带空气口外壳内的吹风装置，包含该吹风装置的冷却单元及电子装置 【技术领域】
本发明涉及一种吹风装置，用于将吸入到叶轮中心的空气从叶轮的四周吹出。本发明还涉及一种冷却单元，该单元包括空气吹风装置。本发明还涉及一种电子装置，例如笔记本计算机，该计算机包括这种吹风装置。
背景技术
一种电子装置，例如笔记本计算机，装有微处理器。该微处理器在工作时将产生热量。当微处理器的操作速度和执行的功能在数目上增加时，该微处理器产生的热量便增加。装有冷却单元的常规电子装置可以充分冷却该微处理器。
该冷却单元和微处理器装在一起，装在电子装置的外壳内。该冷却单元包括散热器和离心吹风装置。该散热器可散热地连接于该微处理器。该吹风装置将冷却空气吹在散热器上。
该吹风装置包括叶轮和安装该叶轮的外壳。该叶轮可以转动。该外壳具有空气入口、螺旋气室和空气出口。该空气入口通向叶轮的转动的中心。该螺旋形气室包围该叶轮。空气出口位于螺旋气室的出口端，或者位于该气室的下游端部。
当叶轮转动时，空气便从电子装置外壳的内部或者外部抽吸到叶轮的转动中心。利用离心力将空气从叶轮的边缘吹到螺旋室中。该螺旋室设计成可以将离开叶轮的空气速度能量转换成压力能量。在气室中，空气被收集和吹到空气出口。该空气通过空气出口吹到起冷却空气作用的散热器上。结果，热量便从微处理器发散出去，因为在微处理器和冷却空气之间形成热交换。当空气流从电子装置外壳中流出时，该热量便排出电子装置的外壳。
在这种吹风装置中，从叶轮边缘进入螺旋气室的空气流收集到气室中，并输送到空气出口。因此，在螺旋气室中的空气压力从气室的输入端到气室的输出端逐渐增加。空气压力在出口的紧前方位置突然降低。因此，气室具有靠近其输出端的高压区域。
常规吹风装置中，该空气入口具有理想的圆形横截面，与叶轮共轴线，并且与螺旋气室连通。因此，在对应于上述高压区域的位置气室中空气压力高于入口的空气压力。如果这样，则螺旋室中的部分空气将突然经过空气入口流出叶轮外壳。换言之，空气经过叶轮外壳的入口漏出，因而不能可靠地将空气从空气入口输送到空气出口。
日本专利申请公开公告NO.10-326986公开一种风扇装置，在这种装置中可以防止空气突然从叶轮外壳中经空气入口流出。在这种风扇装置中，用一个环形件围绕该叶轮，用于引导空气，以防止空气突然流出。
然而在这种先有技术风扇装置中，这些随叶轮一起转动的环形件以及固定这种环形件的构件是必不可少的。
因此叶轮的结构变得很复杂，该叶轮由许多部件组成。这样便增加了风扇装置的制造成本。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种吹风装置，该吹风装置的结构简单，可以防止空气漏出，并且其制造成本低。
本发明的另一目的是提供一种冷却单元，该单元具有吹风装置，该吹风装置的结构简单，可以防止空气从空气入口漏出。
本发明的再一目的是提供一种具有吹风装置的电子装置，该吹风装置结构简单，可以防止空气经空气入口漏出。
为了达到这些目的，本发明一种吹风装置，该吹风装置包括一个具有转动中心的叶轮和装有该叶轮的外壳，该外壳具有：1)限定空气入口的边缘，该空气入口暴露所述叶轮的转动中心，2)空气出口，3)高压区域，该高压区域在所述叶轮运行的转动时存在，该高压区域位于沿所述叶轮的周围部分的壳体内部；所述叶轮的转动中心与所述边缘之间的距离在从转动中心到高压区域中心的方向上比在从转动中心到高压区域以外的区域的方向上要短，并且所述边缘这样地成形，使得入口具有非圆形的形状。
