-
Die Erfindung betrifft eine Wärmeabführvorrichtung, und insbesondere eine Gebläsevorrichtung und ein Flügelrad für diese.
-
Mit der Entwicklung der Elektronikindustrie stieg die Leistung von elektronischen Bauelementen allmählich an. Jedoch steigt im Allgemeinen bei einer Erhöhung der Leistung der elektronischen Bauelemente auch die von diesen erzeugte Wärme an, wodurch die Temperatur der elektronischen Bauelemente erhöht wird. Wenn die Wärme der elektronischen Bauelemente nicht abgeführt werden kann, um diese zu kühlen, können die elektronischen Bauelemente ausfallen oder sogar brennen. Daher ist in der Elektronikindustrie das Problem der wirksamen Abführung der Wärme von den elektronischen Bauelementen viel wichtiger als die Verbesserung der Leistung der elektronischen Bauelemente.
-
Im Allgemeinen wird die Wärme von einem elektronischen Bauelement mittels eines flüssigkeits- oder luftkühlenden Wärmetauschers übertragen, so dass die von dem elektronischen Bauelement erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Bei dem flüssigkeitskühlenden Wärmetauscher wird eine Kühlflüssigkeit in einem Kühlrohr mittels eines Kompressors oder einer Pumpe angetrieben, um eine Wärmeübertragung mit dem elektronischen Bauelement durchzuführen, so dass die Wärme von dem elektronischen Bauelement abgeführt wird. Der luftkühlende Wärmetauscher wird benutzt, um einem Gebläse zu ermöglichen, Luft zuzuführen, die durch das elektronische Bauelement hindurchströmen kann, so dass die Wärme von dem elektronischen Bauelement abgeführt werden kann. Im Vergleich zu dem flüssigkeitskühlenden Wärmetauscher weist der luftkühlende Wärmetauscher keinen Kompressor, keine Pumpe und keine Kühlflüssigkeit auf, welche die Herstellungs- und Betriebskosten erhöhen. Daher wird der luftkühlende Wärmetauscher im Allgemeinen verwendet, um die Wärme von dem elektronischen Bauelement abzuführen.
-
Jedoch kann der allgemeine luftkühlende Wärmetauscher keine größere Wärme abführen, wenn er bei Hochleistungsbauelementen verwendet wird. In Anbetracht der Herstellungs- und Betriebskosten und der Wärmeabführleistung muss ein luftkühlender Wärmetauscher mit höherer Wärmeabführleistung entwickelt werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Gebläsevorrichtung vorgesehen, die einen Rahmen und ein Flügelrad aufweist. Der Rahmen weist eine Achsbasis auf. Das Flügelrad weist eine Nabe und eine Mehrzahl von Flügelanordnungen auf. Die Nabe ist an der Achsbasis in einer drehbaren Weise angeordnet und weist eine windseitige Fläche und eine Seitenwandfläche auf, die mit der windseitigen Fläche verbunden ist. Die Flügelanordnungen sind am Umfang der Seitenwandfläche angeordnet. Jede Flügelanordnung weist einen ersten Flügel und einen zweiten Flügel auf. Sowohl der erste Flügel als auch der zweite Flügel sind an der Seitenwandfläche der Nabe angeordnet und stehen von dieser in Radialrichtung vor. Der Abstand zwischen dem zweiten Flügel und der windseitigen Fläche ist größer als der Abstand zwischen dem ersten Flügel und der windseitigen Fläche. Der erste Flügel weist einen ersten Seitenrand auf, welcher der windseitigen Fläche abgewandt ist und mit der Seitenwandfläche verbunden ist. Der zweite Flügel weist einen zweiten Seitenrand auf, welcher der windseitigen Fläche zugewandt ist und mit der Seitenwandfläche verbunden ist. Der Winkel zwischen einer sich in Richtung zu der windseitigen Fläche erstreckenden Erstreckungsfläche des zweiten Seitenrandes des zweiten Flügels und der windseitigen Fläche ist größer als der Winkel zwischen einer sich in Richtung zu der windseitigen Fläche erstreckenden Erstreckungsfläche des ersten Seitenrandes des ersten Flügels und der windseitigen Fläche. Der Abstand zwischen einem Abschnitt des zweiten Seitenrandes und der windseitigen Fläche ist kleiner als der Abstand zwischen dem ersten Seitenrand und der windseitigen Fläche.