CN218959343U - 散热装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及散热装置及电子设备，该散热装置包括机柜，机柜内形成有风道；至少两个热源，置于机柜内，至少两个热源沿风道方向依次间隔分布；以及第一导流板，置于机柜内，第一导流板沿第一方向设置于风道方向上，且位于至少两个热源之间，第一方向与风道方向之间具有第一夹角。该散热装置采用吹风式散热方式，在其散热瓶颈的位置设置用于增大风阻的第一导流板，从而限制了机柜内部热空气直接通入位于风道末端的热源，所以会在第一导流板的位置引走大量的热空气，第一导流板的末端位置风速大，风道末端的热源风速低，因而在第一导流板末端位置会形成低气压区，从其他位置吸入冷空气，从而达到补充冷空气的目的，优化内部热源处散热处理。

Description

散热装置及电子设备

技术领域

本申请涉及机柜系统的散热，尤其涉及一种散热装置及电子设备。

背景技术

当前高速率、高密度的电子设计，对机柜系统的散热要求较高。如：插箱类电子设备(属于机柜的一种)，以风冷散热为主，而且系统的散热和风道设计强相关，风道设计可以归纳为如下两种：风扇等提供空气动力的设备处于空气运动方向的末端，即抽风式设备；风扇等提供空气动力的设备处于空气运动方向的源端，即吹风式设备。

抽风式设备和吹风式设备均会遇到热联级的情况，热联级为空气经过A点的热源后变成温度更高的空气再经过B点的热源，导致整个风道的末端成为整个系统的散热瓶颈，这是当前风冷系统散热的最大瓶颈。在不可避免存在风道热联级的情况时，抽风式设备是更好的选择，可以在风道的关键位置开补风口，在保证系统整体风量的情况下，补充机柜外的冷风，达到更好的散热效果，然而吹风式散热设计并不能过补风来解决热联级问题。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种散热装置及电子设备，旨在解决吹风式散热设备产生的热联级问题。

根据本申请的第一个方面，提供了一种散热装置，包括：机柜，所述机柜内形成有风道；至少两个热源，置于所述机柜内，所述至少两个热源沿所述风道方向依次间隔分布；以及第一导流板，置于所述机柜内，所述第一导流板沿第一方向设置于所述风道方向上，且位于所述至少两个热源之间，所述第一方向与所述风道方向之间具有第一夹角。

本申请的一种实施例中，所述第一夹角的取值范围为30°-60°。

本申请的一种实施例中，所述机柜开设出风口和补风口，所述出风口位于所述风道方向的末端，所述补风口设于风道方向末端的所述热源的周侧。

本申请的一种实施例中，所述散热装置还包括第二导流板，所述第二导流板沿第二方向设置于任一所述热源和所述出风口之间，所述第二方向与所述风道方向之间具有第二夹角。

本申请的一种实施例中，所述第二夹角的取值范围为120°-150°。

本申请的一种实施例中，所述第一导流板的延伸方向与所述第二导流板的延伸方向之间具有第三夹角。

本申请的一种实施例中，所述第三夹角的取值范围为30°-90°。

本申请的一种实施例中，所述第一导流板背离所述补风口的一端与所述机柜内壁之间形成第一风道，所述第二导流板背离所述补风口的一端与所述机柜内壁之间形成第二风道，所述第一风道的宽度小于所述第二风道的宽度。

本申请的一种实施例中，所述机柜内还设有动力设备，所述动力设备与所述出风口相对设置，且所述动力设备和至少两个热源沿所述风道方向依次间隔分布；所述散热装置包括四个热源，四个热源分别为第一热源、第二热源、第三热源和第四热源，其中，所述动力设备与所述第一热源、第二热源和第三热源沿所述风道方向依次间隔分布，所述第四热源置于所述第三热源背离所述补风口的一侧，所述第一导流板由所述第二热源和第三热源之间延伸至靠近所述第四热源处，所述第二导流板由所述第二热源和第三热源之间延伸至靠近所述出风口处。

