電子設備和氣流調節構件的製作方法
2023-09-22 14:56:00 4
電子設備和氣流調節構件的製作方法
【專利摘要】本公開提供一種電子設備、氣流調節構件和一種對電子設備中的熱產生部件進行冷卻的方法。上述電子設備具有：板；安裝在板上的熱產生部件；安裝在板上的連接器，連接器使得模塊部件能夠裝配到連接器；容納板的機殼；以及使空氣流過機殼的送風機。另外，包括導向部的氣流調節構件放置在熱產生部件和連接器的在空氣流動方向上的上遊，導向部將流向放置連接器的區域的空氣的一部分導向放置熱產生部件的區域。
【專利說明】電子設備和氣流調節構件
【技術領域】
[0001]這裡討論的實施例涉及一種電子設備和氣流調節構件。
【背景技術】
[0002]在諸如伺服器的電子設備中，將諸如存儲器和DDC (DC-DC變換器)的部件模塊化，並且根據採用的設備配置將這些模塊化部件裝配到母板上的連接器。下面將模塊化部件稱為豐旲塊部件。
[0003]在伺服器中，在操作伺服器時，諸如中央處理單元(CPU)和存儲器的部件產生熱。當諸如CPU或存儲器的部件的溫度超過針對該部件設置的容許上限溫度時，可能出現故障或失靈。由於該原因，在一般的伺服器中，冷卻風扇等使冷卻空氣(也稱為氣流)流過伺服器的機殼，以冷卻其中的部件，並且將伺服器內部的熱排出到機殼外部。
[0004][專利文獻I]日本實開平N0.07-42181號公報
[0005]在使用冷卻風扇等冷卻其在機殼中的部件的伺服器中，當安裝在機殼中的模塊部件的配置改變時，冷卻空氣的流動(下面稱為氣流)改變。這可能導致低冷卻效率。
【發明內容】
[0006]在一個方面，實施例的目的在於提供一種電子設備和氣流調節構件，其能夠與安裝在機殼中的模塊部件的數量無關地、高效地冷卻熱產生部件。
[0007]根據公開的技術的一方面，提供一種電子設備，包括:板；安裝在所述板上的熱產生部件；安裝在所述板上的連接器，所述連接器包括鎖柄(latch lever)，所述鎖柄使得模塊部件能夠裝配到所述連接器和從所述連接器移除；容納所述板的機殼；使空氣流過所述機殼的送風機；以及氣流調節構件，所述氣流調節構件放置在所述熱產生部件和所述連接器的在空氣流動方向上的上遊，並且所述氣流調節構件包括導向部，所述導向部將流向放置所述連接器的區域的空氣的一部分導向放置所述熱產生部件的區域。所述鎖柄被定位在使得限制朝向放置所述連接器的所述區域的空氣的流動的至少一部分的位置。
[0008]通過上述根據一個方面的電子設備，氣流調節構件將流向放置連接器的區域的空氣的一部分導向放置熱產生部件的區域。由此，可以在不使用偽部件的情況下，高效地冷卻熱產生部件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是示出伺服器的母板的示例的透視圖；
[0010]圖2是圖1中的母板的頂視圖；
[0011]圖3是根據第一實施例的伺服器的透視圖；
[0012]圖4是示出圖3中的伺服器的母板的透視圖；
[0013]圖5A是氣流調節構件的透視圖，圖5B是示出圖5A中的氣流調節構件的背面的透視圖；[0014]圖6是示出氣流調節構件的導向部分的位置的示意圖；
[0015]圖7是示出由冷卻風扇吹送的空氣流動的示意圖；
[0016]圖8是示出在導向部分下面通過並且進入存儲器安裝區域的空氣的流動的示意圖；
[0017]圖9A至9C是示出存儲器板連接器的圖；
[0018]圖1OA和IOB是示出氣流調節構件和連接器之間的位置關係的圖；
[0019]圖11是示出鎖柄和導向部分之間的位置關係的圖；
[0020]圖12是示出氣流調節構件的部分的大小的平面圖；
[0021]圖13是示出溫度測量位置的圖；
[0022]圖14是示出溫度測量結果的圖；
[0023]圖15是根據第二實施例的伺服器的母板的平面圖；以及
[0024]圖16是示出將存儲器板和DDC板裝配到圖15中的母板上的狀態的透視圖。
【具體實施方式】
[0025]在描述實施例之前，下面給出便於容易理解實施例的引言。
[0026]圖1是示出伺服器的母板的示例的透視圖，圖2是圖1中的母板的頂視圖。為了方便描述，分別將在圖2中用X和Y表不的兩個正交方向稱為X方向和Y方向。
