本发明涉及一种用于机械装置上的噪音抑制技术，且特别是涉及一种噪音抑制装置及应用其的风扇模块。
背景技术：
：：在现今资讯分解的时代，电子产品已与日常生活产生密不可分的关系，随着科技的不断演进，各种电子产品也一直推陈出新。就个人电脑的发展与应用而言，是先发展出桌上型电脑(desktoppersonalcomputer，desktoppc)。然而桌上型电脑具有较大的体积，且具有携带不便等缺点，因此之后便发展出便于携带的笔记型电脑(notebookpc)及平板电脑(tabletpc)等可携式电子装置。随着可携式电子装置轻薄化的趋势，其单位体积内所容纳的元件数量也快速地增加，因此，必须通过散热装置将发热元件所产生的热量有效地排出至外界，以确保可携式电子装置正常运作。风扇模块是最常被使用的散热装置之一，其是透过风扇模块将发热元件附近的热空气吹散或抽离，使发热元件所产生的热量可由附近的空气带走而达到散热效果。然而，风扇模块在运作时容易产生噪音(noise)，而所述噪音将从风扇往电子装置外部传出，而被使用者感知。常见的风扇所产生的噪音的频率约为500赫兹(hertz，hz)至2000赫兹，属于中音频段，而对使用者带来尖锐刺耳的听感。为了降低风扇模块运作时的噪音，在传统上通常是采取降转速或是在出风管道上贴泡棉的方式来吸收噪音。但是对于现行电子装置逐步轻薄化的设计需求而言，此类降噪方法并不适用。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种噪音抑制装置及应用其的风扇模块，其可解决先前技术所述及的问题。本发明的噪音抑制装置适于抑制噪音发生源所产生的噪音。噪音抑制装置包括共振器、状态指示单元以及第一热电元件。共振器配置于噪音发生源的声音传导管道上，其中共振器包括腔体与设置于腔体中的隔板。状态指示单元用以依据噪音发生源的运作状态产生控制信号。第一热电元件配置于共振器中，其中第一热电元件的第一端固设于腔体的侧壁，并且第一热电元件的第二端连接隔板。第一热电元件反应于控制信号而随噪音发生源的运作状态产生形变，用于改变共振器的共振体积，从而使共振器的共振频率趋近于噪音发生源的噪音频率。在本发明一实施例中，共振器更包括颈部通道以及弹性件。颈部通道的一端连接腔体的开口，并且颈部通道的另一端连接声音传导管道。弹性件的一端连接腔体的底部，且弹性件的另一端连接隔板。隔板将腔体中的空间分隔为由腔体的底部与隔板所包围成的第一空间，以及与第一空间相对的第二空间。第一热电元件配置于第一空间中，并且共振体积由第二空间决定。在本发明一实施例中，第一热电元件的第一端通过穿透腔体的侧壁的信号线与状态指示单元连接。在本发明一实施例中，第一热电元件包括第一金属元件以及第二金属元件。第一金属元件具有第一膨胀系数。第二金属元件具有第二膨胀系数。第二金属元件粘合于第一金属元件，并且与隔板连接。第二膨胀系数大于第一膨胀系数。在本发明一实施例中，噪音抑制装置更包括遮蔽件以及第二热电元件。遮蔽件设置于颈部通道中。第二热电元件连接遮蔽件，用以反应于控制信号而随噪音发生源的运作状态产生形变，用于令遮蔽件阻隔或开启颈部通道。在本发明一实施例中，第二热电元件的形变程度与第一热电元件不同。在本发明一实施例中，状态指示单元包括导热元件。导热元件，连接于噪音发生源与第一热电元件之间，用以将噪音发生源的热能作为控制信号传导至第一热电元件。在本发明一实施例中，状态指示单元包括控制芯片。控制芯片，用以根据噪音产生源的不同运作状态对应产生具有不同准位的电压，并且将电压作为控制信号传导至第一热电元件。本发明的风扇模块适于为电子装置散热。风扇模块包括风扇本体以及噪音抑制装置。风扇本体具有出风管道，其中出风管道上具有消音开口。