根据本申请的第二个方面，提供一种电子设备，包括如第一方面任一项所述的散热装置。提供一种电子设备，包括如第一方面任一项所述的散热装置。

本申请提供的散热装置及电子设备，该散热装置采用吹风式散热方式，在其散热瓶颈的位置，即至少两个热源之间设置用于增大风阻的第一导流板，第一导流板沿第一方向延伸，第一方向与风道方向之间具有第一夹角，从而限制了机柜内部热空气直接通入位于风道末端的热源，根据伯努利效应原理，即流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加，由于柜机内的风速普遍在2-3m/s，所以会在第一导流板的位置引走大量的热空气，第一导流板的末端位置风速大，风道末端的热源风速低，因而在第一导流板末端位置会形成低气压区，从其他位置吸入冷空气，从而达到补充冷空气的目的，优化内部热源处散热处理，无需额外增加动力设备的功率，降低成本，并能更好满足设计需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中抽风设备不开设补风口的结构示意图；

图2示出了现有技术中抽风设备不开设补风口的结构示意图；

图3示出了现有技术中抽风设备开设补风口的结构示意图；

图4示出了现有技术中抽风设备开设补风口的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种散热设备的结构示意图。

附图标记说明如下：

100、机柜；1、热源；2、动力设备；3、第一导流板；4、第二导流板；5、出风口；6、补风口；

a、风道方向。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

当前高速率、高密度的电子设计，对机柜100系统的散热要求较高。如：插箱类电子设备(属于机柜100的一种)，以风冷散热为主，而且系统的散热和风道设计强相关，风道设计可以归纳为如下两种：风扇等提供空气动力的设备处于空气运动方向的末端，即抽风式设备；风扇等提供空气动力的设备处于空气运动方向的源端，即吹风式设备。

上述两种设计都会遇到热联级的情况，热联级为空气经过某一点的热源1后变成温度更高的空气再经过另一点的热源1，导致整个风道方向a的末端成为整个系统的散热瓶颈，这是当前风冷系统散热的最大瓶颈。具体请参考图1-图2所示，图1为抽风式散热风道，图2为吹风式散热风道，图1和图2的机柜100均具有多个热源1，多个热源1也为需要解决散热问题的主体，多个热源1可能在一个板卡组件上也可能在不同的板卡组件上，和系统的大小相关，此处简化为在一个板卡组件上，为了便于描述，多个板卡组件的原理相同，在此不再赘述。抽风式散热风道和吹风式散热风道，再无补风口6情况下，会有热联级现象，造成存在局部散热情况不好，存在散热瓶颈的问题。

针对这种情况业界通常选择两种办法解决，这两种办法都需要插箱内有足够的空间。其一是，多个热源1尽量选择平行排布，且各个热源1的风道方向a错开，避免热联级；其二是，多个热源1均采用热管，把热源1导到其他位置，避开热联级。

现有技术中，若不可避免存在风道热联级的情况时，抽风式设备是更好的选择，可以在风道的关键位置开补风口6，在保证系统整体风量的情况下，补充机柜100外的冷风，达到更好的散热效果，当前的插箱类电子设备普遍采用的是抽风式的风道布局。具体请参考图3所示，在高密度、小型化、分布式的设备演进下，一个机柜100内需要解决散热问题的主体越来越密级，不可避免带来热量随着风道方向a的传递、积累，如下图所示，机柜100外的冷风经过B的时候，带走B的热量，同时会提升到C位置的空气温度，再经过C后，温度进一步提升，到达A处的空气温度最高，虽然经过B、C、A的风量一样，A处的散热效果远远低于B处。在抽风式设计中，可以在热量联级的中间位置做补风口6的设计，补偿C和A处，尤其是A处的冷风，并且因为A处靠近风扇，会带来更多的冷风，可以解决A处的散热问题。

