TWI458891B - 風扇模組 - Google Patents

Description

風扇模組

本發明係關於一種風扇模組，特別是一種具有消音裝置的風扇模組。

在電子元件的散熱領域中，因風扇製作技術門檻不高，且具價格便宜、可靠度及耐用度高的優點，使風扇成為散熱領域中經常採用的裝置。風扇係利用其扇葉轉動而對空氣施加壓力，以造成空氣流動，並藉由流動的空氣以強制對流之方式降低風扇周遭的溫度，進而達到散熱效果。惟，當扇葉擾動空氣時，扇葉與空氣產生摩擦，進而在扇葉邊緣產生風切聲，此外，當空氣流動通過風扇之入風口或出風口時，會在風扇的出風口或入風口處與框架摩擦而產生氣流噪音。

雖然，當扇葉的轉速越快或扇葉的面積越大，可製造較多、較強之風量，不過伴隨而來的是上述風切聲與氣流噪音的音量加大。一般適用於電子元件散熱的風扇，其所發出之聲音強度有10到20分貝(dB)，對使用者而言，可能是難以忍受之噪音。另外，當氣流流通於風扇框架內，氣流將部分撞擊於風扇扇葉上，造成扇葉振動，進而使風扇框架產生共振效應，而產生額外的振動噪音。

為了使這些噪音的音量減少，可藉由降低扇葉的轉動速度或縮小扇葉面積來達成，不過卻無法達到風扇運作時的理想風量，然在減少噪音同時保持理想風量，便需要外加消音裝置來消除噪 音。目前，應用於風扇的消音裝置，是利用一大於風扇之殼體罩覆住整個風扇，並且於殼體上形成有二開口，使風扇可藉由二開口將氣流吸入和排出。這種消音方式，主要藉由殼體將風扇所產生的噪音限制在殼體內部，以避免風扇噪音傳遞至外界環境，進而達到消音的效果。但此種消音方式，必需提供大於風扇體積的殼體，因此在使用上往往會受到空間大小的限制，而難以應用在一般電子元件，例如圖形處理晶片，的散熱系統中，或者是在電子裝置內部佔據太多空間，而嚴重影響到其他電子元件的組設。

此外，另一種應用在風扇的消音方式，是在風扇框架內，與扇葉相對應的內壁面設置多孔性結構，使風扇於運作時，經由扇葉所產生的風切聲在向外傳遞時，可以被多孔性結構吸收，以達到降低風扇噪音的目的。惟，一般風扇框架的內部空間與風扇葉輪的體積相當，因此造成葉輪上所設置的扇葉與框架的出風口與入風口之間的距離過短，進而使框架內壁面的多孔性結構，無法在框架的出風口及入風口處吸收氣流產生的摩擦噪音。再者，由於多孔性結構的可吸音範圍與框架內壁面的面積大小有關，而框架內壁面的面積又與所能容納風扇葉輪的體積大小有關，因此仍然存在扇葉與框架的出風口與入風口之間的距離過短的問題，進而造成多孔性結構的吸音範圍受到限制，並導致框架對風扇噪音的吸音效果有限。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種風扇模組，藉以解決習知風扇模組在運轉時容易產生噪音的問題，例如無法降低或消 除扇葉邊緣摩擦空氣產生的風切聲、氣流在風扇的出風口及入風口處與框架摩擦產生的噪音以及氣流撞擊於扇葉上所造成的風扇振動噪音等問題。

本發明揭露一種風扇模組，其包含一風扇以及一消音裝置，風扇上形成有一風口，消音裝置包含一第一消音元件，第一消音元件貼附於風扇形成有風口之一側，並且第一消音元件上形成有一第一氣流通道，第一氣流通道對應於風扇之風口。

