CN109989927A - 冷却风扇组件及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却风扇组件及其系统，该冷却风扇组件包含壳体以及轴流式风扇。此壳体具有入口和出口。此壳体包含设置于出口的护罩面板。此轴流式风扇设置于壳体中，且此轴流式风扇配置以将空气自入口吸入至出口。此护罩面板包含多个切口、多个固定元件以及多个翼片元件。此切口沿着轴流式风扇的气流路径设置。此固定元件用以分隔切口。此翼片元件枢转地附接到每一固定元件，其中翼片元件配置以在第一位置及二位置之间转换。在第二位置时，此翼片元件配置以延伸覆盖对应的切口。

Description

冷却风扇组件及其系统

技术领域

本发明涉及冷却风扇组件，特别是涉及具有防逆向气流功能的冷却风扇组件。

背景技术

计算机系统通常包含大量的运算组件，例如处理器、显示卡、电源供应器、以及存储模块等等。一般来说，大部分的运算组件于运作过程中会产生热能，因此需控制运算组件的温度在一定的温度范围内，以避免运算组件过热。是以计算机系统通常包含冷却风扇以使空气于运算组件中循环流动。在大多数的计算机系统中，冷却风扇及运算组件是以使循环气流能将运算组件所产生的热量带离计算机系统的方式设置。

在一些计算机系统的设计中，许多的风扇是被设置以冷却计算机系统。举例来说，多个风扇是沿着计算机系统的一边并排设置，以提供均匀气流通过计算机系统。然而，若其中一个风扇故障或因不明原因而停止运转，通过计算机系统的气流将变得不均匀，而导致一或多个运算组件过热。

有些计算机系统于风扇旁设置百叶窗或活动遮板，以防当风扇故障或不运转时也能维持均匀的气流。也可通过关闭活动遮板或百叶窗，以达到同样目的及效果。然而百叶窗或活动遮板的设置，占用了计算机系统内珍贵的空间，并且增加了计算机系统的体积。此外，百叶窗或活动遮板的设置也可能阻碍了冷却气流从风扇流到硬件组件的流向。更糟的是，可能发生逆向气流，通过停止运转的风扇，进一步减少提供给风扇下游组件的气流量。

因此需要一冷却风扇，在风扇停止运转时，能快速且方便地遮盖停止运转的风扇，至少阻挡气流通过硬件组件，从而防止空气沿相反的方向流过风扇。

发明内容

本发明的一实施方式，一冷却风扇组件包含壳体以及轴流式风扇。壳体具有入口和出口。壳体进一步包含设置于出口的护罩面板。轴流式风扇设置于壳体中，且轴流式风扇配置以将空气自入口吸入至出口。上述的护罩面板包含多个切口、多个固定元件以及多个翼片元件。切口沿着轴流式风扇的气流路径设置。固定元件用以分隔切口。翼片元件枢转地附接到每一固定元件，其中每一翼片元件配置以在远离护罩面板的第一位置及多个切口其中一者内的第二位置之间转换。翼片元件配置以在第二位置时，延伸覆盖对应的切口。

在本发明的一或多个实施方式中，上述翼片元件通过至少一偏置元件枢转地附接到与其相连的固定元件。当轴流风扇无法提供足够的气流至阈值量时，偏置元件被配置以维持翼片元件的其中一者于第二位置。

在本发明的一或多个实施方式中，当上述翼片元件在第一位置时，每一翼片元件以及与其相连的固定元件被配置以定义静叶于护罩面板中。

在本发明的一或多个实施方式中，上述轴流风扇包含多个风扇叶片。风扇叶片各具有风扇叶片角度。静叶各具有静叶角度。风扇叶片角度及静叶角度彼此偏移至少90度。

在本发明的一或多个实施方式中，上述切口沿着护罩面板延伸而位于一环形路径内。

在本发明的一或多个实施方式中，上述翼片元件或与其相连的固定元件包含一或多个密封元件。

在本发明的一或多个实施方式中，当气流自入口流至出口时，翼片元件配置以从第二位置转换至第一位置；当气流自出口流至入口时，翼片元件配置以从第一位置转换至第二位置。

在本发明的一或多个实施方式中，上述偏置元件包含弹簧或弹簧加载结构。

在本发明的一或多个实施方式中，上述偏置元件包含重力驱动结构。

在本发明的另一实施方式中，冷却风扇系统包含上述冷却风扇组件以及电子组件。电子组件配置在冷却气流流过之处，以防止电子组件因过热而损坏，且上述冷却风扇组件配置以促使空气流过电子组件，以将电子组件产生的热能带走。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、以及产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1A为现有技术的风扇组件侧视图；

