TW201711558A - 冷卻模組 - Google Patents

Abstract

一種冷卻模組，其包括聲源、傳遞單元、吸音共振腔以及冷卻單元。傳遞單元包括傳遞腔體。吸音共振腔包括吸音通道以及吸音腔體，且吸音通道連接傳遞腔體以及吸音腔體。吸音共振腔具有第一共振頻率。冷卻單元包括吸熱端以及散熱端。當冷卻單元接收到具有冷卻頻率的聲音訊號時，吸熱端的熱能會被傳遞至散熱端。傳遞單元連接聲源、吸音共振腔以及冷卻單元。傳遞腔體的兩端分別連接聲源以及冷卻單元，且吸音通道在傳遞腔體的兩端之間的內表面上形成開口。

Description

冷卻模組

本發明是有關於一種溫控裝置， 且特別是有關於一種冷卻模組。

現今應用在各種電子裝置的散熱模組中， 很多是藉由風扇轉動所帶來的氣流來冷卻電子裝置。上述這種應用風扇的散熱模組在運轉時會因為氣體與葉片或殼體的摩擦或撞擊而產生噪音。同時， 因為這種散熱系統需要風扇不斷以高速轉動， 除了會產生噪音外， 更會縮短整體散熱模組的壽命。

現有的散熱模組中，更有利用熱聲致冷器（thermoacoustic refrigerator）來散熱的散熱模組，其藉由聲波的共振來讓氣體分子不斷被壓縮或膨脹，進而讓熱能可以自一吸熱端往散熱端傳遞。上述這種散熱模組不需轉動元件，在散熱模組的良率及壽命上都有改善，但是依然會有額外的噪音產生。

本發明提供一種冷卻模組， 其可以降低在運作時所產生的噪音。

本發明的實施例的冷卻模組包括聲源、傳遞單元、吸音共振腔以及冷卻單元。傳遞單元包括傳遞腔體。吸音共振腔包括吸音通道以及吸音腔體，且吸音通道連接傳遞腔體以及吸音腔體。吸音共振腔具有第一共振頻率。冷卻單元包括吸熱端以及散熱端。當冷卻單元接收到具有冷卻頻率的聲音訊號時，吸熱端的熱能會被傳遞至散熱端。傳遞單元連接聲源、吸音共振腔以及冷卻單元。傳遞腔體的兩端分別連接聲源以及冷卻單元，且吸音通道在傳遞腔體的兩端之間的內表面上形成開口。

在本發明的一實施例中，上述的傳遞腔體具有一與該冷卻頻率相同或相近的第二共振頻率，且第一共振頻率與第二共振頻率彼此不同。

在本發明的一實施例中，上述的聲源、傳遞單元以及冷卻單元依序沿著一直線排列，吸音通道與傳遞腔體形成一T字型連接。

在本發明的一實施例中，上述的聲源為風扇、引擎或壓縮機。

在本發明的一實施例中，上述的吸音通道的最小截面積較吸音腔體的最小截面積小。

在本發明的一實施例中，上述的吸音共振腔符合，其中f 為第一共振頻率，其中ν為聲速，A 為吸音通道的截面積，V₀ 為吸音腔體的體積，L 為吸音通道的長度。

在本發明的一實施例中，上述的冷卻單元更包括至少一第一熱交換器、至少一第二熱交換器、一吸熱共振腔以及一片狀堆疊單元。吸熱端及散熱端位於吸熱共振腔中。第一熱交換器自吸熱端並往吸熱共振腔外延伸，且第二熱交換器自散熱端並往吸熱共振腔外延伸。片裝堆疊單元配置於吸熱端與散熱端之間。片裝堆疊單元形成多個沿著一方向延伸的片狀通道，這些片狀通道連接散熱端及吸熱端。

