TWI666047B - 集塵器及自動除塵的電子系統 - Google Patents

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Abstract

一種集塵器，包含殼體、通道結構與集塵區。通道結構設於殼體內，用以加速含塵粒的氣流並分離氣流中的塵粒。集塵區連接於通道結構，用以收集氣流中的至少一部份塵粒。

Description

集塵器及自動除塵的電子系統
本發明係有關一種集塵器，特別是關於一種可散熱與集塵的自動除塵的電子系統。
塵粒的來源主要有二類：自然與人為，前者例如由森林火災所產生的塵粒，後者例如於工業製程中因研磨或燃燒所產生的塵粒。塵粒不但會危害人的健康，也會造成機器設備的損害。因此，機器設備通常會設置於殼體內，既可防止塵粒的進入且具防護作用。
然而，一般的電子裝置(例如電腦或伺服器)於操作使用時，都會伴隨產生熱。為了排出所產生的熱，電子裝置通常設置有排熱通道，所以殼體不能是封閉的，塵粒因此會藉由排熱通道進入電子裝置內。如果未能適時將塵粒收集以去除，集結於電子裝置之電子元件表面的塵粒會阻擋電子元件的散熱，因而降低電子裝置的效能，甚至造成電子裝置的故障。
因此亟需提出一種新穎的集塵器，不但可以去除塵粒，且能維持電子裝置的散熱效果。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種集塵器，其氣流路徑可配合電子裝置的散熱路徑，不但有效去除塵粒且不會妨礙電子裝置的散熱效果。
根據本發明實施例，集塵器包含殼體、通道結構與集塵區。通道結構設於殼體內，用以加速含塵粒的氣流並分離氣流中的塵粒。集塵區連接於通道結構，用以收集氣流中的至少一部份塵粒。在一實施例中，通道結構包含底座及導引塊。底座設於殼體內的底部。導引塊設於殼體內的頂部，且包含前導面與後導面，分別設於導引塊的前側與後側。
根據本發明另一實施例，自動除塵的電子系統包含電子裝置及至少一集塵器。電子裝置的散熱路徑產生含塵粒的集熱氣流。集塵器結合至電子裝置的一側，且集塵器的氣流入口讓集熱氣流進入。
100‧‧‧集塵器
1D‧‧‧剖面線
1E‧‧‧剖面線
1F‧‧‧剖面線
200‧‧‧集塵器
11‧‧‧殼體
11A‧‧‧頂面
11B‧‧‧底面
11C‧‧‧側面部分
12‧‧‧底座
12A‧‧‧頂緣
12B‧‧‧底部
120‧‧‧頂面
121‧‧‧溝槽
122‧‧‧側孔
123‧‧‧連通道
13‧‧‧導引塊
13A‧‧‧氣流入口
13B‧‧‧氣流出口
131‧‧‧前導面
131A‧‧‧頂緣
132‧‧‧後導面
132A‧‧‧頂緣
133‧‧‧導曲面
14‧‧‧檔牆
14A‧‧‧頂緣
141‧‧‧通孔
141A‧‧‧孔壁
141B‧‧‧上緣
141C‧‧‧孔壁
142‧‧‧檔板
143‧‧‧集塵區
15‧‧‧區域
21‧‧‧集塵抽屜
21A‧‧‧頂部
211‧‧‧接合件
22‧‧‧卡勾
23‧‧‧橋接板
231‧‧‧開孔
24‧‧‧電子裝置
t1‧‧‧頂部厚度
t2‧‧‧底部厚度
a1‧‧‧截面積
a2‧‧‧截面積
d1‧‧‧入口孔徑
d2‧‧‧出口孔徑
d3‧‧‧入口孔徑
d4‧‧‧出口孔徑
第一A圖顯示本發明第一實施例之集塵器的立體圖。
第一B圖顯示第一A圖之集塵器的側面剖視圖。
第一C圖例示本實施例之集塵器的立體圖。
第一D圖、第一E圖及第一F圖分別顯示第一C圖之集塵器沿剖面線1D、剖面線1E及剖面線1F的剖視圖。
第一G圖顯示本實施例之集塵器的塵粒模擬圖。
第二A圖至第二B圖顯示第一A圖之檔牆的側面剖視圖。
第三A圖至第三C圖顯示檔牆的通孔的排列示意圖。
第四A圖顯示本發明第二實施例之集塵器的立體圖。
第四B圖顯示第四A圖之集塵器的側面剖視圖。
第五A圖顯示本發明第二實施例之集塵器的分解立體圖。
第五B圖顯示本發明第二實施例之集塵器的組合立體圖。
第六A圖至第六E圖的立體圖顯示本發明第二實施例之集塵器藉由橋接板而接合至電子裝置，因而形成可除塵的電子裝置系統。
第一A圖顯示本發明第一實施例之集塵器(dust collector)100的立體圖，第一B圖顯示第一A圖之集塵器100的側面剖視圖。在本實施例中，集塵器100可包含殼體(housing)11，用以支持或/且保護集塵器100內部的組件。集塵器100可包含底座(base)12，設於殼體11內的底部。根據本實施例的特徵之一，集塵器100可包含導引塊(guide block)13，設於殼體11內的頂部，用以導引含有塵粒的氣流。在一例子中，氣流可由風扇(未顯示於圖式)產生，但不限定於此。在本實施例中，底座12與導引塊13共同形成一通道結構12與13，詳述如下。
