专利名称：电子设备的散热装置以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在电子设备中使用的高效率的散热装置，更详细来说，涉及能够抑制电子设备的机箱温度的上升的散热装置。
背景技术：
笔记本型个人计算机(以后称为笔记本PC)等便携式电子设备，近年来处理器或视频芯片等电子器件的性能提高，或者机箱的安装密度上升，导致发热量不断增大。在机箱的内部容纳的电子器件为了维持功能而需要使工作中的温度不超过允许值。而且，由于笔记本PC用手拿或者放在膝上来操作，因此需要抑制机箱的温度上升。出于这种目的，在笔记本PC的内部搭载由散热器、散热管以及散热风扇等构成的散热装置，通过散热器对从外部取入的空气进行热交换然后强制地排出，由此从内部进行散热或者冷却。在散热器上经由散热管结合了在电子设备中发热量最多的处理器，因此温度上升。另外，散热器被配置在机箱附近，因此使机箱的温度上升。专利文献1公开了适用于笔记本PC的散热系统。该文献的散热系统，在散热器的附近设置吸气口和金属板(plate)，用从吸气口吸入的外部空气从金属板散热来抑制机箱的温度上升。专利文献2公开了一种电子设备冷却装置，其通过在电子设备的内部倾斜地保持冷却用的轴流式风扇来将空气引导至排气口，防止CPU附近的键盘的局部加热。专利文献3公开了使空气流动顺畅，提高散热性能的散热器。该文献中记载的散热器具备可安装在热源上的受热板、设置在受热板上的散热部、为了能够对散热部吹送冷却空气而设置的冷却风扇。散热部具备在受热板上以预定间隔直立设置的导热板、和在各导热板之间在铅直方向上配置的散热片，在散热片的下端和受热板之间形成了冷却空气的吸排气用空间。为了提高散热装置的散热能力，一般使散热风扇的风量(单位CFM)增大来降低散热器的热阻，或者使散热器的散热面积增大。散热风扇的风量可以通过使叶片的直径增大或者使旋转速度上升来增大，但是，在将这种方法应用于笔记本PC的情况下，在尺寸、消耗电力以及噪音等方面存在限制。散热器的散热能力通过增大与空气接触的散热片的散热面积而提高，但是在笔记本PC中采用时在尺寸方面存在限制。当设计散热系统时，基于根据电子器件的发热量(W) 和散热器的上升温度CC )而计算出的对散热器要求的热阻值CC /W)，计算散热器的散热面积。在通过散热风扇向散热器强制吹送空气的强制散热方式中，越提高通过散热片间的空气的流速，热阻越减小，散热能力越高。因此，通过提高空气的流速，对于相同散热能力，可以进一步减小散热器的散热面积，对于相同散热面积，可以进一步降低散热器的温度。在以往的散热系统的思路中，在能够向机箱中容纳的范围内决定散热器的构造，为了使散热器的风速增大，增大散热风扇的叶片的直径或者增大转速。在当前的笔记本PC中搭载的散热系统，在要求轻型化、薄型化以及小型化的同时需要能够应对发热量的增大。而且，也要求减少噪音以及消耗电力。通过现有的方法实现具有这样的多种要求的散热系统，达到了极限。在多数笔记本PC中，在散热风扇中采用适合于容纳在薄型机箱内的离心式风扇。 离心式风扇从叶片的轴方向吸气，向与轴垂直的方向排气。离心式风扇中，有时空气流向直角方向弯曲，与轴流式风扇相比，在叶片的排出侧附近发生大的涡流。若该涡流为整流，则认为会妨碍本来应该获得的散热片间的流速，通过抑制涡流，能够降低散热器的热阻。专利文献1的方法对于抑制机箱的温度上升来说是有效的，但是无法使散热器的散热性能提高。另外，专利文献1的方法将吸气口设置在散热器附近的预定位置，因此，有时为了调整整体的空气平衡需要花费工夫。另外，在金属板和机箱的底面之间形成空气的流路，因此，机箱相应地变厚。专利文献1 日本特开2008-112225号公报专利文献2 日本特开2000-227822号公报专利文献3 日本特开2007-427 号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供适合于轻型化、薄型化以及小型化的散热装置。本发明的目的还在于提供使散热能力提高的散热装置。