CN101265919A - 离心式叶轮、风扇装置和电子器件 - Google Patents

离心式叶轮、风扇装置和电子器件 Download PDF

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Abstract

提供一种离心式叶轮，包括轮毂部分、多个第一离心式叶片、多个第二离心式叶片和连接部分。所述轮毂部分能够旋转。所述多个第一离心式叶片设在轮毂部分上以便所述多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸。所述多个第二离心式叶片围绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开。连接部分连接所述多个第一离心式叶片和所述多个第二离心式叶片。

Description

离心式叶轮、风扇装置和电子器件
技术领域
本发明涉及一种在离心方向产生风的离心式叶轮、使用离心式叶轮的风扇装置、和与风扇装置一起安装的电子器件。
背景技术
由于PCs(个人计算机)性能增强，热产生器例如ICs(集成电路)产生更多的热量，这成为问题。由于这个原因，已经提出各种释放热量的技术，而且已经制造使用这些技术的产品。释放热量的一种方法包括有意在PC的外壳内使用风扇清除热空气，而且将外壳附近的低温空气引到热产生器附近，从而释放热量。另一种方法包括允许由金属例如铝制成的用于释放热的翼片(散热片)与IC接触，将产生的热量从IC传递到翼片以释放，而且有意在用于释放热的翼片附近使用风扇消除热空气。
离心式风扇广泛应用于这种释放热量的方法中。离心式风扇通常包括壳体、电机、和离心式叶轮。释放热量的原理如下。电机使离心式叶轮旋转。随着离心式叶轮旋转，在转轴方向通过设在壳体的吸入口引入壳体内部的气流在离心式叶轮的径向方向流动。将气流从设在壳体上的排放口排出。
就用于在离心式风扇中产生气流的离心式叶轮而言，已知一种包括圆柱轮毂部分(2)和多个离心式叶片(1a，1b，…，1n)。多个离心式叶片(1a，1b，…，1n)以辐射方式直接形成于圆柱轮毂部分(2)(参考日本专利申请公开号为No.2001-111277；第0018段，图1)。还已知一种离心式叶轮，其中将多个旋转叶片(33)设到盘状底板上。其中，旋转叶片(33)与轮毂部分间隔开(参考日本专利申请公开号为No.2006-336642；第0012段，图1)。或者，已知一种形式，其中多个离心式叶片设在环状辅助板上，而且用辐条将轮毂部分紧固到辅助板上，从而离心式叶片形成为与轮毂部分间隔开。
发明内容
可是，在将离心式叶片直接设在轮毂部分的情况下，转轴方向的气流被在其内周侧的旋转离心式叶片中断。结果，增加了流程阻力，因此恶化了鼓风性能。
同时，在离心式叶片形成为与轮毂部分间隔开的情况下，轮毂部分附近的气流在离心方向不加速。而且在该情况下，恶化了鼓风性能。
考虑到上述情况，需要一种技术，包括离心式叶轮，其能够减小转轴方向的气流的流程阻力而且在离心方向轮毂部分附近加速气流；与离心式叶轮一起安装的风扇装置；和与风扇装置一起安装的电子器件。
根据本发明的实施例，设有一种离心式叶轮，包括轮毂部分、多个第一离心式叶片、多个第二离心式叶片和连接部分。所述轮毂部分能够旋转。所述多个第一离心式叶片设在轮毂部分上，使得所述多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸。所述多个第二离心式叶片围绕轮毂部分设置，使得所述多个离心式叶片与轮毂部分间隔开。连接部分连接所述多个第一离心式叶片和所述多个第二离心式叶片。
根据该实施例，所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开，因此在轮毂部分和第二离心式叶片之间存在空间。因此，可能吸入由于离心式叶轮的旋转在转轴方向产生的气流。即，减小了转轴方向的气流的流程阻力。另外，能够抑制由气流的流程阻力引起的噪音。
另外，由离心式叶轮在转轴方向吸入的气流，通过多个旋转第一离心式叶片在轮毂部分附近离心方向加速。因此，能够在离心方向加速离心式叶轮的轮毂部分附近的气流。因此，能够增大在离心方向从离心式叶轮排放的气流流速。
在该实施例的离心式叶轮中，连接部分可以连接多个第一离心式叶片的在转轴方向上的边缘部分和多个第二离心式叶片的在转轴方向上的边缘部分。
具有该结构，离心式叶片能够稳定地彼此连接。
在该实施例的离心式叶轮中，连接部分可以连接多个第一离心式叶片的在转轴方向上的中心部分和多个第二离心式叶片的在转轴方向上的中心部分。
