TW201642728A - 具有冷卻用穿孔的機櫃 - Google Patents

Abstract

本案範例包括一種機櫃，其具有形成在直立式機架支柱之內的穿孔。前直立式機架支柱可包括形成於其中的前穿孔。所述前穿孔可將空氣抽進入該機櫃並進一步進入一座架。藉由使用所述前穿孔，沿著該座架之側邊表面的側邊通氣室可耗費較少的空間。未被側邊通氣室耗費的空間能提供用於容納一大型體積的座架。該座架可擴大該機櫃的一實質寬度，以在該機櫃之內安置一放大或是一最大數量的運算構件。

Description

具有冷卻用穿孔的機櫃

本案是有關一種具有冷卻用穿孔的機櫃。

運算中心通常容置有大量的運算構件。例如，該等運算構件可包括伺服器、調變解調裝置、路由器、以及其他的設備，例如是除了其他之外的電力、冷卻、以及電纜管理資源。一機櫃可提供一種標準化的結構來支撐以及將該等運算構件裝設在該機櫃的內部。

當被裝設在該機櫃內部時，該等運算構件常會產生大量的熱量。特別是，任何使用電力的構件皆會產生熱量，因為其是一種不可避免的副產品。然而，各種不同的熱量移除技術可消散該熱量，以便能改善可靠性，以及防止該等運算構件的過早失效。熱管理為被使用來將熱量從該產生的點消散開之一種類型的熱量移除技術。該熱管理技術可包括用於熱量移除之除了其他以外之冷卻空氣、風扇、或是特定材料的使用。例如，該冷卻空氣可藉由在一座架內部流動而被限制，以冷卻該等運算構件。特別是，該熱量移除技術僅受限於該座架的寬度來流動該冷卻空氣。

一機架為一用於裝設各種不同之運算構件的框架，該等運算構件例如是伺服器、調變解調裝置、路由器、及其他的運算構件。該機架 可包括被設置在該機架之四個角落的機架支柱，其中諸開口可分開該等機架支柱。將諸側邊嵌板插設入介於該等機架支柱之間的該等開口，可將該機架轉變成一機櫃。

如同在本文中被說明的，一用於安裝該等運算構件的結構可包括一產品，例如是一座架。該座架，伴隨著被安裝於其中的該等運算構件，可被裝設在該機櫃中。在其他的範例中，該等運算構件可被裝設在該機櫃中而未用到該座架。例如，該機櫃可包括一機架式伺服器、一機架式調變解調裝置、或類似的裝置。在正常的運算操作期間，該等運算構件可產生可能會引起損壞之大量的熱量。因此，適當的冷卻及通風技術可冷卻該等運算構件，並保持在該座架中的溫度。

一通氣室，例如是一空氣通氣室，為一被使用來提供通路的立體空間，空氣於該處流動通過該等通路。在一機櫃內部，介於一機架嵌板以及一被裝設之座架的一壁部之間的該空間，可形成位於沿著該座架之諸側邊表面的諸側邊通氣室。空氣可在位於諸前角落機架支柱中的諸前空氣入口進入該機櫃，以流動進入該等側邊通氣室。通過此種方式，該等側邊通氣室可提供用於該空氣沿著該座架的該等側邊表面流動及進入該座架的一輔助通路。例如，該等側邊通氣室可提供一通路，用於冷卻空氣來流動進入該座架，以冷卻位於其中的諸運算構件。典型地，該等側邊通氣室並未被使用在一機櫃中，因為諸角落機架支柱防止對該機架的正面接取，且其中該座架保留在該機櫃寬度的內部界限內。然而，藉由使用在該機櫃內部的該等側邊通氣室作為一用於空氣的通路，該等運算構件的尺寸以及數量能被最大化。特別是，沿著該座架之該等側邊表面的開放空間可被使 用來流動該冷卻空氣，取代使用在該座架內部的空間來流動該冷卻空氣。

