TWI487838B - 散熱裝置及其氣流產生器 - Google Patents

Description

散熱裝置及其氣流產生器

本發明涉及一種散熱裝置，尤其涉及一種用於電子裝置中對發熱電子元件進行散熱的散熱裝置及其所採用的氣流產生器。

在電子裝置例如電腦中，常採用一散熱裝置對其內部的電子元件如CPU進行散熱。該散熱裝置包括一設於電子元件上的散熱器及設於散熱器上的一散熱風扇，該散熱器具有複數散熱片，散熱風扇運轉產生氣流並吹向散熱片，以將傳至散熱片的熱量帶走。

然而，當散熱風扇以較高的速度運轉時，容易產生噪音並且有可能造成運轉不穩定。另外，散熱風扇中，為達到一定風量，馬達必需具備相應的尺寸大小，從而無法滿足電子裝置朝向輕薄化方向發展的要求。

有鑒於此，有必要提供一種適合進行微型化設計且具有較好靜音效果的氣流產生器，並提供一種使用該氣流產生器的散熱裝置。

一種氣流產生器，包括一殼體及設於該殼體內的複數氣流產生單元，其中每一氣流產生單元包括一箱體、一振膜及一驅動件，該振膜設於該箱體內並將該箱體的內部空間分隔成一第一腔室與一第二腔室，該第二腔室藉由一氣孔與外界連通，該振膜在該驅動 件的作用下壓縮第二腔室內的氣體並產生由該氣孔向外噴出的一氣流。

一種散熱裝置，包括一散熱器及設於該散熱器上的一氣流產生器。該氣流產生器包括一殼體及設於該殼體內的複數氣流產生單元，其中每一氣流產生單元包括一箱體、一振膜及一驅動件，該振膜設於該箱體內並將該箱體的內部空間分隔成一第一腔室與一第二腔室，該第二腔室藉由一氣孔與外界連通，該振膜在該驅動件的作用下壓縮第二腔室內的氣體並產生由該氣孔噴向散熱器的一氣流。

上述散熱裝置的氣流產生器中，藉由驅動件帶動振膜運動而產生氣流，無需像散熱風扇一樣設置馬達、轉子等零件，因此具有較好的靜音效果。該氣流產生單元結構簡單，適合進行薄型化設計。

100、100a‧‧‧散熱裝置

10‧‧‧散熱器

20、20a‧‧‧氣流產生器

11‧‧‧吸熱底板

12‧‧‧散熱片

13‧‧‧氣流通道

14‧‧‧安裝部

15‧‧‧安裝孔

30‧‧‧殼體

40、40a‧‧‧氣流產生單元

31‧‧‧底座

311‧‧‧氣孔

32‧‧‧上蓋

321‧‧‧頂板

322‧‧‧側壁

323‧‧‧安裝部

324‧‧‧通孔

325‧‧‧支撐元件

101‧‧‧鎖合件

41‧‧‧箱體

42‧‧‧振膜

43、43a‧‧‧驅動件

431‧‧‧軟鐵

432‧‧‧線圈

433‧‧‧磁體

44‧‧‧開口

411‧‧‧第一腔室

412‧‧‧第二腔室

A、B‧‧‧虛線

102‧‧‧第一氣流

103‧‧‧第二氣流

104‧‧‧箭頭

圖1為本發明散熱裝置的一較佳實施例組裝圖。

圖2為圖1所示散熱裝置的立體分解圖。

圖3為圖2所示散熱裝置中的氣流產生器的立體分解圖。

圖4為圖3的倒視圖。

圖5為圖1所示散熱裝置沿V-V線的剖視圖。

圖6為顯示圖1所示散熱裝置工作過程的一示意圖。

圖7為顯示圖1所示散熱裝置工作過程的又一示意圖。

圖8為顯示圖1所示散熱裝置工作過程的再一示意圖。

圖9為本發明散熱裝置的氣流產生器的另一實施例的剖視圖。

如圖1與圖2所示為本發明散熱裝置100的一較佳實施例。該散熱裝置100包括一散熱器10及設於該散熱器10上的一氣流產生器20。

該散熱器10包括一吸熱底板11及設置於該吸熱底板11上的複數散熱片12。該吸熱底板11用於與一熱源如一電子元件接觸以吸收熱量。該等散熱片12相互平行設置，且於相鄰兩散熱片12之間形成的氣流通道13。散熱器10的四個角的位置分別具有一安裝部14，每一安裝部14上設有一安裝孔15。

