CN101031195B - 具有离心式风扇的散热器 - Google Patents

Abstract

一种具有离心式风扇的散热器，包括：规定形状的盖子，所述盖子包括空气进入口和空气排出口；热连接到要冷却的热量产生部件的热量接收块；底部，所述底部具有极好的传热能力、热连接到热量接收块的一个表面上、以及接合到盖子以形成空间部分；散热片部分，所述散热片部分包括容纳在空间部分内、热连接到底部的多个片，并且具有包括至少一个空气流入部分的规定形状；以及离心式风扇，所述离心式风扇的旋转轴被布置在从空气进入口吸入空气的散热片部分的空气流入部分附近，产生通过散热片部分的相邻片之间所形成的空间的气流，并且产生沿着盖子的内壁朝向空气排出口的另一种气流。

Description

具有离心式风扇的散热器

技术领域

本发明涉及一种具有多个散热片和离心式风扇的散热器，更具体地，涉及一种传热效率极好的具有离心式风扇的紧凑的散热器，所述散热器具有大通风量。

背景技术

由于装置的热密度(heat density)以及CPU、装置或类似装置所产生的热量增加，因此需要开发具有高性能的传热效率极好的散热器。此外，由于电子装置(例如个人计算机、游戏装置或类似装置)的高度受到限制，因此需要开发具有低噪音的传热效率极好的紧凑的散热器。已广泛使用具有低制造成本的由铝制挤压材料制成的散热器。由于由铝制挤压材料制成的散热器被制造为一个单元，其中热量接收块和散热片形成一体，因此易于制造。然而，由铝制挤压材料制成的散热器所具有的技术问题在于，散热片之间的间距由于制造技术被限制到特定程度，因此，难于生产具有精细间距的散热片。

难于满足热量接收块和散热片的组合所产生的热量的增加，造成散热器使用热管。具有热量接收块和多个热管的散热器被广泛使用，其中热管的一端被连接到热量接收块，并且多个散热片以将热管垂直布置并插入散热薄片内的方式被固定在热管上。以上述方式使用的热管使得散热面积增加，并且提高散热片效率，从而能够逸散大量所产生的热量。

热管的内部中设有变为用于工作流体的流动通道的空间。空间内所容纳的工作流体的功能为造成相变，例如蒸发、冷凝或类似功能以及运动，从而传送热量。更具体地，工作流体通过热量产生部件所产生并通过形成热管的材料传送的热量在吸热侧蒸发，接着，已蒸发的工作流体朝着热管的散热侧移动。已蒸发的工作流体在散热侧被冷却而返回到其液相。因此，液相工作流体会循环回热管的吸热侧。热量通过工作流体的相变以及运动被传送。

通常，在具有热量接收块和多个热管的散热器中，其中热管的一端被连接到热量接收块，并且多个散热片以将热管垂直布置并插入散热薄片内的方式被固定在热管上，风扇被设置到层叠的散热片的垂直侧，以有效地冷却要冷却的元件所产生的热量经由热管传送至其的散热片(参考日本专利申请公开出版物第平11-351769号；日本专利申请公开出版物第2001-210767号)。

然而，如上所述具有冷却风扇的传统散热器的垂直侧具有与垂直设置的冷却风扇相同的高度，因此风扇的高度变得很高。当上述散热器被应用于电子装置(例如个人计算机、游戏装置或类似装置)中时，所述散热器的高度受到限制，散热片的高度不得不变得更低。更具体地，使用水平方向尺寸较长的散热器以具有水平方向较宽的散热片。为了冷却具有水平方向尺寸较宽的薄片的散热器，不得不设置许多具有小直径的风扇，因此风扇的数量变得很大而造成很大的噪音。此外，空气排出口的尺寸变得很大，造成具有适当布置的各种端子的盒为大尺寸。

另外，由于许多热量产生装置被设置在所述盒内而影响较高的性能，因此必须更有效地降低盒内的温度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种紧凑的散热器，所述散热器设有具有低噪声且散热性极好的离心式风扇，从而即使在所述散热器被使用于限制其高度的电子装置(例如个人计算机、游戏设备或类似装置)中时总体上也可以更有效地降低盒内的温度。