噪音 抑制装置包括共振器、状态指示单元以及第一热电元件。共振器配置于出风管道的消音开口上，其中共振器包括腔体与设置于腔体中的隔板。状态指示单元用以依据风扇本体与电子装置至少其中之一的运作状态产生控制信号。第一热电元件的第一端固设于腔体的侧壁，并且第一热电元件的第二端连接隔板，其中第一热电元件反应于控制信号而随风扇本体与电子装置至少其中之一的运作状态产生形变，用于位移隔板而改变共振器的共振体积，从而使共振器的共振频率趋近于风扇本体的噪音频率。基于上述，本发明提出一种噪音抑制装置及应用其的风扇模块。所述噪音抑制装置利用热电元件会随热或电压而发生形变的特性，通过在共振器中配置热电元件来调变共振器的共振体积，使得共振器的共振频率可随着噪音频率而改变，进而达成吸音与降噪的效果。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1为本发明一实施例的噪音抑制装置的配置示意图；图2a与图2b为本发明一实施例的噪音抑制装置的剖面结构示意图；图3为本发明一实施例的热电元件的配置示意图；图4a与图4b为本发明另一实施例的噪音抑制装置的结构示意图；图5为本发明一实施例的风扇模块的配置示意图；图6为本发明另一实施例的风扇模块的配置示意图。符号说明50、60：风扇模块100、500、600：噪音抑制装置110、510、610：共振器112：腔体114：颈部通道116：隔板118：弹性件120：状态指示单元130、150：热电元件140：遮蔽件130_1、130_2：热电偶520：导热元件620：控制芯片622：感测器624：处理器b：腔体的底部fb：风扇本体ft：出风管道l：颈部通道的长度mtl1、mtl2：金属元件ngs：噪音发生源nst：声音传导管道op：腔体的开口s：颈部通道的截面积sc：控制信号sl：信号线sop：消音开口sp1、sp2：空间spd_f：风扇转速sw1、sw2：腔体的侧壁v、v’：共振体积vspd：电压具体实施方式为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。以下实施例中所提到的方向用语，例如：「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，是代表相同或类似部件。图1为本发明一实施例的噪音抑制装置的配置示意图。本实施例的噪音抑制装置100适于抑制噪音发生源ngs所产生的噪音。于此所述的噪音发生源ngs可泛指任何会进行快速且反复的旋转、位移等机械运动，从而根据其机械运动情形发出特定频率噪音的装置，例如风扇模块、内燃机、压缩机等。请参照图1，本实施例的噪音抑制装置100包括共振器110、状态指示单元120以及热电元件130。共振器110配置于噪音发生源ngs的声音传导管道nst上，并且与声音传导管道nst连通。其中，所述共振器110例如是亥姆霍兹共振器(helmholtzresonator)，其至少包括有一腔体与配置于腔体中的隔板(未绘示，于后续实施例中详述)。状态指示单元120可依据噪音发生源ngs的运作状态(例如温度、转速等)产生对应的控制信号sc，并且将控制信号sc提供给热电元件130。其中，所述控制信号sc可以是热信号或电信号。热电元件130的一端会固设于共振器110的腔体侧壁，并且热电元件130的另一端为连接配置在腔体内的隔板。在本实施例中，热电元件130会反应于接收到的控制信号sc而随噪音发生源ngs的运作状态产生形变。其中，通过热电元件130在共振器110内部的结构配置，热电元件130的形变可造成共振器110的共振体积改变，从而改变共振器110的共振频率。