專利名稱：應(yīng)用于通信產(chǎn)品的散熱機(jī)構(gòu)及風(fēng)扇墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一風(fēng)扇墻的配置結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種應(yīng)用于通信設(shè)備的風(fēng)扇墻的配置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在通信設(shè)備中，如數(shù)據(jù)交換機(jī)內(nèi)部，常因為需要配置相當(dāng)多數(shù)量的通信設(shè)備及電源供應(yīng)設(shè)備而使數(shù)據(jù)交換機(jī)的機(jī)箱(Chassis)內(nèi)部產(chǎn)生極大的熱量。然而，對于多數(shù)電子產(chǎn)品的集成電路芯片來說，熱量的產(chǎn)生不僅會影響電子芯片操作性能，而且長期處于操作溫度過高的環(huán)境下，更可能會使芯片的使用壽命大幅縮短。因此，如何降低通信設(shè)備內(nèi)部的環(huán)境溫度，一直是通信設(shè)備設(shè)計優(yōu)劣的關(guān)鍵要素之一。
在電子散熱領(lǐng)域中，利用風(fēng)扇來促進(jìn)空氣對流，以提高散熱功效一直是該領(lǐng)域解決散熱問題常見的手段。然而，為了應(yīng)付越來越嚴(yán)重的散熱問題，增加配置風(fēng)扇的數(shù)目以增強(qiáng)熱源周圍的對流效果，已經(jīng)逐漸成為克服散熱問題的必要手段。在通信設(shè)備，如常用的9U規(guī)格(430×415×550mm)的數(shù)據(jù)交換機(jī)中，在其機(jī)箱內(nèi)其中一側(cè)，架設(shè)一由多個風(fēng)扇所組成的風(fēng)扇墻(Fan Tray)，以增強(qiáng)機(jī)箱內(nèi)部的熱對流，已經(jīng)是本領(lǐng)域相當(dāng)常見的一種散熱手段。請參閱圖1A，其表示現(xiàn)有技術(shù)中，一9U尺寸的通信設(shè)備及其散熱模塊的配置。如圖1A中所示，該通信設(shè)備100包括一機(jī)箱10，其中該機(jī)箱10內(nèi)部可配置七個通信板20以及兩個電源供應(yīng)器30，其中各通信板20上還具有多個電子芯片201。在該通信設(shè)備100的操作過程中，該電源供應(yīng)器30及該芯片201都會因芯片操作或電源供應(yīng)器供電而產(chǎn)生熱能，因此需要在該機(jī)箱10的上方配置一風(fēng)扇墻40，以通過該風(fēng)扇墻40的抽氣作用，而使該機(jī)箱10內(nèi)部的熱空氣通過該風(fēng)扇墻40排出；同時，因氣體流動的現(xiàn)象，機(jī)箱10外部的冷卻空氣會從該機(jī)箱10的其它通氣孔流入，而達(dá)到機(jī)箱10內(nèi)外空氣交換的目的。請參閱圖1B，其表示圖1A的風(fēng)扇墻40對該通信設(shè)備100的機(jī)箱10內(nèi)部所產(chǎn)生的流場分布仿真圖即圖1A的效果圖。從圖1B中可以看出，從該機(jī)箱10底部進(jìn)入的氣流，可通過該風(fēng)扇墻40的牽引而在兩通信板20間的冷卻信道中形成由下往上流動的冷卻氣流，以達(dá)到冷卻該通信板20上的芯片201的目的。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中已存在利用風(fēng)扇墻的設(shè)計來促進(jìn)通信設(shè)備機(jī)箱內(nèi)部的空氣對流的方法。然而，過去對于風(fēng)扇墻的配置形態(tài)與散熱效果之間的關(guān)系，并沒有太深入的研究，而僅限于擴(kuò)大風(fēng)扇墻面積的思想。然而，風(fēng)扇墻的面積越大，其所具備的散熱能力當(dāng)然越高，但是在有限的空間條件下，無限制的增加風(fēng)扇墻的面積是不切實際的設(shè)計方法。因此，目前風(fēng)扇墻的設(shè)計只限于增加風(fēng)扇墻的面積、增加風(fēng)扇數(shù)目或增加風(fēng)扇尺寸，而其所獲得的效果往往與其付出的成本是不成比例，因而在實際應(yīng)用上工作效率低下。