本发明人为了克服传统技术中的问题已经进行了透彻地研究。结果，变得很清楚，当包括以规定距离层叠的多个薄片的散热片部分的形状被制成具有面向所述离心式风扇的部分圆形面，并且除了通过所述薄片的气流之外，在盖子和所述散热片部分被热连接至其上的底部所形成的空间部分中还产生沿着所述盖子的内壁朝着空气排出口快速行进的气流时，所述盒内的空气通风量显著增加以更有效地降低所述盒内的温度。

更具体地，以使所述离心式风扇的一侧面向以规定间距层叠的所述散热薄片中的气体流入部分的所述部分圆形面、并且所述离心式风扇的另一侧直接面向所述盖子的内壁的方式将所述离心式风扇设置在所述空间部分内。因此，气流通过所述离心式风扇在面向所述盖子内壁的一侧产生并沿着所述盖子内壁朝着所述空气排出口运送。

根据研究结果提出本发明。具有离心式风扇的散热器的第一实施例包括：

规定形状的盖子，所述盖子包括空气进入口和空气排出口；

热连接到要冷却的热量产生部件的热量接收块；

底部，所述底部具有极好的传热能力、热连接到所述热量接收块的一个表面上、以及接合到所述盖子以形成空间部分；

散热片部分，所述散热片部分包括容纳在所述空间部分内、热连接到所述底部的多个片，并且具有包括至少一个空气流入部分的规定形状；以及

离心式风扇，所述离心式风扇的旋转轴被布置在从所述空气进入口吸入空气的所述散热片部分的空气流入部分附近，产生通过所述散热片部分的相邻片之间所形成的空间的气流，并且产生沿着所述盖子的内壁朝向所述空气排出口的另一种气流。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第二实施例中，所述散热片部分具有由以规定间隙层叠的多个薄片所形成的片周边侧部，所述片周边侧部包括至少面向所述离心式风扇的空气流入部分的部分圆形面、连接到所述部分圆形面并沿着所述盖子的内壁延伸的弯曲面、以及面向所述空气排出口的排出面。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第三实施例中，所述离心式风扇被布置成使所述离心式风扇的外表面的一部分面向所述空气流入部分的所述部分圆形面，并且所述离心式风扇的外表面的其余部分面向所述盖子的内壁，以及所述离心式风扇产生所述另一种气流，所述气流开始于所述盖子内壁的规定位置处并沿着所述盖子内壁朝着所述空气排出口行进。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第四实施例中，所述盖子具有表面过渡部分，所述表面过渡部分位于内壁对应于所述空气流入部分的所述部分圆形面的边界部分以及所述散热片部分的弯曲面的位置处，所述表面过渡部分沿着所述盖子内壁产生所述另一种气流。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第五实施例中，所述散热片部分进一步包括另一片周边侧部，所述另一片周边侧部包括直接接触所述盖子内壁的平面，所述平面的一端部为所述另一种气流的开始点。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第六实施例中，所述空气排出口为通过所述薄片的空气和沿着所述盖子内壁行进的空气的共用口。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第七实施例中，分别布置通过所述薄片的空气的空气排出口以及沿着所述盖子内壁行进的空气的空气排出口。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第八实施例中，至少一个热管被热连接到所述热量接收块。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第九实施例中，所述空气排出口被布置成使空气直接被排到设置所述散热器的盒外。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第十实施例中，所述空气排出口包括单一空气排出口。

在本发明的具有离心式风扇的散热器的第十一实施例中，多个空气排出口被布置在所述散热器内。

附图说明

本发明的上述及其它的目的和特征在下文中从以下结合附图的说明将更充分地清楚呈现，其中一个实例作为例子来进行说明，其中：

图1是显示从前侧看到的本发明的具有离心式风扇的散热器的一个实施例的示意性透视图；

图2是显示从背侧看到的图1中所示的本发明的具有离心式风扇的散热器的实施例的示意性透视图；

图3(a)至图3(c)是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器的分解图，图3(a)显示盖子，图3(b)显示具有热连接至其上的以规定距离层叠的薄片的传热能力极好的底部，图3(c)显示离心式风扇；

