Модуль рассеивания тепла, блок видеокарты и электронное устройство - RU2659089C2

Чертежи

Описание

ОТСЫЛКИ К РОДСТВЕННЫМ ЗАЯВКАМ

Данная заявка испрашивает приоритет на заявку Тайваня №104134117, поданную 16 октября 2015 г. Вышеупомянутая заявка на патент полностью включена в данный документ посредством ссылок и является частью данного описания.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к модулю рассеивания тепла, блоку видеокарты и электронному устройству, в частности изобретение относится к модулю рассеивания тепла с предпочтительной эффективностью рассеивания тепла, блоку видеокарты и электронному устройству, использующему модуль рассеивания тепла.

Описание известного уровня техники

[0002] В последнее время с развитием научно-технической отрасли в повседневной жизни стали часто встречаться такие электронные устройства, как стационарные компьютеры или портативные компьютеры. При существенно больших скоростях работы электронных компонентов (например, микросхем) в электронных устройствах количество тепла, вырабатываемого электронными компонентами, может лишь увеличиваться. Перегрев часто приводит к сбоям, и поэтому тепло необходимо своевременно рассеивать, чтобы снизить частоту сбоев. Для содействия в рассеивании тепла, выделяемого электронными устройствами, и его отвода из внутреннего пространства электронных устройств существуют различные известные решения, которые главным образом включают, например, пассивное охлаждение путем теплообмена с использованием радиаторов, активное охлаждение путем конвекции с использованием вентиляторов, теплопередачу с помощью тепловых трубок путем фазового перехода и т.д. Тем не менее, целью всегда было постоянное улучшение эффективности рассеивания тепла.

[0003] В патенте Китая CN 1723348 А (или WO 2003/078848) раскрыт вентиляторный узел охлаждения двигателя автомобиля, содержащий пары перекрывающих друг друга вентиляторов для улучшения однородности потока воздуха, проходящего через сердцевины теплообменника, и для максимизации мощности вентилятора, которой можно достичь с использованием электродвигателя небольшого размера. Один вентилятор из каждой пары содержит кронштейны, расположенные выше по потоку, а второй содержит кронштейны, расположенные ниже по потоку, и эти кронштейны выполнены таким образом, чтобы минимизировать осевую протяженность узла.

[0004] Однако пары перекрывающих друг друга вентиляторов, представленные в патенте (CN 1723348 А), расположены в разных плоскостях, что не приводит к уменьшению общей толщины вентиляторного узла охлаждения двигателя автомобиля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен модуль рассеивания тепла, способный обеспечить предпочтительную эффективность рассеивания тепла и имеющий меньшую толщину.

[0006] Модуль рассеивания тепла в настоящей заявке может содержит комплект радиаторов, первый вентилятор и второй вентилятор, близко расположенные друг к другу и установленные на комплекте радиаторов. Проекция области, покрываемой первым вентилятором при вращении на плоскости расположения комплекта радиаторов, частично перекрывает проекцию области, покрываемой вторым вентилятором при вращении на плоскости расположения комплекта радиаторов. Направление вращения первого вентилятора отлично от направления вращения второго вентилятора. Каждый из первого и второго вентиляторов содержит множество лопаток. Лопатки первого вентилятора и лопатки второго вентилятора расположены в одной плоскости. Форма концевой части каждой лопатки первого вентилятора является дополняющей для формы концевой части каждой лопатки второго вентилятора.

[0007] Кроме того, в таком варианте осуществления концевая часть каждой лопатки первого вентилятора содержит верхний вырез и нижний выступ, расположенный под верхним вырезом, и концевая часть каждой лопатки второго вентилятора содержит нижний вырез, имеющий форму, соответствующую нижнему выступу, и верхний выступ, имеющий форму, соответствующую верхнему вырезу, расположенный над нижним вырезом.

[0008] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первый вентилятор является идентичным или отличным от второго вентилятора по размеру.

[0009] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, комплект радиаторов также содержит множество пластин. Первый вентилятор и второй вентилятор расположены на пластинах. Пластины имеют идентичную или различную высоту.

[0010] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль рассеивания тепла также содержит третий вентилятор. Первый вентилятор, второй вентилятор и третий вентилятор расположены в ряд, при этом второй вентилятор расположен между первым вентилятором и третьим вентилятором. Направление вращения второго вентилятора отлично от направления вращения первого вентилятора и направления вращения третьего вентилятора.

[0011] Согласно второму аспекту настоящего изобретения также предлагается блок видеокарты, содержащий вышеупомянутый модуль рассеивания тепла.