本发明的目的还在于提供可以谋求噪音以及消耗电力的减少的散热装置。本发明的目的还在于提供可以抑制机箱的温度上升的散热装置。本发明的目的还在于提供采用了这种散热装置的电子设备。在散热装置的空气室内容纳了离心式风扇，在其周边配置了散热器。散热器具备为形成多条空气流路而与第一侧壁和第二侧壁结合的多个散热片。以在相对于多个散热片的面垂直的方向上延伸的方式形成了狭缝状的通道。通过离心式风扇加压后的空气经由多个散热片间和通道被排出。通道抑制通过离心式风扇引起的散热器入口处的涡流，空气顺畅地在空气流路中通过，使得空气流通性提高。通道可以由第一侧壁和构成空气室的罩壳形成。通道还可以形成为散热器的一部分。可以在第二侧壁上结合散热管。可以使散热片的间隔与通道的高度大致相等。另外， 通道的高度可以为散热器的高度的3%以上且为13%以下。通过本发明提供了适合于轻型化、薄型化以及小型化的散热装置。而且，通过本发明提供了使散热能力提高的散热装置。而且，通过本发明提供了可以谋求噪音以及消耗电力的减少的散热装置。而且，通过本发明提供了可以抑制机箱的温度上升的散热装置。而且，通过本发明提供了采用了这种散热装置的电子设备。
图1是从前方以及后方观察本发明的实施方式的笔记本PC的立体图。图2是本实施方式的散热装置的俯视图。图3是本实施方式的散热装置的局部立体图。图4是示意性地表示将图2(A)的散热装置翻转后安装在系统机箱中的状态下的从A-A方向观察到的截面的图。图5是说明散热装置的散热能力的图。图6是说明空气室内的空气流的滞留情形的图。
图7是表示在散热器中形成了通道的例子的图。符号说明10 笔记本 PC15系统机箱100散热装置101散热风扇105、107、301、351 散热器109风扇盖110空气室111通道盖125、127、129、313、315、367、369 散热管151 罩壳309、361、363 散热片
具体实施例方式图I(A)以及图I(B)是从前方以及后方观察本发明的实施方式的笔记本PC的立体图。笔记本PClO处于将保持液晶显示器装置(IXD) 12的显示器机箱11从系统机箱15 打开的状态。在系统机箱15的内部容纳有中央运算处理装置(CPU)、图形处理单元(GPU)、 主存储器以及硬盘驱动器(HDD)等大量电子器件。这些电子器件在工作过程中温度上升而成为发热源，使得系统机箱15内部的温度上升。在系统机箱15的表面，被掌托21和键盘边框14包围地配置了键盘20。另外，在系统机箱15的侧面安装有光盘驱动器(ODD) 13，而且形成了排气口 16、17以及吸气口 18、 19。在系统机箱15的内部容纳了强制风冷式散热装置，其从吸气口 18、19强制吸入外部空气并从排气口 16、17排气，由此使内部的热量散出。图2是本实施方式的强制风冷式散热装置100的俯视图。图3是本实施方式的散热装置100的局部立体图。图2(A)表示在罩壳151上安装了风扇盖109和通道盖111的状态，图2(B)表示在罩壳151的上方的部分拆除了风扇盖109以及通道盖111的状态，图 3(A)与图2㈧对应，图3(B)表示从图3(A)的状态分解了通道盖111的情形。风扇盖109和通道盖111在被安装在罩壳151上时，成为罩壳151的一部分而形成空气室。在罩壳151中安装有离心式的散热风扇101和散热器105、107。在将散热装置 100安装在系统机箱15中时，散热器107的空气出口与系统机箱15的排气口 16位置对齐， 散热器105的空气出口与排气口 17位置对齐。散热风扇101从设置在旋转轴103的上下位置处的风扇盖109以及罩壳151的吸气口吸入通过吸气口 18、19从外部流入的空气，向叶片的半径方向排出。在一个例子中，散热风扇101的叶片的直径为50mm，旋转速度为3300rpm。从散热风扇101排出的空气进入散热器105、107，通过排气口 16、17被排放到系统机箱15的外部。散热管125与受热部123和散热器107热耦合，散热管127与受热部121和散热器107的吸热面热耦合，散热管1 与受热部121和散热器105的吸热面热耦合。