在本文中被說明的諸範例提供技術來最大化在一機櫃中用於裝設運算構件的空間。特別是，該機櫃可包括在諸前機架支柱中的諸前穿孔，以使空氣能進入諸側邊通氣室。該空氣可流動通過該等側邊通氣室，以被引導進入該座架，例如是通過沿著該座架之該等側邊的諸開口。相較於具有一大寬度的諸空氣入口之在該座架中的諸側邊通氣室，該等前穿孔的使用可減小所需要的空間。通過此種方式，該機櫃可被認為是一熱冷卻解決方法的一部分。在本案之該等範例中，在該座架中之該等側邊通氣室的寬度可被減小，以提供額外的空間給其他的使用。結果，該座架可佔據在該機櫃中之一大的寬度，以為增加功能性安置放大或是最大的數量之儲存於其中的運算構件。

102‧‧‧機架

104‧‧‧上框架

106‧‧‧下框架

108‧‧‧前直立式機架支柱

110‧‧‧前角落

112‧‧‧後直立式機架支柱

114‧‧‧後角落

116‧‧‧側邊阻障件

118‧‧‧中途點

120‧‧‧中途點

122‧‧‧第一側邊

124‧‧‧第二側邊

126‧‧‧前穿孔

128‧‧‧前側邊

130‧‧‧後側邊

132‧‧‧座架

134‧‧‧運算構件

136‧‧‧前表面

138‧‧‧後表面

140‧‧‧側邊表面

144‧‧‧側邊開口

146‧‧‧開槽

148‧‧‧冷卻空氣

150‧‧‧被加熱的空氣

152‧‧‧機架嵌板

154‧‧‧側邊通氣室

156‧‧‧機櫃

157‧‧‧寬度

158‧‧‧頂部覆蓋

159‧‧‧底部覆蓋

160‧‧‧前門件

162‧‧‧後門件

202‧‧‧前面部

204‧‧‧前側邊面部

206‧‧‧前邊緣

302‧‧‧方塊

304‧‧‧方塊

306‧‧‧方塊

308‧‧‧方塊

402‧‧‧方塊

404‧‧‧方塊

406‧‧‧方塊

藉由參考以下之詳細的說明及該等隨附的圖式，本案之該等範例的優點可被更加地了解，其中：圖1A為一機架之一範例的一立體視圖；圖1B為包括機架嵌板以形成一機櫃之該機架之一範例的一立體視圖；圖1C為該機櫃之一範例的一前視圖；圖2為被形成在一前直立式機架支柱中的諸前穿孔之一範例的一細部立體視圖；圖3為一用於冷卻諸熱量產生運算構件的方法之一範例的一方塊流程圖；以及圖4為一用於形成一機櫃以引導空氣通過諸側邊通氣室及進入一座架 的諸側開口的方法之一範例的一方塊流程圖。

圖1A為一機架102之一範例的一立體視圖。該機架102可包括一上框架104以及一基本上平行於該上框架104的一下框架106。該機架102可包括四根直立式機架支柱。二根前直立式機架支柱108可在前角落110連接至該上框架104以及連接至該下框架106。二根後直立式機架支柱112可在後角落114連接至該上框架104以及連接至該下框架106。該等二根前直立式機架支柱108以及該等二根後直立式機架支柱112可是彼此互相平行的，且基本上是垂直於該上框架104及該下框架106。該用詞“基本上”被界定為是很大程度地但非其被界定之完全地。諸中間的直立式機架支柱，例如，諸側邊阻障件116可從該上框架104的一中途點118延伸至該下框架106的一中途點120。該等側邊阻障件116可被設置在該機架102的一第一側邊122以及該機架102的一第二側邊124上。諸側邊阻障件116的數量可依照製造規格改變。如在本文中被使用的該用詞“直立式”，可指延伸於基本上是垂直於一參考表面之一平面的一方向性定向，該參考表面例如是該上框架104及該下框架106。

各該等前直立式機架支柱108可包括一些穿孔。在該機架102的一前側邊128之該等二根前直立式機架支柱108可包括沿著該等支柱108的直立長度被形成之諸前穿孔126。

