JP5378485B2 - 放熱装置、その遠心ファンモジュール及び放熱装置が配置された電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠心ファンモジュールに関し、特に、高温問題を改善するための遠心ファンモジュールに関する。

コンピュータの携帯化による市場需要で、ノートブック（Ｎｏｔｅｂｏｏｋ）の筐体の内部に、放熱設計に必要な、自由対流のための十分な空間を予め留保することはもうできなくなった。特に、高周波素子（例えば、中央処理装置やグラフィックスチップ）において、すでに放熱設計の実行における相当なボトルネックに直面することになった。そのため、遠心ファンで強制対流を発生する放熱方法は、すでに現今のノートブックの放熱機構の主要な構造となっている。

遠心ファンで強制対流を発生することによって放熱を早めることが可能であっても、やはりノートブックの日一日と厳しくなる標準に対応しがたい。これらの標準は、すでにコンピュータ内のチップが動作できるように要求するものだけではなく、騒音に対する標準やノートブックの底板温度に対する標準等も更に含む。そのため、遠心ファンを含む放熱装置には、改善の余地がまだ多くあり、各メーカーが精いっぱい研究開発に取り組むことが期待されている。

具体的には、ノートブックの放熱技術として、放熱フィン（Ｆｉｎ）を遠心ファン（Ｆａｎ）の吹出口に放置し、且つヒートパイプによって前記高周波素子の熱エネルギーを集める、放熱フィン及びファンの位置の配置が前記高周波素子の位置に制限されなくてもよいことを利点とするリモート・ヒート・エクスチェンジャー（Ｒｅｍｏｔｅ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ＲＨＥ）を採用する場合が多い。

しかしながら、吹出口から排出される気流が放熱フィンを通過して放熱フィンの熱エネルギーを含んだ熱風を形成した後、これらの熱風が再びファン内に吸い込まれる可能性がある。また、放熱をしながらでも放熱フィンがかなり高温であるため、これらの熱風が自由対流及び熱放射の方式によって放熱フィンの上下のノートブックの筐体の表面に伝導され、この筐体の表面でオーバーヒートの問題となってしまう。

本発明は、放熱フィンを通過した熱風が遠心ファンモジュールに戻ることを阻止し、遠心ファンモジュールの放熱性能を向上させ、更に放熱フィンの上下の筐体の表面におけるオーバーヒートの問題を解決するための放熱装置、その遠心ファンモジュール及び放熱装置が配置された電子装置を開示する。

本発明は、遠心ファンモジュール内の過剰圧力を排出するための、遠心ファンモジュール内の高周波騒音を低減させることに有益である放熱装置、その遠心ファンモジュール及びこの放熱装置が配置された電子装置を開示する。

本発明より提供される放熱装置は、放熱フィンモジュールと、遠心ファンモジュールと、を備える。遠心ファンモジュールは、渦巻き型フレームと、遠心ファンブレードと、モータと、を含む。渦巻き型フレームは、入気口と、大排気口と、小排気口と、を有する。入気口は、渦巻き型フレームの片面に設けられる。大排気口は、渦巻き型フレームの渦巻き出口にあり、且つ前記放熱フィンモジュールに接続される。遠心ファンブレードは、渦巻き型フレーム内に枢設され、時計方向に沿って回転し、空気を入気口によって吸入すると同時に、気流を大排気口及び小排気口から送出する。モータは、遠心ファンブレードを駆動して回転させる。小排気口は、渦巻き型フレームの前記片面に設けられ、入気口よりも前記放熱フィンモジュールに近接し、更に、小排気口は、遠心ファンブレードの最大風速流路に対応するように渦巻き型フレームの前記片面に位置する。また、小排気口は、対向する第１の辺及び第２の辺を含み、前記第１の辺が前記第２の辺より前記放熱フィンモジュールに近接し、前記第１の辺の長さが前記第２の辺の長さより長い。

