TW201307689A - 散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置 - Google Patents

散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置。散熱裝置包含一散熱鰭片模組及一離心式風扇模組。離心式風扇模組包含一蝸殼形外框及一離心式扇葉。蝸殼形外框包含一進氣口、一大出氣口及一小出氣口。進氣口與小出氣口皆開設於蝸殼形外框之同面。大出氣口連接散熱鰭片模組。離心式扇葉樞設於蝸殼形外框內,用以分別送出氣流至大出氣口與小出氣口。小出氣口開設於蝸殼形外框對應離心式扇葉之一最高風速流動路徑上。

Description

散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置
本發明有關於一種離心式風扇模組,特別是有關一種用以改善高溫問題之離心式風扇模組。
隨著電腦行動化的市場需求,筆記型電腦(Notebook)機殼內部已無法預留出足夠的自然對流空間,供散熱設計所需的空間。尤其在高頻元件(例如中央處理器和繪圖晶片),已經面臨相當散熱設計執行上的瓶頸。因此,利用離心式風扇產生強制對流散熱方法已經是現在筆記型電腦散熱機制之主要架構。
縱然使用離心式風扇產生強制對流可以加速散熱,還是很難符合筆記型電腦日趨嚴格的標準。這些標準已經不只是要求電腦內的晶片能夠運作,還包含對噪音的標準、筆記型電腦底板溫度的標準等。因此,包含離心式風扇的散熱裝置還有許多改善的空間,有待各廠商投入研發的努力。
具體而言,由於筆記型電腦之散熱技術大都採用分離式散熱器(Remote Heat Exchanger,RHE),分離式散熱器是將散熱鰭片(Fin)放至於一離心式風扇(Fan)之出風口之處,且藉由一熱管加以收集上述高頻元件之熱能,其優點是散熱鰭片與風扇位置的擺設可與上述之高頻元件的位置無關。
然而,當自出風口輸出之氣流通過散熱鰭片並夾帶散熱鰭片之熱能而形成熱風後,此些熱風將有可能再次被吸回風扇內,由於散熱鰭片仍具有一定之高溫,使得此些熱風藉由自然對流和熱輻射之方式被傳導至散熱鰭片的上下方之筆記型電腦之機殼表面,而在此機殼表面衍生溫度過高之問題。
本發明為揭露一種散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置,用以阻絕通過散熱鰭片之熱風回到離心式風扇模組中,提昇離心式風扇模組之散熱性能,進而解決散熱鰭片的上下方機殼表面溫度過高之問題。
本發明為揭露一種散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置,用以宣洩離心式風扇模組內過高的壓力,有助於減少離心式風扇模組內高頻的噪音。
本發明所提供之散熱裝置包含一散熱鰭片模組及一離心式風扇模組。離心式風扇模組包含一蝸殼形外框、一離心式扇葉及一馬達。蝸殼形外框包含一進氣口、一大出氣口、一小出氣口。進氣口開設於蝸殼形外框之一面。大出氣口位於蝸殼形外框之蝸殼口,且連接此散熱鰭片模組。離心式扇葉樞設於蝸殼形外框內,沿一時針方向旋轉,藉進氣口吸入空氣,並同時自大出氣口與小出氣口送出氣流。馬達驅動離心式扇葉旋轉。小出氣口開設於蝸殼形外框之此面、較進氣口鄰近此散熱鰭片模組,更進一步,小出氣口位於蝸殼形外框之此面對應離心式扇葉之一最高風速流動路徑上。
本發明之另一實施例中,小出氣口呈梯形、扇形或三角形。
此另一實施例中,小出氣口包含相對之第一邊及第二邊,該第一邊較該第二邊鄰近該散熱鰭片模組,其中該第一邊之長度大於該第二邊之長度。
本發明之其他實施例中,二小出氣口分別對稱地位於蝸殼形外框之二相對面。
本發明之其他實施例中,最高風速流動路徑為該氣流離開該旋轉之離心式扇葉後且與該散熱鰭片模組之一長邊呈正交之一行進方向。
本發明之其他實施例中,此散熱裝置更包含一擋牆。擋牆位於蝸殼形外框之一面,且位於進氣口與小出氣口之間及進氣口與散熱鰭片模組之間。
本發明所提供之電子裝置包含一機殼及一上述之散熱裝置,散熱裝置位於機殼中。