[0027]CPU和其它部件安裝在母板10上。由於CPU在工作時產生大量熱，因此在每個CPU上方附著由金屬等形成的具有良好導熱性的散熱器11。CPU產生的熱移到散熱器11，然後通過散熱器11擴散到空氣中。
[0028]在母板10上布置了多個存儲器板連接器(存儲器槽)13。存儲器板12根據採用的設備配置裝配到這些連接器13。存儲器板12是模塊部件的示例。
[0029]在圖1和2所示的示例中，多個連接器13布置在將每個CPU(散熱器11)夾在中間的位置處。連接器13在X方向上並排布置，它們在Y方向上的縱向位置彼此一致。
[0030]下文中，CPU安裝區域是指母板上的放置CPU和散熱器11的區域，存儲器安裝區域是指放置存儲器板的區域。
[0031]沿著母板10的一側布置多個冷卻風扇14，該一側與X方向平行。這些冷卻風扇14將相對低溫度的空氣引入伺服器的機殼中，以冷卻散熱器11和存儲器板12。圖2中的白色箭頭指不空氣的流動方向。
[0032]如稍早提及的，在諸如伺服器的電子設備中，安裝的模塊部件的數量根據設備配置而不同。因此，通過機殼的氣流依據安裝的模塊部件的數量而改變。
[0033]例如，如果將存儲器板12裝配到母板10上的所有連接器13，則由於存儲器板12導致的通風阻力而阻擋氣流。因此，流動到存儲器安裝區域中的空氣量減少，從而相對大量的空氣流動到CPU安裝區域中。
[0034]相對來說，如果安裝了少量存儲器板12，存儲器板12的通風阻力低。這使得流動到存儲器安裝區域中的空氣的量增加，從而相對少量的空氣流動到CPU安裝區域中。由於該原因，與當安裝了大量存儲器板12時相比，當安裝了少量存儲器板12時，CPU的溫度趨
於更高。
[0035]在一般的伺服器中，根據CPU的溫度控制冷卻風扇14的轉速，使得CPU的溫度不超過容許上限。然而，在這種情況下，當安裝了少量存儲器板12時，冷卻風扇14的轉速增大；因此電力消耗增加。
[0036]為了避免這種情況，當安裝了少量存儲器板12時，可以對空連接器裝配具有與存儲器板12幾乎相同的形狀的偽部件，以防止通風阻力改變。然而，當設備配置改變時，這種措施需要偽部件的裝配和拆下。這不僅使工作變複雜，還增加了製造並存儲偽部件的成本。
[0037]在下面的實施例中，描述電子設備和氣流調節構件，該電子設備和氣流調節構件可以與安裝的模塊部件的數量無關地使通風阻力基本恆定，並且可以在不使用偽部件的情況下高效地冷卻熱產生部件。
[0038](第一實施例)
[0039]圖3是根據第一實施例的伺服器的透視圖，並且圖4是示出圖3中的伺服器的母板的透視圖。
[0040]為了方便描述，將在圖3和4中由X和Y表示的兩個正交方向分別稱為X方向和Y方向。另外，在本實施例中，在圖3所示的伺服器中，將空氣的流動方向的上遊側和下遊側分別稱為前側和後側。在本實施例中，電子設備是伺服器，並且模塊部件是存儲器板。
[0041]如圖3所示，伺服器20具有機殼21和容納在機殼21內部的母板22。機殼21在其前側設置有前面板25a,並且在其後側設置有後面板25b。這些面板25a和25b各自設置有通孔。HDD架26a和操作面板單元26b放置在前面板25a和母板22之間。要在每個HDD架26a內部放置硬碟驅動。
[0042]CPU30和其它電子部件安裝在母板22上。由具有良好導熱性的金屬形成的散熱器31附著在每個CPU30上方。散熱器31設置有在X方向上延伸的許多鰭片，這些鰭片之間的空氣流動將由CPU30產生的熱排出到外部。
[0043]此外，在母板22上布置了多個存儲器板連接器(存儲器槽)33。根據採用的設備配置，將存儲器板32裝配到存儲器板連接器33。每個存儲器板32是安裝一個或多個半導體存儲器設備(大規模集成存儲器(LSI))的板。
[0044]在圖3和4所示的示例中，多個存儲器板連接器33布置在每個CPU30 (散熱器31)在X方向上的兩側。這些連接器33在X方向上並排布置，並且其Y方向上的縱向位置彼此一致。圖3和4示出了存儲器板32裝配到所有連接器33的狀態。