图4是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的气流的视图；

图5是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的另一种气流的视图；以及

图6是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的气流的视图。

具体实施方式

参照图示详细说明本发明的具有离心式风扇的散热器。

具有离心式风扇的散热器的一个实施例包括：规定形状的盖子，所述盖子包括空气进入口和空气排出口；热连接到要冷却的热量产生部件的热量接收块；底部，所述底部具有极好的传热能力、热连接到所述热量接收块的一个表面、以及接合到所述盖子上以形成空间部分；散热片部分，所述散热片部分包括容纳在空间部分内、热连接到所述底部的多个片，并且具有包括至少一个空气流入部分的规定形状；以及离心式风扇，所述离心式风扇的旋转轴被布置在从空气进入口吸入空气的所述散热片部分的空气流入部分附近，产生通过所述散热片部分的相邻片之间所形成的空间的气流，并且产生沿着所述盖子的内壁朝向所述空气排出口的另一种气流。

图1是显示从前侧看到的本发明的具有离心式风扇的散热器的一个实施例的示意性透视图。图2是显示从背侧看到的图1中所示的本发明的具有离心式风扇的散热器的实施例的示意性透视图。

如图1中所示，具有离心式风扇的散热器1包括具有用于离心式风扇的空气进入口以及用于通过散热器的空气的空气排出口的规定形状的盖子2、以及热连接到热量接收块的一个表面并接合到盖子上以形成空间部分的底部3。离心式风扇4被设置在空气进入口中。在空气排出口中可以看到以规定距离层叠且容纳在空间部分内的一部分薄片5。

如图2中所示，热量接收块6被热连接到具有极好的传热能力的底部3的背面上。要冷却的热量产生部件被连接到底部。例如，在热量产生部件被定位成与散热器分隔开的情况下，热量产生部件的热量通过热管7传送到热量接收块6。如图2中所示，用于离心式风扇的空气进入口可以另外布置在散热器的背面中。尽管示出圆形的热管，然而可以使用板式热管，并且热管的数量不限于两个。

如图1和图2中所示，在空气排出口中提供未放置以特定距离层叠的多个薄片的空间。如稍后详细说明，例如，通过离心式风扇加速的气流沿着盖子内壁通过上述空间并被直接排到盒外。

图3(a)至图3(c)是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器的分解图，图3(a)显示盖子，图3(b)显示具有热连接至其上的以规定距离层叠的薄片的传热能力极好的底部，图3(c)显示离心式风扇。

如图3(a)中所示，例如，盖子2由树脂制成，盖子具有除空气排出口11之外形成为一个单元的侧壁。盖子在空气进入口10的上方具有表面过渡部分16，构成盖子侧壁的弯曲面在所述表面过渡部分处显著变化。

如图3(b)中所示，具有极好的传热能力的底部3具有大体对应于盖子的形状。更具体地，底部包括环状部3-1和部分3-2，其中离心式风扇在环状部3-1上被设置成面向以规定间隙层叠的多个薄片的空气流入部分的部分圆形面，以规定间隙层叠的多个薄片被设置在部分3-2上并热连接至其上。具有极好的传热能力的底部3具有对应于表面过渡部分16的周边过渡部分17，其中构成盖子侧壁的弯曲面在所述表面过渡部分处显著变化。

如图3(c)中所示，离心式风扇包括多个风扇(即，叶轮)4-1以及固定在盖子2的空气进入口10上的周边部分4-2。例如，当周边部分4-2在空气进入口10附近固定在盖子2上时，离心式风扇的风扇4-1从盖子2的外部插入并被设置在环状部3-1上。

如图3(b)中所示，散热片部分5包括由以规定间隙层叠的多个薄片所形成的周边侧部。更具体地，所述周边侧部包括空气流入部分12的部分圆形面、连接到部分圆形面13并沿着盖子内壁延伸的弯曲面、以及面向空气排出口的排出面14。此外，散热片部分5具有包括与盖子内壁直接接触的平面的另一周边侧部15。

除了包括以规定间隙层叠的多个薄片的散热片部分的上述特征之外，散热片部分可以包括在离心式风扇的轴向上互相平行设置的多个针状片(pin fin)，以形成与上述的片周边侧部中所述相同的侧面。可以沿着空气通道布置各自弯折成板状的片，使得空气在从空气流入部分(即，部分圆形面)至空气排出面的方向上通过片。任何形状均可以用作散热片部分，只要所述形状使空气通过离心式风扇能够从空气流入部分流动到空气排出面即可。