在本發明的一實施例中，上述的吸音共振腔的內表面具有吸音材料。

基於上述，本發明的實施例的冷卻模組包括吸音共振腔，因此聲源所產生的聲音訊號中頻率與第一共振頻率的部分不會傳遞至冷卻單元，進而降低冷卻模組所產生的噪音。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1 是依照本發明的第一實施例的一種冷卻模組的示意圖。請參照圖1，在本發明的第一實施例中，冷卻模組100 包括聲源110、傳遞單元120、吸音共振腔130 以及冷卻單元140。傳遞單元120 包括傳遞腔體122，且傳遞單元120 連接聲源110、吸音共振腔130 以及冷卻單元140。聲源110 用以產生聲音訊號至傳遞腔體122 中， 進而讓聲音訊號可以在傳遞腔體122 中傳遞。

本實施例的吸音共振腔130包括吸音通道132以及吸音腔體134，且吸音通道132連接傳遞腔體122以及吸音腔體134。具體來說，吸音共振腔130是一種亥姆霍茲共振器（Helmholtz Resonator），其中吸音通道132的最小截面積較吸音腔體134的最小截面積小，且吸音共振腔130具有第一共振頻率。吸音通道132連接到傳遞腔體122，並在傳遞腔體122的內表面上形成一開口131。

本實施例的冷卻單元140包括吸熱端141以及散熱端143。當冷卻單元140接收到具有冷卻頻率的聲音訊號時，吸熱端141的熱能會被傳遞至散熱端143。由於本實施例的傳遞腔體122的兩端分別連接聲源110以及冷卻單元140，且吸音通道132在傳遞腔體122的兩端之間的內表面上形成開口131，因此開口131位於聲源110到冷卻單元140的路徑上。

換句話說，傳遞腔體122在聲源110和冷卻單元140之間形成一路徑供聲音訊號傳遞，且上述路徑會經過吸音共振腔130的吸音通道132在傳遞腔體122形成的開口131。因此，當聲源110發出的聲音訊號中具有頻率與吸音共振腔130的第一共振頻率相同的聲音訊號時，上述的聲音訊號中頻率與第一共振頻率相同的部分聲音訊號的音量就會降低，進而使傳遞到冷卻單元140的聲音訊號的音量降低。

簡單來說，本實施例的冷卻模組100可以藉由吸音共振腔130來提供一個良好的降噪效果。進一步來說，本實施例的聲源110、傳遞單元120以及冷卻單元140依序沿著一直線排列，上述的吸音通道132與傳遞腔體122形成一T字型連接。因此吸音共振腔130可以先對聲源110所發出的聲音訊號作降噪處理，接著再將降噪處理過後的聲音訊號傳遞至冷卻單元140。

詳細來說，本實施例的傳遞腔體122具有一第二共振頻率。換句話說，當聲音訊號的頻率和第二共振頻率相同時，上述的聲音訊號可以在傳遞腔體122形成駐波（Standing wave），且第二共振頻率與冷卻頻率相同或相近。因此，當聲源110所產生的聲音訊號的頻率接近第二共振頻率時，傳遞腔體122可以增強所述的聲音訊號並傳遞到冷卻單元140中，進而提昇冷卻單元140的冷卻效率。

本實施例的吸音共振腔130的第一共振頻率與傳遞腔體122的第二共振頻率彼此不同，因此冷卻模組100可以藉由傳遞腔體122來改善冷卻單元140的冷卻效率，同時藉由吸音共振腔130來降低非冷卻單元140所需的聲音訊號，進而降低冷卻模組100的整體噪音。

詳細來說，上述的吸音共振腔130符合，其中f 為第一共振頻率，其中ν為聲速，A為吸音通道的截面積，V0為吸音腔體的體積，L為吸音通道的長度。因此，當傳遞單元所傳遞的聲音訊號中有頻率與第一共振頻率相同時，具有第一共振頻率的聲音訊號會讓吸音共振腔130共振，進而消耗上述聲音訊號中具有第一共振頻率的聲音能量，並讓傳遞到冷卻單元140A的聲音訊號中具有第一共振頻率的聲音的音量降低。

本實施例的冷卻單元140更包括第一熱交換器142、第二熱交換器144、吸熱共振腔146以及片狀堆疊單元148。吸熱端141及散熱端143位於吸熱共振腔146中。第一熱交換器142自吸熱端141並往吸熱共振腔146外延伸，其適於將熱能自吸熱共振腔146外往吸熱端141傳遞。第二熱交換器144自散熱端143並往吸熱共振腔146外延伸，其適於將熱能自散熱端143往吸熱共振腔146外傳遞。