举例来说，热电元件130反应于控制信号sc而发生的形变，可对共振器110的腔体内的隔板施加推力，使得隔板位移，其中隔板在腔体内的位置可决定共振器110的共振体积，因此本实施例的噪音抑制装置透过在共振器110腔体侧壁与隔板之间设置热电元件130，即可实现依据控制信号sc调整共振频率的作用。具体而言，本实施例是利用亥姆霍兹的共振原理，通过调变共振器110的共振体积，以使共振器110的共振频率趋近于噪音发生源ngs的噪音频率。当噪音发生源ngs的噪音频率与共振器110的共振频率一致时，系统会发生共振，使得音波振动被强烈地放大。此时音波为了克服共振器110腔体内壁的摩擦力会使音能被大幅地消耗，从而达成吸音与降噪的效果。此外，由于噪音发生源ngs的噪音频率通常会与其运作状态有关。以风扇模块为例，一般风扇运转速度越快，其所造成的噪音频率即会越高。本实施例通过状态指示单元120以根据噪音发生源ngs的运作状态而产生对应的控制信号sc来控制热电元件130的形变量，使得共振器110的共振体 积可以随着如转速、温度等运作状态而随之改变，令共振器110的共振频率与噪音频率趋近，进而达成噪音抑制的效果。底下以图2a与图2b来说明噪音抑制装置100的具体配置及运作范例。其中，图2a与图2b为本发明一实施例的噪音抑制装置的剖面结构示意图。请先参照图2a，在本实施例中，共振器110是以亥姆霍兹共振器结构作为范例，其包括腔体112、颈部通道114、隔板116以及弹性件118。另外，热电元件130是以两热电偶130_1与130_2作为范例。但本发明不仅限于此。腔体112于此是以箱形/立方体形结构为例，腔体112底部b的对侧具有一开口op，并且开口op具有与颈部通道114相应的形状及尺寸。颈部通道114的一端会对应开口op处与腔体112连接，并且颈部通道114的另一端会连接至声音传导管道nst，以令声音传导管道nst与腔体112内的空间连通。其中，颈部通道114例如为中空圆柱状管道，其内径会小于腔体112的内径，从而令腔体112与颈部通道114整体构成亥姆霍兹共振器结构。隔板116设置在腔体112中，用于将腔体112中的空间分隔为由底部b、部分侧壁sw1与sw2及隔板116上侧所包围成的空间sp1以及与之相对的空间sp2(即，由隔板116下侧的腔体112与颈部通道114所包围成的空间)。在本实施例中，只有空间sp2会与声音传导管道nst连通，而空间sp1则会被隔板116所分隔，因此共振器110的实际共振体积v是根据空间sp2的大小所决定。弹性件118可例如是弹簧、弹片等可在未额外受力(即，未承受除隔板118的重力以外之力)的情形下将隔板116固定于预设位置的元件。弹性件118的一端连接腔体112的底部b，且其另一端连接隔板116。在本实施例中，弹性件118是沿着重力方向配置。隔板116会受到弹性件118的拉力而在未受热电元件130影响时被平衡在使空间sp2具有体积v的预设位置。换言之，预设的共振体积v可通过选择具有不同弹性系数的弹性件118而定义。在实际的应用中，设计者可根据噪音发生源ngs于常态运作底下所可能产生的噪音频率而设置对应的预设共振体积v，使得共振器110的预设共振频率与噪音发生源ngs于常态运作底下所产生的噪音频率相当。热电偶130_1与130_2配置在空间sp1中，并且位于隔板116的对称两侧。热电偶130_1的一端固设于侧壁sw1上，并且热电偶130_1的另一端连接(可为贴合或抵靠，本发明不对此限制)隔板118。热电偶130_2的一 端固设于侧壁sw2上，并且热电偶130_2的另一端连接隔板118。本实施例是说明热电偶130_1与130_2尚未发生形变的情况，因此在图2a中热电偶130_1与130_2是绘示为平放在隔板116之上。