TWI598031B - 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組 - Google Patents

噪音抑制裝置及應用其之風扇模組 Download PDF

Info

Publication number
TWI598031B
TWI598031B TW105103915A TW105103915A TWI598031B TW I598031 B TWI598031 B TW I598031B TW 105103915 A TW105103915 A TW 105103915A TW 105103915 A TW105103915 A TW 105103915A TW I598031 B TWI598031 B TW I598031B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermoelectric element
resonator
noise
cavity
control signal
Prior art date
Application number
TW105103915A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201729668A (zh
Inventor
陳景龍
陳柏徵
邱亦絜
Original Assignee
緯創資通股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 緯創資通股份有限公司 filed Critical 緯創資通股份有限公司
Priority to TW105103915A priority Critical patent/TWI598031B/zh
Priority to CN201610121063.1A priority patent/CN107044449B/zh
Priority to US15/145,810 priority patent/US10408230B2/en
Publication of TW201729668A publication Critical patent/TW201729668A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI598031B publication Critical patent/TWI598031B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/665—Sound attenuation by means of resonance chambers or interference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/161—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for adjusting resonance or dead chambers or passages to resonance or dead chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20172—Fan mounting or fan specifications
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means
    • G06F1/206—Cooling means comprising thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

噪音抑制裝置及應用其之風扇模組
本發明是有關於一種用於機械裝置上的噪音抑制技術，且特別是有關於一種噪音抑制裝置及應用其之風扇模組。
在現今資訊爆炸的時代，電子產品已與日常生活產生密不可分的關係，隨著科技的不斷演進，各種電子產品亦一直推陳出新。就個人電腦的發展與應用而言，乃先發展出桌上型電腦(desktop personal computer，desktop PC)。然而桌上型電腦具有較大的體積，且具有攜帶不便等缺點，因此之後便發展出便於攜帶的筆記型電腦(notebook PC)及平板電腦(Tablet PC)等可攜式電子裝置。
隨著可攜式電子裝置輕薄化的趨勢，其單位體積內所容納的元件數量也快速地增加，因此，必須藉由散熱裝置將發熱元件所產生的熱量有效地排出至外界，以確保可攜式電子裝置正常 運作。風扇模組是最常被使用的散熱裝置之一，其係透過風扇模組將發熱元件附近的熱空氣吹散或抽離，使發熱元件所產生的熱量可由附近的空氣帶走而達到散熱效果。
然而，風扇模組在運作時容易產生噪音(noise)，而所述噪音將從風扇往電子裝置外部傳出，而被使用者感知。常見的風扇所產生的噪音的頻率約為500赫茲(Hertz，Hz)至2000赫茲，屬於中音頻段，而對使用者帶來尖銳刺耳的聽感。
為了降低風扇模組運作時的噪音，在傳統上通常是採取降轉速或是在出風管道上貼泡棉的方式來吸收噪音。但是對於現行電子裝置逐步輕薄化的設計需求而言，此類降噪方法並不適用。
本發明提供一種噪音抑制裝置及應用其之風扇模組，其可解決先前技術所述及之問題。
本發明的噪音抑制裝置適於抑制噪音發生源所產生的噪音。噪音抑制裝置包括共振器、狀態指示單元以及第一熱電元件。共振器配置於噪音發生源的聲音傳導管道上，其中共振器包括腔體與設置於腔體中的隔板。狀態指示單元用以依據噪音發生源的運作狀態產生控制訊號。第一熱電元件配置於共振器中，其中第一熱電元件的第一端固設於腔體的側壁，並且第一熱電元件的第二端連接隔板。第一熱電元件反應於控制訊號而隨噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以改變共振器的共振體積，從而使共振器 的共振頻率趨近於噪音發生源的噪音頻率。