本發明之功效在於，藉由第一消音元件貼附於風扇的出風側，使風扇運轉時，來自於葉片摩擦空氣所產生的風切聲以及氣流摩擦風扇出風口所產生的噪音，可經由風扇的出風口傳遞至第一消音元件的第一氣流通道內，並且被第一氣流通道內的多孔性結構吸收消除。此外，藉由第一消音元件貼附於風扇的設置方式，讓風扇所產生的振動量被第一消音元件吸收，可進一步消除風扇模組運作時所產生的振動噪音。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參照第1A圖至第1C圖，本發明第一實施例所揭露的風扇模組10，包含一消音裝置100以及一風扇200，消音裝置100包含一第一消音元件120，第一消音元件120可以是由多孔性材料，或者是其他具有吸收聲音功能的消音材料所組成，使第一消音元件120形成有多孔性結構。在本實施例中，是以第一消音元件120的材質為泡棉做為舉例說明，但並不以此為限。第一消音元件120 內形成有貫穿第一消音元件120之一第一氣流通道122，並且在第一消音元件120位於第一氣流通道122內的壁面上，形成有凹陷於壁面並且連通於第一氣流通道122之一緩衝空間124，藉以增加第一消音元件120位於第一氣流通道122內的表面積。

在組裝上，第一消音元件120可以是但並不侷限於以黏著性介質(例如矽膠或雙面膠等)黏著於風扇200上，使第一消音元件120緊密貼附於風扇200表面。風扇200具有一框架220以及設置於框架220內之一葉輪240，並且在葉輪240上環設有複數個扇葉242。框架220具有相對之一出風側及一入風側，框架220的出風側形成有一出風口222以及在入風側形成有一入風口224，出風口222連通於入風口224，且出風口222及入風口224分別貫穿框架220的相對二側面。第一消音元件120貼附於框架220的出風側表面，並且以第一氣流通道122對應於框架220的出風口222，其中第一氣流通道122的內徑匹配於框架220之出風口222的內徑，即第一氣流通道122的內徑略小於、等於或略大於框架220之出風口222的內徑。

如第1A圖至第1D圖所示，上述的風扇模組10可應用於一電子裝置上，藉以對電子裝置上所設置的電子元件提供散熱作用，例如應用於顯示卡(graphics card)或主機板上，以提供圖形處理器(graphic processing unit，GPU)或中央處理器(central processing unit，CPU)等微處理晶片組進行散熱。在本實施例中，是以風扇模組10應用於顯示卡30做為舉例說明，但並不以此為限。顯示卡30上設置有至少一微處理晶片組320以及複數個電子零組件 340，並且於微處理晶片組320上設置有一散熱座360，其中散熱座360由一底座及複數個散熱鰭片所組成。風扇模組10設置於顯示卡30上相鄰於散熱座360之一側。

當風扇200開始運作時，風扇200之葉輪240帶動扇葉242轉動而產生空氣氣流，此氣流經由入風口224進入框架220內，並且從出風口222流動至第一消音元件120。之後，氣流再經由第一消音元件120的第一氣流通道122吹送至散熱座360的散熱鰭片，使氣流以熱對流的方式在散熱座360表面進行熱交換。在此過程中，風扇200之扇葉242在框架220內摩擦空氣所產生的風切聲，將隨氣流帶動而傳遞至第一消音元件120的第一氣流通道122以及緩衝空間124內，進而被第一消音元件120位於第一氣流通道122及緩衝空間124內的多孔性結構吸收，使風切聲在第一消音元件120內消除或被隔絕於第一消音元件120內，因此可降低或消除風扇200於運作時所產生的噪音。同時，由於第一消音元件120是貼附在框架220的出風側表面，因此當氣流在框架220的出風口222內緣產生摩擦時，此摩擦聲將會直接的被第一消音元件120的第一氣流通道122吸收，以達到消除摩擦聲或者是降低摩擦聲音量的目的。

此外，由於第一消音元件120是以緊密貼合的方式設置於風扇200的框架220表面，因此當風扇200之葉輪240在框架220內轉動以及部分氣流撞擊於扇葉242所產生的振動，將受到第一消音元件120的多孔性結構吸收而減緩或消除，除了降低或消除風扇200經由共振效應所產生的噪音外，並且可預防風扇200之 框架220敲擊於顯示卡30，以避免兩者間產生敲擊噪音。

