CN103124940A - 用于计算设备的基于烟囱的冷却装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种装置用于基于烟囱冷却计算机部件。本发明的实施例的方法包括确定计算设备的发热部件。所述方法进一步包括将烟囱联接至一个或多个发热部件，从而使用烟囱的烟囱效应来引导与部件关联的空气进出烟囱。

Description

用于计算设备的基于烟囱的冷却装置

技术领域

本领域通常涉及用于电子设备的冷却方案，尤其涉及采用用于计算设备的基于烟囱的冷却装置。

背景技术

现在，存在各种用于冷却计算机的方案。但是，这些用于冷却计算机（例如，一体化（AIO）台式计算机）的方案包括风扇或者鼓风机。例如，典型AIO计算机由一个或多个鼓风机风扇冷却，风扇从周围环境引入冷却空气，冷却空气又流过计算机的热部件或者它们关联的热交换器以冷却它们。这导致高声学害处以及计算机所连接的电源的更高功率消耗。此外，因为AIO计算机将其所有的电子件置于屏幕后面或者下方，所以进一步恶化了高风扇声学噪声问题。

附图说明

通过示例图示了本发明的实施例，附图中的图不是要限制本发明的实施例，其中相似附图标记指示类似元件，其中：

图1图示了根据本发明一个实施例的基于烟囱的冷却装置；

图2A-2C图示了根据本发明一个实施例的图1的基于烟囱的冷却装置的侧视图；

图3图示了根据本发明一个实施例的基于烟囱的冷却装置；

图4A-4C图示了根据本发明一个实施例的图3的基于烟囱的冷却装置300的侧视图；

图5图示了根据本发明一个实施例的采用风扇的基于烟囱的冷却装置；

图6图示了根据本发明一个实施例的用于基于烟囱冷却计算机部件的过程；以及

图7图示了能够采用基于烟囱的冷却装置的计算系统。

具体实施方式

本发明的实施例提供了用于基于烟囱冷却计算机部件的装置。本发明的实施例的方法包括确定计算设备的发热部件。所述方法进一步包括将烟囱联接至一个或多个发热部件，使得烟囱的烟囱效应用于引导与部件关联的空气进出烟囱。

在一个实施例中，在计算机中采用烟囱用于冷却的目的，从而消除了采用风扇或者鼓风机的需要，这进一步导致消除了风扇声学噪声并且显著降低了与风扇和鼓风机关联的功率消耗。烟囱效应（或烟筒效应）是公知的现象，指的是浮力驱动空气移入和移出家、建筑物等。烟囱效应负责放大与自然对流关联的空气移动，并且频繁用于家庭、某些产热设备等中的通风。浮力源自于由于温差、湿度差等引起的空气密度差。典型地，热差和结构的高度越大，浮力和烟囱效应就越大。在一个实施例中，使用和调节该烟囱效应或者烟筒效应，使得来自计算机内的各种部件的加热空气由于其密度相比于周围空气或者气体不同（即，更低）而上升通过导管通路。这有助于最大化自然通风引起的空气流并且增加分散系统中生成的热的效果。可以想到的是，该技术能够起作用于任意数量的电子设备，包括所有类型和形式的计算机系统；但是，为了简洁、清楚以及易于理解，将AIO计算机作为贯穿本文的例子。

图1图示了根据本发明一个实施例的基于烟囱的冷却装置100。图示的实施例示出了计算机系统的母板150，具有任意数量的发热部件。为了简洁、简化以及易于理解，示出了AIO计算机母板150的中央处理单元（CPU）112和存储器114。在一个实施例中，单个烟囱122和124分别放置在CPU112和存储器114上面。在一个实施例中，如图所示，烟囱122、124通过它们的进入通风口102吸入或者接收冷空气132、134，以及通过它们的排放通风口104排出或者发出热空气142、144（由CPU112、存储器114产生的）。空气的这种移动是通过两个烟囱112、114的烟囱效应或者烟筒效应实现的。

如参考图2A-2C讨论的，烟囱122、124可以由从金属到塑料（被视为是适当的以及必须的）的任意材料制成，并且通过与部件112、114建立直接接触，或者通过它们的扩散器或者热交换器（HX）或者以一些其他类似方式，能够制成为热接触它们的对应部件112、114。为了简洁，此处使用HX作为例子。在一个实施例中，烟囱效应驱动冷空气132、134和热空气142、144在烟囱122、124内以方便、有序且有效率的方式进行空气移动，而不需要安装任何常规风扇或者鼓风机。此外，单个烟囱可以用于一个或多个部件。例如，对于高产热部件，比如CPU112，图示的单个大烟囱122可以是合适的；但是，对于低产热的较小或不经常使用的部件，单个烟囱就可以足够用于任意数量的这种部件。

图2A-2C图示了根据本发明一个实施例的图1的基于烟囱的冷却装置100的侧视图。再次，为了简洁和简化，仅使用图1的CPU112来图示出侧视图。在图2A，示出了母板150，其具有的CPU112附接至热交换器202。HX指的是用于从一个介质到另一介质进行有效热传递的设备。在一个实施例中，烟囱或者导管122直接联接至HX202，使得用HX202维持亲密的热连接（例如，通过焊料，热油脂等）。如前述，烟囱可以由任何类型材料制成，但考虑到其与HX202的连接，在该特定情形中，金属可以是优选材料（虽然其他材料诸如塑料也可行，但效率低）。在一个实施例中，烟囱122使用烟囱效应将空气204（例如，包括图1的冷空气132和热空气142）从其进入通风口移动至排放通风口，而不需要常规风扇或者鼓风机。

图2B图示了烟囱122围绕HX202。如图示的，HX202和烟囱122无缝地合并在一起，即，HX202的外壁和烟囱122的内壁之间没有间隙或者泄漏，这提供了空气204移动的最大效率。在该实施例中，烟囱122直接连接至CPU112。参考图2C，烟囱122直接连接至母板150并且无缝地围绕CPU112和HX202，烟囱122、HX202和CPU112之间没有任何间隙或者渗漏。图2B和2C的烟囱112可以由金属或者塑料等制成。

图3图示了根据本发明一个实施例的基于烟囱的冷却装置300。如图1，图示的实施例示出了计算机系统的母板350，具有任意数量的发热部件。再次，为了简洁和简化，示出了AIO计算机的母板350的CPU312和存储器314。在一个实施例中，单个烟囱322和324分别布置在CPU312和存储器314上面。在一个实施例中，如图示的，烟囱322、324通过它们的进入通风口302吸入或者接收冷空气332、334，以及通过它们的排放通风口304排出或者发出热空气342、344（由CPU312、存储器314产生的）。该空气移动是由于两个烟囱312、314的烟囱效应或者烟筒效应而被执行的。

在一个实施例中，与CPU312和存储器314对应的HX是远程热交换器（RHX）352、354。换句话说，这些RHX352、354不附接至它们的对应部件CPU312和存储器314；而是，它们远程地定位成靠近母板350的底部或者一侧，位于它们各自的烟囱322、324的端部。热管362、364用对应部件312、314连接RHX352、354。热管362、364代表在两个以上固体接口（诸如RHX352、354和CPU312和存储器314）之间传递热的热传递装置。因为冷空气332、334通常没有后果（consequence）而热空气342、344是关键的且要求移动，在一个实施例中，将RHX352、354靠近烟囱322、324的底部以提供用于热空气342、344的更大空间从而有效地绕烟囱移动并且移出排放通风口304。在一个实施例中，RHX352、354放置在烟囱122、124的基部，用于最大冷却性能。此外，RHX352、354不必检查热源。与RHX352、354和对应发热部件312、314连接的终端如图所示通过热管362、364，但其可以是任意数量的其他热传输设备，诸如泵回路、环路型热管、热虹吸管或者甚至高导热材料件。

如参考图4A-4C讨论的，烟囱322、324可以由从金属至塑料（视为适当的以及必须的）任何材料制成，并且能够通过建立与部件312、314的直接接触或者通过它们的RHX352、354或者以一些其他类似方式，制成为热接触它们的对应部件312、314。在一个实施例中，烟囱效应驱动冷空气332、334和热空气342、344从烟囱122、124的进入通风口302至排放通风口304的方便有效的空气移动，不需要安装任何常规的风扇或者鼓风机。此外，单个烟囱可以用于一个或多个部件。例如，对于高产热部件，比如CPU312，图示的单个大烟囱322可以是合适的；但是，对于低产热的较小或者不常使用的部件，单个烟囱会是足够的用于任意数量的这种部件。

图4A-4C图示了根据本发明一个实施例的基于烟囱的冷却装置300的侧视图。再次，为了简洁和简化，仅使用图3的CPU312来示出侧视图。在图4A，示出母板350，其所具有的CPU312经由CPU模具（die）404附接至烟囱322。在图示的实施例，RHX352远程地定位并且通过热管362连接至CPU。此外，RHX352位于烟囱322的底部，烟囱的大部分用于管理和移出热空气402通过烟囱322的排放通风口。在一个实施例中，烟囱322直接联接至RHX352和CPU模具404（通过模具404），并且维持与RHX352和CPU312的亲密热连接。如前述，烟囱可以由从塑料至金属的任意类型材料制成。在一个实施例中，烟囱322使用烟囱效应将空气402（例如，包括图3的冷空气332和热空气342）从其进入通风口移动至排放通风口，而不需要常规风扇或者鼓风机。

图4B图示了烟囱322，其围绕CPU模具404并且直接连接至CPU312。参考图4C，烟囱322直接连接至母板350并且无缝地围绕CPU312、CPU模具404和RHX352，在烟囱322、RHX352、CPU312和CPU模具404之间没有任何间隙或者渗漏。图4B和4C的烟囱322可以由金属或者塑料等制成。

图5图示了根据本发明一个实施例的采用风扇532的基于烟囱的冷却装置500。在图示的实施例，烟囱或者导管512在位于母板550上的CPU502上以移动冷空气和热空气522。在一个实施例中，可以采用风扇532（例如，微型风扇或者风扇状空气移动器，诸如合成喷流器、压电翼、离子风等）以将风扇效应与烟囱效应结合，从而更有效的进行空气522的移动。例如，在特定情形，引入的空气可能不能够将部件接合处或机箱的温度维持在它们的规定极限值以下，因而，在这些情况下，由于存在小的传统的空气移动器（比如小风扇）或者替换地非传统的空气移动技术（诸如上述的一种），可以增强烟囱512的影响。

图6图示了根据本发明一个实施例的用于基于烟囱冷却计算机部件的过程。在块605，检测计算机系统中母板上的发热部件或热空气生成部件。在块610，在一个实施例中，烟囱联接至母板的每个部件。在一个实施例中，将单个烟囱联接至每个部件，或者在另一实施例中，将单个烟囱联接成覆盖两个以上部件。例如，可以要求单个烟囱用于高发热部件，而单个烟囱可以对两个以上低发热部件是均等足够的。

在块615，允许烟囱根据从其进入通风口吸入或者接收冷空气以及从其排放通风口排出或者发出热空气而执行其烟囱效应。在块620，使用烟囱和它们的烟囱效应对计算机系统的母板上的发热部件或热空气生成部件保持冷却。

图7图示了计算系统700，其能够采用基于烟囱的冷却装置。图7的示例性计算系统包括：1）一个或多个处理器701，其至少一个可以包括上述特征；2）存储控制中心（MCH）702；3）系统存储器703（存在不同的类型，诸如双倍数据速率RAM（DDR RAM），扩展数据输出RAM（EDO RAM）等）；4）高速缓冲存储器704；5）输入/输出（I/O）控制中心（ICH）705；6）图形处理器706；7）显示器/屏幕707（存在不同的类型，诸如阴极射线管（CRT）、薄膜晶体管（TFT）、液晶显示器（LCD）、DPL等）；和8）一个或多个I/O设备708。

一个或多个处理器701实施指令以执行计算系统实施的任何软件程序。指令频繁涉及对数据执行的多种操作。数据和指令均存储在系统存储器703和高速缓冲存储器704中。高速缓冲存储器704被典型地设计为比系统存储器703具有较短的等待时间。例如，高速缓冲存储器704可以与处理器集成在相同的硅芯片上，和/或用快速静态RAM（SRAM）单元构建，而系统存储器703可以用慢速动态RAM（DRAM）单元构建。通过倾向于存储更频繁使用的指令和数据于高速缓冲存储器704中而不是系统存储器703中，提高了计算系统的总体性能效率。

专门使得系统存储器703能够访问计算系统中的其他部件。例如，从计算系统的各种接口（例如，键盘和鼠标、打印机端口、局域网络（LAN）端口、调制解调器端口等）接收到的数据或者从计算机系统的内部存储元件（例如，硬盘驱动器）取回的数据在实施软件程序中被一个或多个处理器701操作之前，通常暂时排队进入到系统存储器703中。类似地，软件程序确定应该从计算系统通过计算系统接口之一发送到外部实体的数据或者存储到内部存储元件中的数据在被传递或者存储之前，通常暂时排队进入到系统存储器703中。

ICH705负责确保这种数据正确地通过系统存储器703以及其适当对应的计算系统接口（以及内部存储设备，如果计算系统如此设计的话）之间。MCH702负责管理用于系统存储器703在处理器701、接口以及内部存储元件之间访问的在时间上彼此相近出现的各种竞争请求。

一个或多个I/O设备708还实施在典型计算系统中。I/O设备通常负责传递数据到计算系统（例如，网络适配器）和/或从计算系统传递数据；或者负责计算系统（例如，硬盘驱动器）内的大型非易失性存储。ICH705在其自身与观察的I/O设备708之间具有双向点对点链路。

本发明的各种实施例的各部分可以提供为计算机程序产品，所述产品可以包括其上存储有计算机程序指令的计算机可读介质，所述程序指令可以用来对计算机（或其他电子设备）进行编程以执行根据本发明实施例的过程。机器可读介质可以包括但并不限于：软盘、光盘、只读光盘（CD-ROM）、和磁光盘、ROM、RAM、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电EPROM（EEPROM）、磁卡或者光卡、闪存或者其他类型适于存储电子指令的介质/机器可读的介质。

在前述说明中，已经参考具体示范实施例描述了本发明。但是，显然，在不超出附随的权利要求限定的本发明的更宽的精神和范围的情况下，可以对其做出各种修改和改变。说明书和附图相应地应视为是示意性的而不是限制性的。

Claims (17)

1.一种方法，包括：

确定计算设备的发热部件；以及

将烟囱联接至所述发热部件中的一个或多个，从而使用所述烟囱的烟囱效应来引导与部件关联的空气进出烟囱。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，引导空气包括：使用所述烟囱效应将与所述部件关联的热空气移出烟囱。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟囱直接或者间接联接至一个或多个部件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟囱联接至两个或两个以上部件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发热部件包括以下中的一个或多个：处理器、存储器、电池和连接器。

6.一种装置，包括：

数据处理设备，其具有发热部件；以及

烟囱，其联接所述发热部件中的一个或多个，以使用烟囱效应引导与部件发出的热量关联的热空气进出烟囱。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述烟囱直接或者间接联接至一个或多个部件。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述烟囱包括导管。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述部件包括以下中的一个或多个：处理器、存储器、电池和连接器。

10.根据权利要求6所述的装置，其中，一个或多个烟囱包括风扇以辅助引导热空气。

11.一种系统，包括：

计算机系统，其具有发热部件；以及

烟囱，其联接至所述发热部件中的一个或多个，以使用烟囱效应引导与部件发出的热量关联的热空气进出烟囱；以及

远程热交换器，其与所述发热部件中的一个或多个相关联，其中，所述远程热交换器放置在与对应部件关联的烟囱的基部处以增加烟囱的冷却性能。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述烟囱直接或者间接联接至一个或多个部件。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述烟囱包括导管。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述部件包括以下中的一个或多个：处理器、存储器、电池和连接器。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，一个或多个所述烟囱包括风扇以辅助引导热空气。

16.根据权利要求11所述的系统，进一步包括热传输设备以建立所述远程热交换器和对应部件之间的热连接。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述热传输设备包括以下中的一个或多个：热管、热虹吸管和高导热材料件。

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