应说明的是，在此情况下，虽然热电偶130_1与130_2在其尚未形变时也会因重力而对隔板116施加压力，但热电偶130_1与130_2的重量可计入隔板116的重量中，故此情形于本文中视为弹性件118未额外受力的情况。另外附带一提的是，腔体112于此虽绘示为箱形/立方体形结构为例，但其也可为圆柱形、球形或其他形状，本发明不以此为限。在噪音发生源ngs的运作状态为常态运作的情况下，共振器110的配置会如图2a所示。根据亥姆霍兹共振器公式，此时共振频率可以利用下式(1)表示：其中，s代表颈部通道114的截面积，f-0代表共振器110的共振频率，c代表音速，l代表颈部通道114的长度，而v则代表腔体112于空间sp2内的共振体积。换言之，共振频率f0会与音速c、颈部通道114的截面积s与长度l以及共振体积v有关，而本发明实施例是通过调变共振体积v来改变共振频率f0。音速c、颈部通道114的截面积s与长度l皆为固定。当噪音发生源ng2s的运作状态发生改变，进而使得噪音频率提升时，热电偶130_1与130_2会反应于控制信号sc而发生形变，使得共振器110的共振体积从v降低至v’，如图2b所示。具体而言，当热电偶130_1与130_2被加热或接收到的电压提高时，其会基于材料特性而膨胀并弯曲变形，使得热电偶130_1与130_2连接于隔板116的一端对隔板施加向下的压力，从而推动隔板116朝向腔体112开口op的方向位移。在稳定后，隔板116上侧空间sp1’的体积增加(从sp1变为sp1’)，而隔板116下侧空间sp2’的体积则相对减少(从sp2变为sp2’)。换言之，相对于图2a而言，本实施例的共振体积v’相对减少。由上式(1)可知，因为共振频率f0与共振体积v呈负相关，故当共振体积从v降至v’时，共振频率f0会随之上升。又，由于热电元件130的形 变量是可根据其材料特性选择而精确估测得出，因此通过热电元件130与弹性件118的选择设置，即可达成在不同的噪音频率下，控制隔板116具有对应的位移量，以使共振频率f0随噪音频率改变的效果。底下以图3来说明热电元件130的具体结构及在腔体110内的具体配置范例。其中，图3为本发明一实施例的热电元件的配置示意图。请参照图3，本实施例是以配置在腔体112右侧的热电偶130_1作为范例来说明，配置在腔体112左侧的热电偶130_2基本上与热电偶130_1相同，故不再重复赘述。在本实施例中，热电元件130_1是由两个具有不同膨胀系数的金属元件mtl1与mtl2粘合在一起所构成。在实际应用中，金属元件mtl1与mtl2的组合可例如为：铂锗、镍铬、镍铝、镍硅等。其中，具有较大膨胀系数的金属元件mtl2配置在下侧(即，靠近隔板116的一侧)，并且具有较小膨胀系数的金属元件mtl1配置在上侧(即，靠近底部b的一侧)。金属元件mtl1与mtl2的一端会与穿透腔体112的侧壁sw1的信号线sl连接，并且通过信号线sl连接至位于腔体112外侧的状态指示单元120。金属元件mtl1与mtl2的另一端则连接至隔板116(主要是金属元件mtl2与隔板116接触)。在本实施例中，由于配置在靠近隔板116的一侧的金属元件mtl2的膨胀系数大于金属元件mtl1的膨胀系数，因此在热电偶130_1受热或通电时，金属元件mtl2的形变程度会大于金属元件mtl1，进而使得热电偶130_1朝向膨胀系数较小的金属元件mtl1的一侧弯曲。此时弯曲的热电偶130_1会对隔板116施加向下的应力，使得隔板116会受力而向下位移，从而造成共振体积v的改变。图4a与图4b为本发明另一实施例的噪音抑制装置的结构示意图。本实施例的结构大致上与图3所绘示的噪音抑制装置100的结构相同，两者间的主要差异在于本实施例的噪音抑制装置100’进一步在颈部通道114增设了一个遮蔽件140及可控制遮蔽件的热电元件150。