綜上所述，本發(fā)明動機(jī)即由此而產(chǎn)生。本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步尋找不同的風(fēng)扇墻配置方式對通信設(shè)備機(jī)箱內(nèi)部流場變化的影響；并通過內(nèi)部流場的變化，提出進(jìn)一步改良式的風(fēng)扇墻配置方式，同時也通過不同的風(fēng)扇墻操作模式，使風(fēng)扇墻發(fā)揮更佳的散熱能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用于通信產(chǎn)品的散熱機(jī)構(gòu)及風(fēng)扇墻，通過風(fēng)扇墻的配置形態(tài)與散熱效果之間動態(tài)平衡，合理設(shè)置風(fēng)扇的面積數(shù)目及尺寸，以獲得最大冷卻效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一構(gòu)想提供了一種應(yīng)用于通信設(shè)備的散熱機(jī)結(jié)構(gòu)，其包括一機(jī)箱(chassis)，該機(jī)箱包括多個芯片模塊與至少一電源供應(yīng)模塊，該任意兩芯片模塊間形成一對流信道，以產(chǎn)生熱對流；以及一風(fēng)扇墻，排列于該機(jī)箱的一側(cè)，以增加該機(jī)箱內(nèi)部的熱對流。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該風(fēng)扇墻架設(shè)于該對流信道的入口側(cè)或出口側(cè)，且該風(fēng)扇墻上的一局部區(qū)域的風(fēng)扇獨立控制，以使該局部區(qū)域內(nèi)的流通量形成一控制流通量。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該局部區(qū)域占該風(fēng)扇墻面積的1/4。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該風(fēng)扇墻包含2×2個風(fēng)扇。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由移除其中一風(fēng)扇而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由其中一風(fēng)扇失效(disabled)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由其中一風(fēng)扇反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由其中一風(fēng)扇減速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由其中一風(fēng)扇改裝成風(fēng)車裝置而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該控制流通量由改變該機(jī)箱的開口率而產(chǎn)生。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，該風(fēng)扇墻為3×3或4×4的風(fēng)扇墻。
本發(fā)明還提出一種通信設(shè)備用的風(fēng)扇墻(fan tray)配置，其包括多個呈矩陣排列的風(fēng)扇，該風(fēng)扇墻涵蓋一主面積范圍且該主面積范圍具有第一流通量，其中該風(fēng)扇墻中還具有一局部區(qū)域涵蓋一第二面積范圍，該第二面積范圍具有一第二流通量。
根據(jù)上述配置，該第二面積為該主面積的1/4。
根據(jù)上述配置，該第二流通量由移除至少一風(fēng)扇而產(chǎn)生。
根據(jù)上述配置，該第二流通量由其中一風(fēng)扇失效(disabled)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述配置，該第二流通量由其中一風(fēng)扇反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述配置，該第二流通量由其中一風(fēng)扇減速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
根據(jù)上述配置，該第二流通量由其中一風(fēng)扇改裝成風(fēng)車裝置而產(chǎn)生。
本發(fā)明所提出的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及其操作方式不僅具有較強(qiáng)的散熱能力，而且可以減少風(fēng)扇墻所使用的風(fēng)扇個數(shù)，具有降低成本的優(yōu)勢。同時可以有效改善通信設(shè)備內(nèi)的溫度分布，達(dá)到增強(qiáng)冷卻效果的目的。


