TWI790494B - 可攜式電子裝置的散熱系統 - Google Patents

Abstract

一種可攜式電子裝置的散熱系統，包括機體、至少一風扇以及至少一間隔件。可攜式電子裝置的至少一熱源配置於機體內。風扇是離心式風扇，配置於機體內，風扇具有位於軸向的至少一入風口與位於徑向的至少一出風口。間隔件配置於機體或風扇的至少其中之一，以在機體內沿軸向形成分層氣流，分層氣流分別經由入風口流入風扇與經由出風口流出風扇。

Description

可攜式電子裝置的散熱系統

本發明是有關於一種散熱系統，且特別是有關於一種可攜式電子裝置的散熱系統。

現行電子產業迅速發展，電子元件之性能不斷提升，隨著運算速度越快其所產生之熱量也越大，因此在可攜式電子裝置，例如筆記型電腦，其需藉由離心式風扇將可攜式電子裝置內的空氣排出，藉以降低裝置內部溫度。

再者，為符合目前對於裝置朝向輕薄短小且高效能的潮流，可攜式電子裝置內的散熱元件也需隨之微小化，因此常常面臨到散熱效率不足的情形。

同時，現有風扇往往僅具有一個出風口，其散熱效能有限，在不增加風扇數量的前提下，風扇雖可採用兩個出風口的設計，但在沒有具備對應設計氣流路徑的情形下，風扇除了散熱能力無法發揮效果之外，也容易在裝置內產生散熱路徑衝突，或是在裝置內造成過大的熱阻抗，而造成熱量堆積無法散逸出可攜式電子裝置的情形。舉例來說，在無對應的散熱氣流路徑，則原本欲排出裝置的熱量可能再次被風扇吸入裝置內。

本發明提供一種可攜式電子裝置的散熱系統，其在機體內形成分層氣流而提高散熱效能。

本發明的可攜式電子裝置的散熱系統，包括機體、至少一風扇以及至少一間隔件。可攜式電子裝置的至少一熱源配置於機體內。風扇是離心式風扇，配置於機體內，風扇具有位於軸向的至少一入風口與位於徑向的至少一出風口。間隔件配置於機體或風扇的至少其中之一，以在機體內沿軸向形成分層氣流，分層氣流分別經由入風口流入風扇與經由出風口流出風扇。

基於上述，由於可攜式電子裝置的散熱系統藉由配置在離心式風扇或機體的間隔件，使機體內沿軸向形成分層氣流，以確保風扇所產生之散熱氣流路徑不產生衝突，以有效避免熱源所產生的熱量再次被風扇吸入的可能，據以對現有機體內因散熱路徑衝突所產生的熱量堆積情形提供改善的對策。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依據本發明第一實施例的可攜式電子裝置的示意圖。圖2A是依據本發明第一實施例的散熱系統的爆炸圖。圖2B是圖2A的散熱系統的俯視圖。本實施例同時提供直角座標X-Y-Z以利於構件辨識。請同時參考圖1至圖2B，在本實施例中，散熱系統100，適用於可攜式電子裝置10（例如是筆記型電腦），散熱系統100包括機體110、至少一風扇120以及至少一間隔件170。可攜式電子裝置10的至少一熱源配置於機體110內。本實施例繪示兩個熱源11、12，其例如是CPU與GPU。風扇120是離心式風扇，其配置於機體110內。風扇120具有位於軸向的至少一入風口（依據目前圖2A所示，風扇120具有入風口N1）與位於徑向的至少一出風口（依據目前圖2A所示，風扇120具有第二出風口N3、第一出風口N4）。間隔件170配置於機體110或風扇120的至少其中之一，以在機體110內沿所述軸向形成分層氣流，所述分層氣流分別經由入風口N1流入風扇120與經由出風口（即，第二出風口N3、第一出風口N4）流出風扇120。在此，風扇120的軸向即是直角座標X-Y-Z的Z軸軸向。

圖2C是圖2B的散熱系統的剖視圖。請參考圖2A至圖2C，進一步地說，機體110包括上殼體111與下殼體112，上殼體111具有（孔狀）開口111a以對應風扇的入風口N1。據此，機體110外部環境的空氣便能經由開口111a與入風口N1而流入風扇120。

