专利名称：用于安装于机架上的处理装置的冷却布置的制作方法
技术领域：
本实施例涉及用于安装于机架上的处理装置的冷却布置。
背景技术：
数据中心包括许多排堆叠的计算机和通信设备。为了冷却的目的，计算机和通信设备在一侧从周围环境将空气引入到设备中，并且在另一侧将空气排出到设备外。数据中心可以包括热通道和冷通道的布置以提高数据中心的冷却效率。通过将一排堆叠的计算机和通信设备沿着相同方向安装，来自冷通道的冷空气将流入到设备中，并且热空气将排出到设备外进入到热通道。诸如汇聚交换机(置顶式(top-of-rack)交换机)之类的一些计算机和通信设备，在前侧包括多个I/O连接器(例如，RJ45连接器或者SFP连接器)。为了减少在热通道中的热空气和在冷通道中的冷空气的混合，并且从而提高数据中心的冷却效率，计算机和通信设备可以从在左侧、右侧或者上侧的冷通道中吸进空气并且从在背面的热通道排出空气。
发明内容
为了增加气流，在诸如机架安装式的计算机网络交换机外壳之类的外壳的前表面上布置进气口 /出气口(即，进气口，出气口，或者两者)。前表面包括用于与外壳中的处理器连接的插口、控制部、插头、插座或者其他输入/输出部。进气口 /出气口是在具有输入/输入部件的前表面上的一个或多个开口。在为避免与输入/输出部件干涉并增加外壳的高度的一个实施例中，进气口 /出气口是延伸了外壳的侧面之间的距离的大部分或者全部、并且位于输入/输出部的上方或者下方的槽口。可用中间板来形成和支撑进气口 /出气口。在一个实施例中，装置包括机架安装式的电气硬件部件的外壳，该外具有前部、后部、侧面、顶部和底部。该装置还包括在外壳的前部上的输入/输出连接器，在外壳的前部上形成的第一进气口 /出气口，以及在前部、后部、侧面、顶部、底部、或者其组合上形成的第二进气口 /出气口。输入/输出连接器与电气硬件部件电连接。该装置还包括中间板， 该中间板安装到外壳使得气流通道在第一和第二进气口 /出气口之间延伸，经过在中间板上的多个开口，并到达发热电气硬件部件的附近。在另一个实施例中，装置包括底架，该底架包括风扇和发热部件。风扇使空气穿过装置以冷却发热部件。该装置还包括顶板，该顶板安装到底架使得装置包括在装置的前部和后部处的开口。中间板被安装到顶板的底表面，使得通道从装置的前部延伸到装置中的至少一部分。中间板包括多个通孔。在又一实施例中，方法包括以下步骤使空气通过装置的通道，其中，该通道由装置的顶板和中间板形成；引导空气穿过在中间板中的多个开口 ；将空气引导至布置在装置的底板上的发热部件的附近；以及使空气穿过装置的后面。顶板被安装到底板，使得装置包括在装置的前部和后部处的开口。
图1图示了用于堆叠的外壳的一个实施例的透视图；图2图示了冷却设备的一个实施例的分解图；图3图示了组装后的图2的冷却设备的立体图；图4图示了包括了图2和图3中的冷却设备的交换机的一个实施例的分解图；图5图示了利用图2和图3中的冷却设备对发热部件进行冷却的流程图。
具体实施例方式图1图示了用于堆叠的盒式外壳100的一个实施例的透视图。外壳100包括第一侧面102、第二侧面104(例如，长而窄的矩形侧面102，104)、前端部106和后端部108(例如，长而窄的矩形端部106、108)。外壳100还包括顶部110和底部112(例如，宽而长的矩形顶部110和底部11 。盒式外壳100包括例如矩形盒等的很多种形状。在外壳100中，前端部106和顶部110形成开口 114(例如，进气口 /出气口)。未在第一侧面102、第二侧面104、顶部110和底部114处形成开口 114。开口 114延伸了前端部106的长度。在一个实施例中，前端部106延伸了前端部106的长度的一部分。开口 114还可以是分成多个分立的开口 114。在一个实施例中，空气在开口 114处被吸入到外壳100中，如箭头A所指示。