在这种装置中，突出部从对应于高压区域的那部分边缘伸向叶轮的转动中心。因此，空气很难从高压区域经入口流出。因此只需改变入口开孔的形状便可以防止空气从入口流出。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的笔记本计算机的透视图；
图2是笔记本计算机的透视图，示出装在笔记本计算机中用来冷却微处理器的冷却单元，该微处理器配置在该计算机的外壳内；
图3是透视图，示出该冷却单元和微处理器之间的位置关系；
图4是冷却单元的分解透视图；
图5是平面图，示出空气入口的开孔；
图6是沿图5的F6-F6线截取的横截面图；
图7是横截面图，示出空气入口的形状和空气达到最高压力的高压区域之间的位置关系；
图8是吹风装置的横截面图，示出在外壳中的压力分布；
图9是吹风装置的平面图，示出开孔为非圆形空气入口中空气流速的分布；
图10是吹风装置的平面图，示出开孔为理想圆形的空气入口中空气流速的分布，该开孔与叶轮共轴线；
图11是本发明第二实施例吹风装置的平面图。
【具体实施方式】
下面参考图1～10说明本发明的第一实施例。
图1和图2示出笔记本计算机1或者电子装置。该笔记本计算机1包括主单元2和支撑在该主单元2上的显示单元3。
该主单元2包括形状像一个扁盒子的外壳4，该外壳4具有底壁4a、顶壁4b、前壁4c和两个侧壁4d。该主单元2还包括装在顶壁4b上的键盘5。
显示单元3包括显示器外壳6和液晶显示板7。该显示板7固定在显示器外壳6中。活页装置(未示出)将显示器外壳6连接于外壳4的外边缘，使得显示器外壳6可以转动。该液晶显示板7具有显示屏7a。该显示屏7a通过开口8漏出，该开口形成在显示外壳6的前部。
如图2所示，该外壳4包括印刷电路板10和冷却单元20，该印刷电路板10沿外壳4的底壁4a延伸。作为发热部件的半导体组件11装在印刷电路板10的上表面上。该组件11是微处理器，该处理器是笔记本计算机1的主要元件。该半导体组件11具有底衬12和集成晶片13。该底衬12焊接在印刷电路板10上的上表面上。该集成晶片13装在该底衬12上表面的中央部分。在工作时，该集成晶片13产生大量热量，该半导体组件11因此必须要冷却，以保持在稳定条件下工作。
该冷却单元20设计成可以冷却半导体组件11。如图2～4所示，冷却单元20包括接收热量的块21、散热器22、传热管23和离心吹气装置24。
该受热块21稍微大于集成晶片13。弹性件25将受热块21固定在集成电路板10上。
该弹性件25具有压板26和四个腿部分27。螺钉28将该压板26固定于受热块21的上表面上。该腿部分27沿径向方向从压板26的四个角伸出。在腿部分的远端用螺钉30将该腿部分27固定于印刷电路板10的四个突出部29。这些腿部分27起弹簧作用，将受热块21压在半导体组件11上，该受热块21固定于压板26。该受热块21因此可以被推压在集成晶片13上，因此与该集成晶片13形成导热连接。
散热器22具有许多散热片32。该散热器22沿计算机外壳4的左侧壁4d延伸，对着在该侧壁4d上形成的排气孔33。
该导热管23的一个端部23a可导热地连接于受热块21，而其另一端部23b连接于散热器22。因此，由集成晶片13放出的热量便可以传送到受热块21，然后再经传热管23传到散热器22。
如图3～6所示，离心吹气装置24包括外壳35和叶轮36。该外壳35是扁平的外壳，其中安装叶轮36。该外壳35由外壳主体37和盖子38组成。该外壳主体37具有底板39和侧壁40。该侧壁40直立在该底板39的外周上。该盖子38和底板39其形状均像一个盘子，构成外壳35的外壁。该侧壁40是弯曲的，像一段弧，构成外壳35的外周壁。盖子38固定于侧壁40的上边缘，对着外壳主体37的底板39。