圖1A及圖1B表示通信設(shè)備配置中常見的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及該風(fēng)扇墻作用下所形成的流場分布效果圖；圖2A及圖2B表示本發(fā)明第一實施例的一通信設(shè)備配置一改良式的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及該風(fēng)扇墻作用下所形成的流場分布效果圖；圖3A及圖3B表示本發(fā)明第二實施例的一通信設(shè)備配置一改良式的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及該風(fēng)扇墻作用下所形成的流場分布效果圖；圖4A及圖4B表示本發(fā)明第三實施例的一通信設(shè)備配置一改良式的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及該風(fēng)扇墻作用下所形成的流場分布效果圖；圖5表示本發(fā)明第四實施例的通信設(shè)備中配置一包含反向通風(fēng)區(qū)域的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)所形成的流場分布效果圖；以及圖6表示本發(fā)明第五實施例的通信設(shè)備中配置一具轉(zhuǎn)速差的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)所形成的流場分布效果圖。
其中，附圖標(biāo)記通信設(shè)備100機(jī)箱(chassis)10通信板 20 電子芯片 201電源供應(yīng)器 30 風(fēng)扇墻 40控制區(qū)域40’具體實施方式
在本發(fā)明以下所述的具體實施例中，其中所述的通信設(shè)備的組成與圖1A所述的通信設(shè)備100完全相同。為避免重復(fù)，下面的實施例將只針對風(fēng)扇墻的設(shè)計配置及其操作方式詳加說明，而且，各圖中對應(yīng)的組件將以配合與圖1A相同的組件符號來表示。
請參閱圖2A所示，其表示本發(fā)明的第一具體實施例，一改良式風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)。相對于圖1A的2×2風(fēng)扇墻配置，圖2A所示的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)移除了其中一個風(fēng)扇，在本發(fā)明中，風(fēng)扇移除后該區(qū)域定義為控制區(qū)域40’。請進(jìn)一步參閱圖2B所示，其表示對應(yīng)圖2A的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)，機(jī)箱內(nèi)部所產(chǎn)生的流場分布的仿真圖即圖2A的效果圖。從圖2B中可以看出該控制區(qū)域40’內(nèi)的流場相對于圖1B相同位置上的流場產(chǎn)生變化。從風(fēng)速的分布情況可以看出該控制區(qū)域40’內(nèi)的流通量因為氣流反向(從由下往上流動轉(zhuǎn)變?yōu)橛缮贤铝鲃?而改變，因而在該機(jī)箱中的控制區(qū)域40’范圍內(nèi)形成一回流(circulation)情況，因而造成該控制區(qū)域40’范圍內(nèi)冷卻效果的增強(qiáng)。
根據(jù)上述情況，本發(fā)明進(jìn)一步提出以下幾種可使機(jī)箱內(nèi)的流場產(chǎn)生回流情況的風(fēng)扇墻配置架構(gòu)及風(fēng)扇墻操作方式的具體實施例請參閱圖3A及圖3B，其表示將圖1A的2×2的風(fēng)扇墻配置改變?yōu)?×3的風(fēng)扇墻配置。在本實施例中，同樣通過移除掉最外側(cè)的兩個風(fēng)扇來產(chǎn)生回流的效果。從圖3B的流場分布效果圖中可以看出，在移除掉風(fēng)扇的該控制區(qū)域40’內(nèi)同樣因為流通量改變而形成回流情況。而圖4A及圖4B則是將圖1A的2×2的風(fēng)扇配置結(jié)構(gòu)改變?yōu)?×4風(fēng)扇配置。同樣的，從圖4B的流場分布效果圖中，也可看出類似圖2B及圖3B的流場分布結(jié)果。
這里須進(jìn)一步說明的是，前述2×2、3×3或4×4的風(fēng)扇墻總面積都是相同的，所以盡管每一種風(fēng)扇墻所包含的單一風(fēng)扇大小不一樣，但其組合出來的風(fēng)扇墻面積是一致的。而在控制區(qū)域的規(guī)劃方面，由于前述回流的產(chǎn)生緣于控制區(qū)域40’內(nèi)流通量的改變，若控制區(qū)域40’面積超過風(fēng)扇墻面積的1/4，則產(chǎn)生的回流效果將不明顯。因此，本發(fā)明前述的實施例中，都將控制區(qū)域40’設(shè)計成接近風(fēng)扇墻面積的1/4，以達(dá)到最佳的回流效果。