本発明のまた他の実施例において、小排気口は、台形、扇形又は三角形になっている。

本発明の他の実施例において、２つの小排気口は、それぞれ渦巻き型フレームの２つの対向面に対称的に位置する。

本発明の他の実施例において、最大風速流路とは、前記気流が前記回転する遠心ファンブレードから離れた後、前記放熱フィンモジュールの長辺と直交して行進する方向である。

本発明の他の実施例において、前記放熱装置は、擁壁を更に備える。擁壁は、渦巻き型フレームの片面にあり、且つ入気口と小排気口との間及び入気口と放熱フィンモジュールとの間に位置する。

本発明より提供される電子装置は、筐体と、筐体にある前記放熱装置と、を備える。

本発明より提供される遠心ファンモジュールは、遠心ファンブレードと、渦巻き型フレームと、を備える。遠心ファンブレードは、渦巻き型フレームに枢設される。渦巻き型フレームは、対向する２つの面を有する。渦巻き型フレームは、２つの入気口と、１つの大排気口と、２つの台形孔と、を含む。前記２つの入気口は、それぞれ渦巻き型フレームの両面に設けられ、空気を遠心ファンブレードに送入することに用いられる。大排気口は、渦巻き型フレームの両面の間にあり、遠心ファンブレードの大部分の気流を送出することに用いられる。前記２つの台形孔は、それぞれ遠心ファンブレードの最大風速流路に対応するように渦巻き型フレームの前記両面に設けられ、遠心ファンブレードの小部分の気流を送出することに用いられる。また、前記台形孔のそれぞれにおいて対向し平行に配置された２つの辺を含み、前記２つの辺のうち前記大排気口に近接する一方の辺は他方の辺より長い。

本発明の他の実施例において、最大風速流路とは、気流が回転する遠心ファンブレードから離れた後、大排気口の長辺と直交して行進する方向である。

本発明の他の実施例において、遠心ファンモジュールは、２つの擁壁を更に備える。前記２つの擁壁は、それぞれ渦巻き型フレームの両面にあり、且つ入気口と小排気口との間及び入気口と大排気口との間に位置する。

下記の図面の詳細な説明は、本発明の前記又はその他の目的、特徴、利点及び実施例をより分りやすくするためのものである。

一実施例における本発明による放熱装置を示す上面図である。 図１において２-２切断線に沿って示す断面図及び気流運動を示す模式図である。 本発明による放熱装置の台形孔の気流流速のシミュレーション結果を示す模式図である。 本発明による遠心ファンモジュールの台形孔の正圧・負圧混和領域のシミュレーション結果を示す模式図である。 また他の実施例における本発明による放熱装置を示す上面図である。 前記放熱装置が配置される本発明による電子装置の切断面を示す模式図である。

以下、図面及び詳細な説明で本発明の精神を明確に説明し、その属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の実施例を理解した後、本発明より教示される技術に加える変動や修飾は本発明の精神と範囲から逸脱しない。

前記のように、本発明は、放熱装置、その遠心ファンモジュール及び放熱装置が配置された電子装置を提供する。遠心ファンモジュールの構造を改良することによって、さらに分流気流を提供し、この分流気流の流速を速めて、放熱フィンを通過した熱風が遠心ファンモジュールに戻ることを阻止し、遠心ファンモジュールの放熱性能及び放熱装置全体の放熱効率を向上させ、更に、放熱フィンの上下の筐体の表面におけるオーバーヒートの問題を解決する。

一実施例における本発明による放熱装置１００を示す上面図である図１と、図１において２-２切断線に沿って示す断面図及び気流運動を示す模式図である図２を参照する。

この放熱装置１００は、主に、放熱フィンモジュール６００と、遠心ファンモジュール２００と、ヒートパイプ７００（図２）と、を備える。

放熱フィンモジュール６００は、放熱表面積を増加させるための複数の放熱フィン６１０を含む。ヒートパイプ７００は、一端が一つ又は複数の放熱対象（例えば、中央処理装置、グラフィックスチップ処理装置又は／及び通信チップ処理装置、図に示さず）に貼り合わせられ、他端が放熱フィンモジュール６００と互いに接合する。このように、放熱対象の発生する熱は、熱伝導性の良いヒートパイプ７００を介して放熱フィンモジュール６００に伝導される。ヒートパイプ７００の他端が放熱フィンモジュール６００と互いに接合する具体的な実施として、例えば、放熱フィン６１０のそれぞれを貫通したり、放熱フィン６１０のそれぞれの外側に溶接されたりしてよいが、本発明はそれに限定されない。