本發明所提供之離心式風扇模組,包含一離心式扇葉及一蝸殼形外框。離心式扇葉樞設於蝸殼形外框中。蝸殼形外框具有相對之二面。蝸殼形外框包含二進氣口、一大出氣口及二梯形孔。此二進氣口分別開設於蝸殼形外框之二面,用以輸入空氣至離心式扇葉。大出氣口位於蝸殼形外框之二面之間,用以輸入離心式扇葉之大部份氣流。此二梯形孔分別開設於蝸殼形外框之此二面,且對應離心式扇葉之一最高風速流動路徑上,用以輸入離心式扇葉之小部份氣流。
本發明之另一實施例中,各梯形孔中其鄰近大出氣口之一邊較其遠離大出氣口之一邊長。
本發明之其他實施例中,最高風速流動路徑為氣流離開旋轉之離心式扇葉後且與大出氣口之一長邊呈正交之一行進方向。
本發明之其他實施例中,離心式風扇模組更包含二擋牆。此二擋牆分別位於蝸殼形外框之二面,且位於進氣口與小出氣口之間及進氣口與大出氣口之間。
以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神,如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後,當可由本發明所教示之技術,加以改變及修飾,其並不脫離本發明之精神與範圍。
如上所述,本發明提供一種散熱裝置、其離心式風扇模組及裝設有此散熱裝置之電子裝置,藉由改良離心式風扇模組的結構,用以提供另一分流氣流,並加速此分流氣流的流速,用以阻絕通過散熱鰭片之熱風回到離心式風扇模組中,提昇離心式風扇模組之散熱性能及散熱裝置的整體散熱效率,進而解決散熱鰭片的上下方機殼表面溫度過高之問題。
請參照第1圖及第2圖,第1圖繪示本發明散熱裝置100於一實施例下之上視圖。第2圖係繪示第1圖沿2-2剖面線之剖面圖及氣流運動示意圖。
此散熱裝置100主要包含一散熱鰭片模組600、一離心式風扇模組200以及一熱管700(第2圖)。
散熱鰭片模組600包含複數個散熱鰭片610用以增加散熱表面積。熱管700的一端貼合一或多個散熱標的(例如中央處理器、繪圖晶片處理器或/及通訊晶片處理器,圖中未示),熱管700的另端與散熱鰭片模組600相接合。如此,散熱標的所產生的熱經導熱性良好的熱管700傳導至散熱鰭片模組600。熱管700之另端與散熱鰭片模組600相接合之具體實施可例如為貫穿每一散熱鰭片610或焊接於每一散熱鰭片610之外側,但本發明不限於此。
離心式風扇模組200包含一蝸殼形外框300、一離心式扇葉400及一馬達500。蝸殼形外框300內具有一腔室310,其外表面至少具有二進氣口320、一大出氣口330、二個小出氣口340。本實施例中,二進氣口320分別開設於蝸殼形外框300之兩相對面。大出氣口330即為蝸殼形外框300之蝸殼口,為一主要出氣口,其截面積大於各小出氣口340之截面積。此外,大出氣口330連接上述之散熱鰭片模組600,並接通散熱鰭片模組600。具體來說,散熱鰭片模組600匹配地套接於大出氣口330上,但本發明不限於此。
離心式扇葉400樞設於蝸殼形外框300之腔室310內,且正對此二進氣口320。工作時,離心式扇葉400沿一固定時針方向C旋轉,藉由此二進氣口320吸入空氣後,並同時朝散熱鰭片模組600之方向送出冷風氣流W1、W2,大部份之冷風氣流W1自蝸殼口送出之同時,亦有小部份之冷風氣流W2分別自各小出氣口340送出。馬達500位於蝸殼形外框300內,並軸接離心式扇葉400,用以驅動離心式扇葉400旋轉。
離心式扇葉400朝散熱鰭片模組600之方向送出氣流之路徑中具有一最高風速流動路徑P,如圖所示,此最高風速流動路徑P被定義為氣流離開此旋轉之離心式扇葉400後,且與散熱鰭片模組600(或大出氣口330)之長邊(或長軸方向)呈正交所行進之方向。
此二小出氣口340分別對稱地開設於蝸殼形外框300之此二相對面,與各進氣口320同面,各小出氣口340較進氣口320鄰近此散熱鰭片模組600,且各小出氣口340落於最高風速流動路徑P上。然而,本發明不限於此。其他實施例中,蝸殼形外框300僅具單面時,蝸殼形外框300也可僅具單個進氣口320及單個小出氣口340。