上述的片裝堆疊單元148配置於吸熱端141與散熱端143之間。片裝堆疊單元148形成多個沿著一方向d1延伸的片狀通道147，這些片狀通道147連接散熱端141及吸熱端143，因此氣體可以在片狀通道147中在散熱端141和吸音端143之間流動。

具體來說，冷卻單元140是一熱聲致冷器（thermoacoustic refrigerator）。當聲音訊號在吸熱共振腔146形成駐波時，吸熱共振腔146中的氣體就會來回震盪，同時在吸熱端膨脹，並在散熱端收縮。由於氣體於膨脹時會降溫，在壓縮時會升溫，因此氣體可以在散熱端放熱，在吸熱端吸熱，進而提供良好地致冷效果。更進一步來說，當冷卻單元140接收到頻濾為冷卻頻率的聲音訊號時，吸熱共振腔146中氣體的溫度梯度會大於片狀堆疊單元148的溫度梯度，進而可以提供一個良好地致冷效果，將吸熱端141的熱能帶往散熱端143。

圖2A及圖2B是依照本發明的第二實施例的一種冷卻模組的示意圖，其中圖2B是圖2A中所繪示的第二實施例的冷卻模組100A沿著方向d2所繪示的鳥瞰剖面示意。請參照圖2A及圖2B，本發明的第二實施例的冷卻模組100A類似於上述的冷卻模組100，惟其不同之處在於本發明的第二實施例的冷卻模組100A的吸音共振腔130A的內表面具有吸音材料136A，進而可以提供更佳的降噪效果。

另一方面，本實施例的傳遞單元120A更包括聲源通道124A。聲源通道124A連接聲源110A以及傳遞腔體122A，且聲源通道124A的最小截面積小於傳遞腔體122A的最小截面積。本實施例的聲音訊號中頻率與第二共振頻率相同的部分聲音訊號可以有效率地傳遞至冷卻單元140A，而吸音共振腔146A更可以提供良好地降噪功能。

在本發明上述的實施例中，傳遞單元與冷卻單元之間的連結並不限於上述的連接方式，在其他實施例中，冷卻單元跟傳遞單元之間更可以以截面積較小的通道連接。

詳細來說，本發明的第二實施例的聲源110A為風扇，且聲源110A配置於一通道112A中。傳遞單元120A的聲源通道124A與通道112A連接，進而讓風扇所形成的氣流和聲音會經過聲源通道124A在通道112A上所形成的開口。具體來說，本實施例的聲源110A在通道112A中產生氣流及聲音往方向d2傳遞，進而經過聲源通道124A來使部分聲音往方向d1傳遞。本發明的實施例的聲源110A並不限於此上述的風扇，在其他實施例中，聲源更可以是引擎或壓縮機。

本發明的第二實施例的傳遞單元120A中的傳遞腔體122A與冷卻單元140A連接，來自聲源110A的聲音訊號可以經由傳遞腔體122A往冷卻單元A傳遞。冷卻單元140A包括第一熱交換器142A、第二熱交換器144A、吸熱共振腔146A、片狀堆疊單元148A、支架143A以及支架141A。支架143A用以固定第二熱交換器144A和片狀堆疊單元148A、支架141A用以固定第一熱交換器142A和片狀堆疊單元148A，片狀堆疊單元148A形成多個片狀通道147A在第一熱交換器142A和第二熱交換器144A之間。

因此，當本實施例的聲音訊號經由傳遞單元120A往冷卻單元140A傳遞時，聲音訊號會經過吸音通道132A在傳遞腔體122A形成的開口131A，進而讓特定頻率的聲音訊號（也就是頻率和吸音共振腔130A的第一共振頻率相同的聲音訊號）不會傳遞至冷卻單元140A，進而提供降噪功能。同時，聲音訊號更可以在傳遞腔體122A形成駐波，藉由所述駐波的頻率與冷卻單元140A所需的冷卻頻率的搭配，聲音訊號可以可以更有效率的在吸熱共振腔146A共振，進而讓氣體在片狀通道147A之間來回震盪、壓縮並提供良好地致冷效果。