遠心ファンモジュール２００は、渦巻き型フレーム３００と、遠心ファンブレード４００と、モータ５００と、を含む。渦巻き型フレーム３００は、その内には空洞３１０を有し、外表面には２つの入気口３２０と、１つの大排気口３３０と、２つの小排気口３４０と、を少なくとも有する。本実施例において、２つの入気口３２０は、それぞれ渦巻き型フレーム３００の２つの対向面に設けられる。大排気口３３０は、渦巻き型フレーム３００の渦巻き出口で、主要な排気口であり、その切断面積が各小排気口３４０の切断面積より大きい。なお、大排気口３３０は、放熱フィンモジュール６００と連通するようにそれに接続される。具体的には、放熱フィンモジュール６００は、大排気口３３０に対応して結合されるが、本発明はそれに限定されない。

遠心ファンブレード４００は、前記２つの入気口３２０に直面するように渦巻き型フレーム３００の空洞３１０内に枢設される。作動している場合、遠心ファンブレード４００は、固定の時計方向Ｃに沿って回転し、空気を前記２つの入気口３２０によって吸入した後、冷風気流Ｗ１、Ｗ２を放熱フィンモジュール６００の方向へ同時に送出し、大部分の冷風気流Ｗ１が渦巻き出口から送出されると同時に、小部分の冷風気流Ｗ２もそれぞれ各小排気口３４０から送出される。モータ５００は、渦巻き型フレーム３００内にあり、軸によって遠心ファンブレード４００に結合され、遠心ファンブレード４００を駆動して回転させることに用いられる。

遠心ファンブレード４００が放熱フィンモジュール６００へ向けて気流を送出する経路において、最大風速流路Ｐがある。図に示すように、この最大風速流路Ｐは、気流が前記回転する遠心ファンブレード４００から離れた後、放熱フィンモジュール６００（又は、大排気口３３０）の長辺（又は、長軸方向）と直交して行進する方向と定義される。

前記２つの小排気口３４０は、それぞれ渦巻き型フレーム３００の前記２つの対向面に対称的に設けられ、各入気口３２０と共面し、入気口３２０よりも前記放熱フィンモジュール６００に近接し、且つ最大風速流路Ｐにある。しかしながら、本発明はそれに限定されない。他の実施例において、片面だけを有する場合、渦巻き型フレーム３００は、単一の入気口３２０及び単一の小排気口３４０だけを有してもよい。

なお、排気口のそれぞれは、例えば、台形（垂直台形及び等脚台形を含む）、扇形、三角形等のような幾何図形を有する。

本発明のこの実施例は、対向する第１の辺３４１及び第２の辺３４２を含む台形を例とし、第１の辺３４１が、放熱フィンモジュール６００に比較的に近接し、第２の辺３４２が、放熱フィンモジュール６００から比較的に離れ、且つ第１の辺３４１の長さが第２の辺３４２の長さより長い。

このように、モータ５００が遠心ファンブレード４００を駆動して回転させる場合、遠心ファンブレード４００は、放熱フィン６１０のそれぞれの表面の熱を持ち去って熱風Ｈを形成するための冷風気流Ｗ１を、放熱フィンモジュール６００に提供する。冷風気流Ｗ１は、熱風Ｈになった後、放熱フィンモジュール６００から離れたり、放熱フィンモジュール６００の周囲に集まったりする。この場合、遠心ファンブレード４００より提供される冷風気流Ｗ２は、それぞれ各小排気口３４０から送出され、放熱フィンモジュール６００の上下いずれからも同一方向へ排出される冷風気流Ｗ２があるようにする。前記２つの冷風気流Ｗ２は、熱風Ｈと混合して、その温度を低下させることができる。

なお、図１と、本発明による放熱装置１００の台形孔の気流流速のシミュレーション結果を示す模式図である図３と、を参照する。

小排気口３４０のそれぞれは、例えば、台形になって、第１の辺３４１の長さが第２の辺３４２の長さより長いため、小排気口３４０のそれぞれから扇形噴流（Ｓｅｃｔｏｒ Ｊｅｔ）である冷風気流Ｗ２を発生するようになる。