請一併參閱圖3與圖4，該氣流產生器20包括一殼體30及設於該殼體30內的複數氣流產生單元40。該殼體30包括一底座31及蓋設於該底座31上的一上蓋32。該上蓋32具有一頂板321及由該頂板321的周緣向下延伸的一側壁322。該上蓋32的四個角的位置分別具有一安裝部323，每一安裝部323上設有一通孔324。另外，上蓋32的每一安裝部323的下側對應通孔324的位置設有一支撐元件325如一凸台。當氣流產生器20安裝於散熱器10上時，該等支撐元件325對應設於散熱器10的安裝部14上，並使殼體30上的通孔324分別對準散熱器10的安裝孔15，藉由四個鎖合件101如螺桿分別穿過殼體30上的通孔324並與散熱器10的安裝孔15接合，從而將氣流產生器20與散熱器10固定在一起。由於散熱器10與氣流產生器20之間設有支撐元件325，從而在散熱器10與氣流產生器20之間形成一間隔。

請一併參閱圖5，該等氣流產生單元40均收容於由該底座31與上 蓋32合圍形成的一收容空間內，並呈陣列分佈。每一氣流產生單元40包括一矩形的箱體41、設於該箱體41內一振膜42、及設於該振膜42上的一驅動件43。該箱體41具有一朝下的開口44(圖4所示)。殼體30的底座31貼設於該等氣流產生單元40的底部，且該底座31上於對應每一氣流產生單元40的驅動件43的位置設有一圓形的氣孔311。

該振膜42呈水平設置於箱體41內，並將箱體41內的空間隔離成一第一腔室411與一第二腔室412。該第一腔室411與第二腔室412分別位於振膜42的上、下兩側，且該第二腔室412藉由該氣孔311與外界連通。該驅動件43設於該振膜42上並位於振膜42的中間位置。該驅動件43可產生週期性的運動，從而帶動該振膜42上、下振動。本實施例中，該驅動件43為一壓電片(以下同樣以43標示)，該壓電片43可藉由粘接的方式與振膜42結合。所述壓電片43係由具有壓電效應的材料製成，如陶瓷、聚合物或複合材料等。該壓電片43在交流電壓的驅動下能夠在其厚度方向產生交替的彎曲變形，從而帶動振膜421產生上、下振動。

該氣流產生器20工作時，藉由對每一氣流產生單元40的壓電片43(即驅動件)施加交流電壓，使得壓電片43在其厚度方向產生交替的彎曲變形，並帶動該振膜42產生週期性的上、下振動，從而反復地對箱體41的第二腔室412內的氣體進行壓縮，以在底座31的氣孔311處產生噴向散熱器10的高速氣流，該高速氣流快速進入散熱器10的氣流通道13內並與散熱片12進行熱交換，從而將傳至散熱片12的熱量帶走。

請參閱圖6-8，下面以單個氣流產生單元40的一個運動週期具體 說明氣流的產生過程。

氣流的產生過程可劃分為三個階段。在第一階段，對該氣流產生單元40的壓電片43施加一正電壓(或負電壓)，使該壓電片43產生向下彎曲變形，並由該壓電片43帶動振膜42向下彎曲以壓縮第二腔室412。如圖6所示，該振膜42由初始水平位置運動至圖中虛線A所示位置的過程中，第二腔室412內的氣體被壓縮並向氣孔311運動，從而形成由氣孔311流向散熱器10的一第一氣流102，該第一氣流102沿散熱片12之間的氣流通道13向前運動並與散熱片12進行熱交換以將傳至散熱片12的熱量帶走。

在第二階段，對該氣流產生單元40的壓電片43施加一相反的電壓，使該壓電片43產生向上彎曲變形，在該壓電片43的驅動作用下，該振膜42由圖6虛線A所示位置運動返回至圖7所示的水平位置。在此過程中，進入散熱器10的氣流通道13內的第一氣流102繼續向前運動，同時，氣流產生器20與散熱器10的間隙之間的空氣在靠近氣孔311的位置被吸入至散熱器10的氣流通道13內並形成一第二氣流103，該第二氣流103的流量可高達第一氣流102的十倍。

在第三階段，該振膜42繼續向上彎曲變形，並由圖7所示的水平位置運動至圖8中虛線B所示的位置。在此過程中，第一腔室411的體積被壓縮，而第二腔室412的體積則被擴張，氣流產生器20與散熱器10的間隙之間的空氣經氣孔311被吸入至第二腔室412內(如圖8中箭頭104所示)，以供下一運動週期中使用，進入散熱器10的氣流通道13內的第二氣流103則繼續向前運動，並推動第一氣流102向前運動，該第一氣流102在接近散熱器10的吸熱底板 11處向兩側流動。

該氣流產生單元40中，藉由壓電片43帶動振膜42反復地進行上述週期性運動，從而源源不斷地產生吹向散熱器10的氣流，以將散熱器10上的熱量帶走。另外，藉由對壓電片43上施加不同週期的交流電壓，可控制所產生的氣流的流量大小，以使氣流得到充分地利用。