具有该结构，离心式叶片彼此稳定连接。另外，将转轴方向的两个方向的气流平滑地转变为离心方向的气流。因此，能够抑制由气流突然改变方向引起的噪音。
在该实施例的离心式叶轮中，每个所述多个第一离心式叶片可以包括第一叶片区域和第二叶片区域，所述第一叶片区域设在各所述多个第一离心式叶片的外周侧而且具有转轴方向的第一宽度，所述第二叶片区域设在各所述多个第一离心式叶片的内周侧而且具有在转轴方向比第一宽度大的第二宽度。
具有该结构，离心式叶轮的轮毂部分附近的空气在离心方向进一步加速。
根据本发明的另一实施例，设有一种风扇装置，包括离心式叶轮、驱动部分、和容纳部分。离心式叶轮包括轮毂部分、多个第一离心式叶片、多个第二离心式叶片、和连接部分。轮毂部分能够旋转。多个第一离心式叶片设在轮毂部分上以便多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸。多个第二离心式叶片围绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开。连接部分连接多个第一离心式叶片和多个第二离心式叶片。驱动部分旋转驱动离心式叶轮。容纳部分包括在离心式叶轮的转轴方向吸入气体的吸入口，和排放从吸入口吸入气体的排放口。容纳部分容纳离心式叶轮。
具有该结构，在离心式叶轮中，能够抑制通过设在容纳部分上的吸入口吸入的气流的流程阻力。另外，离心式叶轮的轮毂部分附近的气流能够在离心方向加速。因此，能够增大通过设在容纳部分的排放口排放的气流流速。另外，抑制了在吸入气流时由流程阻力引起的噪音。
根据本发明的另一实施例，设有一种电子器件，包括热产生器和风扇装置。风扇装置能够冷却热产生器。风扇装置包括离心式叶轮、驱动部分、和容纳部分。离心式叶轮包括轮毂部分、多个第一离心式叶片、多个第二离心式叶片、和连接部分。轮毂部分能够旋转。多个第一离心式叶片设在轮毂部分上以便多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸。多个第二离心式叶片围绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开。连接部分连接多个第一离心式叶片和多个第二离心式叶片。驱动部分旋转驱动离心式叶轮。容纳部分包括在离心式叶轮的转轴方向吸入气体的吸入口，和排放从吸入口吸入气体的排放口。容纳部分容纳离心式叶轮。
具有该结构，能够增大通过设在风扇装置的容纳部分上的排放口排放的气流流速。因此，能够有效地释放由热产生器产生的热量。另外，能够抑制在吸入气流时由流程阻力引起的噪音。因此，用户可能不会感到不舒适。
就热产生器而言，示意性使用电子部件例如IC，但是不局限于此。可以采用例如散热器的任何热产生元件，或不同于IC的电子元件。
如上所述根据本发明的实施例，能够减小转轴方向的气流的流程阻力。进一步，轮毂部分附近的气流能够在离心方向加速。
根据以下最优实施例的详细描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见，如附图所示。
附图说明
图1是分解透视图，示出了根据本发明第一实施例的风扇装置；
图2是剖面图，示出了图1中风扇装置的内部结构；
图3是分解透视图，示出了根据本发明第二实施例的风扇装置；
图4是透视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图5是前视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图6是后视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图7是顶视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图8是底视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图9是右侧视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图10是左侧视图，示出了根据本发明第二实施例的离心式叶轮；
图11是剖面图，示出了根据本发明第三实施例的风扇装置；
图12是透视图，示出了根据本发明第四实施例的冷却装置；
图13是根据本发明第五实施例的计算机的透视图；
图14是视图，示出了当检查传统冷却装置的冷却性能时安装到一冷却装置上的离心式叶轮；
图15是表格，示出了将传统冷却装置的冷却性能与根据本发明一种实施例的冷却装置的冷却性能比较的试验结果。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。