図３に示したシミュレーション結果により、前記冷風気流Ｗ２が、相当高い風速を有し、その噴出口Ｔ１における流速範囲が、例えば、２〜５メートル（ｍ）／秒（ｓ）であり、放熱フィンモジュール６００の上方位置Ｔ２を通過する流速範囲が２〜４メートル（ｍ）／秒（ｓ）となってもよいため、熱風Ｈを各入気口３２０から持ち去って、熱風Ｈが各入気口３２０を介して遠心ファンモジュール２００の空洞３１０に戻ることを充分阻止できるので、遠心ファンモジュール２００の放熱性能及び放熱装置１００全体の放熱効率を向上させることができることが判明した。なお、小排気口３４０が遠心ファンモジュール２００の渦巻き型フレーム３００内の圧力を排出することができるため、遠心ファンモジュール２００の騒音を低下させることができる。

本発明による遠心ファンモジュール２００の台形孔の正圧・負圧混和領域Ａのシミュレーション結果を示す模式図である図４を参照する。

なお、図４に示したシミュレーション結果により、遠心ファンモジュール２００の単体の設計において、システムインピーダンスがない条件では、前記台形の小排気口３４０は、正圧・負圧混和領域Ａであってよく、つまり、前記台形の小排気口３４０の第１の辺３４１に近接する領域において、正圧（即ち、排気現象）が発生し、その圧力範囲が約０〜１０バールであり、前記台形の小排気口３４０の第２の辺３４２に近接する領域において、負圧（即ち、吸気現象）が発生し、その圧力範囲が約−５〜−２.５バールであり、扇形噴流の現象が出現することはないことが判明した。

また他の実施例における本発明による放熱装置１０１を示す上面図である図５を参照する。

また他の実施例において、放熱装置１０１は、擁壁３５０を更に備える。擁壁３５０は、渦巻き型フレーム３００の小排気口３４０を有する面に取り付けられ、入気口３２０と小排気口３４０との間、及び入気口３２０と放熱フィンモジュール６００との間を遮断するが、小排気口３４０と放熱フィンモジュール６００との間を遮断しなく、熱風が放熱フィンモジュール６００から入気口３２０によって渦巻き型フレーム３００内への回流を防止することに用いられる。擁壁３５０の材質として、熱風を遮ると同時に、近接する構造との間で断熱及び振動緩衝の役割をはたす弾性的な熱絶縁性材料であってよい。

遠心ファンブレード４００が回転する場合、渦巻き型フレーム３００に擁壁３５０が設計されるため、熱風が渦巻き型フレーム３００内への回流を防止することができる。ある実施例において、渦巻き型フレームにおいて、擁壁が要らない場合もある（例えば、放熱フィンモジュールと入気口の距離が非常に長い）。

前記放熱装置１０１が配置された本発明による電子装置８００の切断面を示す模式図である図６を参照する。

本発明に定められる電子装置８００は、ある分野に特に限定されなく、例えば、ノートブック又はプロジェクタ等であってよい。この実施例において、ノートブックを例として、このノートブックは、筐体８１０と、前記放熱装置１０１と、を備える。放熱装置１００は、筐体８１０に設けられ、放熱フィン６１０の上下の筐体８１０の表面におけるオーバーヒート問題を解決することに用いられる。なお、渦巻き型フレーム３００の両面の擁壁３５０は、それぞれ上下の筐体８１０に貼り合わせられ、更に、熱風が渦巻き型フレーム３００内への回流を防止する。

前記本発明の前記実施例により、本発明による放熱装置を適用すれば、放熱フィンを通過した熱風が遠心ファンモジュールに戻ることを阻止し、遠心ファンモジュールの放熱性能を向上させ、更に、流れ場全体の速度の加速による冷空気の増加を達成し、放熱装置領域全体の温度を低下させ、放熱装置に近接するノートブックの筐体の熱蓄積の問題を解決できることが判明した。同時に、本発明による放熱装置は、遠心ファンモジュール内の過剰圧力を排出することもでき、遠心ファンモジュール内の高周波騒音を低減させることに有益である。