如图3(a)、图3(b)和图3(c)中所示的盖子、底部和离心式风扇相结合，以形成如图1和图2中所示的本发明的具有离心式风扇的散热器。

图4至图6显示本发明的具有离心式风扇的散热器中的气流。

如图4中所示，散热片部分5在本发明的具有离心式风扇的散热器1的侧部中被设置成仅面向离心式风扇4的一侧。当散热片部分被布置成环绕离心式风扇时，散热片部分的这种配置是由于气流阻力变得很大而减小空气量的事实。因此，可以克服传统问题，其中盒内的空气通风量减小以使周围温度升高，从而使装置的温度升高。

更具体地，通过具有离心式风扇的散热器中的两种气流使通风加速。一种气流为使空气流过散热片部分以与散热薄片进行热交换以冷却空气的气流，而另一种气流为使空气在通过沿着盖子内壁移走一部分散热片所形成的空间部分中加速行进的气流。换句话说，本发明的具有离心式风扇的散热器具有的技术理念是，使由离心式风扇从盖子的空气进入口所吸取的一部分空气沿着盖子内壁行进并被加速，并且直接从空气排出口朝着盒外排出。

由离心式风扇从盖子的空气进入口所吸取的一部分空气沿着盖子内壁行进并被加速、并且直接从空气排出口朝着盒外排出的这个特征能够冷却位于盒内的散热器附近的热量产生装置。换句话说，位于盒内的散热器附近的热量产生装置可以与要冷却的热量产生部件一起被冷却。

图4是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的气流的视图，其中使由离心式风扇从盖子的空气进入口所吸取的一部分空气沿着盖子内壁行进并被加速，并且直接从空气排出口朝着盒外排出。

如图4中所示，如上所述，没有面向离心式风扇的散热片部分的周边侧部面向盖子的内壁。包括平面的另一周边侧部15与盖子内壁直接接触。因此，离心式风扇所产生的一部分气流如箭头18所标示沿着盖子的部分圆形面的内壁流动，并接着被表面过渡部分16加速，其中构成盖子内壁的弯曲面在所述表面过渡部分处如箭头19所标示显著变化以形成很大的气流。因此，已加速的大的气流朝着空气排出口行进，并且从空气排出口直接排到盒外。

表面过渡部分的形状与散热片部分的周边侧部的边界部分21的形状优选地一起被以流体动力学方式设计成使气流变为大的加速流，其中构成盖子内壁的弯曲面在所述表面过渡部分处进行变化，所述散热片部分的周边侧部被连接到空气流入部分的部分圆形面并沿着盖子内壁延伸。

图5是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的另一种气流的视图，其中气流通过面向离心式风扇的散热片部分。使由离心式风扇从盖子的空气进入口吸取并朝着空气流入部分的部分圆形面行进的空气如箭头22所标示径向地通过散热薄片。如箭头22所标示的气流变化方向并朝着空气排出口缓慢流动。例如，热量产生部件的热量由热管7传送到热量接收块6并继而至散热薄片。上述的气流通过散热薄片并朝着空气排出口传送热量及将热量排到盒外。

图6是用于说明本发明的具有离心式风扇的散热器中的气流的视图。如图6中所示，产生两种气流，一种气流通过参照图4已说明，其中使气流沿着盖子内壁行进并被加速，并且直接从空气排出口朝着盒外排出，而另一种气流通过参照图5已说明，其中使气流径向通过散热薄片，并且通过热量接收块6将热量从热量产生部件朝着空气排出口传送并排到盒外。因此，热连接到热量接收块的热量产生部件以及位于散热器附近的热量产生装置的热量可以被有效地排到盒外。

热量接收块6由具有极好的传热能力的金属材料制成，例如铝、铜或类似材料。热量接收块的形状可以对应于热量产生装置的形状从圆柱体状、正方体柱状、多边形柱状或类似形状中适当地进行选择。当热量接收块被连接到具有不同高度的多个热量产生装置时，可以在所述热量接收块的热量接收面上形成凹进部或突出部。

如上所述，对应的沟槽部可以在热量接收块中形成到热管以扩大所述热量接收块与所述热管之间的接触面积，以便帮助热量接收块与热管之间的热连接，从而改善传热能力。尽管不限于此，然而优选地是圆形式热管。

根据本发明的具有离心式风扇的散热器，离心式风扇被布置成使离心式风扇的一侧面向以规定间隙层叠的多个薄片中的空气流入部分的部分圆形面，离心式风扇的另一侧直接面向盖子的内壁。由于本发明的上述特征，空气朝着空气排出口流过以规定间隙层叠的多个薄片，同时在面向内壁的一侧中通过离心式风扇产生沿着盖子内壁朝向空气排出口的另一种气流。优选地加速沿着内壁的气流。

