专利名称：废气排除系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来除去设备在操作期间产生的热废气的废气排除系统。
本发明的现有技术通信和信息技术设备通常是为安装到支架上和藏在壳体里面而设计的。设备支架和壳体用来把诸如服务器、CPU、互连网络设备和储存装置之类的通信和信息技术设备装在和安排在小的配线柜和设备室中以及大的数据中心中。设备支架可能是开放的构型并且能被装在支架壳体里面。标准的支架通常包括前悬挂式轨道，多样的设备单元(例如，服务器和CPU)被垂直地安装和叠放到该轨道上，而且通常有大约23英寸乘42英寸的覆盖面积。标准支架的设备容量与安装轨道的高度有关。高度是按以支架的“U”单位或“U”高度容量表示的1.75英寸的标准增量设定的。支架典型的U高度或数值是42U。标准支架在任何给定的时间都能被多种不同的元器件和来自不同的制造商的元器件稀疏地或密集地填充。
大多数安装在支架上的通信和信息技术设备消耗电力而且产生热量。安装在支架上的设备产生的热量能对设备元器件的性能、可信度和使用期有负面影响。具体地说，藏在壳体里面的安装在支架上的设备在操作期间特别易受在壳体的边界之内产生的积聚热量和局部过热的损害。支架产生的热量的数量取决于支架中的设备在操作期间消耗的电功率的数量。支架的热量输出能从每U单位支架容量的几瓦变化到每U单位1千瓦以上，取决于安装到支架上的元器件的数目和类型。通信和信息技术设备的使用者在他们的需要变化和有新的需要的时候增添、拆除和重新安排安装在支架上的元器件。一定数量的热量能由给定的支架或壳体产生，因此，能显著地从几十瓦特改变到大约10千瓦。
安装在支架上的设备通常通过沿着支架或壳体的正面或空气入口端吸入空气、横穿其元器件吸入空气、随后从支架或壳体的后面或排气端排放空气来冷却它本身。因此，提供足够冷却的空气的气流需求能因安装在支架上的元器件的数目和类型以及支架和壳体的构型显著地改变。通常，信息技术设备的大多数的构型和设计要求冷却空气以每千瓦功耗大约180立方英尺/分钟(cfm)的速度流动，所以吸入10千瓦电功率的支架将需要大约1,800cfm的气流速度。
设备室和数据中心通常配备为安装在支架上的设备和壳体供应和循环凉爽空气的空调或冷却系统。许多空调或冷却系统(例如，在美国专利申请公开US 2001/0029163 A1，申请序列号09/784,238中揭示的系统)要求设备室或数据中心有升高的地板构造以利于系统的空调和循环功能。参照
图1，引用申请的冷却系统借助闭环空气循环提供凉爽空气而且包括安排在设备室的底部地板5上方的升高的地板2。升高的地板2和底部地板5定义空气冷却单元14将凉爽空气递送到其中的空气通道6。空气通道6被接到设备支架或壳体8的一个部分上而且被配置成通过该通道把凉爽空气引向藏在壳体8中的设备7的前面部分。凉爽空气横穿设备7流进通风管8c而且通过通风管8c上升到众多管道24之中。废气从管道24排放到返回通风管4之中。返回通风管4被接到空气冷却单元14上而且被配置成把废气递送给空气冷却单元14进行冷却然后再回到设备室。
作为替代，空气冷却系统和方法使用开孔的地板砖和地板栅格或排气口递送来自安排在设备室升高的地板下面的空气通道的凉爽空气。开孔的地板砖和地板栅格或排气口通常位于设备支架和壳体前面，而且沿着并排安排的数排支架和壳体之间的走廊。
需要升高的地板构造的冷却系统和方法通常不能有效地满足安装在支架上的设备的冷却要求。具体地说，包括热废气输出在5千瓦以上和高达10千瓦的大功率设备的支架对于这样的系统和方法呈现特殊的挑战。升高的地板构造通常提供通气面积大约为12英寸乘12英寸的开孔地板砖、地板栅格或排气口，而且被配置成递送大约200cfm到大约500cfm的凉爽空气。来自通风区域的空气流速取决于诸如静态风压和存在其它地板砖之类的因素，以致在实践中一块地板砖通常递送大约100cfm到大约200cfm的空气。所以，吸入高达10千瓦功率而且需要大约1,800cfm的气流的大功率设备的支架将至少需要大约3.5到大约5块安排在支架边界周围的开孔地板砖、栅格或排气口以便提供足以满足其冷却要求的凉爽空气。这样的地板结构在挤满支架和壳体的设备室中将难以实现，而且如果支架和壳体在排列中是并排安排的是不可能实现的。因此，与升高的地板结构合并的空气冷却系统和方法通常仅仅与被隔开的支架和壳体一起使用以便提供足以容纳多个开孔地板砖、栅格或通风孔的地板区域。对于典型的支架间隔，这对能实现的设备密度提出限制。此外，这样的空气冷却系统和方法必须通过开孔地板砖、栅格或排气口供应冷空气以满足有大量的热废气输出的设备的冷却要求。
设备室和数据中心时常为了满足要求个别的支架和壳体被重新定位和/或更换的新的和/或不同的设备需求而被重新配置。由于这个原因，升高地板的冷却系统和方法是不灵活的，而且通常为了维护被排列的、重新定位的和/或新安装的设备支架只能以可观的费用重新配置和/或翻新改造。升高地板的配置不能轻而易举地适应使用者为了满足他们新的或变更的需求通常用来布置设备支架和重新配置设备室和数据中心的方式。
此外，需要升高的地板构造的冷却系统和方法缺乏在操作上考虑到在设备室中不同的支架和壳体之间(具体地说，在位于同一排中的支架和壳体之间)在电功率消耗方面广泛的变化的实际的灵活性和便携性。依靠升高地板的空气通道和开孔地板砖、栅格或排气口供应凉爽空气的冷却系统和方法不能轻而易举地改变或把凉爽空气集中到那些消耗较大数量的电功率而且有大量热废气输出的大功率支架。此外，新安装的设备可能吸取比被更换的或现有的设备还要多的电功率，因此在正在工作的设备室中产生散热问题区域。
此外，倚赖升高地板构造的冷却系统和方法实际上不能适应设备室中有散热问题的特定区域。例如，这样的系统和方法在不为重新配置和/或翻新改造空气系统和/或支架和壳体付出相当大的代价灼热的和温暖的废气就不能有效地从设备室排出和/或回到空调或冷却系统的情况下不能解决排气问题。这样的排气问题也能导致灼热的和温暖的废气再循环到支架和壳体，从而升高设备的工作温度，具体地说，升高耗电量高的设备和/或在设备室中位于有散热问题的区域中的设备的工作温度。类似地，升高地板的冷却系统和方法不可能在来自一个支架的灼热的和温暖的废气被吸进毗邻的和/或最近的支架引起设备过热的情况下考虑到局部散热问题。升高地板的冷却系统和方法不能对设备室或数据中心现有的冷却系统或现有的设备支架轻易地进行翻新改造。
需要升高地板结构的空气冷却系统和方法还降低设备室和数据中心可用的净空高度。藏在升高的地板下面的空气通道里面的电线难以通向。此外，这样的空气通道难以清理。开孔地板砖和地板栅格或排气口对人员也造成安全隐患。此外，升高地板的构造在地震期间呈现坍塌的危险。
本发明的概述一般地说，一方面，本发明提供用来排放来自设备壳体的空气并且使空气返回空调机的系统。该系统包括与设备壳体的后面部分耦合的排气单元，该排气单元有至少一个管道将空气引向排气单元的顶部。所述系统包括有第一端和第二端的排气管道，其中第一端是为与排气单元的顶部耦合而构造和安排的，而且进一步包括至少一个装在排气单元或排气管道里面通过排气单元和排气管道把空气从设备壳体之内抽出的风扇。
本发明的落实可能包括下述的一个或多个特征。排气单元形成设备壳体的后门而且是为代替设备壳体的现有后门而构造和安排的。那至少一个风扇包括装在排气单元里面的众多风扇。排气单元包括对应于众多风扇之中每个风扇的管道，第一个对应管道具有与第二个对应管道的最小横截面积近似相等的最小横截面积。排气管道是柔性的，而且排气管道的第二端是为与允许把废气引向位于在天花板上方的通风管的一块蒙顶瓦配对而构造和安排的。
所述系统进一步包括设备壳体，其中设备壳体包括内部框架，以允许把设备安装在由内部框架、顶板、底板、第一侧板、第二侧板和有许多在其中形成的孔口允许被众多风扇吸入的空气通过这些孔口的前门形成的设备区域中，其中内部框架与顶板、第一侧板和第二侧板耦合，提供实质上气密的密封，以使通过前门上的孔口吸入的空气实质上全部通过设备区域进入排气单元。
本发明的落实可能进一步包括下述的一个或多个特征。那至少一个风扇被配置成以可变的速度操作。控制器与那至少一个风扇耦合而且是为控制风扇的可变速度而构造和安排的。控制器基于装在设备壳体之中的设备吸取的功率控制可变的速度。此外，控制器根据设备壳体或排气单元中的空气温度控制可变的速度。所述系统进一步包括至少一个允许使用者控制那至少一个风扇的可变速度的使用者控制。
此外，所述系统包括多样的功率输入电路和把功率输入电路与那至少一个风扇耦合的电路组件。该电路组件被配置成根据在第一个功率输入电路的功率损失断开第一个功率输入电路与那至少一个风扇的连接并且把第二个功率输入电路与那至少一个风扇连接起来。控制器是为感知设备壳体后门的打开和当后门被打开的时候切断那至少一个风扇而构造和安排的，而且可以是为当后门被打开的时候控制那至少一个风扇以最大的速度操作而构造和安排的。控制器是为检测众多风扇之一出现故障而配置的。控制器被进一步配置成把故障通知给在设备壳体外面的装置。
另一方面，本发明提供用来排放来自设备壳体的空气并且使空气返回空调机的方法，设备壳体有前门和后门。所述方法包括通过壳体前门上的孔口接受空气；向壳体后门抽吸空气使之横穿壳体中的设备；向后门顶端的孔口抽吸空气使之通过排气管道到天花板通风管；和使空气通过天花板通风管返回空调机；其中横穿设备向壳体顶端的孔口抽吸空气是使用安装在壳体后门的或排气管道中的至少一个风扇完成的。
在第三方面，本发明提供用来排放来自设备壳体的空气并且使空气返回空调机的系统，设备壳体有前门和后门。所述系统包括有第一端和第二端的排气管道，第一端是为与设备壳体的顶部耦合而构造和安排的。该系统进一步包括装在排气管道或设备壳体里面通过排气管道把空气抽出设备壳体的装置。
在第四方面，本发明提供与容纳设备的壳体一起使用的排气系统。所述系统包括定义舱室的外壳、在外壳顶端的排气口、和至少一个进气口。那至少一个进气口被配置成在舱室和外壳外面的空气体积之间提供流体交换。外壳被配置成与壳体这样耦合，以致外壳与在设备从那里排放空气的设备第一侧面的壳体的第一部分相邻。所述系统包括至少一个安排在舱室里面的风扇，所述风扇与那至少一个进气口这样耦合，以致风扇处在与舱室和设备进行流体交换之中。风扇被配置成通过那至少一个进气口从设备的第一侧面这样抽吸空气，以致装在壳体中的设备把空气吸入在设备的第二侧面的壳体的第二部分并且将空气从设备的第一侧面排出。那至少一个风扇被进一步配置成迫使吸入的空气进入外壳提供的排气管道，排气管道被配置成按实质上平行于设备的第一侧面的取向把风扇排出的空气从风扇引向排气口。
