CN100582610C

CN100582610C - 电子设备

Info

Publication number: CN100582610C
Application number: CN200580051330A
Authority: CN
Inventors: 古屋浩幸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: US20080169152A1; JPWO2007029294A1; US7909135B2; CN101238336A; JP4606465B2; WO2007029294A1

Abstract

本发明提供一种消音器，该消音器用于降低来自噪音源和第一框体的来自所述噪音源的噪音，所述第一框体将所述噪音源容纳在第一内部空间中，所述消音器的特征在于，具有：第二框体，设置在所述第一框体的所述第一内部空间中，将所述噪音源容纳在第二内部空间中；以及连接部，设置在所述第二框体上，连接所述第一内部空间与所述第二内部空间。

Description

电子设备

技术领域

本发明一般地涉及降低来自噪音源的噪音的消音器以及具有该消音器的电子设备。本发明例如适用于降低在个人计算机(PC)等电子设备中冷却CPU的冷却扇的噪音的消音器。

背景技术

随着近年来电子设备的普及，对高性能又环保的小型PC的需求越来越大。随着为了实现高性能的工作而装载于印制电路基板上的CPU等发热性电路元件(以下简称为“发热元件”)的数量增多，出现了各发热元件的发热量增多的倾向。因为这种发热有使该发热元件及其周围的电路元件由于运行不良等而受到损伤的危险，因此以往提出了由冷却扇来进行冷却的冷却系统。在本说明书中，“冷却”是包含散热的概念。

但是，这种冷却扇成为了噪音源而破坏环境。因此，也提出了具有降低噪音的消音器的PC。例如，在将冷却扇容纳在通道中而向通道下游的发热元件送风来冷却该发热元件的冷却系统中，在通道内设置有消音器(例如，参照专利文献1)。在这里，通道是限定出包围噪音源(即冷却扇)的空间的框体，消音器具有降低该空间或者该空间的出口的噪音的功能。

图10示出了用于说明代表性的消音理论的消音器的简要立体图。另外，图11示出了消音器的消音量的频率特性(参照非专利文献1的图1)。

作为其他的现有技术，例如有专利文献2。

专利文献1：国际公开第WO04/061817号小册子；

专利文献2：日本专利文献特开2001-222065号公报；

非专利文献1：中野有朋著，「超低音(聞えない音)-基礎·測定·評価·低減対策」，技術書院(日本)，1994年6月20日出版，98頁(中野有朋著，《超低音(听不见的声音)-基础·测定·评价·降低对策》，技术书院(日本)，1994年6月20日出版，98页)。

发明内容

根据非专利文献1，在理论上通过以下公式给出消音对象的频率f₀。

[公式1]

f_{0} = \frac{c}{2 π} \sqrt{\frac{c_{0}}{V}}

在这里，S₁是管的截面积(m²)，V是空洞的容积(m³)，c₀是电导率(m)，S₀是孔面积(m²)，c₀＝S₀/1_e，1_e是管端修正长度(m)，n是孔数、d是孔的直径(m)，

c_{0} = n S_{0} / (t + 0.8 \sqrt{S_{0}}),

当t足够薄时c₀≈d。

另外，消音量(透过损失)的理论式如下给出。

[公式2]

TL = 10 \log {1 + {(\frac{\sqrt{c_{0} V} / 2 S_{1}}{f / f_{0} - f_{0} / f})}^{2}}

由公式1和2可知，消音器的空气层的容积V越大，能够对低频音进行消音，并且消音量增大。因为冷却扇的噪音是低频音(约500Hz～约1000Hz)，因此为了有效地进行消音，需要增大容纳在通道中的消音器的容积。但是，一旦增大消音器的容积，则通道也会变大，结果造成PC的框体大型化，与小型化的需求相反。

