CN207070560U - 一种高效散热机壳结构 - Google Patents

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本实用新型公开的一种高效散热机壳结构,其特征在于,包括内侧壳体、外侧壳体以及工作介质,所述内侧壳体与外侧壳体之间间隔连接设置,使得所述内侧壳体与外侧壳体之间构成一真空封闭腔室,所述工作介质填充在所述真空封闭腔室内,但不将所述真空封闭腔室填充满,所述内侧壳体靠近热源的外表面与所述热源之间形成接触。本实用新型的有益效果在于:有效地提高机壳散热效率,降低系统噪音,降低电能消耗,可靠性高,使用寿命长,便于产品的安装和物料的管控,可以相应地减少安规、防尘和安规等问题。

Description

一种周效散热机壳结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电子产品的机壳技术领域,尤其涉及一种高效散热机壳结构。
背景技术
[0002] 5着电子技术的高速发展以及用户对产品的性能和舒适度提出了更高的要求,现 有的电子产巧的散热方式主要采用主动式散热方式和被动式散热方式。其中,主动式散热 方式多用于高发热量产品,其主要由风扇与散热片两部分构成,而被动式散热方式多用于 低发热量产品,被动式散热结构中不包括主动元器件,例如风扇等。
[M03]现有电子产品结合空间、性能、成本和重量等方面的考量,发热量大的电子产品多 采用主动式散热方案,此散热结构主要包含传热部分和散热部分,其中传热部分一般包含 均热底板、散热片、高热传导部件(如热管、均热版等),而散热部分主要由主动部件(如风 扇)构成。
[0004]因为此类散热结构由多个零部件组装而成,结构相对比较复杂。对于产品的尺寸 管控、性能的保证以及品质的管控难度都大大增加。同时因为产品零部件数量较多,增加了 工厂的物料管控难度、备料周期,使得相关的成本也有一定的增加。
[0005]而散热部分主要是由风扇组成。风扇的工作原理是:电力驱动风扇马达、马达带动 风扇扇叶进行旋转,从而使风扇周围的空气产生压力差,继而使空气产生流动。而马达的旋 转会使轴承与轴心产生机械磨损、轴承之间的润滑油消耗。当轴承与轴心的磨损到一定程 度后、或润滑油消耗到一定程度后,风扇就会产生杂音和异音、严重的情况下风扇可能会直 接停转。所以广品的寿命就会有一定的限制。风扇的运行还会产生噪音,噪音主要包含电磁 噪音、流体噪音和机械噪音三部分。其中电磁噪音主要由于电流通过风扇的电路、电子元器 件及线圈时产生。流体噪音主要由以下几部分原因构成:流体的压缩和压力的释放会使空 气产生振动、风扇旋转时扇叶周边会产生的涡旋气流、气流与风扇扇叶风扇扇框之间的摩 擦、风扇扇叶旋转时切割气流以及出风口处的气流撞击散热片或其他零部件等。机械噪音 主要为轴承和轴承之间的相对摩擦和撞击时所产生。
[0006]因为风扇产生的气流在与散热片做完热交换之后要扩散到产品外部,同时产品机 壳还要有进风口使气流有通道补充到机壳内部,所以在机壳相应的位置要开设进风口和出 风口。而机壳的开孔会破坏机壳的电磁屏蔽效果,使部分需要屏蔽的电磁信号泄露至机壳 夕卜。同时机壳的开孔有可能会安规问题,例如细小的金属零部件或金属细肩掉落到产品内 部,使主板上的电器元件短路损坏等。
[0007]产品在做主动式散热的同时,被动式散热(自然对流散热和辐射散热)也同时在工 作,但由于机壳材料的热阻较大,热源芯片附近的热量不能有效的传导到整个机壳,所以机 壳的自然对流散热量和辐射散热量非常有限、非常小。
[0008]如果有方法将机壳的传导率提高,使得机壳各处的温度与热源附近温度接近,这 样就可以提高机壳的自然散热量和福射散热量。根据电子产品的性能和结构的不同,gp可 实现低噪音散热结构设计或无风扇散热结构设计。为此,申请人进行了有益的探索和尝试, 找到了解决上述问题的办法,下面将要介绍的技术方案便是在这种S景下产生的。 实用新型内容
