TWI511655B - 流道調變裝置及其相關散熱系統 - Google Patents

Description

流道調變裝置及其相關散熱系統

本發明係提供一種流道調變裝置及其相關散熱系統，尤指一種可將數個電子元件的廢熱排除方向調為一致的流道調變裝置及其相關散熱系統。

傳統的機架型伺服器與刀鋒型伺服器的內部設置有圖形處理器和主控制器，主控制器的連接介面通常設置在伺服器殼體非面對使用者之一端面，以簡潔殼體外觀。圖形處理器的連接介面需提供使用者插拔連接器，故設置在伺服器殼體面對使用者之另一端面。隨著科技的進步，圖形處理器的效能不斷提升以應付現今高解析度及立體畫面的圖形處理需求，因此圖形處理器通常配置一個主動式散熱器，用來快速排除圖形處理器的廢熱以提高圖形處理器的運算效能。然而，具主動式散熱器的圖形處理器係將廢熱由伺服器殼體面對使用者之端面排出，主控制器則將廢熱由伺服器殼體非面對使用者之端面排出，故圖形處理器的散熱流場方向相異於主控制器散熱流場方向，兩個反向的流場衝突會導致雙方散熱效率皆大幅下降，而造成能源的浪費。因此，如何設計出一種可用來將兩電子元件的廢熱排除方向調整為一致的流道調變裝置，便為相關機構產業的重點發展目標。

本發明係提供一種可將數個電子元件的廢熱排除方向調為一致的流道調變裝置及其相關散熱系統，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種可改變氣流方向的流道調變裝置，其包含有一承載槽結構、一穿孔結構、一導流擋板以及一集流罩。該承載槽結構用以容置一電子元件。該承載槽結構包含有一第一結構層與一第二結構層，且該第二結構層具有一開口。該穿孔結構形成於該第一結構層之一側壁。該導流擋板設置於該第二結構層之該開口的旁側。該集流罩設置於該第一結構層旁以覆蓋該穿孔結構。該集流罩之一出風口的指向實質相異於該第二結構層之該開口的指向。

本發明之申請專利範圍另揭露該第一結構層以上下疊加方式連通該第二結構層。

本發明之申請專利範圍另揭露該導流擋板和該集流罩彼此氣密隔絕，氣流係經由該承載槽結構始可自該導流擋板流往該集流罩。

本發明之申請專利範圍另揭露該集流罩之一寬度實質大於該承載槽結構之一寬度。本發明之申請專利範圍另揭露該集流罩之一端或兩端突出該承載槽結構之外緣。

本發明之申請專利範圍另揭露該導流擋板包含有至少一斜導部，設置於該第二結構層之一開口的旁側。

本發明之申請專利範圍另揭露該電子元件為具有主動式散熱器的發熱元件。

本發明之申請專利範圍另揭露一種散熱系統，其包含有一殼體以及一流道調變裝置。該殼體具有一第一區域和一第二區域，且該流道調變裝置設置在該殼體之該第一區域。該 流道調變裝置包含有一承載槽結構、一穿孔結構、一導流擋板以及一集流罩。該承載槽結構用以容置一電子元件。該承載槽結構包含有一第一結構層與一第二結構層，且該第二結構層具有一開口。該穿孔結構形成於該第一結構層之一側壁。該導流擋板設置於該第二結構層之該開口的旁側。該集流罩設置於該第一結構層旁以覆蓋該穿孔結構。該集流罩之一出風口的指向係朝向該第二區域，且實質相異於該第二結構層之該開口的指向。

本發明之申請專利範圍另揭露該承載槽結構氣密地隔絕該殼體之該第一區域及該第二區域。本發明之申請專利範圍另揭露該導流擋板與該集流罩之組合氣密地隔絕該承載槽結構與該殼體。

本發明之申請專利範圍另揭露該電子元件所散逸的熱量沿著一第一方向通過該穿孔結構流出該承載槽結構，並利用該集流罩進行轉向，以沿著相異該第一方向之一第二方向經由該第二區域流出該殼體。

本發明之申請專利範圍另揭露該主動式散熱器驅動氣流沿著該導流擋板流入該承載槽結構，該氣流通過該穿孔結構自該承載槽結構流入該集流罩，並利用該集流罩進行轉向經由該第二區域流出該殼體。

