專利名稱：電子設(shè)備的散熱裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電子設(shè)備中使用的高效率的散熱裝置，更詳細來說，涉及能夠抑制電子設(shè)備的機箱溫度的上升的散熱裝置。
背景技術(shù)：
筆記本型個人計算機(以后稱為筆記本PC)等便攜式電子設(shè)備，近年來處理器或視頻芯片等電子器件的性能提高，或者機箱的安裝密度上升，導致發(fā)熱量不斷增大。在機箱的內(nèi)部容納的電子器件為了維持功能而需要使工作中的溫度不超過允許值。而且，由于筆記本PC用手拿或者放在膝上來操作，因此需要抑制機箱的溫度上升。出于這種目的，在筆記本PC的內(nèi)部搭載由散熱器、散熱管以及散熱風扇等構(gòu)成的散熱裝置，通過散熱器對從外部取入的空氣進行熱交換然后強制地排出，由此從內(nèi)部進行散熱或者冷卻。在散熱器上經(jīng)由散熱管結(jié)合了在電子設(shè)備中發(fā)熱量最多的處理器，因此溫度上升。另外，散熱器被配置在機箱附近，因此使機箱的溫度上升。專利文獻1公開了適用于筆記本PC的散熱系統(tǒng)。該文獻的散熱系統(tǒng)，在散熱器的附近設(shè)置吸氣口和金屬板(plate)，用從吸氣口吸入的外部空氣從金屬板散熱來抑制機箱的溫度上升。專利文獻2公開了一種電子設(shè)備冷卻裝置，其通過在電子設(shè)備的內(nèi)部傾斜地保持冷卻用的軸流式風扇來將空氣引導至排氣口，防止CPU附近的鍵盤的局部加熱。專利文獻3公開了使空氣流動順暢，提高散熱性能的散熱器。該文獻中記載的散熱器具備可安裝在熱源上的受熱板、設(shè)置在受熱板上的散熱部、為了能夠?qū)ι岵看邓屠鋮s空氣而設(shè)置的冷卻風扇。散熱部具備在受熱板上以預(yù)定間隔直立設(shè)置的導熱板、和在各導熱板之間在鉛直方向上配置的散熱片，在散熱片的下端和受熱板之間形成了冷卻空氣的吸排氣用空間。為了提高散熱裝置的散熱能力，一般使散熱風扇的風量(單位CFM)增大來降低散熱器的熱阻，或者使散熱器的散熱面積增大。散熱風扇的風量可以通過使葉片的直徑增大或者使旋轉(zhuǎn)速度上升來增大，但是，在將這種方法應(yīng)用于筆記本PC的情況下，在尺寸、消耗電力以及噪音等方面存在限制。散熱器的散熱能力通過增大與空氣接觸的散熱片的散熱面積而提高，但是在筆記本PC中采用時在尺寸方面存在限制。當設(shè)計散熱系統(tǒng)時，基于根據(jù)電子器件的發(fā)熱量(W) 和散熱器的上升溫度CC )而計算出的對散熱器要求的熱阻值CC /W)，計算散熱器的散熱面積。在通過散熱風扇向散熱器強制吹送空氣的強制散熱方式中，越提高通過散熱片間的空氣的流速，熱阻越減小，散熱能力越高。因此，通過提高空氣的流速，對于相同散熱能力，可以進一步減小散熱器的散熱面積，對于相同散熱面積，可以進一步降低散熱器的溫度。在以往的散熱系統(tǒng)的思路中，在能夠向機箱中容納的范圍內(nèi)決定散熱器的構(gòu)造，為了使散熱器的風速增大，增大散熱風扇的葉片的直徑或者增大轉(zhuǎn)速。在當前的筆記本PC中搭載的散熱系統(tǒng)，在要求輕型化、薄型化以及小型化的同時需要能夠應(yīng)對發(fā)熱量的增大。而且，也要求減少噪音以及消耗電力。通過現(xiàn)有的方法實現(xiàn)具有這樣的多種要求的散熱系統(tǒng)，達到了極限。在多數(shù)筆記本PC中，在散熱風扇中采用適合于容納在薄型機箱內(nèi)的離心式風扇。 離心式風扇從葉片的軸方向吸氣，向與軸垂直的方向排氣。離心式風扇中，有時空氣流向直角方向彎曲，與軸流式風扇相比，在葉片的排出側(cè)附近發(fā)生大的渦流。若該渦流為整流，則認為會妨礙本來應(yīng)該獲得的散熱片間的流速，通過抑制渦流，能夠降低散熱器的熱阻。