TWI303291B - Serial fan assembly and air-guiding structure thereof - Google Patents

Description

1303291 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種風扇，特別是關於一種能夠提昇 氣流之風量與風壓，並減少運轉時噪音之串聯式風扇及 其導流結構。 【先前技術】

隨著電子元件效能的不斷提昇，散熱裝置或散熱系 統已成為現行電子元件中不可或缺的配備之一，因為電 子元件所產生之熱能若不加以適當地散逸，輕則造成效 能變差，重則會導致電子元件的燒毀。散熱裝置對於微 電子元件，例如積體電路（integrateclcircuits)而言更 是重要，因為隨著積集度的增加以及封裝技術的進步， 使得積體電路的面積不斷地縮小，同時每單位面積所累 積=熱能亦相對地會更高，故高散熱效能的散熱裝置一 直是電子產業界所積極研發的對象。 在現今之發熱系統中，最廣泛使用之散熱裝置係j ，扇，且有時候單一風扇所能提供之風力可能會不足土 散逸電子元件所產生的大量熱能，且為了避免^單一石 S轉而造成其運轉的中斷’也會在原本的風扇上; 4串一二扇」如$1A圖所示。第一風扇i〇a與第二風』 串聯、、且立在一起，且兩風扇皆為軸流式風扇。 ”請同時參照第1A圖與第1B圖，第lB圖為 之習知兩風扇之動葦斑靜筆相

向干立岡：㈣與评葉之相對位置剖面及其氣流; 厂思;圖二由於第一風们0A與第二風，⑽之動a a、b係沿第1B圖中之义方向運轉，故當氣流沿Y 1303291 2入第一風扇1〇A之後，氣流受到動葉12a對其作 La，造成氣流沿V2方向偏斜。然由於第一風扇 士 風口設置有靜葉14a，目的係在於導正偏斜之氣 文虽沿V2方向之氣流通過靜葉14a之後，氣流係沿 方向流出第一風扇10A。 ，士由於第一風扇10Α與第二風扇10Β係串聯組立在一 起，流出第一風扇10Α之氣流係沿V3方向直接進入第二 八羽10B，仏又受動葉12b對其作功的影響，造成氣流 方向偏斜。由於第二風扇1〇β於出風口亦設置有靜 故當沿V4方向之氣流通過靜葉14b之後，氣流 係〜V5方向流出第二風扇10B。 而，由於兩風扇轉向相同，對第二風扇1〇β之動 二2b而言，其轉動方向x與入口氣流V3之部分分量同 =以動葉12b對氣流之相對速度減低，而導致在串 = 風扇⑽之作功不佳’即便其風扇本體有靜葉 ί將齙葉設計目的在於增加風扇本體效能，而未 =離開風扇本體之氣流完全導正（因完全導正單體性 ^^低），致使後面風扇作功往往只有前扇之 OWOi，而若串聯數目更多時，後面的扇葉作功效率更 低’…、法達到串聯的目的。 省此外，一般風扇串聯時因兩動葉12a、12b過於接近， =在第-風扇1GA出口與第二風扇⑽人口相接處之 相當紊I’致使兩風扇在進行串聯時，噪音會 坫加，而造成應用上的限制。 、 【發明内容】 1303291 因此，為解決上述問題， 風扇，在兩風扇或多風扇之串聯出-種串聯式 氣流在進入風4時的角度與軸 導流結構使 聯式風扇之風量與風遷並減少風^有效提昇串 本發明之另一目的係在於提供！種”音。 其導流結構，將導流結構與 風 2式風扇及 提昇串聯式風扇之風量盥風屡，二扇串聯在-起，以 音，以及用以補償一般串聯=風士扇運轉時之噪 增加組裝搭配制上的作功時之損失，並以 根據本發明的目的， — 串聯式風扇併用，a中串跔_fn„結構’其係與-以乃一笙-π二Γ中串聯式風扇包括至少一第一厫卢 一 $羽且導流結構係設置於第一風肩盍筮羽 結構用以引導自第-風:流=二： 個別獨立，且可以;^ ,ί導流結構與*聯式風扇係 相互組合或分如是自由卡固'鎖合或黏合等方式 柘夕^上述之導流結構’其具有至少-導流板，且暮、☆ 之靠:第:ί = :或者導流板係部分突出於外框 其至目的，更提出-種串聯式風扇， 第二風戶伽穿 几扇與一第二風扇以及一導流結構。 一羽，、弟一風扇串聯，而導流結構則設置於第—風 1303291 ;出！；：扇ϊ間。其中導流結構用以引導自第-風扇 行，以二風扇時之氣流角度係與軸向平 獨立，丄,ΐ導流結構與串聯式風扇係個別 組合或分離。疋自由卡固、鎖合或黏合等方式相互

