CN101093409A - 计算机散热模块结构及其风量与噪音值的最佳化调控方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机散热模块结构及其风量与噪音值的最佳化调控方法，该散热模块结构包括：主机壳体，一设置在主机壳体内的监控模块，收集主机壳体内的系统运作信息，并至少连接所述的散热模块等设备，以侦测该设备的各种运作参数及控制所述散热模块的运作模式；该散热模块包括：一第一散热风扇及一第二散热风扇，当所述监控模块测得主机壳体内部温度上升时，可分别制动开启及加速第一或第二散热风扇，并使所述散热风扇因加速运转所产生的噪音值，经该监控模块的参数设定，使第一及第二散热风扇在风量与噪音值大小之间取得最佳平衡情形。

Description

计算机散热模块结构及其风量与噪音值的最佳化调控方法

技术领域：

本发明涉及计算机领域，尤指一种计算机散热模块，并提供计算机或管理服务器主机等设备，能具有一自动调节散热能力，更进一步控制散热风扇的运转与噪音值在一最佳化结构的技术。

背景技术：

已知的计算机、度量仪器、服务器主机或磁盘阵列机等设备，是将许多精密的电子零件，特别是中央处理器(CPU)、显示卡上得绘图芯片(GPU)、或高转速的硬盘等，将这些组件集中在一个密闭且空间有限的主机壳体内；正如熟习此技艺的人员所了解，例如在一磁盘阵列机的组织架构的特征在于，在有限的空间中设置许多的硬式储存装置，如IDE接口的硬盘、或SCSI接口的硬盘，其中硬盘的容量从数十Gigabyte到数百Gigabyte，以及运转速度从每分钟5400转到10000转以上；这些硬盘被同时叠置在一个规划好的密闭空间中，经由背板的连接，由设置在磁盘阵列机中的数个电源供应器统一供电，并透过控制模块分配信息的使用及电力的供应。

可知的是，每个硬盘在运转的过程中，随着使用的频率、以及运转的时间长短，硬盘本身将会因马达的运转产生热能，当许多的硬盘被同时放在一个密闭个空间共同运作时，可以了解的是，在每一个或多个运转使用的硬盘，它们所在附近的空间会累积相当的热量，称之为积热。

这些积热若不能尽速排除，有可能使硬盘因温度过高而产生运作上的不稳定，例如：读取错误、效率减低、甚至因在高温下使用太久，造成不能恢复的损坏，而遗失宝贵的数据。

为此，每个设计计算机主机、度量仪器、服务器主机、以及磁盘阵列机的相关从业人员，对于壳体内部散热的课题，得耗费许多时间及研究，来解决此一重要的课题。例如图1所显示的情形，在一个主机壳体1内，设置有电源供应器(2、3)，该电源供应器(2、3)各设置有一个散热风扇(26、36)；可了解的是，有的伺服主机会随着主机壳体1内部温度的上升，在内部产生大量积热的情形下，增加散热风扇(26、36)的运行速度，用以加速排除积热的情形。

但是，所述已知技艺型态的散热结构，为了要排除积热而设计有至少一个散热风扇，可知的是，该散热风扇(26、36)在提高风量排除积热的同时，也产生了如图2及图3所显示的转速及噪音的情形，例如当该散热风扇(26、36)随着温度上升而提高转速时，噪音量也随着转速的上升而增加的情形。若重行设计该散热模块的组织结构，使其在系统出现积热需要排除或降温时，可达到提高风量、同时减低因运转所产生的噪音的影响；并且使其构造不同于已知，以及改变它的使用形态，将有别于旧法。而这些课题在上述的已知的散热结构中均未被揭露。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的上述不足，提供一种计算机散热模块结构及其风量与噪音值的最佳化调控方法，具备有在所述散热模块中的其一或以上，因主机内部温度上升而提高散热风扇的运转速度时，经一系统控制配合启动辅助装置或其它散热模块的散热作用以维持系统的正常运作并减低噪音的干扰等作用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种计算机散热模块结构，其包括：一主机壳体，界定出一内部空间，该内部空间装设至少一个电源供应器及至少一个散热模块；一监控模块，负责收集主机壳体内的系统运作信息，并至少连接该散热模块，以侦测该设备的各种运作参数及控制该散热模块的运作模式；其特点是：所述散热模块包括一第一散热风扇和一第二散热风扇，可被该监控模块的最佳化参数配置制动，使风量维持一定，使噪音值被控制在一较低影响范围。