在本發明一實施例中，共振器更包括頸部通道以及彈性件。頸部通道的一端連接腔體的開口，並且頸部通道的另一端連接聲音傳導管道。彈性件的一端連接腔體的底部，且彈性件的另一端連接隔板。隔板將腔體中的空間分隔為由腔體的底部與隔板所包圍成的第一空間，以及與第一空間相對之第二空間。第一熱電元件配置於第一空間中，並且共振體積由第二空間決定。
在本發明一實施例中，第一熱電元件的第一端通過穿透腔體的側壁的訊號線與狀態指示單元連接。
在本發明一實施例中，第一熱電元件包括第一金屬元件以及第二金屬元件。第一金屬元件具有第一膨脹係數。第二金屬元件具有第二膨脹係數。第二金屬元件黏合於第一金屬元件，並且與隔板連接。第二膨脹係數大於第一膨脹係數。
在本發明一實施例中，噪音抑制裝置更包括遮蔽件以及第二熱電元件。遮蔽件設置於頸部通道中。第二熱電元件連接遮蔽件，用以反應於控制訊號而隨噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以令遮蔽件阻隔或開啟頸部通道。
在本發明一實施例中，第二熱電元件的形變程度與第一熱電元件不同。
在本發明一實施例中，狀態指示單元包括導熱元件。導熱元件，連接於噪音發生源與第一熱電元件之間，用以將噪音發生源的熱能作為控制訊號傳導至第一熱電元件。
在本發明一實施例中，狀態指示單元包括控制晶片。控制晶片，用以根據噪音產生源的不同運作狀態對應產生具有不同準位的電壓，並且將電壓作為控制訊號傳導至第一熱電元件。
本發明的風扇模組適於為電子裝置散熱。風扇模組包括風扇本體以及噪音抑制裝置。風扇本體具有出風管道，其中出風管道上具有消音開口。噪音抑制裝置包括共振器、狀態指示單元以及第一熱電元件。共振器配置於出風管道的消音開口上，其中共振器包括腔體與設置於腔體中的隔板。狀態指示單元用以依據風扇本體與電子裝置至少其中之一的運作狀態產生控制訊號。第一熱電元件的第一端固設於腔體的側壁，並且第一熱電元件的第二端連接隔板，其中第一熱電元件反應於控制訊號而隨風扇本體與電子裝置至少其中之一的運作狀態產生形變，藉以位移隔板而改變共振器的共振體積，從而使共振器的共振頻率趨近於風扇本體的噪音頻率。
基於上述，本發明提出一種噪音抑制裝置及應用其之風扇模組。所述噪音抑制裝置利用熱電元件會隨熱或電壓而發生形變的特性，通過在共振器中配置熱電元件來調變共振器的共振體積，使得共振器的共振頻率可隨著噪音頻率而改變，進而達成吸音與降噪的效果。
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。
50、60‧‧‧風扇模組
100、500、600‧‧‧噪音抑制裝置
110、510、610‧‧‧共振器
112‧‧‧腔體
114‧‧‧頸部通道
116‧‧‧隔板
118‧‧‧彈性件
120‧‧‧狀態指示單元
130、150‧‧‧熱電元件
140‧‧‧遮蔽件
130_1、130_2‧‧‧熱電偶
520‧‧‧導熱元件
620‧‧‧控制晶片
622‧‧‧感測器
624‧‧‧處理器
B‧‧‧腔體的底部
FB‧‧‧風扇本體
FT‧‧‧出風管道
L‧‧‧頸部通道的長度
MTL1、MTL2‧‧‧金屬元件
NGS‧‧‧噪音發生源
NST‧‧‧聲音傳導管道
OP‧‧‧腔體的開口
S‧‧‧頸部通道的截面積
Sc‧‧‧控制訊號
SL‧‧‧訊號線
SOP‧‧‧消音開口
SP1、SP2‧‧‧空間
SPD_F‧‧‧風扇轉速
SW1、SW2‧‧‧腔體的側壁
V、V’‧‧‧共振體積
Vspd‧‧‧電壓
圖1為本發明一實施例的噪音抑制裝置的配置示意圖。
圖2A與圖2B為本發明一實施例的噪音抑制裝置的剖面結構示意圖。
圖3為本發明一實施例的熱電元件的配置示意圖。
圖4A與圖4B為本發明另一實施例的噪音抑制裝置的結構示意圖。
圖5為本發明一實施例的風扇模組的配置示意圖。
圖6為本發明另一實施例的風扇模組的配置示意圖。
為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1為本發明一實施例的噪音抑制裝置的配置示意圖。本實施例的噪音抑制裝置100適於抑制噪音發生源NGS所產生的噪音。於此所述之噪音發生源NGS可泛指任何會進行快速且反覆之旋轉、位移等機械運動，從而根據其機械運動情形發出特定頻 率噪音的裝置，例如風扇模組、內燃機、壓縮機等。
請參照圖1，本實施例的噪音抑制裝置100包括共振器110、狀態指示單元120以及熱電元件130。共振器110配置於噪音發生源NGS的聲音傳導管道NST上，並且與聲音傳導管道NST連通。其中，所述共振器110例如是亥姆霍茲共振器(Helmholtz resonator)，其至少包括有一腔體與配置於腔體中的隔板(未繪示，於後續實施例中詳述)。
狀態指示單元120可依據噪音發生源NGS的運作狀態(例如溫度、轉速等)產生對應的控制訊號Sc，並且將控制訊號Sc提供給熱電元件130。其中，所述控制訊號Sc可以是熱訊號或電訊號。
熱電元件130的一端會固設於共振器110之腔體側壁，並且熱電元件130的另一端為連接配置在腔體內的隔板。在本實施例中，熱電元件130會反應於接收到的控制訊號Sc而隨噪音發生源NGS的運作狀態產生形變。其中，透過熱電元件130在共振器110內部的結構配置，熱電元件130的形變可造成共振器110的共振體積改變，從而改變共振器110的共振頻率。舉例來說，熱電元件130反應於控制訊號Sc而發生的形變，可對共振器110之腔體內的隔板施加推力，使得隔板位移，其中隔板在腔體內的位置可決定共振器110的共振體積，因此本實施例的噪音抑制裝置透過在共振器110腔體側壁與隔板之間設置熱電元件130，即可實現依據控制訊號Sc調整共振頻率的作用。