在本實施例中，導引塊13的兩側分別具有前導面(front guide surface)131與後導面(rear guide surface)132，兩者分別設於導引塊13的前側與後側。在本說明書中，前側係指氣流進入的一側，而後側則指氣流離去的一側。前導面131與後導面132可為平面，但也可為曲面。在本實施例中，前導面131與後導面132分別傾斜向下內縮，使得導引塊13的頂部厚度t1大於底部厚度t2。導引塊13的底側具有大曲率的導曲面(guide curved surface)133，連接於前導面131的底部與後導面132的底部之間，可用以防止迴流的產生。在本實施例中，導曲面133的曲率大於導曲面133下方之底座12的頂面120的曲率，可用以防止迴流的產生。在一例子中，導曲面133的曲率半徑介於3毫米與10毫米之間，但可因不同的應用需求做調整改變。第一C圖例示本實施例之集塵器100的立體圖，第一D圖、第一E圖及第一F圖分別顯示第一C圖之集塵器100沿剖面線1D、剖面線1E及剖面線1F的剖視圖。在本實施例中，導曲面133沿各剖面線1D、1E、1F的曲率半徑都為固定值6.51859毫米(曲率都為固定值0.153408)。
如第一A圖與第一B圖所示，前導面131的頂緣131A與底座12的頂緣12A定義出通道結構12與13的氣流入口(inlet)13A，用以讓含有塵粒的氣流進入。此外，前導面131與底座12的頂面120定義出通道結構12與13的氣流進入路徑(enter path)，用以通過進入的氣流。在一實施例中，底座12具傾斜的頂面120，例如從氣流入口13A處往內向下傾斜。在本實施例中，從氣流入口13A處往內直到 導曲面133處，氣流進入路徑的截面積係逐漸縮小。如第一B圖所例示，氣流入口13A處的截面積a1大於導曲面133處的截面積a2。根據噴嘴效應(nozzle effect)，可讓氣流加速通過導曲面133處，藉此，底座12與導引塊13所共同形成的通道結構12與13可加速含塵粒的氣流。為了防止塵粒的黏集，前導面131、後導面132與底座12的頂面120可塗佈光滑或/且防靜電的材料。
根據本實施例的另一特徵，集塵器100可包含檔牆(shie1d)14，立設於底座12上且面向後導面132。檔牆14可垂直設立，也可具有傾斜角度。後導面132與檔牆14定義出氣流離去路徑(exit path)，用以通過離去的氣流。此外，後導面132的頂緣132A與檔牆14的頂緣14A定義出氣流出口(outlet)13B，用以讓氣流離去。藉由導曲面133的大曲率所產生的離心力(centrifugal force)及根據塵粒的慣性作用，可讓氣流當中的塵粒分離，其中質量愈大的塵粒會愈遠離導引塊13(亦即愈靠近檔牆14)。藉此，底座12與導引塊13所共同形成的通道結構12與13可分離氣流中的塵粒。第一G圖顯示本實施例之集塵器100的塵粒模擬圖，其中進入檔牆14的區域15的塵粒可達70~75%的集塵率。
在本實施例中，檔牆14設有複數通孔(through hole)141，用以讓塵粒通過。在一實施例中，如第二A圖所示檔牆14的側面剖視圖，通孔141面向導引塊13的入口孔徑d1(例如大約為1~3毫米)小於背向導引塊13的出口孔徑d2(例如大約為3~5毫米)，使得面向檔牆14時，通孔141的孔壁141A呈向外傾斜，以利塵粒進入通孔141。再者，面向導引塊13的通孔141的上緣141B，可延伸設有檔板142，更助於導引塵粒進入通孔141。在另一實施例中，如第二B圖所示檔牆14的側面剖視圖，通孔141面向導引塊13的入口孔徑d3大致相同於背向導引塊13的出口孔徑d4，使得面向檔牆14時，通孔141的孔壁141C呈向上傾斜，以利塵粒進入通孔141。
檔牆14的通孔141可根據應用需求作各種的排列。第三A圖的示意圖顯示檔牆14的通孔141的一種排列，其中位於各列與各行的通孔141互相對齊。第三B圖的示意圖顯示檔牆14的通孔141的另一種排列，其中位於各列的通孔141 互相對齊，但是位於各行的通孔141則互相錯開。第三C圖的示意圖顯示檔牆14的通孔141的又一種排列，其中位於同一列或行的通孔141互相連結貫通。檔牆14的通孔141的密度(或間距)不一定要均勻，且口徑也不一定要相同，可根據塵粒的大小以安排通孔141的密度(或間距)或口徑。
在本實施例中，於檔牆14的後方(亦即遠離導引塊13的方向)，且於底座12上方設有集塵區143，其可由部分的殼體11與檔牆14共同定義出一個空間，用以容置通過通孔141的塵粒。位於集塵區143下方的底座12內設有至少一溝槽(groove)121，使通過通孔141進入集塵區143的塵粒因重力落入溝槽121而排出。一般來說，溝槽121的深度遠大於溝槽121的孔徑。在一實施例中，溝槽121的深度與孔徑的比例大於10。在一實施例中，溝槽121的孔徑逐漸向下內縮，以防止塵粒迴流。在一實施例中，位於溝槽121兩側之底座12的頂面120為曲面，以利塵粒可以滑入溝槽121。為了防止塵粒的黏集，集塵區143下方的底座12的頂面120可塗佈光滑或/且防靜電的材料。