因此，本发明的例示的目的在于提供一种实现了低噪音的小型电子设备的消音器以及具有该消音器的电子设备。

作为本发明的一个方面的消音器，用于降低来自噪音源和第一框体的来自所述噪音源的噪音，所述第一框体将所述噪音源容纳在第一内部空间中，所述消音器的特征在于，具有：第二框体，设置在所述第一框体的所述第一内部空间中，将所述噪音源容纳在第二内部空间中；以及连接部，设置在所述第二框体上，连接所述第一内部空间与所述第二内部空间。根据该消音器，当连接部作为多个孔而构成时，能够将第二框体(例如，通道)与第一框体(例如，PC的框体)之间的空间用作消音器的空气层(空洞)，可以通过共鸣来降低噪音。该消音器有效地利用了第一框体原来就具有的空间而不需要追加空间，连接部的结构也简单。当如以往那样将空气层设置在第二框体内时，第二框体大型化，进而造成第一框体大型化，因此不理想。另外，当使空气层为小区域以维持第二框体的大小时，成为消音对象的频率比希望的频率(例如，约500Hz～约1000Hz)高(例如，2kHz)，因而无法获得充分的消音效果或者由于消音量本身减少而导致消音效率降低。本发明的消音器通过简单的结构解决了这种问题。当代替性地使连接部作为设置在第二框体上的切除部而构成时，能够使噪音在第二框体与第一框体之间的空间中反射而使其抵消或衰减。

消音器也可以在所述第一框体的所述第一内部空间中还具有设置在所述第二框体的外侧的反射部。由此，当第一框体具有吸气口等开口时，能够防止从其泄漏噪音。这种反射部的一个例子为设置在第二框体的周围的隔片。或者，所述第一框体也可以具有作为所述第一内部空间与外部气体的连接部的开口。另外，所述开口也可以由反射部覆盖，所述反射部在所述第一框体的所述第一内部空间中设置在所述第二框体的外侧。此外，所述反射部也可以为袋，该袋配置在所述第一内部空间中，安装在所述第二框体上，并覆盖所述连接部。当对所述反射部进行了金属涂覆时，能够降低泄漏到反射部的外侧的噪音。另外，反射部在调整空气层的容积时也有效。

另外，消音器还可以具有覆盖所述连接部并使所述噪音透过的遮蔽部。空气、特别是风难以透过这种遮蔽部。由此，当连接部作为多个孔而构成时，能够防止空气经由连接部从第二框体向第一内部空间移动时的噪音。另外，当连接部作为切除部而构成时，能够确保第二内部空间内的空气的流动。

作为本发明的其他方面的电子设备，包括：将噪音源容纳在第一内部空间中的第一框体；以及降低来自所述噪音源的噪音的上述消音器。所述电子设备还可以具有CPU等发热性电路元件，所述噪音源为用于冷却所述发热性电路元件的冷却扇。当该电子设备使用高性能的CPU时，能够在不导致电子设备大型化的情况下降低对该CPU进行散热的冷却扇的噪音。另外，作为本发明的其他方面的安装有一至多个单元的电子设备，包括：第一框体，容纳所述单元；以及第二框体，容纳在所述第一框体内，在其内部容纳噪音源；消音器的空洞部由所述第一框体与所述第二框体之间的空间构成。

