TWI874175B - 具有氣流導槽之風扇框架 - Google Patents

Abstract

一種具有氣流導槽之風扇框架包含一底板、一第一側壁、一第二側壁以及一蓋板。第一側壁與第二側壁自底板之相對兩側沿一軸向延伸所形成，且第一側壁具有複數個第一斜向導槽。蓋板係連結於第一側壁與第二側壁，與底板圍構出一導流空間，並開設有至少一蓋板進風口。蓋板與底板、第一側壁以及第二側壁圍構出一第一出風口。其中，當一第一散熱器設置於第一出風口時，導流空間內藉由一風扇所產生之離心氣流是受到第一斜向導槽引導而朝向第一散熱器之複數個第一散熱鰭片流動。

Description

具有氣流導槽之風扇框架

本發明係關於一種風扇框架，尤其是指一種具有氣流導槽之風扇框架。

在現有的電腦或伺服器等電子裝置中，由於CPU或GPU等高發熱的電子元件在運作時往往會產生大量的熱量，因此通常都會設置一些散熱模組來幫助電子元件散熱。

一般來說，在散熱技術的領域中，以傳統的風冷散熱最為常見，而風冷散熱主要是利用風扇來強制帶動氣流通過熱連結於電子元件的散熱器，藉以加速電子元件的散熱效率。

當風冷散熱應用於家用主機的處理器散熱時，大部分的設計都是將風扇直接組裝於散熱器上，而散熱器則是直接透過散熱膏熱連結於電子元件；然而，當風冷散熱應用於伺服器之散熱時，由於伺服器內部的空間有限，通常不會將散熱器直接安裝在處理器上面，而是透過熱管來將處理器的熱量引導至風扇的出風口。

請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示先前技術之散熱模組用於對電子元件進行散熱之平面示意圖；第二圖係顯示先前技術之散熱模組之立體示意圖。如第一圖與第二圖所示，在伺服器內部中，為了對一中央處理器（CPU）PA1與一圖形處理器（GPU）PA2進行散熱，現有技術例如是在中央處理器PA1之一側設置一風扇模組PA3，並在圖形處理器PA2之一側設置一風扇模組PA4，藉以利用風扇模組PA3與PA4分別對中央處理器PA1與圖形處理器PA2進行散熱。

以風扇模組PA3為例，由於風扇模組PA3是設置在中央處理器PA1之一側，且風扇模組PA3具有二出風口PA31與PA32，因此還會在出風口PA31處設有一散熱器PA5，並利用熱管PA6來熱連結散熱器PA5與中央處理器PA1。以此類推，在出風口PA32處也會設有一散熱器PA7，且散熱器PA7也會透過一熱管PA8熱連結於中央處理器PA1。

承上所述，熱管PA7與PA8傳熱之原理是透過管內的相變式冷媒在熱端（例如中央處理器PA1處）吸熱汽化成氣態冷媒，然後流動至冷端（例如出風口PA32處）散熱降溫凝結成液態冷媒，接著再透過管內的毛細結構回流至熱端吸熱，藉以循環的傳遞熱能。

以熱管PA7為例，由於出風口PA31具有一定的長度，因此熱管PA7內部之氣態冷媒往往在接近出風口PA31時逐漸被降溫冷凝而回流，進而無法流動到熱管PA7的末端，導致熱管PA7在出風口PA31處會有一段無效的熱交換區域。另一方面，熱管PA7主要是熱連結於散熱器PA5，以透過設置在出風口PA31的散熱器PA5來與風扇模組PA3所產生的散熱氣流進行熱交換，但由於散熱器PA5與散熱氣流進行熱交換的有效區域取決於鰭片的面積，而非散熱器PA5與熱管PA7連結的本體，因此很容易會因為散熱器PA5之本體遮擋住部份的出風口PA31而影響到整體的熱交換效率。

