TW201930735A - 冷卻風扇組件及其系統 - Google Patents

Abstract

一冷卻風扇組件包含殼體以及軸流式風扇。此殼體具有入口和出口。此殼體包含設置於出口的護罩面板。此軸流式風扇設置於殼體中，且此軸流式風扇配置以將空氣自入口吸入至出口。此護罩面板包含複數個切口、複數個固定元件以及複數個翼片元件。此切口沿著軸流式風扇的氣流路徑設置。此固定元件用以分隔切口。此翼片元件樞轉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間轉換。在第二位置時，此翼片元件配置以延伸覆蓋對應的切口。

Description

冷卻風扇組件及其系統

本發明是有關於冷卻風扇組件，特別是具有防逆向氣流功能的冷卻風扇組件。

計算機系統通常包含大量的運算組件，例如處理器、顯示卡、電源供應器、以及記憶模組等等。一般來說，大部分的運算組件於運作過程中會產生熱能，因此需控制運算組件的溫度在一定的溫度範圍內，以避免運算組件過熱。是以計算機系統通常包含冷卻風扇以使空氣於運算組件中循環流動。在大多數的計算機系統中，冷卻風扇及運算組件是以使循環氣流能將運算組件所產生的熱量帶離計算機系統的方式設置。

在一些計算機系統的設計中，許多的風扇是被設置以冷卻計算機系統。舉例來說，多個風扇是沿著計算機系統的一邊並排設置，以提供均勻氣流通過計算機系統。然而，若其中一個風扇故障或因不明原因而停止運轉，通過計算機系統的氣流將變得不均勻，而導致一或多個運算組件過熱。

有些計算機系統於風扇旁設置百葉窗或活動遮 板，以防當風扇故障或不運轉時亦能維持均勻的氣流。也可藉由關閉活動遮板或百葉窗，以達到同樣目的及效果。然而百葉窗或活動遮板的設置，佔用了計算機系統內珍貴的空間，並且增加了計算機系統的體積。此外，百葉窗或活動遮板的設置也可能阻礙了冷卻氣流從風扇流到硬體組件的流向。更糟的是，可能發生逆向氣流，通過停止運轉的風扇，進一步減少提供給風扇下游組件的氣流量。

因此需要一冷卻風扇，於風扇停止運轉時，能快速且方便地遮蓋停止運轉的風扇，至少阻擋氣流通過硬體組件，從而防止空氣沿相反的方向流過風扇。

本發明之一實施方式，一冷卻風扇組件包含殼體以及軸流式風扇。殼體具有入口和出口。殼體進一步包含設置於出口的護罩面板。軸流式風扇設置於殼體中，且軸流式風扇係配置以將空氣自入口吸入至出口。上述之護罩面板包含複數個切口、複數個固定元件以及複數個翼片元件。切口沿著軸流式風扇的氣流路徑設置。固定元件係用以分隔切口。翼片元件樞轉地附接到每一固定元件，其中每一翼片元件係配置以在遠離護罩面板的第一位置及複數個切口其中一者內的第二位置之間轉換。翼片元件配置以在第二位置時，延伸覆蓋對應的切口。

於本發明的一或多個實施方式中，上述翼片元件係藉由至少一偏置元件樞轉地附接到與其相連的固定元件。當 軸流風扇無法提供足夠的氣流至閾值量時，偏置元件被配置以維持翼片元件的其中一者於第二位置。