一种计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其步骤包括：

启动散热模块，使其运作在一系统基本所需的散热风量，而具有一初始转速的作业；

启动一监控模块，对各个设备、电源供应器、以及至少包含第一散热风扇和第二散热风扇的散热模块的运作形成监控作业；

其中当系统出现温度上升或下降时，所述监控模块制动开启、加快或减缓该第一或第二散热风扇运作速率的作业；

所述监控模块更进一步提供一持续侦测该温度变化的情形，注意该温度变化的情形是否被排除的作业；以及

当所述监控模块侦测到温度上升或下降的情形被排除时，该监控模块更提供一致动停止或减缓该第一或第二散热风扇运作速率的作业。与现有技术相比，本发明的优点是：通过于提供使用者在一般的系统操作温度下，主机壳体内部温度可被维持于正常工作区间R，进一步透过监控模块根据风量与噪音值最佳化参数，分别在一个最适当的时机启闭、增加或减缓第一散热风扇或第二散热风扇的运转速率，维持高效率的散热作用，有效降低了运转时噪音的音量。

对于本发明所具有的新颖性、特点，及其它目的与功效，将在下文中配合所附图式的详加说明，而趋于了解；如图所示：

附图说明：

图1是已知的设置在主机壳体内部的散热结构立体示意图。

图2是已知散热结构中散热风扇的温度-转速关系图。

图3是已知散热结构中散热风扇的转速-噪音值关系图。

图4是本发明装置的组织结构及散热型态立体示意图。

图5是本发明第一及第二散热风扇的转速-噪音值关系图。

图6是本发明第二散热风扇的温度-转速关系图。

图7是本发明散热模块运作的温度-噪音值关系图。

图8是本发明装置风量与噪音值最佳化步骤流程一。

图9是本发明装置风量与噪音值最佳化步骤流程二。

标号说明：

1主机壳体           2、3电源供应器

201、301散热孔      202、302散热孔

203、303散热孔      204、304散热孔

21、31第一散热风扇  22、32第二散热风扇

26、36散热风扇      221、321导流管

4监控模块                    5控制模块

6背板                        61透孔

R正常工作区间                700启动第一散热风扇

701启动监控模块侦测功能      702内部之温度＞设定温度

703计算温差                  704制动散热模块

705内部温度变化              706温度上升或下降

707第二散热风扇＝高运转转速  708第二散热风扇＝最低运转转速

709关闭第二散热风扇          800计算温差

801调整散热模块之操作电压    802内部温度变化

803温度上升或下降            804第一散热风扇＝最高转速

805第一散热风扇＝初始转速    806第一散热风扇维持最高转速

具体实施方式：

请参阅图4，显示了本发明计算机散热模块结构立体示意图；如图中所显示，包括：一主机壳体1、一监控模块4、一控制模块5、以及电源供应器(2、3)；所述主机壳体1界定出一内部空间可安装至少一个电源供应器及其它设备；一监控模块4，负责收集主机壳体1内的系统运作信息，并连接所述电源供应器(2、3)及散热模块等设备，侦测该设备是否正常运作，并且控制所述散热模块的运作模式；一控制模块5，经由一背板6与该监控模块4连结，将监控模块4所收集到的信息或异常讯号传送至外界管理人员。该电源供应器(2、3)，在所采的实施例中，设置有散热模块，所述散热模块包括有一第一散热风扇(21、31)，设置在电源供应器(2、3)内接近主机壳体1的表面安装位置；一第二散热风扇(22、32)，设置在电源供应器(2、3)内部空间中，较接近热源的位置。