具體而言，本實施例是利用亥姆霍茲的共振原理，藉由調變共振器110的共振體積，以使共振器110的共振頻率趨近於噪音發生源NGS的噪音頻率。當噪音發生源NGS的噪音頻率與共振器110的共振頻率一致時，系統會發生共振，使得音波振動被強烈地放大。此時音波為了克服共振器110腔體內壁的摩擦力會使音波大幅地消耗，從而達成吸音與降噪的效果。
此外，由於噪音發生源NGS的噪音頻率通常會與其運作狀態有關。以風扇模組為例，一般風扇運轉速度越快，其所造成的噪音頻率即會越高。本實施例藉由狀態指示單元120以根據噪音發生源NGS的運作狀態而產生對應的控制訊號Sc來控制熱電元件130的形變量，使得共振器110的共振體積可以隨著如轉速、溫度等運作狀態而隨之改變，令共振器110的共振頻率與噪音頻率趨近，進而達成噪音抑制的效果。
底下以圖2A與圖2B來說明噪音抑制裝置100的具體配置及運作範例。其中，圖2A與圖2B為本發明一實施例的噪音抑制裝置的剖面結構示意圖。
請先參照圖2A，在本實施例中，共振器110是以亥姆霍茲共振器結構作為範例，其包括腔體112、頸部通道114、隔板116以及彈性件118。另外，熱電元件130是以兩熱電偶130_1與130_2作為範例。但本發明不僅限於此。
腔體112於此係以箱形/立方體形結構為例，腔體112底部B的對側具有一開口OP，並且開口OP具有與頸部通道114相 應的形狀及尺寸。頸部通道114的一端會對應開口OP處與腔體112連接，並且頸部通道114的另一端會連接至聲音傳導管道NST，以令聲音傳導管道NST與腔體112內的空間連通。其中，頸部通道114例如為中空圓柱狀管道，其內徑會小於腔體112的內徑，從而令腔體112與頸部通道114整體構成亥姆霍茲共振器結構。
隔板116設置在腔體112中，藉以將腔體112中的空間分隔為由底部B、部分側壁SW1與SW2及隔板116上側所包圍成的空間SP1以及與之相對的空間SP2(即，由隔板116下側的腔體112與頸部通道114所包圍成的空間)。在本實施例中，只有空間SP2會與聲音傳導管道NST連通，而空間SP1則會被隔板116所分隔，因此共振器110的實際共振體積V是根據空間SP2的大小所決定。
彈性件118可例如是彈簧、彈片等可在未額外受力(即，未承受除隔板116之重力以外之力)的情形下將隔板116固定於預設位置的元件。彈性件118的一端連接腔體112的底部B，且其另一端連接隔板116。在本實施例中，彈性件118是沿著重力方向配置。隔板116會受到彈性件118的拉力而在未受熱電元件130影響時被平衡在使空間SP2具有體積V的預設位置。換言之，預設的共振體積V可透過選擇具有不同彈性係數之彈性件118而定義。在實際的應用中，設計者可根據噪音發生源NGS於常態運作底下所可能產生的噪音頻率而設置對應的預設共振體積V，使得 共振器110的預設共振頻率與噪音發生源NGS於常態運作底下所產生的噪音頻率相當。
熱電偶130_1與130_2配置在空間SP1中，並且位於隔板116的對稱兩側。熱電偶130_1的一端固設於側壁SW1上，並且熱電偶130_1的另一端連接(可為貼合或抵靠，本發明不對此限制)隔板118。熱電偶130_2的一端固設於側壁SW2上，並且熱電偶130_2的另一端連接隔板118。
本實施例是說明熱電偶130_1與130_2尚未發生形變的情況，因此在圖2A中熱電偶130_1與130_2係繪示為平放在隔板116之上。應說明的是，在此情況下，雖然熱電偶130_1與130_2在其尚未形變時亦會因重力而對隔板116施加壓力，但熱電偶130_1與130_2的重量可計入隔板116的重量中，故此情形於本文中視為彈性件118未額外受力的情況。
另外附帶一提的是，腔體112於此雖繪示為箱形/立方體形結構為例，但其亦可為圓柱形、球形或其他形狀，本發明不以此為限。
在噪音發生源NGS的運作狀態為常態運作的情況下，共振器110的配置會如圖2A所示。根據亥姆霍茲共振器公式，此時共振頻率可以利用下式(1)表示：
其中，S代表頸部通道114的截面積，f0代表共振器110 的共振頻率，c代表音速，L代表頸部通道114的長度，而V則代表腔體112於空間SP2內的共振體積。
換言之，共振頻率f0會與音速c、頸部通道114的截面積S與長度L以及共振體積V有關，而本發明實施例是藉由調變共振體積V來改變共振頻率f0。音速c、頸部通道114的截面積S與長度L皆為固定。
當噪音發生源NG2S的運作狀態發生改變，進而使得噪音頻率提升時，熱電偶130_1與130_2會反應於控制訊號Sc而發生形變，使得共振器110的共振體積從V降低至V’，如圖2B所示。
具體而言，當熱電偶130_1與130_2被加熱或接收到的電壓提高時，其會基於材料特性而膨脹並彎曲變形，使得熱電偶130_1與130_2連接於隔板116的一端對隔板施加向下的壓力，從而推動隔板116朝向腔體112開口OP的方向位移。在穩定後，隔板116上側空間SP1’的體積增加(從SP1變為SP1’)，而隔板116下側空間SP2’的體積則相對減少(從SP2變為SP2’)。換言之，相對於圖2A而言，本實施例的共振體積V’相對減少。
由上式(1)可知，因為共振頻率f0與共振體積V呈負相關，故當共振體積從V降至V’時，共振頻率f0會隨之上升。又，由於熱電元件130的形變量是可根據其材料特性選擇而精確估測得出，因此透過熱電元件130與彈性件118的選擇設置，即可達成在不同的噪音頻率下，控制隔板116具有對應的位移量，以使 共振頻率f0隨噪音頻率改變的效果。