於本發明的一或多個實施方式中，當上述翼片元件在第一位置時，每一翼片元件以及與其相連的固定元件被配置以定義靜葉於護罩面板中。

於本發明的一或多個實施方式中，上述軸流風扇包含複數個風扇葉片。風扇葉片各具有風扇葉片角度。靜葉各具有靜葉角度。風扇葉片角度及靜葉角度彼此偏移至少90度。

於本發明的一或多個實施方式中，上述切口沿著護罩面板延伸而位於一環形路徑內。

於本發明的一或多個實施方式中，上述翼片元件或與其相連的固定元件包含一或多個密封元件。

於本發明的一或多個實施方式中，當氣流自入口流至出口時，翼片元件配置以從第二位置轉換至第一位置；當氣流自出口流至入口時，翼片元件配置以從第一位置轉換至第二位置。

於本發明的一或多個實施方式中，上述偏置元件包含彈簧或彈簧加載結構。

於本發明的一或多個實施方式中，上述偏置元件包含重力驅動結構。

於本發明的另一實施方式中，冷卻風扇系統包含上述冷卻風扇組件以及電子組件。電子組件配置在冷卻氣流流過之處，以防止電子組件因過熱而損壞，且上述冷卻風扇組件係配置以促使空氣流過電子組件，以將電子組件產生的熱能帶 走。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、以及產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式詳細介紹。

100、200、300、404‧‧‧冷卻風扇組件

102、202、302‧‧‧殼體

102a、202a、302a‧‧‧入口

102b、202b、302b‧‧‧出口

104、204、304‧‧‧護罩面板

106、206、306‧‧‧軸流風扇

108、208、308‧‧‧風扇葉片

110、210、310‧‧‧切口

112‧‧‧靜葉

214、314‧‧‧固定元件

216、316‧‧‧翼片元件

218、318‧‧‧偏置元件

400‧‧‧計算機系統

402‧‧‧磁盤存儲單元

406‧‧‧記憶模組

408‧‧‧處理單元

410‧‧‧電源供應器

412‧‧‧網路連接器

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖為繪示先前技術之風扇組件側視圖

第1B圖為繪示第1A圖中冷卻風扇組件的入口示意圖。

第1C圖為繪示第1A圖中冷卻風扇組件的出口示意圖。

第2A圖為繪示本發明一實施方式之冷卻風扇側視圖。

第2B圖為繪示當翼片元件配置以防止氣流流過冷卻風扇組件時的冷卻風扇側視圖。

第3A圖為繪示本發明另一實施方式之翼片元件配置以允許氣流流過冷卻風扇組件時的冷卻風扇組件立體示意圖。

第3B圖為繪示當翼片元件配置以防止氣流流過冷卻風扇組件時的冷卻風扇組件立體示意圖。

第3C圖為繪示當翼片元件配置以允許氣流流過冷卻風扇組件時的冷卻風扇組件側視圖。

第3D圖為繪示當翼片元件配置以防止氣流流過冷卻風扇組件時的冷卻風扇組件側視圖。

第4圖為繪示本發明之一實施方式之計算機系統內冷卻風扇組件的配置示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節並非用以限制本發明。也就是說，在本發明的部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

本發明是關於一種冷卻風扇組件，此冷卻風扇組件僅允許氣流從預期的方向流過。冷卻風扇可被設置於個人電腦、伺服器系統、筆記型電腦、平板或其他任何形式之電子計算機系統內。如上文先前技術內容所述，現今的冷卻風扇設計無法在沒有附加組件，或不需龐大體積，又或者避免逆向氣流的情況下提供穩定而均勻的氣流。

有鑑於目前冷卻風扇的不足，本發明提出一種可防止逆向氣流的冷卻風扇組件。特別是包含防逆向氣流元件的冷卻風扇。當風扇運轉時，這些防逆向氣流元件可被氣流的正壓提升到第一位置，從而允許氣流流過風扇。如果風扇停止運轉時，這些防逆向氣流元件被配置以轉換到第二位置，以阻擋逆向氣流通過停止運轉的風扇。

請參照第1A圖至第1C圖。第1A圖至第1C圖為繪示先前技術之冷卻風扇組件100。第1A圖為繪示先前技術之冷卻風扇組件100的側視圖。第1B圖為繪示第1A圖中冷卻風扇組件100的入口102a示意圖。第1C圖為繪示第1A圖中冷卻風 扇組件100的出口102b示意圖。冷卻風扇組件100包含殼體102。殼體102具有入口102a以及出口102b。冷卻風扇組件100更包含護罩面板104、軸流風扇106、風扇葉片108、切口110以及靜葉112。