另一方面，本發(fā)明除了前述移除風(fēng)扇的設(shè)計外，為改變該控制區(qū)域40’流通量還可采用將該控制區(qū)域40’上的風(fēng)扇失效(disabled)的方法，例如斷電的方式。這樣的設(shè)計可以使該控制區(qū)域40’上的風(fēng)扇備而不用，并省去風(fēng)扇移除的步驟?；蛘撸部赏ㄟ^風(fēng)扇墻電路的設(shè)計達(dá)到進(jìn)一步任意調(diào)整該控制區(qū)域40’位置的目的。除了通過電路控制外，該控制區(qū)域40’上的風(fēng)扇也可以替換為其它裝置而達(dá)到改變流通量的目的。例如在該控制區(qū)域40’的風(fēng)扇可以替換成類似風(fēng)車結(jié)構(gòu)的葉片，以達(dá)到大幅提升回流效果的目的。
除了上述的風(fēng)扇配置結(jié)構(gòu)的設(shè)計外，本發(fā)明還提出通過控制風(fēng)扇的操作方式，來改變控制區(qū)域40’流通量。請參閱圖5，其表示一2×2風(fēng)扇墻配置情況下的流場分布效果圖。與圖1B的風(fēng)扇墻結(jié)構(gòu)相比，圖5中的控制區(qū)域40’內(nèi)的風(fēng)扇改為由上往下通風(fēng)，因而該控制區(qū)域40’下方的回流情況更為明顯。在另一較佳實施例中，本發(fā)明提出通過該風(fēng)扇墻上各風(fēng)扇之間不同的轉(zhuǎn)速差而產(chǎn)生流通量變化的構(gòu)想。請參閱圖6的流場分布效果圖，其用以說明該圖上方的兩個風(fēng)扇減速運轉(zhuǎn)的情況下，所產(chǎn)生的流場分布情況。從圖中也可以看出控制區(qū)域40’(兩個減速運轉(zhuǎn)的風(fēng)扇區(qū)域)使得另兩個未減速的風(fēng)扇區(qū)域的流量增加而加速散熱的效果。
表1 上述圖1到圖6不同風(fēng)扇墻配置對通信板上的芯片溫度的影響

上表中的數(shù)據(jù)以該通信設(shè)備100中，溫度最高的通信板上的芯片溫度為例。其中，芯片1到芯片5依序從上往下排列，也就是說芯片1最靠近風(fēng)扇，而芯片5離風(fēng)扇最遠(yuǎn)。從上述的列表中可以看出，在如圖1B所示的2×2風(fēng)扇配置結(jié)構(gòu)中，由于機(jī)箱內(nèi)部空氣的回流情況不明顯，因而芯片1與芯片5的溫度分布以靠近上下兩側(cè)氣體出入口位置的溫度較低，而芯片3因為位于機(jī)箱最內(nèi)側(cè)，因而溫度較高。然而應(yīng)用如前述實施例中的圖2～6的改良式風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)后，芯片溫度的分布明顯發(fā)生變化。如上表1所示，芯片1～4的溫度在對應(yīng)圖2～6的具體實施例中表現(xiàn)的最明顯，而芯片5則因為距離風(fēng)扇較遠(yuǎn)，而沒有顯著變化。不過，盡管如此，通過上述參照圖2～6的實施例，依然可以有效改善通信設(shè)備內(nèi)的溫度分布，而達(dá)到增強(qiáng)冷卻效果的目的。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種具較佳散熱能力的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及其操作方式。從前述實施例的說明及其仿真結(jié)果中可以看出，本發(fā)明所提出的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及其操作方式不僅具有更強(qiáng)的散熱能力，而且可以減少風(fēng)扇墻所使用的風(fēng)扇個數(shù)，具有降低成本的優(yōu)勢。然而，必須說明的是，上述實施例僅用以說明本發(fā)明的較佳實施方式，然而本發(fā)明的范圍當(dāng)不受限于上述的各項具體實施方式
；任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所做的等效變化或修改皆可涵蓋于本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于通信設(shè)備的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含一機(jī)箱，其包括多個芯片模塊與至少一電源供應(yīng)模塊，該任兩芯片模塊間形成一對流信道，以產(chǎn)生熱對流；以及一風(fēng)扇墻，排列于該機(jī)箱的一側(cè)，以增加該機(jī)箱內(nèi)部的熱對流；其中，該風(fēng)扇墻架設(shè)于該對流信道的入口側(cè)或出口側(cè)，且該風(fēng)扇墻上的一局部區(qū)域的風(fēng)扇獨立控制，以使該局部區(qū)域具有一控制流通量。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該局部區(qū)域占該風(fēng)扇墻面積的1/4。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該風(fēng)扇墻包含2×2個風(fēng)扇。