本发明的其他目的和特征将在以下参照附图而说明的实施例中更加明确。

附图说明

图1是作为本发明的一个实施例的台式PC(电子设备)的简要部分立体图；

图2是图1所示的台式PC的方框图；

图3是在两个面上具有用于消音的多个孔的、图1和图2所示的台式PC的通道的简要立体图；

图4是配置在图1所示的通道的周围的第一实施例的反射部(隔片)的简要立体图；

图5是具有第二实施例的反射部(反射板)的、图2所示的台式PC的方框图；

图6是安装有第三实施例的反射部(袋)的、图1所示的通道的简要立体图；

图7是将遮蔽部(薄片)粘贴在图2所示的用于消音的多个孔上的通道的简要剖面图；

图8是将遮蔽部(薄片)粘贴在切除部处的通道的简要立体图；

图9是示出具有图2和图7所示的通道的台式PC的消音效果的图表；

图10是用于说明消音理论的简要立体图；

图11是表示消音器的消音量的频率特性例子的图表。

具体实施方式

以下，参照附图来说明作为本发明的一个方面的台式PC(电子设备)100。在这里，图1是台式PC100的简要部分立体图，图2是台式PC100的方框图。如图1和图2所示，在台式PC100中，电源单元120、各种驱动122、FDD124、CPU126、散热片128、冷却扇130、以及通道140容纳在框体110的内部空间S₁中。

框体110具有近似长方体形状，并且具有如图2中用阴影线所示的未配置部件的空间S₂。在本实施例中，如后所述，该空间S₂用作消音器的空气层(空洞)。框体110具有用于将外部气体摄入到内部空间S₁中的吸气口112和114。吸气口112设置在框体110的背面，吸气口114设置在框体110的底面。

电源单元120从未图示的外部电源接受电力供应而向各部分供应电力。在电源单元120内设置有用于冷却的风扇，该风扇是噪音源。各种驱动120包括：HDD、CD-ROM驱动、光磁盘驱动、DVD-ROM驱动、DVD-RAM驱动、DVD-RW驱动等各种驱动。在各种驱动中设置有盘驱动用的马达，该马达是噪音源。FDD124是众所周知的软盘用的驱动。在FDD124中也设置有盘驱动用的马达，该马达是噪音源。

CPU126是控制各部分的发热元件，但是框体110内的发热元件不限于CPU126，也包括芯片组。

散热片128和冷却扇130作为所谓的配有风扇的散热片而发挥作用。在典型的情况下，散热片128具有多个由高导热性材料形成的冷却片，通过自然空冷来冷却发热元件。但是，由于近年来的发热元件的发热量出现了无法通过自然空冷来进行应对的倾向，因此为了提高散热片128的冷却效果而提出了还具有冷却扇130的、配有风扇的散热片。配有风扇的散热片通过由冷却扇130产生的空气流来强制性地冷却散热片112。冷却扇130包括吸气和排气的方向为一条直线的类型、以及吸气和排气为正交的类型，本发明适用于两者。另外，冷却扇130包括相对于未图示的基板平行地配置的种类和垂直地配置的种类，本发明适用于两者。冷却扇130在台式PC100中是噪音源。在本实施例中，冷却扇130向图1所示的虚线的箭头所指的方向吸气，向散热片128的方向排气。

通道140是冷却用的风的通道，将外部气体供应到冷却扇130。通过配置通道140，可以将外部的冷的空气从冷却扇130供应到散热片128，而不是供应包含了CPU126周围的电路的热量的热的空气。另外，本实施例的通道140构成消音器的一部分。通道140具有限定出内部空间S₃的长方体形状，并将冷却扇130容纳在内部空间S₃中。通道140例如通过树脂成型或弯折加工金属板材而构成。通道140的长方体在冷却扇130的正下方(散热片128一侧)开口。通道140具有吸气口142和多个孔144。

吸气口142形成在通道140的背面，与框体110的吸气口112连通。吸气口142经由吸气口112将外部气体供应到冷却扇130，该吸气口142作为冷却用的风的供给口而发挥作用。

多个孔144形成在通道140的底面，用于利用共鸣而进行的消音。设置有多个孔144的面可以是除了形成有通道140的吸气口142的面之外的任何面，也可以如图3所示那样在通道140的多个面上形成多个孔144。在这里，图3是在两个面上形成有多个孔144的简要立体图。多个孔144作为连接内部空间S₁(的空间S₂)和内部空间S₃的连接部而发挥作用。