護罩面板104包含出口102b，用以使氣流通過離開冷卻風扇組件100。如第1A圖至第1C圖所示，護罩面板104是由複數個靜葉112及複數個切口110組成，且護罩面板104是設置於冷卻風扇組件100的外部。軸流風扇106配置以引導空氣自入口102a流入，通過冷卻風扇組件100至出口102b。軸流風扇106包含複數個風扇葉片108。運轉時，軸流風扇106帶動風扇葉片108旋轉，從而將氣流從入口102a吸入並從出口102b排出。在出口102b處，流過冷卻風扇組件100的氣流通過護罩面板104的切口110，並且進一步由靜葉112引導。靜葉112相對於風扇葉片108成一角度。舉例來說，如第1A圖中的虛線所示，靜葉112相對於風扇葉片108成90度角。

冷卻風扇組件100的不足在於，若軸流風扇106停止運轉，冷卻風扇組件100沒有可防止逆向氣流的機構，換言之，氣流會從出口102b流回入口102a。本發明及提出一可防止逆向氣流的新風扇組件設計，以解決逆向氣流之問題。

請參照第2A、2B圖。第2A圖為繪示本發明一實施方式之冷卻風扇組件200的側視圖。第2B圖為繪示當翼片元件216配置以防止氣流流過冷卻風扇組件200時的冷卻風扇組件200側視圖。冷卻風扇組件200包含殼體202以及軸流風扇206。殼體202具有入口202a和出口202b。殼體202進一步包 含設置於出口202b的護罩面板204。護罩面板204包含複數個切口210、複數個固定元件214、複數個翼片元件216以及偏置元件218。軸流風扇206包含複數個風扇葉片208。冷卻風扇組件200運作時，翼片元件216配置以在第一位置(如第2A圖)和第二位置(如第2B圖)之間轉換。當翼片元件216處於第2A圖所示的第一位置時，氣流可通過冷卻風扇組件200。當翼片元件216處於第2B圖所示的第二位置時，翼片元件216配置以阻擋氣流自出口202b進入流至入口202a。以下將作進一步地詳述。

如同第1A圖至第1C圖中之冷卻風扇組件100。第2A、2B圖中之殼體202具有入口202a及出口202b，空氣從入口202a流入通過冷卻風扇組件200，從出口202b流出。較佳地，於本實施方式中，風扇葉片208旋轉而將空氣自入口202a吸入通過冷卻風扇組件200後，再從出口202b排出。

如同第1A圖至第1C圖中之護罩面板104。第2A、2B圖中之護罩面板204包含固定元件214。固定元件214為靜止不動用以分隔切口210。因此無論氣流從冷卻風扇組件200的哪個方向流過，固定元件214的位置是維持不變的。如第2A、2B圖所示，固定元件214可樞轉地與翼片元件216附接，然而，於一些實施方式中，有些翼片元件216可能不具有相連的固定元件214。舉例來說，如第2A、2B圖的上方所繪示之翼片元件216是不具有固定元件214與其附接的。運作過程中，翼片元件216可在延伸、遠離護罩面板204或稱「打開」的第一位置(如第2A圖)，與縮回切口210內或稱「閉合」的 第二位置間轉換(如第2B圖)。於第2A、2B圖的配置中，每一翼片元件216與至少一切口210是具有關聯性的。具體來說，每一翼片元件216被配置以在第二位置時，實質延伸覆蓋對應的切口210。如此，當翼片元件216在第二位置時，欲通過冷卻風扇組件200的氣流，包含逆向氣流，就會被翼片元件216隔絕阻擋而無法通過冷卻風扇組件200。