在第五方面，本发明提供一种，其中包括为把设备支撑在壳体中而配置的框架、与框架耦合的风扇、有至少一个带排气口的内部管道的门和用来横穿设备把空气吸进那至少一个内部管道然后从排气口排出的装置。
在第六方面，本发明提供用来冷却装在壳体中的设备的方法，设备被配置和安排在壳体中以便把空气排放到在设备的第一侧面的壳体的第一部分之中。所述方法包括把空气从在设备的第二侧面的壳体的第二部分抽吸到壳体的第一部分；迫使空气进入外壳提供的管道；外壳与壳体这样耦合，以致所述管道和设备的第一侧面处在流体交换中；通过所述管道把空气引向外壳顶端；以及把来自外壳顶端的空气排放到壳体外面的区域。
本发明的各种不同的方面可以提供下述的一个或多个优势。热量能从藏在设备支架和/或壳体之中产生热量的诸如通信和信息技术设备(例如，服务器、CPU、互联网络设备和储存装置)之类的设备之中除去。在支架或壳体之内积聚的热量和局部过热以及支架或壳体中设备的过热可以通过除去设备在操作期间产生和排放的废气得以避免。安装在支架上的设备和/或支架壳体的内部温度可以受到控制。
废气排除系统和方法可以是为除去安装在支架上的设备产生的废气以便高效率地冷却设备而提供的。所述的系统和方法能被配置和安排成有助于安装在支架上的设备的操作，例如，把环境空气吸进设备并且使之横穿设备元器件满足其冷却需要和排放灼热的和温暖的废气。所述的系统和方法能用风扇单元除去多余的热量，该风扇单元有一个或多个与容纳设备的支架和/或壳体这样耦合的风扇，以致这些风扇抽吸和除去从设备排出的废气。该风扇单元能容纳吸入的废气而且能把吸入的空气排放到设备外面的区域。
通过把废气从设备和支架和/或壳体中除去，风扇单元能帮助降低压力和/或帮助把在设备的排气口一侧的反压(例如，由气流阻力引起的反压)减到最小/降低，这能帮助设备把足以满足其冷却需要的环境空气吸进壳体。此外，风扇单元能帮助使设备的排气口一侧和设备的进气口一侧之间的压力差减到最小/降低从而使设备能够有效地操作。所以，使用风扇单元的系统和方法能依靠供应给设备室或数据中心的温度在大约60°F到大约70°F范围内的凉爽的环境空气来满足设备冷却需求。
风扇单元能抽吸从安装在支架上的设备排出的废气而且能容纳所述废气并且把它排放到支架外面的区域，例如，与风扇单元连接的外部排气管道或通风管。风扇单元能借此帮助消除废气与设备室或数据中心的环境空气的混合或至少将混合程度减到最少/降低。风扇单元能帮助消除不受欢迎的废气对设备的再循环或至少将这种再循环减到最少/减少。通过帮助消除废气与环境空气的混合和废气对设备的再循环或至少将它们减到最少/减少，风扇单元能帮助避免从设备的进气一侧吸进设备的环境空气的入口温度的热梯度或将该热梯度减到最小/降低。在支架顶部吸进设备的环境空气的温度借此实质上不高于/低于在支架底部吸进设备的环境空气的温度。
通过除去和容纳废气，风扇单元能帮助维持环境空气温度例如在从大约60°F到大约70°F的范围内，而且使安装在支架上的设备能依靠环境空气满足它的冷却需求。在这个范围内冷却和供应环境空气能帮助消除通常与在比较低的温度(例如，55°F)供应冷却空气相关联的冷凝和增湿问题或将这些问题减到最少/减少。此外，在这个范围内冷却和供应环境空气能帮助消除通常与在比较低的温度(例如，55°F)供应冷却空气相关联的冷凝和增湿问题和成本或将这些问题和成本减到最少/减少。
不需要低温下的冷却空气，使用风扇单元的系统和方法能避免能用来提供温度比较低(例如，55°F)的冷却空气和把空气直接供应到设备支架和壳体之中的双层的或升高的地板构造。因此，所述的系统和方法能避免与升高地板的冷却系统和方法的操作和维护相关联的费用问题。此外，使用风扇单元的系统和方法能避免重新配置设备室和翻新改造升高地板的冷却系统和方法可能需要的冷却设备和支架的费用。
用风扇单元除去安装在支架上的设备排出的废气能提供适应在安装在支架上的设备消耗的电功率方面广泛的变化和在所述设备产生的废气方面必然的广泛变化的灵活性。风扇单元能快速而轻易地在个别的设备支架和/或壳体上进行拆装，以及在外部的排气管道上拆装，例如，与风扇单元耦合把废气排放到用来除去自设备室或数据中心的废气的吊装天花板排气通风管的管道。
控制风扇速度能帮助消除安装在支架上的设备以比满足其冷却需要的流速高或低的流速抽吸环境空气的可能性或至少将这种可能性减到最小/减少。因此，安装在支架上的设备接受太多或太少的用来冷却的环境空气的危险能被消除或至少被减到最低限度/减少。控制风扇速度还能帮助避免废气以能超过或胜过空调或冷却系统的能力的速率返回空调或冷却系统的危险或至少将这种危险减到最低限度/减少。风扇速度能依照设备功率负荷的实测数值和/或检测到的设备内部温度实施控制和调节。
此外，控制空气流动和安装在支架上的设备的内部温度能对停电和供电不规则实施保护以防止热量积聚和过热。本发明各个方面的优势能在对支架和壳体进行最少的翻新改造或不翻新改造的情况下提供给新的或现有的标准尺寸或非标准尺寸的支架或壳体。
本发明的这些和其它优势以及本发明本身在仔细研究下面的附图、详细描述和权利要求书之后将得到更全面的理解。
附图简要说明图1举例说明传统设备室的现有技术的空调冷却系统，其中包括有空气通道的双层的或升高的地板。
图2是依照本发明设备室的排气系统的一个实施方案的侧视图。
图2A是与设备壳体耦合的图2所示排气系统的一部分风扇单元的侧视图。
图3A是能与图2所示的实施方案一起使用的备选废气风扇单元的排气口的俯视图。
图3B是与排气管道连接的图3A所示的风扇单元的排气口的侧视图。
图4是依照本发明的另一个实施方案的废气风扇单元的侧视图。
图5A是将风扇单元所附着的壳体部份地移开的图4所示风扇单元的俯视图。
图5B是图5A所示壳体的后视图以及图4和5A所示风扇单元的内部视图。
图6是图4和图5A-5B所示风扇单元的多样管道和风扇的内部视图。
图7是图6所示风扇和回避故障电路(fail-over circuitry)的反向透视图。
图8是图4所示风扇单元与管道和天花板通风管连接在一起的侧视图。
图9A是图8所示管道的侧视图。
图9B是对准天花板上众多孔口的管道的侧视图。
图9C是图9B所示管道对准从天花板延伸出来的排风罩的侧视图。
图10是支架和/或壳体的排列视图，其中一些支架和/或壳体有图8所示的风扇单元。
图11是基于图4和8所示风扇单元的支架功率负荷的风扇速度控制系统的示意图。
图12是基于图4和8所示风扇单元的设备温度的风扇速度控制系统的示意图。
优选实施方案的详细描述本发明的说明性实施方案提供存放和操作通信和信息技术设备的设备室和数据中心使用的废气排除系统和方法。更具体地说，提供一种用来除去在设备操作期间诸如安装在支架上的服务器、CPU和其它电子设备之类的设备产生的不受欢迎的热废气的废气排除系统和方法。所述的废气排除系统是为与设备支架和/或支架壳体连接而构造和安排的。当与设备支架和/或壳体连接的时候，所述系统是为通过抽吸和容纳从支架排出的废气和把废气排放到支架和/或壳体外面的区域除去从支架输出热废气而安排和配置的。所述系统是为除去支架和/或壳体中的设备排出的废气帮助把对进入支架的气流的阻力减到最小或降低而构造和安排的。将空气流动阻力减到最小或降低有助于使支架上的设备能够有效地操作，从而把足以满足其冷却需求的空气抽进支架和把来自设备和支架的废气排出。
废气排除系统可以是为把热废气排放到支架和/或壳体位于其中的设备室或数据中心的环境空气中而安排和配置的。作为替代，所述系统可以是为除去灼热和温暖的空气把热废气排放到外部的排气管道或系统(例如，安排在设备室或数据中心的吊装天花板中的排气通风管)而安排和配置的。在这个意义上，废气排除系统可以被进一步配置成与为设备室或数据中心提供凉爽空气的空调或冷却系统协同操作。所述系统能在操作上与该空调或冷却系统连接，借此所述系统把灼热和温暖的空气排放到排气通风管，而且所述排气通风管被配置成把空气引向所述空调或冷却系统。所述空调或冷却系统冷却废气并且为设备室或数据中心提供凉爽空气。在支架上和/或藏在壳体中的设备能在操作期间把设备室或数据中心中凉爽的环境空气吸到其元器件附近冷却它自身。其它的实施方案都在本发明的范围内。
参照图2，在一个实施方案中，本发明提供在有内装设备支架115的壳体100的设备室或数据中心200中使用的排气系统。所述系统包括与设备壳体100耦合的独立的废气风扇单元10、安排在设备室200的吊顶天花板200a中与风扇单元10耦合的排气通风管210和借助进气管道220与通风管210耦合的空气冷却系统215。
风扇单元10是用诸如连接件、螺钉和/或铰接装置之类的东西连接或安装到壳体100上的。支架115包括垂直地安排在支架115里面的安装轨道上的安装在支架上的设备，例如，服务器、CPU和其它电子元器件。风扇单元10优选与安装在支架上的服务器、CPU和其它元器件向支架115外面的区域排放热废气的一部分壳体100连接。
风扇单元10包括多个风扇18，每个风扇18都与内部的排气管道20耦合。管道20被配置和安排成向上延伸到风扇单元10的顶部32并且止于进入排气口16。排气口16借助管道225与通风管210耦合。管道225把风扇单元10中的管道20置于与通风管210进行流体交换之中。管道225的第一末端225a被配置成与风扇单元10的排气口16耦合而第二末端225b被配置成与通风管210耦合。
管道225的第一末端225a可以优选被配置和安排成把管道225可拆装地接到定义风扇单元10的排气口16的周界上。管道225的第二末端225b可以优选被配置和安排成把管道225可拆装地接到天花板200a上。具体地说，第二末端225b可以优选被配置和安排成可拆装地与吊装天花板200的一块蒙顶瓦230a连接。作为替代，管道225的第二末端225b可以与一块蒙顶瓦230连接，而且那块蒙顶瓦230可以是为可拆装地安装在用来支撑吊装天花板200的高架天花板栅格230a之内而配置和按规定尺寸制作的。那块可拆装的蒙顶瓦230允许管道225可拆装地接到通风管210上，以致管道225和风扇单元10都容易与通风管210连接和分离。