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Flügelrad vorgesehen, das an einem Rahmen mit einer Achsbasis angeordnet ist. Das Flügelrad weist eine Nabe und eine Mehrzahl von Flügelanordnungen auf. Die Nabe ist an der Achsbasis in einer drehbaren Weise angeordnet und weist eine windseitige Fläche und eine Seitenwandfläche auf, die mit der windseitigen Fläche verbunden ist. Die Flügelanordnungen sind am Umfang der Seitenwandfläche angeordnet. Jede Flügelanordnung weist einen ersten Flügel und einen zweiten Flügel auf. Sowohl der erste Flügel als auch der zweite Flügel sind an der Seitenwandfläche der Nabe angeordnet und stehen von dieser in Radialrichtung vor. Der Abstand zwischen dem zweiten Flügel und der windseitigen Fläche ist größer als der Abstand zwischen dem ersten Flügel und der windseitigen Fläche. Der erste Flügel weist einen ersten Seitenrand auf, welcher der windseitigen Fläche abgewandt ist und mit der Seitenwandfläche verbunden ist. Der zweite Flügel weist einen zweiten Seitenrand auf, welcher der windseitigen Fläche zugewandt ist und mit der Seitenwandfläche verbunden ist. Der Winkel zwischen einer sich in Richtung zu der windseitigen Fläche erstreckenden Erstreckungsfläche des zweiten Seitenrandes des zweiten Flügels und der windseitigen Fläche ist größer als der Winkel zwischen einer sieh in Richtung zu der windseitigen Fläche erstreckenden Erstreckungsfläche des ersten Seitenrandes des ersten Flügels und der windseitigen Fläche. Der Abstand zwischen einem Abschnitt des zweiten Seitenrandes und der windseitigen Fläche ist kleiner als der Abstand zwischen dem ersten Seitenrand und der windseitigen Fläche.
-
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Gebläsevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine schematische Explosionsansicht der Gebläsevorrichtung aus 1;
-
3 eine schematische perspektivische Ansicht der Erstreckungsflächen eines ersten und zweiten Flügels der Gebläsevorrichtung aus 1;
-
4 eine schematische Seitenansicht der Erstreckungsflächen des ersten und zweiten Flügels der Gebläsevorrichtung aus 1;
-
5 eine Ansicht der Luftströme an der Gebläsevorrichtung aus 1;
-
6 ein Diagramm der Wechselbeziehungen zwischen der Durchflussrate, dem Winddruck und der Drehzahl der Gebläsevorrichtung aus 1;
-
7 ein Diagramm von Geräuschtestdaten der Gebläsevorrichtung aus 1; und
-
8 ein Diagramm von anderen Geräuschtestdaten der Gebläsevorrichtung aus 1.
-
Mit Bezug auf die 1 bis 5 wird eine Gebläsevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
-
Eine Gebläsevorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist einen Rahmen 100 und ein Flügelrad 200 auf. Der Rahmen 100 weist eine Achsbasis 110 auf. Das Flügelrad 200 weist eine Nabe 210 und mehrere Flügelanordnungen 220 auf. Die Nabe 210 ist an der Achsbasis 110 in einer drehbaren Weise angeordnet und weist eine windseitige Fläche 211 und eine Seitenwandfläche 212 auf. Die Seitenwandfläche 212 ist mit der windseitigen Fläche 211 verbunden. Darüber hinaus weist die Nabe 210 ein Gehäuse 213 auf, und die Seitenwandfläche 212 der Nabe 210 umschließt das Gehäuse 213.