請繼續參照第2A、2B圖。偏置元件218配置以與翼片元件216附接，且翼片元件216是藉由偏置元件218可樞轉地附接到與翼片元件216相連的固定元件214。偏置元件218配置以當作樞軸，如此翼片元件216才可在第一位置和第二位置之間轉換。於一些實施方式中，偏置元件218可以各種形式配置。舉例來說，偏置元件218可以是彈簧型或彈簧加載型結構，並且配置以響應通過冷卻風扇組件200(從入口202a到出口202b)的順向氣流。在此結構設計中，彈簧型或彈簧加載型結構的偏置元件218可被配置以將翼片元件216朝向它們各自對應的切口210偏移。於一些實施方式中，偏置元件218可以是重力或重量驅動結構，配置以響應通過冷卻風扇組件200的順向氣流。在此結構設計中，選擇翼片元件216的某一部分加重，如此，在沒有順向氣流時，加重的部分使得翼片元件216朝向它們各自對應的切口210偏移。以上僅係用以舉例說明，任何其他形式可達到同等效果的偏置元件218都可適用於本發明中，不以此為限。

於一些實施方式中，可選擇固定元件214與翼片元件216的形狀，使得翼片元件216在第一位置時，翼片元件 216以及與其相連的固定元件214定義一靜葉於護罩面板204中，如同冷卻風扇組件100的靜葉112。

於一些實施方式中，密封元件可包含於冷卻風扇組件200中。具體來說，翼片元件216、切口210或者上述兩者包含密封元件，以進一步減少氣流在第二位置時的流入。舉例來說，翼片元件216可包含圍繞其周圍的柔性邊緣，使得當翼片元件216處於第二位置時，氣流能被有效地阻擋。相同地，切口210可包含類似的特徵。

儘管於此僅示例性地說明一個翼片元件216與一與其對應的切口210，但本發明不以此為限。於一些實施方式中，多個翼片元件216可對應同一切口210，因此當所有翼片元件216都處於閉合的第二位置時，氣流便無法從該些翼片元件216所對應的切口210通過而被阻擋。

如第2A圖所示，翼片元件216與另一固定元件214是藉由切口210等距分隔的。然而，本發明不以此為限，也就是說，翼片元件216與另一固定元件214也可以是不等距分隔的。

第3A圖至第3D圖為繪示本發明另一實施方式之冷卻風扇組件300的示意圖。冷卻風扇組件300被配置以允許氣流流經電子組件。應理解的是，冷卻風扇組件300僅是用以闡述說明本實施方式之目的及效果，並非用以限制本發明。

冷卻風扇組件300包含殼體302以及軸流風扇306。殼體302具有入口302a以及出口302b。殼體302進一步包含護罩面板304。護罩面板304包含複數個切口310、複數個 固定元件314、複數個翼片元件316以及偏置元件318。殼體302用以支撐冷卻風扇組件300。軸流風扇306包含複數個風扇葉片308。風扇葉片308配置以旋轉而將空氣自入口302a吸入，再從出口302b排出。護罩面板304具有窗口。窗口用以將使空氣自出口302b排出，並且作為軸流風扇306與翼片元件316、固定元件314和偏置元件318之間的附接橋梁。

翼片元件316藉由偏置元件318與固定元件314附接。偏置元件318配置以允許翼片元件316於第一位置(如第3A、3C圖所示)和第二位置(如第3B、3D圖所示)之間轉換。當軸流風扇306獲得動力旋轉風扇葉片308時，流經冷卻風扇組件300的氣壓使得翼片元件316打開向外(如第3A、3C圖所示)。若軸流風扇306因某些原因而停電，偏置元件318可促使翼片元件316轉換至第二位置的關閉狀態，以避免氣流流入或流出冷卻風扇組件300(如第3B、3D圖所示)。