[0009] 本实用新型所要解决的技术问题:针对现有的散热结构存在机壳传导率低、自然 对流散热量和辐射散热量低等问题而提供一种提高机壳散热效率、降低系统噪音、降低电 能消耗、可靠性高、使用寿命长、便于产品的安装和物料的管控的高效散热机壳结构。
[0010] 本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0011] 一种高效散热机壳结构,包括内侧壳体、外侧壳体以及工作介质,所述内侧壳体与 外侧壳体之间间隔连接设置,使得所述内侧壳体与外侧壳体之间构成一真空封闭腔室,所 述工作介质填充在所述真空封闭腔室内,但不将所述真空封闭腔室填充满,所述内侧壳体 靠近热源的外表面与所述热源之间形成接触。
[0012] 在本实用新型的一个优选实施例中,在所述内侧壳体靠近热源的位置形成若干凸 起平面,每一凸起平面的外表面与所述热源之间形成接触。 、
[0013] 在本实用新型的一个优选实施例中,在每一凸起平面的外表面与所述热源之间设 置有一导热填充层。
[0014] 在本实用新型的一个优选实施例中,所述导热填充层为导热硅脂层、导热垫、导热 胶层、导热凝胶层、铜块或铝块中的一种或多种结合使用。
[0015] 在本实用新型的一个优选实施例中,每一凸起平面的外表面的平整度介于± 0.05mm至 ± 0 • 3mm 之间。
[0016] 在本实用新型的一个优选实施例中,所述内侧壳体与外侧壳体之间构成的真空封 闭腔室的真空度不小于90%。
[0017] 在本实用新型的一个优选实施例中,所述内侧壳体的内表面为光滑面或其上设置 有毛细结构,所述外侧壳体的内表面为光滑面或其上设置有第二毛细结构,所述毛细结构 为沟槽毛细结构、烧结毛细结构或编织网毛细结构中的一种。
[0018] 在本实用新型的一个优选实施例中,所述工作介质为水、酒精、丙酮、R134a、 R245fa、R410a 中的一种。
[0019] 在本实用新型的一个优选实施例中,在所述内侧壳体和/或外侧壳体上间隔设置 有若干用于支撑所述内侧壳体和外侧壳体之间间隔构成真空封闭腔室的凹陷部,每一凹陷 部的内表面与相对另一侧壳体的内表面接触且两者的接触区域为焊接区域。
[0020] 在本实用新型的一个优选实施例中,在所述内侧壳体和/或外侧壳体上间隔设置 有若干用于零部件的固定或避位的凸起部。
[0021] 本实用新型的高效散热机壳结构的工作原理如下:
[0022] 当热源工作时产生热量,热量通过导热填充层传导至内侧壳体的外表面上,再传 导至内侧壳体的内表面,热源产生的热量将真空封闭腔室靠近热源附近的工作介质加热, 工作介质吸收热量,温度升高至沸点后由液态变化成汽态。汽态的工作介质由于密度差以 及压力差等原因会在真空封闭腔室内向远离热源的腔室部分流动,汽态的工作介f在流向 真空封闭腔室远端的过程中不断地与内侧壳体的内表面和外侧壳体的内表面进行热交换, 其中,大部分热量由汽态的工作介质传导至外侧壳体的内表面,再传导至外侧壳体^外表 面上,然后在外侧壳体的外表面上与外界进行对流散热和辐射散热,还有小部分热量由汽 态的工作介质传导至内侧壳体的内表面,再传导至内侧壳体的外表面上,然后在内侧壳体 的外表面上与内部环境进行对流散热和辐射散热。
[0023]当汽态的工作介质把热量传导至内侧壳体和外侧壳体后,工作介质的温度降低至 冷凝点后由汽态变成液态,冷却后的工作介质在重力作用下或内侧壳体和外侧壳体上的毛 细结构回流至热源附近。这样,真空封闭腔室内部的工作介质不断进行液态-汽态、汽态-液 态两相流之间的循环变化和流动,实现热量的高效能远距离传导。此两相流变化根据工作 情况的不同,机壳的热传导系数可以达到500w/mk-20000w/mk (铜的导热系数约为400W/mk、 铝的导热系数约为230W/mk、常用塑料材质导热系数一般小于IW/mk)。
[0024]由于采用了如上的技术方案,本实用新型的有益效果在于:
[0025] 1、本实用新型的高效散热机壳结构充分利用了机壳的表面进行散热,有效地提高 了机壳的散热效率;