請參照第2A圖和第2B圖，在本發明第二實施例所揭露的風扇模組10中，消音裝置100包含複數個第一消音元件120以及一第二消音元件140。第一消音元件120上形成有相連通之一第一氣流通道122以及一緩衝空間124，並且第一氣流通道122貫穿第一消音元件120。第二消音元件140上形成有一第二氣流通道142以及一緩衝空間144，並且第二氣流通道142貫穿第二消音元件140。其中，第一消音元件120及第二消音元件140分別由多孔性材料組成，或者是由其他具有吸收聲音功能的消音材料所組成，使第一消音元件120以及第二消音元件140分別形成有多孔性結構。在本實施例中，是以第一消音元件120以及第二消音元件140的材質為泡棉做為舉例說明，但並不以此為限。

複數個第一消音元件120以及第二消音元件140分別以黏著性介質，例如矽膠或雙面膠等，黏著於風扇200表面，使第一消音元件120以及第二消音元件140緊密貼附於風扇200上。風扇200具有一框架220以及設置於框架220內之一葉輪240，並且在葉輪240上環設有複數個扇葉242。框架220具有相對之一出風側及一入風側，框架220的出風側形成有一出風口222以及在入風側形成有一入風口224，出風口222及入風口224相連通，並且分別貫穿框架220的相對二側面。

複數個第一消音元件120是以第一氣流通道122相互對應的串接方式依序貼附於框架220的出風側，並且以第一氣流通道122對齊框架220的出風口222。第二消音元件140則貼附於框架220 的入風側，並且以第二氣流通道142對齊框架的入風口，使風扇200被夾制固定於第一消音元件120以及第二消音元件140之間。其中，第一氣流通道122的內徑匹配於框架220之出風口222的內徑，即第一氣流通道122的內徑略小於、等於或略大於框架220之出風口222的內徑。第二氣流通道142的內徑匹配於框架220之入風口224的內徑，即第二氣流通道142的內徑略小於、等於或略大於框架220之入風口224的內徑。

如第2A圖至第2C圖所示，由消音裝置100與風扇200所組成的風扇模組10係應用於一電子裝置上，藉以對電子裝置上所設置的電子元件提供散熱作用，例如應用於一顯示卡30上，藉以對顯示卡30上的微處理晶片組320進行散熱。顯示卡30上設置有複數個微處理晶片組320以及複數個電子零組件340，複數個微處理晶片組320間隔設置於顯示卡30上，並且在每一微處理晶片組320上設置有一散熱座360，散熱座360是由一底座及複數個散熱鰭片所組成。風扇模組10設置於顯示卡30上相鄰於散熱座360之一側。

並且，當配置複數個風扇模組10於顯示卡30時，複數個風扇模組10是以並排方式設置於相鄰之二散熱座30之間，並且使風扇200之框架220分別以出風口224及入風口222對應於相鄰之二散熱座30。因此，當風扇200開始運作時，風扇200之葉輪240帶動扇葉242轉動而產生空氣氣流，並且使其中一散熱座360上的空氣被氣流帶動，而進入第二消音件140的第二氣流通道142內。接著，氣流再經由入風口224進入框架220內，並且從出風 口222流動至第一消音元件120。之後，氣流再依序經由每一第一消音元件120的第一氣流通道122吹送至下一散熱座360，使空氣氣流在相鄰之二散熱座360上以及二散熱座360之間擾動，以藉由空氣對流的方式在散熱座360表面進行熱交換。

在此過程中，氣流在框架220的入風口224處，因摩擦框架220邊緣所產生的摩擦聲，將被第二消音元件140位於第二氣流通道142內的多孔性結構吸收。同時，風扇200之扇葉242在框架220內摩擦空氣所產生的風切聲，將隨氣流帶動而傳遞至每一第一消音元件120的第一氣流通道122內，並且被第一氣流通道122內的多孔性結構吸收。因此，風扇200在運作時所產生的風切聲以及氣流與框架220之間產生的摩擦聲，會在第一消音元件120以及第二消音元件140內消除，或者是被侷限於第一消音元件120以及第二消音元件140內，因此可降低或消除風扇200於運作時所產生的噪音。

