CN110754142A - 壳体、电子设备和冷却方法 - Google Patents

Abstract

壳体(2)，包括沿竖直方向延伸的管状体(6)和设置在管状体(6)的上端处的顶板(8)，并且能够容纳发热元件(5)。在顶板(8)中形成有向上通气孔(16)，用于将由发热元件(5)加热的热空气(P)排放到外部。从顶板(8)向下突伸的分隔壁(17)设置在向上通气孔(16)与管状体(6)之间。形成有由管状体(6)、顶板(8)和分隔壁(17)包围的空气积聚部(20)。

Description

壳体、电子设备和冷却方法

技术领域

本发明涉及壳体、电子设备和冷却方法。

背景技术

专利文献1公开了一种与用于容纳诸如功率IC的发热元件的壳体的散热措施相关的技术。具体地，上通气孔和下通气孔分别形成在壳体的顶板部分和底板部分中。通过这种结构，形成从发热元件的底部朝向其顶部的气流，该气流与发热元件附近的空间相对。

引用列表

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开第2003-157669号

发明内容

技术问题

然而，在上述专利文献1的结构中，存在壳体的顶板部分的温度局部变高的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种技术，用于在壳体的顶板中形成有通气孔的结构中，抑制壳体的顶板的温度局部变高。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本公开第一方面的壳体包括竖直延伸的管状体和设置在管状体的顶边缘处的顶板，该壳体能够容纳发热元件，其中在顶板中形成用于将由发热元件加热的空气排放到外部的通气孔，在通气孔与管状体之间设置从顶板向下突伸的分隔壁，并且形成由管状体、顶板和分隔壁包围的空气积聚部。

此外，根据本公开的第二方面的用于冷却壳体的方法，壳体包括竖直延伸的管状体和设置在管状体顶边缘处的顶板，壳体能够容纳发热元件，该方法包括:在顶板中形成通气孔，通气孔用于将由发热元件加热的空气排放到外部；在通气孔与管状体之间设置从顶板向下突伸的分隔壁；以及形成由管状体、顶板和分隔壁包围的空气积聚部。

发明的有益效果

根据本发明，在壳体的顶板中形成有通气孔的结构中，能够抑制壳体的顶板的温度局部变高。

附图说明

图1是根据第一示例实施例的电子设备的透视图；

图2是根据第一示例实施例的电子设备的局部剖切透视图；

图3是根据第一示例实施例的电子设备的局部剖切透视图；

图4是根据第一示例实施例的电子设备的局部剖切透视图；

图5是根据第一示例实施例的电子设备的前截面图；

图6是根据第一示例实施例的电子设备的侧截面图；

图7是根据第二示例实施例的电子设备的局部剖切透视图；和

图8是根据第二示例实施例的电子设备的侧截面图。

具体实施例

(第一示例实施例)

下面，参照附图解释本发明的第一示例实施例。

图1是电子设备1的透视图。图2至图4是电子设备1的部分剖切透视图。图5是电子设备1的前截面图。图6是电子设备1的侧截面图。

如图1至4所示，电子设备1包括壳体2和电子设备主体3。如图2所示，电子设备主体3包括布线板4和发热元件5。

如图1至4所示，壳体2具有矩形盒状。也就是说，壳体2具有竖直延伸的矩形管状体6、设置在管状体6的底边缘处的矩形底板7，和设置在管状体6的顶边缘处的矩形顶板8。矩形管状体6包括四个侧板。即，矩形管状体6包括前面板9(其前侧上的侧板)、后面板10(其后侧上的侧板)和彼此相对的两个侧面板11(其侧部上的侧板)。

在下文中，前面板9和后面板10彼此相对的方向在本说明书中被称为“前后方向”。关于前后方向，从后面板10看前面板9的方向被称为“向前”方向，从前面板9看后面板10的方向被称为“向后”方向。两个侧面板11彼此相对的方向被称为“宽度方向”。此外，底板7与顶板8相对的方向被称为“竖直方向”。关于竖直方向，从底板7看顶板8的方向被称为“向上”方向，从顶板8看底板7的方向被称为“向下”方向。“前边缘”和“后边缘”分别指“前向边缘”和“后向边缘”。“顶边缘”和“底边缘”分别指“上边缘”和“下边缘”。在本示例实施例中，前后方向和宽度方向彼此正交，并且前后方向和竖直方向彼此正交。