4.如權(quán)利要求3所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由移除其中一風(fēng)扇而產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求3所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由其中一風(fēng)扇失效而產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求3所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由其中一風(fēng)扇反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求3所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由其中一風(fēng)扇減速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
8.如權(quán)利要求3所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由其中一風(fēng)扇改裝成風(fēng)車裝置而產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求1所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制流通量由改變該機(jī)箱的開口率而產(chǎn)生。
10.如權(quán)利要求1所述的散熱機(jī)構(gòu)，其特征在于，該風(fēng)扇墻為3×3或4×4的風(fēng)扇墻。
11.一種通信設(shè)備用的風(fēng)扇墻，包括多個呈矩陣排列的風(fēng)扇，該風(fēng)扇墻涵蓋一主面積范圍且該主面積范圍具有第一流通量，其特征在于，該風(fēng)扇墻中還具有一局部區(qū)域涵蓋一第二面積范圍，該第二面積范圍具有一第二流通量。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二面積為該主面積的1/4。
13.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二流通量由移除至少一風(fēng)扇而產(chǎn)生。
14.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二流通量由其中一風(fēng)扇失效而產(chǎn)生。
15.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二流通量由其中一風(fēng)扇反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
16.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二流通量由其中一風(fēng)扇減速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
17.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇墻，其特征在于，該第二流通量由其中一風(fēng)扇改裝成風(fēng)車裝置而產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于通信設(shè)備的散熱機(jī)構(gòu)，其包括一機(jī)箱以及一風(fēng)扇墻；其中該機(jī)箱包含多個芯片模塊與至少一電源供應(yīng)模塊，該任兩芯片模塊間形成一對流信道，以產(chǎn)生熱對流；該風(fēng)扇墻排列于該機(jī)箱的一側(cè)，以增加該機(jī)箱內(nèi)部的熱對流。該風(fēng)扇墻架設(shè)于該對流信道的入口側(cè)或出口側(cè)，且該風(fēng)扇墻上的一控制區(qū)域的風(fēng)扇獨立控制，以使該區(qū)域形成一控制流通量。本發(fā)明所提出的風(fēng)扇墻配置結(jié)構(gòu)及其操作方式不僅具有較強(qiáng)的散熱能力，而且可以減少風(fēng)扇墻所使用的風(fēng)扇個數(shù)，具有降低成本的優(yōu)勢。同時可以有效改善通信設(shè)備內(nèi)的溫度分布，達(dá)到增強(qiáng)冷卻效果的目的。
文檔編號G12B15/04GK1949959SQ200510109350
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者張弘 申請人:技嘉科技股份有限公司