[0045]沿著母板22的在前面的一側布置多個冷卻風扇34(在圖3和4中它們是四個)。這些冷卻風扇34使空氣沿圖3和4中的Y方向流動，以冷卻CPU30(散熱器31)和存儲器板32。例如，母板22具有用於檢測CPU30的溫度的傳感器和用於根據傳感器的輸出控制冷卻風扇34的轉速的控制器。當CPU30的溫度高時，增加冷卻風扇34的轉速。
[0046]在母板22的後部布置了多個擴展卡槽36。根據設備配置的擴展卡37裝配到擴展卡槽36。另外，在母板22的後部設置通信連接器38等。伺服器20經由附著到通信連接器38的通信線纜與另一電子設備通信。
[0047]母板22是板的示例，CPU30是熱產生部件的示例，並且冷卻風扇34是送風機的示例。
[0048]通常，CPU30比存儲器板32產生更多熱。因此，為了通過減小冷卻風扇34的轉速來實現功率消耗的降低，高效地對CPU30進行冷卻很重要。因此，在本實施例中，在CPU安裝區域和存儲器安裝區域的上風側放置氣流調節構件40。[0049]圖5A是氣流調節構件40的透視圖，並且圖5B是圖5A中的氣流調節構件40的背面的透視圖。
[0050]如圖5A和5B所示，氣流調節構件40具有支持部41、導向部42和附著部43。支持部41具有平板形狀，導向部42是三角形的，並且布置在支持部41的下部面上。附著部43設置在支持部41的縱向方向上的兩端和中央部分，用於將氣流調節構件40固定到母板22上的預定位置。
[0051]在本實施例中，氣流調節構件40由聚碳酸酯形成。然而，注意，氣流調節構件40可以由聚碳酸酯之外的材料形成。
[0052]放置氣流調節構件40，使得導向部42的三角形頂點面向冷卻風扇34。當將氣流調節構件40放置在母板22上的預定位置時，支持部41的後端部從上方覆蓋連接器33的前端部。
[0053]如圖6示意性地示出的，當從上風側看時，導向部42被定位在與存儲器安裝區域46相對應的位置，而沒有被設置在與CPU安裝區域45相對應的位置。因此，如圖7所示，冷卻風扇34吹送的流向存儲器安裝區域46的空氣的一部分沿著導向部42的傾斜表面行進，與冷卻風扇34吹送的流向CPU安裝區域45的空氣合併，然後行進到CPU安裝區域45。
[0054]如圖6所示，在導向部42和母板22之間存在空間。因此，如圖8所示，冷卻風扇34吹送的流向存儲器安裝區域46的空氣的其餘部分在導向部42下面行進，並且進入存儲器安裝區域46，以對存儲器板32進行冷卻。
[0055]在本實施例中，由於如上所述氣流調節構件40放置在CPU安裝區域45和存儲器安裝區域46的上風側，因此優先於存儲器安裝區域46對CPU安裝區域45提供空氣。因此，即使當冷卻風扇34的轉速低時，也可以對CPU30進行充分的冷卻，因此可以降低冷卻風扇34的功率消耗。
[0056]附帶地，如從圖8看到的，存儲器板連接器33的前端部是在導向部42下面流動的空氣的障礙物。因此，在本實施例中，存儲器板連接器33的前端部的狀態大大影響了提供給存儲器安裝區域46的空氣的流量。另一方面，由於存儲器板32的通風阻力小於連接器33的通風阻力，因此不管存儲器板32是否裝配到連接器33，空氣的流量都不會發生太大變化。
[0057]圖9A至9C是示出存儲器板連接器33的圖。圖9A示出了存儲器板32裝配到連接器33的狀態，並且圖9B和9C各自示出了存儲器板32沒有裝配到連接器33的狀態。
[0058]連接器33的兩個縱向端各自具有用於支持存儲器板32的端部的柱狀部33b和用於通過圍繞對柱狀部33b設置的支點旋轉而打開和關閉的鎖柄33a。當存儲器板32被裝配到連接器33時，如圖9A所示，鎖柄33a關閉，以將存儲器板32固定到連接器33，防止存儲器板32由于振動等脫落，或者防止接觸故障等。
[0059]當存儲器板32沒有裝配到連接器33時，如圖9B所示，鎖柄33a通常保持打開。然而，在本實施例中，鎖柄33a保持打開還是關閉，大大改變了流動到存儲器安裝區域46中的空氣的流量，還改變了流動到CPU安裝區域45中的空氣的流量。
[0060]在本實施例中，即使在存儲器板32沒有裝配到連接器33時，如圖9C所示，鎖柄33a也保持關閉。這使得連接器33的通風阻力能夠總是保持恆定。