此外,各出氣口具一幾何圖形,此幾何圖形例如為梯形(包含垂直梯形及等腰梯形)、扇形、三角形等。
本發明之此實施例以梯形為例,梯形包含相對之第一邊341與第二邊342,第一邊341較鄰近散熱鰭片模組600,第二邊342較遠離散熱鰭片模組600,且第一邊341之長度大於第二邊342之長度。
如此,當馬達500驅動離心式扇葉400旋轉時,離心式扇葉400提供冷風氣流W1至散熱鰭片模組600,用以帶走各散熱鰭片610表面的熱量並形成熱風H。冷風氣流W1形成熱風H後便離開散熱鰭片模組600,或集合於散熱鰭片模組600周圍。此時,離心式扇葉400所提供之冷風氣流W2分別自各小出氣口340送出,使得自散熱鰭片模組600上下方皆有朝相同方向輸出之冷風氣流W2。此二冷風氣流W2可與熱風H混合以降低其溫度。
此外,請參照第1圖及第3圖,第3圖係繪示本發明散熱裝置100之梯形孔之氣流流速之模擬結果示意圖。
由於各小出氣口340例如呈梯形,第一邊341之長度大於第二邊342之長度,使得由各小出氣口340會產生扇形噴流(Sector Jet)之冷風氣流W2。
由第3圖之模擬結果可知,此冷風氣流W2具相當高之風速,其噴口T1之流速範圍為例如2~5公尺(m)/秒(s),而通過散熱鰭片模組600上方位置T2之流速範圍也可為2~4公尺(m)/秒(s),因此足以將熱風H帶離各進氣口320,阻絕熱風H經各進氣口320回到離心式風扇模組200之腔室310中,故,便可提昇離心式風扇模組200之散熱性能及散熱裝置100的整體散熱效率。此外,由於小出氣口340可宣洩離心式風扇模組200之蝸殼形外框300內的壓力,藉此降低離心式風扇模組200之噪音。
請參照第4圖,第4圖係繪示本發明離心式風扇模組200之梯形孔之正負壓混和區A之模擬結果示意圖。
再者,由第4圖之模擬結果可知,在離心式風扇模組200之單體設計下,且無系統阻抗之條件時,此梯形之小出氣口340可為正負壓混和區A,意即,此梯形之小出氣口340靠近第一邊341之區域造成正壓(即排氣現象)T,其壓力範圍為約0~10巴;此梯形之小出氣口340靠近第二邊342之區域造成負壓(即吸氣現象),其壓力範圍約為-5~-2.5巴,而無扇形噴流現象出現。
請參照第5圖,第5圖繪示本發明散熱裝置101於另一實施例下之上視圖。
另一實施例中,散熱裝置101更包含一擋牆350。擋牆350安裝於蝸殼形外框300具小出氣口340之一面,阻隔於進氣口320與小出氣口340之間,以及進氣口320與散熱鰭片模組600之間,但不阻隔於小出氣口340與散熱鰭片模組600之間,用以防止熱風由散熱鰭片模組600藉由進氣口320而回流至蝸殼形外框300內。擋牆350材質可以一彈性熱絕緣材料用以阻擋熱風,並同時作為與鄰近結構之間的隔熱與振動緩衝之用。
當離心式扇葉400旋轉時,由於蝸殼形外框300上設計有擋牆350,可防止熱風回流至蝸殼形外框300內。在某些實施例中,蝸殼形外框上可能不需要擋牆(例如散熱鰭片模組和進氣口之距離很遠)。
請參照第6圖,第6圖係繪示本發明裝設有此散熱裝置101之電子裝置800之截面示意圖。
本發明所限之電子裝置800並不刻意限制於某一領域中,可例如為筆記型電腦或投影機等等。此實施例中以筆記型電腦為例,此筆記型電腦包含一機殼810及一上述之散熱裝置101。散熱裝置100設至於機殼810中,用以解決散熱鰭片610的上下方機殼810表面溫度過高之問題。此外,蝸殼形外框300二面之擋牆350分別貼合於上下方機殼810,更防止熱風回流至蝸殼形外框300內。
由上述本發明上述實施例可知,應用本發明之散熱裝置,可用以阻絕通過散熱鰭片之熱風回到離心式風扇模組中,提昇離心式風扇模組之散熱性能,進而達成整體的流場速度加快冷空氣之增加,使整個散熱裝置區域的溫度能夠被降低,也解決接近散熱裝置的筆記型電腦機殼之積熱問題。同時,本發明之散熱裝置也可宣洩離心式風扇模組內過高的壓力,有助於減少離心式風扇模組內高頻的噪音。
本發明所揭露如上之各實施例中,並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、101...散熱裝置