请继续参考图4，显示所述散热模块在电源供应器(2、3)内的组织结构；其中，所述第一散热风扇(21、31)，在所采的实施例中，采用直立式散热风扇，配合设置在电源供应器(2、3)内，在接触外界的壳体表面上，配合形成在电源供应2及电源供应3上的散热孔(202、203)及散热孔(302、303)，可将电源供应器(2、3)及主机壳体1内部的积热，经由该第一散热风扇(21、31)所形成的一由内向外的导引气流，迅速的从散热孔(201、301)排除；而所述第二散热风扇(22、32)，在所采的实施例中，采用鼓风扇，设置在电源供应器(2、3)内部末端顶面，使第二散热风扇(22、32)可深入接近主机壳体1内部的热源；经电源供应器2、及电源供应器3上的散热孔(202、203)及散热孔(302、303)，可将主机壳体1内部的积热，经由该第二散热风扇(22、32)所形成的一由下向上的导引气流，将积热透过一连接在第二散热风扇(22、32)出风口的导流管(221、321)，从散热孔(204、304)排出；而所述的导流管(221、321)使得从第二散热风扇(22、32)所吸收的环境积热，直接越过电源供应器(2、3)内部所具有的热阶阻碍，而能顺利并快速的导出排除；所述第一散热风扇(21、31)及第二散热风扇(22、32)所形成的排热路径，如图4的箭头部份所显示的情形。在所采的实施例中，该电源供应器(2、3)提供第一散热风扇(21、31)及第二散热风扇(22、32)所需用运作的电力。

在图4所采的实施例中，该散热模块具有一第二散热风扇(22、32)，可以了解的是，根据该第二散热风扇(22、32)安装的位置，由于较接近热源而能辅助并分担第一散热风扇(21、31)的散热工作，除此之外，所述第二散热风扇(22、32)在运转时，其组织位置设置在主机壳体1与电源供应器(2、3)之中，使所采的散热模块具有较低的运转噪音；因此，在本实施例中，所述监控模块4采用分段运作的模式，操控该散热模块。

请参考图5-图7，说明了散热模块中第一散热风扇(21、31)及第二散热风扇(22、32)的工作温度区间，以及运转时噪音大小的特性与组配关系。第一散热风扇(21、31)如同图5、及图6所显示，当系统启动时，第一散热风扇(21、31)被设定具有一初始转速，用以排除系统内部的基本热能；随着温度的上升，第一散热风扇(21、31)的转速也逐渐被提高到全速运转，因此而具有如图5所显示A-B线段的噪音值的存在；而第二散热风扇(22、32)如前述所提因安装位置而具有较佳的抗噪音能力，因此当第二散热风扇(22、32)从启动到全速运转，所产生的噪音值可如图5中显示的C-D线段所表示。

请继续参考图5-图6，在所采的实施例中，将原本是第一散热风扇(21、31)所处理的散热问题，配合监控模块4中一最佳化参数设定，使第二散热风扇(22、32)辅助第一散热风扇(21、31)在图2中所显示的T-T1操作温度区间的运转排热工作；可知的是，已知若高过一设定温度T会加快第一散热风扇(21、31)运转速度的情形；而在本发明所采的实施例中，经由第二散热风扇(22、32)的辅助，同样当系统主机工作在T-T1的操作温度区间，将具有较已知技艺的散热结构更佳的散热效率以及较低的运转噪音；例如图7所显示的一种情形，在T-T1这段操作温度区间为系统的正常工作区间R，已知散热风扇(26、36)在运转过程中，具有如图中所显示的E-G线段；而本发明散热模块由第二散热风扇(22、32)，在此一正常工作区间R中运转排除内部积热，具有如途中所显示的E-F线段；可知的是，本发明的散热模块在运作过程中的噪音值，相对低于所述已知散热风扇(26、36)；因此使得该散热模块在正常工作区间R中，具有散热效率高、并具有较低噪音的运转型态；其中，该最佳化参数的内容，系散热风扇运转转速与其相对应的操作电压。