-
Die Flügelanordnungen 220 sind am Umfang der Seitenwandfläche 212 der Nabe 210 angeordnet. Ebenso bilden die benachbarten Flügelanordnungen 220 denselben Winkel miteinander. Die Flügelanordnungen 220 können jeweils einen ersten Flügel 221 und einen zweiten Flügel 222 aufweisen. Sowohl der erste Flügel 221 als auch der zweite Flügel 222 sind an der Seitenwandfläche 212 der Nabe 210 angeordnet und stehen von dieser in Radialrichtung nach außen vor. Der Abstand zwischen dem zweiten Flügel 222 und der windseitigen Fläche 211 ist größer als der Abstand zwischen dem ersten Flügel 221 und der windseitigen Fläche 211. Mit anderen Worten liegt der zweite Flügel 222 von der windseitigen Fläche 211 weiter entfernt als der erste Flügel 221. Im Detail weist jeder erste Flügel 221 einen Basisabschnitt 225 auf, der mit der Seitenwandfläche 212 der Nabe 210 verbunden ist. Jeder zweite Flügel 222 weist einen Basisabschnitt 226 auf, der mit der Seitenwandfläche 212 der Nabe 210 verbunden ist. Der Abstand zwischen dem Basisabschnitt 226 und der windseitigen Fläche 211 ist größer als der Abstand zwischen dem Basisabschnitt 225 und der windseitigen Fläche 211. Mit anderen Worten liegt jeder Basisabschnitt 226 der zweiten Flügel 222 von der windseitigen Fläche 211 weiter entfernt als jeder Basisabschnitt 225 der ersten Flügel 221. Darüber hinaus kann der Oberflächenbereich jedes zweiten Flügels 222 größer als der jedes ersten Flügels 221 sein, wodurch der Luftstromkonvergenzeffekt der zweiten Flügel 222 erhöht wird.
-
Der erste Flügel 221 weist einen ersten Seitenrand 223 auf, welcher der windseitigen Fläche 211 abgewandt ist und mit der Seitenwandfläche 212 verbunden ist. Der zweite Flügel 222 weist einen zweiten Seitenrand 224 auf, welcher der windseitigen Fläche 211 zugewandt ist und mit der Seitenwandfläche 212 verbunden ist. Der zweite Flügel 222 weist eine Erstreckungsfläche 410 auf, die sich von dem zweiten Seitenrand 224 in Richtung zu der windseitigen Fläche 211 erstreckt und mit dieser einen Winkel θ1 bildet, wie in 4 gezeigt ist. Der erste Flügel 221 weist eine Erstreckungsfläche 420 auf, die sich von dem ersten Seitenrand 223 in Richtung zu der windseitigen Fläche 211 erstreckt und mit dieser einen Winkel θ2 bildet, wie in 4 gezeigt ist. Der Winkel θ1 zwischen der Erstreckungsfläche 410 und der windseitigen Fläche 211 ist größer als der Winkel θ2 zwischen der Erstreckungsfläche 420 und der windseitigen Fläche 211. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen einem Abschnitt des zweiten Seitenrandes 224 und der windseitigen Fläche 211 kleiner der Abstand zwischen dem ersten Seitenrand 223 und der windseitigen Fläche 211. Im Detail ist der kürzeste Abstand d1 zwischen dem zweiten Seitenrand 224 und der windseitigen Fläche 211 kleiner als der längste Abstand d2 zwischen dem ersten Seitenrand 223 und der windseitigen Fläche 211. Mit anderen Worten liegt ein Abschnitt des zweiten Seitenrandes 224 des zweiten Flügels 222 in Bezug auf die Nabe 210 höher als der erste Seitenrand 223, wie in 4 gezeigt ist.
-
Das Flügelrad 200 erzeugt einen ersten Luftstrom a und einen zweiten Luftstrom b, wenn es sich relativ zu der Achsbasis 110 dreht. Sowohl der erste Luftstrom a als auch der zweite Luftstrom b strömen in Richtung zu der windseitigen Fläche 211. Da jedoch der Winkel θ2 zwischen dem ersten Flügel 221 und der windseitigen Fläche 211 kleiner als der Winkel θ1 zwischen dem zweiten Flügel 222 und der windseitigen Fläche 211 ist, konvergieren der erste Luftstrom a und der zweite Luftstrom b derart, dass durch die aufeinanderfolgende Führung des ersten Flügels 221 und des zweiten Flügels 222 ein Abtriebsstrom D gebildet wird, wie in 5 gezeigt ist. Daher kann die Gebläsevorrichtung 10 eine große Menge der Luft einziehen und konvergieren, um den Abtriebsstrom zu bilden. Dann führt die Gebläsevorrichtung 10 den Abtriebsstrom an ein erwärmtes elektronisches Bauelement (nicht gezeigt), um die Wärmeabführeffizienz der Gebläsevorrichtung 10 zu erhöhen.