外壳35具有两个圆形入口42a和42b以及一个出口43。一个入口42a形成在盖子38的中央部分，而另一入口42b形成在底板39的中央部分。形状像圆盘的马达支撑件44位于入口42b中。两个入口42a和42b彼此相对，沿外壳35的厚度方向分开一定距离。出口43通向主体37的侧壁40。该开口是椭圆形的，沿外壳35的直径延伸。
外壳35装在计算机外壳4的底壁4a上，出口43对着外壳4的排气口33。因此，散热器22配置成对着外壳35的出口43，配置在该出口43和排气口33的中间。
叶轮36具有轮毂45和许多叶片46。该轮毂45是空心圆筒。该叶片46从该轮毂45的圆筒面伸出，与该轮毂45的圆周面相切。该叶轮36装在外壳35的盖子38和底板39之间，配置成使得叶片36的根部对着入口42a和42b。
叶轮36连接于固定在马达支撑件44上的马达47。该马达47可以使叶轮36顺时针方向转动，如图5和7所示。在叶轮36转动时，在入口42a和42b中将出现负压。因此空气从外壳35的外面经入口42a和42b抽入到叶轮36的中央，如图6的箭头所示。因此可利用向心力使抽入的空气离开叶轮36的外圆周。
如图4～6所示，外壳35具有包围叶轮35的螺旋室48。该螺旋室48做成为可以收集离开叶轮36外周的空气，并将该空气引导到出口43。它具有将空气的速度能量转变成压力能量的功能。螺旋气室48的形状由外壳主体37的侧壁40决定。该侧壁40围绕叶轮36。
如图7所示，螺旋室48具有起点P1和终点P2。该起点P1靠近出口43的一端43a。终点P2偏离起点P1，沿叶轮36的转动方向偏离预定角度θ。沿出口43伸出的另一端43b位于一条从终点P2伸出的直线上。
侧壁40和叶轮36外周之间的距离d在起始点P1是最短的，并且从起始点P1到终点P2逐渐增加。
图8表示叶轮36转动时在外壳35中观测到的压力分布。从图8可以明显看出，外壳35中的空气压力(Pa)在靠近叶轮36中心的叶片46根部位置是最低的，而且在靠近出口43的位置也是很低的。空气压力沿叶轮36的转动方向从起始点P1到终点P2逐渐增加。
在外壳35中的空气压力(Pa)在靠近位于螺旋气室48最外侧的那部分侧壁40处增大。空气压力(Pa)达到其峰值的高压区域49，靠近终点P2，偏离起始点P1。它比点P1和P2之间的中点P3更靠近终点P2。
在图7中示出高压区域49，该高压区域由外壳35和叶轮36之间的位置关系确定。在图7中，点A是叶轮36的转动中心，点B是出口43该另一端43b的位置，而点C是出口43该一个端部43a的位置。在图7中，直线X连接B和C，而直线Y穿过点A，并与直线X直角相交，直线Z连接点A和螺旋室48的终点P2，而点D是直线Y和侧壁40的交点。该高压区域47是由终点P2、点A和点D确定的区域PAD。该区域的一端达到终点P2，而另一端与螺旋室48的中点P3隔开一定距离。
在入口42a和42b的边缘上分别形成两个突出部50，其形状像一段弧，伸向叶轮36的转动中心(即点A)。两个入口的边缘是圆形的，并且除开突出部分50，与叶轮36共轴。
入口42a和42b具有由于形成突出部50而在高压区域49变化的曲率。入口42a以及入口42b中没有一个具有完全圆形的横截面。
如图7所示，任何一个突出部50均伸向叶轮36的转动中心(点A)，在其中心部分伸出的量最大。换言之，在两个突出部50的中间部分和中心点(点A)之间的距离L比突出部50任何其它部分和中心点(点A)之间的距离短。高压区域49位于连接突出部50中点和叶轮36转动中心(点A)的直线上。
