且其中所述一条或多条通道中的至少一条通道被设置成与所述叶轮的圆周相切。

9.根据权利要求8所述的冷却系统，其中所述贮液室的顶壁将所述叶轮与所述定子物理分离。

10.根据权利要求8所述的冷却系统，其中所述热交换室包括热交换界面，所述热交换界面被放置到与所述产生热能的部件热接触的位置处。

11.根据权利要求8所述的冷却系统，还包括散热器，所述散热器与使用导管的所述贮液室流体地耦合，其中所述散热器位于远离所述贮液室的位置处。

12.一种用于计算机系统的至少一个产生热能的部件的冷却系统，所述冷却系统包括：

泵，适用于循环冷却液，所述泵包括：

叶轮，暴露于所述冷却液；和

定子，与所述冷却液相隔离；

贮液室，包括容纳有所述叶轮的泵室、中间部件和热交换界面，并且所述中间部件和所述热交换界面限定出热交换室，所述泵室和所述热交换室彼此相互间隔且流体地耦合在一起；并且

其中所述热交换界面的第一面与所述热交换室中的冷却液相接触，并且与所述第一面相对的所述热交换界面的第二面被设置成与所述产生热能的部件的表面热接触；以及

液体-至-空气热交换器，与使用导管的贮液室通过一条或者多条通道流体地耦合，所述热交换器被设置成远离所述贮液室。

13.根据权利要求12所述的冷却系统，其中所述泵室包括与所述泵的圆周相切地设置的出口，并且所述中间部件包括第一通道，所述第一通道被配置成将冷却液从所述泵室的出口导向至所述热交换室。

14.根据权利要求12所述的冷却系统，其中所述热交换界面的第一面包括管脚。

15.根据权利要求12所述的冷却系统，其中所述贮液室将所述定子与所述贮液室中的冷却液隔离。