有鑒於在先前技術中，現有的風冷散熱技術往往因為熱管與散熱器的配置問題而有散熱效率不佳的問題產生；緣此，本發明的主要目的在於提供一種具有氣流導槽之風扇框架，可以在不改變現有的熱管與散熱器之配置關係而提高整體的散熱效率。

本發明為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種具有氣流導槽之風扇框架，用以供一風扇安裝設置，並與一第一散熱器配合使用，該第一散熱器包含一第一散熱板與複數個第一散熱鰭片，該具有氣流導槽之風扇框架包含一底板、一第一側壁、一第二側壁以及一蓋板。

第一側壁係自該底板之一側沿一軸向延伸所形成，並具有複數個第一斜向導槽，每一該些第一斜向導槽係沿一傾斜方向延伸，且該傾斜方向係傾斜於該軸向。

第二側壁係自該底板相對於該第一側壁之另一側沿該軸向延伸所形成。

蓋板係連結於該第一側壁與該第二側壁，與該底板圍構出一導流空間，並開設有連通於該導流空間之至少一蓋板進風口，且該蓋板更與該底板、該第一側壁以及該第二側壁圍構出一第一出風口，該第一散熱器係設置於該第一出風口處，且每一該些第一斜向導槽係自該蓋板沿該傾斜方向朝該第一出風口延伸至該底板。

其中，該第一散熱板係鄰近於該蓋板，該些第一散熱鰭片係自該第一散熱板一體成型地朝該底板延伸而分布於該第一出風口，該風扇係可轉動地設置於該導流空間，用以產生一離心氣流，藉以透過該些第一斜向導槽導引該離心氣流沿該傾斜方向朝向該些第一散熱鰭片流動。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該底板包含一第一端邊、一第二端邊、一第一側邊以及一第二側邊，該第一端邊係沿一第一方向延伸，該第二端邊係沿垂直於該第一方向之一第二方向延伸，該第一側邊與該第二側邊係分別自該第一端邊之兩端彎折延伸至該第二端邊之兩端，且該軸向係垂直於該第一方向與該第二方向。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該底板具有一風扇組接結構，該風扇組接結構是沿該軸向延伸，用以供該風扇進行安裝設置。較佳者，該底板更開設有複數個底板進風口，該些底板進風口係以該風扇組接結構為中心而環繞地排列設置。

如上所述，由於本發明之具有氣流導槽之風扇框架是在第一側壁設有複數個第一斜向導槽，因此當風扇在導流空間內產生離心氣流時，離心氣流會受到第一斜向導槽之引導而朝著底板與第一出風口流動，藉以提升通過第一散熱鰭片的流量，有效的增加整體的散熱效率。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

請參閱第三圖與第四圖，第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架之立體示意圖；第四圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架部分截面之立體示意圖。

如第三圖與第四圖所示，一種具有氣流導槽之風扇框架100包含一底板1、一第一側壁2、一第二側壁3以及一蓋板4。

底板1包含一第一端邊11、一第二端邊12、一第一側邊13以及一第二側邊14。第一端邊11是沿一第一方向D1延伸，第二端邊12是沿垂直於第一方向D1之一第二方向D2延伸，而第一側邊13與第二側邊14則是分別自第一端邊11之兩端彎折延伸至第二端邊12之兩端。

承上所述，底板1還具有一風扇組接結構15，風扇組接結構15是沿垂直於第一方向D1與第二方向D2之一軸向D3延伸，用以供一風扇200進行安裝設置。此外，底板1還開設有複數個底板進風口16（圖中僅標示一個），複數個底板進風口16是以風扇組接結構15為中心而環繞地排列設置。

第一側壁2是自底板1之第一側邊13沿軸向D3延伸所形成，並具有複數個第一斜向導槽21（圖中僅標示一個），每個第一斜向導槽21係沿傾斜於軸向D3之一傾斜方向D4延伸。

第二側壁3是自底板1相對於第一側壁2之另一側沿軸向D3延伸所形成。此外，在本實施例中，雖然只有第一側壁2具有複數個第一斜向導槽21，但在其他實施例中，第二側壁3也可以有複數個與第一斜向導槽21延伸方向一致的第二斜向導槽（圖未示）。

