CN116700437A - 具散热和降噪功能的电子***和相关声学滤波器 - Google Patents

具散热和降噪功能的电子***和相关声学滤波器 Download PDF

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Abstract

一种具散热和降噪功能的电子***和相关声学滤波器。电子***包含***出风口、散热片、风扇和声学滤波器。声学滤波器设置在***出风口和散热片之间，其包含前管道、后管道和单膨胀室。前管道的收音口气密连结至散热片，而后管道的出音口气密连结至***出风口。单膨胀室连接至前管道和后管道，且位于前管道的出音口和后管道的收音口之间。单膨胀室的腔体截面积大于风扇出风口的截面积以产生一截止频率以下的反射声波，进而抵消风扇所产生的噪音。

Description

具散热和降噪功能的电子***和相关声学滤波器
技术领域
本发明提供一种电子***和相关声学滤波器，尤指一种具散热和降噪功能的电子***和相关声学滤波器。
背景技术
在现代化的信息社会，电脑***已经成为多数人不可或缺的信息工具。为了避免元件因过热而发生功率降低或是毁损，电脑***一般会使用风扇来提供散热功能，以将装置内部所产生的热量排出或是将装置外部的冷空气吸入。
风扇的转速和静压决定了风扇的空气流量，风扇运转时的噪音大约和其转速的五次方根成正比，转速越快散热能力越强，但造成的噪音越大。随着中央处理器的功能越来越强，装置内部所产生的废热也因此增加，加上微型化的趋势会降低热流效率，如何兼顾散热和降噪是重要课题。
发明内容
本发明提供一种具散热和降噪功能的电子***，其包含一***出风口、一散热片、一风扇，以及一声学滤波器。该声学滤波器设置在该***出风口和该散热片之间，其包含一前管道、一后管道和一单膨胀室。该前管道包含气密连结至该散热片的一第一收音口和一第一出音口。该后管道包含一第二收音口和气密连结至该***出风口的一第二出音口。该单膨胀室连接至该前管道和该后管道，且位于该前管道的第一出音口和该后管道的第二收音口之间，其中该单膨胀室的腔体截面积大于该风扇出风口的截面积以产生具一截止频率的反射声波，进而抵消该风扇所产生的噪音。
本发明另提供一种具降噪功能的声学滤波器，其包含一前管道、一后管道和一单膨胀室。该前管道包含一第一收音口和一第一出音口，其中该第一收音口气密连结至一电子***的一散热片。该后管道包含一第二收音口和一第二出音口，其中该第二出音口气密连结至该电子***的一***出风口。该单膨胀室连接至该前管道和该后管道，且位于该前管道的第一出音口和该后管道的第二收音口之间，其中该单膨胀室的腔体截面积大于该电子***的一风扇出风口的截面积以产生具一截止频率的反射声波，进而抵消该风扇所产生的噪音。
附图说明
图1为本发明实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器的示意图。
图2A为图1所示的声学滤波器的上视图。
图2B为图1所示的声学滤波器的侧视图。
图2C为图1所示的声学滤波器的侧视图。
图3为本发明另一实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器的示意图。
图4A为图3所示的声学滤波器的上视图。
图4B为图3所示的声学滤波器的侧视图。
图4C为图3所示的声学滤波器的侧视图。
图5为本发明另一实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器的示意图。
图6为本发明另一实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器的示意图。
图7为本发明实施例中一种具散热和降噪功能的电子***的示意图。
图8A-图8C为本发明实施例中声学滤波器运行时的等效电路图。
其中，附图标记说明如下：
5：吸音材料
10、20、30、40：声学滤波器
50：处理器
60：风扇
70：散热片
80：导热管
100：电子***
FT1、FT2：前管道