一座架132可被裝設在該機架102中，以安置各種不同的運算構件134。該座架132可為一具有四側邊的結構，其包括一前表面136，一後表面138，以及諸側邊表面140。該座架132可包括被設置在該等側邊 表面140用於空氣之吸入的諸側邊開口144。該座架132可具有一正方形的形狀、一長方形的形狀或是任何該機架102能容納的形狀。該座架132可包括被使用來安置以及接取該等不同之運算構件134的諸開槽146。該座架132可使用導軌、托架、以及其他種固緊設備被裝設在該機架102中。如同先前被討論到的，其他的範例可將該等運算構件134直接地裝設在該機架102內部。

被設置在該等開槽146中的該等運算構件134可能是熱量產生的運算構件。然而，為了維持可靠性以及防止設備失效，該座架132可使用一種冷卻系統來維持其溫度。藉由使用環境溫度下的空氣消散由該等運算構件所產生的熱量，該冷卻系統可控制該座架132的溫度。例如，該座架132可包括至少一或多個內部風扇，以將環境溫度下的空氣抽進入該座架132中。如在本文中被說明的，該環境溫度下的空氣係被稱為冷卻空氣148。

如同在本文中被說明的，該機架102可被設計用於前邊至後邊的冷卻。該前邊至後邊的冷卻技術將該冷卻空氣148從該機架102的該前側邊128移動至該機架102的該後側邊130。在其他的範例中，該機架102可被設計用於其他類型的流動模式，例如是一側邊至側邊的冷卻技術，其中冷卻空氣148可以一垂直於該前邊至後邊之氣流的方向進入以及離開該機架102，例如是一右邊至左邊的氣流或是一左邊至右邊的氣流。

該機架102可包括諸機架嵌板152，其等被設置介於在該機架102之該第一側邊122以及該第二側邊124上的該等前直立式機架支柱108之一以及該等後直立式機架支柱112之一之間。該等機架嵌板152將就 圖1B被進一步討論說明。一側邊通氣室154，如以該等虛線被顯示出的，係可以該等機架嵌板152的裝設被產生出。特別是，該等側邊通氣室154可包括位於該等機架嵌板152之一以及座架132之該等側邊表面140之一之間的空間。該等側邊通氣室154可被設置在該機架102的該第一側邊122以及該第二側邊124上。

該座架132可包括一內部風扇，以將該冷卻空氣148從一外部環境通過該等前穿孔126拉進入該等側邊通氣室154。該等側邊通氣室154可在該等側邊開口144處將該冷卻空氣148引導進入該座架132，以冷卻該等運算構件134。例如，該等側邊通氣室154可提供一空氣通路，以當該冷卻空氣沿著該等側邊表面140流動時，將該冷卻空氣148傳送進入該等側邊開口144，以及越過該等運算構件134。側邊開口144的數量可依據位於該座架132中之運算構件134的數量改變。該冷卻空氣148可移除由該等運算構件134所產生的熱量，並形成一被加熱的空氣150。通過此種方式，該座架132的周圍環境可被冷卻至一溫度，以減低或是減緩對該等運算構件134的損害。該被加熱的空氣150可流出該機架102的該後側邊130，該後側邊130包括被設置在該機架102上的任一個後門。

一填充材料，例如是一發泡襯墊材料可將該等側邊阻障件116密封至該座架132。該等側邊阻障件116可將該冷卻空氣148引導進入該等側邊開口144。例如，該等側邊阻障件116可防止該冷卻空氣148流動通過該等側邊開口144以及進入該機架102的該後側邊130。沒有該等側邊阻障件116，流出該後表面138之該被加熱的空氣150可以一朝後的方向被吸引以及進入該座架132的該等側邊開口144。在這種情況下，該被加熱的 空氣150可能會和流動進入該等側邊開口144的該冷卻空氣148混合，因此提高了該冷卻空氣148的溫度，而形成一溫暖的空氣。該溫暖的空氣可能會流動進入該等側邊開口144，並可能會減輕該冷卻空氣148消散在該座架132中之熱量的功效。因此，該等側邊阻障件116可阻擋該被加熱的空氣150進入該等側邊開口144，以及可將該冷卻空氣148轉向進入該座架132中，而不進入該機架102的該後側邊130。