在本實施例中，散熱系統100還包括電路板180，間隔件170包括配置於風扇120部分周緣的第一間隔件171與配置在機體110內壁的第二間隔件172，第一間隔件171、第二間隔件172、機體110、風扇120與電路板180形成流入通道（inflow channel）C1，流入通道C1連接入風口N1。第一間隔件171是緩衝材，例如是泡棉，其具有可撓性與彈性而得以抵接至上殼體111，使得入風口N1在機體110內的空間是與熱源11、12在機體110內的空間（沿Z軸）呈上下分隔。換言之，流入通道C1在Z軸上的正投影與出風口（前述N3、N4）在Z軸上的正投影彼此錯開，由此確保熱源11、12所產生熱量不致影響入風口N1所在的空間，也就是讓入風口N1僅能經由機體110的開口111a吸入外部環境的空氣，確保風扇120所吸入的是冷空氣，而讓冷空氣從出風口吹出時對熱源11、12進行有效的散熱動作。

具體來說，在本實施例中，流入通道C1與朝向機體110內的第一出風口N4位於風扇120的同一側（也就是同一徑向）。請參考圖2A，進一步來說，第一間隔件171在風扇120上形成缺口1711，缺口1711與第一出風口N4位於風扇120的同一側（也就是同一徑向）。在本實施例中，風扇120的第二出風口N3朝向機體110外，第一出風口N4朝向機體110內，且第二出風口N3與第一出風口N4沿Z軸軸向具有不同開口尺寸。在本實施例中，第一出風口N4沿軸向的開口尺寸小於第二出風口N3沿軸向的開口尺寸。但在其他實施例中，第二出風口N3與第一出風口N4沿軸向也可以是具有相同開口尺寸，並不以此為限制。

在本實施例中，第二間隔件172包括三個第二子間隔件1721、1722、1723，包圍開口111a的局部，以匯集自開口111a吸入的氣流，第二子間隔件1722連接於第二子間隔件1721且延伸至第一間隔件171，以將自開口111a吸入的氣流順利導引至入風口N1。在本實施例中，兩第二子間隔件1722、1723之間的距離對應於缺口1711的寬度。

具體來說，朝向機體110內的第一出風口N4具有第一子出風口N41與第二子出風口N42，第一子出風口N41沿Z軸軸向的開口尺寸小於第二子出風口N42沿Z軸軸向的開口尺寸。在本實施例中，風扇120還具有一側牆124，沿Z軸軸向位於第一子出風口N41與流入通道C1之間。換言之，側牆124、第一子出風口N41與流入通道C1在Z軸上的正投影彼此鄰接。側牆124的底部抵靠於電路板180。這樣設計的好處在於，電路板180及側牆124可以達到將缺口1711與第一子出風口N41隔開的效果，而有利於第一子出風口N41吹出的空氣不會輕易又通過缺口1711與入風口N1而被風扇120吸入。此外，本實施例的下殼體112不具有開口，而可以達到美背效果，以讓可攜式電子裝置10取得較佳的外觀視覺效果。

請再參考圖2B與圖2C，大致上來說，本實施例的機體110具有至少一開口，風扇120所產生的氣流從出風口流出，並對熱源11、12或相關散熱構件散熱後，再從所述開口流出機體110。詳細而言，本實施例的風扇120運轉而從入風口N1吸入機體110外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F1。再者，如圖2A、圖2B與圖2C所示，機體110具有多個開口111c、111d，而可攜式電子裝置10還包括電池14，散熱系統100還具有導熱件130與散熱件140，熱源11、12設置在電路板180的下表面，其中如圖2A與圖2B所示，導熱件130例如是熱管，散熱件140例如是散熱鰭片（本實施例的圖式僅作簡單示意），導熱件130熱接觸於熱源11、12與散熱件140之間，以將熱源11、12所產生的熱量傳送至散熱件140。此外，正因風扇120具有第一出風口N4與第二出風口N3，故風扇120所產生的氣流F3、F4分別從第二出風口N3與第一出風口N4流出，散熱件140位於第二出風口N3與開口111c之間，其中從第二出風口N3流出的氣流F3通過散熱件140而從開口111c流出機體110，而從第一出風口N4流出的氣流F4通過熱源11、12後從開口111d流出機體110。

如此一來，被吸入風扇120的冷空氣即能分別從第一出風口N4與第二出風口N3流出，其中從第一出風口N4流出的冷空氣（氣流F4）即能對機體110內的熱源11、12直接吹送並散熱，而後經由機體110的開口111d吹送出機體110之外，而從第二出風口N3流出的冷空氣（氣流F3）則針對散熱件140進行吹送並散熱，而後經由機體110的開口111c吹送出機體110之外。換句話說，熱源11、12所產生的熱量能經由上述兩種互不衝突的途徑予以散逸，明顯能提高散熱系統100的散熱效率。