底下以圖3來說明熱電元件130的具體結構及在腔體110內的具體配置範例。其中，圖3為本發明一實施例的熱電元件的配置示意圖。
請參照圖3，本實施例是以配置在腔體112右側的熱電偶130_1作為範例來說明，配置在腔體112左側的熱電偶130_2基本上與熱電偶130_1相同，故不再重複贅述。
在本實施例中，熱電元件130_1是由兩個具有不同膨脹係數的金屬元件MTL1與MTL2黏合在一起所構成。在實際應用中，金屬元件MTL1與MTL2的組合可例如為：鉑鍺、鎳鉻、鎳鋁、鎳矽等。
其中，具有較大膨脹係數的金屬元件MTL2配置在下側(即，靠近隔板116之一側)，並且具有較小膨脹係數的金屬元件MTL1配置在上側(即，靠近底部B之一側)。金屬元件MTL1與MTL2的一端會與穿透腔體112的側壁SW1的訊號線SL連接，並且通過訊號線SL連接至位於腔體112外側的狀態指示單元120。金屬元件MTL1與MTL2的另一端則連接至隔板116(主要是金屬元件MTL2與隔板116接觸)。
在本實施例中，由於配置在靠近隔板116之一側的金屬元件MTL2的膨脹係數大於金屬元件MTL1的膨脹係數，因此在熱電偶130_1受熱或通電時，金屬元件MTL2的形變程度會大於金屬元件MTL1，進而使得熱電偶130_1朝向膨脹係數較小之金屬 元件MTL1的一側彎曲。此時彎曲的熱電偶130_1會對隔板116施加向下的應力，使得隔板116會受力而向下位移，從而造成共振體積V的改變。
圖4A與圖4B為本發明另一實施例的噪音抑制裝置的結構示意圖。本實施例的結構大致上與圖3所繪示的噪音抑制裝置100的結構相同，兩者間的主要差異在於本實施例的噪音抑制裝置100’進一步在頸部通道114增設了一個遮蔽件140及可控制遮蔽件的熱電元件150。於此，熱電元件150同樣可例如是熱電偶，但本發明不僅限於此。
請參照圖4A，其中，圖4A左側部分是繪示噪音抑制裝置100’的剖面結構，並且圖4A右側部分是繪示噪音抑制裝置100’的俯視結構。
在本實施例中，遮蔽件140是預設設置在頸部通道114中並且具有對應頸部通道114的形狀。於此頸部通道114係繪示以圓柱形通道為例，因此遮蔽件140可對應設置為圓盤形。熱電元件150的一端連接遮蔽件140，並且熱電元件150的另一端可透過連接至腔體112或聲音傳導管道NST的一固定機構，固設在頸部通道114的周邊。
在噪音發生源NGS的運作狀態為常態運作的情況下，共振器110的配置會如圖4A所示。此時由於熱電元件150尚未產生形變，因此遮蔽件140會將共振器110內的空間SP2與聲音傳導管道NST的空間阻隔開，使得聲音傳導管道NST與空間SP2內的 流體不連通。換言之，在此情形下，噪音抑制裝置100’並不會對噪音發生源NGS發生作用。
當噪音發生源NGS的運作狀態發生改變，進而使得噪音頻率提升時，除了熱電偶130_1與130_2會反應於控制訊號Sc而發生形變，使得共振器110的共振體積減少之外，熱電元件150也會反應於控制訊號Sc發生形變，如圖4B所示。
其中，熱電元件150的彎曲會帶動遮蔽件140移動以開啟頸部通道114，使得共振器110的空間SP2與聲音傳導管道NST連通。此時噪音抑制裝置100’才開始發生作用，以抑制共振頻率下的噪音。
簡言之，由於在噪音發生源NGS為常態運作的情況下(例如風扇模組運作於低轉速的情況)，其所產生的噪音較輕微，使用者通常較不易察覺，故影響不大。若在僅有輕微噪音的情況下即令噪音抑制裝置100’加入作用，其不僅無法發揮抑制噪音的效果，還可能因為一些硬體上的設定誤差反而使噪音增強。因此，相較於前述圖2A與圖2B實施例而言，本實施例的噪音抑制裝置100’是被設計為在噪音發生源NGS的噪音較為明顯時(或稱噪音頻率較高時)，才藉著熱電元件150帶動遮蔽件140以開啟頸部通道114，使得噪音抑制裝置100’加入作用，藉以在噪音較為明顯進行噪音抑制的動作。其中，設計者可以透過選擇具有不同膨脹係數的熱電元件150來控制開啟頸部通道114的時機。換言之，熱電元件150的選擇考量與熱電元件130不同，因此熱電元件150 的膨脹係數可以與熱電元件130不同。
底下以圖5及圖6來說明在風扇模組上應用上述噪音抑制裝置的具體實施範例。其中，圖5為本發明一實施例的風扇模組的配置示意圖。圖6為本發明另一實施例的風扇模組的配置示意圖。
請先參照圖5，本實施例的風扇模組50適於為一電子裝置散熱，其包括風扇本體FB以及噪音抑制裝置500。在本實施例中，所述電子裝置可例如為筆記型電腦，而風扇模組50則可為用以對電子裝置內的中央處理單元(CPU)或電源供應單元(PSU)等電子元件進行散熱的風扇模組。在圖5中是繪示為對CPU散熱為例，但本發明不僅限於此。
風扇本體FB具有出風管道FT，並且出風管道FT上具有消音開口SOP。風扇本體FB可在運作時藉由輪轂帶動扇葉旋轉而擾動空氣，以進一步使空氣形成氣流而通過出風管道FT傳送至風扇模組100所對應的電子元件(於此為CPU)。對比前述實施例來看，由於扇葉帶動氣流時會產生人耳可察覺的振動頻率，因此風扇本體FB可視為前述的噪音發生源，而出風管道FT則可視為前述的聲音傳導管道。
本實施例的噪音抑制裝置500包括共振器510、導熱元件520以及熱電元件530。其中，共振器510與熱電元件530的配置如前述實施例所述。
導熱元件520是用以作為指示電子裝置運作狀態的狀態 指示單元，並且連接在電子裝置與熱電元件530之間。由於本實施例的風扇模組50是繪示為針對電子裝置內的CPU進行散熱，因此風扇本體FB的轉速會直接關連於CPU的溫度，故本實施例的導熱元件520是繪示為連接在CPU與熱電元件530之間為例。