杯日如之串聯式風扇’其導流結構具有至少一導、、古 不規則板之幾何分布係為放射狀、螺旋狀戋是盆:L 為翼形’且呈徑向排列。再者者，口 平板狀或 〇 風π :上述之串聯式風扇，第-或第二風扇更且有-出 :二個靜葉’且多個靜葉係設置於出風口並 扇之框體係—體成型， 二弟-風 呈傾斜上揚狀。靜葉之剖㈣動葉與靜葉 梯形形狀、翼形形狀，或者t葉之面且二角形形狀、 :狀、弧面形狀、曲線形狀、弧線形狀面 線不彎曲之曲線或弧線外形。 1疋/、有中心 明箱本㈣之上述和其他目的、特徵、和優點能f 作詳細說明如下··叙佳軸，並配合所附圖式， 【實施方式】 請 參知第2圖，其乃依照本發明較佳實施例之 1303291 ^的示意圖。串聯式風扇2至少包括一第一風扇2〇A 贫、苐一風4 _以及一導流結構3〇。第二風扇與 第-T〇A串聯，而導流結構3〇則設置於第一風扇 ，與弟二風扇之間。其中導流結構3〇用以引導自 :::扇20A流出之氣流’在進入第二風扇2〇β時之氣 與軸向平行’以提昇串聯式風扇2之風量與風 ί、、1ί:風扇20A與第二風扇_係為軸流式風扇，而 ^構30與串聯式風扇2係個別獨立，且 自由⑼、鎖合或黏合等方式相互組合或分離。…疋 之串么同二參照第3Α圖與第3B圖，第3Α圖乃第2圖 4式風扇的剖面示意圖，而第3Β圖乃第3α =動；與靜葉以及導流結構之相對位置剖面及直： ν、ι方向3β圖中之X方向運轉，故當氣流沿 22如:=第一風扇2°A之後，氣流受到動荦 第3作:力的影響’造成氣流沿V2方向偏斜。缺由於 風扇2〇A於出風口設置有靜葉24a，目：係：= 後，氣流传况π 士田/σ V2方向軋&通過靜葉24a之 " 係/口 V3方向流出第一風扇20A。 由於導流結構3〇係設置於第一風扇_與第

: 之間，故流出第一風扇2〇A之氣流係 Z ni 'π ί 在經過導流結構30後 =入弟二風扇20B之氣流角度 “ 氣流係再次沿VI 士人/ v卞订，亦即沿 π方向（即軸向）進入第二風扇20B。 之最佳入:ί:扇上：言’進入後扇(即第二風扇 "為與軸向平行，故透過導流結構3〇 1303291 可進一步改善氣流角度，使氣流流出導流結構3〇後其方 ，亦與軸向平行，如此一來，由於進入第二風扇2〇β的 耽流係沿VI方向（即與軸向平行）進入，可使第二風扇 2〇B之動葉22b能夠對入口氣流完全作功，使得第二風 扇20B之效能因此提升。若以習知不具導流構造與本發 月具V机構造之串聯式風扇來作特性比較，皆以8公分 有静葉之風扇來作測試，在轉速為98〇〇轉（rpm)時其功 率大小（W，瓦特）比較如下表所示。