散热管 129还与罩壳113热耦合。在将散热装置100安装在系统机箱15中时，通过受热部123在位置163与GPU以及南桥热接触，通过受热部121在位置161与CPU热接触。罩壳151、散热器105、107分别由铝或铜等热传导率高的金属材料形成。散热器 105、107为了使金属材料与空气的接触面积增大来提高热交换率，在内部通过多个散热片形成了狭缝状的多条空气流路。散热片由薄平板形成，平行配置以便形成预定间距的空气流路，与在散热器105、107的高度方向、即上下方向设置的侧壁结合。在一例中，散热片的间距为1mm。此外，关于散热器105、107，将散热风扇101的旋转轴103的方向称为高度方向，将与散热片的平面垂直的方向称为宽度方向，将空气在空气流路中流动的方向称为深度方向。当散热风扇旋转时，受热部123获得的热量通过散热管125以及散热器107被释放，受热部121获得的热量通过散热管127、129以及散热器 105、107被释放。此外，从吸气口 18、19流入的空气与机箱内部的电子器件接触后流入散热装置100的空气室，因此，散热装置100不仅可以释放从受热部121、123获得的热量，还可以释放容纳在系统机箱15内部的其它电子器件的热量。图4(A)是示意性地表示将图2(A)的散热装置100翻转后安装在系统机箱15中的状态下的从A-A方向观察到的截面的图。图4(B)表示将现有的散热装置50安装在相同系统机箱15中时的相同位置的截面。图4(A)与图4(B)的不同点仅为散热器107的高度不同；在图4(A)中设置了通道盖111，在与散热器107的一个受热面107a之间形成了通道 157。在图4(A)、(B)中，在键盘边框14和系统机箱15的底面22之间配置了散热装置 100。在罩壳151上形成吸气口 153，在风扇盖109上形成吸气口 155。在图4(A)中，在通过罩壳151、风扇盖109以及通道盖111形成的空气室110的内部配置散热风扇101，在图 4(B)中，在通过罩壳151以及风扇盖109形成的空气室110的内部配置散热风扇101。在空气室110的排气口 16侧，在图4(A)中配置散热器107，在图4(B)中配置散热器51。在散热器107的另一个受热面107b上结合散热管125、127。具有受热面107a、 107b的散热器107的侧壁与散热片结合。现有的散热器51高度为Li，本实施方式中的散热器107高度为L2(L2<L1)。通道盖111被配置在与受热面107a对应的范围内。散热器 107和散热器51除了高度以外为相同的结构。当把通道157的高度设为L3时，存在Ll = L2+L3的关系。即，散热装置100和散热装置50的罩壳的高度相同。跨越散热器107的宽度方向或与散热片的平面垂直的方向的整体，以相同高度形成了狭缝状的通道157。此外，为了增强机械强度，可以从受热面107a 局部地支撑通道盖111。现有的散热器51的高度Ll在一例中为17mm。本实施方式的散热器107的高度L2在一例中为16mm，此时，通道157的高度变为1mm。此外，在图中表示了仅针对散热器107设置了通道157的例子，但是，针对散热器105也可以用通道盖同样地设置通道。在散热装置100中，当散热风扇101旋转时，从吸气口 153、155流入到空气室110 的空气通过散热器107以及排气口 16后被排出到系统机箱15之外。在散热装置100中， 一部分空气通过通道157被排出，但是在散热装置50中，仅通过散热器51被排出。图5是通过实验将散热装置100的散热能力与散热装置50进行比较来说明的图。 在实验中，关于散热装置100、50，将散热风扇101的旋转速度固定为3300rpm，提供相同的热负荷，改变散热器107的高度L2来测定散热器107、51的流速以及各部位的温度。图5的横轴表示将通道157的高度L3改变为2. OmmU. 5mm、1. 0mm、0. 5mm这四级。而且，关于散热器51，以Omm表示通道157的高度L3。