图1B为图1A中冷却风扇组件的入口示意图；

图1C为图1A中冷却风扇组件的出口示意图；

图2A为本发明一实施方式的冷却风扇侧视图；

图2B为当翼片元件配置以防止气流流过冷却风扇组件时的冷却风扇侧视图；

图3A为本发明另一实施方式的翼片元件配置以允许气流流过冷却风扇组件时的冷却风扇组件立体示意图；

图3B为当翼片元件配置以防止气流流过冷却风扇组件时的冷却风扇组件立体示意图；

图3C为当翼片元件配置以允许气流流过冷却风扇组件时的冷却风扇组件侧视图；

图3D为当翼片元件配置以防止气流流过冷却风扇组件时的冷却风扇组件侧视图；

图4为本发明的一实施方式的计算机系统内冷却风扇组件的配置示意图。

符号说明

100、200、300、404：冷却风扇组件

102、202、302：壳体

102a、202a、302a：入口

102b、202b、302b：出口

104、204、304：护罩面板

106、206、306：轴流风扇

108、208、308：风扇叶片

110、210、310：切口

112：静叶

214、314：固定元件

216、316：翼片元件

218、318：偏置元件

400：计算机系统

402：磁盘存储单元

406：存储模块

408：处理单元

410：电源供应器

412：网络连接器

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节并非用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

本发明是关于一种冷却风扇组件，此冷却风扇组件仅允许气流从预期的方向流过。冷却风扇可被设置于个人电脑、服务器系统、笔记型电脑、平板或其他任何形式的电子计算机系统内。如上文现有技术内容所述，现今的冷却风扇设计无法在没有附加组件，或不需庞大体积，又或者避免逆向气流的情况下提供稳定而均匀的气流。

有鉴于目前冷却风扇的不足，本发明提出一种可防止逆向气流的冷却风扇组件。特别是包含防逆向气流元件的冷却风扇。当风扇运转时，这些防逆向气流元件可被气流的正压提升到第一位置，从而允许气流流过风扇。如果风扇停止运转时，这些防逆向气流元件被配置以转换到第二位置，以阻挡逆向气流通过停止运转的风扇。

请参照图1A至图1C。图1A至图1C为绘示现有技术的冷却风扇组件100。图1A为绘示现有技术的冷却风扇组件100的侧视图。图1B为绘示图1A中冷却风扇组件100的入口102a示意图。图1C为绘示图1A中冷却风扇组件100的出口102b示意图。冷却风扇组件100包含壳体102。壳体102具有入口102a以及出口102b。冷却风扇组件100还包含护罩面板104、轴流风扇106、风扇叶片108、切口110以及静叶112。

护罩面板104包含出口102b，用以使气流通过离开冷却风扇组件100。如图1A至图1C所示，护罩面板104是由多个静叶112及多个切口110组成，且护罩面板104是设置于冷却风扇组件100的外部。轴流风扇106配置以引导空气自入口102a流入，通过冷却风扇组件100至出口102b。轴流风扇106包含多个风扇叶片108。运转时，轴流风扇106带动风扇叶片108旋转，从而将气流从入口102a吸入并从出口102b排出。在出口102b处，流过冷却风扇组件100的气流通过护罩面板104的切口110，并且进一步由静叶112引导。静叶112相对于风扇叶片108成一角度。举例来说，如图1A中的虚线所示，静叶112相对于风扇叶片108成90度角。

冷却风扇组件100的不足在于，若轴流风扇106停止运转，冷却风扇组件100没有可防止逆向气流的机构，换言之，气流会从出口102b流回入口102a。本发明及提出一可防止逆向气流的新风扇组件设计，以解决逆向气流的问题。