(第一实施例)
将描述本发明的第一实施例。图1是分解透视图，示出了根据该实施例的风扇装置。图2是剖面图，示出了图1中风扇装置的内部结构，由附图标记100表示。
如图1所示，风扇装置100包括离心式叶轮(离心式风扇的推进器)10、壳体20、和定子30。
离心式叶轮10包括在其中心的大致圆柱形的轮毂部分11，其能够在关于Z方向的轴的θ方向旋转。在外周表面11a，轮毂部分11设有多个离心式长叶片(第一离心式叶片)12。多个离心式长叶片12以预定角度在离心方向从外周表面11a延伸。布置多个离心式长叶片12，在旋转方向(θ方向)具有大致相同的距离。而且，多个短叶片(第二离心式叶片)13围绕轮毂部分11设置，从而与轮毂部分11的外周表面11a间隔开。布置多个离心式短叶片13，在旋转方向(θ方向)具有大致相同的距离。大致环状连接板14作为连接部分，将转轴方向(Z方向)上的外周侧12b的离心式长叶片12的边缘部分与转轴方向(Z方向)上的离心式短叶片13的边缘部分连接。换句话说，连接板14将离心式长叶片12的下部和离心式短叶片13的下部连接。
离心式叶轮10通常由树脂支承，但是不局限于此。离心式叶轮10可以替换地由金属或其它材料制成。
不限制离心式长叶片12的数目和离心式短叶片13的数目。其中，在该实施例中离心式长叶片12的数目是3，但是可以是2、4或类似数目。
应当注意：在说明书中，术语“离心方向”指的是与旋转轴正交的任何方向(X方向、Y方向)，因此指的是从作为起点的在旋转轴上的给定点大致在径向延伸的任何方向。
壳体20大致具有方形的平行六面体的形状，而且包括上表面21a、下表面21b和侧表面21c。壳体20通常包括，例如，主体20a和连接到主体20a上部的盖元件20b。上表面21a，大致在其中心设有大致圆形的上吸入口22a。下表面21b，大致在其中心设有大致圆形的下吸入口22b。侧表面21c中的一个设有排放口23。壳体20包括形成有内壁面21d的空间，其中容纳离心式叶轮10。内壁面21d在其给定部分形成有突出部24。
在下吸入口22b的中心部分，布置固定板26。固定板26一体设有肋25，其从下吸入口22b的外周边缘延伸。将用于驱动包括定子30的电机的电路板34安装在固定板26上。
如图2所示，定子30包括轴31、轴承32和磁心33。轴31固定到离心式叶轮10的轮毂部分11上。线圈缠绕磁心33。轮毂部分11是空心的。磁铁41和转子轭42安装到轮毂部分11的内周表面11b上。定子30、磁铁41和转子轭42组成电机(驱动部分)。
随后，将描述上述构造的风扇装置100的操作。
驱动电机，离心式叶轮10以预定转速/分旋转。通过上吸入口22a和下吸入口22b将壳体20外部的空气吸入壳体20。结果，产生转轴方向(Z方向)的气流。
将气流吸入到轮毂部分11和多个离心式短叶片13之间的空间中。由于在该实施例中，在轮毂部分11和多个离心式短叶片13之间设有预定空间，稳定地吸入气流。结果，能够减少在转轴方向(Z方向)上的来自上吸入口22a和下吸入口22b的气流的流程阻力，因此能够抑制湍流和噪音。
通过内侧12a旋转的离心式长叶片12，使吸入轮毂部分11和多个离心式短叶片13之间空间中的气流加速。因此，在轮毂部分11附近离心方向上加速气流。
通过多个旋转离心式短叶片13和在外周侧12b上的旋转离心式长叶片12，在离心方向已加速的气流在离心方向进一步加速。因此在离心方向如此加速的气流沿着内壁面21d流动，并通过排放口23排放。
由此，增加了通过设在壳体20上的吸入口22a和22b(在下文有时整体由附图标记22表示)吸入的气流流速、和通过设在壳体上的排放口23排放的气流流速。由此，提高了鼓风性能。
(第二实施例)
随后，将描述本发明的第二实施例。在下文中，类似于根据第一实施例的风扇装置100的元件的描述、功能和类似物将被简化和忽略。将主要描述不同于风扇装置100的元件、功能和类似物。
图3是根据该实施例的风扇装置的分解透视图。
风扇装置，由附图标记200表示，包括离心式叶轮50、壳体20和定子30。
其中，离心式叶轮50不同于上述的离心式叶轮10。因此在该实施例中将主要描述离心式叶轮50。
图4是透视图，示出了离心式叶轮50。图5是其前视图。图6是其后视图。图7是其顶视图。图8是其底视图。图9是其右侧视图。图10是其左侧视图。