[0026] 2、本实用新型的高效散热机壳结构可取消风扇或降低风扇转速,系统噪音可以大 大降低;
[0027] 3、本实用新型的高效散热机壳结构工作无需主动原件驱动,有效地降低电能的消 耗;
[0028] 4、本实用新型的高效散热机壳结构的工作没有主动原件,可靠性和寿命相对较 1¾;
[0029] 5、本实用新型的高效散热机壳结构减少了零部件种类,便于产品的安装和物料的 管控;
[0030] 6、本实用新型的机壳结构的表面可取消或减少开孔,这样可以相应地减少安规、 防尘和安规等问题。
附图说明
[0031] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提 下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032] 图1是本实用新型的局部结构示意图。
[0033]图2是图1的A-A向剖视图。
[0034]图3是本实用新型的工作原理图。
[0035] 图4是本实用新型的原理流程图。
具体实施方式
[0036] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下 面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
[0037] 参见图1和图2,图中给出的是一种高效散热机壳结构,包括内侧壳体1〇〇、外侧壳 体200以及工作介质300,内侧壳体100与外侧壳体2〇〇之间间隔连接设置,使得内侧壳体100 与外侧壳体200之间构成一真空封闭腔室400,其真空度不小于9〇%。工作介质300填充在真 空封闭腔室400内,但不将真空封闭腔室400填充满,工作介质300可以为但不限于水、酒精、 丙酮、R134a、R245fa、R410a或多种攸体的混合工作介质等,其选用需根据实际应用情况而 定。内侧壳体1〇〇靠近热源10的外表面1〇2与所述热源之间形成接触。具体地,在内侧壳体 100相对于热源10的位置形成若干凸起平面110,每一凸起平面11〇的外表面与热源1〇之间 形成接触,每一凸起平面110的外表面的平整度介于±0.〇5mm至±〇. 3mm之间,根据实际工 作情况而设置。
[0038]为了保证热源10所产生的热量稳定地传导至内侧壳体1〇0上,在每一凸起平面11〇 的外表面与热源之间设置有一导热填充层500。导热填充层500为导热娃脂层、导热垫、导热 胶层、导热凝胶层、铜块或铝块中的一种或多种结合使用。
[0039]内侧壳体100和/或外侧壳体200的材质可以为铝合金、镁合金、镁铝合金等金属材 质中的一种,也可以为非金属材料,具体材质可根据实际情况而选用。内侧壳体100和外侧 壳体200的连接可以通过以下方式进行:焊接、压铸、注塑等,其中,焊接可以为扩散焊接、火 焰焊接、激光焊接、搅拌焊接、压力焊接中的一种。
[0040] 内侧壳体100的内表面101为光滑面或其上设置有第一毛细结构(图中未示出),第 一毛细结构可以为沟槽毛细结构、烧结毛细结构或编织网毛细结构等,具体结构要根据实 际应用情况进行设置。外侧壳体200的内表面201为光滑面或其上设置有第二毛细结构,第 二毛细结构可以为沟槽毛细结构、烧结毛细结构或编织网毛细结构等,具体结构要根据实 际应用情况进行设置。
[0041] 在内侧壳体100和/或外侧壳体200上间隔设置有若干凹陷部120、210,每一凹陷部 120、210的内表面与相对另一侧壳体的内表面接触且两者的接触区域为焊接区域。若干凹 陷部120、210用于支撑内侧壳体100和外侧壳体200之间间隔构成真空封闭腔室400,保证内 侧壳体100和外侧壳体200的相对尺寸,此外,焊接区域对真空封闭腔室400内的工作介质 300起到导向作用。
[0042] 为了用于电子产品零部件的固定或避位,可在内侧壳体100的外表面102上间隔设 置若干凸起部130,当然,也可以在外侧壳体200的外表面202上间隔设置若干凸起部(图中 未不出)。
[0043] 本实用新型的高效散热机壳结构的工作原理如下:
[0044] 参见图3和图4,当热源10工作时产生热量,热量通过导热填充层500传导至内侧壳 体100的外表面102上,再传导至内侧壳体1〇〇的内表面101,热源10产生的热量将真空封闭 腔室400靠近热源附近的工作介质300加热,工作介质300吸收热量,温度升高至沸点后由液 态变化成汽态。汽态的工作介质300由于密度差以及压力差等原因会在真空封闭腔室400内 向远离热源10的腔室部分流动,汽态的工作介质300在流向真空封闭腔室400远端的过程中 不断地与内侧壳体100的内表面101和外侧壳体200的内表面201进行热交换。其中,大部分 热量由汽态的工作介质300传导至外侧壳体200的内表面201,再传导至外侧壳体200的外表 面202上,然后在外侧壳体200的外表面202上与外界进行对流散热和辐射散热;还有小部分 热量由汽态的工作介质300传导至内侧壳体1〇〇的内表面1〇1,再传导至内侧壳体1〇〇的外表 面102上,然后在内侧壳体100的外表面102上与内部环境进行对流散热和辐射散热。
[0045] 当汽态的工作介质300把热量传导至内侧壳体1〇〇和外侧壳体200后,工作介质300 的温度降低至冷凝点后由汽态变成液态,冷却后的工作介质3〇〇在重力作用下或内侧壳体 100和外侧壳体200上的毛细结构回流至热源10附近。这样,真空封闭腔室400内部的工作介 质300不断进灯液态-n态、汽态—液态两相流之间的循环变化和流动,实现热量的高效能远 距离传导。
[0046]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还 会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1. 一种高效散热机壳结构,其特征在于,包括内侧壳体、外侧壳体以及工作介质,; 内侧壳体与外侧壳体之间间隔连接设置,使得所述内侧壳体与外侧壳体之间构成1空封 闭腔室,所述工作介质填充在所述真空封闭腔室内,但不将所述真空封闭腔室填充满,所述 内侧壳体靠近热源的外表面与所述热源之间形成接触。 、
2. 如权利要求1所述的高效散热机壳结构,其特征在于,在本实用新型的一个优选实施 例中,在所述内侧壳体靠近热源的位置形成若干凸起平面,每一凸起平面的外表面与所述 热源之间形成接触。
3. 如权利要求2所述的高效散热机壳结构,其特征在于,在每一凸起平面的外表面与所1 述热源之间设置有一导热填充层。
4. 如权利要求3所述的高效散热机壳结构,其特征在于,所述导热填充层为导热娃脂 层、导热垫、导热胶层、导热凝胶层、铜块或铝块中的一种或多种结合使用。
5. 如权利要求2所述的高效散热机壳结构,其特征在于,每一凸起平面的外表面的平整 度介于± 0.05mm至± 0 • 3mm之间。
6. 如权利要求1所述的高效散热机壳结构,其特征在于,所述内侧壳体与外侧壳体之间 构成的真空封闭腔室的真空度不小于90%。
7. 如权利要求1所述的高效散热机壳结构,其特征在于,所述内侧壳体的内表面为光滑 面或其上设置有毛细结构,所述外侧壳体的内表面为光滑面或其上设置有第二毛细结构, 所述毛细结构为沟槽毛细结构、烧结毛细结构或编织网毛细结构中的一种。
8. 如权利要求1所述的高效散热机壳结构,其特征在于,所述工作介质为水、酒精、丙 酮、R134a、R245fa、R410a 中的一种。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的高效散热机壳结构,其特征在于,在所述内侧壳体 和/或外侧壳体上间隔设置有若干用于支撑所述内侧壳体和外侧壳体之间间隔构成真空封 闭腔室的凹陷部,每一凹陷部的内表面与相对另一侧壳体的内表面接触且两者的接触区域 为焊接区域。
10. 如权利要求9所述的高效散热机壳结构,其特征在于,在所述内侧壳体和/或外侧壳 体上间隔设置有若干用于零部件的固定或避位的凸起部。
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