更具体地，从热量产生装置传送到热量接收块的热量被传送到以规定间隙层叠的多个薄片，并且传送到多个薄片的热量通过离心式风扇因气流朝着空气排出口移动通过空气流入部分并接着排到盒外。除了上述内容之外，通过离心式风扇在直接面向盖子内壁的一侧中沿着盖子内壁朝着空气排出口产生加速气流。盒内的空气被离心式风扇吸入散热器内，并且通过加速气流沿着盖子内壁从空气排出口排到盒外。因此，由于盒内的空气通过加速气流被直接排到盒外，因此通风量由于热量产生装置所产生的热量而增加以降低盒内的全部空气的温度升高。

本发明不限于上述的实施例，并且在不偏离本发明的范围的前提下可以进行各种变更及修改。

本申请基于在2006年3月2日提出申请的日本专利申请第2006-56262号，该申请的整体内容在此清楚地并入本文供参考。

Claims (8)

1.一种具有离心式风扇的散热器，包括：

规定形状的盖子，所述盖子包括空气进入口和空气排出口；

热连接到要冷却的热量产生部件的热量接收块；

导热的底部，其热连接到所述热量接收块的一个表面上、以及接合到所述盖子，空间部分设置在所述底部和所述盖子之间；

散热片部分，所述散热片部分包括容纳在所述空间部分内、热连接到所述底部的多个层叠的薄片，并且包括至少一个空气流入部分的规定形状；

向外的气流通道，其设置在所述空间部分内并且在所述盖子的内壁和所述散热片部分的所述多个层叠的薄片的周边端部之间；以及

离心式风扇，所述离心式风扇的旋转轴被布置在所述散热片部分的空气流入部分附近，所述离心式风扇从所述空气进入口吸入空气，产生通过设置在所述散热片部分的相邻层叠的片之间的空间的第一向外气流，并且产生在所述向外气流通道中沿着所述盖子的内壁朝向所述空气排出口快速行进的第二向外气流；

其中所述散热片部分包括由以规定间隙层叠的多个薄片所形成的片周边侧部，所述片周边侧部包括至少面向所述离心式风扇的空气流入部分的部分圆形面、连接到所述部分圆形面并沿着所述盖子的内壁延伸的弯曲面、以及面向所述空气排出口的排出面；

其中所述离心式风扇被布置成使所述离心式风扇的外表面的一部分面向所述空气流入部分的所述部分圆形面，并且所述离心式风扇的外表面的其余部分面向所述盖子的内壁，以及所述离心式风扇在所述气流通道中产生所述第二向外气流，所述气流开始于所述盖子内壁的规定位置处并沿着所述盖子内壁朝着所述空气排出口行进；

其中所述盖子包括表面过渡部分，所述表面过渡部分位于内壁对应于所述空气流入部分的所述部分圆形面的边界部分以及所述散热片部分的弯曲面的位置处，所述表面过渡部分沿着所述盖子内壁产生所述第二向外气流； 

所述第二向外气流从所述表面过渡部分到朝向所述空气排出口逐渐变宽。

2.根据权利要求1所述的具有离心式风扇的散热器，其中所述散热片部分进一步包括另一片周边侧部，所述另一片周边侧部包括直接接触所述盖子内壁的平面，所述平面的一端部为所述第二气流的开始点。

3.根据权利要求2所述的具有离心式风扇的散热器，其中所述空气排出口为通过所述薄片的空气和沿着所述盖子内壁行进的空气的共用口。

4.根据权利要求2所述的具有离心式风扇的散热器，其中分别布置通过所述薄片的空气的空气排出口以及沿着所述盖子内壁行进的空气的空气排出口。

5.根据权利要求3所述的具有离心式风扇的散热器，其中至少一个热管被热连接到所述热量接收块。

6.根据权利要求5所述的具有离心式风扇的散热器，其中所述空气排出口被布置成使空气直接被排到设置所述散热器的盒外。

7.根据权利要求3所述的具有离心式风扇的散热器，其中所述空气排出口包括单一空气排出口。

8.根据权利要求4所述的具有离心式风扇的散热器，其中多个空气排出口被布置在所述散热器内。 

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