但是在高密度、小型化、分布式的设备演进背景下，吹风式设备无法通过开设补风口6的方式来解决热联级的问题。具体请参见图4所示，吹风式散热设计并不能过补风来解决热联级问题，如下图所示，因为风道的变化，A、B、C的空气是由风扇吹过来的，此时和图3相反，B处于热联级的最后一级，原有的补风口6会变成漏风孔，经过A、到C再到B的风量逐渐减少，而不是像图2逐步增多并且还补充了外部冷空气，最终导致散热劣化。

鉴于此，请参考图5所示，本实施例提供了一种散热装置，包括：机柜100，所述机柜100内形成有风道；至少两个热源1，置于所述机柜100内，所述至少两个热源1沿所述风道方向a依次间隔分布；以及第一导流板3，置于所述机柜100内，所述第一导流板3沿第一方向设置于所述风道方向a上，且位于所述至少两个热源1之间，所述第一方向与所述风道方向a之间具有第一夹角。

其中，由于位于风道方向a末端的热联级现象更严重，因此第一导流板3最优选可以设置在所述风道方向a末端的所述热源1和其他所述热源1之间，以解决此处的热联级问题。

另外，还需要说明的是，第一导流板3可以包括一个或者多个，第一导流板3还可以设置在风道方向a上的任意两个热源1之间，以第一导流板3外侧空气速度加快，从而使得其内侧的热源1处压力减小，从其他位置吸入冷空气，解决机柜100内部热联级问题。

该散热装置采用吹风式散热方式，在其散热瓶颈的位置，即至少两个热源1之间设置用于增大风阻的第一导流板3，第一导流板3沿第一方向延伸，第一方向与风道方向a之间具有第一夹角，从而限制了机柜100内部热空气直接通入位于风道末端的热源1，根据伯努利效应原理，即流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加，由于柜机内的风速普遍在2-3m/s，所以会在第一导流板3的位置引走大量的热空气，第一导流板3的末端位置风速大，风道末端的热源1风速低，因而在第一导流板3末端位置会形成低气压区，并从其他位置吸入空气，从而达到补充冷空气的目的，优化内部末端热源1处散热处理，无需额外增加动力设备2的功率，降低成本，并能更好满足设计需求。

具体地，第一导流板3为其中一个热源1进行挡风，第一导流板3的延伸方向要和风道方向a成第一夹角，第一夹角为锐角，第一夹角的具体角度可以根据流体仿真来确定，所述第一夹角的取值范围一般为30°-60°，从而保证风道顺畅和热源1的屏蔽效果。具体可继续参考图5所示，第一挡流板设置在最后一个热源1和其他热源1之间。

进一步地，所述机柜100开设出风口5和补风口6，所述出风口5位于所述风道方向a的末端，所述补风口6设于风道方向a末端的所述热源1的周侧。在风道方向a的末端的热源1周侧开设补风口6，机柜100外的冷空气会通过补风口6流入低气压区，从而通过补充冷空气的方式解决了热源1周围的热联级问题。

更进一步地，所述散热装置还包括第二导流板4，所述第二导流板4沿第二方向设置于任一所述热源1和所述出风口5之间，所述第二方向与所述风道方向a之间具有第二夹角。

具体地，第二导流板4为该热源1的后段的挡风设计，第二导流板4的延伸方向要和风道方向a呈第二夹角，第二夹角为钝角，第二夹角的具体角度可以根据流体仿真来确定，所述第二夹角的取值范围一般为120°-150°，从而使得热源1在另一方向形成低压区域，从而促使外部冷空气通过补风口6进去插箱内部，进一步优化热源1处的散热效果。

本实施例提供的散热为板卡级别散热，针对热联级产生的瓶颈位置，或热联级路径上有散热风险位置，可在瓶颈处入风路径增加和风道方向a成锐角的第一导流板3的设计，需保证风道顺畅和瓶颈处的屏蔽效果；同时在瓶颈处出风路径增加和风道方向a成钝角的第二导流板4的设计，长度不超过锐角挡风长度；散热瓶颈位置的前后都设计补风口6，为插箱内形成更优低气压区，插箱外的冷空气会更容易流入低气压区，达到补充冷空气的目的。