專利文獻1的方法對于抑制機箱的溫度上升來說是有效的，但是無法使散熱器的散熱性能提高。另外，專利文獻1的方法將吸氣口設(shè)置在散熱器附近的預(yù)定位置，因此，有時為了調(diào)整整體的空氣平衡需要花費工夫。另外，在金屬板和機箱的底面之間形成空氣的流路，因此，機箱相應(yīng)地變厚。專利文獻1 日本特開2008-112225號公報專利文獻2 日本特開2000-227822號公報專利文獻3 日本特開2007-427 號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供適合于輕型化、薄型化以及小型化的散熱裝置。本發(fā)明的目的還在于提供使散熱能力提高的散熱裝置。本發(fā)明的目的還在于提供可以謀求噪音以及消耗電力的減少的散熱裝置。本發(fā)明的目的還在于提供可以抑制機箱的溫度上升的散熱裝置。本發(fā)明的目的還在于提供采用了這種散熱裝置的電子設(shè)備。在散熱裝置的空氣室內(nèi)容納了離心式風扇，在其周邊配置了散熱器。散熱器具備為形成多條空氣流路而與第一側(cè)壁和第二側(cè)壁結(jié)合的多個散熱片。以在相對于多個散熱片的面垂直的方向上延伸的方式形成了狹縫狀的通道。通過離心式風扇加壓后的空氣經(jīng)由多個散熱片間和通道被排出。通道抑制通過離心式風扇引起的散熱器入口處的渦流，空氣順暢地在空氣流路中通過，使得空氣流通性提高。通道可以由第一側(cè)壁和構(gòu)成空氣室的罩殼形成。通道還可以形成為散熱器的一部分。可以在第二側(cè)壁上結(jié)合散熱管?？梢允股崞拈g隔與通道的高度大致相等。另外， 通道的高度可以為散熱器的高度的3%以上且為13%以下。通過本發(fā)明提供了適合于輕型化、薄型化以及小型化的散熱裝置。而且，通過本發(fā)明提供了使散熱能力提高的散熱裝置。而且，通過本發(fā)明提供了可以謀求噪音以及消耗電力的減少的散熱裝置。而且，通過本發(fā)明提供了可以抑制機箱的溫度上升的散熱裝置。而且，通過本發(fā)明提供了采用了這種散熱裝置的電子設(shè)備。


圖1是從前方以及后方觀察本發(fā)明的實施方式的筆記本PC的立體圖。圖2是本實施方式的散熱裝置的俯視圖。圖3是本實施方式的散熱裝置的局部立體圖。圖4是示意性地表示將圖2(A)的散熱裝置翻轉(zhuǎn)后安裝在系統(tǒng)機箱中的狀態(tài)下的從A-A方向觀察到的截面的圖。圖5是說明散熱裝置的散熱能力的圖。圖6是說明空氣室內(nèi)的空氣流的滯留情形的圖。
圖7是表示在散熱器中形成了通道的例子的圖。符號說明10 筆記本 PC15系統(tǒng)機箱100散熱裝置101散熱風扇105、107、301、351 散熱器109風扇蓋110空氣室111通道蓋125、127、129、313、315、367、369 散熱管151 罩殼309、361、363 散熱片
具體實施例方式圖I(A)以及圖I(B)是從前方以及后方觀察本發(fā)明的實施方式的筆記本PC的立體圖。筆記本PClO處于將保持液晶顯示器裝置(IXD) 12的顯示器機箱11從系統(tǒng)機箱15 打開的狀態(tài)。在系統(tǒng)機箱15的內(nèi)部容納有中央運算處理裝置(CPU)、圖形處理單元(GPU)、 主存儲器以及硬盤驅(qū)動器(HDD)等大量電子器件。這些電子器件在工作過程中溫度上升而成為發(fā)熱源，使得系統(tǒng)機箱15內(nèi)部的溫度上升。在系統(tǒng)機箱15的表面，被掌托21和鍵盤邊框14包圍地配置了鍵盤20。另外，在系統(tǒng)機箱15的側(cè)面安裝有光盤驅(qū)動器(ODD) 13，而且形成了排氣口 16、17以及吸氣口 18、 19。