綜上所述，本發明的實施例的冷卻模組因為具有吸音共振腔，其連接到傳遞單元，因此當聲音訊號自聲源發出往冷卻單元傳遞時會經過吸音共振腔在傳遞單元上形成的開口。由於本發明的實施例的吸音共振腔具有第一共振頻率，其可以讓特定頻率的聲音訊號在裡面共振，進而使所述頻率的聲音訊號不會繼續往冷卻單元傳遞，因此特定頻率的聲音訊號會被濾除，進而提供良好地降噪功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

d1、d2‧‧‧方向
100、100A‧‧‧冷卻模組
110、110A‧‧‧聲源
112A‧‧‧通道
120、120A‧‧‧傳遞單元
122、122A‧‧‧傳遞腔體
124A‧‧‧聲源通道
130、130A‧‧‧吸音共振腔
131‧‧‧開口
132、132A‧‧‧吸音通道
134、134A‧‧‧吸音腔體
136A‧‧‧吸音材料
140、140A‧‧‧冷卻單元
141‧‧‧吸熱端
141A、143A‧‧‧支架
142、142A‧‧‧第一熱交換器
143‧‧‧散熱端
144、144A‧‧‧第二熱交換器
146、146A‧‧‧吸熱共振腔
147、147A‧‧‧片狀通道
148、148A‧‧‧片狀堆疊單元

圖1 是依照本發明的第一實施例的一種冷卻模組的示意圖。圖2A 及圖2B 是依照本發明的第二實施例的一種冷卻模組的示意圖。

d1‧‧‧方向

100‧‧‧冷卻模組

110‧‧‧聲源

120‧‧‧傳遞單元

122‧‧‧傳遞腔體

130‧‧‧吸音共振腔

131‧‧‧開口

132‧‧‧吸音通道

134‧‧‧吸音腔體

140‧‧‧冷卻單元

141‧‧‧吸熱端

142‧‧‧第一熱交換器

143‧‧‧散熱端

144‧‧‧第二熱交換器

146‧‧‧吸熱共振腔

147‧‧‧片狀通道

148‧‧‧片狀堆疊單元

Claims (8)

1. 一種冷卻模組，包括‧‧‧ 一聲源； 一傳遞單元，包括一傳遞腔體； 一吸音共振腔，包括一吸音通道以及一吸音腔體，該吸音通道連接該傳遞腔體以及該吸音腔體，該吸音共振腔具有一第一共振頻率；以及 一冷卻單元，包括一吸熱端以及一散熱端，當該冷卻單元接收到具有一冷卻頻率的聲音訊號時，該吸熱端的熱能會被傳遞至該散熱端，其中該傳遞單元連接該聲源、該吸音共振腔以及該冷卻單元，該傳遞腔體的兩端分別連接該聲源以及該冷卻單元，該吸音通道在該傳遞腔體的兩端之間的內表面上形成開口。
2. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該傳遞腔體具有一與該冷卻頻率相同或相近的第二共振頻率，且該第一共振頻率與該第二共振頻率彼此不同。
3. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該聲源、該傳遞單元以及該冷卻單元依序沿著一直線排列，該吸音通道與該傳遞腔體形成一T字型連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該聲源為風扇、引擎或壓縮機。
5. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該吸音通道的最小截面積較該吸音腔體的最小截面積小。
6. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該吸音共振腔符合，其中f 為第一共振頻率，其中ν為聲速，A 為吸音通道的截面積，V₀ 為吸音腔體的體積，L 為吸音通道的長度。
7. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該冷卻單元更包括至少一第一熱交換器、至少一第二熱交換器、一吸熱共振腔以及一片狀堆疊單元，該吸熱端及該散熱端位於該吸熱共振腔中，該第一熱交換器自該吸熱端並往該吸熱共振腔外延伸，該第二熱交換器自該散熱端並往該吸熱共振腔外延伸，該片裝堆疊單元配置於該吸熱端與該散熱端之間，該片裝堆疊單元形成多個沿著一方向延伸的片狀通道，該些片狀通道連接該散熱端及該吸熱端。
8. 如申請專利範圍第1項所述的冷卻模組，其中該吸音共振腔的內表面具有吸音材料。