离心式叶轮50包括轮毂部分51和多个离心式长叶片52。轮毂部分设在离心式叶轮50的中心。多个离心式长叶片52以预定角度在离心方向从轮毂部分51的外周表面51a延伸。离心式叶轮50还包括与轮毂部分51间隔开的多个离心式短叶片53。环状连接板54连接转轴方向(Z方向)上的外周侧52b的离心式长叶片52的中心部分与转轴方向上的离心式短叶片53的中心部分。
随后，将描述上述构造的风扇装置200的操作。
离心式叶轮50以预定转速/分旋转，然后产生转轴方向(Z方向)的气流。通过上吸入口22a和下吸入口22b将气流吸入壳体20，并吸入到轮毂部分51和多个离心式短叶片53之间的空间中。通过在内侧52a的多个旋转离心式长叶片52，使转轴方向(Z方向)的气流在离心方向加速。通过外周侧52b多个旋转的离心式长叶片12和多个旋转离心式短叶片13，在离心方向已加速的气流在离心方向进一步加速。然后在离心方向如此加速的气流沿着内壁面21d流动，并通过排放口23排放。
如上所述，由于连接板54连接多个离心式长叶片52的中心部分和多个离心式短叶片53的中心部分，通过上吸入口22a吸入的气流在离心方向光滑流动同时在连接板54上方流动。同时，通过下吸入口22b吸入的气流在离心方向光滑流动并在连接板54下方流动。因此，能够抑制由气流方向突然改变产生的噪音。
(第三实施例)
随后，将描述本发明的第三实施例。图11是根据第三实施例的风扇装置的剖面图。
在该实施例中，离心式长叶片62包括在其内周侧的第二叶片区域62a和在其外周侧的第一叶片区域62b。构造离心式长叶片62，使得第二叶片区域62a在转轴方向的宽度w1大于第一叶片区域62b在旋转方向的宽度w2。例如，在内周侧的离心式长叶片62的宽度w1大致与壳体20的上表面21a和下表面21b之间的距离d1相等。换句话说，离心式长叶片62的第二叶片区域62a的上边缘部分62a-1和壳体20的上表面21a大致在同一平面。而且，第二叶片区域62a的下边缘部分62a-2和壳体20的下表面21b大致在同一表面。从轮毂部分61的中心到第二叶片区域62a的外圆周端的长度r1小于每个吸入口22(上吸入口22a、下吸入口22b)的半径r2。即，构造第二叶片区域62a，以便将第二叶片区域62a的上边缘部分62a-1布置到上吸入口22a内，而且将其下边缘部分62a-2布置在下吸入口22b内。
如上所述的风扇装置提供了以下有益效果，其由附图标记300表示。
由于将离心式长叶片62的第二叶片区域62a的宽度w1做得比其第一叶片区域62b的宽度w2大，转轴方向的气流在离心式叶轮60的轮毂部分61的附近的离心方向进一步加速。另外，宽度w1大致与作为壳体20的高度的距离d1相等，因此不增加风扇装置300的高度(厚度)。因此，根据该实施例，减小壳体20的尺寸或使壳体20变薄，同时增大流速。
应当注意，该实施例的离心式叶轮60，以与根据每个上述实施例的离心式叶轮类似的方式，包括多个离心式短叶片(未示)、多个离心式长叶片62、和连接这些离心式叶片的连接板(未示)。
在该实施例中，宽度w1不必与距离d1相等。
在该实施例中，离心式长叶片62的第二叶片区域62a对称形成于转轴方向。或者，第二叶片区域62a可以不对称形成。
(第四实施例)
随后，将描述本发明的第四实施例。
图12是透视图，示出了该实施例的冷却装置。
该实施例的冷却装置，由附图标记400表示，包括根据本发明第一实施例的风扇装置100、和安装到风扇装置100上的散热器71和导热管72。
散热器71例如由例如铜或铝的金属制成。散热器71连接到壳体20的其中一个侧表面21c上，将排放口23设在其上。在导热管72中，允许吸热部分72a与热产生器73例如IC接触，而且允许放热部分72b与散热器71接触。
热产生器73加热导热管72的吸热部分72a。导热管72中的冷却剂吸收热量，气化，移到放热部分72b内，并产生热量。将热量传递到散热器71。冷却剂释放热量液化，而且由于例如导热管72的毛细现象流回吸热部分72a。
由于旋转的离心式叶轮10通过排放口23释放气流，由释放部分72b传递到散热器71的热量释放到外界。
因此，即使在例如其中电子器件不具有大空间的情况下，引起热量适当地移动并释放到外界。
应当注意，风扇装置100示意性地用作冷却装置的风扇装置。可选择地，可以使用风扇装置200或风扇装置300。
(第五实施例)
随后，将描述本发明的第五实施例。
在该实施例中，根据本发明第四实施例的冷却装置400安装到电子器件上，具体而言为便携式计算机。
图13是根据该实施例计算机的透视图。
如图13中所示，由附图标记500表示的计算机包括，例如液晶屏部分1和主体部分2。主体部分2设有键盘单元3和类似物。主体部分2包括外壳4。外壳4在其侧表面形成有开口5。冷却装置400例如布置在键盘单元3下方，以便开口5与冷却装置400的散热器71对置。因此，能够将外壳4内的热量和由容纳在外壳4内的热产生器例如IC产生的热量释放到外界。