于此，热电元件150同样可例如是热电偶，但本发明不仅限于此。请参照图4a，其中，图4a左侧部分是绘示噪音抑制装置100’的剖面结构，并且图4a右侧部分是绘示噪音抑制装置100’的俯视结构。在本实施例中，遮蔽件140是预设设置在颈部通道114中并且具有对应 颈部通道114的形状。于此颈部通道114是绘示以圆柱形通道为例，因此遮蔽件140可对应设置为圆盘形。热电元件150的一端连接遮蔽件140，并且热电元件150的另一端可透过连接至腔体112或声音传导管道nst的一固定机构，固设在颈部通道114的周边。在噪音发生源ngs的运作状态为常态运作的情况下，共振器110的配置会如图4a所示。此时由于热电元件150尚未产生形变，因此遮蔽件140会将共振器110内的空间sp2与声音传导管道nst的空间阻隔开，使得声音传导管道nst与空间sp2内的流体不连通。换言之，在此情形下，噪音抑制装置100’并不会对噪音发生源ngs发生作用。当噪音发生源ngs的运作状态发生改变，进而使得噪音频率提升时，除了热电偶130_1与130_2会反应于控制信号sc而发生形变，使得共振器110的共振体积减少之外，热电元件150也会反应于控制信号sc发生形变，如图4b所示。其中，热电元件150的弯曲会带动遮蔽件140移动以开启颈部通道114，使得共振器110的空间sp2与声音传导管道nst连通。此时噪音抑制装置100’才开始发生作用，以抑制共振频率下的噪音。简言之，由于在噪音发生源ngs为常态运作的情况下(例如风扇模块运作于低转速的情况)，其所产生的噪音较轻微，使用者通常较不易察觉，故影响不大。若在仅有轻微噪音的情况下即令噪音抑制装置100’加入作用，其不仅无法发挥抑制噪音的效果，还可能因为一些硬件上的设定误差反而使噪音增强。因此，相较于前述图2a与图2b实施例而言，本实施例的噪音抑制装置100’是被设计为在噪音发生源ngs的噪音较为明显时(或称噪音频率较高时)，才借着热电元件150带动遮蔽件140以开启颈部通道114，使得噪音抑制装置100’加入作用，用于在噪音较为明显进行噪音抑制的动作。其中，设计者可以通过选择具有不同膨胀系数的热电元件150来控制开启颈部通道114的时机。换言之，热电元件150的选择考虑与热电元件130不同，因此热电元件150的膨胀系数可以与热电元件130不同。底下以图5及图6来说明在风扇模块上应用上述噪音抑制装置的具体实施范例。其中，图5为本发明一实施例的风扇模块的配置示意图。图6为本发明另一实施例的风扇模块的配置示意图。请先参照图5，本实施例的风扇模块50适于为一电子装置散热，其包括 风扇本体fb以及噪音抑制装置500。在本实施例中，所述电子装置可例如为笔记型电脑，而风扇模块50则可为用以对电子装置内的中央处理单元(cpu)或电源供应单元(psu)等电子元件进行散热的风扇模块。在图5中是绘示为对cpu散热为例，但本发明不仅限于此。风扇本体fb具有出风管道ft，并且出风管道ft上具有消音开口sop。风扇本体fb可在运作时通过轮毂带动扇叶旋转而扰动空气，以进一步使空气形成气流而通过出风管道ft传送至风扇模块100所对应的电子元件(于此为cpu)。对比前述实施例来看，由于扇叶带动气流时会产生人耳可察觉的振动频率，因此风扇本体fb可视为前述的噪音发生源，而出风管道ft则可视为前述的声音传导管道。本实施例的噪音抑制装置500包括共振器510、导热元件520以及热电元件530。其中，共振器510与热电元件530的配置如前述实施例所述。导热元件520是用以作为指示电子装置运作状态的状态指示单元，并且连接在电子装置与热电元件530之间。由于本实施例的风扇模块50是绘示为针对电子装置内的cpu进行散热，因此风扇本体fb的转速会直接关连于cpu的温度，故本实施例的导热元件520是绘示为连接在cpu与热电元件530之间为例。