本發明之流道調變裝置係利用導流擋板與集流罩氣密地隔絕承載槽結構和殼體，即便電子元件與主控制器的連接埠分別朝向殼體的不同端面，本發明仍可使設置在承載槽結構內的電子元件和設置在殼體之第二區域的主控制器(另一電子元件)所產生的廢熱氣流不會逆向衝突。接著，流道調變裝置之集流罩可用來反轉由承載槽結構排出的氣流的方向，使其不 但不會牽制主控制器的排熱氣流，反而更能將兩股氣流相互合併為同一流向，進一步提高散熱系統的散熱效能。

此外，本發明之流道調變裝置另利用導流擋板和集流罩之氣密隔絕組合將外部氣流(冷風)與通過電子元件之結構體的氣流(熱風)分置，可有效避免廢熱迴流而降低散熱系統的散熱效能。相較於先前技術，本發明之流道調變裝置及其相關散熱系統可解決習知裝置因逆向流場所導致散熱效能不佳的缺點，本發明可同時增進內流場(電子元件)及外流場(主控制器)的散熱效能，故適於廣泛應用在機架型伺服器與刀鋒型伺服器，以提升相關電路板卡，如PCI-E卡的支援度。

10‧‧‧散熱系統

12‧‧‧殼體

121‧‧‧散熱孔

14‧‧‧流道調變裝置

16‧‧‧第一區域

18‧‧‧第二區域

20‧‧‧主控制器

22‧‧‧電子元件

221‧‧‧主動式散熱器

24‧‧‧承載槽結構

26‧‧‧穿孔結構

28‧‧‧導流擋板

30‧‧‧集流罩

301‧‧‧出風口

32‧‧‧第一結構層

34‧‧‧第二結構層

36‧‧‧開口

38‧‧‧斜導部

38’‧‧‧斜導部

38”‧‧‧斜導部

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

第1圖為本發明實施例之散熱系統之示意圖。

第2圖為本發明實施例之流道調變裝置於另一視角之示意圖。

第3圖為本發明實施例之流道調變裝置於另一視角之組立圖。

第4圖與第5圖分別為本發明不同實施例之導流擋板之示意圖。

第6圖為本發明實施例之散熱系統之氣流走向的示意圖。

請參閱第1圖，第1圖為本發明實施例之一散熱系統10之示意圖。散熱系統10包含有一殼體12以及一流道調變裝置14。殼體12可區分為一第一區域16和一第二區域18。流道調變裝置14設置在第一區域16內，第二區域18則可設置系統的主控制器20。流道調變裝置14可承載一電子元件22，例如具有主動式散熱器的發熱元件。電子元件22的廢熱可沿著一第一方向D1排出第一區域16，並利用流道調變裝置14將帶有廢熱的氣流轉向，使得電子元件22的廢熱可自第一區域16迴向流往第二區域18，並隨著主控制器20所產生之熱量一起沿 著相異第一方向D1的第二方向D2經由散熱孔121排出殼體12外，以達到較佳的散熱效果。

請參閱第1圖至第3圖，第2圖為本發明實施例之流道調變裝置14於另一視角之示意圖，第3圖為本發明實施例之流道調變裝置14於另一視角之組立圖。流道調變裝置14包含有一承載槽結構24、一穿孔結構26、一導流擋板28以及一集流罩30。承載槽結構24包含一第一結構層32與一第二結構層34，且第一結構層32係以上下疊加方式連通第二結構層34。電子元件22可設置於承載槽結構24之第一結構層32內，且電子元件22的主動式散熱器221面向第二結構層34以吸取外部氣流。第二結構層34具有一開口36，外部氣流係經由開口36進入承載槽結構24內。

值得一提的是，承載槽結構24可氣密地隔絕殼體12之第一區域16及第二區域18，因此電子元件22所產生的廢熱無法從第一區域16直接跨過槽體傳遞到第二區域18。帶有廢熱的氣流係需憑藉集流罩30之導引由承載槽結構24的外部流往第二區域18，如此才可將電子元件22的散熱流場方向調校為順向於主控制器20的散熱流場方向。

穿孔結構26形成於第一結構層32之側壁，使流道調變裝置14的內部氣流可經由穿孔結構26流出承載槽結構24。導流擋板28設置在第二結構層34之開口36的旁側。導流擋板28係用來增大開口36的角度，以引導大量的氣流經由開口36進入承載槽結構24。一般來說，導流擋板28較佳地可包含至少一斜導部38，其係設置於開口36旁。斜導部38可順向導引外部氣流加速加量地進入承載槽結構24，藉此於短時間內創造較大的氣流量來提高散熱系統10之熱交換效率。