蓋板4是連結於第一側壁2與第二側壁3，並與底板1圍構出一導流空間S1，且蓋板4開設有連通於導流空間S1之一蓋板進風口41；此外，蓋板4更與底板1、第一側壁2以及第二側壁3圍構出一第一出風口F1與一第二出風口F2。

承上所述，由於風扇200是藉由風扇組接結構15可轉動地設置於導流空間S1內，因此當風扇200運轉時，風扇200會從蓋板進風口41與底板進風口16吸入氣流，進而在導流空間S1內產生一離心氣流（圖未示），而由於離心氣流是由內向外螺旋的流動，因此離心氣流在導流空間S1會全方位的流向第一側壁2、第二側壁3、第一出風口F1與第二出風口F2，而流向第一側壁2之離心氣流會受到第一斜向導槽21之引導而朝著第一出風口F1處的底板1流動。

請繼續參閱第五圖，第五圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架與第一散熱器配合使用之立體示意圖。

如第三圖至第五圖所示，在實際運用時，使用者可以將組裝有一第一散熱器300之一熱管400安裝於本發明之具有氣流導槽之風扇框架100的第一出風口F1處，使第一散熱器300可以在第一出風口F1處承接風扇200所提供之離心氣流。其中，雖然在本實施例中僅針對第一出風口F1進行舉例說明，但實務上第二出風口F2也可以設置一第二散熱器300'（標示於第七圖）。

承上所述，第一散熱器300包含一第一散熱板301與複數個第一散熱鰭片302（圖中僅標示一個），第一散熱板301是貼合於蓋板4，而複數個第一散熱鰭片302是分別自第一散熱板301一體成型地朝底板1延伸而分布於第一出風口F1，藉此，當導流空間S1內的離心氣流受到第一斜向導槽21引導時，會朝著第一散熱鰭片302流動，藉以提升第一散熱器300對熱管400散熱之效率。

請繼續參閱第六圖，第六圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架之立體示意圖。如第三圖至第六圖所示，一種具有氣流導槽之風扇框架100a包含一底板1a、一第一側壁2a、一第二側壁3a以及一蓋板4a；其中，具有氣流導槽之風扇框架100a與上述之具有氣流導槽之風扇框架100為左右相反的相似結構，且第一側壁2a內同樣設有複數個第一斜向導槽21a（圖中僅標示一個）。

請繼續參閱第七圖，第七圖係顯示本發明之具有氣流導槽之風扇框架實際應用時之平面示意圖。如第三圖至第七圖所示，在實際運用時，使用者可以將具有氣流導槽之風扇框架100與100a分別設置於二電子元件500與600之兩側，然後再利用熱管400將電子元件500熱連結至設置於第一出風口F1之第一散熱器300以及設置於第二出風口F2之第二散熱器300'；另一方面，電子元件600也可以利用熱管400熱連結至設置於具有氣流導槽之風扇框架100a之第一出風口F1a與第二出風口F2a處的第一散熱器300a與第二散熱器300a'。

綜上所述，相較於先前技術之風冷散熱技術往往因為熱管與散熱器的配置問題而有散熱效率不佳的問題產生，本發明所提供之具有氣流導槽之風扇框架透過第一側壁所設有的複數個第一斜向導槽，可以引導風扇所產生的離心氣流朝著底板與第一出風口流動，藉以使大部分的離心氣流直接通過在第一出風口處朝底板延伸的第一散熱鰭片，避免離心氣流因為直接撞擊在第一出風口處鄰近蓋板的第一散熱板而造成亂流，故本發明之具有氣流導槽之風扇框架確實可以透過複數個第一斜向導槽引導大部分的離心氣流直接吹向第一散熱鰭片而提升整體的散熱效率。