圖1B為包括諸機架嵌板152以形成一機櫃156之該機架102之一範例的一立體視圖。該等機架嵌板152的裝設形成該機櫃156。該等機架嵌板152可被設置介於在該機架102之該第一側邊122以及該第二側邊124上的該等前直立式機架支柱108之一以及該等後直立式機架支柱112之一之間。該機櫃156可包括一被附接於該上框架104的頂部覆蓋158以及一被附接於該下框架106的底部覆蓋159。該前側邊128可包括一被裝設的前門件160，以及該後側邊130可包括一被裝設的後門件162。該等機架嵌板152、該頂部覆蓋158、該底部覆蓋159、該前門件160，以及該後門件162的裝設可形成該機櫃156。

如同在圖1A中所顯示的，該機櫃156可將該座架132以及該等冷卻構件134從該環境保護開。此外，該機櫃156可藉由減少或是消除熱點或是該等構件134的不規則冷卻，而改善該冷卻空氣148的循環。如同在圖1B中所顯示的，由於該等前穿孔126被完全地暴露出，因此形成該機櫃156之該等機架嵌板152的裝設，便可不阻礙該等構件134的冷卻。

圖1C為該機櫃156之一範例的一前視圖。類似被編號的項目係如同就圖1A以及1B被說明的。該等機架嵌板152的裝設可在該機櫃 156的該第一側邊122以及該第二側邊124上形成該等側邊通氣室154。特別的是，該等側邊通氣室154可包括位於一機架嵌板152以及在該第一側邊122以及該第二側邊124上之該座架132的該側邊表面140之間的該內部空間。該冷卻空氣148，如同在圖1A中所顯示的，可通過該等前穿孔126進入該等側邊通氣室154。結果，相較在其他的設計中的，該等側邊通氣室154可耗費較少之在該機櫃156內部的空間。

例如，各側邊通氣室154的寬度157可從在該機櫃156的各側邊122、124上約0.5英寸至1.0英寸的一範圍被縮小至在各側邊122、124上約0.1英寸至0.2英寸的一範圍。由於被該等側邊通氣室154所耗費掉的空間量被縮小，該座架132可擴大該機櫃156的一實質寬度。結果，本案之該等範例的該座架132可安置額外的運算構件134，以除了其他優點外，最佳化性能、提升生產力。

圖2為被形成在一前直立式機架支柱108中的諸前穿孔126之一範例的一細部立體視圖。類似被編號的項目係如同就圖1A被說明的。如在圖2中被顯示出的，該前直立式機架支柱108可包括一前面部202以及一在該機架102之該前側邊128的前側邊面部204。該等前穿孔126可沿著該前面部202的該垂直長度以及沿著該前側邊面部204的該垂直長度延伸。該冷卻空氣148，如同以該等箭頭被顯示出的，可沿著該前面部202以及該側邊面部204在該等前穿孔126進入該機架102。該等前穿孔126可使該冷卻空氣148能流動進入該等側邊通氣室154，如同在圖1A中所顯示的。

該前直立式機架支柱108可包括一位於該前面部202以及該側邊面部204之間的前邊緣206。如同在圖2中被圖示說明的，該邊緣206 可包括一90°彎角。在某些範例中，該邊緣206可被圓角化，以形成例如是一曲弧化的邊緣。製造規格以及技術可確定該邊緣206的構形。

該機架102、該座架132、以及該等機架嵌板152的材料可包括一種耐用的金屬材料，例如是一種商用等級的鋼材。一種金屬形成技術，例如，鑽孔、沖壓、或類似的技術，可形成該等前穿孔126。該等前穿孔126的形狀可包括一槽形的、一圓形的、一正方形的、一蛋形的、或是任何其他的形狀，以使該冷卻空氣148能流動進入該機架102。如同在圖2中被圖示說明的，該等前穿孔126可沿著該等前直立式機架支柱108的垂直長度為等距的，以及具有一近似的直徑。在其他的範例中，該等前穿孔126可為非等距的，且具有不同的直徑，或是具有可提供圖1A的該等運算構件134一致的冷卻之任何其他的構形。該機架支柱108的垂直長度以及介於該等穿孔126之間的間隔，可決定被形成於其中之穿孔的數量。此外，位於該座架132內部之運算構件134的數量，可決定用於提供該冷卻空氣148之充分吸入所需要之前穿孔126的數量。