在系統(tǒng)機箱15的內(nèi)部容納了強制風冷式散熱裝置，其從吸氣口 18、19強制吸入外部空氣并從排氣口 16、17排氣，由此使內(nèi)部的熱量散出。圖2是本實施方式的強制風冷式散熱裝置100的俯視圖。圖3是本實施方式的散熱裝置100的局部立體圖。圖2(A)表示在罩殼151上安裝了風扇蓋109和通道蓋111的狀態(tài)，圖2(B)表示在罩殼151的上方的部分拆除了風扇蓋109以及通道蓋111的狀態(tài)，圖 3(A)與圖2㈧對應(yīng)，圖3(B)表示從圖3(A)的狀態(tài)分解了通道蓋111的情形。風扇蓋109和通道蓋111在被安裝在罩殼151上時，成為罩殼151的一部分而形成空氣室。在罩殼151中安裝有離心式的散熱風扇101和散熱器105、107。在將散熱裝置 100安裝在系統(tǒng)機箱15中時，散熱器107的空氣出口與系統(tǒng)機箱15的排氣口 16位置對齊， 散熱器105的空氣出口與排氣口 17位置對齊。散熱風扇101從設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸103的上下位置處的風扇蓋109以及罩殼151的吸氣口吸入通過吸氣口 18、19從外部流入的空氣，向葉片的半徑方向排出。在一個例子中，散熱風扇101的葉片的直徑為50mm，旋轉(zhuǎn)速度為3300rpm。從散熱風扇101排出的空氣進入散熱器105、107，通過排氣口 16、17被排放到系統(tǒng)機箱15的外部。散熱管125與受熱部123和散熱器107熱耦合，散熱管127與受熱部121和散熱器107的吸熱面熱耦合，散熱管1 與受熱部121和散熱器105的吸熱面熱耦合。散熱管 129還與罩殼113熱耦合。在將散熱裝置100安裝在系統(tǒng)機箱15中時，通過受熱部123在位置163與GPU以及南橋熱接觸，通過受熱部121在位置161與CPU熱接觸。罩殼151、散熱器105、107分別由鋁或銅等熱傳導率高的金屬材料形成。散熱器 105、107為了使金屬材料與空氣的接觸面積增大來提高熱交換率，在內(nèi)部通過多個散熱片形成了狹縫狀的多條空氣流路。散熱片由薄平板形成，平行配置以便形成預(yù)定間距的空氣流路，與在散熱器105、107的高度方向、即上下方向設(shè)置的側(cè)壁結(jié)合。在一例中，散熱片的間距為1mm。此外，關(guān)于散熱器105、107，將散熱風扇101的旋轉(zhuǎn)軸103的方向稱為高度方向，將與散熱片的平面垂直的方向稱為寬度方向，將空氣在空氣流路中流動的方向稱為深度方向。當散熱風扇旋轉(zhuǎn)時，受熱部123獲得的熱量通過散熱管125以及散熱器107被釋放，受熱部121獲得的熱量通過散熱管127、129以及散熱器 105、107被釋放。此外，從吸氣口 18、19流入的空氣與機箱內(nèi)部的電子器件接觸后流入散熱裝置100的空氣室，因此，散熱裝置100不僅可以釋放從受熱部121、123獲得的熱量，還可以釋放容納在系統(tǒng)機箱15內(nèi)部的其它電子器件的熱量。圖4(A)是示意性地表示將圖2(A)的散熱裝置100翻轉(zhuǎn)后安裝在系統(tǒng)機箱15中的狀態(tài)下的從A-A方向觀察到的截面的圖。圖4(B)表示將現(xiàn)有的散熱裝置50安裝在相同系統(tǒng)機箱15中時的相同位置的截面。圖4(A)與圖4(B)的不同點僅為散熱器107的高度不同；在圖4(A)中設(shè)置了通道蓋111，在與散熱器107的一個受熱面107a之間形成了通道 157。在圖4(A)、(B)中，在鍵盤邊框14和系統(tǒng)機箱15的底面22之間配置了散熱裝置 100。在罩殼151上形成吸氣口 153，在風扇蓋109上形成吸氣口 155。