如上所述，包括在安装于计算机500的冷却装置400中的风扇装置能够增加，通过吸入口22吸入和通过排放口23排放的气流的流速。因此，外壳4内的热量或由外壳4内热产生器产生的热量能够有效地排放到外界。因此，能够有效地冷却外壳4的内部。另外，由于在如上所述的吸入气流时的流程阻力，风扇装置100能够抑制噪音。因此，用户可能不会感到不舒适。
应当注意，电子器件不局限于当前示意的便携式计算机，可以是例如笔记本电脑或服务器的计算机、PDA(个人数字助理)、电子词典、相机、显示器、AV设备、投影机、移动电话、游戏设备、车辆导航设备、自动装置、或其它电子产品。
本发明的发明人完成了比较传统冷却装置的冷却性能和根据本发明的一种实施例的冷却装置的冷却性能的实验。在实验中，将安装传统离心式叶轮替代离心式叶轮10的冷却装置400与安装有根据本发明一种实施例的离心式叶轮的冷却装置400比较。
图14是视图，示出了当检查传统冷却装置的冷却性能时安装到冷却装置400上的离心式叶轮。离心式叶轮，由附图标记80表示，包括圆柱形轮毂部分81和多个离心式叶片82。多个离心式叶片82以预定角度在离心方向从轮毂部分81径向延伸。
同时，当检查根据本发明的一种实施例的冷却装置的冷却性能时，将如图4至图10中所示的离心式叶轮50安装到冷却装置400。
在该实验中，测量每个热产生器73的温度，以评价冷却性能。
图15示出了实验结果。如图15中所示，安装有离心式叶轮50的冷却装置中的热产生器的温度比安装有离心式叶轮80的冷却装置中的热产生器的温度大约低10℃。
应当理解，本领域技术人员基于设计需要和其它因素，能够在所附权利要求或其等同物的范围内，出现各种改变、组合、次组合和变更。
本发明包含与2007年3月16日向日本专利局提出的日本专利申请JP2007-067779相关的主题，该申请的全部内容在此引入作为参考。

Claims (6)

1.一种离心式叶轮，包括：
能够旋转的轮毂部分；
多个第一离心式叶片，设在轮毂部分上，使得所述多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸；
多个第二离心式叶片，绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开；和
连接部分，连接所述多个第一离心式叶片和所述多个第二离心式叶片。
2.如权利要求1所述的离心式叶轮，其中，所述连接部分连接于所述多个第一离心式叶片的在转轴方向上的边缘部分和所述第二离心式叶片的在转轴方向上的边缘部分。
3.如权利要求1所述的离心式叶轮，其中，所述连接部分连接于所述多个第一离心式叶片的在转轴方向上的中心部分和所述第二离心式叶片的在转轴方向上的中心部分。
4.如权利要求1所述的离心式叶轮，其中，所述多个第一离心式叶片各包括第一叶片区域和第二叶片区域，所述第一叶片区域设在各所述多个第一离心式叶片的外周侧而且具有转轴方向的第一宽度，所述第二叶片区域设在各所述多个第一离心式叶片的内周侧而且具有在转轴方向比第一宽度大的第二宽度。
5.一种风扇装置，包括：
离心式叶轮，其包括能够旋转的轮毂部分；多个第一离心式叶片，设在轮毂部分，使得所述多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸；多个第二离心式叶片，绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开；和连接部分，连接所述多个第一离心式叶片和所述多个第二离心式叶片；
驱动部分，旋转驱动离心式叶轮；和
容纳所述离心式叶轮的容纳部分，包括在离心式叶轮的转轴方向吸入气体的吸入口，和排放从吸入口吸入气体的排放口。
6.一种电子器件，包括：
热产生器；和
风扇装置，其能够冷却热产生器，并包括：离心式叶轮，该离心式叶轮包括能够旋转的轮毂部分、多个第一离心式叶片、多个第二离心式叶片、和连接所述多个第一离心式叶片和所述多个第二离心式叶片的连接部分，所述多个第一离心式叶片设在轮毂部分，使得所述多个第一离心式叶片从轮毂部分延伸，所述多个第二离心式叶片绕轮毂部分设置，使得所述多个第二离心式叶片与轮毂部分间隔开；驱动部分，旋转驱动离心式叶轮；和容纳所述离心式叶轮的容纳部分，该容纳部分包括在离心式叶轮的转轴方向吸入气体的吸入口，和排放从吸入口吸入气体的排放口。
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