CN110888510A

CN110888510A - 机箱和包含机箱的套件

Info

Publication number: CN110888510A
Application number: CN201910283589.3A
Authority: CN
Inventors: 丛耀宗; 胡仕轩
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-03-17
Also published as: US10709036B2; JP2020043334A; TWI691257B; TW202011792A; EP3623903B1; EP3623903A1; JP6956149B2; US20200084910A1

Abstract

本发明公开一种机箱和包含机箱的套件，其中该机箱包括专用气流管道，其直接从机箱的前侧延伸到位于机箱的后侧附近的供电单元。专用气流管道是可拆卸的，并且可以用不同尺寸的气流管道替换。专用气流管道避免了供电单元冷却空气的再循环，以获得最佳的热效率。

Description

机箱和包含机箱的套件

技术领域

本发明涉及一种冷却供电单元的设计，特别是涉及一种机箱和包含机箱的套件。

背景技术

为了直接冷却供电单元(power supply unit，下文中称为“PSU”)并获得最佳的热效率，通过PSU风扇的作用，提供一气流管道，用于将清洁气流从保持PSU的机箱(chassis)的前侧引导到机箱的后侧。这种设计避免了PSU冷却空气的风扇再循环。专用气流管道(dedicated airflow tunnel)是可拆卸的，并且可以利用一或多个支架(brackets)将可拆卸的气流管道与机箱定位。在一些例子中，系带(straps)、固锁(tie-downs)或支架本身可以将气流管道固定于机箱上。不同的PSU专用气流管道可以安装在同一机箱上，为机箱内的不同配置或不同类型的部件提供不同的气流解决方案。

通常通过一或多个PSU在机算设备中提供电力。一般来说，这些PSU附接或安装于机算设备的机箱内。这种PSU通常具有作为PSU设计的部件的冷却风扇。与PSU相关联(associated with)的冷却风扇位于放置PSU的机箱的后侧。冷却空气从机箱的前侧进入，并且通过PSU冷却风扇从机箱的前侧吸引到后侧。然而，在一些情况下，机箱内可能存在阻碍空气直接流到PSU的阻碍。在其他情况下，用于冷却PSU的空气流可以再循环到机箱，但代价是降低冷却效率。在其他情况下，不同的PSU可以位于单一个机箱内。在这种情况下，不同设计的PSU也可以具有不同的冷却风扇部件和不同的热要求。

鉴于上述，需要提供一些机制来增强机箱内的冷却，以解决和满足机箱中不同部件和配置的各种热功能。还需要一种能够提供从机箱的前侧到后侧的清洁气流通道的机构，以避免风扇再循环并最小化PSU的其他气流阻碍。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供一种气流管道，以将冷空气源直接从机箱的前侧引导到机箱内的PSU，以便在冷却PSU时获得最佳的热效率。因此，在一实施例中，提供一种机箱，其包括至少一供电单元(PSU)以及在机箱内的至少一专用气流通道，以在PSU与机箱的外部之间界定至少一通道。

本发明的另一目的是提供一种可拆卸的气流管道，其可以定位于机箱中的任何期望位置，以将冷空气源直接从机箱的前侧引导到机箱内的PSU。因此，在一实施例中，提供一种套件(kit)，其包括机箱，具有一高度以容纳不同高度的多个PSU，其中至少一PSU与机箱相关联；以及至少两个专用气流管道，具有不同的尺寸，用以将冷却空气直接从机箱的前侧带到前述至少一PSU。

本发明的又一目的是提供不同尺寸或容量的可拆卸的气流管道，以将冷空气源直接从机箱的前侧引导到包含在机箱内的特定PSU。因此，在一实施例中，提供一种机箱，包括一前侧和一后侧；前述机箱在其中还包括至少一PSU，PSU位于机箱的后侧；以及至少一专用气流管道，位于机箱内，并从机箱的前侧延伸到前述PSU。