请参照图2A、图2B。图2A为绘示本发明一实施方式的冷却风扇组件200的侧视图。图2B为绘示当翼片元件216配置以防止气流流过冷却风扇组件200时的冷却风扇组件200侧视图。冷却风扇组件200包含壳体202以及轴流风扇206。壳体202具有入口202a和出口202b。壳体202进一步包含设置于出口202b的护罩面板204。护罩面板204包含多个切口210、多个固定元件214、多个翼片元件216以及偏置元件218。轴流风扇206包含多个风扇叶片208。冷却风扇组件200运作时，翼片元件216配置以在第一位置(如图2A)和第二位置(如图2B)之间转换。当翼片元件216处于图2A所示的第一位置时，气流可通过冷却风扇组件200。当翼片元件216处于图2B所示的第二位置时，翼片元件216配置以阻挡气流自出口202b进入流至入口202a。以下将作进一步地详述。

如同图1A至图1C中的冷却风扇组件100。图2A、图2B中的壳体202具有入口202a及出口202b，空气从入口202a流入通过冷却风扇组件200，从出口202b流出。较佳地，在本实施方式中，风扇叶片208旋转而将空气自入口202a吸入通过冷却风扇组件200后，再从出口202b排出。

如同图1A至图1C中的护罩面板104。图2A、图2B中的护罩面板204包含固定元件214。固定元件214为静止不动用以分隔切口210。因此无论气流从冷却风扇组件200的哪个方向流过，固定元件214的位置是维持不变的。如图2A、图2B所示，固定元件214可枢转地与翼片元件216附接，然而，在一些实施方式中，有些翼片元件216可能不具有相连的固定元件214。举例来说，如图2A、图2B的上方所绘示的翼片元件216是不具有固定元件214与其附接的。运作过程中，翼片元件216可在延伸、远离护罩面板204或称「打开」的第一位置(如图2A)，与缩回切口210内或称「闭合」的第二位置间转换(如图2B)。在图2A、图2B的配置中，每一翼片元件216与至少一切口210是具有关联性的。具体来说，每一翼片元件216被配置以在第二位置时，实质延伸覆盖对应的切口210。如此，当翼片元件216在第二位置时，欲通过冷却风扇组件200的气流，包含逆向气流，就会被翼片元件216隔绝阻挡而无法通过冷却风扇组件200。

请继续参照图2A、图2B。偏置元件218配置以与翼片元件216附接，且翼片元件216是通过偏置元件218可枢转地附接到与翼片元件216相连的固定元件214。偏置元件218配置以当作枢轴，如此翼片元件216才可在第一位置和第二位置之间转换。在一些实施方式中，偏置元件218可以各种形式配置。举例来说，偏置元件218可以是弹簧型或弹簧加载型结构，并且配置以响应通过冷却风扇组件200(从入口202a到出口202b)的顺向气流。在此结构设计中，弹簧型或弹簧加载型结构的偏置元件218可被配置以将翼片元件216朝向它们各自对应的切口210偏移。在一些实施方式中，偏置元件218可以是重力或重量驱动结构，配置以响应通过冷却风扇组件200的顺向气流。在此结构设计中，选择翼片元件216的某一部分加重，如此，在没有顺向气流时，加重的部分使得翼片元件216朝向它们各自对应的切口210偏移。以上仅用以举例说明，任何其他形式可达到同等效果的偏置元件218都可适用于本发明中，不以此为限。

在一些实施方式中，可选择固定元件214与翼片元件216的形状，使得翼片元件216在第一位置时，翼片元件216以及与其相连的固定元件214定义一静叶于护罩面板204中，如同冷却风扇组件100的静叶112。

在一些实施方式中，密封元件可包含于冷却风扇组件200中。具体来说，翼片元件216、切口210或者上述两者包含密封元件，以进一步减少气流在第二位置时的流入。举例来说，翼片元件216可包含围绕其周围的柔性边缘，使得当翼片元件216处于第二位置时，气流能被有效地阻挡。相同地，切口210可包含类似的特征。

尽管于此仅示例性地说明一个翼片元件216与一与其对应的切口210，但本发明不以此为限。在一些实施方式中，多个翼片元件216可对应同一切口210，因此当所有翼片元件216都处于闭合的第二位置时，气流便无法从该些翼片元件216所对应的切口210通过而被阻挡。

如图2A所示，翼片元件216与另一固定元件214是通过切口210等距分隔的。然而，本发明不以此为限，也就是说，翼片元件216与另一固定元件214也可以是不等距分隔的。

图3A至图3D为绘示本发明另一实施方式的冷却风扇组件300的示意图。冷却风扇组件300被配置以允许气流流经电子组件。应理解的是，冷却风扇组件300仅是用以阐述说明本实施方式的目的及效果，并非用以限制本发明。