同樣地，由於第一消音元件120以及第二消音元件140是以緊密貼合的方式設置於框架220的出風側以及入風側，因此當風扇200之葉輪240在框架220內轉動以及部分氣流撞擊於扇葉242所產生的振動，將受到第一消音元件120以及第二消音元件140的多孔性結構吸收而減緩或消除，因此降低了風扇200因共振效應所產生的噪音，或者是使共振噪音消除。並且，藉由增加第一消音元件120以及第二消音元件140的設置數量，可進一步提升消音裝置100對風扇200噪音的消除或隔絕效能。

因此，在本發明所揭露的風扇模組中，第一消音元件以及第 二消音元件的設置數量可依據實際使用狀態而做適應性變換，但並不以本發明所揭露之實施例的設置數量為限。

請參照第3A圖和第3B圖，本發明所揭露之第三實施例與第二實施例在結構上大致相同，以下僅就兩者間之差異加以說明。本發明第三實施例所揭露的風扇模組10，其消音裝置100除了包含複數個第一消音元件120以及第二消音元件140外，更包括一遮罩160。遮罩160具有一平板162以及二側板164，二側板164分別豎立於平板162的相對二側邊，並且與平板162之間形成一容設空間166，其中遮罩160是由多孔性材料組成，例如為由泡棉所組成，使遮罩160位於容設空間166內的壁面上形成有多孔性結構。

在應用上，消音裝置100是以第一消音元件120貼附於風扇200的出風側表面，並且以第二消音元件140貼附於風扇200的入風側表面，使第一消音元件120、第二消音元件140以及風扇200三者間預先結合為一層狀結構。接著，將一個或多數個層狀結構裝設於如顯示卡30或主機板等電子裝置上，使複數個層狀結構以並排方式組裝於相鄰之二散熱座360之間。然後，將遮罩160罩覆於顯示卡30上，並且接觸於風扇200、第一消音元件120以及第二消音元件140上，使風扇200、第一消音元件120、第二消音元件140以及散熱座360被包覆在遮罩160的容設空間166內。

因此，當風扇200運轉時，風扇200所產生的氣流將沿著風扇200之入風側朝向出風側的方向，從相鄰於第二消音元件140的散熱座360流通至第二消音元件140的第二氣流通道142內， 然後經由入風口224進入框架220，並且從出風口222流動至第一消音元件120。接著，氣流再經由相互串接之第一消音元件120的第一氣流通道122，吹送至相鄰於第一消音元件120的散熱座360，使空氣氣流在散熱座360的散熱鰭片之間擾動，以藉由空氣對流的方式在散熱座360表面進行熱交換。

由於遮罩160同時罩覆住第一消音元件120、第二消音元件140、風扇200以及散熱座360，使風扇200所產生的氣流被侷限於遮罩160之容設空間166內流動。並且，由於遮罩160是接觸於風扇200、第一消音元件120、第二消音元件140上，因此使遮罩160可進一步做為氣流的流道來導引氣流的流動方向，進而使氣流集中流動於散熱座360的散熱鰭片之間，並導引氣流排出至遮罩160外，除了可增加氣流於散熱座360表面的熱交換效率外，更可藉由遮罩160吸收、消除風扇200運作時所產生的風切聲以及摩擦聲，並且可以減緩或防止風扇200於運作時產生振動。此外，遮罩160更可以將熱能阻隔於容設空間166內，以避免熱能透過遮罩160傳導至裝設電子裝置的外殼上。