线201表示受热面107b、5 Ib的温度。线203表示底面22的位置B的温度，线205 表示键盘边框14的位置C的温度。另外，线207、209表示散热器107、51的出口的风速。线 207表示散热器107、51的高度方向以及宽度方向的中心位置的风速，线209表示宽度方向上为中心位置、高度方向上为通道157的附近的位置的风速。由图5可知，受热面107b的温度比受热面51b低(线201)，底面22的位置B的温度在搭载了散热装置100的情况下比搭载了散热装置50的情况下低(线20 。键盘边框14的位置C的温度在搭载了散热装置50的情况下比搭载了散热装置100的情况下稍低 (线20幻。但是，这种程度的温度上升不会成为实质问题，另外，可以通过将散热装置100 整体向下方移动配置来解决。关于风速，在散热器107、51的高度方向的中央位置，两者没有差异(线207)，在通道157的附近的位置显现出显著的差异(线209)。在散热装置100 中，与散热装置50相比受热面107b的温度降低，因此，与散热装置50相比可以降低CPU的温度，并且还可以降低底面22的温度。由图5可知，通道157的高度L3为1.0mm时散热能力最高。该高度1.0mm相当于散热片的间距。另外可知，在从0. 5m到2. Omm的整个范围内，散热装置100比散热装置50 的散热能力高。当通道157的高度L3为0. 5mm时，散热器107的高度L2变为16. 5mm,通道 157的高度相对于散热器107的高度的比例为3%。另外，当通道157的高度L3为2. Omm 时，散热器的高度L2变为15mm，通道157的高度相对于散热器107的高度的比例为13%。S卩，散热装置100通过形成散热器的高度的3%到13%的范围的高度的通道，可以使散热能力比相同高度的散热装置50提高。另外，在将散热装置100与散热装置50设为相同散热能力的情况下，可以降低散热风扇101的旋转速度，因此可以谋求噪音和消耗电力的减少。而且，在设为相同散热能力时，可以进一步降低散热装置100的高度来谋求小型化。散热装置100相对于散热装置50尽管散热器的高度降低，但是散热能力提高的理由如下。对使散热风扇101旋转时的空气室110内的动压分布进行模拟分析时可知，在散热装置50中，在图6的位置D产生较大的动压，在位置E也产生比位置D小但是比其它位置大的动压。而且可知，在与散热器107、105的位置D、E对应的空气流路中，流速不加快到与高动压对应的程度。其原因在于，在离心式的散热风扇中，在叶片的排出侧发生较大的涡流，在散热片形成的空气流路的入口，空气形成涡流而妨碍空气顺畅通过。与此相对，当设置通道157时消除了涡流，空气可以顺畅地进入在散热片之间形成的空气流路，因此如线209所示，在图 4(A)中以范围140表示的通道157的附近的各空气流路的位置的流速上升，可以降低散热片的热阻。而且，受热面107a本身也通过通道157的空气散热，因此有助于散热能力的提尚ο至此，表示了通过散热器107的受热面107a和通道盖111形成通道157的例子， 但是本发明也可以将通道形成为散热器的一部分。图7是说明具备通道的散热器的图。在图7(A)的散热器301中，在结合了多个散热片309的一端的内壁307和散热器301的外壁 305之间形成了通道303。多个散热片309的另一端与具备受热面311的外壁结合。
在与散热片309的面垂直的方向上狭缝状地形成了通道303。此外，通道303也可以作为完整的狭缝状的开口而形成，或者出于增强的目的，也可以将外壁305和内壁303 部分地结合。在位于散热器301的下侧的受热面311上结合散热管313、315。散热管313、 315取得的热量通过多个散热片309被传导给空气。在散热器301中，在通道303附近的范围310所表示的各空气流路中的空气的流通变得顺畅，散热能力提高。图7(B)的散热器351中，在具备受热面359的外壁和内壁355之间结合多个散热片361，在具备受热面365的外壁和内壁357之间结合多个散热片363。