BT1、BT2：后管道
OC1、OC2：单膨胀室
L1-L3：长度
W1-W3：宽度
H1-H3：高度
AIN1：前管道的第一收音口
AOUT1：前管道的第一出音口
AIN2：后管道的第二收音口
AOUT2：后管道的第二出音口
SOUT：***出风口
NS：风扇噪音
NS’：衰减噪音
R1、R2：电阻
L1、L2：电感
Ca：电容
具体实施方式
图1为本发明实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器10的示意图。图2A为本发明实施例中声学滤波器10的上视图(X-Y平面)。图2B为本发明实施例中声学滤波器10的侧视图(Y-Z平面)。图2C为本发明实施例中声学滤波器10的侧视图(X-Z平面)。
如图1和图2A-图2C所示，声学滤波器10包含一前管道FT1、一后管道BT1，以及一单膨胀室OC1。在说明声学滤波器10的结构时，代表长宽高的三边是分别平行X轴、Y轴和Z轴的方向，其中前管道FT1的长度、宽度和高度分别由L1、W1和H1来标示，后管道BT1的长度、宽度和高度分别由L2、W2和H2来标示，而单膨胀室OC1的长度、宽度和高度分别由L3、W3和T3来标示。AIN1代表前管道FT1的入口，也是声学滤波器10的前管道的第一收音口，其截面积由前管道FT1的宽度和高度来定义，亦即声学滤波器10的前管道的第一收音口AIN1截面积为W1*H1。AOUT2代表后管道BT1的出口，也是声学滤波器10的后管道的第二出音口，其截面积由后管道BT1的宽度和高度来定义，亦即声学滤波器10的后管道的第二出音口AOUT1截面积为W2*H2。在图1和图2A-图2C所示的实施例中，声学滤波器10为对称结构，其中前管道FT1的入口中心轴和后管道BT1的出口中心轴对应至单膨胀室OC1的腔体中心轴。
图3为本发明实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器20的示意图。图4A为本发明实施例中声学滤波器20的上视图(X-Y平面)。图4B为本发明实施例中声学滤波器20的侧视图(Y-Z平面)。图4C为本发明实施例中声学滤波器20的侧视图(X-Z平面)。
如图3和图4A-图4C所示，声学滤波器20包含一前管道FT2、一后管道BT2，以及一单膨胀室OC2。在说明声学滤波器20的结构时，代表长宽高的三边是分别平行X轴、Y轴和Z轴的方向，其中前管道FT2的长度、宽度和高度分别由L1、W1和H1来标示，后管道BT2的长度、宽度和高度分别由L2、W2和H2来标示，而单膨胀室OC2的长度、宽度和高度分别由L3、W3和T3来标示。AIN1代表前管道FT2的入口，也是声学滤波器20的前管道的第一收音口，其截面积由前管道FT2的宽度和高度来定义，亦即声学滤波器20的前管道的第一收音口AIN1截面积为W1*H1。AOUT2代表后管道BT2的出口，也是声学滤波器20的后管道的第二出音口，其截面积由后管道BT2的宽度和高度来定义，亦即声学滤波器20的后管道的第二出音口AOUT2截面积为W2*H2。在图3和图4A-图4C所示的实施例中，声学滤波器20为非对称结构，其中前管道FT2的入口中心轴和后管道BT2的出口中心轴并未对应至单膨胀室OC2的腔体中心轴。
图5为本发明另一实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器30的示意图。图6为本发明另一实施例中一种可提供降噪功能的声学滤波器40的示意图。声学滤波器30的结构和声学滤波器10相同，而声学滤波器40的结构和声学滤波器20相同，在此不另加赘述，且图5和图6省略相关尺寸的标示。然而，声学滤波器30和40另包含吸音材料5，例如可设置在单膨胀室OC1和OC2上。在一实施例中，吸音材料5可包含各式泡棉、玻璃纤维棉及岩棉等。然而，吸音材料5的种类和设置位置并不限定本发明的范畴。