[0061]圖1OA和IOB是示出氣流調節構件40和連接器33之間的位置關係的圖。如圖IOA所示，在本實施例中，當鎖柄33a關閉時，氣流調節構件40可以附著到預定位置。另一方面，當鎖柄33a打開時，如圖1OB所示，氣流調節構件40與鎖柄33a接觸，因此氣流調節構件40不附著到該預定位置。這使得能夠防止忘記關閉鎖柄33a。
[0062]為了獲得防止忘記關閉鎖柄33a的效果，重要的是，如圖11所示，當氣流調節構件40附著到預定位置時，導向部42的下端的位置被定位為比關閉的鎖柄33a的上端的位置Al低。
[0063]如果導向部42的下端的位置被定位為比連接器33的柱狀部33b的上端的位置A2低，則導向部42和母板22之間的空間變窄，從而減小提供給存儲器安裝區域46的空氣的流量。由於該原因，當氣流調節構件40附著到預定位置時，導向部42的下端的位置優選比連接器33的柱33b的上端的位置A2高。
[0064]此外，在本實施例中，導向部42用作用於檢測鎖柄33a是打開、還是關閉的鎖柄開閉狀態檢測器。可選地，可以與導向部42分離地對氣流調節構件40設置鎖柄開閉狀態檢測器。
[0065]如上所述，在本實施例中，當鎖柄33a打開時，氣流調節構件40沒有放置在預定位置。因此，不管存儲器板32是否裝配到連接器33，針對在導向部42下面流動的空氣的通風阻力幾乎恆定。其結果是，流動到CPU安裝區域45中的空氣與流動到存儲器安裝區域46中的空氣的比率幾乎恆定。
[0066]此外，在本實施例中，如圖8所示，氣流調節構件40的後端部從上面覆蓋存儲器板32的端部。由此，在導向部42下面流動之後，空氣沿存儲器板32的縱向方向行進，而不向上擴散。這同樣使得能夠對存儲器板32進行高效的冷卻。
[0067]下面描述當安裝了存儲器板時和當沒有安裝存儲器板時、檢查CPU的溫度變化的結果。
[0068]作為實施例示例，準備具有圖3所示的結構的伺服器。氣流調節構件40的各部分的尺寸如在圖12中所描繪的。
[0069]還準備比較示例的伺服器。除了沒有導向部42之外，比較示例的伺服器具有與實施例示例的伺服器相同的氣流調節構件40。
[0070]對於實施例示例和比較示例中的每個，測量存儲器板(DIMM)裝配到所有連接器的情況下的CPU的溫度和存儲器板的溫度，並且測量從所有連接器移除存儲器板的情況下的CPU的溫度。圖13描繪了溫度測量的位置，並且圖14描繪了溫度測量的結果。
[0071]在圖13中，Cl和C2是測量CPU的溫度的位置，Ml至M4是測量存儲器板的溫度的位置。此外，在圖14中，在「完全安裝」下的溫度是在存儲器板(DIMM)裝配到所有連接器時測量的溫度，並且在「沒有DIMM」下的溫度是在從所有連接器移除了存儲器板時測量的溫度。
[0072]如從圖14看到的，在實施例示例中，當安裝存儲器板時和當沒有安裝存儲器板時之間的CPU的溫度差小至0.4°C至0.5°C。相對於此，在比較示例中，當安裝存儲器板時和當沒有安裝存儲器板時之間的CPU的溫度差大至2.1°C至2.5°C。
[0073]此外，當安裝存儲器板時的實施例示例的CPU的溫度比比較示例低3.5°C至
4.(TC，並且當沒有安裝存儲器板時的實施例示例的CPU的溫度比比較示例低5.5°C至
5.7V。注意，在實施例示例和比較示例中，存儲器板的溫度幾乎相同。[0074]如從上述溫度測量的結果所看到的，不管是否安裝了存儲器板，在實施例示例的伺服器中，比在比較示例的伺服器中，更高效地對CPU進行了冷卻。
[0075](第二實施例)
[0076]圖15是根據第二實施例的伺服器的母板的平面圖，並且圖16是裝配了存儲器板和DDC(DC-DC變換器)板的圖15中的母板的透視圖。本實施例與第一實施例的不同之處在於，母板設置有要裝配DDC板的連接器，本實施例的其它配置與第一實施例基本相同，因此這裡不再贅述。
[0077]如圖15所示，母板51設置有要裝配存儲器板32的存儲器板連接器33和要裝配DDC板52的DDC板連接器53。DDC板連接器53被定位在與放置存儲器板連接器33的存儲器安裝區域相鄰的DDC安裝區域。DDC板52是安裝一個或多個DDC的板。像存儲器板連接器33 —樣，DDC板連接器53在其兩個端部設置有用於固定DDC板52的鎖柄。