导热元件520可以将cpu的热能作为控制信号sc传导至热电元件530，使得热电元件530的温度会随着cpu温度上升，并且对应发生形变。更具体地说，由于在一般风扇模块50的转速控制中，其会根据cpu温度决定是否提升其转速。而当风扇转速提升时，即会造成噪音频率提高而令使用者所感受到的噪音变得较为明显。因此，在本实施例中，噪音抑制装置500可通过随着cpu温度发生形变的热电元件530来调整共振器510的共振体积，用于抵销风扇本体fb所产生的噪音。换言之，在本实施例中主要是以温度与热能作为控制信号sc来控制热电元件530的形变量。在此控制方式下，共振器510的共振体积会随着cpu温度而同步地/随动地改变。除此之外，共振器510与热电元件530的具体运作可参照前述实施例，于此不再赘述。请参照图6，本实施例的风扇模块60同样适于为电子装置散热，其包括风扇本体fb以及噪音抑制装置600。有关于风扇本体fb的配置如前述实施例所述。本实施例的噪音抑制装置600包括共振器610、控制芯片620以及热电元件630。其中，共振器610与热电元件630的配置如前述实施例所述。控制芯片620是用以作为指示电子装置运作状态的状态指示单元。由于一般电子装置中本身即具有控制风扇模块60运作与转速的硬件，因此本实施例的控制芯片620可以利用电子装置中既有的硬件来实现。其中，控制芯片620可例如包括有感测器622以及处理器624。在本实施例中，感测器622可用以感测风扇本体fb的风扇转速spd_f，并且据以产生指示风扇转速的信号给处理器624。处理器624则会根据从感测器622所接收到的指示不同风扇转速spd_f的信号，对应产生具有不同准位电压vspd，并且将电压vspd作为控制信号sc以透过信号线传导至热电元件630。因此，在本实施例中，噪音抑制装置600可通过风扇转速spd_f发生形变的热电元件630来调整共振器610的共振体积，用于抵销风扇本体fb所产生的噪音。换言之，在本实施例中主要是以电压vspd作为控制信号sc来控制热电元件630的形变量。相较于以温度作为控制信号sc来控制热电元件530的形变量而言，本实施例以电压信号进行控制可以达到更加精密且多段的控制变化，使得噪音抑制的效果可以进一步提高。举例来说，在一范例实施例中，控制芯片620可以根据不同的风扇转速区间提供步阶式的电压vspd给热电元件630，使得热电元件630可反应于电压vspd而在不同的风扇转速区间内，以段差式的方式调整共振器610的共振体积。例如：控制芯片620可在转速为60rpm～200rpm时提供5v电压；在转速为200rpm～500rpm时提供10v电压；以及在转速500rpm～1000rpm时提供15v电压，以此类推。当然，以电压信号作为控制信号sc时同样也可实现类似以温度控制的随动控制共振体积的效果。举例来说，在另一范例实施例中，控制芯片620可以将不同的风扇转速以映射函数转换为对应的电压vspd值，使得共振器610的共振体积会随着风扇转速而同步地/随动地改变。本发明不以此为限。综上所述，本发明提出一种噪音抑制装置及应用其的风扇模块。所述噪音抑制装置利用热电元件会随热或电压而发生形变的特性，通过在共振器中配置热电元件来调变共振器的共振体积，使得共振器的共振频率可随着噪音频率而改变，进而达成吸音与降噪的效果。虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何 所属
技术领域：
：中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。当前第1页12当前第1页12