在圖4(A)中，在通過罩殼151、風扇蓋109以及通道蓋111形成的空氣室110的內(nèi)部配置散熱風扇101，在圖 4(B)中，在通過罩殼151以及風扇蓋109形成的空氣室110的內(nèi)部配置散熱風扇101。在空氣室110的排氣口 16側(cè)，在圖4(A)中配置散熱器107，在圖4(B)中配置散熱器51。在散熱器107的另一個受熱面107b上結(jié)合散熱管125、127。具有受熱面107a、 107b的散熱器107的側(cè)壁與散熱片結(jié)合?，F(xiàn)有的散熱器51高度為Li，本實施方式中的散熱器107高度為L2(L2<L1)。通道蓋111被配置在與受熱面107a對應(yīng)的范圍內(nèi)。散熱器 107和散熱器51除了高度以外為相同的結(jié)構(gòu)。當把通道157的高度設(shè)為L3時，存在Ll = L2+L3的關(guān)系。即，散熱裝置100和散熱裝置50的罩殼的高度相同。跨越散熱器107的寬度方向或與散熱片的平面垂直的方向的整體，以相同高度形成了狹縫狀的通道157。此外，為了增強機械強度，可以從受熱面107a 局部地支撐通道蓋111?，F(xiàn)有的散熱器51的高度Ll在一例中為17mm。本實施方式的散熱器107的高度L2在一例中為16mm，此時，通道157的高度變?yōu)?mm。此外，在圖中表示了僅針對散熱器107設(shè)置了通道157的例子，但是，針對散熱器105也可以用通道蓋同樣地設(shè)置通道。在散熱裝置100中，當散熱風扇101旋轉(zhuǎn)時，從吸氣口 153、155流入到空氣室110 的空氣通過散熱器107以及排氣口 16后被排出到系統(tǒng)機箱15之外。在散熱裝置100中， 一部分空氣通過通道157被排出，但是在散熱裝置50中，僅通過散熱器51被排出。圖5是通過實驗將散熱裝置100的散熱能力與散熱裝置50進行比較來說明的圖。 在實驗中，關(guān)于散熱裝置100、50，將散熱風扇101的旋轉(zhuǎn)速度固定為3300rpm，提供相同的熱負荷，改變散熱器107的高度L2來測定散熱器107、51的流速以及各部位的溫度。圖5的橫軸表示將通道157的高度L3改變?yōu)?. OmmU. 5mm、1. 0mm、0. 5mm這四級。而且，關(guān)于散熱器51，以O(shè)mm表示通道157的高度L3。線201表示受熱面107b、5 Ib的溫度。線203表示底面22的位置B的溫度，線205 表示鍵盤邊框14的位置C的溫度。另外，線207、209表示散熱器107、51的出口的風速。線 207表示散熱器107、51的高度方向以及寬度方向的中心位置的風速，線209表示寬度方向上為中心位置、高度方向上為通道157的附近的位置的風速。由圖5可知，受熱面107b的溫度比受熱面51b低(線201)，底面22的位置B的溫度在搭載了散熱裝置100的情況下比搭載了散熱裝置50的情況下低(線20 。鍵盤邊框14的位置C的溫度在搭載了散熱裝置50的情況下比搭載了散熱裝置100的情況下稍低 (線20幻。但是，這種程度的溫度上升不會成為實質(zhì)問題，另外，可以通過將散熱裝置100 整體向下方移動配置來解決。關(guān)于風速，在散熱器107、51的高度方向的中央位置，兩者沒有差異(線207)，在通道157的附近的位置顯現(xiàn)出顯著的差異(線209)。在散熱裝置100 中，與散熱裝置50相比受熱面107b的溫度降低，因此，與散熱裝置50相比可以降低CPU的溫度，并且還可以降低底面22的溫度。由圖5可知，通道157的高度L3為1.0mm時散熱能力最高。該高度1.0mm相當于散熱片的間距。另外可知，在從0. 5m到2. Omm的整個范圍內(nèi)，散熱裝置100比散熱裝置50 的散熱能力高。當通道157的高度L3為0. 