上述本發明之風扇模組，藉由第一消音元件貼附在風扇的出風側表面，或者是同時以第二消音元件貼附在風扇的入風側表面，使風扇之扇葉與空氣摩擦產生的風切聲以及風扇之框架與氣流之間的摩擦聲，必須先通過第一消音元件以及第二消音元件的氣流通道才能向外傳遞。因此，風扇運作時所產生的風切聲以及摩擦聲，可以被第一消音元件以及第二消音元件的多孔性結構吸收，進而降低向外傳遞的噪音量，或者是被完全的消除。另外， 藉由消音裝置貼附在風扇表面的設置方式，使消音裝置與風扇緊密接觸，更可吸收、抑制風扇運作時產生的振動，可進一步減緩或消除風扇的振動噪音。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧風扇模組

100‧‧‧消音裝置

120‧‧‧第一消音元件

122‧‧‧第一氣流通道

124‧‧‧緩衝空間

140‧‧‧第二消音元件

142‧‧‧第二氣流通道

144‧‧‧緩衝空間

160‧‧‧遮罩

162‧‧‧平板

164‧‧‧側板

166‧‧‧容設空間

200‧‧‧風扇

220‧‧‧框架

222‧‧‧出風口

224‧‧‧入風口

240‧‧‧葉輪

242‧‧‧扇葉

30‧‧‧顯示卡

320‧‧‧微處理晶片組

340‧‧‧電子零組件

360‧‧‧散熱座

第1A圖為本發明第一實施例的分解示意圖。

第1B圖為本發明第一實施例之另一視角的分解示意圖。

第1C圖為本發明第一實施例的組合示意圖。

第1D圖為本發明第一實施例的使用狀態示意圖。

第2A圖為本發明第二實施例的分解示意圖。

第2B圖為本發明第二實施例之另一視角的分解示意圖。

第2C圖為本發明第二實施例的使用狀態示意圖。

第3A圖為本發明第三實施例的分解示意圖。

第3B圖為本發明第三實施例的使用狀態示意圖。

10‧‧‧風扇模組

100‧‧‧消音裝置

120‧‧‧第一消音元件

122‧‧‧第一氣流通道

124‧‧‧緩衝空間

200‧‧‧風扇

220‧‧‧框架

222‧‧‧出風口

240‧‧‧葉輪

242‧‧‧扇葉

Claims (9)

1. 一種風扇模組，包含有：一風扇，該風扇上形成有一風口；以及一消音裝置，包含一第一消音元件及一第二消音元件，分別貼附於該風扇之一出風側與一入風側，並且該第一消音元件上形成有一第一氣流通道，該第一氣流通道對應於該風扇之一出風口，而該第二消音元件上形成有一第二氣流通道，該第二氣流通道對應於該風扇之一入風口。
2. 如請求項1所述之風扇模組，其中該第一消音元件與該第二消音元件之材質為多孔性材料。
3. 如請求項1所述之風扇模組，其中該消音裝置更包含一遮罩，該遮罩之材質為多孔性材料，且該遮罩形成有一容設空間，該遮罩罩覆並接觸於該風扇及該第一消音元件，使該風扇及該第一消音元件位於該容設空間內。
4. 如請求項1所述之風扇模組，其中該第一消音元件之該第一氣流通道的內徑匹配於該風扇之該出風口的內徑。
5. 如請求項1所述之風扇模組，其中該第一消音元件內形成有一緩衝空間，該緩衝空間連通於該第一氣流通道。
6. 如請求項1所述之風扇模組，其中該消音裝置更包含一遮罩，且該遮罩內形成有一容設空間，該遮罩罩覆並接觸該風扇、該第一消音元件以及該第二消音元件，使該風扇、該第一消音元件以及後第二消音元件位於該容設空間內。
7. 如請求項6所述之風扇模組，其中該第一消音元件、該第二消 音元件以及該遮罩之材質為多孔性材料。
8. 如請求項1所述之風扇模組，其中該第二消音元件之該第二氣流通道的內徑匹配於該風扇之該入風口的內徑。
9. 如請求項1所述之風扇模組，其中該第二消音元件內形成有一緩衝空間，該緩衝空間連通於該第二氣流通道。