更詳細地來說，第3A圖中繪示了翼片元件316因流經冷卻風扇組件300的氣壓而延伸向外。於本實施方式中，第3A圖繪示了9個翼片元件316，但本發明不以此為限，翼片元件316的數量可視實施情況不同而增減，但至少為一個。於本實施方式中，翼片元件316以如同風扇葉片308的環繞方式，以圓形或環形的圖案環繞軸流風扇306佈置(如第3C圖)。

請參照第3B圖。冷卻風扇組件300以與第3A圖中冷卻風扇組件300的相同角度所繪示。然而，第3B圖中的翼片元件316是處於閉合的第二位置。當沒有氣流流經冷卻風扇組件300時，翼片元件316可藉由偏置元件318樞轉到第二位置。 又或者，偏置元件318可包含彈簧組件，使得翼片元件316在軸流風扇306停止運轉，或無法提供足夠的氣流至閾值量時轉換至第二位置以快速關閉。翼片元件316也可配置以當氣流從出口302b流至入口302a時快速關閉。偏置元件318配置以維持翼片元件316於第二位置，直到軸流風扇306能提供氣流至閾值量。

於第二位置時，翼片元件316被配置以實質延伸覆蓋護罩面板304上對應的切口310。藉此，阻隔氣流流經冷卻風扇組件300。此外，如上所述，翼片元件316或殼體302可包含為冷卻風扇組件300提供氣密蓋的密封元件。舉例來說，密封元件可設置於每一翼片元件316的外緣、或護罩面板304的內緣、或軸流風扇306的外緣，或上述位置的任意組合。密封元件可提供額外的保護，以避免逆向氣流流經冷卻風扇組件300。密封元件可以不必是完全氣密，亦可允許些許的逆向氣流流過，然而，這些逆向氣流的流量不足以使軸流風扇306反向旋轉。

請參照第3C圖。第3C圖為繪示當翼片元件316配置以允許氣流流過冷卻風扇組件300時的冷卻風扇組件300側視圖。從這個角度可清楚地看到，風扇葉片308相對翼片元件316，在打開狀態下的第一位置時是互相偏移至少90度。如此結構設計，可允許氣流直接經過切口310時，受到最少來自翼片元件316的阻力。因此當翼片元件316處於第一位置時，氣流可最有效率地流過冷卻風扇組件300。

請參照第3D圖。第3D圖為繪示當翼片元件316 配置以防止氣流流過冷卻風扇組件300時的冷卻風扇組件300側視圖。當翼片元件316處於關閉狀態的第二位置時，翼片元件316與殼體302齊平，以覆蓋對應的切口310。

伺服器系統或其他計算機系統中，需要一個以上的冷卻風扇來冷卻整個系統的組件。冷卻風扇可平行系統設置，以使冷卻氣流吹過不同的組件。如此一來，比起只使用一個冷卻風扇，系統可獲得更好的冷卻效率。然而，若是一排風扇中的其中一個風扇停止運轉時，來自其他風扇所吹出的氣流會引起逆向氣流流過停止運轉的風扇。風扇系統的冷卻能力會因此降低，並且可能導致電子組件過熱，因為由電子組件產生的熱被吸回計算機系統中。

根據本發明所揭露之冷卻風扇組件，可避免逆向氣流流過停止運轉的風扇。當冷卻風扇停止運轉時，翼片元件可關閉形成靜葉和密封元件，藉此，逆向氣流便無法自相反的方向流過停止運轉的風扇組件。因此，根據本發明所揭露之冷卻風扇組件可用於需要一個以上冷卻風扇以冷卻電子組件的伺服器系統中。無論冷卻風扇組件何時停止運轉時，關閉的翼片元件可避免逆向氣流的產生，並維持對電子組件最大的冷卻效率。即使有一或多個冷卻風扇風扇停止運轉，空氣仍會以順向的方向流動，以持續冷卻過熱的電子組件。