5mm時，散熱器107的高度L2變?yōu)?6. 5mm,通道 157的高度相對于散熱器107的高度的比例為3%。另外，當通道157的高度L3為2. Omm 時，散熱器的高度L2變?yōu)?5mm，通道157的高度相對于散熱器107的高度的比例為13%。S卩，散熱裝置100通過形成散熱器的高度的3%到13%的范圍的高度的通道，可以使散熱能力比相同高度的散熱裝置50提高。另外，在將散熱裝置100與散熱裝置50設(shè)為相同散熱能力的情況下，可以降低散熱風扇101的旋轉(zhuǎn)速度，因此可以謀求噪音和消耗電力的減少。而且，在設(shè)為相同散熱能力時，可以進一步降低散熱裝置100的高度來謀求小型化。散熱裝置100相對于散熱裝置50盡管散熱器的高度降低，但是散熱能力提高的理由如下。對使散熱風扇101旋轉(zhuǎn)時的空氣室110內(nèi)的動壓分布進行模擬分析時可知，在散熱裝置50中，在圖6的位置D產(chǎn)生較大的動壓，在位置E也產(chǎn)生比位置D小但是比其它位置大的動壓。而且可知，在與散熱器107、105的位置D、E對應(yīng)的空氣流路中，流速不加快到與高動壓對應(yīng)的程度。其原因在于，在離心式的散熱風扇中，在葉片的排出側(cè)發(fā)生較大的渦流，在散熱片形成的空氣流路的入口，空氣形成渦流而妨礙空氣順暢通過。與此相對，當設(shè)置通道157時消除了渦流，空氣可以順暢地進入在散熱片之間形成的空氣流路，因此如線209所示，在圖 4(A)中以范圍140表示的通道157的附近的各空氣流路的位置的流速上升，可以降低散熱片的熱阻。而且，受熱面107a本身也通過通道157的空氣散熱，因此有助于散熱能力的提尚ο至此，表示了通過散熱器107的受熱面107a和通道蓋111形成通道157的例子， 但是本發(fā)明也可以將通道形成為散熱器的一部分。圖7是說明具備通道的散熱器的圖。在圖7(A)的散熱器301中，在結(jié)合了多個散熱片309的一端的內(nèi)壁307和散熱器301的外壁 305之間形成了通道303。多個散熱片309的另一端與具備受熱面311的外壁結(jié)合。
在與散熱片309的面垂直的方向上狹縫狀地形成了通道303。此外，通道303也可以作為完整的狹縫狀的開口而形成，或者出于增強的目的，也可以將外壁305和內(nèi)壁303 部分地結(jié)合。在位于散熱器301的下側(cè)的受熱面311上結(jié)合散熱管313、315。散熱管313、 315取得的熱量通過多個散熱片309被傳導給空氣。在散熱器301中，在通道303附近的范圍310所表示的各空氣流路中的空氣的流通變得順暢，散熱能力提高。圖7(B)的散熱器351中，在具備受熱面359的外壁和內(nèi)壁355之間結(jié)合多個散熱片361，在具備受熱面365的外壁和內(nèi)壁357之間結(jié)合多個散熱片363。在內(nèi)壁35和內(nèi)壁 357之間，在與散熱片361、363的面垂直的方向上狹縫狀地形成了通道353。在受熱面359 上結(jié)合散熱管367，在受熱面365上結(jié)合散熱管369。并且，受熱面359從散熱管367取得的熱量通過散熱片361傳導給空氣，散熱管 369取得的熱量通過散熱片363傳導給空氣?？梢酝ㄟ^使與更高溫的受熱面結(jié)合的散熱片的高度增高的方式，決定高度方向上的通道353的位置。在散熱器351中，通道353的附近的范圍360表示的各空氣流路中的空氣的流通變得順暢，散熱能力提高。