圖3為一用於冷卻諸熱量產生運算構件的方法之一範例的一方塊流程圖。一機櫃可包括二根前直立式機架支柱以及二根後直立式機架支柱，其中一座架可被裝設在該機櫃中。該座架可包括一些開槽，以安置一些熱量產生運算構件。一冷卻系統可維持在該座架內部的溫度，以便能保護該等運算構件免於過熱。在本案之該等範例中，該冷卻系統可包括在環境溫度下的空氣。例如，該座架可包括內部風扇，以將該空氣吸進入該座架中，來消散該熱量。該空氣最初可流動通過一些被形成在該等前直立式機架支柱內部的前穿孔。特別是，各該等前直立式機架支柱的一前面 部以及一側邊面部可包括該等前穿孔。在方塊302，該空氣可被引導進入被形成在各該等前直立式機架支柱中的該等前穿孔。

在方塊304，該空氣可被傳送通過一側邊通氣室。該側邊通氣室可被形成介於被裝設之諸機架嵌板以及該座架之間，以提供一沿著該座架的該等側邊表面延伸的空氣通路。該等機架嵌板可被設置介於該等前直立式機架支柱以及後直立式機架支柱之間。該座架可被裝設在該機櫃中。該座架可包括一些位於其側邊表面上的側邊開口。在方塊306，該空氣可被引導進入該座架的該等側邊開口。一些側邊阻障件可引導該空氣進入該等側邊開口。該空氣可流動越過該等運算構件，以移除該被產生的熱量。特別是，由該等運算構件所產生的熱量可被轉移至該空氣，以在該座架中產生一被加熱的空氣。在方塊308，該被加熱的空氣可被引導離開該座架以及離開該機櫃的該後側邊。例如，該被加熱的空氣可流出被設置在該機櫃的該後側邊之一被穿孔的後門件。在某些範例中，該空氣可以一種前邊至後邊的形式或是以一種側邊至側邊的形式流動進入該機櫃。

圖4為一用於形成一機櫃以引導空氣通過諸側邊通氣室及進入一座架的側開口的方法之一範例的一方塊流程圖。在方塊402，一機架可包括被裝設介於諸直立式機架支柱之間以形成一機櫃的諸機架嵌板。該等直立式機架支柱可包括諸前直立式機架支柱以及諸後直立式機架支柱。在方塊404，一座架可被裝設在該機櫃中，以延伸出該機櫃之一實質的寬度。該座架可安置最大數量的運算構件。以該座架的裝設，諸側邊通氣室可被形成介於該等機架嵌板以及該座架之間。該座架的一些側邊開口能提供用於空氣進入該座架的吸入。在方塊406，一些側邊阻障件可被密封至該 座架的諸側邊表面，以阻擋該空氣流動進入該機櫃的一後側邊，以及將該空氣轉向進入該座架的該等側邊開口。該空氣可流動進入該座架，以移除由該等運算構件所產生的熱量。

雖然本案的技術可容許有各種不同的修改以及替代性的形式，但是先前所討論說明的該等實施例已僅藉由範例之方式被顯示出。然而，其應再次被了解到，該等技術並非意指要被限制於本文中所揭示之該等特別的實施例。實際上，本案之該等技術包括所有替代技術、修改、以及落在隨附之申請專利範圍的真實精神及範疇之內的相當技術。

102‧‧‧機架

104‧‧‧上框架

106‧‧‧下框架

108‧‧‧前直立式機架支柱

110‧‧‧前角落

112‧‧‧後直立式機架支柱

114‧‧‧後角落

116‧‧‧側邊阻障件

118‧‧‧中途點

120‧‧‧中途點

122‧‧‧第一側邊

124‧‧‧第二側邊

126‧‧‧前穿孔

128‧‧‧前側邊

130‧‧‧後側邊

132‧‧‧座架

134‧‧‧運算構件

136‧‧‧前表面

138‧‧‧後表面

140‧‧‧側邊表面

144‧‧‧側邊開口

146‧‧‧開槽

148‧‧‧冷卻空氣

150‧‧‧被加熱的空氣

152‧‧‧機架嵌板

154‧‧‧側邊通氣室

Claims (15)