請參照第4圖。第4圖為繪示本發明之一實施方式之計算機系統400內冷卻風扇組件404的配置示意圖。計算機系統400包含磁盤存儲單元402、冷卻風扇組件404、記憶模組406、處理單元408、電源供應器410以及網路連接器412。處 理單元408以及記憶模組406比其他組件更需要冷卻，因為這些電子組件有大量的電子訊號通過而產生大量的熱。因此，冷卻風扇組件404可設置成一排，橫跨計算機系統400之寬度，且導引空氣朝向記憶模組406及處理單元408移動。氣流可以通過流經任何其他的計算機組件，例如電源供應器410及網路連接器412，離開計算機系統400。當任何一個冷卻風扇組件404停止運轉時，關閉的翼片元件316可避免熱空氣逆向流回磁盤存儲單元402。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此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。

此外，雖然本發明揭露之技術特徵可能僅於其中一實施方式中揭露，但應理解的是，該技術特徵亦可以與其他技術特徵以組合的形式，應用於其他的實施方式中，以達到相同目的及效果。

於本揭露中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包含』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

再者，內文中所使用的所有術語(包括技術和科 學術語)具有與本發明所屬領域具通常知識者普遍所能理解之涵義。應理解的是，諸如一般字典中所定義之術語，應被解釋為與具有於其相關技術領域文章中相同之涵義，而非為過於形式化或理想化之涵義。

Claims (10)

1. 一冷卻風扇組件，包含：一殼體，具有一入口和一出口，且其進一步包含設置於該出口處的一護罩面板；以及一軸流式風扇，設置於該殼體中，且配置以將空氣自該入口吸入至該出口，其中該護罩面板包含：複數個切口，沿著該軸流式風扇的一氣流路徑設置；複數個固定元件，用以分隔該些切口；以及複數個翼片元件，樞轉地附接到每一該固定元件，其中每一該翼片元件配置以在至少遠離該護罩面板的一第一位置及位於該些切口其中一者內的一第二位置間轉換，且其中該些翼片元件配置以在該第二位置時，實質延伸覆蓋對應的該些切口。
2. 如請求項第1項所述之冷卻風扇組件，其中每一該翼片元件藉由至少一偏置元件樞轉地附接到與其相連的該固定元件，且當該軸流風扇無法提供足夠的氣流至一閾值量時，該至少一偏置元件被配置以維持該些翼片元件的其中一者於該第二位置。
3. 如請求項第1項所述之冷卻風扇組件，其中在該第一位置時，每一該翼片元件以及與其相連的該固定元件被配置以定義一靜葉於該護罩面板中。
4. 如請求項第3項所述之冷卻風扇組件，其中該軸流風扇包含複數個風扇葉片，且該些風扇葉片各具有一風扇葉片角度，該些靜葉各具有一靜葉角度，且該風扇葉片角度相對該靜葉角度偏移至少90度。
5. 如請求項第1項所述之冷卻風扇組件，其中該些切口沿著該護罩面板延伸而位於一環形路徑內。
6. 如請求項第1項所述之冷卻風扇組件，其中該些翼片元件或與其相連的該固定元件包含一或多個密封元件。
7. 如請求項第1項所述之冷卻風扇組件，其中當氣流自該入口流至該出口時，該些翼片元件配置以從該第二位置轉換至該第一位置，當氣流自該出口流至該入口時，該些翼片元件配置以從該第一位置轉換至該第二位置。
8. 如請求項第2項所述之冷卻風扇組件，其中該偏置元件包含彈簧或彈簧加載結構。
9. 如請求項第2項所述之冷卻風扇組件，其中該偏置元件包含重力驅動結構。
10. 一冷卻風扇系統，包含：至少一如請求項第1~9項所述之任一冷卻風扇組件；以及至少一電子組件，其中該電子組件配置以冷卻氣流流過，以防止該電子組件因過熱損壞，其中該至少一冷卻風扇組件進一步配置以促使空氣流過該電子組件，將該電子組件產生的熱能帶走。