[0012] Блок видеокарты в настоящем изобретении может содержать видеокарту и модуль рассеивания тепла. Модуль рассеивания тепла расположен на видеокарте.

[0013] В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения модуль рассеивания тепла содержит первый вентилятор, второй вентилятор и третий вентилятор, которые расположены в ряд. Второй вентилятор, расположенный в центре, вращается в направлении по часовой стрелке, а первый вентилятор и третий вентилятор вращаются в направлении против часовой стрелки.

[0014] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения также предлагается электронное устройство, содержащее вышеупомянутый блок видеокарты.

[0015] Электронное устройство в настоящей заявке содержит материнскую плату и блок видеокарты. Блок видеокарты электрически соединен с материнской платой.

[0016] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материнская плата содержит разъем. Блок видеокарты электрически соединен с материнской платой посредством разъема. Первый вентилятор, расположенный возле разъема, вращается в направлении против часовой стрелки, и второй вентилятор вращается в направлении по часовой стрелке, вследствие чего создаваемый у разъема поток воздуха движется в направлении от материнской платы.

[0017] На основании вышеизложенного, согласно электронному устройству блоку видеокарты и модулю рассеивания тепла, предложенным в настоящей заявке, путем обеспечения вращения разных вентиляторов в разных направлениях в модуле рассеивания тепла создаваемый поток воздуха может быть направлен в заданном направлении с целью уменьшения пересечения воздушных потоков и существенного снижения сопротивления потока, что повысит эффективность рассеивания тепла. Кроме того, согласно электронному устройству блоку видеокарты и модулю рассеивания тепла, предложенным в настоящей заявке, допуская частичное перекрытие друг друга двумя близко расположенными вентиляторами в модуле рассеивания тепла, для дальнейшего улучшения рассеивания тепла могут быть использованы вентиляторы большего размера, установленные в ограниченном пространстве.

[0018] Для лучшего понимания вышеупомянутых признаков и преимуществ настоящего изобретения несколько вариантов осуществления, сопровождаемые графическими материалами, детально описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0019] Сопроводительные графические материалы приложены для обеспечения более глубокого понимания настоящего изобретения, включены в настоящее описание и являются его частью. В графических материалах проиллюстрированы варианты осуществления настоящего изобретения и в совокупности с описанием они служат для объяснения принципов настоящего изобретения.

[0020] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение блока видеокарты, вертикально вставленного в материнскую плату электронного устройства, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0021] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение модуля рассеивания тепла, изображенного на фиг. 1 в другом ракурсе.

[0022] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение блока видеокарты согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0023] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение блока видеокарты на фиг. 3 в другом ракурсе.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0024] Ниже приводится подробное описание настоящих предпочтительных вариантов осуществления, примеры которых проиллюстрированы в сопроводительных графических материалах. По мере возможности в графических материалах и описании используются одни и те же ссылочные позиции для обозначения одних и тех же или подобных деталей.

[0025] Как показано на фиг. 1, один из вариантов осуществления предлагает электронное устройство, которое может содержать материнскую плату 10 и блок 100 видеокарты, электрически соединенный с материнской платой 10. В графических материалах блок 100 видеокарты вертикально вставлен в материнскую плату 10. Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение модуля 120 рассеивания тепла, изображенного на фиг. 1 в другом ракурсе. Следует отметить, что для наглядности только блок 100 видеокарты и материнская плата 10, а также их относительное расположение показаны на фиг. 1, а другие компоненты электронного устройства намеренно упущены; однако специалисту в данной области техники должно быть понятно, что электронное устройство может содержать другие компоненты, такие как процессор, микросхемы памяти и т.д.

[0026] Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, в настоящем варианте осуществления электронное устройство является, например, стационарным компьютером, но тип электронного устройства этим не ограничивается. Кроме того, модуль 120 рассеивания тепла настоящего варианта осуществления установлен, например, на блоке 100 видеокарты. Тем не менее, модуль 120 рассеивания тепла также может быть расположен на других тепловыделяющих элементах, таких как процессор или модуль памяти. В настоящем варианте осуществления блок 100 видеокарты может содержать видеокарту 110 и модуль 120 рассеивания тепла, расположенный на видеокарте 110. Модуль 120 рассеивания тепла может содержать по меньшей мере два вентилятора 124 и комплект 128 радиаторов. По меньшей мере два вентилятора 124 установлены на комплекте 128 радиаторов. Как показано на фиг. 1, видеокарта 110 блока 100 видеокарты вертикально вставлена в разъем 12 материнской платы 10 таким образом, что вентиляторы 124 выровнены относительно разъема 12, и видеокарта 110 электрически соединена с материнской платой 10 посредством разъема 12.