管道225可以包括管道225借以离开风扇单元10向上延伸到天花板200a和/或通风管210下面的区域的其它结构。管道225的第二末端225b能对准天花板200a、吊顶砖瓦230或通风管210的某个部分上的一个或多个孔口，以允许风扇单元10把来自排气口16的空气通过那一个或多个孔口排放到通风管210之中。
如图2所示，通风管210被安排和配置在吊装天花板200a中接受来自风扇单元10的废气。通风管210被进一步安排和配置成把废气引向进气管道220。进气管道220被安排和配置成从通风管210接受废气并且把废气引向空气冷却系统215。冷却系统215把来自进气管道220的废气冷却到在预期的温度范围内的温度并且迫使凉爽空气进入设备室200，如图2中的箭头250所示。
冷却系统215包括有为允许来自通风管210的空气进入单元215而配置的入口216的按房间大小配置的空调机单元、冷却来自入口216的空气的冷却组件217(例如，包括一个或多个冷却盘管)、把来自单元215的凉爽空气排放到设备室200的排气组件218以及与系统215耦合用来收集和除去在操作期间产生的冷凝水的冷凝系统219。
另外参照图2A，所述系统是这样配置和安排的，以致当风扇单元10被连接和/或安装到支架115和/或壳体100上的时候，用风扇单元10除去废气有助于在操作期间通过从设备室200的环境气室吸入凉爽空气满足冷却需求使安装在支架上的设备125能够有效地操作。凉爽空气是由空气冷却系统215供应给设备室的并且在设备室200中循环。支架115中的设备125(例如，借助设备125中的风扇)把来自环境气室的凉爽空气通过壳体100提供进气通风孔118抽吸到壳体100之中。进气通风孔118被安排在壳体100的面板或前门100a上而且被配置成允许空气流向进气区域111a。进气区域111a是限定在壳体100的前门100a和支架115的空气入口边115a之间的气室。设备125中的风扇沿着支架115的入口边115a通过进气通风孔118和进气区域111a把环境空气抽吸到设备125之中，如图2-2A中的箭头240所示。设备125的风扇进一步抽吸空气通过它的元器件并且通过设备125的排气口117把废气排出。排气口117被安排和配置成把来自支架115的排气口一侧115a的废气排放到排气区域111b。排气区域111b是用支架115的排气口一侧115a和风扇单元10限定的气室。风扇单元10的风扇18被安排和配置成把来自排气区域111b和排气口117的废气吸入风扇18并且迫使吸入的废气进入管道20，如图2-2A中的箭头235所示。管道10是为排放废气并且把废气引向排气口16而配置的。排气口16把废气排放到壳体100外面的区域。
用风扇18移动来自排气区域111b的废气有助于降低排气区域111b中的压力和/或有助于防止排气区域111b中的反压或至少将该反压降低到最低限度。反压可能是由某种原因引起的，例如，由管道20弯曲之类的构型所造成的对风扇排出的废气通过管道20的流动的阻力引起的。此外，通常位于支架115的背面(例如，毗邻支架115的排气口一侧115b)的线束能够引起对气流的阻力，这将增加排气区域111b中的压力。排气区域111b中较低压力减少设备125中的风扇为了排放支架115的废气必须克服的空气流动阻力。排气区域111b中较低压力也有助于补偿在支架115的入口一侧115a的低压，例如，环境压力以下。在进气通风孔118和进气区域111a的低压是在设备125中的风扇为克服空气流动阻力(例如进气通风孔118的空气流动阻力)并借此降低进气通风孔118和进气区域111a中的压力而操作的时候引起的。当低压出现在进气区域111a而高压出现在排气区域111b的时候，设备125的风扇不能提供充份的气流通过设备125。风扇单元10的风扇18有助于除去来自排气区域111b的废气，借此帮助将进气区域111a和排气区域111b之间的压差减到最小或减少。将压差减到最小和减少有助于设备117的风扇好像不存在压差一样有效地操作和如图2-2A中的箭头240所示吸入足够的凉爽空气通过设备125满足设备125的冷却需求。
风扇18迫使吸入的空气进入管道20，而管道20把风扇排出的空气引向和排放到排气口16，如图2-2A中的箭头235所示。排气口16把废气到管道225中，而管道225把废气引进通风管210。通风管210通过进气管道220把废气送回空气冷却系统215，如图2-2A中的箭头245所示。废气被空气冷却系统215冷却到在预期的温度范围内的某个温度，然后被迫进入设备室200的环境气室。
参照图3A-3B，作为替代或作为对风扇单元10的多个风扇18的补充，一个或多个风扇19可以安排在管道225中。如图3B所示，风扇19可以这样配置和连接到管道225上，以致风扇19被安排在排气口16限定的区域上。风扇19为从管道20吸入废气然后迫使吸入的空气进入管道225和通风管210(如图3B中的箭头235所示)而工作。在替代方案中，风扇19可以安排在管道225中从风扇单元10的单一管道20吸入废气。
如图2-2A所示，包括连接或安装到壳体100上的风扇单元10、天花板通风管210和空气冷却系统100的排气系统依靠支架115中的设备125(安排在设备元器件中的风扇)把来自环境气室的充足的凉爽空气吸进设备125满足支架115的冷却需求。通过容纳和移动来自壳体100的废气和将支架115的进气边115a和排气边115b之间的压差减到最小或减少，风扇单元10帮助减轻气流阻力的影响和帮助促进设备116有效操作的能力，例如，不从低压区域抽吸空气。有效地操作设备125把足够的凉爽空气吸进支架115冷却设备125而且把废气充份排出，帮助防止过热和局部过热。所以，图2-2A所示的系统不需要图1所示的封闭的空气循环系统为满足设备冷却需求迫使足够的凉爽空气直接进入设备壳体8所必需的升高地板5的构造。然而，风扇单元10使支架115中的设备125能够依靠凉爽的环境空气满足其冷却需求而有效地操作。
风扇单元10被构造和安排成实质上容纳从设备125排出的废气。当风扇18吸入废气而且管道20将风扇排出的废气引向排气口16的时候，风扇单元10允许一点点或实质上没有废气(例如，允许不足大约百分之十(10％)或仅仅很少的或无实质的空气体积)从壳体100和风扇单元10之间泄漏到风扇单元10外面的区域。
在一个实施方案中，一个或多个被连接或安装在一个或多个没有安装设备的支架115的不用部分的镶板23帮助避免或至少减少通过支架115的不用部分的气流。镶板23有助于按图2-2A所示箭头240和235指出的方向维持气流。此外，在本发明的一些实施方案中，在支架115中的框架和壳体100的顶板、底板和侧板之间的任何空间都被密封以防止空气从壳体100和/或风扇单元10泄漏。
参照图4，如同前面讨论过的那样，风扇单元10包括外壳12、安排在外壳12中的多个风扇18、由外壳12提供的从每个风扇18延伸到安排在外壳12的顶部32的排气口16的内部排气管道20，和风扇速度控制。风扇单元10进一步包括为风扇单元10供电的双重功率输入电路(未展示)和两个独立的保险丝(未展示)以便在停电和供电不规则期间阻止风扇单元10操作。
外壳12被配置和安排成把风扇单元10连接或安装到壳体100上，而且优选被配置成至少是壳体100的门的一部份。如图4所示，外壳12被配置成这样连接或安装壳体100，以致风扇单元10毗邻安装在被壳体100包容的支架115上的设备125，例如，服务器、CPU和其它电子元器件。外壳12优选与壳体100连接，面对设备125将从那里排放废气的设备125的侧面115a，例如，服务器的排气面。
另外，参照图5A-5B，外壳12优选沿着外壳12的一个边用连接件13(例如，一个或多个铰接装置)连接或安装到壳体100上，以便靠枢轴把外壳12连接或安装到壳体100上以致风扇单元10充当壳体100的一扇门。铰接装置13允许外壳12从第一边打开和在相对的铰接装置13与壳体100连接的第二边靠枢轴转动，帮助允许风扇单元10以门一样的方式打开离开壳体100和提供通向壳体100的内部空间和支架115上的服务器125的通道。毗邻外壳12的第一边，外壳12提供连接件15，例如，锁定装置，以便与壳体100或支架115提供的对应的连接件15配对，以致当连接件15耦合的时候，连接件15帮助风扇单元10对壳体100的固定和封闭。
如图5A所示，毗邻外壳12的周边安排空气密封件22。当风扇单元10被连接或安装到壳体100上的时候，空气密封件22与壳体100耦合。空气密封件22帮助形成实质上气密的密封，例如，当风扇单元10与壳体耦合而且风扇单元10操作的时候，只允许不足大约百分之十(10％)或只有很少的或无实质的空气体积从壳体100和风扇单元10之间泄漏到壳体100外面的区域。空气密封件22帮助风扇单元10增加和/或优化从支架115的前面130进入横穿服务器125到支架115的后面110来回流动的气流的速度。因此，空气密封件22帮助增加风扇单元10除去来自服务器125和壳体100内部的灼热的和温暖的废气和排放来自外壳12的空气的速率。
外壳12优选被配置成连接和装配到新的或现有的标准尺寸的设备支架和/或支架壳体上。外壳12优选被这样配置和安排，以致风扇单元10能在极少或不翻新改造风扇单元10、支架115或壳体100的情况下代替支架115和/或壳体100现有的面板或门排放废气。此外，外壳12优选的配置允许风扇单元10在需要时根据不同的冷却需求从支架115和/或壳体100上拆除或重新安装回去，例如，当设备被更换或在支架115和/或壳体100内重新排列和支架115和/或壳体100的热废气输出变化的时候。所以，外壳12的优选配置允许风扇单元10轻易地连接或安装到新安装的或现有的标准尺寸的支架和/或壳体上。例如，外壳12可以有大约5英寸的深度、大约72英寸的高度和从大约19英寸到大约23英寸的宽度，以允许将风扇单元10连接或安装到标准尺寸的支架或支架壳体上。为了使风扇单元10容易连接和装配到非标准尺寸的支架和/或壳体上，外壳12可以被配置和安排成连接或安装到接口单元或面板17上。接口面板17可以包括允许将风扇单元10连接或安装到接口面板17上的尺寸，以致接口面板17将风扇单元10翻新改造成适合非标准尺寸的支架115和/或壳体100。