在内壁35和内壁 357之间，在与散热片361、363的面垂直的方向上狭缝状地形成了通道353。在受热面359 上结合散热管367，在受热面365上结合散热管369。并且，受热面359从散热管367取得的热量通过散热片361传导给空气，散热管 369取得的热量通过散热片363传导给空气。可以通过使与更高温的受热面结合的散热片的高度增高的方式，决定高度方向上的通道353的位置。在散热器351中，通道353的附近的范围360表示的各空气流路中的空气的流通变得顺畅，散热能力提高。至此，根据附图所示的特定实施方式说明了本发明，但是，本发明不限于附图所示的实施方式，只要起到本发明的效果，当然可以采用此前已知的任意结构。
权利要求
1.一种散热装置，其特征在于，具有容纳在空气室中的离心式风扇；被配置在所述离心式风扇的周边，具有为形成多条空气流路而与第一侧壁和第二侧壁结合的多个散热片的散热器；以及在相对于所述多个散热片的面垂直的方向上狭缝状延伸的通道， 通过所述离心式风扇加压后的空气经由所述多条空气流路和所述通道被排出。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，由所述第一侧壁和构成所述空气室的罩壳形成了所述通道。
3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于， 所述通道形成为所述散热器的一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的散热装置，其特征在于， 在所述第二侧壁上结合散热管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于， 所述散热片的间隔与所述通道的高度大致相等。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的散热装置，其特征在于， 所述通道的高度为所述散热器的高度的3%以上且为13%以下。
7.一种电子设备，其特征在于，具有 系统机箱；在所述系统机箱的内部发热的电子器件； 在所述系统机箱中搭载的空气室内配置的离心式风扇； 配置在所述离心式风扇的周边，具备多个散热片的散热器；以及为使通过所述离心式风扇加压后的空气的一部分通过而在相对于所述散热片的面垂直的方向上狭缝状延伸的通道。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于， 所述电子器件包含处理器，具有与所述处理器和所述散热器结合的散热管。
9.一种电子设备，其特征在于，具有 系统机箱；在所述系统机箱的内部发热的电子器件； 离心式风扇；以及散热器，其具备形成使通过所述离心式风扇加压后的空气通过的多条空气流路的多个散热片、和为使所述加压后的空气通过而在相对于所述散热片的面垂直的方向上狭缝状延伸的通道。
10.一种与离心式风扇组合使用的散热器，其特征在于， 具有第一侧壁；第二侧壁；为形成多条空气流路而与所述第一侧壁和所述第二侧壁结合的多个散热片；以及在相对于所述散热片的面垂直的方向上狭缝状延伸的通道， 通过所述离心式风扇加压后的空气能够通过所述空气流路和所述通道。
全文摘要
本发明提供一种电子设备的散热装置以及电子设备。该散热装置是一种高效率的散热装置。在空气室(110)中容纳离心式风扇(101)。散热器(107)被配置在离心式风扇的附近，在吸热面(107a和107b)上结合多个散热片而形成了多条空气流路。狭缝状的通道(157)在相对于多个散热片的面垂直的方向上延伸。通过离心式风扇加压后的空气经由多个散热片之间和各通道从排气口(16)被排出。
文档编号H05K7/20GK102438429SQ201110264250
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月21日
发明者上村拓郎, 安达贵光, 田角和也 申请人:联想(新加坡)私人有限公司