冷却风扇组件300包含壳体302以及轴流风扇306。壳体302具有入口302a以及出口302b。壳体302进一步包含护罩面板304。护罩面板304包含多个切口310、多个固定元件314、多个翼片元件316以及偏置元件318。壳体302用以支撑冷却风扇组件300。轴流风扇306包含多个风扇叶片308。风扇叶片308配置以旋转而将空气自入口302a吸入，再从出口302b排出。护罩面板304具有窗口。窗口用以将使空气自出口302b排出，并且作为轴流风扇306与翼片元件316、固定元件314和偏置元件318之间的附接桥梁。

翼片元件316通过偏置元件318与固定元件314附接。偏置元件318配置以允许翼片元件316于第一位置(如图3A、图3C所示)和第二位置(如图3B、图3D所示)之间转换。当轴流风扇306获得动力旋转风扇叶片308时，流经冷却风扇组件300的气压使得翼片元件316打开向外(如图3A、图3C所示)。若轴流风扇306因某些原因而停电，偏置元件318可促使翼片元件316转换至第二位置的关闭状态，以避免气流流入或流出冷却风扇组件300(如图3B、图3D所示)。

更详细地来说，图3A中绘示了翼片元件316因流经冷却风扇组件300的气压而延伸向外。在本实施方式中，图3A绘示了9个翼片元件316，但本发明不以此为限，翼片元件316的数量可视实施情况不同而增减，但至少为一个。在本实施方式中，翼片元件316以如同风扇叶片308的环绕方式，以圆形或环形的图案环绕轴流风扇306布置(如图3C)。

请参照图3B。冷却风扇组件300以与图3A中冷却风扇组件300的相同角度所绘示。然而，图3B中的翼片元件316是处于闭合的第二位置。当没有气流流经冷却风扇组件300时，翼片元件316可通过偏置元件318枢转到第二位置。又或者，偏置元件318可包含弹簧组件，使得翼片元件316在轴流风扇306停止运转，或无法提供足够的气流至阈值量时转换至第二位置以快速关闭。翼片元件316也可配置以当气流从出口302b流至入口302a时快速关闭。偏置元件318配置以维持翼片元件316于第二位置，直到轴流风扇306能提供气流至阈值量。

在第二位置时，翼片元件316被配置以实质延伸覆盖护罩面板304上对应的切口310。由此，阻隔气流流经冷却风扇组件300。此外，如上所述，翼片元件316或壳体302可包含为冷却风扇组件300提供气密盖的密封元件。举例来说，密封元件可设置于每一翼片元件316的外缘、或护罩面板304的内缘、或轴流风扇306的外缘，或上述位置的任意组合。密封元件可提供额外的保护，以避免逆向气流流经冷却风扇组件300。密封元件可以不必是完全气密，也可允许些许的逆向气流流过，然而，这些逆向气流的流量不足以使轴流风扇306反向旋转。

请参照图3C。图3C为绘示当翼片元件316配置以允许气流流过冷却风扇组件300时的冷却风扇组件300侧视图。从这个角度可清楚地看到，风扇叶片308相对翼片元件316，在打开状态下的第一位置时是互相偏移至少90度。如此结构设计，可允许气流直接经过切口310时，受到最少来自翼片元件316的阻力。因此当翼片元件316处于第一位置时，气流可最有效率地流过冷却风扇组件300。

请参照图3D。图3D为绘示当翼片元件316配置以防止气流流过冷却风扇组件300时的冷却风扇组件300侧视图。当翼片元件316处于关闭状态的第二位置时，翼片元件316与壳体302齐平，以覆盖对应的切口310。

服务器系统或其他计算机系统中，需要一个以上的冷却风扇来冷却整个系统的组件。冷却风扇可平行系统设置，以使冷却气流吹过不同的组件。如此一来，比起只使用一个冷却风扇，系统可获得更好的冷却效率。然而，若是一排风扇中的其中一个风扇停止运转时，来自其他风扇所吹出的气流会引起逆向气流流过停止运转的风扇。风扇系统的冷却能力会因此降低，并且可能导致电子组件过热，因为由电子组件产生的热被吸回计算机系统中。