該散熱裝置100中，藉由氣流產生器20提供氣流來吹拂散熱器10以帶走散熱器10的熱量。該氣流產生器20中的氣流產生單元40的數量可根據要求進行選擇。該氣流產生單元40中無需像散熱風扇一樣設置馬達、轉子等零件，因此具有較好的靜音效果。該氣流產生單元40結構簡單，適合進行薄型化設計。

該散熱裝置100中，氣流產生器20的的氣流產生單元40的驅動件43為壓電片，該驅動件43還可以為其他元件。

如圖9所示為本發明散熱裝置100a的另一實施例，該散熱裝置100a亦包括散熱器10與氣流產生器20a，該氣流產生器20a與上一實施例中的氣流產生器20的區別僅在於氣流產生單元40a所使用的驅動件43a不同。本實施例中，每一氣流產生單元40a的振膜42上所設的驅動件43a包括一軟鐵431、環繞於該軟鐵431周圍的一線圈432及一磁體433，該線圈432可以直接纏繞於該軟鐵431上或設於該振膜42上。該等氣流產生單元40的線圈432相互串接並與外部的控制電路相連。該磁體433位於第一腔室411內，該磁體433設於箱體41上並與該軟鐵431呈相對設置。該驅動件43a的元件的位置關係亦可以進行對換，即將磁體433設於振膜42上，而將軟鐵431與線圈432設於該箱體41上。

該氣流產生器20a工作時，藉由對每一氣流產生單元40a的驅動件43a的線圈432通入交變電流，以對軟鐵431進行磁化。當向線圈432中通入一正向電流時，軟鐵431被磁化且其極性與磁體433的極性相反，此時軟鐵431與與磁體433相互排斥，由於磁體433固定於箱體41上，軟鐵431在排斥力的作用下遠離磁體433運動，從而帶動振膜42向下運動。相反地，當向線圈432中通入一反向電流時，軟鐵431被磁化且其極性與磁體433的極性相同，此時軟鐵431與與磁體433相互吸引，軟鐵431在吸力的作用下朝向磁體433運動，從而帶動振膜42向上運動。本實施例中的每一氣流產生單元40a在一個運動週期內的氣流產生過程與圖6-8中所示的產生過程相同。另外，藉由對線圈432中通入不同週期的交變電流，可控制振膜42的振動幅度，從而控制所產生的氣流的流量大小，以使氣流得到充分地利用。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧散熱器

13‧‧‧氣流通道

31‧‧‧底座

311‧‧‧氣孔

32‧‧‧上蓋

325‧‧‧支撐元件

41‧‧‧箱體

42‧‧‧振膜

43‧‧‧驅動件

411‧‧‧第一腔室

412‧‧‧第二腔室

Claims (10)

1. 一種氣流產生器，包括一殼體及設於該殼體內的複數氣流產生單元，其改良在於：每一氣流產生單元包括一箱體、一振膜及一驅動件，該振膜設於該箱體內並將該箱體的內部空間分隔成一第一腔室與一第二腔室，該第一腔室為一密封的腔體，該第二腔室藉由一位於其下方中部的氣孔與外界連通，該驅動器正對該氣孔，該振膜在該驅動件的作用下壓縮第二腔室內的氣體並產生由該氣孔向外噴出的一氣流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣流產生器，其中該驅動件為設於振膜上的一壓電片。
3. 如申請專利範圍第1項所述之氣流產生器，其中該驅動件包括一軟鐵、環繞於該軟鐵周圍的一線圈、及一磁體，該軟鐵設於振膜或箱體其中之一上，該磁體相對設於未設置該軟鐵的振膜或箱體其中之一上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之氣流產生器，其中該軟鐵設於該振膜，該磁體設於該箱體上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之氣流產生器，其中該線圈纏繞於該軟鐵上或設於該振膜上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣流產生器，其中該殼體包括一底座及蓋設於該底座上的一上蓋，所述氣流產生單元設於該底座與上蓋之間，每一氣流產生單元朝向底座設有一開口，所述氣孔設於該底座上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣流產生器，其中所述氣流產生單元呈陣列分佈。
8. 一種散熱裝置，包括一散熱器，基特徵在於：該散熱裝置還包括如申請專利範圍第1-7項中任意一項所述之氣流產生器，該氣流產生器設於該散 熱器上，所述氣孔與散熱器相對。
9. 如申請專利範圍第8項所述之散熱裝置，其中該散熱器包括一吸熱底板及設於該吸熱底板上的複數散熱片，相鄰兩散熱片之間形成一氣流通道，所述氣孔與氣流通道相對。
10. 如申請專利範圍第8項所述之散熱裝置，其中該氣流產生器與散熱器之間形成一間隔。