導熱元件520可以將CPU的熱能作為控制訊號Sc傳導至熱電元件530，使得熱電元件530的溫度會隨著CPU溫度上升，並且對應發生形變。更具體地說，由於在一般風扇模組50的轉速控制中，其會根據CPU溫度決定是否提升其轉速。而當風扇轉速提升時，即會造成噪音頻率提高而令使用者所感受到的噪音變得較為明顯。因此，在本實施例中，噪音抑制裝置500可藉由隨著CPU溫度發生形變的熱電元件530來調整共振器510的共振體積，藉以抵銷風扇本體FB所產生的噪音。換言之，在本實施例中主要是以溫度與熱能作為控制訊號Sc來控制熱電元件530的形變量。在此控制方式下，共振器510的共振體積會隨著CPU溫度而同步地/隨動地改變。
除此之外，共振器510與熱電元件530的具體運作可參照前述實施例，於此不再贅述。
請參照圖6，本實施例的風扇模組60同樣適於為電子裝置散熱，其包括風扇本體FB以及噪音抑制裝置600。有關於風扇本體FB的配置如前述實施例所述。
本實施例的噪音抑制裝置600包括共振器610、控制晶片620以及熱電元件630。其中，共振器610與熱電元件630的配置 如前述實施例所述。
控制晶片620是用以作為指示電子裝置運作狀態的狀態指示單元。由於一般電子裝置中本身即具有控制風扇模組60運作與轉速的硬體，因此本實施例的控制晶片620可以利用電子裝置中既有的硬體來實現。其中，控制晶片620可例如包括有感測器622以及處理器624。
在本實施例中，感測器622可用以感測風扇本體FB的風扇轉速SPD_F，並且據以產生指示風扇轉速的訊號給處理器624。處理器624則會根據從感測器622所接收到之指示不同風扇轉速SPD_F的訊號，對應產生具有不同準位電壓Vspd，並且將電壓Vspd作為控制訊號Sc以透過訊號線傳導至熱電元件630。因此，在本實施例中，噪音抑制裝置600可藉由風扇轉速SPD_F發生形變的熱電元件630來調整共振器610的共振體積，藉以抵銷風扇本體FB所產生的噪音。換言之，在本實施例中主要是以電壓Vspd作為控制訊號Sc來控制熱電元件630的形變量。
相較於以溫度作為控制訊號Sc來控制熱電元件530的形變量而言，本實施例以電壓訊號進行控制可以達到更加精密且多段的控制變化，使得噪音抑制的效果可以進一步提高。舉例來說，在一範例實施例中，控制晶片620可以根據不同的風扇轉速區間提供步階式的電壓Vspd給熱電元件630，使得熱電元件630可反應於電壓Vspd而在不同的風扇轉速區間內，以段差式的方式調整共振器610的共振體積。例如：控制晶片620可在轉速為 60rpm~200rpm時提供5V電壓；在轉速為200rpm~500rpm時提供10V電壓；以及在轉速500rpm~1000rpm時提供15V電壓，以此類推。
當然，以電壓訊號作為控制訊號Sc時同樣也可實現類似以溫度控制之隨動控制共振體積的效果。舉例來說，在另一範例實施例中，控制晶片620可以將不同的風扇轉速以映射函數轉換為對應的電壓Vspd值，使得共振器610的共振體積會隨著風扇轉速而同步地/隨動地改變。本發明不以此為限。
綜上所述，本發明提出一種噪音抑制裝置及應用其之風扇模組。所述噪音抑制裝置利用熱電元件會隨熱或電壓而發生形變的特性，通過在共振器中配置熱電元件來調變共振器的共振體積，使得共振器的共振頻率可隨著噪音頻率而改變，進而達成吸音與降噪的效果。
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。
100：噪音抑制裝置 110：共振器 120：狀態指示單元 130：熱電元件 NGS：噪音發生源 NST：聲音傳導管道 Sc：控制訊號

Claims (15)

  1. 一種噪音抑制裝置，適於抑制一噪音發生源所產生的噪音，該噪音抑制裝置包括：一共振器，配置於該噪音發生源的一聲音傳導管道上，其中該共振器包括一腔體與設置於該腔體中的一隔板；一狀態指示單元，用以依據該噪音發生源的運作狀態產生一控制訊號，包括一導熱元件，其中該導熱元件連接於該噪音發生源與一第一熱電元件之間，用以將該噪音發生源的熱能作為該控制訊號傳導至該第一熱電元件；以及該第一熱電元件，配置於該共振器中，其中該第一熱電元件的第一端固設於該腔體的側壁，並且該第一熱電元件的第二端連接該隔板，該第一熱電元件反應於該控制訊號而隨該噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以位移該隔板而改變該共振器的一共振體積，從而使該共振器的一共振頻率趨近於該噪音發生源的一噪音頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的噪音抑制裝置，其中該共振器更包括：一頸部通道，其一端連接該腔體的開口，且其另一端連接該聲音傳導管道；以及一彈性件，其一端連接該腔體的底部，且其另一端連接該隔板， 其中，該腔體中的空間分隔為由該腔體的底部與該隔板所包圍成的一第一空間，以及與該第一空間相對之一第二空間，其中，該第一熱電元件配置於該第一空間中，並且該共振體積由該第二空間決定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的噪音抑制裝置，其中該第一熱電元件的第一端通過一穿透該腔體的側壁的訊號線與該狀態指示單元連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的噪音抑制裝置，其中該第一熱電元件包括：一第一金屬元件，具有一第一膨脹係數；以及一第二金屬元件，具有一第二膨脹係數，其中，該第二金屬元件黏合於該第一金屬元件，並且與該隔板連接，其中，該第二膨脹係數大於該第一膨脹係數。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的噪音抑制裝置，更包括：一遮蔽件，設置於該頸部通道中；以及一第二熱電元件，連接該遮蔽件，用以反應於該控制訊號而隨該噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以令該遮蔽件阻隔或開啟該頸部通道。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的噪音抑制裝置，其中該第二熱電元件的形變程度與該第一熱電元件不同。