在一實施例中，介於檔牆14與氣流入口13A之間，底座12靠近殼體11的側面部分11C更可設至少一側孔122，用以讓撞到導引塊13的塵粒得以從側孔122排出。此外，底座12靠近側孔122處的頂面120之高度可低於其他區域，以利塵粒因重力作用下滑至側孔122而排出。
第四A圖顯示本發明第二實施例之集塵器200的立體圖，第四B圖顯示第四A圖之集塵器200的側面剖視圖。第五A圖顯示本發明第二實施例之集塵器200的分解立體圖，第五B圖顯示本發明第二實施例之集塵器200的組合立體圖。
第二實施例的結構類似於第一實施例(第一A圖/第一B圖)，亦即包含底座12、導引塊13、檔牆14、集塵區143與溝槽121，相關細節不再贅述。根據第二實施例的特徵之一，如第五A圖/第五B圖所示，集塵器200更包含集塵抽屜21，設於底座12的下方，用以收集從溝槽121掉入的塵粒。再者，集塵抽屜 21的頂部21A與底座12的底部12B設有相應的接合件(joint)211，使得集塵抽屜21與底座12為可拆卸(detachable)，方便取出集塵抽屜21以傾倒出塵粒。
根據本實施例的特徵之二，集塵器200的殼體11外側可設有卡勾(hook)22，如第五A圖所示，用以將集塵器200接合至電子裝置。在一實施例中，集塵器200不是直接接合至電子裝置，而是藉由橋接板(bridging board)23而間接接合至電子裝置。第六A圖至第六E圖的立體圖顯示本發明第二實施例之集塵器200藉由橋接板23而接合至電子裝置24，因而形成自動除塵的電子系統。如第六A圖所示，橋接板23的表面設有複數開孔(opening)231，用以讓卡勾22相應***，使得集塵器200接合固定於橋接板23上。根據集塵需求，可接合多個集塵器200，如第六B圖所示。第六C圖顯示第六B圖的相對面立體圖，並顯示卡勾22與開孔231的局部放大圖。如第六D圖所示，將橋接板23於非結合有集塵器200的一面固接至電子裝置24(例如伺服器)的一側(例如後側或前側)。第六E圖顯示組裝完成的立體圖。
根據本實施例的特徵之三，如第四A圖所示，靠近殼體11的側面部分不但設有側孔122，更設有連通道123，其連通於側孔122。連通道123的兩端開口分別位於集塵器200之殼體11的頂面11A與底面11B。當集塵器200上下堆疊時(如第六B圖所例示)，個別的連通道123可互相連通，讓塵粒從上方的集塵器200掉至下方的集塵器200。
根據上述，本發明實施例之集塵器100/200可有效從氣流當中收集塵粒。更重要的是，本實施例之集塵器100/200的氣流(進入/離去)路徑配合電子裝置24的散熱路徑，讓電子裝置24的集熱氣流通過本實施例之集塵器100/200，不但達到去除塵粒的目的，且不會妨礙電子裝置24的散熱效果。如第一G圖所示的塵粒模擬圖，其中進入檔牆14的區域15的塵粒可達70~75%的集塵率。所剩餘的25%~30%未進入集塵器100/200的集熱氣流，可進入電子裝置24進行散熱。藉此，集塵器100/200與電子裝置24結合後可達到較優(optimal)的集塵及散熱效果。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

Claims (25)

  1. 一種集塵器，包含：一殼體；一通道結構，設於該殼體內，該通道結構加速含塵粒的氣流並分離該氣流中的塵粒，其中該通道結構包含：一底座，設於該殼體內的底部；一導引塊，設於該殼體內的頂部，該導引塊包含前導面與後導面，分別設於該導引塊的相對兩側面；一集塵區，該集塵區連接於該通道結構，用以收集該氣流中的至少一部份塵粒；及一檔牆，立設於該導引塊與該集塵區之間，該檔牆設有複數通孔，用以讓塵粒通過以進入該集塵區；其中該前導面的頂緣與該底座的頂緣定義出氣流入口，用以讓含塵粒的該氣流進入，且該後導面的頂緣與該檔牆的頂緣定義出氣流出口，其中該氣流入口與該氣流出口分別位於該導引塊的相對兩側面。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該導引塊更包含導曲面，連接於該前導面的底部與該後導面的底部之間，用以防止迴流；其中該前導面與該底座的頂面定義出氣流進入路徑，且從該氣流入口處往內直到該導曲面處，氣流進入路徑的截面積逐漸縮小。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之集塵器，其中該導曲面的曲率大於其下方之該底座的頂面的曲率，用以防止迴流。