本发明的又一目的是提供一种支架，用于定位可拆卸的气流管道以将其固定于机箱上。

当结合附图和以下的详细描述阅读时，可以更好地理解本发明的上述和其他目的。

附图说明

图1为包含供电单元(PSU)及其相关联的PSU冷却风扇的机箱的透视图，该机箱具有本发明的可拆卸的气流管道；

图2为图1的俯视图；

图3A为机箱和PSU及其相关联的PSU冷却风扇和处于安装位置的可拆卸的气流管道的示意图；

图3B为可拆卸的气流管道从机箱中取出的图3A中的机箱和PSU的示意图；

图4A为宽度约为16.2mm的第一PSU气流管道的示意图；

图4B为宽度约为7.4mm的第二PSU气流管道的示意图；

图5A为包含双节点NVMe闪存存储(Intel)的机箱的俯视图；

图5B为包含双节点SSD闪存存储(Intel)的机箱的俯视图；

图5C为包含双节点计算存储(Intel)的机箱的俯视图；

图5D为单节点标准存储(Intel)平台的俯视图；

图6为机箱的前视图；

图7为用于将可拆卸的气流管道定位于机箱内的支架的示意图；

图8为机箱的一部分的透视图，示出了穿过机箱并进入用于将气流管道定位于机箱内的支架的螺钉。

符号说明

4、5～中央处理单元；

6、7～存储装置；

8、9～电子部件；

10～机箱；

12～前侧；

14～后侧；

16～供电单元(PSU)；

18～PSU冷却风扇/单元；

19～PSU冷却风扇/单元；

20、20’～专用气流管道；

21～箭头/冷却空气；

60～屏幕；

65～支架；

66、67～螺钉；

68～顶部。

具体实施方式

参考所附的附图描述本发明，其中在所有附图中使用相同的符号来表示相似或相同的元件。附图未按比例绘制，并且仅用于说明本发明。下面参考用于说明的示例应用来描述本发明的多个方面。应了解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的充分了解。本领域技术人员将理解，并非每个元件在附图的各图中都是可见的。然而，相关领域的普通技术人员将容易明白，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者使用其他方法来实施本发明。在其他情况下，现有的结构或操作未被详细示出以避免模糊本发明。本发明不受所示动作或事件的顺序的限制，因为一些动作可以以不同的顺序发生及/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非所有示出的动作或事件都是实现根据本发明的方法所必需的。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。例如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”及“该”也意欲包括多个形式，除非上下文另有详细说明。此外，在下面详细说明及/或权利要求中使用的术语“包含(including)”、“包含(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“有(with)”或其变体，这些术语旨在以类似于术语“包括(comprising)”的方式包含在其内。

本发明描述了提供可拆卸的气体管道，其可以放置并可拆卸地固定于机箱(chassis)内，以便将空气流从机箱的前侧直接引导到位于机箱后侧的供电单元(PSU)。PSU将PSU冷却风扇作为其相关联的部件，PSU冷却风扇位于与PSU相邻的机箱的后侧。

图1以透视图示意性地示出具有前侧12和后侧14的机箱10。位于机箱10内且靠近后侧14的是PSU 16。PSU 16与PSU冷却风扇18相关联。可拆卸地位于机箱10内的是从机箱10的前侧12延伸的专用气流管道20，用以将冷却空气输送到PSU 16。专用气流管道20在其中界定一流动通道，允许冷却空气(以箭头21表示)从机箱10的前侧12被吸引，并且被限制在专用气流管道20内，直到冷却空气直接撞击在PSU 16上。冷却风扇可以是单一单元或多个单独的单元18,19，提供横跨机箱10的长度的压降，以将冷却空气21抽入专用气流管道20。

在一些实施例中，专用气流管道20可由任何无孔的材料(例如金属或塑胶)形成，以限制进入专用气流管道20的冷却空气21的整个体积，从而将冷却空气21输送到PSU 16而未损失任何冷却空气21的体积或冷却能力。在专用气流管道20是无孔的配置中，这种无孔结构可防止任何冷却空气从专用气流管道20的范围逸出或将任何可被预热的空气从机箱10的其他电子部件抽入专用气流管道20。机箱10内的其他部件可包含伺服器或其他电子部件，例如中央处理单元(central processing units，“CPUs”)4,5；存储装置6,7，例如固态闪存(flash)存储装置及/或非挥发性存储器(non-volatile memory express)闪存存储装置；或其他电子部件8,9。应该清楚了解到，机箱10内的其他部件不是本发明的一部分，并且不限制可以结合到机箱10中的电子部件。重要的是，从机箱10的前侧12进入的冷却空气21可被引导到PSU，而不会因为允许过多的冷却空气从专用气流管道20逸出而导致气流显著减少，或者因为允许过量的热空气进入专用气流管道20而导致气流显著加热。因此，在一些实施例中，专用气流管道20不需要是完全无孔的。此外，在其他实施例中，专用气流管道20可以是绝缘的。