2之第π戶:現，雖然採用本發明之 扇Γ之功率略微比習知的風扇減少，但. 二d:: 之功率卻遠大於習知的風扇，且 第4 = 弟二風扇2〇B之功率相近。另外，往喪 ^圖’其乃習知與本發明串聯式風扇之特性曲 由此可證’導流結構3〇的設 ::有風扇之消耗功率幾近相同，換吏，”式風扇 中串聯多顆風扇，則於此系統二 右在一糸矣

使兩風扇之作功能力幾乎相同，的設言’ 對串聯式風扇更加容易設計寺:工程人I 又，因串聯式風肩 1303291 Ά ’ · ' · . ' .. * 形形狀，或者靜葉之剖面具有至少-曲面形 不彎曲=、曲線形狀、弧線形狀，或是具有中心線 不弓曲之曲線或弧線外形。 因導^卜結構30除了用以導正氣流方向外，亦 身厚度而使兩風扇間產生—間隙，使得串 翁n r2的兩動葉彼此間之距離增加，而此間隙可使 出在流出第一風扇20A(即前扇）之出風口時，有 分發展的空間，不致於馬上受到第二風扇謂（即後 加壓作，因此流場可較原本直接串聯二風扇要來 据、★此外’第-和第二風扇之動葉與靜葉呈傾斜上 ^如第3A圖所示。隨著氣流越平順，亦使整個系統 呆曰可達到減低的效果。再者，因本發明使串聯特性 ^的效果下，採用較低的轉速就可達到習知以高轉速 所能達到之特性，故噪音問題也可藉此改善。 將應用本發明之具有導流結構之兩個8公分大小的 ^聯式風扇與習知8公分大小的兩個風扇㈣後進行比 較，以相同轉速9800rpm，在距離風扇入風口處工米的 位置上做一聲音測試，其結果可明顯發現，習知之扇葉 轉動時於操作點（operating point)為129 〇4cfm且 〇. 5inch HA之情況下所測得之噪音值約為72 4dB_A， 而應用本發明之風扇，於操作點為〇 54吐 札〇之情況下所測得之噪音值則為719dB_A。因此，在 设定為同噪音評比的情況下，本發明可提供更佳之特 性。如此一來，足可證明在兩風扇或多風扇之串聯中， 設計一導流結構使氣流在進入風扇時的角度與軸向平 行，不僅可以有效提昇串聯式風扇之風量與風壓，更可

S 12 1303291 以減少風扇運轉時之噪音。 本發明之串聯式風扇， 二:設;十-;流結構使氣流在進1風;ΐ;二 二扇之風量與二= 補償-般串聯式風扇作功時扇：其導流結構能夠 使用上的靈活度。 、貝失，並以增加組裝搭配 雖然本發明已以一較佳眘 4 用以限^本發明，任何孰w nm I ㈣並非 明之保護範圍當視後間飾，因此本發 甲明專利乾圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 :1A圖乃習知的兩個風扇串聯後的示意圖。 對位罟立丨二2 U圖之習知兩風扇之動葉與靜葉之相 對位置剖面及其氣流方向示意圖。 第2圖乃依照本發明較佳實施例之串聯式風扇的示 思圖。 第3 A圖乃第2圖之串聯式風扇的剖面示意圖。 第3B圖乃第3A圖之二風扇之動葉靜葉導流 結構之相對位置剖面及其氣流方向示意圖。 第4圖乃習知與本發明串聯式風扇之特性曲線比較 圖。 第5A圖乃第2圖中導流結構之上視圖。 第5B圖乃第2圖中導流結構之立體示意圖。 第6圖乃第2圖中之另—種導流結構之上視圖。 13 1303291 【主要元件符號說明】 10A、10B、20A、20B ··風扇 12a、12b、22a、22b ··動葉 14a、14b、24a、24b :靜葉 2 :串聯式風扇 21a、21b :框體 23a、23b :出風口 30 :導流結構 31 :外框 32 :導流板 33 :導流道 14

Claims (1)