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該導引塊的頂部厚度大於底部厚度。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該前導面、該後導面或該底座的頂面塗佈光滑或防靜電的材料。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該後導面與該檔牆定義出氣流離去路徑。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該通孔面向該導引塊的入口孔徑小於背向該導引塊的出口孔徑。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，當面向該檔牆時，其中該通孔的孔壁呈向上傾斜。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，更包含一檔板，延伸設於該通孔的上緣。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中位於各列與各行的該些通孔互相對齊。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中位於各列的該些通孔互相對齊，且位於各行的該些通孔互相錯開。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中位於同一列或行的該些通孔互相連結貫通。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中該集塵區由部分的該殼體與該檔牆共同定義。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中位於該集塵區下方的該底座內設有至少一溝槽。
  15. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，其中介於該檔牆與該氣流入口之間，該底座靠近該殼體的側面設有至少一側孔。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述之集塵器，其中該側孔連通至一連通道，該連通道的兩端開口分別位於該殼體的頂面與底面。
  17. 根據申請專利範圍第1項所述之集塵器，更包含一集塵抽屜，設於該底座的下方。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述之集塵器，更包含二接合件，分別相應設於該集塵抽屜的頂部與該底座的底部。
  19. 一種自動除塵的電子系統，包含：一電子裝置，其散熱路徑產生含塵粒的集熱氣流；及至少一集塵器，結合至該電子裝置的一側，每一該集塵器包含：一殼體；一通道結構，設於該殼體內，該通道結構加速含塵粒的該集熱氣流並分離該集熱氣流中的塵粒，其中該通道結構包含：一底座，設於該殼體內的底部；及一導引塊，設於該殼體內的頂部，該導引塊包含前導面與後導面，分別設於該導引塊的相對兩側面；一集塵區，該集塵區連接於該通道結構，用以收集該集熱氣流中的至少一部份塵粒；及一檔牆，立設於該導引塊與該集塵區之間，該檔牆設有複數通孔，用以讓塵粒通過以進入該集塵區；其中該前導面的頂緣與該底座的頂緣定義出氣流入口，用以讓含塵粒的該集熱氣流進入，且該後導面的頂緣與該檔牆的頂緣定義出氣流出口，其中該氣流入口與該氣流出口分別位於該導引塊的相對兩側面。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述自動除塵的電子系統，其中該導引塊更包含導曲面，連接於該前導面的底部與該後導面的底部之間，用以防止迴流；其中該前導面與該底座的頂面定義出氣流進入路徑，且從該氣流入口處往內直到該導曲面處，氣流進入路徑的截面積逐漸縮小。
  21. 根據申請專利範圍第19項所述自動除塵的電子系統，更包含一橋接板，讓該集塵器藉由該橋接板而間接接合至該電子裝置。
  22. 根據申請專利範圍第21項所述自動除塵的電子系統，更包含一卡勾，設於該集塵器的殼體外側，且該橋接板的表面設有複數開孔，用以讓該卡勾相應***。
  23. 根據申請專利範圍第19項所述自動除塵的電子系統，其中位於該集塵區下方的該底座內設有至少一溝槽。
  24. 根據申請專利範圍第19項所述自動除塵的電子系統，更包含一集塵抽屜，設於該底座的下方。
  25. 根據申請專利範圍第24項所述自動除塵的電子系統，更包含二接合件，分別相應設於該集塵抽屜的頂部與該底座的底部。
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