图2是图1的俯视图，并示出专用气流管道20相对于PSU 16的相对位置。尽管在机箱10内存在其他电子部件，但专用气流管道20允许从机箱10的前侧12抽入的冷却空气21直接输送到PSU 16。仅管在第1及2图(及其他附图)中示出的专用气流管道20界定了用于冷却空气21的单一个通道，但各种实施例并不以此为限。在一些实施例中，专用气流管道20可被配置以界定用于从PSU到机箱10的前侧12的冷却空气21的多个通道，并且这些通道可沿着机箱10的前侧延伸到多个点。在其他实施例中，可以在机箱中使用多个专用气流管道，每个都界定一或多个通道。

图3A是从机箱10的前侧12观看的安装于机箱10内的专用气流管道20的示意图。图3B是从机箱10的前侧12观看的从机箱10部分地取出的专用气流管道20的示意图。

如图3A及图3B所示，专用气流管道20和机箱10可被配置以允许专用气流管道20可滑动地插入机箱10中。然而，在其他实施例中，专用气流管道20的插入可能需要移除机箱10的部分以插入专用气流管道20。举例来说，尽管专用气流管道20被示出为基本上沿直线方向延伸的构件，但在其他实施例中，专用气流管道20可以不是线性延伸的，并且可能需要在机箱10内进行更仔细的定位，才能进入机箱的内部。在另一范例中，专用气流管道20可以构造成具有一或多个可挠曲部分。在那种情况下，专用气流管道20也可能需要在机箱10内进行更仔细的定位，才能进入机箱的内部。此外，本发明认识到可以有多种方式将专用气流管道20固定于机箱10上(例如，卡槽(slots)、系带(straps)、固锁(tie-downs))。因此，即是专用气流管道20基本上是线性的，然而需要进入机箱10的内部以将专用气流管道20固定在正确位置。

如上所述，专用气流管道20的尺寸和形状可以根据机箱10中的部件的配置而变化，这是在图4A及图4B中示出。图4A是专用气流管道20的宽度为16.2mm的第一尺寸的示意图。图4A中示出的专用气流管道20的长度足以从图3A中示出的机箱10的前侧12直接延伸到PSU 16。图4B是尺寸不同于图4A的专用气流管道20的(第二)专用气流管道20’的示意图。在图4B中，专用气流管道20’的宽度为7.4mm。图4B中的专用气流管道20’的长度足以从机箱10的前侧12直接延伸到PSU 16。应该清楚了解到，专用气流管道20和20’的尺寸可以根据在机箱的前侧的冷却空气的环境温度、PSU的冷却需求、相关联的PSU风扇的排量(displacementvolume)及其他变量而变化。因此，对于专用气流管道20和专用气流管道20’给出的前述尺寸仅仅是示例性的而非限制性的。

流过图4A中的专用气流管道20(或图4B中的专用气流管道20’)的空气量将取决于专用气流管道20内的空腔的横截面。PSU冷却风扇18,19的速度也控制了通过专用气流管道20的冷却空气21的流速。因此，通过专用气流管道20的空气的单位时间的体积可以通过将专用气流管道20内的空腔的横截面积乘上冷却空气的流速来计算。尽管示出的专用气流管道的横截面形状为矩形，但该些附图仅为示例性的。专用气流管道的横截面形状可以是任何横截面或设计，只要其允许并将足够的冷却空气直接引导到PSU。

因此，除了任何宽度差异之外(如图4A及图4B所示)，气流也可以根据高度差异而变化。在一些范例中，这些高度差异可以由机箱10中的部件的类型所驱动。举例来说，对于典型的Intel平台，部件的配置允许专用气流管道20的高度为2U。

图5A至图5D示意性地示出机箱的各种配置，其中可以组合本发明的专用气流管道的实施例。

举例来说，图5A是双节点(dual node)非挥发性存储器(non-volatile memoryexpress，“NVMe”)闪存存储(Intel 2U平台)的俯视图。