1303291 十、申請專利範圍·· 該串一種導流結構，係與一串聯式風扇併用，其中 y式風扇包括至少一第一風扇以及一第二 ’、 μ導流結構設置於該第_風扇與 羽^ =自該第-風扇流出之氣流，在進入第 =角度係與軸向平行，以提昇該串聯式風扇之風量與 产…L如申請專利範圍第1項之導流結構，其中該導 ς、:構與該串聯式風扇係個職立，且可相互組合= ”請專利範圍帛2項之導流結構 二3=風扇相互接合或分離的方式係為8自由 流結構第1項之導流結構’其中該導 &板請專利範圍第4項之導流結構，其中該導 :形狀ί:分布係為放射狀、螺旋狀或是其他不規則幾 導流才Lti請專利範圍第4項之導流結構，其中每-導1係為平板狀或為翼形，且呈徑向排列。-中母 流結構ftt請專利範圍第4項之導流結構，其中該導 齊，或者外框’該導流板係實質上係與該外框平 導流板係部分突出於該外框之靠近該第-: -或:二範圍第1項之導流結構’其中該第 係設置於該丄口與複數個靜葉’該些靜葉 風並呈徑向排列，用以引導氣流自該出 15 1303291 風口流出。 其中 其中 其中 1其中 該些上葉二Vi 圍^項所述之導流結構， 該些以—^ 該些二之如二專利:圍二^ 肝'果面為一梯形形狀。 該些二二專一利】=頁 其中 該些户以之導流結構 其中 其中 該此靜荦圍第8項所述之導流結構 -τ茱之剖面具有至少一弧面形狀。 該些靜苹圍第8項所述之導流結構 Y莱之纠面具有至少一曲線形狀。 其中 該歧靜苹^目專利範圍第8項所述之導流結構 —茶之σ]面具有至少一弧線形狀。 該些靜举範目帛8項料之導流結構，其中 1 f m有1^線不f曲之曲線或弧線外形。 該第—或第如申;#芦專利範圍第8項所述之導流結構，其中 :¾弟一風扇之動葉與該靜葉呈傾斜上揚狀。 該第—風么Ί專利範圍第1項所述之導流結構，其中 ^羽/、4第二風扇係為軸流式風扇。 1二一種串聯式風扇，至少包括： 屬串聯第以^扇與—第二風扇，該第二風扇與該第一風 一導流結構，設置於該第一風扇與該第二風扇之 16 1303291 間； 流上中Γ第導流引導自該第-風扇流出之氣 在進入第二風扇時之氣流角度係 孔 昇該串聯式風扇之風量與風[”軸向千仃’以提 該導二如二專—利 且可相互組合或二離8風扇係個別獨立， 巾請料範圍第22奴串聯錢n中 。亥導机結構與該第一風扇以及該第 ：：中 離的方式係為自由卡固、鎖合或黏合。 接&或分 24·如申請專利範圍第21項之电脾4、Γ7 Θ 該導流結構具有至少—導流板。、彳式風扇’其中 25.如申請專利範圍第24項 該導流板之幾何分布係為放射狀、螺: =他:中 則幾何形狀分布。 疋狀或疋其他不規 —、曾* 士申。月專利範圍第24項之串聯式湿戶甘士 母一 為平板狀或為翼形，且呈 =之該導流板係部分突出於該外框之靠：第 該第-或串聯式風扇，其中 靜葉係設置於該出口與複數個靜葉，該些 該出風口流出。並呈徑向排列，用以引導氣流自 其中該些“申^第利一範戍圍第一=所述之串聯式風扇， 或第一風扇之框體係一體成型。 17 1303291 其，如葉=面，平= 其1 些靜葉V上利二圍翼第形=所述之串聯式風扇’ 其中，切式風扇， 如申請=有圍至/2二= 心二*二::形> 風扇’ 2該些靜葉之剖面具有中.—外 其中該第28項所述之串聯式風扇， 其中該第-風戶顧二風扇係為轴二聯式風扇’