圖3A是本發明第二實施例的散熱系統的爆炸圖。圖3B是以不同視角繪示圖3A的上殼體的示意圖。圖3C是圖3A的散熱系統的俯視圖。有別於前述實施例的上殼體111的開口111b、111c、111d皆位於機體110的同一側，圖3A至圖3C所示的實施例中，開口111b1的位置明顯不同於開口111c、111d，也就是說，本實施例是將用以吸入外部環境的冷空氣的開口111b1遠離於用以流出氣流的開口111c、111d，而有利於開口111c、111d吹出的空氣不會輕易又通過開口111b1而被風扇120吸入。此外，在本實施例中，風扇120B的兩個出風口N3、N4’沿Z軸軸向具有相同開口尺寸。

圖3D是圖3C的散熱系統的局部剖視圖。請參考圖3A至圖3D，進一步來說，在本實施例中，間隔件170B包括配置於風扇120B部分周緣的第一間隔件171B與配置在機體110B內壁的至少一第二間隔件172B（圖中繪示兩個）。在本實施例中，兩個第二間隔件172B分別位於開口111b1的兩側，以匯集自開口111b1吸入的氣流，兩個第二間隔件172B延伸至第一間隔件171B，以將自開口111b1吸入的氣流順利導引至入風口N1。在本實施例中，兩個第二間隔件172B之間的距離對應於缺口1711B的寬度。第一間隔件171B、第二間隔件172B、機體110B與風扇120B形成流入通道C2，流入通道C2連接入風口N1。

具體來說，流入通道C2與朝向機體110內的第一出風口N4’位於風扇120B的相對兩側。第一間隔件171B在風扇120B的外表面形成缺口1711B，缺口1711B與第一出風口N4’位於風扇120B的不同側。

大致上來說，本實施例的風扇120B運轉而從入風口N1吸入機體110外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F1’。經由開口111b1吸入機體110外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F2’。再者，正因風扇120B具有第一出風口N4’與第二出風口N3，故風扇120所產生的氣流F3’、F4’分別從第二出風口N3與第一出風口N4’流出，其中從第二出風口N3流出的氣流F3’通過散熱件140而從開口111c流出機體110，從第一出風口N4’流出的氣流F4’通過熱源11、12後從開口111d流出機體110。

圖4A是本發明第三實施例的散熱系統的爆炸圖。圖4B是圖4A的散熱系統的俯視圖。圖4C是圖4B的散熱系統的局部剖視圖。有別於圖2A至圖2C所示的電路板180抵接於風扇120的一側，圖4A至圖4C所示的實施例中，電路板180C設置於機體110C內且環接於風扇120C的至少局部，以分層機體110C的內部空間，第一出風口N4’’位於其中一層。舉例而言，第一出風口N4’’位於電路板180C上，熱源11、12位於電路板180C下。換言之，本實施例的間隔件即是電路板180C。

在本實施例中，風扇120C還具有相對於入風口N1的另一入風口N2，入風口N1與入風口N2沿Z軸位於風扇120C的相對側。進一步地說，機體110C的下殼體112C具有（柵狀）開口112c1以對應入風口N2。據此，機體110C外部環境的空氣便能經由開口111c1、112c1與入風口N1、N2而流入風扇120C。

在本實施例中，風扇120C沿Z軸軸向抵接於機體110C的下殼體112C。可攜式電子裝置10的散熱系統100C包括第一間隔件171C，沿風扇120C的周緣配置且抵接在風扇120C與機體110C之間。第一間隔件171C例如是泡棉，其具有可撓性與彈性而得以抵接至上殼體111C，使得入風口N1、N2所在機體110C內的空間是與熱源11、12在機體110內的空間呈現彼此隔絕且獨立的狀態，由此確保熱源11、12所產生熱量不致影響入風口N1、N2所在的空間，也就是讓入風口N1、N2僅能經由機體110C的開口111c1、112c1吸入外部環境的空氣，確保風扇120C所吸入的是冷空氣，而有利於讓冷空氣從第二出風口N3、第一出風口N4’’吹出時對熱源11、12進行有效的散熱動作。在此，風扇120C的入風口N1、N2是呈同軸設置，而如圖4A所示，緩衝材171C沿風扇120的結構周緣設置而呈封閉輪廓。

在本實施例中，可攜式電子裝置10C的散熱系統100C還包括散熱鰭片140。風扇120C除了朝向機體110C外的出風口N3之外的其餘部分皆受電路板180C環接，散熱鰭片140配置於機體110C內且正對於朝向機體110C外的出風口N3，散熱鰭片140與電路板180C形成封閉輪廓，風扇120C位於封閉輪廓內，而將機體110C的內部分為兩層空間。