参照图4和图6，外壳12定义内部舱室14和安排在外壳12的顶部32的排气口16。当外壳12附着到壳体100上的时候，风扇18被安排在舱室14中与支架115的背面110相邻。外壳12的侧板24限定在它上面安排风扇18的孔口26，以致风扇18与支架115和壳体100的内部处在流体交换之中。每个孔口26都是这样配置的，以致每个风扇18与它的孔口26耦合或配对并且被安排在各自的内部排气管道20之中从而将支架115与内部排气管道20置于流体交换之中。每个内部排气管道20都被安排在舱室14中并且被配置成从每个风扇18通过舱室14向上延伸到排气口16。
参照图7，风扇18被配置成促使空气从风扇18沿径向向外流动。风扇18被进一步配置成通过孔口26抽吸和接受空气。风扇18被配置成围绕着包括内部的马达(未展示)、顶部的固定部分38和能相对于顶部38旋转的较低的旋转部分40的毂48旋转。风扇18可以包括但不限于有马达驱动的叶轮(例如，向后弯曲的叶轮)的风扇或轴流型风扇，例如，康涅狄格州法明顿镇的EBM工业公司制造的那些(虽然包括其它制造商制作的风扇在内的许多其它的风扇也是可接受的而且能当作风扇18使用)。
叶片或扇叶44的环42相对于风扇18的径向方向形成这样的角度，以致环42借助马达的旋转将通过孔口26把空气吸进与支架115流体连通的风扇18的内部区域46。风扇18的旋转迫使吸入的空气从风扇18的内部区域46沿径向向外进入管道20，如图4中的箭头60所示。优选的是，环42是这样配置的，以致内部区域46横跨至少与孔口26跨越的区域一样大的区域，所以空气仅仅(或实质上只)通过孔口26流进风扇18。
风扇18和管道20被配置成帮助从服务器125和壳体100的内部除去灼热的和温暖的空气以帮助控制和维持服务器125和壳体100实质上不变的内部温度，例如，预期温度的±2°F。每个管道20都被配置成向上引导风扇排出的空气，使之远离风扇18向将空气从外壳12排出的排气口16流动，如图4和6中的箭头60所示。
管道20作为分开的管道配置和安排在舱室14中，一个管道20供一个风扇18专用。每个管道20被配置成具有与舱室14中其它管道20的最小横截面近似相等的最小横截面。每个风扇18和它的管道20是这样配置和安排的，以致风扇排出的空气不阻挡或干扰用其它风扇18移动和用其它管道20向上引导的风扇排出的空气。管道20被这样进一步配置，以致每个管道20与其它管道20近似相等地阻挡风扇排出的空气。风扇18和管道20是这样配置和安排的，以致每个风扇18以近似相等的速率把空气移动和排放到它的管道20之内。
每个风扇18都被配置和安排在外壳12中以便抽吸从大约二十(20)到大约三十个(30)服务器125排出的空气。典型的支架能安装最少大约十个(10)服务器到最多大约四十个(40)服务器125。所以，数对风扇能抽吸来自一些相同的服务器125的废气。
风扇18有提供足以抽吸废气并迫使来自外壳12的废气适应服务器125的热废气输出的气流速度的流量，例如，立方英尺每分钟(cfm)的空气。例如，每三个风扇18可以有用来排放支架115上大约四十个(40)服务器125的废气输出的大约500cfm的流量。在每个服务器125能够输出大约8到大约25cfm废气的情况下，风扇18能以至少大约320cfm到大约1,000cfm的速率吸入和推动来自支架115的废气，以帮助适应四十个(40)服务器125的热废气输出。在支架115和/或壳体100的其它配置和安排中，或多或少的设备元器件在支架115中而且或多或少的热废气里从这些元器件排出，在风扇单元10中包括的风扇18的数目和容量可以为了适应支架115的不同热废气输出增加和/或减少。风扇单元10的配置和安排为了适应支架115的热废气输出在外壳12中允许有较多的流量低于500cfm的风扇18，以及允许有较少的流量高于500cfm的风扇18。
风扇18有可变的速度以影响气流速度。例如，风扇18可以有多个定级速度或实质上连续可变的速度。风扇18的操作速度可以根据在各自的输入端收到的速度控制信号进行调节。如同下面进一步详细描述的那样，速度控制信号可以提供给风扇18以便设定和调节风扇速度，并借此根据支架115中设备的一个或多个操作变量的检测结果和/或测量结果或举例来说根据支架115、壳体100和/或壳体100所在设备室的一个或多个环境条件控制风扇18产生的气流速度。
排气口16被配置成把风扇排出的空气从管道20直接排放到壳体100所在的设备室的环境空气中。作为替代，参照图8，排气口16可以被配置成与(例如，悬挂在设备室的天花板上或由壳体100所在设备室的架空吊装天花板200a提供的)架空的外部排气通风管210连接。排气口16为了移动来自设备室或至少来自壳体外面周边区域的废气把风扇排出的空气排放到通风管210之中。通风管210可以被限定在吊装天花板200a的上面部分200b和下面部分200c之间。排气口16可以被配置和安排成与天花板200a连接，并借此与通风管210连接。
另外参照图9A，排气口16可以被进一步配置和安排成与管道225连接。管道225被配置成与天花板200a这样连接，以致当管道225被接到排气口16和天花板200a上的时候，排气口16、管道225和通风管210处在流体交换之中。管道225的第一末端225a被配置成与排气口16耦合，而第二末端225b被配置成与天花板200a耦合。第一末端225A可以配置成用举例来说快速装配型连接件或紧固件把管道225可拆装地接到排气口16上，而第二末端225b可以配置成举例来说用快速装配型连接件或紧固件把管道225可拆装地接到天花板200a上，以致管道225很容易地与排气口16和天花板200a连接和分离。管道225有快速装配型连接件或紧固件的第一末端225a允许风扇单元10与管道225分离并且以门一样的方式打开，使之远离壳体100，从而即使在风扇单元10的操作期间也提供通向壳体100的内部和支架115上的设备的通道。
此外，管道225的第二末端225b可以被这样进一步配置和安排，以致管道225被可拆装地接到吊装天花板200a的一块蒙顶瓦230上。这块蒙顶瓦230能被配置和按规定尺寸制作成可拆装地安装在支撑吊装天花板200a的架空天花板格子里面。蒙顶瓦230允许管道225可拆装地接到通风管210上。为了接上或断开管道225对通风管210的连接，蒙顶瓦230可以安装到天花板格子230a中或从那里移开。蒙顶瓦230对天花板格子230a的可拆装连接和因此风扇单元10对通风管210可拆装连接允许风扇单元10在不拆开管道225与风扇单元10的连接的情况下轻易地接上和断开对通风管210的连接。风扇单元10能在设备室中与和它连接的壳体100一起重新排列，不需要把风扇单元10与壳体100拆开。为了把风扇单元10和壳体100一起拆除，只要把那块蒙顶瓦230从天花板格子230a中移开即可。此外，风扇单元10能在同一个或不同的设备室中通过把蒙顶瓦230插在天花板格子230a中安装到另一个壳体上。
管道225的第一末端225A可以被配置和安排成在管道225与排气口16连接的时候容纳并与一个或多个密封垫226(例如，O型密封圈)紧密配合，以帮助实现管道225和排气口16之间的气密密封。作为替代或附加，定义排气口16周界的边缘可以被配置和安排成在管道225和排气口16连接的时候容纳并与一个或多个密封垫226紧密配合。类似地，管道225的第二末端225b可以被配置和安排成容纳并与一个或多个密封垫227(例如，O型密封圈)紧密配合，以帮助实现管道225的第二末端225b和通风管210、天花板200a或与管道225连接的蒙顶瓦230a之间的气密密封。作为替代或补充，通风管210、天花板200a或蒙顶瓦230之一也可以包括用配置和安排成容纳并与一个或多个密封垫227紧密配合的边缘限定的孔口，以实现管道225和通风管210之间的气密密封。
作为替代，参照图9B，管道225可以被配置和安排成在管道225与排气口16耦合的时候向上离开排气口16向天花板200a延伸，以致管道225的第二末端225b在天花板200a或通风管210下面，而排气口16向天花板200a或通风管210排放风扇排出的空气，如图9B中的箭头235所示。管道225的第二末端225b可以是这样安排的，以致第二末端225b限定的区域实质上对准在天花板200a中定义的一个或多个孔口201，例如，天花板排气口或栅格，或在其它的实施方案中，对准在蒙顶瓦230或通风管210的底部中定义的一个或多个孔口。管道225和第二末端225b借助这样的安排提供排气口16和通风管210之间的流体交换和引导从排气口16排出的风扇排出的空气通过管道225和孔口201进入通风管210。
参照图9C，在天花板200a包括一个或多个孔口201的情况下，排风罩202可以接到天花板200a上包围孔口201。排风罩202可以被安排和配置成帮助接受和引导从排气口16排出的空气使之通过孔口201进入通风管210。排风罩202可以这样进一步配置，以致它离开天花板200a向下延伸并且定义随着它从天花板200a向下延伸逐渐增加的直径或宽度。排风罩202不局限于某种特定的形状或构型而且可以包括与图9C所示不同的其它构型，以有助于允许排风罩202捕获和疏导从排气口16排出的体积充分的废气帮助避免废气在管道225和孔口201之间积聚。排风罩202允许风扇单元10在不经由管道225与天花板200a连接的情况下把废气排放到通风管210之中并借此帮助促成风扇单元10的便携性。天花板200a和管道225的第二末端225b之间的距离D 1可以包括但不限于从大约1英寸到大约24英寸的距离，例如，取决于风扇单元10的工作条件和设备室的配置。
在管道225不与天花板200a或通风管210连接的其它的实施方案中，管道225可以把废气直接地向上排放到壳体100和风扇单元10上方的环境空气中。对于天花板较高(例如，15到20英尺高)的设备室，灼热的和温暖的废气在从管道225排放到环境空气中的时候由于它的浮力将保持在壳体100和风扇单元10上方。在操作中与空调或冷却系统(例如，把凉爽空气提供给设备室和/或建筑物其它区域的舒适空调系统)耦合的空调回返口能使风扇单元10排放的废气返回到空调系统进行冷却。在这个意义上，图2所示的空气冷却系统215可能不是必不可少的。
管道225是用对于允许管道225轻快地与通风管210连接和断开适当的材料制成的。适当的材料应该是很轻的，以便于一个操作员拆装管道225与排气口16和通风管210、天花板200a或蒙顶瓦230的连接。此外，适当的材料应该有柔韧性，以有助于促成管道225的连接和断开，尤其是在排气口16和通风管210、天花板200a或蒙顶瓦230实质上没有对准的时候，或在排气口16和通风管210之间的距离实质上在不同的与风扇单元10连接的支架和/或壳体之间改变的时候。适当的材料包括但不限于加固金属箔、加固塑料、塑料、金属以及它们的组合。
在管道225不与天花板200a或通风管210连接的其它的实施方案中，如上所述，管道225可以用适合提供刚性的材料制成，以致管道225能引导废气实质上向上离开风扇单元10和壳体100。适当的材料包括但不限于金属(例如，铝或不锈钢)、塑料层压制品、塑料和它们的组合。
如上所述，管道225能经由通风管210与接受并冷却风扇排出的空气空调或冷却系统215连接，如图2所示。用通风管210递送给空气冷却系统215的风扇排出的空气的温度由于在风扇排出的空气和组成空气冷却系统215的冷却组件的一个或多个冷却元件(例如，冷却盘管)之间存在温差能有效地帮助提高或最大化空气冷却系统215的效率。
参照图10，风扇单元10是为在设备需要改变或新设备需要出现的时候提供满足设备冷却需求的灵活性而配置的。风扇单元10可以在需要时安装到某个特定的支架或壳体上以满足支架上设备的特定冷却需求。具体地说，风扇单元10是为容易快速地与支架或壳体(具体地说，存在散热问题的和/或功率负荷比较高并因此热废气输出比较高的支架或壳体)连接和断开而构造和安排的。因此，风扇单元10被配置成在不重新配置设备室200和实质上不翻新改造风扇单元10和外部排气系统(例如，由吊装天花板200a提供的操作上与风扇单元10连接的架空天花板排气通风管210)的情况下提供与设备室200内局部散热问题有关的灵活性。如图10所示，风扇单元10能有选择地连接或安装到具有与毗邻的和靠近的支架和壳体不同的冷却需求的支架和壳体上，借此经济有效地冷却安装在支架上的设备和除去来自设备的热废气。
此外，风扇单元10被配置成便于携带和容易拆装的，例如，只需要一个操作员就能把风扇单元10从支架或壳体拆下来和把风扇单元10连接或安装到另一个支架或壳体上。如上所述，管道225被配置成可拆装地使风扇单元10与通风管210或天花板200a分离以便使风扇单元10能够移到不同的支架或壳体上，或者使与风扇单元10连接的壳体100能够搬到设备室200中不同的位置或不同的设备室。作为替代，管道225能通过把与管道225连接的蒙顶瓦230从天花板栅格230a上拆下来与天花板200a分离从而要么使风扇单元10能够移到不同的壳体上要么使与风扇单元10连接的壳体100能够移到不同的位置。
一个或多个外壳12、排气管道20和风扇18优选用适合与在它的操作期间产生热量的设备一起使用而且适合与特定的空气(例如，循环流动和/或从设备流出的空气)一起使用的材料构成的。适当的材料包括但不限于金属(例如，钢和铝)、塑料(例如，聚乙烯和聚丙烯材料)、塑胶树脂和这样的材料的组合。
参照图7，为了给风扇18供电，外壳12可以包括有两个功率口102、104的双重功率输入电路以提供电冗余度。两个功率口102、104经由回避故障电路112(用虚线表示)与三个开关106、108和110(用虚线表示)连接。回避故障电路112把每个开关106、108和110与风扇18之一耦合。回避故障电路112和开关106、108、110可以安排在外壳12中。
功率口102、104配置成容纳电源线连接器，例如，标准的三插头连接器，或其它适合供应功率的连接器。回避故障电路112配置成在正常模态中把端口102、104之一接到三个开关106、108和110上。用来开关风扇18的起动/停止按钮121、122和123能与风扇开关106、108和110相关联。掀动按钮121、122和123引起风扇开关106、108和110闭合，借此使回避故障电路112与风扇18耦合以便当风扇单元10增加电力消耗的时候提供电功率。松开按钮121、122和123引起风扇开关106、108和110断开与风扇18耦合的电路112。
电路112被进一步配置成检测电源故障并且在备用电源之间切换。电路112可以被配置成检测来自端口102的电源故障并且在响应中使端口104(例如，与备用电源连接的)与开关106、108和110耦合以便给端口104供电。诸如LED显示器之类的指示器(未展示)能指出电源故障和为风扇单元10供电的端口102、104的检测结果。
此外，电路112被进一步配置成提供两个独立的风扇18的保险丝，以致如果风扇18之一出现故障，那么只有其它的风扇18将接受操作功率。电路112还提供风扇18的独立的热保护。如果任何风扇18的绕组太热，那么电路112将关掉那个风扇18。诸如LED显示器之类的指示器能显示已被关掉的风扇18。
开关106、108和110和相应的按钮121、122和123能用来选择风扇18之中哪个风扇或所有的三个风扇将会在给风扇单元10供电时操作。按压按钮将使相应的开关106、108和110起作用/失去作用。
按钮121、122和123或分开的选择器能为选择每个风扇18或所有三个风扇18的速度设定准备条件。
参照图11，风扇单元10进一步包括根据支架115上的设备吸取的电功率或支架115的功率负荷控制风扇速度的风扇速度控制系统300。安装在支架上的设备125吸取的电功率或支架115的功率负荷与支架115中的设备元器件的热输出有关并因此与这些元器件在操作期间产生的热废气有关。所以，风扇速度控制系统300以支架115的功率负荷为基础帮助控制流向设备125的气流速度和帮助防止风扇18以冷却设备所需要的速率大或小的速率抽吸废气。
风扇单元10的使用者可能知道和/或能凭经验确定能随安装在支架115中的元器件的类型和数目改变的支架115的功率负荷。因此，使用者能估算支架115的热输出和气流速度要求和风扇速度以提供足以把热废气从支架115和风扇单元10中除去的气流速度。风扇速度控制系统300可以配置成允许风扇单元10的使用者手工操作设定和调节每个风扇18的速度。系统300可以包括速度选择器310、312和314，其中每个速度选择者310、312和314都通过回避故障电路112与其相应的风扇18耦合。速度选择器310、312和314被配置成允许使用者手工操作选择每个风扇或所有三个风扇18的速度设定。
此外，控制系统300可以配置成在风扇单元10操作之前和操作期间通过自动控制提供风扇速度的选择和/或调节。控制系统300可以包括一个或多个测量支架115的功率负荷的测量装置305和远程可编程控制器325(例如，PC型计算机或可编程的微处理器)，以提供自动的风扇速度选择和调节。一个或多个测量装置305(例如，电流传感器或电压传感器)可以安排在支架115中和/或装在壳体100之内，而且在操作中与控制器325耦合。传感器305在风扇单元10的操作期间按给定的时间测量支架115上的设备125摄取的电流以提供支架功率负荷的实测值和/或个别元器件或元器件群体摄取的电流的实测值。传感器305可以配置成把代表支架功率负荷的一个或多个实测值的一个或多个信号发送给控制器325。控制器325可以配置成接收来自传感器305的一个或多个信号。控制器325可以用包括支架功率负荷的数值和相关的气流速度(cfm)数值的标准或风扇单元10的一个或多个操作变量的数值编程，以适应设备的热输出。控制器325能根据从传感器305收到一个或多个速度控制信号把一个或多个信号发送给回避故障电路112的速度选择器310、312和314和/或每个风扇18的信号输入端330，以便设定和调节风扇速度。控制器325可以为独立于其它风扇18个别设定和/或调节每个风扇18的速度或同时设定和/或调节所有的三个风扇18的速度而进一步编程。
在本发明的实施方案中，控制器325可以装在支架115中或装在壳体100中，或可以位于离风扇单元10很远的地方或在设备室或数据中心之外。
在一个实施方案中，风扇速度控制和调节是通过引起给风扇18的输入功率信号有效地遗漏电压线周期(voltage line cycles)降低供应给风扇18的功率进行控制的。在这种控制方案之下，当风扇18以低速操作的时候，风扇18的重复加速能引起电流的涌入，这能依次引起热量在支架115能积聚和不受欢迎的电源负荷特性。在一个实施方案中，提供串联电容器，以减少电流的涌入。
控制系统300可以包括安排在风扇单元10中和/或安排在为显示诸如支架115的功率负荷的实测值、每个风扇18的速度和/或每个风扇18的操作状态(例如，“开”/“关”)之类的信息而配置的控制器325中的诸如LED显示器之类的指示器。控制器325可以进一步为把输出信号提供给LED显示而编程，以便指出所述信息。
控制系统300可以进一步包括安排在风扇单元10中而且在操作中与风扇单元10的某个部分(例如，为帮助把风扇单元10耦合并安全地紧固到壳体100上而配置的锁定装置15)耦合的传感器335。传感器335是为检测风扇单元10的“开”“关”状态而配置的，例如，“开”表示风扇单元10未与壳体100耦合并且提供进出支架115的通道)；“关”表示风扇单元10被固定到壳体100上。传感器335检测风扇单元10的状态并且把表现风扇单元10的状态的一个或多个信号传送给控制器325。控制器325可以为接收来自传感器335的信号并且根据风扇单元10的状态把一个或多个速度控制信号发送给风扇18调节风扇速度而进一步编程。例如，传感器335能检测到风扇单元10的状态是“开”并且发送一个或多个信号给控制器325指出风扇单元处于“开”的状态。响应接收指出风扇单元10的“开”状态的一个或多个信号，控制器325能作出反应，把一个或多个速度信号发送给风扇18的一个或多个信号输入端330使一个或多个风扇18的速度增加到最大值或全流量(cfm)。在这种情况下，一个或多个风扇18增加其速度以全流量操作帮助抽吸来自支架115的局部的灼热的和温暖的废气并且帮助迫使局部的灼热的和温暖的废气进入管道20。反之，例如，当风扇单元10处于“开”状态的时候，控制器325能把一个或多个速度控制信号发送给一个或多个信号输入端330降低一个或多个风扇18的速度或停止它们的操作。风扇18的减速或停止操作有助于阻止凉爽空气排放到风扇单元10和天花板通风管210之中。
此外，控制器325能响应接收传感器330发送的指出“关”状态的一个或多个信号把一个或多个速度信号的信号发送给风扇18的一个或多个输入端330，使一个或多个风扇18开始或重新开始以所述风扇18先前的操作速度或以新的速度操作。控制器325可以为指出(例如，经由LED显示)风扇单元10的状态而进一步编程。
如图11所示，为了指出和提供关于风扇18的操作的反馈，一个或多个压力传感器307可以被安排在风扇单元10中检测风扇排出的气流的出现和/或改变。为了检测从风扇18排出并且通过管道20被引向排气口16的空气的压力，一个或多个压力传感器307可以安排在与每个风扇18配对的每个管道20中。在管道20中风扇排出的气流的压力变化可能是相应的风扇18在需要时不运转或不工作的指示。压力传感器307可以被进一步配置成把一个或多个信号发送给，例如，控制器325。控制器325可以被进一步配置成接收一个或多个信号并且指出(例如，经由LED显示)所述信号提供的信息，例如，在相应的管道20中检测到的风扇排放空气的压力。此外，或作为替代，压力传感器307能一个或多个信号发送给安排在风扇单元10和/或回避故障电路中的指示器(例如，LED显示器)，以指出在相应的管道20中风扇排气压力的改变。
如图11所示，风扇单元10可以进一步包括烟雾检测系统，该烟雾检测系统包括在操作中与控制器325连接的一个或多个烟雾检测传感器306。烟雾检测传感器306被安排在风扇单元10中，例如，在风扇18排出废气的路径中，而且是为检测从设备125排出的废气中存在烟雾而配置的。在检测到烟雾之时，传感器306把一个或多个指出废气中出现烟雾的信号传送给控制器325。控制器325可以为接收来自烟雾传感器306的信号并且响应那一个或多个指出烟雾出现的信号把一个或多个速度控制信号传送给回避故障电路112的速度选择器310、312和314分别使风扇开关106、108和110起作用/失去作用停止一个或多个风扇18的操作而进一步编程。此外，或作为替代，一个或多个速度控制信号可以传送给每个风扇18的信号输入端330以停止一个或多个风扇18的操作。此外，控制器325可以被进一步配置成在收到来自烟雾检测传感器306的一个或多个信号之时提供关于一个或多个风扇18的烟雾和/或状态(例如，“开”/“关”)的检测结果的指示，例如，安排在控制器325和/或风扇单元10中的音响警报和/或LED显示。
参照图12，风扇单元10可以进一步包括温度系统以检测服务器125和壳体100内部的温度。温度系统包括多个传感器34。每个传感器34可以安排在外壳12之内以检测吸入的和/或风扇排出的空气的温度。例如，一个或多个传感器34可以位于靠近一个或多个孔口26的位置以检测吸入空气的温度。一个或多个传感器34可以位于靠近一个或多个风扇18的一个或多个管道20之中以检测风扇排放空气的温度。
温度系统可以进一步包括控制器50。控制器50可以是为帮助维持服务器125周围的空气的温度实质上保持不变而配置的。控制器50(例如，PC-型计算机或可编程的微处理器)可以在操作中与每个传感器34耦合以便根据传感器34检测到的温度控制风扇18的操作速度。控制器50和前面讨论过的控制器325可以用位于壳体之内或与壳体分开的一个控制器来实现。传感器34可以被配置成在检测吸入的和/或风扇排出的空气的温度之时把信号发送给控制器50。控制器50能接收来自传感器34的信号并且确定一个或多个检测到的温度是否脱离服务器125和/或壳体100的内部温度的预期范围。如果一个或多个检测到的温度不在预期的温度范围之内，控制器50能把适当的速度控制信号发送给适当的风扇18以提高或降低风扇速度并借此增大或减小风扇18产生的气流。
例如，如果一个或多个检测到的温度高于预期的温度范围，那么控制器50能提高适当的风扇18的速度，并且优选至少提高与升高的温度相对应的风扇18的速度，以增大从支架130的前面130进入穿过服务器125然后从服务器排气口120进入风扇18和管道20的内部区域46的气流。增大的气流增加从服务器125和壳体100除去灼热的和温暖的废气的速率并且降低内部温度。作为替代，如果一个或多个检测到的温度在预期的温度范围以下，控制器50能降低适当的风扇18的速度以减小气流并因此提高服务器125和壳体100的内部温度。
控制器50可以为通过控制风扇18以大体相同的速度或不同的速度操作控制和维持气流而编程。每个风扇18的速度可以与一个或多个检测到的吸入的和/或风扇排出的空气的温度有关。改变风扇18的速度有助于除去和避免服务器125和壳体100中的过热点。可以通过在操作中把温度系统与远程控制系统54连接起来的接口52对温度系统进行远程编程和操作。远程控制系统54可以是为监测和控制服务器125和壳体100的多种内部和外部的环境条件而编程的。
参照图2-2A、5A-5B、7和11，废气风扇单元10的组装和布置是比较简单的，能快速地完成，而且使用于修理或更换零部件的拆卸变得容易。风扇18用螺钉紧固到外壳12的壁24上。已安装好风扇18的外壳12至少对准壳体100的一部分周边以使外壳12与壳体100耦合。外壳12优选用连接件13(例如，一个或多个铰接装置)连接到壳体100上，以致风扇单元10充当壳体100的门。铰接装置13允许风扇单元10从第一边打开并且以安排铰接装置的另一边为轴转动，以便帮助允许风扇单元10以门一样的方式打开远离壳体100并且提供进出壳体100内部的通道。风扇单元10的第一边可以包括紧固件15(例如，锁定装置)，以便通过与支架115和/或壳体100提供的对应的紧固件15的配对或耦合帮助风扇单元10对壳体100固定和封闭。外壳12优选与壳体100上可接近支架115的背面110的侧面连接。电源线被接到功率口102、104上，优选把AC电源(例如，墙上的插座或不间断电源的输出口)接到端口102上，把电池接到端口104上。传感器305能在操作中与控制器325连接。如上所述，外壳12的排气口16可以借助与管道225的连接被接到通风管210上，并借此接到空调或冷却系统上。
在运行时，参照图13，同时进一步参照图2-2A、4、7和11，使用废气风扇单元10排放来自设备125(例如，服务器)和壳体100的空气的程序400包括所示的阶段。然而，该程序400只是可仿效的程序而不是限制。程序400可以改变，例如，有增加的、取消的或重新安排的阶段。
在阶段402，使用者通过手工设定每个风扇18的预期速度或通过在控制器325中选择或键入预期的风扇速度选择每个扇18应该以哪种速度操作。给风扇单元10供电以便排放来自设备125和壳体100的空气。
在阶段404，风扇的叶片环42旋转，借此通过环42抽吸空气。风扇18的作用是把来自设备125的排气口117和来自排气区域111b的废气抽吸到风扇18的内部区域46。风扇18迫使吸入的废气借助扇叶或叶片44从内部区域46进入风扇单元10的管道20。风扇18的抽吸作用帮助降低排气区域111b的压力，借此减少支架115的入口边115a和排气边115b之间的压差，以及帮助促成设备125有效操作的能力，例如，通过通风孔118把充足的凉爽空气吸入设备125以帮助维持设备125的内部温度在预期的温度范围之内。
在阶段406，风扇18把风扇排出的空气推过内部排气管道20，同时管道20引导风扇排出的空气实质上直接向上离开风扇18到排气口16。排气口16把风扇排出的空气排放到外壳12和壳体100外面的区域(例如，容纳壳体100的房间的环境气室)或通风管210(例如安排在吊装天花板200a中的通风管)，以使空气回到在操作中与通风管210耦合的空气冷却系统215。
在阶段408，一个或多个传感器305检测支架115中设备125摄取的电功率。这一个或多个功率负荷实测值确定一个或多个风扇18的速度是否要增加和/或减少，例如，借助控制器50接收那一个或多个功率负荷实测值并确定为了适应实测的热废气输出风扇18提供的气流速度究竟应该增加还是减少。
在阶段410，一个或多个适当的风扇18的速度增加和/或减少，例如，借助控制器50把关于支架115的一个或多个功率负荷实测值的适当的速度控制信号发送给适当的风扇18的相应的输入端，借此增加和/或减少来自服务器125和壳体100的气流速度。
至此已提供本发明的各种不同的优势和/或利益。当与壳体100和/或支架115连接的时候，依照本发明的风扇单元10帮助安装在支架上的设备125(例如，服务器)使之能够有效地操作把充足的环境空气吸进支架115，例如，借助设备125中的风扇将设备125冷却到预期的温度范围之内。通过除去和容纳设备125排出的废气，风扇单元10有助于允许设备125有效地操作。设备125从设备室200吸入充足的环境空气来满足它的冷却需求，并借此避免为降低它的操作温度在低温(例如55°F)下冷却空气的需要。
如图1所示，把冷却空气直接供应给支架8来满足设备7的冷却需求的现有技术的冷却系统和方法通常依靠封闭的空气循环系统和方法来冷却和把冷空气直接地供应到支架8之中。这样的系统和方法通常使用双层的或升高的地板构造维持比较低的冷却空气温度并且把冷却空气直接供应到支架8之中。所以，为了稀释回到空气冷却单元14(以便冷却和再循环到支架8)的灼热的和温暖的废气和有效地降低设备7的操作温度，冷却空气的温度必须足够低，例如，55°F。
与升高的地板系统一起使用的空气冷却单元和在55°F的低温下提供冷却空气的方法有比较高的能量需求而且在操作和维护方面可能费用很高。此外，冷却空气在大约55°F的温度下可能产生不受欢迎的效应。例如，将空气冷却到55°F的系统和方法供应水分含量低的冷空气，而为了提供适合在设备室和数据中心使用的有足够的湿度的空气通常需要增加湿度。将空气冷却到55°F的系统和方法通常可能产生必须从设备室和数据中心除去的体积比较大的冷凝水，因此，增加设备操作和维护费用。
升高地板的系统和方法通常实际上是不灵活的，不能满足在设备室内安装新设备和改变设备的需要，而且可能需要重新配置设备室和/或重新安排和/或更换支架和/或壳体。
反之，依照本发明的风扇单元10和能将风扇单元10整合到其中的排气系统如同前面参照图2-2A描述的那样帮助使设备125能够使用环境空气来满足它的冷却需求。风扇单元10和排气系统帮助设备125有效地操作抽吸充足的环境空气(例如，在大约60°F和大约70°F之间，优选在大约60°F和大约65°F之间变动)来满足它的冷却需求。
通过除去和容纳设备125排出的废气，风扇单元10帮助使设备125能够在操作期间有效地操作冷却它自己，例如，通过从设备室200的环境气室中抽吸足够数量的空气。如同前面参照图2-2A描述的那样，风扇单元10在支架115的入口边115a帮助设备125(例如，设备125中的风扇)克服对通过支架155的气流的阻力。风扇单元10在支架115的排气边115b帮助消除反压或至少将该反压减到最小/减少，以便帮助设备125中的风扇排出废气。此外，通过除去废气并借此降低支架115的排气边115b的压力，风扇单元10能帮助消除因气流阻力在支架115的入口边115a和排气边115b之间形成的压差或至少将该压差减到最小/减少。于是设备125中的风扇在操作期间能有效地操作，把充足的空气抽吸到设备125之中冷却设备125，不需要克服气流阻力。借此，风扇单元10通过使设备125能够为冷却而有效地操作帮助避免在壳体100和支架114内出现热量积聚和过热点。
此外，通过除去和容纳废气，风扇单元10帮助取消对在低温(例如55°F)下冷却空气、降低设备125的操作温度和稀释通风管210排出的废气的需要。然而，设备125的冷却需求能用环境空气来满足。取消对在比较低的温度(例如，55°F)下冷却空气的需要，风扇单元10能与它整合的排气系统的冷却系统215(如图2-2A所示)能被配置成冷却空气并把空气供应给温度在大约60°F和大约70°F之间的设备室200。冷却系统215最终在操作期间极少产生或不产生冷凝水。当冷却系统215在大约65°F供应空气的时候，空气有适合在设备室200中使用的足够的湿度，而且不需要加湿。
风扇单元10还帮助避免灼热的和温暖的废气与设备室200的环境空气混合或至少将这种混合减到最少/减少。风扇单元10也帮助避免不受欢迎的废气向壳体100的进气通风孔118和/或向支架115的入口边115a的再循环或至少将这种不受欢迎的再循环减到最少/减少。风扇单元10能进一步帮助将吸进支架115的环境空气的入口温度的温度梯度减到最小/减少，以致吸进支架115的顶部的空气和吸进支架115的底部的空气有实质上相似的入口温度。
此外，通过除去和排放来自设备125和/或设备室200的废气，风扇单元10升高(例如，经由吊装天花板通风管210)回到冷却系统215的废气的温度。返回空气较高的温度帮助提高空气冷却系统215的工作效率并且帮助减少对循环到壳体100位于其中的房间的空气增湿的需要。同样，供应给空气冷却系统216的空气的温度可能比较高。补给空气和返回空气的较高的温度有助于改善和提高空调系统215的效率，借此帮助维持低操作费用。
风扇单元10除去和排放来自壳体100和/或设备室200的废气的速度控制(例如借助风扇速度)能以支架115中的设备125的功率负荷为基础。因为设备125的功率负荷与设备125的热输出有关，所以改变风扇18的风扇操作速度有助于帮助防止风扇18以与帮助设备125冷却它自己所需要的速度相比更高或更低的速度操作。因此，控制风扇速度有助于避免将通过支架115的气流增加/减少到不受欢迎的速度。控制风扇速度还能帮助消除把负担放在冷却系统215上并且超过它处理大量返回空气的能力以致冷却系统215的效率降低的危险或至少将这种危险减到最小/减少。此外，在经由与吊装天花板200a的连接或与蒙顶瓦230的连接把风扇单元10接到通风管210上的情况下，控制风扇速度和借此控制空气通过管道225排放的速率有助于避免在风扇单元10操作期间天花板200a的某些部分或蒙顶瓦230移位。
如上所述，温度控制对于藏在一两个支架和/或支架壳体里的通信和信息技术设备可能是适当的。在这种情况下，风扇单元10能与把凉爽空气提供给壳体100位于其中的设备室和其它位置区域的舒适空调机或系统连接。当空调机的温度设定被改变或调节的时候，例如，在周末为了舒适减少对凉爽空气的需要的时候，风扇单元10能通过提高和/或降低风扇18的速度改变或调节进入壳体100的气流速度响应已被改变或调节的温度设定，借此适应温度设定的改变或调节。
其它的实施方案在权利要求书的范围和精神之内。例如，其它的风扇数目(例如，仅仅一个风扇或三个以上风扇)可以用于风扇单元10。单一电源能与风扇单元10耦合。风扇单元10可以被配置成与任何类型和/或尺寸的容纳和/或支撑设备的支架或壳体一起使用。
因此已经描述了本发明的至少一个说明性实施方案，各种不同的变更方案、修改方案和改进方案对于熟悉这项技术的人将很容易发生。这样的变更方案、修改方案和改进方案倾向于在本发明的范围和精神之内。因此，前面的描述仅仅是作为例子，不倾向于作为限制。本发明的限制是用权利要求书及其等价文件限定的。
权利要求
1.一种用来排放设备壳体内部的空气并且使空气返回空调机的系统，所述系统包括与设备壳体的后面部分耦合的排气单元，排气单元有至少一个将空气引向排气单元顶部的管道；有第一端和第二端的排气管，第一端是为与排气单元的顶部耦合而构造和安排的；以及至少一个装在排气单元和排气管道之一之内通过排气单元和排气管把空气从设备壳体之内抽出去的风扇。
2.根据权利要求1的系统，其中所述的至少一个风扇包括装在排气单元里面的众多风扇。
3.根据权利要求2的系统，其中排气单元形成设备壳体的后门，而且是为代替设备壳体的现有后门而构造而且安排。
4.根据权利要求3的系统，其中排气单元包括与众多风扇之中每个风扇相对应的管道，第一个对应管道具有与第二个对应管道的最小横截面积近似相等的最小横截面积。
5.根据权利要求4的系统，进一步包括设备壳体，而且其中设备壳体包括允许把设备安装在内部框架形成的设备区域中的内部框架、顶板、底板、第一侧板、第二侧板、和有在其中形成的许多孔口允许借助众多风扇抽吸空气使之通过这些孔口的前门，其中内部框架与顶板、第一侧板和第二侧板耦合提供实质上气密的密封，以致实质上所有通过前门上的孔口吸入的空气都通过设备区域和进入排气单元。
6.根据权利要求5的系统，其中所述的至少一个风扇被配置成以可变的速度操作。
7.根据权利要求6的系统，进一步包括为控制风扇的可变速度而构造和安排的与那至少一个风扇耦合的控制器。
8.根据权利要求7的系统，其中控制器基于设备壳体中的设备消耗的功率控制可变的速度。
9.根据权利要求7的系统，其中控制器根据设备壳体和排气单元之一中的空气温度控制可变的速度。
10.根据权利要求6的系统，进一步包括至少一个允许使用者控制那至少一个风扇的可变速度的使用者控制。
11.根据权利要求7的系统，进一步包括多样的功率输入电路和使功率输入电路与那至少一个风扇耦合的电路组件。
12.根据权利要求11的系统，其中电路组件被配置成根据在第一个功率输入电路的功率损失断开第一个功率输入电路与那至少一个风扇的连接并且使那至少一个风扇与第二个功率输入电路连接。
13.根据权利要求7的系统，其中控制器是为感知设备壳体后门的打开并且当后门被打开的时候切换那至少一个风扇而构造和安排的。
14.根据权利要求7的系统，其中控制器是为感知设备壳体后门的打开和当后门被打开的时候控制那至少一个风扇以最大的速度操作而构造和安排的。
15.根据权利要求7的系统，其中控制器是为检测众多风扇之中一个风扇的故障并且控制指示器指出那个故障而构造和安排的。
16.根据权利要求7的系统，其中控制器是为将故障通知设备壳体外面的装置而构造和安排的。
17.根据权利要求2的系统，其中排气管道是柔性的，而且其中排气管道的第二端是为一块蒙顶瓦配对以允许将废气引向位于天花板上面的通风管而构造和安排的。
18.根据权利要求1的系统，其中那至少一个风扇被配置成以可变的速度操作。
19.根据权利要求18的系统，进一步包括为控制风扇的可变速度而构造和安排的与那至少一个风扇耦合的控制器。
20.根据权利要求19的系统，其中控制器基于装在设备壳体中的设备消耗的功率控制可变的速度。
21.根据权利要求19的系统，其中控制器根据设备壳体和排气单元之一中的空气温度控制可变的速度。
22.根据权利要求18的系统，进一步包括至少一个允许使用者控制那至少一个风扇的可变速度的使用者控制。
23.根据权利要求1的系统，进一步包括多样的功率输入电路和使功率输入电路与至少一个风扇耦合电路组件。
24.根据权利要求23的系统，其中电路组件被配置成根据在第一个功率输入电路的功率损失断开第一个功率输入电路与那至少一个风扇的连接并且使第二个功率输入电路与那至少一个风扇连接。
25.根据权利要求1的系统，进一步包括多样的功率输入电路和使功率输入电路与至少一个风扇耦合的电路组件。
26.根据权利要求25的系统，其中电路组件被配置成根据在第一个功率输入电路的功率的损失断开第一个功率输入电路与那至少一个风扇的连接并且使第二个功率输入电路与那至少一个风扇连接。
27.一种用来排尽来自设备壳体的空气并且使空气返回空调机的方法，设备壳体有前门和后门，该方法包括通过壳体前门上的孔口接受空气；抽吸空气使之横穿壳体中的设备向壳体的后门流动；抽吸空气使之向后门顶端的孔口流动并且通过排气管道流向天花板通风管；以及使空气通过天花板通风管返回空调机；其中抽吸空气使之横穿设备向后门顶端的孔口流动是使用安装在壳体后门和排气管道之一中的至少一个风扇完成的。
28.根据权利要求27的方法，其中空气是使用众多风扇引导通过在设备壳体后门中形成的众多门管道的，以致一个风扇被装在众多门管道之一里面。
29.根据权利要求27的方法，进一步包括用一扇有在替换门中形成的众多门管道而且有安装在众多管道之中的每个管道中的风扇的替换门替换壳体的后门，以及使排气管道的第一端与替换门的顶部耦合，其中众多管道每个都是为把空气引向排气管道而配置的。
30.根据权利要求28的方法，其中众多风扇每个都被配置成以可变的速度操作，而且所述方法进一步包括基于设备壳体中的设备消耗的功率控制众多风扇之中每个风扇的可变速度。
31.根据权利要求28的方法，其中众多风扇每个都被配置成以可变的速度操作，而且所述方法进一步包括基于设备壳体和排气管道之一中的空气温度控制众多风扇之中每个风扇的可变速度。
32.根据权利要求30的方法，其中众多风扇每个都被配置成依靠两个电源之一操作，而且所述方法进一步包括在检测到第一个电源的故障之时断开众多风扇之中每个风扇与第一个电源的连接并且将众多风扇之中每个风扇与第二个电源连接起来。
33.根据权利要求32的方法，进一步包括当后门被打开的时候切断众多风扇之中的每个风扇。
34.当根据权利要求32的方法，进一步包括后门被打开的时候控制每个风扇以最大的速度操作。
35.根据权利要求32的方法，进一步包括提供使用者可从电子器件壳体外面察觉的第一个电源出现故障的指示。
36.根据权利要求32的方法，进一步包括使排气管道的第二端与一块蒙顶瓦连接。
37.根据权利要求27的方法，其中那至少一个风扇被配置成以可变的速度操作，而且所述方法进一步包括基于装在设备壳体中的设备消耗的功率控制该可变的速度。
38.根据权利要求27的方法，其中那至少一个风扇被配置成以可变的速度操作，而且所述方法进一步包括基于设备壳体和排气管道之一中的空气温度控制该可变的速度。
39.根据权利要求27的方法，其中那至少一个风扇被配置成依靠两个电源之一操作，而且所述方法进一步包括在检测到第一个电源出现故障之时断开那至少一个风扇与第一个电源的连接并且将那至少一个风扇与第二个电源连接起来。
40.根据权利要求39的方法，进一步包括提供使用者可从电子设备壳体外面察觉第一电源出现故障的指示。
41.根据权利要求29的方法，进一步包括使排气管道的第二端与一块蒙顶瓦连接。
42.一种用来排尽来自设备壳体的空气并且使空气返回空调机的系统，其中设备壳体有前门和后门，所述系统包括有第一端和第二端的排气管道，第一端是为与设备壳体的顶部耦合而构造和安排的；以及装在排气管道和设备壳体之一里面把空气通过排气管道抽出设备壳体的装置。
43.根据权利要求42的系统，其中抽吸空气的装置包括安装在后门中的众多变速风扇，而且所述系统进一步包括用来基于装在设备壳体中的设备消耗的功率控制众多风扇之中每个风扇的可变速度的装置。
44.根据权利要求42的系统，其中抽吸空气的装置包括安装在后门中的众多变速风扇，而且所述系统进一步包括用来基于设备壳体和排气管道之一中的空气温度控制众多风扇之中每个风扇的可变速度的装置。
45.根据权利要求43的系统，其中众多风扇之中每个风扇都被配置成依靠两个电源之一操作，而且所述系统进一步包括在检测到第一个电源出现故障之时断开众多风扇之中每个风扇与第一个电源的连接并且将众多风扇之中每个风扇与第二个电源连接起来的装置。
46.根据权利要求45的系统，进一步包括当后门被打开的时候切断众多风扇之中每个风扇的装置。
47.根据权利要求45的系统，进一步包括当后门被打开的时候控制每个风扇以最大的速度操作的装置。
48.根据权利要求45的系统，进一步包括提供使用者可从电子设备壳体外面察觉第一电源出现故障的指示的装置。
49.根据权利要求48的系统，进一步包括用来使排气管道的第二端与一块蒙顶瓦连接允许废气通过天花板通风管回到空调机的装置。
50.根据权利要求42的系统，其中抽吸空气的装置包括众多风扇，而且众多风扇之中每个风扇都被配置成依靠两个电源之一操作，而且所述系统进一步包括在检测到第一个电源出现故障之时断开众多风扇之中每个风扇与第一个电源的连接并且将众多风扇之中每个风扇与第二个电源连接起来的装置。
51.根据权利要求42的系统，其中抽吸空气的装置包括众多风扇，而且所述系统进一步包括当后门被打开的时候切断众多风扇之中每个风扇的装置。
52.根据权利要求42的系统，其中抽吸空气的方法包括众多风扇，而且所述系统进一步包括当后门被打开的时候用来控制每个风扇以最大的速度操作的装置。
53.根据权利要求50的系统，进一步包括用来提供使用者可从电子设备壳体外面察觉第一电源出现故障的指示的装置。
54.根据权利要求42的系统，进一步包括用来使排气管道的第二端与蒙顶瓦连接允许废气通过天花板通风管回到空调机的装置。
55.一种与装设备的壳体一起使用的排气系统，该系统包括定义舱室、在外壳顶端的排气口和至少一个进气口的外壳，那至少一个进气口是为提供在舱室和外壳外部的空气容积之间的流体交换而配置的，外壳被配置成与壳体这样耦合，以致外壳在设备排放空气的设备第一侧面毗邻壳体的第一部分；以及安排在舱室里面并且与那至少一个进气口耦合的至少一个风扇，以致所述风扇与所述舱室和所述设备处于流体交换之中，风扇被配置成通过那至少一个进气口从设备的第一侧面抽吸空气，那至少一个风扇被进一步配置成迫使吸入的空气进入外壳提供的排气管道，排气管道被配置成以实质上平行于设备的第一侧面的取向引导风扇排出的空气从风扇到排气口。
56.根据权利要求55的系统，其中与那至少一个风扇之中的第一个风扇相对应的排气管道和与那至少一个风扇之中的第二个风扇相对应的排气管道是在舱室中这样配置和安排的，以致第一个风扇的排气管道和第二个风扇的排气管道近似相等地阻挡风扇排出的空气。
57.根据权利要求56的系统，其中与第一个风扇相对应的排气管道包括与第二个风扇相对应的排气管道的最小横截面近似相等的最小横截面。
58.根据权利要求56的系统，其中第一风扇以与第二个风扇吸入空气并且迫使吸入的空气进入它对应的排气管道的速率近似相等的速率抽吸空气并且迫使吸入的空气进入它对应的排气管道。
59.根据权利要求55的系统，其中那至少一个风扇被进一步配置成抽吸来自壳体外面的凉爽空气使之进入壳体并且横穿设备。
60.根据权利要求55的系统，其中外壳形成壳体的门的一部份。
61.根据权利要求55的系统，进一步包括多样的功率输入电路和使功率输入电路与那至少一个风扇电耦合的电路组件。
62.根据权利要求61的系统，其中电路组件被配置成根据在第一功率输入电路的功率损失断开第一个功率输入电路与第一个风扇的连接并且把第二个功率输入电路与第一个风扇连接起来。
63.根据权利要求55的系统，其中那至少一个风扇被配置成以可变的速度操作。
64.根据权利要求63的系统，其中那至少一个风扇与控制器电耦合，控制器被配置成至少根据吸入空气的温度和风扇排出空气的温度之一调节风扇的可变速度。
65.根据权利要求64的系统，其中那至少一个风扇与控制器电耦合，控制器被配置成基于壳体中设备消耗的功率数量调节风扇的可变速度。
66.一种用来装设备的壳体，其中包括为把设备支撑在壳体之中而配置的框架；与框架耦合的门，门有至少一个带排气口的内部管道；以及用来抽吸空气使之横穿所述设备进入那至少一个内部管道然后从排气口排出的装置。
67.根据权利要求66的壳体，其中排气口被配置在门的顶端。
68.根据权利要求66的壳体，其中用来抽吸空气的装置包括安排在那至少一个内部管道之中并且与之耦合以致那至少一个内部管道和设备处在流体交换之中的至少一个风扇。
69.根据权利要求68的壳体，其中风扇被配置成以可变的速度操作。
70.根据权利要求68的壳体，进一步包括多样的功率输入电路和使功率输入电路与那至少一个风扇电耦合的电路组件，其中电路组件被配置成根据第一个功率单元上的功率损失断开第一个功率输入电路与那至少一个风扇的连接并且把第二个功率输入电路与那至少一个风扇连接起来。
71.根据权利要求68的壳体，其中那至少一个风扇与控制器在操作中耦合，控制器被配置成至少根据那至少一个风扇中的空气温度和那至少一个内部管道中的空气温度之一调节那至少一个风扇的速度。
72.根据权利要求68的壳体，其中那至少一个风扇与控制器在操作中耦合，控制器被配置成基于装在壳体中的设备消耗的功率数量调节那至少一个风扇的速度。
73.根据权利要求68的壳体，其中与那至少一个风扇之中的第一个风扇相对应的内部管道和与那至少一个风扇之中的第二个风扇相对应的内部管道被这样配置和安排在门中，以致第一个风扇的内部管道和第二个风扇的内部管道近似相等地阻挡风扇排出的空气。
74.根据权利要求68的壳体，其中与那至少一个风扇之中的第一个风扇相对应的内部管道包括与那至少一个风扇之中的第二个风扇相对应的内部管道的最小横截面近似相等的最小横截面。
75.根据权利要求68的壳体，其中那至少一个风扇的第一个风扇以与那至少一个风扇之中的第二个风扇抽吸空气和迫使吸入的空气进入那至少一个内部管道之中的第二个内部管道的速率近似相等的速率抽吸空气和迫使吸入的空气进入那至少一个内部管道之中的第一个内部管道。
76.根据权利要求68的壳体，进一步包括用来至少检测那至少一个风扇之中的空气温度和那至少一个内部管道之中的空气温度之一的装置。
77.一种用来冷却装在壳体中的设备的方法，所述设备被配置和安排在壳体之中以便把空气排出到在设备的第一侧面的壳体的第一部分，所述方法包括从在设备的第二侧面的壳体的第二部分中抽吸空气；从在设备的第一侧面的壳体的第一部分中抽吸空气；迫使空气进入外壳提供的管道，外壳与壳体这样耦合以致所述管道和设备的第一侧面处在流体交换之中；引导空气通过所述管道到外壳的顶端；以及把来自外壳顶端的空气排放到壳体外部的区域。
78.根据权利要求77的方法，其中抽吸空气包括把凉爽的空气从在壳体的外面吸入壳体并且使之横穿设备。
79.根据权利要求77的方法，其中排放来自外壳顶端的空气包括从配置在外壳顶端的排气口的排放空气。
80.根据权利要求1的系统，其中排气管道的第二端是为允许把废气引到排气管道上方而构造和安排的，而且所述排气管道的第二端实质上与在天花板或一块蒙顶瓦之一中定义的一个或多个孔口对齐，以允许废气指向在天花板上面的通风管。
全文摘要
这项发明提供一种与容纳设备支架或壳体一起使用的废气排除系统和方法。这种系统和方法是为了除去设备在操作期间排出的废气借此除去来自设备的热量而配置的。在一个方面，该系统包括优选为充当设备支架或壳体的后门和提供进出支架或壳体内部的通道而配置的风扇单元。风扇单元提供与为抽吸和除去从安装在支架上的设备排出的废气而安排的内部排气管耦合的多样的风扇。风扇单元被进一步配置成把废气排放到支架或壳体的外部区域，例如外部排气管或通风管。除去从安装在支架上的设备排出的灼热的和温暖的废气使设备有效地操作，吸入足以满足它的冷却需求的数量的冷却空气。风扇单元具有可携带而且对支架或壳体易于拆装的构造，从而在搬运需要排气的设备时提供灵活性。
文档编号H05K7/20GK1732727SQ200380107793
公开日2006年2月8日 申请日期2003年11月24日 优先权日2002年11月25日
发明者罗林·R·约翰逊, 尼尔·罗斯莫森 申请人:美国能量变换公司