至此，根據(jù)附圖所示的特定實施方式說明了本發(fā)明，但是，本發(fā)明不限于附圖所示的實施方式，只要起到本發(fā)明的效果，當然可以采用此前已知的任意結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種散熱裝置，其特征在于，具有容納在空氣室中的離心式風扇；被配置在所述離心式風扇的周邊，具有為形成多條空氣流路而與第一側(cè)壁和第二側(cè)壁結(jié)合的多個散熱片的散熱器；以及在相對于所述多個散熱片的面垂直的方向上狹縫狀延伸的通道， 通過所述離心式風扇加壓后的空氣經(jīng)由所述多條空氣流路和所述通道被排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于，由所述第一側(cè)壁和構(gòu)成所述空氣室的罩殼形成了所述通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于， 所述通道形成為所述散熱器的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的散熱裝置，其特征在于， 在所述第二側(cè)壁上結(jié)合散熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的散熱裝置，其特征在于， 所述散熱片的間隔與所述通道的高度大致相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的散熱裝置，其特征在于， 所述通道的高度為所述散熱器的高度的3%以上且為13%以下。
7.一種電子設(shè)備，其特征在于，具有 系統(tǒng)機箱；在所述系統(tǒng)機箱的內(nèi)部發(fā)熱的電子器件； 在所述系統(tǒng)機箱中搭載的空氣室內(nèi)配置的離心式風扇； 配置在所述離心式風扇的周邊，具備多個散熱片的散熱器；以及為使通過所述離心式風扇加壓后的空氣的一部分通過而在相對于所述散熱片的面垂直的方向上狹縫狀延伸的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述電子器件包含處理器，具有與所述處理器和所述散熱器結(jié)合的散熱管。
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，具有 系統(tǒng)機箱；在所述系統(tǒng)機箱的內(nèi)部發(fā)熱的電子器件； 離心式風扇；以及散熱器，其具備形成使通過所述離心式風扇加壓后的空氣通過的多條空氣流路的多個散熱片、和為使所述加壓后的空氣通過而在相對于所述散熱片的面垂直的方向上狹縫狀延伸的通道。
10.一種與離心式風扇組合使用的散熱器，其特征在于， 具有第一側(cè)壁；第二側(cè)壁；為形成多條空氣流路而與所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁結(jié)合的多個散熱片；以及在相對于所述散熱片的面垂直的方向上狹縫狀延伸的通道， 通過所述離心式風扇加壓后的空氣能夠通過所述空氣流路和所述通道。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子設(shè)備的散熱裝置以及電子設(shè)備。該散熱裝置是一種高效率的散熱裝置。在空氣室(110)中容納離心式風扇(101)。散熱器(107)被配置在離心式風扇的附近，在吸熱面(107a和107b)上結(jié)合多個散熱片而形成了多條空氣流路。狹縫狀的通道(157)在相對于多個散熱片的面垂直的方向上延伸。通過離心式風扇加壓后的空氣經(jīng)由多個散熱片之間和各通道從排氣口(16)被排出。
文檔編號H05K7/20GK102438429SQ201110264250
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者上村拓郎, 安達貴光, 田角和也 申請人:聯(lián)想(新加坡)私人有限公司