1. 一種機櫃，其包括：一機架，其包括直立式機架支柱以及機架嵌板；複數個穿孔，其形成在所述直立式機架支柱中，其中所述複數個穿孔形成在一前直立式機架支柱中，其中空氣流動通過形成在該直立式機架支柱中的所述複數個穿孔，且其中被加熱的空氣流出該機架的一後側邊；一座架，其包括在該座架之一側邊表面上的複數個開口，其中該座架被裝設在該機架中；側邊通氣室，其位於該座架以及所述機架嵌板之間且沿著該座架的該側邊表面，其中空氣流動進入所述側邊通氣室並進入所述複數個開口中之每一者；複數個側邊阻障件，其中每一側邊阻障件被密封至該座架的該側邊表面，以引導空氣進入所述複數個開口；以及複數個熱量產生構件，其安置在該座架中。
2. 根據申請專利範圍第1項之機櫃，其中所述側邊通氣室包括一介於該座架與所述機架嵌板之間的空間，其中該空間的寬度為約0.1英寸至約0.2英寸。
3. 根據申請專利範圍第1項之機櫃，其中該座架延伸橫越過該機櫃的一實質寬度。
4. 根據申請專利範圍第1項之機櫃，其中，所述複數個側邊阻障件防止空氣和被加熱的空氣在所述側邊通氣室中混合。
5. 根據申請專利範圍第1項之機櫃，其中所述複數個側邊阻障件阻擋被 加熱的空氣以一朝後方向流動並進入所述複數個開口。
6. 一種冷卻熱量產生構件的方法，其包括：引導空氣進入形成在一機櫃之前直立式機架支柱中的複數個穿孔；將空氣傳送通過位於一機架嵌板與一座架之間的一側邊通氣室，其中該機架嵌板係設置於所述前直立式機架支柱與後直立式機架支柱之間，且其中該座架係裝設在該機櫃中；將空氣引導進入在該座架之一側邊表面上的複數個側邊開口，其中複數個側邊阻障件將空氣引導進入每一側邊開口，且其中空氣在該座架中被加熱；以及將被加熱的空氣引導離開該機櫃的一後側邊。
7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中空氣被引導進入形成在所述前直立式機架支柱之一前面部及一前側邊面部的複數個前穿孔。
8. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中所述複數個側邊阻障件防止空氣和被加熱的空氣在該側邊空氣通氣室中混合。
9. 根據申請專利範圍第6項之方法，其將空氣以一種前邊至後邊的方式或是以一種側邊至側邊的方式流動進入該機櫃。
10. 一種方法，其包括，將機架嵌板配置於直立式機架支柱之間以形成一機櫃，其中所述直立式支柱包括前直立式機架支柱以及後直立式機架支柱；將一座架裝設在該機櫃之內部，其中該座架延伸該機櫃之一實質寬度，其中側邊通氣室形成於所述機架嵌板與該座架之間，且其中該座架包括複數個側邊開口以允許空氣流動；以及 將複數個側邊阻障件密封至該座架的一側邊表面，以阻擋空氣流動進入該機櫃的一後側邊。
11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中所述前直立式機架支柱包括複數個，其沿著兩根前直立式機架支柱的一垂直長度延伸。
12. 根據申請專利範圍第10項之方法，其將所述複數個前穿孔形成在兩根前直立式機架支柱的一前面部及一側邊面部上。
13. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中所述複數個側邊阻障件係位於所述前直立式機架支柱之一者與所述後直立式機架支柱之一者之間，且其中所述複數個側邊阻障件係位於所述複數個側邊開口之後。
14. 根據申請專利範圍第10項之方法，其包括以一約1.0英寸至約2.0英寸的範圍增加在該機櫃中的空間。
15. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中介於所述機架嵌板與該座架之間的所述側邊通氣室的寬度為約0.1英寸至約0.2英寸。