-
Die Gebläsevorrichtung 10 kann ein erstes elektromagnetisches Leitungselement 310 und ein zweites elektromagnetisches Leitungselement 320 aufweisen. Das erste elektromagnetische Leitungselement 310 ist an der Nabe 210 angeordnet, und das zweite elektromagnetische Leitungselement 320 ist an der Achsbasis 110 angeordnet. Wenn sich das erste elektromagnetische Leitungselement 310 relativ zu dem zweiten elektromagnetischen Leitungselement 320 dreht, treiben diese zusammen infolge der Erzeugung eines elektromagnetischen Effektes das Flügelrad 200 drehbar an.
-
Mit Bezug auf die 6 bis 8 werden die Wechselbeziehungen zwischen der Durchflussrate, dem Winddruck und der Drehzahl sowie Geräuschtestdaten der Gebläsevorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
-
Wie in 6 gezeigt, kann entsprechend dem Testergebnis bei einer Drehung der Gebläsevorrichtung 10 mit 3500 Umdrehungen pro Minute (U/min) in der Winddruck-Durchflussrate-Linie (P-Q-Linie) an dem Punkt der Durchflussrate von Null der maximale Winddruck 2,97 Millimeter Wassersäule (mmWS) erreichen. Darüber hinaus kann in der P-Q-Linie an dem Punkt des Winddruckes von Null die maximale Durchflussrate 33, 32 Kubikfuß pro Minute (CFM) erreichen. Darüber hinaus kann bei einer Drehung der Gebläsevorrichtung 10 mit 3796 U/min in der Drehzahl-Durchflussrate-Linie (U/min-Q-Linie) an dem Punkt der Drehzahl von 3796 U/min die maximale Durchflussrate 33,32 CFM erreichen.
-
Außerdem erhöht die Gebläsevorrichtung 10 gemäß der Erfindung nicht nur die Wärmeabführeffizienz, sondern verringert auch das Geräusch beim Betrieb. Wie in 7 gezeigt, ist entsprechend dem Testergebnis, wenn ein Tonaufnahmegerät (z. B. Mikrofon) einen Meter von der Gebläsevorrichtung 10 entfernt ist, der von dem Tonaufnahmegerät gemessene Geräuschwert der Gebläsevorrichtung 10 bei der Frequenz des Tones von 1 k Hertz (Hz) gleich –3 Dezibel (dB) bezogen auf 20 Mikropascal (μPa). Wie in 8 gezeigt, ist bei einer Drehung der Gebläsevorrichtung 10 mit 3500 U/min und einer Positionierung des Tonaufnahmegerätes näher an der Gebläsevorrichtung 10 als in 7 der von dem Tonaufnahmegerät gemessene Geräuschwert der Gebläsevorrichtung 10 bei der Frequenz des Tones von 400 Hz nur 24,3 dB bezogen auf 20 μPa.
-
Da gemäß den oben genannten Daten der maximale Winddruck 2,97 mmWS ist und der Geräuschwert nur 24,3 dB bezogen auf 20 μPa ist, hat die Gebläsevorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur die Vorteile einer besseren Wärmeabführeffizienz und eines ruhigen Betriebs.
-
Zusammenfassend weist die Gebläsevorrichtung 10 gemäß der Erfindung die Flügelanordnungen 220 mit jeweils dem ersten Flügel 221 und dem zweiten Flügel 222 auf. Der Winkel θ1 zwischen der Erstreckungsfläche 410 des zweiten Seitenrandes 224 des zweiten Flügels 222 in Richtung zu der windseitigen Fläche 211 ist größer als der Winkel θ2 zwischen der Erstreckungsfläche 420 des ersten Seitenrandes 223 des ersten Flügels 221 in Richtung zu der windseitigen Fläche 211, und ferner ist der Abstand zwischen einem Abschnitt des zweiten Seitenrandes 224 und der windseitigen Fläche 211 kleiner der Abstand zwischen dem ersten Seitenrand 223 und der windseitigen Fläche 211, so dass die ersten Flügel 221 den Luftstrom führen kann, bevor die zweiten Flügel 222 den Luftstrom konvergieren können, um einen starken Abtriebsstrom beim Betrieb zu erzeugen, wodurch die Wärmeabführeffizienz erhöht wird und das Geräusch verringert wird.