图5B是双节点固态驱动(solid state drive，“SSD”)闪存存储(Intel 2U平台)的俯视图。

图5C是双节点计算存储(Intel 2U平台)的俯视图。

图5D是单节点标准存储机箱(Intel 2U平台)的俯视图。

在图5A至图5D中的每一者，专用气流管道20从机箱10的前侧12直接延伸到位于机箱10的后侧14的PSU 16。在每种情况下，专用气流管道20在由一或多个PSU冷却风扇18,19引起的压降的影响下将冷却空气21从机箱10的前侧直接带到PSU 16。尽管图5A至图5D及其他实施例是根据特定平台或计算装置配置来描述，但这仅仅是为了便于说明。因此，各种实施例不限于仅与这里讨论的计算装置的配置一起使用。

图6是机箱10的前视图。专用气流管道20可以由格栅或屏幕60所覆盖，冷却空气可以通过格栅或屏幕60进入专用气流管道20而直接撞击在PSU 16上。屏幕60是可拆卸的以在需要时暴露专用气流管道20并且允许专用气流管道20的移除和更换。

为了保持专用气流管道20在机箱10内的位置，图7中示出了相对于专用气流管道20的单一或多个支架65。支架65也可从机箱10上拆卸，从而可以将支架65重新定位到机箱10的不同位置上，或者允许安装不同尺寸的专用气流管道20，这取决于所需的冷却效果。一系列螺钉67和66中的一个或多个可以穿过机箱10插入以将支架65保持定位。如图8所示，螺钉67可以穿过机箱10的顶部68插入。相对应系列的螺钉66可以穿过机箱10的底部插入以将支架65定位于机箱10内。

除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与本领域具有通常知识者一般理解的含义相同的含义。此外，诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地定义，否则将不被理解为理想化或过于正式的含义。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但应该了解的是，它们仅以示例的方式呈现，并非作为限制。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以根据本文的揭露内容对所揭露实施例进行许多改变。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述实施例的限制。本发明的范围应根据附上的权利要求及其均等范围来限定。

尽管已经以一个或多个实施方式说明和描述本发明，但在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域其他技术人员将想到或者知道等效的改变和修改。此外，尽管可能仅以若干实施方式中的一个揭露了本发明的特定特征，但这样的特征也可以与其他实施方式的一个或多个其他特征组合，如果对于任何给定或特定应用可能是期望和有利的情况。

Claims

1.一种机箱，其特征在于，该机箱包括：

至少一供电单元；以及

至少一专用气流管道，位于该机箱内，用以在该供电单元与该机箱的外部之间界定至少一通道。

2.如权利要求1所述的机箱，其中该机箱包括前侧和后侧，该供电单元位于该机箱的该后侧，以及该至少一专用气流管道从该供电单元延伸到该机箱的该前侧。

3.如权利要求1所述的机箱，其中该至少一专用气流管道基本上是无孔的。

4.如权利要求1所述的机箱，其中该至少一专用气流管道是可以从该机箱拆卸的。

5.一种套件，其特征在于，该套件包括：

机箱，具有一高度以容纳不同高度的多个供电单元，其中至少一供电单元与该机箱相关联；以及

至少两个专用气流管道，具有不同的尺寸，用以将冷却空气直接从该机箱的前侧带到该至少一供电单元。

6.一种机箱，其特征在于，该机箱包括：

前侧和后侧；

至少一供电单元，位于该机箱内且位于该机箱的该后侧；以及

至少一专用气流管道，位于该机箱内，并从该机箱的该前侧延伸到该供电单元，其中该至少一专用气流管道是可拆卸地安装在该机箱。

7.如权利要求6所述的机箱，还包括可拆卸的屏幕，位于该机箱的该前侧，用以允许进入该至少一专用气流管道。

8.如权利要求6所述的机箱，还包括至少一支架，用以将该至少一专用气流管道定位于该机箱内。

9.如权利要求6所述的机箱，还包括选自包括固锁、卡槽及系带的群组中的至少一者，用以将该至少一专用气流管道固定于该机箱内。

10.如权利要求6所述的机箱，其中该至少一专用气流管道具有线性构造。