集流罩30設置在第一結構層32旁並覆蓋穿孔結構26。集流罩30之出風口301的指向(實質等於第二方向D2)係指往第二區域18，且出風口301的指向相異於第二結構層34之開口36的指向(實質等於第一方向D1)。於此實施例中，導流擋板28與集流罩30係將承載槽結構24和殼體12間的空隙填滿，以防止氣流由導流擋板28及集流罩30以外的途徑在承載槽結構24與殼體12之間流動。換句話說，導流擋板28與集流罩30之組合可氣密地隔絕承載槽結構24與殼體12。如此一來，承載槽結構24的內部氣流需先經由穿孔結構26沿著第一方向D1流入集流罩30，接著集流罩30可將氣流轉向，使氣流可再沿著第二方向D2流往殼體12之第二區域18，達到本發明改變氣流方向之目的。

如第1圖至第3圖所示，導流擋板28和集流罩30係彼此氣密隔絕而分設在第二結構層34與第一結構層32。由殼體12外部經由導流擋板28流入承載槽結構24的氣體無法直接進入集流罩30，氣流需先通過導流擋板28進入承載槽結構24，依序通過第二結構層34及第一結構層32，接著才可穿越穿孔結構26而流往集流罩30，以透過集流罩30改變其流動方向。因此，集流罩30之寬度W1可實質大於承載槽結構24之寬度W2，意即集流罩30的一端或兩端會突出承載槽結構24的外緣，使得流出承載槽結構24的氣流可順著集流罩30沿著承載槽結構24的外緣沿著第二方向D2迴流。

請參閱第4圖與第5圖，第4圖與第5圖分別為本發明不同實施例之導流擋板28之示意圖。如第4圖所示，導流擋板28的斜導部38’另可為弧形的曲面結構；如第5圖所示，導流擋板28的斜導部38”還可為任意形狀的凹陷結構。斜導部 之作用為延伸開口的孔徑，以提高進入承載槽結構24的氣流量。凡可擴增開口36之入風面積的結構皆屬於本發明之導流擋板的設計範疇，並不侷限於前述實施例所述，於此不再詳加敘明。

請參閱第1圖與第6圖，第6圖為本發明實施例之散熱系統10之氣流走向的示意圖。如第6圖所示，電子元件22之主動式散熱器221啟動時，會驅動外部氣流(冷風)沿著圖示箭頭方向從散熱系統10外經過開口36流入承載槽結構24之第二結構層34內。設置在第一結構層32的電子元件22會將外部氣流(冷風)吸入結構體內進行熱交換，如圖示第二結構層34指往第一結構層32的箭頭方向。

接著，電子元件22排出帶有廢熱的氣流(熱風)，使氣流(熱風)沿著第一方向D1透過穿孔結構26排出承載槽結構24。氣流(熱風)離開承載槽結構24後隨即進入集流罩30，如圖示的箭頭方向，於是氣流(熱風)便可順著集流罩30的結構迴向流動，由其出風口301沿著第二方向D2排往第二區域18，最後再通過散熱孔121流出殼體12。由此可知，本發明可將散熱系統10內部的廢熱，不論是主控制器20或電子元件22所產生之廢熱，皆沿著同一方向(第二方向D2)快速散逸排出殼體12外。

綜上所述，本發明之流道調變裝置係利用導流擋板與集流罩氣密地隔絕承載槽結構和殼體，即便電子元件與主控制器的連接埠分別朝向殼體的不同端面，本發明仍可使設置在承載槽結構內的電子元件和設置在殼體之第二區域的主控制器(另一電子元件)所產生的廢熱氣流不會逆向衝突。接著，流道調變裝置之集流罩可用來反轉由承載槽結構排出的氣流的方 向，使其不但不會牽制主控制器的排熱氣流，反而更能將兩股氣流相互合併為同一流向，進一步提高散熱系統的散熱效能。