大致上來說，本實施例的風扇120C運轉而從入風口N1、N2吸入機體110C外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F1’’。再者，正因風扇120C具有第一出風口N4’’與第二出風口N3，故風扇120C所產生的氣流F2’’、F3’’分別從第一出風口N4’’與第二出風口N3流出，散熱件140位於第二出風口N3與開口111c之間，其中從第二出風口N3流出的氣流F2’’通過散熱件140而從開口111c流出機體110C，而從第一出風口N4’’流出的氣流F3’’通過熱源11、12後從開口111d流出機體110C。

圖5A是本發明第三實施例的散熱系統的爆炸圖。圖5B是圖5A的散熱系統的俯視圖。圖5C是圖5B的散熱系統的局部剖視圖。有別於圖4A至圖4C所示的下殼體112C具有（柵狀）開口112c1，圖5A至圖5C所示的實施例中，電路板180C分層機體110D的內部空間，第一出風口N4’’位於其中一層，也就是位於電路板180C上方。下殼體112D的開口112d1位於不具有第一出風口N4’’的另一層，也就是位於電路板180C下方。

大致上來說，本實施例的風扇120D運轉而從入風口N1吸入機體110C外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F1’’’。經由開口112d1吸入機體110D外部環境的冷空氣，即如圖式所示的氣流F2’’’。再者，正因風扇120C具有第一出風口N4’’與第二出風口N3，故風扇120C所產生的氣流F3’’’、F4’’’分別從第一出風口N4’’與第二出風口N3流出，散熱件140位於第二出風口N3與開口111c之間，其中從第二出風口N3流出的氣流F3’’’通過散熱件140而從開口111c流出機體110D，而從第一流出的氣流F4’’’通過熱源11、12後從開口111d流出機體110D。

圖6是本發明其他實施例的散熱系統的示意圖。需注意的是，圖6所示的實施例中，省略了機體的繪示，以更清楚地示意出其內部的結構。有別於圖4A與圖5A的熱源11、12與導熱件130設置在電路板180C的下表面，圖6所示的實施例中，熱源11、12與導熱件130也可以設置在電路板180C的上表面，也就是說，熱源11、12、導熱件130與第一出風口N4’’位於同一層，而有利於讓第一出風口N4’’對熱源11、12進行有效的散熱動作。

綜上所述，本發明由於可攜式電子裝置的散熱系統藉由離心式風扇搭配對應的間隔件，而在機體內沿軸向形成分層氣流，以確保吸入風扇的氣流與風扇所產生之散熱氣流路徑不產生衝突，且有效避免熱源所產生的熱量再次被風扇吸入的可能，據以對現有機體內因散熱路徑衝突所產生的熱量堆積情形提供改善的多元化對策。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:可攜式電子裝置 11、12:熱源 14:電池 100:散熱系統 110、110B、110C:機體 111:上殼體 111a、111b、111c、111d、111b1、111c1:開口 112:下殼體 112c1、112d1:開口 120、120B、120C、120D:風扇 124:側牆 130:導熱件 140:散熱件 170、170B:間隔件 171、171B、171C:第一間隔件 1711、1711B:缺口 172、172B:第二間隔件 1721、1722、1723:第二子間隔件 180、180C:電路板 C1、C2:流入通道 F1、F2、F3、F4、F1’、F2’、F3’、F4’、F1’’、F2’’、F3’’、F1’’’、F2’’’、F3’’’、F4’’’:氣流 N1、N2:入風口 N3:第二出風口 N4、N4’、N4’’:第一出風口 N41:第一子出風口 N42:第二子出風口 X-Y-Z:直角座標

圖1是依據本發明第一實施例的可攜式電子裝置的示意圖。 圖2A是依據本發明第一實施例的散熱系統的爆炸圖。 圖2B是圖2A的散熱系統的俯視圖。 圖2C是圖2B的散熱系統的剖視圖。 圖3A是本發明第二實施例的散熱系統的爆炸圖。 圖3B是以不同視角繪示圖3A的上殼體的示意圖。 圖3C是圖3A的散熱系統的俯視圖。 圖3D是圖3C的散熱系統的局部剖視圖。 圖4A是本發明第三實施例的散熱系統的爆炸圖。 圖4B是圖4A的散熱系統的俯視圖。 圖4C是圖4B的散熱系統的局部剖視圖。 圖5A是本發明第三實施例的散熱系統的爆炸圖。 圖5B是圖5A的散熱系統的俯視圖。 圖5C是圖5B的散熱系統的局部剖視圖。 圖6是本發明其他實施例的散熱系統的示意圖。