如图1所示，在本示例实施例中，壳体2被构造成使得其在前后方向上平坦。即，壳体2在前后方向上的尺寸小于其在宽度方向上的尺寸。

如图2所示，在壳体2中容纳电子设备主体3。布线板4具有薄板状形状，其厚度方向平行于前后方向。布线板4被设置成与底板7和两个侧面板11接触。布线板4离开顶板8设置。也就是说，在布线板4与顶板8之间存在间隙。

发热元件5安装在布线板4的部件安装表面4a上。发热元件5沿宽度方向设置在布线板4的中间。部件安装表面4a是面向前方的表面。发热元件5例如是产生大量热量的功率半导体器件。

此外，如图1和2所示，在两个侧面板11的每一个中形成侧向通气孔15。侧向通气孔15形成为比布线板4的部件安装表面4a更靠近前向侧。因此，从侧向通气孔15吸入的外部空气可以直接供应给发热元件5。

接下来，详细说明壳体2在顶板8的周边的结构。

如图3和4所示，壳体2还包括向上通气孔16(通气孔)、分隔壁17和多个加强肋18。

如图3所示，向上通气孔16是用于将由发热元件5加热的空气排放到外部的通气孔，并且形成在顶板8中。向上通气孔16竖直贯穿顶板8。向上通气孔16形成为使得它们更靠近后面板10。向上通气孔16由沿宽度方向以规则间隔对准的多个向上贯通孔16a组成。也就是说，向上通气孔16被多个加强肋18分隔开。可以省略所述多个加强肋18。在省略所述多个加强肋18的情况下，一个向上通气孔16在宽度方向上以细长的方式形成。

如图3和4所示，分隔壁17和多个肋18设置在管状体6内部。

分隔壁17形成为使得其从顶板8向下突伸。分隔壁17具有平板状形状，其厚度方向平行于前后方向。分隔壁17设置在向上通气孔16与前面板9之间。分隔壁17被设置成使得其从前面板9朝向后向侧后退。分隔壁17被设置成使得其从后面板10朝向前向侧后退。

如图5所示，从分隔壁17的厚度方向看，分隔壁17的底边缘19呈V形倾斜，使得其在宽度方向的中点处最低，并且随着其从宽度方向的中点后退而逐渐变高。即，分隔壁17具有分隔壁较低部分17a(第一分隔壁部分)和分隔壁较高部分17b(第二分隔壁部分)，其中分隔壁较低部分17a从顶板8到分隔壁17的底边缘19的距离是第一距离D1，分隔壁较高部分17b从顶板8到分隔壁17的底边缘19的距离是第二距离D2。这里，第二距离D2比第一距离D1长。此外，分隔壁17的底边缘19从分隔壁较高部分17b直到分隔壁较低部分17a以线性方式倾斜。在该示例实施例中，由于分隔壁较高部分17b是分隔壁17的宽度方向中点处的部分，所以它比分隔壁较低部分17a更靠近发热元件5，发热元件5设置在布线板4的宽度方向中点处。即，从分隔壁17的厚度方向看，分隔壁较高部分17b设置在发热元件5的正上方。分隔壁17设置在两个侧面板11之间，并且形成为使得其在宽度方向上延伸。然而，在本示例实施例中，分隔壁17在宽度方向上的两个边缘分别与两个侧面板11稍微分开。考虑到壳体2的易于组装性而采用这种结构，并且分隔壁17在宽度方向上的两个边缘中的每一个可以与两个侧面板11中的每一个接触，或者可以与其统一形成。