  7. 一種風扇模組，適於為一電子裝置散熱，該風扇模組包括：一風扇本體，具有一出風管道，其中該出風管道上具有一消音開口；以及一噪音抑制裝置，包括：一共振器，配置於該出風管道的消音開口上，其中該共振器包括一腔體與設置於該腔體中的一隔板，一狀態指示單元，用以依據該風扇本體與該電子裝置至少其中之一的運作狀態產生一控制訊號，包括一導熱元件，其中該導熱元件連接於該電子裝置與一第一熱電元件之間，用以將該電子裝置的熱能作為該控制訊號傳導至該第一熱電元件；以及該第一熱電元件，配置於該共振器中，其中該第一熱電元件的第一端固設於該腔體的側壁，並且該第一熱電元件的第二端連接該隔板，該第一熱電元件反應於該控制訊號而隨該風扇本體與該電子裝置至少其中之一的運作狀態產生形變，藉以位移該隔板而改變該共振器的一共振體積，從而使該共振器的一共振頻率趨近於該風扇本體的一噪音頻率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的風扇模組，其中該風扇本體的運作狀態包括一風扇轉速，以及該電子裝置的運作狀態包括一運作溫度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的風扇模組，其中該共振器更包括： 一頸部通道，其一端連接該腔體的開口，且其另一端連接該出風管道的消音開口；以及一彈性件，其一端連接該腔體的底部，且其另一端連接該隔板，其中，該隔板將該腔體中的空間分隔為由該腔體的底部與該隔板所包圍成的一第一空間，以及與該第一空間相對之一第二空間，其中，該第一熱電元件配置於該第一空間中，並且該共振體積由該第二空間決定。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的風扇模組，其中該第一熱電元件的第一端通過一穿透該腔體的側壁的訊號線與該狀態指示單元連接。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的風扇模組，其中該第一熱電元件包括：一第一金屬元件，具有一第一膨脹係數；以及一第二金屬元件，具有一第二膨脹係數，其中，該第二金屬元件黏合於該第一金屬元件，並且與該隔板連接，其中，該第二膨脹係數大於該第一膨脹係數。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的風扇模組，其中該噪音抑制裝置更包括：一遮蔽件，設置於該頸部通道中；以及 一第二熱電元件，連接該遮蔽件，用以反應於該控制訊號而隨該噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以令該遮蔽件阻隔或開啟該頸部通道。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的風扇模組，其中該第二熱電元件的形變程度與該第一熱電元件不同。
  14. 一種噪音抑制裝置，適於抑制一噪音發生源所產生的噪音，該噪音抑制裝置包括：一共振器，配置於該噪音發生源的一聲音傳導管道上，其中該共振器包括一腔體與設置於該腔體中的一隔板；一狀態指示單元，用以依據該噪音發生源的運作狀態產生一控制訊號，包括一控制晶片，其中該控制晶片用以根據該噪音產生源的不同運作狀態對應產生具有不同準位的電壓，並且將該電壓作為該控制訊號傳導至一第一熱電元件；以及該第一熱電元件，配置於該共振器中，其中該第一熱電元件的第一端固設於該腔體的側壁，並且該第一熱電元件的第二端連接該隔板，該第一熱電元件反應於該控制訊號而隨該噪音發生源的運作狀態產生形變，藉以位移該隔板而改變該共振器的一共振體積，從而使該共振器的一共振頻率趨近於該噪音發生源的一噪音頻率。
  15. 一種風扇模組，適於為一電子裝置散熱，該風扇模組包括：一風扇本體，具有一出風管道，其中該出風管道上具有一消 音開口；以及一噪音抑制裝置，包括：一共振器，配置於該出風管道的消音開口上，其中該共振器包括一腔體與設置於該腔體中的一隔板；一狀態指示單元，用以依據該風扇本體與該電子裝置至少其中之一的運作狀態產生一控制訊號，包括一控制晶片，其中該控制晶片用以根據該風扇本體的不同風扇轉速對應產生具有不同準位的電壓，並且將該電壓作為該控制訊號傳導至一第一熱電元件；以及該第一熱電元件，配置於該共振器中，其中該第一熱電元件的第一端固設於該腔體的側壁，並且該第一熱電元件的第二端連接該隔板，該第一熱電元件反應於該控制訊號而隨該風扇本體與該電子裝置至少其中之一的運作狀態產生形變，藉以位移該隔板而改變該共振器的一共振體積，從而使該共振器的一共振頻率趨近於該風扇本體的一噪音頻率。
TW105103915A 2016-02-05 2016-02-05 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組 TWI598031B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105103915A TWI598031B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組
CN201610121063.1A CN107044449B (zh) 2016-02-05 2016-03-03 噪音抑制装置及应用其的风扇模块