以往，在通道内还设置有其他的框体。另外，在该框体的上表面上形成多个孔，并且密闭其他的面，将框体的内部用作空气层。因此，如果要确保大的空气层的容积，则需要使通道大型化，进而会造成框体110大型化，与框体110小型化的需求相反。另一方面，如果减小空气层的容积，则由公式1可知，频率变大，从而不能对低频音的冷却扇130的噪音进行消音，并且由公式2可知，消音效率也会下降。

与此相对，由于在本实施例中，在通道140上设置有多个孔144，并且通道140与空间S₂连接，因此可以将空间S₂用作消音器的空气层(空洞)，通过共鸣来降低噪音。空间S₂是空间S₁原来就具有的、不存在电子部件的空间。即，因为空间S₂不是追加的空间，所以不会造成框体110大型化。另外，因为空间S₂比空间S₃等大，所以由公式1可知，可以对低频音的冷却扇130的噪音有效地进行消音，并且由公式2可知，消音效率也会提高。

作为消音原理，以往提出了各种公式，它们不限于公式1和2(例如，参考专利文献1)。在公式1和2中，没有对孔144的间隔参数、形成有孔144的面的方位和数量、通道140的板厚做出规定。但是，本发明不会妨碍根据有关消音原理的其他理论公式来调整这些参数。

消音器还可以在框体110的内部空间S₁内的通道140的外侧具有反射部。因为在框体110上设置有吸气口114而会漏音，所以按照来自冷却扇130的噪音不会从吸气口114泄漏的方式将反射部设置在吸气口114与通道140之间。即，由于在框体110上有吸气口和间隙等开口，因此空气层的密闭不完全，从而会出现消音频率与理论不同的问题，但是该反射部可以解决该问题。另外，在内部空间S₂与作为目标的频率相比过大等情况下，反射部在调整空气层的容积时也有效。

反射部的第一实施例是图4所示的隔片150。在这里，图4是隔片150的简要立体图。隔片150是设置在通道140的周围的L字形状的部件。隔片150的材质由PET、聚乙烯等板状部件、膜等形成。当隔片150设置在图2中的吸气口114与通道140之间(例如中间)时，可以用作空气层的范围是通道140与隔片150之间。因此，虽然消音效率会由于空气层的体积减少而少许减少，但同时可以减少从吸气口114泄漏的噪音。

反射部的第二实施例是图5所示的反射板150A。在这里，图5是具有反射板150A的台式PC100的简要平面图。反射板150A具有大于等于吸气口114的幅度。在不堵塞吸气口114并确保吸气的状态下反射声音，使来自冷却扇130的噪音不会泄漏到外部。反射板150A的位置几乎不减少通道140与反射板150A之间的空间S₂，因而保持了空气层的体积。因此，在保持了降低噪音的效果的同时减少了从吸气口114泄漏的噪音。在本实施例中，将反射板150A设置在吸气口114处，但是也可以设置在框体110所具有的所有开口部处(吸气口、排气口)。

反射部的第三实施例是图6所示的袋150B。在这里，图6是安装有袋150B的通道140的简要立体图。袋150B能够阻隔气体，可以用作消音器的空气层。框体110的内部空间S₁有时由于追加单元(PCI卡或第二HDD等)而变得狭小，从而难以设置隔片150。袋150B柔软，并且容易设置。另外，为了提高反射率，袋150B内有金属涂层。金属涂覆也适用于反射部150A和150B。如果确保了一定量以上的袋150B的容积，则图2所示的空气层的容积并不会怎么减小。另外，从吸气114泄漏的噪音减少。

消音器还可以具有覆盖孔144并且透音但不透空气、特别是不透风的遮蔽部160。如上所述，虽然通道140的内部是风的通道，但是如果从孔144漏风，则会造成切风音等噪音。第一实施例的遮蔽部160能够防止该漏风而降低噪音，并将来自冷却扇130的噪音导入到图2所示的空气层(空间S₂)中而使其降低。遮蔽部160为例如由无纺布、毡、纸、布、海绵、聚氨酯、吸音材料、发泡材料等构成的薄片，该遮蔽部160在通道140的内侧既可以仅粘贴在孔144上，也可以粘贴在通道140的整个内表面上。图7中示出了粘贴有该遮蔽部(薄片)160的通道140的简要剖面图。