200...離心式風扇模組
300...蝸殼形外框
310...腔室
320...進氣口
330...大出氣口
340...小出氣口
341...第一邊
342...第二邊
350...擋牆
400...離心式扇葉
500...馬達
600...散熱鰭片模組
610...散熱鰭片
700...熱管
800...電子裝置
810...機殼
A...正負壓混和區
C...時針方向
H...熱風
P...最高風速流動路徑
T1...噴口位置
T2...散熱鰭片模組上方位置
W1、W2...冷風氣流
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之詳細說明如下:
第1圖繪示本發明散熱裝置於一實施例下之上視圖。
第2圖係繪示第1圖沿2-2剖面線之剖面圖及氣流運動示意圖。
第3圖係繪示本發明散熱裝置之梯形孔之氣流流速之模擬結果示意圖。
第4圖係繪示本發明離心式風扇模組之梯形孔之正負壓混和區之模擬結果示意圖。
第5圖繪示本發明散熱裝置於另一實施例下之上視圖。
第6圖係繪示本發明裝設有此散熱裝置之電子裝置之截面示意圖。
100...散熱裝置
200...離心式風扇模組
300...蝸殼形外框
310...腔室
320...進氣口
330...大出氣口
340...小出氣口
341...第一邊
342...第二邊
400...離心式扇葉
500...馬達
600...散熱鰭片模組
610...散熱鰭片
C...時針方向
P...最高風速流動路徑

Claims (11)

  1. 一種散熱裝置,包含:一散熱鰭片模組;以及一離心式風扇模組,包含:一蝸殼形外框,具有一進氣口、一大出氣口及一小出氣口,該進氣口開設於該蝸殼形外框之一面,該大出氣口位於該蝸殼形外框之一蝸殼口,且連接該散熱鰭片模組,該小出氣口開設於該蝸殼形外框之該面、較該進氣口鄰近該散熱鰭片模組;一離心式扇葉,樞設於該蝸殼形外框內,沿一時針方向旋轉,藉該進氣口吸入空氣,並同時自該大出氣口與該小出氣口送出氣流;以及一馬達,驅動該離心式扇葉旋轉,其中該小出氣口更位於該蝸殼形外框之該面對應該離心式扇葉之一最高風速流動路徑上。
  2. 如請求項1所述之散熱裝置,其中該小出氣口呈梯形、扇形或三角形。
  3. 如請求項2所述之散熱裝置,其中該小出氣口包含相對之第一邊及第二邊,該第一邊較該第二邊鄰近該散熱鰭片模組,其中該第一邊之長度大於該第二邊之長度。
  4. 如請求項1所述之散熱裝置,其中二個該小出氣口分別對稱地位於該蝸殼形外框之二相對面。
  5. 如請求項1所述之散熱裝置,其中該最高風速流動路徑為該氣流離開該旋轉之離心式扇葉後且與該散熱鰭片模組之一長邊呈正交之一行進方向。
  6. 如請求項1所述之散熱裝置,更包含:一擋牆,位於該蝸殼形外框之該面,且位於該進氣口與該小出氣口之間及該進氣口與該散熱鰭片模組之間。
  7. 一種電子裝置,包含:一機殼;以及一如請求項1至6其中之一所述之散熱裝置,位於該機殼中。
  8. 一種離心式風扇模組,包含:一離心式扇葉;以及一蝸殼形外框,容納該離心式扇葉於其中,具有相對之二面,包含:二進氣口,分別開設於該蝸殼形外框之該二面,用以輸入空氣至該離心式扇葉;一大出氣口,位於該蝸殼形外框之該二面之間,用以輸入該離心式扇葉之大部份氣流;以及二梯形孔,分別開設於該蝸殼形外框之該二面,且對應該離心式扇葉之一最高風速流動路徑上,用以輸入該離心式扇葉之小部份氣流。
  9. 如請求項8所述之離心式風扇模組,其中每一該些梯形孔中其鄰近該大出氣口之一邊較其遠離該大出氣口之一邊長。
  10. 如請求項8所述之離心式風扇模組,其中該最高風速流動路徑為該氣流離開該旋轉之離心式扇葉後且與該大出氣口之一長邊呈正交之一行進方向。
  11. 如請求項8所述之離心式風扇模組,更包含:二擋牆,分別位於該蝸殼形外框之該二面,且位於該進氣口與該小出氣口之間及該進氣口與該大出氣口之間。
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