本発明より開示された前記のような実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、当業者ならだれでも、多様な変動や修飾を加えることができ、従って、本発明の保護範囲は、後の請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００、１０１ 放熱装置、２００ 遠心ファンモジュール、３００ 渦巻き型フレーム、３１０ 空洞、３２０ 入気口、３３０ 大排気口、３４０ 小排気口、３４１ 第１の辺、３４２ 第２の辺、３５０ 擁壁、４００ 遠心ファンブレード、５００ モータ、６００ 放熱フィンモジュール、６１０ 放熱フィン、７００ ヒートパイプ、８００ 電子装置、８１０ 筐体、Ａ 正圧・負圧混和領域、Ｃ 時計方向、Ｈ 熱風、Ｐ 最大風速流路、Ｔ１ 噴出口の位置、Ｔ２ 放熱フィンモジュール上方位置、Ｗ１、Ｗ２ 冷風気流、２-２ 切断線

Claims (9)

1. 放熱フィンモジュールと、
   その片面に設けられる入気口と、その渦巻き出口にあり、且つ前記放熱フィンモジュールに接続される大排気口と、前記その片面に設けられ、前記入気口よりも前記放熱フィンモジュールに近接する小排気口と、を有する渦巻き型フレームと、前記渦巻き型フレーム内に枢設され、時計方向に沿って回転し、空気を前記入気口によって吸入すると同時に、気流を前記大排気口及び前記小排気口から送出する遠心ファンブレードと、前記遠心ファンブレードを駆動して回転させるモータと、を含む遠心ファンモジュールと、
   を備え、
   前記小排気口は、更に、前記遠心ファンブレードの最大風速流路に対応するように前記渦巻き型フレームの前記片面に位置し、前記小排気口は、対向する第１の辺及び第２の辺を含み、前記第１の辺が前記第２の辺より前記放熱フィンモジュールに近接し、前記第１の辺の長さが前記第２の辺の長さより長い、
   放熱装置。
2. 前記小排気口は、台形になっている請求項１に記載の放熱装置。
3. ２つの前記小排気口は、それぞれ前記渦巻き型フレームの２つの対向面に対称的に位置する請求項１に記載の放熱装置。
4. 前記最大風速流路とは、前記気流が前記回転する遠心ファンブレードから離れた後、前記放熱フィンモジュールの長辺と直交して行進する方向である請求項１に記載の放熱装置。
5. 前記渦巻き型フレームの前記片面にあり、且つ前記入気口と前記小排気口との間及び前記入気口と前記放熱フィンモジュールとの間に位置する擁壁、
   を更に備える請求項１に記載の放熱装置。
6. 筐体と、
   前記筐体にある、請求項１〜５の何れか１項に記載の放熱装置と、
   を備える電子装置。
7. 遠心ファンブレードと、
   前記遠心ファンブレードをその中に収納し、対向する両面を有し、それぞれ前記両面に設けられ、空気を前記遠心ファンブレードに送入するための２つの入気口と、その前記両面の間にあり、前記遠心ファンブレードの大部分の気流を送出するための１つの大排気口と、それぞれ前記遠心ファンブレードの最大風速流路に対応するようにその前記両面に設けられ、前記遠心ファンブレードの小部分の気流を送出するための２つの台形孔と、を含む渦巻き型フレームと、
   を備え、前記台形孔のそれぞれにおいて対向し平行に配置された２つの辺を含み、前記２つの辺のうち前記大排気口に近接する一方の辺は他方の辺より長い、
   遠心ファンモジュール。
8. 前記最大風速流路とは、前記気流が前記回転する遠心ファンブレードから離れた後、前記大排気口の長辺と直交して行進する方向である請求項７に記載の遠心ファンモジュール。
9. それぞれ前記渦巻き型フレームの前記両面にあり、且つ前記入気口と前記小排気口との間及び前記入気口と前記大排気口との間に位置する２つの擁壁、
   を更に備える請求項７に記載の遠心ファンモジュール。