其中，补气口的开孔位置和数量要根据流体仿真确定，保证开在气压最低的区域，同时不能影响结构强度。

需要指出的是，针对不同实际应用场景，具体第一导流板3和第二导流板4的设计角度以及补风口6面板开孔数量，可通过Flotherm等仿真软件进行仿真确定，根据局部压强和风速信息优化细节设计，来满足板卡器件的散热需求。

另外，此设计可以应用在多种需要优化风冷散热的位置，此过程中并不需要增加动力设备2(风扇)的转速，也不会带来更多的成本压力，更好的满足设计需求。

在一些实施例中，所述第一导流板3背离所述补风口6的一端与所述机柜100内壁之间形成第一风道，所述第二导流板4背离所述补风口6的一端与所述机柜100内壁之间形成第二风道，所述第一风道的宽度小于所述第二风道的宽度。第一导流板3较第二导流板4更远离补风口6，从而使得第一导流板3处流速比第二导流板4处流速快，使得热源1下侧气压更低，从而在热源1周围形成更优质的低压区域，冷空气朝向热源1远离出风口5一侧聚集，加强散热效果。

需要说明的是，所述第一导流板3的延伸方向与所述第二导流板4的延伸方向之间具有第三夹角，所述第三夹角由第一夹角和第二夹角决定，一般来说，第三夹角的取值范围为30°-90°。

此外，所述机柜100内还设有动力设备2，所述动力设备2与所述出风口5相对设置，且所述动力设备2和至少两个热源1沿所述风道方向a依次间隔分布；所述散热装置包括四个热源1，四个热源1分别为第一热源1、第二热源1、第三热源1和第四热源1，其中，所述动力设备2与所述第一热源1、第二热源1和第三热源1沿所述风道方向a依次间隔分布，所述第四热源1置于所述第三热源1背离所述补风口6的一侧，所述第一导流板3由所述第二热源1和第三热源1之间延伸至靠近所述第四热源1处，所述第二导流板4由所述第二热源1和第三热源1之间延伸至靠近所述出风口5处。

本实施例还提供一种电子设备，包括上一实施例所述的散热装置。

其中，电子设备为插电箱电子设备，该散热尤其针对插电箱电子设备的开放式板卡组件进行散热。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：

机柜，所述机柜内形成有风道；

至少两个热源，置于所述机柜内，所述至少两个热源沿所述风道方向依次间隔分布；以及

第一导流板，置于所述机柜内，所述第一导流板沿第一方向设置于所述风道方向上，且位于所述至少两个热源之间，所述第一方向与所述风道方向之间具有第一夹角。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一夹角的取值范围为30°-60°。

3.根据权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，所述机柜开设出风口和补风口，所述出风口位于所述风道方向的末端，所述补风口设于风道方向末端的所述热源的周侧。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括第二导流板，所述第二导流板沿第二方向设置于任一所述热源和所述出风口之间，所述第二方向与所述风道方向之间具有第二夹角。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述第二夹角的取值范围为120°-150°。

6.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述第一导流板的延伸方向与所述第二导流板的延伸方向之间具有第三夹角。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述第三夹角的取值范围为30°-90°。

8.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述第一导流板背离所述补风口的一端与所述机柜内壁之间形成第一风道，所述第二导流板背离所述补风口的一端与所述机柜内壁之间形成第二风道，所述第一风道的宽度小于所述第二风道的宽度。

9.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述机柜内还设有动力设备，所述动力设备与所述出风口相对设置，且所述动力设备和至少两个热源沿所述风道方向依次间隔分布；

所述散热装置包括四个热源，四个热源分别为第一热源、第二热源、第三热源和第四热源，其中，所述动力设备与所述第一热源、第二热源和第三热源沿所述风道方向依次间隔分布，所述第四热源置于所述第三热源背离所述补风口的一侧，所述第一导流板由所述第二热源和第三热源之间延伸至靠近所述第四热源处，所述第二导流板由所述第二热源和第三热源之间延伸至靠近所述出风口处。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的散热装置。

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