[0027] В настоящем варианте осуществления присутствуют, например, три вентилятора 124; однако специалист в данной области может применять больше или два вентилятора. Три вентилятора 124 могут быть расположены в ряд и каждый из них может содержать множество лопаток 126. Лопатки вентилятора вследствие вращения заставляют находящийся поблизости воздух двигаться, тем самым создавая поток воздуха. Завихрение может образоваться из-за пересечения воздушных потоков, происходящего при одновременной работе вентиляторов, что может привести к образованию застойной зоны потока воздуха. В застойной зоне из-за того, что температура воздуха может повышаться постепенно, тепло, выделяемое блоком 100 видеокарты и другими компонентами на материнской плате 10, может накапливаться вместо того, чтобы рассеиваться. Во избежание такой ситуации в настоящем варианте осуществления направление вращения вентилятора 124, расположенного в центре, отлично от направлений вращения двух вентиляторов 124, расположенных по двум сторонам от него. Другими словами, два близко расположенных вентилятора вращаются в разных направлениях, вследствие чего поток воздуха, образованный между двумя близко расположенными вентиляторами 124, может быть направлен в заданном направлении.

[0028] Конкретнее, как видно на фиг. 1, вентилятор 124 слева вращается в направлении против часовой стрелки, а вентилятор 124 (т.е. вентилятор 124 по центру) второй слева вращается в направлении по часовой стрелке, что позволяет этим двум вентиляторам 124 совместно заставлять поток воздуха двигаться в направлении от материнской платы 10 (т.е. в направлении верхней части фиг. 1). В то же время вентилятор 124 справа вращается в направлении против часовой стрелки, вследствие чего вентилятор 124 по центру и вентилятор 124 справа могут совместно заставлять поток воздуха двигаться в направлении к материнской плате 10 (т.е. в направлении нижней части фиг. 1).

[0029] В настоящем варианте осуществления разъем 12 материнской платы 10 расположен под вентилятором 124 слева и вентилятором 124 по центру, вентилятор 124 слева вращается в направлении против часовой стрелки, а вентилятор 124 по центру в направлении по часовой стрелке, что заставляет поток воздуха двигаться в направлении от материнской платы 10. Такое направление потока воздуха может предотвратить блокирование потока воздуха разъемом 12 или другими компонентами на материнской плате 10, вследствие чего выделяемое тепло может быть отведено вверх. Кроме того, вентилятор 124 справа подвешен над материнской платой 10 в настоящем варианте осуществления, вентилятор 124 по центру вращается в направлении по часовой стрелке, а вентилятор 124 справа вращается в направлении против часовой стрелки, вследствие чего поток воздуха движется в направлении к материнской плате 10. Соответственно не только поток воздуха может двигаться в пространстве между модулем 120 рассеивания тепла и материнской платой 10, но и тепло, выделяемое тепловыделяющими элементами (не показано) на материнской плате 10, также может быть отведено потоком воздуха.

[0030] Следует отметить, что хотя три вентилятора 124 приведены в качестве примера в настоящем объяснении, количество вентиляторов 124 этим не ограничивается. В еще одном варианте осуществления только два вентилятора 124, вращающихся в разных направлениях, могут также быть применены. Например, вентилятор 124 слева может вращаться в направлении против часовой стрелки, в то время как вентилятор 124 справа может вращаться в направлении по часовой стрелке. В еще одном варианте осуществления может присутствовать более трех вентиляторов 124, где два близко расположенных вентилятора 124 могут вращаться в разных направлениях. При этом направления вращения, которые не могут быть ограничены приведенным выше описанием, могут быть определены в соответствии с действительным расположением вентиляторов 124 относительно материнской платы 10. Более того, возможно также расположить вентиляторы 124 в разных рядах; и вентиляторы 124 могут быть расположены в местах, определенных расстоянием, на котором образование завихрения может быть предотвращено или завихрение может быть уменьшено. В еще одном варианте осуществления вентиляторы 124 могут быть расположены уступом выше и ниже и не ограничены иллюстрациями в графических материалах.

[0031] В модуле 120 рассеивания тепла настоящего варианта осуществления, путем вращения разных вентиляторов 124 в разных направлениях поток воздуха может быть направлен в заданном направлении во время вращения двух близко расположенных вентиляторов 124, что может уменьшить пересечение воздушных потоков и существенно снизить сопротивление потока, тем самым повышая эффективность рассеивания тепла.