图9示出流过离心吹风装置24入口42a和42b的空气流速分布，该吹风装置24具有非圆形的开孔。图10示出流过入口的空气流速分布，该入口对应于入口42a和42b，并具有完全圆形的和与叶轮36共轴的开孔。
如图9所示，从两个入口(42a、42b)中任一个入口的突出部中间部分50到螺旋室48起始点P1的那部分区域中，空气以正压力流动。而两个入口中任一个入口的其余区域中，空气以负压力流动。因此，空气被抽吸到叶轮36的转动中心。
如图10所示，从两个入口(42a、42b)中任一个靠近螺旋室48终点P2的点到其起始点P1延伸的那部分边缘，空气局部地以正压力流动。
在图9所示的离心吹风装置24中，流过开孔非圆形的入口42a和42b的那部分空气得到正压力。然而它的流速降低到0.1～0.5m/s。而在图10所示的入口42a和42b的开孔完全为圆形的离心吹风装置24中，具有正压力的那部分空气以0.4～1.0m/s的流速流过入口42a和42b。很明显，这种流速高于图9所示装置的流速。另外，以正压流动的空气流速范围比图9所示装置的流速范围宽。
如上所述，分别具有非圆形开孔的入口42a和42b既可降低以正压流过的空气的流速，也可降低其流速范围。这是因为对应于高压区域49的入口42a和42b的这部分边缘由于具有突出部50而与高压区域49分开一端距离。
即，在第一实施例中，只改变入口42a和42b的开孔形状便可以防止空气从入口42a和42b漏出。而没有使叶轮36的结构复杂化。即也没有增加部件的数目。因此，提供的离心吹风装置24成本低，因而售价低廉。
另外，可以有效地将空气从入口42a和42b引向出口43。结果，增加了对着出口43的散热器22的冷却效率，从而增强了对半导体组件11的冷却。
在第一实施例中，入口中任一入口的一部分边缘伸向叶轮的转动中心，使得入口的开孔变成非圆形。然而本发明不限于这种特征。
例如，入口可以具有与叶轮共轴线的完全圆形开口。在这种情况下，可以在外壳的具有入口的盖子和底板上配置防漏气的板，由此盖住入口的对应于螺旋室高压区域的那部分边缘。
在此种装置中，防漏气板起从入口边缘伸向叶轮转动中心的突出部的作用。这些板使得任何一个出口看起来像具有非圆形的开口。这些板可以防止入口漏气，和第一实施例中的突出部防止漏气一样。
本发明不限于上述第一实施例。图11示出本发明的第二实施例。
第二实施例不同于第一实施例之处在于入口55的形状。在其它结构方面，第二实施例基本上与第一实施例相同，与第一实施例部件相同的部件用相同的编号表示，并且不再说明。
图11是从外壳35的盖子38看去的离心吹风装置24的平面图。该盖子38具有入口55，底板(未示出)也具有入口。该入口55具有完全的真正圆形开孔，并彼此共轴线，该入口55相对于叶轮36的转动中心(点A)是偏心的，其中心远离螺旋室48的高压区域。
入口55中任一个入口的中心H与叶轮36的转动中心(点A)偏离距离L。因此入口中任一个入口55的对应于高压区域49的那部分边缘伸向叶轮36的转动中心(点A)。
在这种配置中，入口55均偏心于叶轮36。因此，入口55中任一入口对应于高压区域49的那部分边缘伸离高压区域49。
因此，只需相对于叶轮36偏心配置入口55便可以防止空气在入口55的漏气，这有助于降低成本。
本发明采用简单的结构防止空气在入口的漏气。因此本发明可以将空气有效地从入口引到出口，而同时解决了成本高的问题。