第二实施例的遮蔽部160A粘贴在将通道140A的几个部分切除而形成的切除部处。当通道140A由如上所述的树脂等构成时不怎么透音，取而代之的是吸入口142的噪音变大。因此，在由树脂等构成通道140A而保持刚性的同时部分地切除通道140A，使声音泄漏到内部空间S₂中。由于当来自冷却扇130的声音泄漏到内部空间S₂中时，一些声音的成分在该处反射而抵消或衰减，因此具有消音效果。图8是该切除部146和在切除部146处粘贴有遮蔽部160A的通道140A的简要立体图。切除部146与作为连接内部空间S₁(的空间S₂)和内部空间S₃的连接部而发挥作用的孔144不同，不发挥作为公式1的孔的作用。无论设置切除部146的面、大小、形状如何，为了降低吸入口142的噪音，需要尽量扩大切除部146的区域。因为将遮蔽部160A粘贴在通道140A上，所以能够确保经由吸气口142吸入的、比框体110内的空气冷的外部气体的流动。

实施例1

图9示出了在图2所示的通道140上粘贴有作为遮蔽部160的无纺布(参照图7)的结构的消音效果。在通道140上设置孔144之前(采取噪音对策之前)的框体110的噪音为50.2dB，与此相对，在通道140上设置孔144之后(采取噪音对策之后)的框体110的噪音变为48.7dB，从而确认了1.5dB的降低噪音的效果。

作为频率成分，主要为1/3倍频程中心频率的、630Hz附近的噪音通过消音器(使用无纺布)而被降低。使用的电子设备为富士通製的节省空间PC。测定位置为JIS X7779：2001规定的操作位置。运行状态如下：冷却扇130为100％DUTY，电源扇为6V，HDD为待机(主轴回转时)。

以上说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于这些实施方式，而是可以进行各种变形和变更。例如，在本实施方式中对台式PC进行了说明，但是本发明的电子设备广泛地包括服务器和笔记本型PC等。另外，本实施例的消音器对来自CPU126用的冷却扇130的噪音进行消音。但是也可以对电源单元120、驱动122和124的马达进行消音。并且，消音器本身可以广泛地适用于冷库、自行车、飞机、以及换气扇等。

工业实用性

根据本发明，可以提供一种实现了低噪音的小型电子设备的消音器以及具有该消音器的电子设备。

Claims

1.一种电子设备，具有：第一框体，将一个以上的单元和噪音源容纳在第一内部空间中；以及消音器，通过空洞来降低来自所述噪音源的噪音，所述电子设备的特征在于，

所述消音器具有：

第二框体，设置在所述第一框体的所述第一内部空间中，将所述噪音源容纳在第二内部空间中；以及

连接部，设置在所述第二框体上，连接所述第一内部空间与所述第二内部空间；

所述空洞是位于所述第一内部空间的内部并位于所述第二内部空间的外部的空间，比所述第二内部空间大。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

在所述第一框体的所述第一内部空间中还具有设置在所述第二框体的外侧的反射部。

3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述第一框体具有作为所述第一内部空间与外部气体的连接部的开口。

4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，

所述开口由反射部覆盖，所述反射部在所述第一框体的所述第一内部空间中设置在所述第二框体的外侧。

5.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，

所述反射部为袋，该袋配置在所述第一内部空间中，安装在所述第二框体上，并覆盖所述连接部。

6.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，

对所述反射部进行了金属涂覆。

7.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

还具有覆盖所述第二框体的所述连接部并使所述噪音透过的遮蔽部。

8.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备还具有发热性电路元件，

所述噪音源为用于冷却所述发热性电路元件的冷却扇。