[0032] Кроме того, следует упомянуть, что корпус (не показан) электронного устройства обычно заключает в себе ограниченное пространство. Хотя лучший эффект рассеивания тепла может быть достигнут при использовании вентиляторов 124 больших размеров, вентиляторы 124 больших размеров, вероятно, не могут быть применены из-за ограниченного пространства. Касательно конструкций настоящего варианта осуществления, вентиляторы 124 модуля 120 рассеивания тепла могут быть больших размеров для повышения эффективности рассеивания тепла, что описано следующим образом.

[0033] В настоящем варианте осуществления проекция области, покрываемой одним вентилятором 124 во время работы, на плоскость, где расположен комплект 128 радиаторов, может частично перекрываться с проекцией области, покрываемой другим вентилятором 124 во время работы, на плоскости. В частности, проекция области, покрываемой одним вентилятором 124 модуля 120 рассеивания тепла при вращении, на плоскость, где расположен комплект 128 радиаторов, может частично перекрываться с проекцией области, покрываемой другим вентилятором 124 при вращении, на плоскость, где расположен комплект 128 радиаторов. Например, с ракурса, представленного на фиг. 1, области, покрываемые вентилятором 124, расположенным слева, и вентилятором 124, расположенным по центру, при вращении частично перекрываются друг с другом, и области, покрываемые вентилятором 124, расположенным по центру, и вентилятором 124, расположенным справа, при вращении частично перекрываются друг с другом.

[0034] В настоящем варианте осуществления лопатки 126 двух близко расположенных вентиляторов 124 расположены на разных плоскостях. Таким образом, несмотря на то, что проекции областей, покрываемых лопатками 126 двух близко расположенных вентиляторов 124 при вращении, на плоскость, где расположен комплект 128 радиаторов, частично перекрываются друг с другом, лопатки 126 двух близко расположенных вентиляторов 124 не могут ударяться друг о друга при вращении. В еще одном варианте осуществления, хотя вентиляторы 124 установлены на одной и той же плоскости, области, покрываемые лопатками 126 двух близко расположенных вентиляторов 124 при вращении, могут частично перекрываться друг с другом путем регулирования положения или формы лопаток 126 каждого вентилятора 124.

[0035] Конкретнее, в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, лопатки 126 вентилятора 124 по центру расположены ниже по отношению к лопаткам 126 вентиляторов 124 по двум сторонам; то есть лопатки 126 вентиляторов 124 по двум сторонам могут быть расположены выше. Касательно вентиляторов 124, расположенных уступом выше и ниже относительно друг друга в модуле 120 рассеивания тепла, вентиляторы 124 больших размеров могут быть установлены с одной стороны видеокарты 110 с ограниченным пространством, что может улучшить эффективность рассеивания тепла. Разумеется, в еще одном варианте осуществления возможно также расположение лопаток 126 центрального вентилятора 124 выше и лопаток 126 вентиляторов 124 по двум сторонам ниже. Альтернативно в еще одном варианте осуществления лопатки 126 трех вентиляторов 124 могут также быть расположены на разных горизонтальных плоскостях соответственно или могут быть расположены на основании пространства в корпусе. В еще одном варианте осуществления вентиляторы 124 могут также быть непосредственно установлены на разных плоскостях вместо установки лопаток 126 на разной высоте.

[0036] Более того, в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, комплект 128 радиаторов под тремя вентиляторами 124 имеет множество пластин идентичной высоты. В еще одном варианте осуществления комплект 128 радиаторов может также иметь множество пластин различной высоты и вентиляторы 124 могут быть расположены на разных горизонтальных плоскостях, пользуясь преимуществом разной высоты пластин.

[0037] Стоит упомянуть, что в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения; так как два близко расположенных вентилятора 124 частично перекрываюся друг с другом, когда один из них выходит из строя, а другой работает нормально, поток воздуха, образуемый лопатками 126 рабочего вентилятора 124 при вращении, может приводить в действие лопатки 126 вышедшего из строя вентилятора 124, вследствие чего общая эффективность рассеивания тепла вентиляторов 124 все еще может поддерживаться до определенной степени.

[0038] Стоит упомянуть, что в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения размеры вентиляторов 124 идентичны. Тем не менее, в других вариантах осуществления размеры вентиляторов 124 также могут быть разными. Например, размер вентилятора 124, расположенного по центру, также может быть больше, чем размеры двух вентиляторов 124, расположенных по двум сторонам, и размеры вентиляторов 124 не ограничиваются иллюстрациями в графических материалах.