如图3和4所示，多个加强肋18形成为从分隔壁17延伸直到后面板10，从而在前后方向上跨过向上通气孔16。通过设置多个加强肋18，来确保壳体2在前后方向上的刚性。所述多个加强肋18在宽度方向上以规则间隔布置。所述多个加强肋18中的每一个被设置成使得其厚度方向平行于宽度方向。所述多个加强肋18在宽度方向上将向上通气孔16分成多个通气孔。因此，如上所描述，向上通气孔16被所述多个加强肋18分成多个向上贯通孔16a。

在上述结构中，当向发热元件5供电时，由发热元件5加热的空气(下文中称为热空气P)上升，并且热空气P到达如图6所示的由前面板9、顶板8和分隔壁17包围的空气积聚部20。已经到达空气积聚部20的热空气P与顶板8碰撞，使得其被分成沿宽度方向流动的两股，并且它们分别朝向两个侧面板11移动，如图5所示。热空气P暂时积聚在空气积聚部20中，从而通过顶板8与外部空气进行热交换而被冷却。

此外，由于分隔壁17的底边缘19随着靠近两个侧面板11中的任一个而朝向顶板8倾斜，热空气P如图4所示在充分离开分隔壁17b的位置越过分隔壁17，并如图2所示从向上贯通孔16a排放到外部。

因此，在本示例实施例中，由于已经由发热元件5加热的热空气P暂时积聚在空气积聚部20中，热量在空气积聚部20中沿宽度方向扩散，然后热空气P在扩散之后从向上通气孔16排出。因此，可以抑制顶板8的温度局部变高。此外，由于顶板8的底边缘19的梯度，热空气P在空气积聚部20中沿宽度方向的流动被加速，从而热扩散被加速。因此，可以更有效地抑制顶板8的温度局部变高。

上面已经解释了第一示例实施例，并且上面描述的第一示例实施例具有以下特征。

如图1至4所示，壳体2包括竖直延伸的管状体6和设置在管状体6的顶边缘处的顶板8，并且能够容纳发热元件5。顶板8中形成向上通气孔16(通气孔)，用于将由发热元件5加热的热空气P排放到外部。从顶板8向下突伸的分隔壁17设置在向上通气孔16与管状体6之间。形成由管状体6、顶板8和分隔壁17包围的空气积聚部20。在上述结构中，热空气P积聚在空气积聚部20中，然后越过分隔壁17，并从向上通气孔16排出。在上述结构中，由于热空气P积聚在空气积聚部20中，然后越过分隔壁17从向上通气孔16排出，与热空气P直接从向上通气孔16排放的情况相比，可以抑制顶板8温度由于热扩散的影响而局部变高。

此外，如图1至4所示，管状体6具有矩形管状形状。然而，管状体6可以具有圆筒形形状。

此外，分隔壁17具有如图3和4所示的平板状形状。然而，分隔壁17可以具有弯曲的形状。此外，当向上通气孔16离开管状体6设置时，分隔壁17可以具有包围向上通气孔16的圆筒形形状。

此外，如图3和图4所示，在壳体2中，从分隔壁17延伸直到管状体6的多个加强肋18被设置成跨过向上通气孔16。在上述结构中，可以确保壳体2在前后方向上的刚性。然而，代替提供多个加强肋18，可以仅提供一个加强肋，或者两个或三个加强肋。也就是说，优选提供至少一个加强肋。然而，加强肋18可以省略。

此外，如图5所示，分隔壁17具有分隔壁较低部分17a(第一分隔壁部分)和分隔壁较高部分17b(第二分隔壁部分)，其中分隔壁较低部分17a的从顶板8到分隔壁17的底边缘19的距离是第一距离D1，分隔壁较高部分17b的从顶板8到分隔壁17的底边缘19的距离是第二距离D2，第二距离D2比第一距离D1长。在上述结构中，与越过分隔壁较高部分17b相比，热空气P越过分隔壁较低部分17a更为容易。因此，当热空气P越过分隔壁17而从空气积聚部20流向向上通气孔16时，可以灵活地控制空气的流动。

此外，如图5所示，分隔壁17的底边缘19从分隔壁较高部分17b以线性方式倾斜直到分隔壁较低部分17a。在上述结构中，可以使从向上通气孔16排放的热空气P的流速在宽度方向上均匀。然而，代替上述结构，分隔壁17的底边缘19可以从分隔壁较高部分17b以弯曲方式倾斜直到分隔壁较低部分17a。

此外，如图2至4所示，电子设备1包括壳体2和发热元件5。如图5所示，分隔壁较高部分17b比分隔壁较低部分17a更靠近发热元件5设置。在上述结构中，可以抑制热空气P在进入空气积聚部20之后立即越过分隔壁17，因此，可以更有效地抑制顶板8的温度局部变高。

此外，壳体2包括竖直延伸的管状体6和设置在管状体6的顶边缘的顶板8，并且能够容纳发热元件5，冷却壳体2的方法包括：在顶板8中形成用于将热空气P排放到外部的向上通气孔16的步骤；在向上通气孔16与管状体6之间设置从顶板8向下突伸的分隔壁17的步骤；以及形成由管状体6、顶板8和分隔壁17包围的空气积聚部20的步骤。

(第二示例实施例)

下面，参照图7和图8解释根据本发明的第二示例实施例。在下文中，给出关于本示例实施例和第一示例实施例之间的差异的解释，并且省略重复的解释。

图7是电子设备1的局部剖切透视图。图8是电子设备1的侧截面图。

如图7所示，在本示例实施例中，形成在前后方向上贯穿分隔壁17的多个分隔壁贯通孔22。所述多个分隔壁贯通孔22形成在分隔壁17的上边缘，并且在宽度方向上以规则间隔对准。在本示例实施例中，一个分隔壁贯通孔22形成于在宽度方向上彼此相邻的两个加强肋18之间。此外，多个分隔壁贯通孔22中的每一个的开口面积根据该孔和侧面板11中相应面板之间的距离而不同。即，多个分隔壁贯通孔22包括分隔壁小贯通孔22a(第二贯通孔)和分隔壁大贯通孔22b(第一贯通孔)。分隔壁大贯通孔22b的开口面积大于分隔壁小贯通孔22a的开口面积。换句话说，分隔壁大贯通孔22b和分隔壁小贯通孔22a形成在分隔壁17中，分隔壁小贯通孔22a中每一个的开口面积小于分隔壁大贯通孔22b中每一个的开口面积。此外，所述多个分隔壁贯通孔22形成在分隔壁17的上边缘的纵向方向上的不同位置。即，分隔壁小贯通孔22a和分隔壁大贯通孔22b形成在宽度方向上的不同位置。每个分隔壁通孔22的开口面积被设置成使得该面积随着其更靠近侧面板11中的相应侧面板而变大。每个分隔壁贯通孔22的开口面积被设置成使得该面积随着其越来越靠近宽度方向的中点而变小。此外，分隔壁小贯通孔22a比分隔壁大贯通孔22b更靠近发热元件5设置。

在上述结构中，如图8所示，作为暂时积聚在空气积聚部20中的热空气P从向上通气孔16排放所经过的路径，除了越过分隔壁17并到达向上通气孔16的路径之外，还设置了经由分隔壁贯通孔22穿过分隔壁17并到达向上通气孔16的路径。此外，通过使多个分隔壁贯通孔22的开口面积彼此不同，可以独立地调节流经经由相应分隔壁贯通孔22穿过分隔壁17的路径的热空气P的流量。因此，暂时积聚在空气积聚部20中的热空气P从向上通气孔16排放所经过的路径可以多样化，因此可以实现高水平的热空气P的热扩散。

上面已经解释了第二示例实施例，并且第二示例实施例具有以下特征。

如图7所示，分隔壁大贯通孔22b(第一贯通孔)和分隔壁小贯通孔22a(第二贯通孔)形成在分隔壁17中，分隔壁小贯通孔22a中每一个的开口面积小于分隔壁大贯通孔22b中每一个的开口面积。分隔壁大贯通孔22b和分隔壁小贯通孔22a形成在分隔壁17的上边缘的纵向方向上的不同位置。在上述结构中，相对于穿过分隔壁小穿孔22a而言，热空气P穿过分隔壁大穿孔22b可以更容易。因此，当热空气P从空气积聚部20流向向上通气孔16时，可以灵活地控制空气的流动。

此外，如图7所示，电子设备1包括壳体2和发热元件5。分隔壁小贯通孔22a比分隔壁大贯通孔22b更靠近发热元件5设置。在上述结构中，可以抑制热空气P在进入空气积聚部20之后立即穿过分隔壁17，因此，可以更有效地抑制顶板8的温度局部变高。

注意，本发明不限于上述示例实施例，并且可以在不脱离本发明主旨的情况下进行适当的改变。例如，可以将管状体6构造成圆筒形，在顶板8的中部沿径向方向形成向上通气孔16，并且形成分隔壁17，使得其包围向上通气孔16。

附图标记列表

1 电子设备

2 壳体

3 电子设备主体

4 布线基板

4 部件安装表面

5 发热元件

6 壳体

7 底板

8 顶板

9 前面板

10 后面板

11 侧面板

15 侧向通气孔

16 向上通气孔

16A 向上贯通孔

17 分隔壁

17a 分隔壁较低部分

17b 分隔壁较高部分

18 加强肋

19 底端

20 空气积聚部

22 分隔壁贯通孔

22a 分隔壁小贯通孔

22b 分隔壁大贯通孔

D1 第一距离

D2 第二距离

P 热空气

Claims (10)

1.一种壳体，包括:

竖直延伸的管状体；和

顶板，所述顶板设置在所述管状体的顶边缘处，在所述壳体中能够容纳发热元件，其中

在所述顶板中形成有通气孔，所述通气孔用于将由所述发热元件加热的空气排放到外部，

在所述通气孔与所述管状体之间设置有分隔壁，所述分隔壁从所述顶板向下突伸，并且

形成有空气积聚部，所述空气积聚部由所述管状体、所述顶板和所述分隔壁包围。

2.根据权利要求1所述的壳体，其中所述管状体具有矩形管状形状或圆筒形状。

3.根据权利要求1或2所述的壳体，其中所述分隔壁具有平板状、弯曲状或包围所述通气孔的圆筒形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的壳体，其中，至少一个加强肋从所述分隔壁延伸直到所述管状体，所述至少一个加强肋设置成跨过所述通气孔。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的壳体，其中所述分隔壁包括:

第一分隔壁部分，所述第一分隔壁部分从所述顶板到所述分隔壁的底边缘的距离是第一距离；和

第二分隔壁部分，所述第二分隔壁部分从所述顶板到所述分隔壁的所述底边缘的距离是第二距离，所述第二距离比所述第一距离长。

6.根据权利要求5所述的壳体，其中所述分隔壁的所述底边缘从所述第二分隔壁部分直到所述第一分隔壁部分以线性方式或以弯曲方式倾斜。

7.一种电子设备，包括:

根据权利要求5或6所述的壳体；和

所述发热元件，其中

所述第二分隔壁部分布置为比所述第一分隔壁部分更靠近所述发热元件。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的壳体，其中:

在所述分隔壁中形成有第一贯通孔和第二贯通孔，所述第一贯通孔包括具有第一面积的开口，所述第二贯通孔包括具有第二面积的开口，所述第二面积小于所述开口的所述第一面积；并且

所述第一贯通孔和第二贯通孔形成在所述分隔壁的上边缘的沿纵向方向的不同位置。

9.一种电子设备，包括:

根据权利要求8所述的壳体；和

所述发热元件，其中

所述第二贯通孔布置为比所述第一贯通孔更靠近所述发热元件。

10.一种用于冷却壳体的方法，所述壳体包括竖直延伸的管状体和设置在管状体的顶边缘处的顶板，所述壳体能够容纳发热元件，所述方法包括:

在所述顶板中形成通气孔，所述通气孔用于将由所述发热元件加热的空气排放到外部；

在所述通气孔与所述管状体之间设置分隔壁，所述分隔壁从所述顶板向下突伸；和

形成空气积聚部，所述空气积聚部由所述管状体、所述顶板和所述分隔壁包围。

Images