US15/145,810 US10408230B2 (en) 2016-02-05 2016-05-04 Noise suppression apparatus and fan module using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105103915A TWI598031B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201729668A TW201729668A (zh) 2017-08-16
TWI598031B true TWI598031B (zh) 2017-09-01

Family

ID=59497514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105103915A TWI598031B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10408230B2 (zh)
CN (1) CN107044449B (zh)
TW (1) TWI598031B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI705188B (zh) * 2018-08-01 2020-09-21 緯創資通股份有限公司 風扇系統與風扇系統的抑音方法
IT201900010446A1 (it) 2019-06-28 2020-12-28 Phononic Vibes S R L Ventilatore comprendente un elemento di attenuazione acustica
CN112611106A (zh) * 2020-12-31 2021-04-06 青岛海尔空调电子有限公司 降噪装置、空调器及其降噪方法
JP7046238B1 (ja) 2021-01-14 2022-04-01 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 電子機器

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3591960A (en) * 1969-08-19 1971-07-13 Nasa Thermostatic actuator
JPS5412099Y2 (zh) * 1974-11-12 1979-05-29
SU681482A1 (ru) * 1978-03-13 1979-08-25 Предприятие П/Я А-1836 Объемный резонатор
SU681477A1 (ru) * 1978-03-23 1979-08-25 Предприятие П/Я В-2058 Настраиваема резонансна система
US4546733A (en) * 1983-03-22 1985-10-15 Nippondenso Co., Ltd. Resonator for internal combustion engines
DE3414864A1 (de) * 1984-04-19 1985-10-31 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Anordnung zur temperaturkompensation eines hohlraumresonators
JPH09209980A (ja) * 1996-02-01 1997-08-12 Nippon Soken Inc 消音器付電動エアポンプ
JP2939940B2 (ja) * 1996-07-09 1999-08-25 日本電気株式会社 ファン音消音装置
US5930371A (en) * 1997-01-07 1999-07-27 Nelson Industries, Inc. Tunable acoustic system
DE19747847A1 (de) * 1997-10-30 1999-05-06 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Temperaturkompensation eines Hohlleiterbauelements
DE10247550A1 (de) 2002-10-11 2004-04-22 Werner, Jürgen Radialgebläse für Laub- und Abfallsauger, Laubbläser oder Laubladegeräte
US20050161280A1 (en) * 2002-12-26 2005-07-28 Fujitsu Limited Silencer and electronic equipment
US6792907B1 (en) 2003-03-04 2004-09-21 Visteon Global Technologies, Inc. Helmholtz resonator
US7757808B1 (en) * 2009-02-04 2010-07-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Noise reduction system
US8408358B1 (en) * 2009-06-12 2013-04-02 Cornerstone Research Group, Inc. Morphing resonators for adaptive noise reduction