根据本发明所揭露的冷却风扇组件，可避免逆向气流流过停止运转的风扇。当冷却风扇停止运转时，翼片元件可关闭形成静叶和密封元件，由此，逆向气流便无法自相反的方向流过停止运转的风扇组件。因此，根据本发明所揭露的冷却风扇组件可用于需要一个以上冷却风扇以冷却电子组件的服务器系统中。无论冷却风扇组件何时停止运转时，关闭的翼片元件可避免逆向气流的产生，并维持对电子组件最大的冷却效率。即使有一或多个冷却风扇风扇停止运转，空气仍会以顺向的方向流动，以持续冷却过热的电子组件。

请参照图4。图4为绘示本发明的一实施方式的计算机系统400内冷却风扇组件404的配置示意图。计算机系统400包含磁盘存储单元402、冷却风扇组件404、存储模块406、处理单元408、电源供应器410以及网络连接器412。处理单元408以及存储模块406比其他组件更需要冷却，因为这些电子组件有大量的电子信号通过而产生大量的热。因此，冷却风扇组件404可设置成一排，横跨计算机系统400的宽度，且导引空气朝向存储模块406及处理单元408移动。气流可以通过流经任何其他的计算机组件，例如电源供应器410及网络连接器412，离开计算机系统400。当任何一个冷却风扇组件404停止运转时，关闭的翼片元件316可避免热空气逆向流回磁盘存储单元402。

虽然结合以上实施方式公开了本发明，然而其并不用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定者为准。

此外，虽然本发明揭露的技术特征可能仅于其中一实施方式中揭露，但应理解的是，该技术特征也可以与其他技术特征以组合的形式，应用于其他的实施方式中，以达到相同目的及效果。

在本揭露中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则『一』与『该』可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的『包含』、『包含』、『具有』及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。

再者，内文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域具通常知识者普遍所能理解的涵义。应理解的是，诸如一般字典中所定义的术语，应被解释为与具有于其相关技术领域文章中相同的涵义，而非为过于形式化或理想化的涵义。

Claims (10)

1.一种冷却风扇组件，其特征在于，包含：

壳体，具有入口和出口，且其进一步包含设置于该出口处的护罩面板；以及

轴流式风扇，设置于该壳体中，且配置以将空气自该入口吸入至该出口，

其中该护罩面板包含：

多个切口，沿着该轴流式风扇的一气流路径设置；

多个固定元件，用以分隔该些切口；以及

多个翼片元件，枢转地附接到每一该固定元件，

其中每一该翼片元件配置以在至少远离该护罩面板的一第一位置及位于该些切口其中一者内的一第二位置间转换，

且其中该些翼片元件配置以在该第二位置时，实质延伸覆盖对应的该些切口。

2.如权利要求1所述的冷却风扇组件，其中每一该翼片元件通过至少一偏置元件枢转地附接到与其相连的该固定元件，且当该轴流风扇无法提供足够的气流至一阈值量时，该至少一偏置元件被配置以维持该些翼片元件的其中一者于该第二位置。

3.如权利要求1所述的冷却风扇组件，其中在该第一位置时，每一该翼片元件以及与其相连的该固定元件被配置以定义一静叶于该护罩面板中。

4.如权利要求3所述的冷却风扇组件，其中该轴流风扇包含多个风扇叶片，且该些风扇叶片各具有风扇叶片角度，该些静叶各具有静叶角度，且该风扇叶片角度相对该静叶角度偏移至少90度。

5.如权利要求1所述的冷却风扇组件，其中该些切口沿着该护罩面板延伸而位于一环形路径内。

6.如权利要求1所述的冷却风扇组件，其中该些翼片元件或与其相连的该固定元件包含一个或多个密封元件。

7.如权利要求1所述的冷却风扇组件，其中

当气流自该入口流至该出口时，该些翼片元件配置以从该第二位置转换至该第一位置，

当气流自该出口流至该入口时，该些翼片元件配置以从该第一位置转换至该第二位置。

8.如权利要求2所述的冷却风扇组件，其中该偏置元件包含弹簧或弹簧加载结构。

9.如权利要求2所述的冷却风扇组件，其中该偏置元件包含重力驱动结构。

10.一种冷却风扇系统，其特征在于，包含：

至少一如权利要求1～9所述的任一冷却风扇组件；以及

至少一电子组件，其中该电子组件配置以冷却气流流过，以防止该电子组件因过热损坏，

其中该至少一冷却风扇组件进一步配置以促使空气流过该电子组件，将该电子组件产生的热能带走。