图7为本发明实施例中一种具散热和降噪功能的电子***100的示意图。电子***100包含声学滤波器10、20、30或40、一处理器50、一风扇60、一散热片70，以及一导热管80。处理器50可控制电子***100中各元件的运行，其为主要废热来源。散热片70和导热管80可将处理器50产生的热能导向电子***100的***出风口SOUT，再由风扇60加以排出。声学滤波器10、20、30或40设置在电子***100的***出风口SOUT和散热片70之间，可降低风扇60运行时所产生的噪音NS。声学滤波器10/20/30/40中单膨胀室OC1/OC2的腔体中心对应至风扇60的中心轴。
风扇60运行时所产生的噪音NS在经过散热片70后，再被声学滤波器10、20、30或40进行降噪处理，使得抵达电子***100的***出风口SOUT的为衰减噪音NS’，其中衰减噪音NS’的声压(dBSPL)低于噪音NS的声压。在本发明中，声学滤波器10、20、30或40的前管道的第一收音口AIN1气密连结至散热片70，而声学滤波器10、20、30或40的后管道的第二出音口AOUT2气密连结至电子***100的***出风口SOUT，使得风扇60的噪音NS能由三维度变成一维的管道噪音。此外，声学滤波器10、20、30和40的前管道的第一收音口AIN1和后管道的第二收音口AIN2可和风扇60具相同截面积，因此不会影响风扇60的散热效果。
图8A-图8C为本发明实施例中声学滤波器10/20/30/40运行时的等效电路图。由于本发明声学滤波器10/20/30/40中单膨胀室OC1和OC2的截面积(W3*H3)相异于风扇60的截面积(亦即前管道的第一收音口AIN1的截面积W1*H1)，当风扇60的噪音依序经由前管道FT1/FT2、单膨胀室OC1/OC2和后管道BT1/BT2抵达电子***100的***出风口SOUT的期间，声学滤波器10、20、30或40会产生特定截止频率以下的反射声波来抵消某些频率的声波峰值，以达到降声压的效果。
如图8A所示，本发明声学滤波器10/20/30/40的运行类似一个高通滤波器及声学振荡器，电阻R1和电感L1为前管道FT1/FT2的贡献，电容Ca为单膨胀室OC1/OC2的贡献，而电阻R2和电感L2为后管道BT1/BT2的贡献。如图8B所示，当前管道FT1/FT2的长度L1和后管道BT1/BT2的长度L2远小于单膨胀室OC1/OC2的长度L3时，电阻R1和R2的贡献可以忽略。如图8C所示，声学滤波器10/20/30/40的截止频率相关于电容Ca，而电容Ca的值由单膨胀室OC1/OC2的结构来决定，单膨胀室OC1/OC2的容积越大，电容Ca的值越大，而声学滤波器10/20/30/40所产生反射声波的截止频率越大。
在一实施例中，本发明可通过增加单膨胀室OC1/OC2的长度L3来提高声学滤波器10/20/30/40所产生反射声波的截止频率，进而滤除较多频率的噪音。在一实施例中，本发明可通过增加单膨胀室OC1/OC2的宽度W3来提高声学滤波器10/20/30/40所产生反射声波的截止频率，进而在滤波频率能得到较大的衰减值。在图5和图6所示的实施例中，声学滤波器30和40可另包含吸音材料50以提升降噪效果。
在实作声学滤波器10和30的一实施例中，前管道FT1的长度L1小于5毫米，宽度W1可为70毫米，而高度H1可为7毫米；后管道BT1的长度L2小于5毫米，宽度W2可为70毫米，而高度H2可为7毫米；单膨胀室OC1的长度L3可介于10毫米和15毫米之间，宽度W3可为130毫米或不小于2W1，而高度H3可为7毫米。上述尺寸的声学滤波器10和30可滤除2KHz以下的风扇噪音。然而，声学滤波器10和30的实作尺寸并不限定本发明的范畴。
在实作声学滤波器20和40的一实施例中，前管道FT1的长度L1小于5毫米，宽度W1可为70毫米，而高度H1可为7毫米；后管道BT1的长度L2小于5毫米，宽度W2可为70毫米，而高度H2可为7毫米；单膨胀室OC2的长度L3可介于10毫米和15毫米之间，宽度W3可为100毫米或不小于W1，而高度H3可为7毫米。上述尺寸的声学滤波器20和40可滤除2KHz以下的风扇噪音。然而，声学滤波器20和40的实作尺寸并不限定本发明的范畴。