请参阅图8、图9，进一步揭露本发明的计算机散热模块结构的控制步骤流程；包括：

步骤700，开启散热模块中的第一散热风扇(21、31)，并设定在一具有初始转速的情形。

步骤701，该监控模块4收集主机壳体1内的系统运作信息，并至少连接所述的散热模块等设备，以侦测该设备的各种运作参数及控制所述散热模块的运作模式。

步骤702，所述监控模块4透过一温度感应装置，侦测主机壳体1内部的温度是否高过一设定温度T；若是，则进入步骤703；若否，则继续步骤702。

步骤703，所述监控模块4计算该侦测温度与设定温度T的温差量。

步骤704，所述监控模块4启动第二散热风扇(22、32)，并依照步骤703所计算出的温差量，给予第二散热风扇(22、32)相对应的操作电压。

步骤705，所述监控模块4持续侦测主机壳体1内部是否有温度的变化；若有，则进入步骤706；若否，则继续步骤705。

步骤706，所述监控模块4判断主机壳体1内部温度是上升(Up)或是下降(Down)；若是上升，则进入步骤707，若是下降，则进入步骤708。

步骤707，所述监控模块4判断该第二散热风扇(22、32)的转速是否已达最高运转转速；若是，则进入步骤800；若否，则进入步骤703。

步骤708，所述监控模块4判断该第二散热风扇(22、32)的转速是否已达最低运转转速；若是，则进入步骤709；若否，则进入步骤703。

步骤709，所述监控模块4制动关闭该第二散热风扇(22、32)，并进入步骤702。

步骤800，所述监控模块4计算该侦测温度与设定温度T1的温差量。

步骤801，所述监控模块4依照步骤800所计算出的温差量，给予第一散热风扇(21、31)相对应的操作电压。

步骤802，所述监控模块4持续侦测主机壳体1内部是否有温度的变化；若有，则进入步骤803；若否，则继续步骤802。

步骤803，所述监控模块4判断主机壳体1内部温度是(Up)上升或是下降(Down)；若是上升，则进入步骤804，若是下降，则进入步骤805。

步骤804，所述监控模块4判断该第一散热风扇(21、31)的转速是否已达最高运转转速；若是，则进入步骤806；若否，则进入步骤800。

步骤805，所述监控模块4判断该第一散热风扇(21、31)的转速是否已达最低运转转速；若是，则进入步骤703；若否，则进入步骤800。以及

步骤806，所述监控模块4使第一散热风扇(21、31)维持最高运转转速。并进入步骤802。

其中，步骤707、708、804、805，该最高或最低运转转速系可使用一设定转速取代之。

在另一个可行的实施例中，其步骤流程可调整如后：

步骤900，开启散热模块。

步骤901，该监控模块4收集主机壳体1内的系统运作信息，并至少连接所述的散热模块等设备，以侦测该设备的各种运作参数及控制所述散热模块的运作模式。

步骤902，所述监控模块4透过一温度感应装置，侦测主机壳体1内部的温度是否高过一设定温度T；若是，则进入步骤903；若否，则继续步骤902。

步骤903，所述监控模块4计算该侦测温度与设定温度T的温差量。

步骤904，所述监控模块4依照步骤903所计算出的温差量，给予散热模块相对应的操作电压；其中，该操作电压包括第一散热风扇21或31、以及第二散热风扇22或32的操作电压，依照周遭环境不同作调整。以及

步骤905，所述监控模块4持续侦测主机壳体1内部是否有温度的变化；若有，则进入步骤903；若否，则继续步骤905。

其中，所述监控模块4根据步骤905的侦测，在主机壳体1的内部温度增加或减少时，依照所设置环境的不同而具有不同的最佳化参数值，对第一散热风扇(21、31)及第二散热风扇(22、32)施以相对应的操作电压；实务上，监控模块4可同时调整至少一个散热风扇，或同时提高及减缓不同散热风扇的运转速率。

综上所述，本发明的计算机散热模块结构及其风量与噪音值的最佳化调整方法，是在于提供使用者在一般的系统操作温度下，主机壳体1内部温度可被维持于正常工作区间R，进一步透过监控模块4根据风量与噪音值最佳化参数，分别在一个最适当的时机启闭、增加或减缓第一散热风扇(21、31)或第二散热风扇(22、32)的运转速率，维持高效率的散热作用，实务上也有效降低了运转时噪音的音量，而有别于已知散热结构的具有较大的噪音，而展现了相当大的进步。

惟以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (19)

1.一种计算机散热模块结构，其包括：

一主机壳体，界定出一内部空间，该内部空间装设至少一个电源供应器及至少一个散热模块；

一监控模块，负责收集主机壳体内的系统运作信息，并至少连接该散热模块，以侦测该设备的各种运作参数及控制该散热模块的运作模式；

其特征在于：所述散热模块包括一第一散热风扇和一第二散热风扇，可被该监控模块的最佳化参数配置制动，使风量维持一定，使噪音值被控制在一较低影响范围。

2.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第一散热风扇设置在接近主机壳体的外围区域。

3.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第一散热风扇设置在所述电源供应器内部。

4.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第一散热风扇具有一初始转速。

5.根据权利要求2或3所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第一散热风扇为直立式散热风扇。

6.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第二散热风扇设置在主机壳体内部区域。

7.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第二散热风扇设置在所述电源供应器内部。

8.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第二散热风扇设置连接一导流管。

9.根据权利要求6或7所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述第二散热风扇为鼓风扇。

10.根据权利要求3或7所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述电源供应器的表面，在深入接近主机壳体内部的热源处，规划布置有数个散热孔。

11.根据权利要求10所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述散热孔设置在电源供应器的侧面表面。

12.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述最佳化参数的内容，系第一及第二散热风扇转速与其相对应的操作电压。

13.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述监控模块连接至少一温度感应装置。

14.根据权利要求1所述的计算机散热模块结构，其特征在于：所述监控模块连结一将侦测到的各种运作参数传送至外部的控制模块。

15.一种计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其特征在于：该方法的步骤包括：

启动散热模块，使其运作在一系统基本所需的散热风量，而具有一初始转速的作业；

启动一监控模块，对各个设备、电源供应器、以及至少包含第一散热风扇和第二散热风扇的散热模块的运作形成监控作业；其中当系统出现温度上升或下降时，所述监控模块制动开启、加快或减缓该第一或第二散热风扇运作速率的作业；

所述监控模块更进一步提供一持续侦测该温度变化的情形，注意该温度变化的情形是否被排除的作业；以及

当所述监控模块侦测到温度上升或下降的情形被排除时，该监控模块更提供一致动停止或减缓该第一或第二散热风扇运作速率的作业。

16.根据权利要求15所述的计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其特征在于：所述监控模块根据温度感应装置侦测到的上升温度，与一设定温度比较，所得到的相差值，产生一相对改变该第一或第二散热风扇操作电压的作业。

17.根据权利要求15所述的计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其特征在于：在启动散热模块的作业时，启动第一散热风扇。

18.根据权利要求15所述的计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其特征在于：在启动散热模块的作业时，启动第二散热风扇。

19.根据权利要求15所述的计算机散热模块结构的风量与噪音值的最佳化调控方法，其特征在于：在启动散热模块的作业时，同时启动第一及第二散热风扇。

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