11、12:熱源

14:電池

100:散熱系統

110:機體

111:上殼體

111a、111b、111c、111d:開口

112:下殼體

120:風扇

124:側牆

130:導熱件

140:散熱件

170:間隔件

171:第一間隔件

1711:缺口

172:第二間隔件

1721、1722、1723:第二子間隔件

180:電路板

N1:入風口

N3:第二出風口

N4:第一出風口

N41:第一子出風口

N42:第二子出風口

X-Y-Z:直角座標

Claims (20)

1. 一種可攜式電子裝置的散熱系統，包括：一機體，所述可攜式電子裝置的至少一熱源配置於該機體內；至少一風扇，是離心式風扇，配置於該機體內，該風扇具有位於軸向的至少一入風口與位於徑向的至少一出風口；以及至少一間隔件，配置於該機體或該風扇的至少其中之一，以在該機體內沿所述軸向形成分層氣流，所述分層氣流分別經由該入風口流入該風扇與經由該出風口流出該風扇。
2. 如請求項1所述的可攜式電子裝置的散熱系統，所述至少一間隔件包括配置於該風扇部分周緣的一第一間隔件與配置在該機體內壁的一第二間隔件，該第一間隔件、該第二間隔件、該機體與該風扇形成一流入通道，該流入通道連接該入風口。
3. 如請求項2所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該流入通道與該出風口位於該風扇的相對兩側。
4. 如請求項2所述的可攜式電子裝置的散熱系統，該第一間隔件在該風扇的外表面形成一缺口，該缺口與該出風口位於該風扇的不同側。
5. 如請求項2所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇具有位於不同徑向的兩個出風口，其中一出風口朝向該機體外，另一出風口朝向該機體內，且所述兩個出風口沿該軸向具有相同開口尺寸。
6. 如請求項1所述的可攜式電子裝置的散熱系統，還包括一電路板，所述至少一間隔件包括配置於該風扇部分周緣的一第一間隔件與配置在該機體內壁的一第二間隔件，該第一間隔件、該第二間隔件、該機體、該風扇與該電路板形成一流入通道，該流入通道連接該入風口。
7. 如請求項6所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該流入通道與該出風口位於該風扇的同一側。
8. 如請求項6所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該第一間隔件在該風扇上形成一缺口，該缺口與該出風口位於該風扇的同一側。
9. 如請求項6所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇具有位於不同徑向的兩個出風口，其中一出風口朝向該機體外，另一出風口朝向該機體內，且所述兩個出風口沿該軸向具有不同開口尺寸。
10. 如請求項6所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇具有位於不同徑向的兩個出風口，其中一出風口朝向該機體外，另一出風口朝向該機體內，且所述兩個出風口沿該軸向具有相同開口尺寸。
11. 如請求項10所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中朝向該機體內的該出風口與該流入通道位於該風扇的同一側。
12. 如請求項10所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中朝向該機體內的該出風口具有一第一子出風口與一第二子出風口，該第一子出風口沿該軸向的開口尺寸小於該第二子出風口的開口尺寸。
13. 如請求項12所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇還具有一側牆，沿該軸向位於該第一子出風口與該流入通道之間。
14. 如請求項6所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該流入通道在該軸向上的正投影與該出風口在該軸向上的正投影彼此錯開。
15. 如請求項1所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該間隔件是一電路板，設置於該機體內且環接於該風扇的至少局部，以分層該機體的內部空間，該出風口位於其中一層。
16. 如請求項15所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇沿該軸向抵接於該機體。
17. 如請求項15所述的可攜式電子裝置的散熱系統，還包括另一間隔件，沿該風扇的周緣配置且抵接在該風扇與該機體之間。
18. 如請求項15所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該風扇具有位於不同徑向的兩個出風口，其中一出風口朝向該機體外，另一出風口朝向該機體內且位於其中一層，該風 扇除了朝向該機體外的該出風口之外的其餘部分皆受該電路板環接。
19. 如請求項18所述的可攜式電子裝置的散熱系統，還包括一散熱鰭片，配置於該機體內且正對於朝向該機體外的該出風口，該散熱鰭片與該電路板形成一封閉輪廓，該風扇位於該封閉輪廓內。
20. 如請求項15所述的可攜式電子裝置的散熱系統，其中該機體的內部空間的另一層不具有該出風口，該機體還具有多個開口，位於所述另一層。

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