在本发明中，声学滤波器10/20/30/40中前管道FT1/FT2的高度H1、后管道BT1/BT2的高度H2和单膨胀室OC1/OC2的高度H2和风扇60的高度相同，因此不会影响风扇60的散热效能。
在一实施例中，电子***100可为一笔记型电脑，或其它机体空间受限的电子装置。然而，电子***100的种类并不限定本发明的范畴。
综上所述，在本发明电子***中，风扇可提供散热功能，而声学滤波器可降低风扇运行时所产生的噪音。本发明声学滤波器通过音波路径上截面积变化来产生特定截止频率的反射声波，进而抵消噪音中某些频率的声波峰值。因此，本发明具可兼顾散热和降噪功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种具散热和降噪功能的电子***，其包含：
一***出风口；
一风扇，其包含一风扇出风口；
一散热片，设置在该风扇出风口；以及
一声学滤波器，设置在该***出风口和该散热片之间，其包含：
一前管道，其包含：
一第一收音口，气密连结至该散热片；以及
一第一出音口；
一后管道，其包含：
一第二收音口；以及
一第二出音口，气密连结至该***出风口；以及
一单膨胀室，连接至该前管道和该后管道，且位于该前管道的第一出音口和该后管道的第二收音口之间，其中该单膨胀室的腔体截面积大于该风扇出风口截面积以产生具一截止频率的反射声波，进而抵消该风扇所产生的噪音。
2.如权利要求1所述的电子***，其中：
该前管道的该第一收音口的截面积是由该前管道的一第一宽度和一第一高度来定义；
该后管道的该第二出音口的截面积是由该后管道的一第二宽度和一第二高度来定义；
该单膨胀室的腔体截面积是由该单膨胀室的一第三宽度和一第三高度来定义；且
该第三宽度大于该第一宽度和该第二宽度。
3.如权利要求2所述的电子***，其中该第三宽度的值介于10毫米和15毫米之间。
4.如权利要求2所述的电子***，其中前管道的一第一长度和该后管道的一第二长度不大于该单膨胀室的一第三长度。
5.如权利要求4所述的电子***，其中该第一长度和该第二长度的值小于5毫米。
6.如权利要求2所述的电子***，其中该第一高度的值、该第二高度的值和该第三高度的值和该风扇的高度相同。
7.如权利要求1所述的电子***，其中该前管道的第一收音口的中心轴、该后管道的第二出音口的中心轴和该单膨胀室的腔体中心轴对应至该风扇的一中心轴。
8.如权利要求1所述的电子***，其中该单膨胀室包含吸音材料。
9.一种具降噪功能的声学滤波器，其包含：
一前管道，其包含：
一第一收音口，气密连结至一电子***的一散热片；以及
一第一出音口；
一后管道，其包含：
一第二收音口；以及
一第二出音口，气密连结至该电子***的一***出风口；以及一单膨胀室，连接至该前管道和该后管道，且位于该前管道的第一出音口和该后管道的第二收音口之间，其中该单膨胀室的腔体截面积大于该电子***的一风扇的一风扇出风口的截面积以产生具一截止频率的反射声波，进而抵消该风扇所产生的噪音。
10.如权利要求9所述的声学滤波器，其中：
该前管道的该第一收音口的截面积是由该前管道的一第一宽度和一第一高度来定义；
该后管道的该第二出音口的截面积是由该后管道的一第二宽度和一第二高度来定义；
该单膨胀室的腔体截面积是由该单膨胀室的一第三宽度和一第三高度来定义；且
该第三宽度大于该第一宽度和该第二宽度。
11.如权利要求10所述的声学滤波器，其中该第三宽度的值介于10毫米和15毫米之间。
12.如权利要求10所述的声学滤波器，其中前管道的一第一长度和该后管道的一第二长度不大于该单膨胀室的一第三长度。
13.如权利要求12所述的声学滤波器，其中该第一长度和该第二长度的值小于5毫米。
14.如权利要求10所述的声学滤波器，其中该第一高度的值、该第二高度的值和该第三高度的值和该风扇的高度相同。
15.如权利要求9所述的声学滤波器，其中该前管道的第一收音口的中心轴、该后管道的第二出音口的中心轴和该单膨胀室的腔体中心轴对应至该风扇的一中心轴。
16.如权利要求9所述的声学滤波器，其中该单膨胀室包含吸音材料。
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