[0078]與第一實施例類似，氣流調節構件40放置在存儲器板連接器33和DDC板連接器53的上風側。氣流調節構件40設置有導向部42 (參見圖5A和5B)。
[0079]由冷卻風扇34吹送的流向存儲器安裝區域和DDC安裝區域的空氣的一部分沿著導向部42的傾斜表面行進，與由冷卻風扇34吹送的流向CPU安裝區域的空氣合併，然後向(PU安裝區域行進。
[0080]由冷卻風扇34吹送的流向存儲器安裝區域和DDC安裝區域的空氣的其餘部分在導向部42下面流動，並且進入存儲器安裝區域和DDC安裝區域，以對存儲器板32和DDC板52進行冷卻。
[0081]如上所述，即使當使用存儲器板32之外的模塊部件作為模塊部件時，也可以使用所公開的技術。
【權利要求】
1.一種電子設備,包括: 板； 安裝在所述板上的熱產生部件； 安裝在所述板上的連接器，所述連接器包括鎖柄，所述鎖柄使得模塊部件能夠裝配到所述連接器和從所述連接器移除； 容納所述板的機殼； 使空氣流過所述機殼的送風機；以及 氣流調節構件，所述氣流調節構件放置在所述熱產生部件和所述連接器的在空氣流動方向上的上遊，並且所述氣流調節構件包括導向部，所述導向部將流向放置所述連接器的區域的空氣的一部分導向放置所述熱產生部件的區域，其中， 所述鎖柄被定位在使得限制朝向放置所述連接器的所述區域的空氣的流動的至少一部分的位置。
2.根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述鎖柄通過圍繞對所述連接器的柱狀部設置的支點旋轉而打開和關閉，所述柱狀部被定位在所述連接器的在所述氣流調節構件側的端部，所述鎖柄在打開時使得所述模塊部件能夠裝配到所述連接器和從所述連接器移除，以及 所述氣流調節構件包括鎖柄開閉檢測器，當鎖柄打開時，所述鎖柄開閉檢測器與所述鎖柄接觸，由此防止所述氣 流調節構件被放置在預定位置。
3.根據權利要求2所述的電子設備，其中， 當所述氣流調節構件位於所述預定位置時，所述鎖柄開閉檢測器位於比所述連接器的所述柱狀部高的位置。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的電子設備，其中， 在與從所述送風機傳送的所述空氣的流動方向相交的方向上，並排布置所述熱產生部件和所述連接器。
5.根據權利要求1至3中的任一項所述的電子設備，其中， 並排布置多個所述連接器。
6.根據權利要求1至3中的任一項所述的電子設備，其中， 所述熱產生部件是CPU，以及 所述模塊部件是在其上安裝半導體存儲器設備的存儲器板。
7.根據權利要求1至3中的任一項所述的電子設備，其中， 所述熱產生部件是CPU，以及 所述模塊部件是在其上安裝DC-DC變換器的DC-DC變換器板。
8.一種氣流調節構件，其放置在電子設備的機殼內部，所述氣流調節構件包括: 具有平板形狀的支持部；以及 被定位在所述支持部的表面中的一個上的導向部，所述導向部用於在與空氣的流動方向相交的方向上導向沿著所述支持部的所述一個表面流動的空氣的一部分。
9.一種對電子設備中的熱產生部件進行冷卻的方法，所述電子設備具有:板；安裝在所述板上的熱產生部件；安裝在所述板上的連接器，所述連接器包括鎖柄，所述鎖柄使得模塊部件能夠裝配到所述連接器和從所述連接器移除；容納所述板的機殼；使空氣流過所述機殼的送風機；以及氣流調節構件，所述氣流調節構件放置在所述熱產生部件和所述連接器的在空氣流動方向上的上遊，所述氣流調節構件用於調節從所述送風機傳送的空氣的流動，所述方法包括: 由所述氣流調節構件將流向放置所述連接器的區域的空氣的一部分導向放置所述熱產生部件的區域；以及 由所述鎖柄限制朝向放置 所述連接器的所述區域的空氣的流動的至少一部分。
【文檔編號】H05K7/20GK103547119SQ201310209450
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月30日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】辻村次郎, 佐藤陽一 申請人:富士通株式會社