此外，本發明之流道調變裝置另利用導流擋板和集流罩之氣密隔絕組合將外部氣流(冷風)與通過電子元件之結構體的氣流(熱風)分置，可有效避免廢熱迴流而降低散熱系統的散熱效能。相較於先前技術，本發明之流道調變裝置及其相關散熱系統可解決習知裝置因逆向流場所導致散熱效能不佳的缺點，本發明可同時增進內流場(電子元件)及外流場(主控制器)的散熱效能，故適於廣泛應用在機架型伺服器與刀鋒型伺服器，以提升相關電路板卡，如PCI-E卡的支援度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧散熱系統

12‧‧‧殼體

121‧‧‧散熱孔

14‧‧‧流道調變裝置

16‧‧‧第一區域

18‧‧‧第二區域

24‧‧‧承載槽結構

26‧‧‧穿孔結構

28‧‧‧導流擋板

30‧‧‧集流罩

32‧‧‧第一結構層

34‧‧‧第二結構層

36‧‧‧開口

221‧‧‧主動式散熱器

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

Claims (18)

1. 一種可改變氣流方向的流道調變裝置，其包含有：一承載槽結構，用以容置一電子元件，該承載槽結構包含有相互連通的一第一結構層與一第二結構層，該第二結構層具有一開口；一穿孔結構，形成於該第一結構層之一側壁；一導流擋板，設置於該第二結構層之該開口的旁側；以及一集流罩，設置於該第一結構層旁以覆蓋該穿孔結構，該集流罩之一出風口的指向實質相異於該第二結構層之該開口的指向。
2. 如請求項1所述之流道調變裝置，其中該第一結構層以上下疊加方式連通該第二結構層。
3. 如請求項1所述之流道調變裝置，其中該導流擋板和該集流罩彼此氣密隔絕，氣流係經由該承載槽結構始可自該導流擋板流往該集流罩。
4. 如請求項1所述之流道調變裝置，其中該集流罩之一寬度實質大於該承載槽結構之一寬度。
5. 如請求項4所述之流道調變裝置，其中該集流罩之一端或兩端突出該承載槽結構之外緣。
6. 如請求項1所述之流道調變裝置，其中該導流擋板包含有至少一斜導部，設置於該第二結構層之一開口的旁側。
7. 如請求項1所述之流道調變裝置，其中該電子元件為具有主動式散熱器的發熱元件。
8. 一種散熱系統，其包含有：一殼體，該殼體具有一第一區域和一第二區域；以及 一流道調變裝置，設置在該殼體之該第一區域，該流道調變裝置包含有：一承載槽結構，用以容置一電子元件，該承載槽結構包含有相互連通的一第一結構層與一第二結構層，該第二結構層具有一開口；一穿孔結構，形成於該第一結構層之一側壁；一導流擋板，設置於該第二結構層之該開口的旁側；以及一集流罩，設置於該第一結構層旁以覆蓋該穿孔結構，該集流罩之一出風口的指向係朝向該第二區域，且實質相異於該第二結構層之該開口的指向。
9. 如請求項8所述之散熱系統，其中該第一結構層以上下疊加方式連通該第二結構層。
10. 如請求項8所述之散熱系統，其中該導流擋板和該集流罩彼此氣密隔絕，氣流係經由該承載槽結構始可自該導流擋板流往該集流罩。
11. 如請求項8所述之散熱系統，其中該集流罩之一寬度實質大於該承載槽結構之一寬度。
12. 如請求項11所述之散熱系統，其中該集流罩之一端或兩端突出該承載槽結構之外緣。
13. 如請求項8所述之散熱系統，其中該導流擋板包含有至少一斜導部，設置於該第二結構層之一開口的旁側。
14. 如請求項8所述之散熱系統，其中該電子元件為具有主動式散熱器的發熱元件。
15. 如請求項8所述之散熱系統，其中該承載槽結構氣密地隔絕該殼體之該第一區域及該第二區域。
16. 如請求項8所述之散熱系統，其中該導流擋板與該集流罩之組 合氣密地隔絕該承載槽結構與該殼體。
17. 如請求項8所述之散熱系統，其中該電子元件所散逸的熱量沿著一第一方向通過該穿孔結構流出該承載槽結構，並利用該集流罩進行轉向，以沿著相異該第一方向之一第二方向經由該第二區域流出該殼體。
18. 如請求項14所述之散熱系統，其中該主動式散熱器驅動氣流沿著該導流擋板流入該承載槽結構，該氣流通過該穿孔結構自該承載槽結構流入該集流罩，並利用該集流罩進行轉向經由該第二區域流出該殼體。