本發明較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架可裝設於例如伺服器主機中，該伺服器主機係可用於人工智慧（Artificial Intelligence，簡稱AI）運算、邊緣運算（edge computing）等，亦可當作5G伺服器、雲端伺服器或車聯網伺服器等使用。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

PA1:中央處理器

PA2:圖形處理器

PA3:風扇模組

PA31,PA32:出風口

PA4:風扇模組

PA5:散熱器

PA6:熱管

PA7:散熱器

PA8:熱管

100,100a:具有氣流導槽之風扇框架

1,1a:底板

11:第一端邊

12:第二端邊

13:第一側邊

14:第二側邊

15:風扇組接結構

16:底板進風口

2,2a:第一側壁

21,21a:第一斜向導槽

3,3a:第二側壁

4,4a:蓋板

41:蓋板進風口

200:風扇

300,300a:第一散熱器

300',300a':第二散熱器

301:第一散熱板

302:第一散熱鰭片

400:熱管

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:軸向

D4:傾斜方向

S1:導流空間

F1,F1a:第一出風口

F2,F2a:第二出風口

第一圖係顯示先前技術之散熱模組用於對電子元件進行散熱之平面示意圖； 第二圖係顯示先前技術之散熱模組之立體示意圖； 第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架之立體示意圖； 第四圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架部分截面之立體示意圖； 第五圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架與第一散熱器配合使用之立體示意圖； 第六圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之具有氣流導槽之風扇框架之立體示意圖；以及 第七圖係顯示本發明之具有氣流導槽之風扇框架實際應用時之平面示意圖。

100:具有氣流導槽之風扇框架

1:底板

2:第一側壁

21:第一斜向導槽

3:第二側壁

4:蓋板

41:蓋板進風口

200:風扇

S1:導流空間

F1:第一出風口

F2:第二出風口

Claims (4)

1. 一種具有氣流導槽之風扇框架，用以供一風扇安裝設置，並與一第一散熱器配合使用，該第一散熱器包含一第一散熱板與複數個第一散熱鰭片，該具有氣流導槽之風扇框架包含： 一底板； 一第一側壁，係自該底板之一側沿一軸向延伸所形成，並具有複數個第一斜向導槽，每一該些第一斜向導槽係沿一傾斜方向延伸，且該傾斜方向係傾斜於該軸向； 一第二側壁，係自該底板相對於該第一側壁之另一側沿該軸向延伸所形成；以及 一蓋板，係連結於該第一側壁與該第二側壁，與該底板圍構出一導流空間，並開設有連通於該導流空間之至少一蓋板進風口，且該蓋板更與該底板、該第一側壁以及該第二側壁圍構出一第一出風口，該第一散熱器係設置於該第一出風口處，且每一該些第一斜向導槽係自該蓋板沿該傾斜方向朝該第一出風口延伸至該底板； 其中，該第一散熱板係鄰近於該蓋板，該些第一散熱鰭片係自該第一散熱板一體成型地朝該底板延伸而分布於該第一出風口，該風扇係可轉動地設置於該導流空間，用以產生一離心氣流，藉以透過該些第一斜向導槽導引該離心氣流沿該傾斜方向朝向該些第一散熱鰭片流動。
2. 如請求項1所述之具有氣流導槽之風扇框架，其中，該底板包含一第一端邊、一第二端邊、一第一側邊以及一第二側邊，該第一端邊係沿一第一方向延伸，該第二端邊係沿垂直於該第一方向之一第二方向延伸，該第一側邊與該第二側邊係分別自該第一端邊之兩端彎折延伸至該第二端邊之兩端，且該軸向係垂直於該第一方向與該第二方向。
3. 如請求項1所述之具有氣流導槽之風扇框架，其中，該底板具有一風扇組接結構，該風扇組接結構是沿該軸向延伸，用以供該風扇進行安裝設置。
4. 如請求項3所述之具有氣流導槽之風扇框架，其中，該底板更開設有複數個底板進風口，該些底板進風口係以該風扇組接結構為中心而環繞地排列設置。

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