US8362853B2 (en) * 2009-06-19 2013-01-29 Qualcomm Incorporated Tunable MEMS resonators
CN103836006B (zh) * 2012-11-26 2016-09-14 深圳兴奇宏科技有限公司 风扇噪音及振动消除系统
CN203130218U (zh) * 2013-03-21 2013-08-14 华电分布式能源工程技术有限公司 一种圆腔消声器
US9135908B2 (en) * 2013-05-20 2015-09-15 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Dual resonator chamber with variable volume
EP3182008A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-21 Ansaldo Energia IP UK Limited Helmholtz damper for a gas turbine and gas turbine with such helmholtz damper

Also Published As

Publication number Publication date
US20170227019A1 (en) 2017-08-10
TW201729668A (zh) 2017-08-16
US10408230B2 (en) 2019-09-10
CN107044449B (zh) 2019-03-15
CN107044449A (zh) 2017-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI598031B (zh) 噪音抑制裝置及應用其之風扇模組
CN104205870B (zh) 用于重现声信号的装置及冷却音箱的方法
Ma et al. Investigation of a piezoelectric fan embedded in a heat sink
US8561756B2 (en) Acoustic ports aligned to create free convective airflow
KR20130111148A (ko) 방열 모듈
US9410557B2 (en) Cooling fan with variable blade surface area
WO2017190454A1 (zh) 移动终端
JP2016517566A (ja) コンピュータデバイス内の集積回路を冷却するシステム
US20140226282A1 (en) Heat dissipating apparatus and electronic device
TW201526770A (zh) 散熱裝置及其控制方法
US20180135654A1 (en) Centrifugal fan module
TW200839103A (en) Fan system containing fan control apparatus and fan control method
JP2019016252A (ja) 温度管理システム、情報処理装置および制御方法
US8971043B2 (en) Management of exterior temperatures encountered by user of a portable electronic device in response to an inferred user contact with the portable electronic device
JP4084331B2 (ja) 電子機器の放熱構造及び放熱器
US9291400B2 (en) Management of exterior temperatures encountered by user of a portable electronic device using multiple heat-rejection elements
US20160150674A1 (en) Management of exterior temperatures encountered by user of a portable electronic device
JP3746940B2 (ja) 対流装置、対流式放熱装置及び対流式オーブン
Yu et al. Effect of internal resistance of a Helmholtz resonator on acoustic energy reduction in enclosures
TWI705188B (zh) 風扇系統與風扇系統的抑音方法
US20070146993A1 (en) Method, apparatus and computer system for enhancement of thermal energy transfer
Ma et al. Study of an LED device with vibrating piezoelectric fins
US20230146797A1 (en) Portable electronic device
WO2021244220A1 (zh) 散热组件、散热结构以及散热方法、电子设备和装置
Baskaran et al. Effects of upstream pipe length on pipe-cavity jet noise