[0039] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение блока видеокарты согласно другому варианту осуществления. Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение блока видеокарты на фиг. 3 в другом ракурсе. Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, существенным различием между блоком видеокарты 200 настоящего варианта осуществления и блоком 100 видеокарты, изображенным на фиг. 1, является то, что как показано на фиг. 4, лопатки 226 трех вентиляторов 224 расположены на одной и той же плоскости в настоящем варианте осуществления и форма концевой части каждой лопатки одного вентилятора является дополняющей для формы концевой части каждой лопатки близко расположенного вентилятора. Например, в одном конкретном варианте осуществления концевая часть каждой лопатки 226 вентилятора 224, расположенного по центру, может содержать верхний вырез 226а и нижний выступ 226b, расположенный под верхним вырезом 226а, в то время как концевая часть каждой лопатки 226 двух вентиляторов 224, расположенных по двум сторонам, может содержать нижний вырез 226с, имеющий форму, соответствующую нижнему выступу 226b, и верхний выступ 226d, расположенный над нижним вырезом 226с, где верхний выступ 226d может иметь форму, соответствующую верхнему вырезу 226а.

[0040] Другими словами, пользуясь преимуществом дополняющих форм нижнего выреза 224с и верхнего выступа 226d, а также дополняющих форм верхнего выреза 226а и нижнего выступа 226b, два близко расположенных вентилятора 224 при работе могут без помех частично перекрываться друг с другом в областях, покрываемых ими посредством лопаток 226.

[0041] Разумеется, в других вариантах осуществления также возможно, что концевая часть каждой лопатки 226 двух вентиляторов 224, расположенных по двум сторонам, содержит верхний вырез 226а и нижний выступ 226b, расположенный под верхним вырезом 226а, в то время как концевая часть каждой лопатки 226 вентилятора 224, расположенного по центру, содержит нижний вырез 226с, имеющий форму, соответствующую нижнему выступу 226b, и верхний выступ 226d, имеющий форму, соответствующую верхнему вырезу 226а, расположенный над нижним вырезом 226с. Формы и расположения верхнего выреза 226а и нижнего выреза 226с не ограничиваются иллюстрациями на графических материалах.

[0042] Таким образом, согласно электронному устройству блоку видеокарты и модулю рассеивания тепла, предложенным в настоящем изобретении, путем обеспечения вращения разных вентиляторов в разных направлениях в модуле рассеивания тепла создаваемый поток воздуха может быть направлен в заданном направлении с целью уменьшения пересечения воздушных потоков и существенного снижения сопротивления потока, что повысит эффективность рассеивания тепла. При этом согласно электронному устройству блоку видеокарты и модулю рассеивания тепла, предложенным в настоящем изобретении, допуская частичное перекрытие друг друга двумя близко расположенными вентиляторами в модуле рассеивания тепла, для дальнейшего улучшения рассеивания тепла могут быть использованы вентиляторы большего размера, установленные в ограниченном пространстве.

[0043] Специалистам в данной области техники будет очевидно, что различные модификации и вариации могут быть внесены в конструкцию настоящего изобретения без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Ввиду вышеизложенного, предполагается, что настоящее изобретение включает модификации и вариации данного изобретения при условии, что они попадают в объем следующих пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

Реферат

Изобретение относится к модулю рассеивания тепла, в частности к модулю рассеивания тепла с предпочтительной эффективностью рассеивания тепла, блоку видеокарты и электронному устройству, использующему модуль рассеивания тепла. Технический результат – разработка модуля рассеивания тепла, способного обеспечить предпочтительную эффективность рассеивания тепла и имеющего меньшую толщину. Достигается тем, что модуль рассеивания тепла содержит комплект радиаторов, первый вентилятор и второй вентилятор, близко расположенные друг к другу на комплекте радиаторов. Проекция области, покрываемой первым вентилятором при вращении, на плоскость, где расположен комплект радиаторов, частично перекрывается с проекцией области, покрываемой вторым вентилятором при вращении, на плоскость, где расположен комплект радиаторов. Направление вращения первого вентилятора отлично от направления вращения второго вентилятора. Также предлагается блок видеокарты, содержащий видеокарту и вышеупомянутый модуль рассеивания тепла. Также предлагается электронное устройство, содержащее материнскую плату и вышеупомянутый блок видеокарты. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула