CN108268102B - 计算系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一计算系统，包含一机箱、一管道结构以及一重定位机构。机箱具有一气流入口与一气流出口。管道结构放置在机箱中。重定位机构位于管道结构的一壁上且延伸经过管道结构的壁上的一切口。在此计算系统中，管道结构具有面对气流入口的一第一端与面对气流出口的一第二端。从定位机构具有一导流器，其导流器具有从管道结构向气流入口延伸出去的一入口翼片以及延伸进管道结构的至少一出口翼片。

Description

计算系统
技术领域
本发明涉及冷却系统，且特别涉及用于提供分散气流的机箱。
背景技术
现今数据中心的计算机服务器系统通常设置在服务器机架上的特定配置中，其中多个计算模块诸如服务器托盘、服务器机箱、服务器底座、服务器叶片等都位于服务器机架内且堆叠在彼此的顶部。机架安装系统允许计算模块的垂直配置以有效地使用空间。一般来说，每个计算模块可以滑入和滑出服务器机架，各种缆线诸如输入/输出(input/output；I/O)缆线、网络缆线、电缆线等在机架的正面或背面处连接计算模块。每个计算模块包含一个或多个计算机服务器或者可以有一个或多个计算机服务器元件。例如，计算模块包含，例如，用于处理的硬件电路、存储器、网络控制器、磁盘机、缆线端口与电源供应器等。
在许多配置中，机架设置系统中的风扇是用来使机箱外壳前面的空气流动通过计算模块与其他元件，并使此空气从机箱外壳的背面排出。许多电子元件在操作时产生热量。此外，由于机箱中的计算模块的高密度，计算模块产生出大量的热。因此，通过机箱外壳的气流可防止计算模块中的过热以及防止由这种过热所引起的损坏，故通过机箱外壳的气流极其重要。因此，计算机服务器系统和其他类型的计算设备的风扇性能的改进获得相当大的关注。
发明内容
下文介绍到一个或多个实施方式的简要概述，以便提供对本技术的基础理解。此概述不是本技术的所有详细实施方式的广泛概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在限制本技术的任何或所有态样的范围。其唯一目的是以简化形式介绍一个或多个实施例的一些概念，作为稍后所介绍到更详细的描述的序言。
在一些实施方式中，一计算设备机箱包含用来提供分散气流的冷却系统，此冷却系统包含一气流入口、一气流出口、一第一气流通道、一第二气流通道与一导向机构。由第一管道结构所定义的第一气流通道从气流入口延伸到气流出口。邻近并平行于第一气流通道的第二气流通道是通过第一管道结构的一第一共用壁与第一气流通道分开，且第二气流通道从气流入口延伸到气流出口。位于第一共用壁上的导向机构包含具有一入口翼片以及至少一个出口翼片的导流器，用于将气流从第一气流通道经过第一共用壁的切口偏转到第二气流通道。导流器被配置来在封闭位置和开放位置之间旋转。导向机构还包含一铰链以及一弹簧。铰链可旋转地附接导流器到第一共用壁。弹簧将导流器从开放位置推向封闭位置。
在一些实施方式中，机箱还包含从气流入口延伸到气流出口的一第三气流通道。第三气流通道与第一气流通道相邻并且与第一气流通道共用一第二共用壁。第二共用壁可位于第一气流通道相对于第一共用壁的一侧上。第二导向机构位于第二共用壁上。
在一些实施方式中，机箱还包含在第一共用壁上的至少一个翼片支撑结构，其防止导流器完全移动到封闭位置。在一些实施方式中，基于从气流入口到气流出口的气流的速率，入口翼片保持在开放位置和封闭位置之间的一位置。
在一些实施方式中，至少一个出口翼片包含不同长度的多个出口翼片。在一些实施方式中，至少一个出口翼片包含多个出口翼片，其以不同角度附接到入口翼片。
在一些实施方式中，第一气流通道包含至少一个处理器散热器。在一些实施方式中，第二气流通道包含至少一个存储器模块。在一些实施方式中，切口对准第二气流通道中的两列存储器模块之间的一空间。
在一些实施方式中，切口的尺寸小于入口翼面，使得当导流器处于封闭位置时，入口翼面防止气流通过切口。在一些实施方式中，导流器包含具有弹簧特性的弹性材料，并且其中弹簧与导流器组合。
附图说明
本技术的这些与其它示例性态样将被描述在随后的详细描述和所附权利要求中以及在附图中，其中：
图1为现有技术中具有冷却系统的计算系统的示意图；
图2为现有技术中图1的计算系统的上视图；
图3为被配置用于提供分散气流的一示例性计算系统的管道结构与导向机构的示意图；
图4为被配置用于提供分散气流的一示例性计算系统的示意图；
图5为图4的计算系统的分解图；
图6为图4的示例性计算系统的导向机构的示意图；
图7A至图7B为现有技术中的计算系统与被配置用于提供分散气流的示例性计算系统的温度比较的示意图；
图8A至图8B为现有技术中的计算系统与被配置用于提供分散气流的示例性计算系统的气流比较的示意图；以及
图9为用于提供分散气流的冷却系统的四个示例性配置的示意图。
符号说明
100：冷却系统
105：机箱
110：第一端
120：第二端
130：第一通道
132：管道结构
134：第二端
135：存储器模块
140：第二通道
145：处理器
300：计算系统
301：导向机构
310：第一端
320：第二端
322：开口
330：第一通道
335：管道结构
340：第二通道
400：计算系统
401：导向机构
430：第一气流通道
435：存储器模块
440：第二气流通道
445：处理器
450：共用壁
455：翼片支撑结构
456：切口
460：铰链
465：弹簧
470：导流器
475：导流器
700A：技术
700B：计算系统
800A：计算系统
800B：计算系统
801B：导向机构
810A：存储器模块
810B：存储器模块
820A：存储器模块
820B：存储器模块
900A：计算系统
910：处理器气流通道
920：存储器模块气流通道
900B：计算系统
900C：计算系统
900D：计算系统
具体实施方式
本发明提供了一种用于提供分散气流的冷却系统。参照附图描述本技术的各个态样。在下文的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个态样的透彻理解。然而，显然本技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，以方框图形式示出已悉知的结构与设备，以便于描述这些态样。
各种服务器机箱设计用于容纳大量的硬盘机、主板与风扇。位于机箱的一端的一个或多个风扇来驱动气流动通过各种机架元件到机架的一相对端。通过流经机箱元件的气流(以及机箱元件的散热器，如果存在的话)可冷却元件，从而将热从机箱元件的表面吸走。然而，因为气流受到各种障碍物的阻碍，气流通常随着与风扇之间的距离增加而减慢。随着气流从机箱的一端行进到相对端时减速，由空气所提供的冷却也减少。
本发明提供了一种具有冷却系统的计算系统以及增加位于远离一个或多个风扇的机箱元件上的气流的方法。冷却系统可以应用于任何计算机系统，例如服务器机箱或其他设备。
图1绘示现有技术中的计算系统的立体图。冷却系统100包含第一端110与第二端120。至少一个风扇(未图示)用于将空气从第一端110朝向第二端120移动。
例如，风扇可以是标准系统风扇，其通常是正方形形状，并且宽度与长度为80毫米、92毫米、320毫米、340毫米、200毫米或230毫米中的一者。与使用具有较高转速的小风扇相比，使用较大的风扇时通常较少的风扇数量以及较低的旋转速度即可产生等效的气流量。
系统100包含机箱105，其具有至少一个第一通道130与第二通道140。在图1的配置中，每个第一通道130是由形成在系统100中的管道结构132所定义。举例来说，如图1所示，管道结构132可以是矩形盒。管道结构132还可包含第一端133和第二端134，其第一端133和第二端134分别具有一个或多个开口在第一端110与第二端120的壁处或壁的附近。在操作中，空气从第一端110朝向第二端120流动通过由管道结构132定义的每个第一通道130并且通过在管道结构之间形成的第二通道140。
每个第一通道130的管道结构132定义为包含多行(例如六行)与多列(例如两列)的存储器模块135，例如双线存储器模块(dual in-line memory modules；DIMMs)。存储器模块135还可以包含散热器。第一列存储器模块较靠近第一端110，第二列存储器模块较靠近第二端120。然而，存储器模块的数量和布置可以变化。
第二通道140包含两个处理器145，例如中央处理单元(central processingunits；CPUs)。每个处理器包含散热器，散热器允许空气从第一端110朝向第二端120流过散热器。第一处理器较靠近第一端110，第二处理器较靠近第二端120。
图2绘示图1所示现有技术的计算系统的上视图。计算系统100包含机箱105，机箱105具有第一端110和第二端120。至少一个风扇(未图示)将空气从第一端110朝向第二端120移动。
系统100包含至少一第一通道130和第二通道140。如上所述，每个第一通道由管道结构132定义。举例来说，管道结构132可以是矩形箱形状。管道结构132可以包含一个或多个开口在第一端110与第二端120的壁处或壁附近。空气从第一端110朝向第二端120流动，通过由管道结构132定义的第一通道130并且通过第二通道140。
第一通道130的管道结构132定义为包含多行(例如六行)与多列(例如两列)的存储器模块135，例如双线存储器模块(dual in-line memory modules；DIMMs)。存储器模块135还可以包含散热器。
第一列存储器模块较靠近第一端110，第二列存储器模块较靠近第二端120。流过第一列存储器模块的空气移动得比流过第二列存储器模块的空气快。由于较慢的气流，第二列存储器模块所接收的冷却少于第一列存储器模块所接收的冷却。
第二通道140包含两个处理器145，例如中央处理单元(CPUs)。每个处理器包含散热器，散热器允许空气从第一端110朝向第二端120流过散热器。第一处理器较靠近第一端110，第二处理器较靠近第二端120。在第一处理器的散热器上流动的空气比在第二处理器的散热器上流动的空气快。为了向两个处理器145提供等同的冷却程度，第二处理器的散热器可以包含比第一处理器的散热器更多数量的散热器翼片。
图3绘示示例性计算系统300的管道结构335与导向机构301，管道结构335与导向机构301被配置用于提供分散气流(即冷却)的示意图。具有导向机构301的管道结构335可以用于取代图1与图2的计算系统的管道结构以提供分散气流，亦即，冷却。管道结构335定义第一气流通道330。至少一个风扇(未图示)在所示的方向上将空气从第一端310朝向第二端320移动。
例如，管道结构335可以是矩形箱形状。管道结构335可以包含一个或多个开口322在第一端310与第二端320两者中的任一者上。空气从第一端310朝向第二端320流动通过由管道结构335所定义的第一通道330，并且通过第二通道340。在一些实施方式中，可以调整管道结构335的任一端上的开口322的尺寸及/或数量，以调节通过第一通道330与第二通道340的气流的比率。
管道结构335还包含一导向机构301在第一通道330与第二通道340的共用壁上。导向机构301将移动通过第二通道340的气流的一部分导向到管道结构335中，且到第一通道330中。来自导向机构301的额外气流提供额外的冷却予第一通道330内的导向机构301的下游元件，例如存储器模块的行。
在一些实施方式中，一个或多个附加导向机构位于管道结构335的共用壁上。
图4绘示被配置用于提供分散气流的示例计算系统的两个视图。计算系统包含导向机构401。至少一个风扇(未图示)在图所示的气流动方向上将空气从第一端朝向第二端移动。
系统400包含第一气流通道430与第二气流通道440。在一些实施方式中，第一气流通道430由管道结构所定义并且包含多行(例如六行)和两列的存储器模块435，例如双线存储器模块(DIMMs)。第二通道430包含两个处理器445，例如中央处理单元(CPU)。每个处理器445包含散热器以允许气流通过散热器。
第一处理器比第二处理器靠近气流源。因此，流过第一处理器的空气移动得比流过第二处理器的空气快。第一列存储器模块比第二列存储器模块靠近气流源。因此，流过第一列存储器模块的空气移动得比流过第二列存储器模块的空气快。
导向机构401位于管道结构的共用壁450上，且在第一气流通道430和第二气流通道440之间。导向机构401包含导流器470、导流器475、铰链460与弹簧465。
导流器470包含入口翼片470和至少一个出口翼片475。入口翼片470与每个出口翼片475以至少一个固定的接合角度(例如120度)来连接。导流器470与导流器475通过共用壁450的切口456将气流从第二气流通道440偏转到第一气流通道430。导流器470与导流器475的角度可以根据空间及/或预期的冷却而变化。
在一些实施方式中，导流器470可通过铰链460而用以在封闭位置与开放位置之间旋转。铰链460将导流器470与导流器475可旋转地附接到共用壁450。弹簧465推动导流器470与导流器475从开放位置朝向封闭位置。
在一些实施方式中，冷却系统400可以包含在共用壁450上的至少一翼片支撑结构455。翼片支撑结构455防止导流器470与导流器475完全移动到封闭位置。
入口翼片470基于从气流入口到气流出口的气流的速率保持在开放位置与封闭位置之间的位置。至少一风扇迫使空气以一定速度流过第一通道140，而一部分空气将偏离入口翼片470。从入口翼片偏离的空气也推抵弹簧465的力，而将导流器470与导流器475朝向开放位置移动。举例来说，如果空气以更快的速度流过第一通道140，则导流器将被空气推动到较近于开放位置。因此，如果空气以较慢的速度流过第一通道140，则导流器470与导流器475仍然被空气推动，但会远离开放位置。气流通过第一通道140越快，导流器470与导流器475就移动到越近于开放位置，且抵抗着弹簧465的力。
在某些实施方式中，铰链460、弹簧465、导流器470与导流器475是配置以使得在全功率与全负载(即100％负载循环的风扇和100％容量的服务器)下，得以让导流器470与导流器475处于完全开放位置。
在一些其它实施方式(未图示)中，导流器470与导流器475以固定角度设置在管道结构的共用壁450上。对于固定角度的导流器470、导流器475，导向机构401可以不包含铰链或弹簧。
图5绘示图4的示例计算系统400的分解图。至少一风扇(未图示)在图所示的气流动方向上将空气从第一端朝向第二端移动。
系统400包含第一气流通道430和第二气流通道440。导向机构401位于管道结构的共用壁450上，且在第一气流通道430和第二气流通道440之间。导向机构401包含导流器470、导流器475、铰链460与弹簧465。
导流器470包含一入口翼片470与至少一出口翼片475。入口翼片470与每个出口翼片475以至少一固定的接合角度(例如，120度)连接。导流器470与导流器475通过共用壁450的切口456将气流从第二气流通道440偏转到第一气流通道430。
在一些实施方式中，导流器470通过铰链460在封闭位置和开放位置之间旋转。铰链460将导流器470与导流器475可旋转地附接到共用壁450。弹簧465推动导流器470与导流器475从开放位置朝向封闭位置。
在一些实施方式中，计算系统400可包含在共用壁450上的至少一翼片支撑结构455，翼片支撑结构455防止导流器470与导流器475完全移动到封闭位置。
入口翼片470基于从气流入口到气流出口的气流的速率保持在开放位置和封闭位置之间的位置。至少一风扇迫使空气以一定速度流过第一气流通道430，一部分空气将偏离入口翼片470。从入口翼片偏转的空气也推抵弹簧465的力，而将导流器470与导流器475朝向开放位置移动。举例来说，如果空气以更快的速度流过第一气流通道430，则导流器将被空气推动到较近于开放位置。因此，如果空气以较慢的速度流过第一气流通道430，则导流器470与导流器475仍然被空气推动，但会远离开放位置。气流过第一气流通道430越快，导流器470与导流器475就移动到越近于开放位置，且抵抗着弹簧465的力。
图6绘示图4的示例计算系统400的导向机构。系统400包含一第一气流通道430和一第二气流通道440。导向机构401位于管道结构的共用壁450上，且在第一气流通道430和第二气流通道440之间。导向机构401包含导流器470、导流器475、铰链460与弹簧465。
导流器470包含一入口翼片470与至少一个出口翼片475。入口翼片470与每个出口翼片475以至少一固定的接合角度(例如，120度)连接。导流器470与导流器475通过共用壁450的切口456将气流从第二气流通道440偏转到第一气流通道430。
在一些实施方式中，导流器470通过铰链460在封闭位置和开放位置之间旋转。铰链460将导流器470与导流器475可旋转地附接到共用壁450。弹簧465推动导流器470与导流器475从开放位置朝向封闭位置。
在一些实施方式中，计算系统400可包含在共用壁450上的至少一翼片支撑结构455。翼片支撑结构455防止导流器470与导流器475完全移动到封闭位置。
图7A至图7B绘示现有技术700A中的计算系统与示例计算系统700B的温度比较，其中示例计算系统700B是配置以提供分散气流。在两个计算系统中，一个或多个风扇(未图示)提供每分钟60立方英尺(cubic feet per minute；cfm)的初始气流。
在既有技术的计算系统700A中，远离气流源的存储器模块具有72.5摄氏度的温度。在包含导向机构的计算系统700B中，远离气流源的存储器模块具有61.9摄氏度的温度。
图8A至图8B绘示现有技术中的计算系统800A与被配置用于提供分散气流的示例计算系统800B的气流比较。在两个计算系统中，一个或多个风扇(未图示)提供每分钟60立方英尺(cfm)的初始气流。
在既有技术的计算系统800A中，较靠近风扇的存储器模块810A具有2.4米/秒的气流速度，而距离风扇较远的存储器模块820A具有0.9米/秒的气流速度。如此一来，当空气行进通过存储器模块时，气流速度损失为1.5米/秒。因此，由于空气较少自由地从风扇流动到下游，与存储器模块810A相比，存储器模块820A的冷却幅度较小。
在包含导向机构801B的计算系统800B中，较靠近风扇的存储器模块810B具有2.9米/秒的气流速度，而离风扇820B更远的存储器模块具有2.3米/秒的气流速度。因此，当空气行进通过存储器模块时，存在仅0.5米/秒的气流速度损失。因此，因为气流不像计算系统800B那样显著减少，存储器模块820B的冷却幅度几乎与存储器模块810B的冷却幅度相同。
图9绘示用于提供分散气流的计算系统的四个示例配置。计算系统900A是半节点、双处理器系统并且包含两个处理器气流通道910和四个存储器模块气流通道920。存储器模块气流通道920位于每个处理器气流通道910的左侧和右侧。一个或多个导向机构可以位于存储器模块气流通道920与处理器气流通道910之间的每个共用壁。
计算系统900B是全节点、双处理器系统并且包含两个处理器气流通道910和四个存储器模块气流通道920。存储器模块气流通道920位于每个处理器气流通道910的左侧与右侧。一个或多个导向机构可以位于存储器模块气流通道920与处理器气流通道910之间的每个共用壁。
计算系统900C是半节点、一个处理器系统并且包含一个处理器气流通道910与两个存储器模块气流通道920。存储器模块气流通道920位于处理器气流通道910的左侧与右侧。一个或多个导向机构可以位于存储器模块气流通道920与处理器气流通道910之间的每个共用壁。
计算系统900D是全节点、四处理器系统并且包含四个处理器气流通道910与八个存储器模块气流通道920。存储器模块气流通道920位于每个处理器气流通道910的左侧与右侧。一个或多个导向机构可以位于存储器模块气流通道920与处理器气流通道920之间的每个共用壁。
提供本发明的先前描述以使本领域的通常知识者能够制作或使用本发明。对本发明的各种修改对于本领域的通常知识者将是清楚揭示的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他变型。因此，本发明不旨在限于本文所描述的示例与设计，而是被赋予与本文公开的原理与新颖特征一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种计算系统，包含：
机箱，具有一气流入口以及一气流出口；
管道结构，设置在该机箱中，该管道结构具有面对该气流入口的一第一端与面对该气流出口的一第二端；以及
导向机构，位于该管道结构的一壁上且延伸通过在该管道结构的该壁中的一切口，该导向机构包含一导流器，该导流器具有弹簧、从该管道结构朝向该气流入口延伸出去的一入口翼片以及延伸进该管道结构的至少一出口翼片，该入口翼片和该出口翼片以一固定的结合角度来连接，其中该弹簧用以将该入口翼片从不覆盖该切口的开放位置推向覆盖该切口的封闭位置，该入口翼片基于从该气流入口到该气流出口的气流速率保持在该开放位置与该封闭位置之间的一位置。
2.如权利要求1所述的计算系统，其中该导流器是在一固定位置中附接到该管道结构。
3.如权利要求1所述的计算系统，其中该导流器还包含：
铰链，可旋转地附接该导流器到该管道结构。
4.如权利要求1所述的计算系统，还包含至少一额外的导向机构，其延伸经过该管道结构的该壁。
5.如权利要求1所述的计算系统，还包含：
至少一额外的管道结构，设置在机箱中，该额外的管道结构具有面对该气流入口的一第一端以及面对该气流出口的一第二端；以及
额外的导向机构，位于该额外的管道结构的一壁上且延伸经过该额外的管道结构的该壁中的一切口，该额外的导向机构包含一导流器，该导流器具有从该额外的管道结构向气流入口延伸出去的一入口翼片以及延伸进该额外的管道结构的至少一出口翼片。
6.如权利要求1所述的计算系统，还包含至少一翼型支撑结构，其被配置以防止该入口翼片完全地移动到关于该壁的一封闭位置。
7.如权利要求1所述的计算系统，其中该导流器还包含至少一额外的出口翼片，其的长度与该出口翼片不同。
8.如权利要求1所述的计算系统，其中该导流器还包含至少一额外的出口翼片，其的附接的角度与该出口翼片不同。
9.如权利要求1所述的计算系统，其中该管道结构被设置在机箱中以围绕两列或多列的计算模块，其中该切口是邻近于该些列的计算模块的其中两列之间的空间。
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