空气被吸入通过外壳100并且在后端部108处被推出外壳100，如箭头B所示。在另一实施例中，空气流是相反的，空气在后端部108处被吸入到外壳100中，被推动通过外壳100，并且在开口 114处被推出外壳100。图2图示了形成图1中所图示的外壳100或者其他外壳的前端部106和顶部110 的冷却设备200的一部分的一个实施例的分解图。冷却设备200包括顶板202和中间板 204。顶板202包括顶表面206和底表面208。顶板202的第一凸缘210在第一侧面212处沿着近似垂直的方向从底表面208延伸出来，并且顶板202的第二凸缘214在第二侧面216 处沿着近似垂直的方向从底表面208延伸出来。顶板202包括贯穿顶板202的多个孔218。 顶板202可由包括例如钢在内的很多材料制成。对于顶板202还可设置凸缘、突出部和孔的其他布局。顶板202可由多片组成。中间板204包括顶表面220和底表面222。中间板204的第一凸缘2 在中间板 204的前端部2 处沿着近似垂直的方向从底表面222延伸出来。中间板204的第一凸缘 2 包括多个开口 228。中间板204的第二凸缘230在中间板204的后端部232处沿着近似垂直的方向从顶表面220延伸出来。中间板204的第三凸缘234和第四凸缘236也分别在第一侧面238和第二侧面240处沿着近似垂直的方向从中间板204的顶表面220延伸出来。第二凸缘230、第三凸缘234和第四凸缘236的高度可以是例如在大约2. 8mm(0. llin.) 和3. Omm(0. 12in.)之间。中间板204的宽度可以是例如大约14cm(5. 5in.)。中间板204 可由包括例如钢在内的很多种材料制成。例如，中间板204可由18号规片金属制成。对于中间板204可设置凸缘、突出部和孔的其他布局。中间板204可由多余一个工件组成。在一个实施例中，中间板204的第二凸缘230是延伸了中间板204的长度的第二支架230。中间板204的第三凸缘234和第四凸缘236是延伸了中间板204的宽度的第三支架234和第四支架236。第二支架230、第三支架234和第四支架236可以提供电磁干扰 (EMI)的屏蔽。中间板204包括在近似垂直于顶表面220的方向上贯穿中间板204的多个开口例如，多个等尺寸的通孔M2)。多个通孔242每个的直径可以是例如大约 3. 0mm(0. 12in.) 0多个通孔242可被布置为包括例如u型图案在内的很多种图案。(例如， 除了第二支架230、第三支架234和第四支架236之外，)中间板204的底表面222也可以提供EMI屏蔽。开口 242的数目和开口 242的尺寸可以影响中间板204提供EMI屏蔽的程度。在可替换的实施例中，可在中间板204中设置一个或多个开口 M2。在又一个实施例中，不包括中间板204。中间板204还包括在近似垂直的方向上从中间板204的顶表面220延伸出来的多个凹部处244 (例如，多个凹坑M4)。多个凹坑244的各个凹坑包括在凹坑244的中心处贯穿中间板204的孔M6。孔M6的一些或者全部可以是具有螺纹的。相邻的凹坑244在近似平行于前端部226的方向上和在近似垂直于前端部226的方向上都是等间隔的。在图2 中所示的实施例中，中间板包括在近似垂直于前端部226的方向上等间隔的布置成三行的 15个凹坑M4，每行均包括在近似平行于前端部2 的方向上等间隔的5个凹坑M4。在一个实施例中，多个凹坑M4中的每个凹坑均从顶表面220延伸出大约3. 8mm(0. 15in.)。可设置凹部M4的其他的布局、数目、尺寸或者位置。图3图示了组装的图2的冷却设备200的一部分的立体图。为了组装冷却系统 200，中间板204的多个凹坑244被安装到顶板202(在图3中未示出)的底表面208。在一个实施例中，多个紧固件300被布置在顶板202的多个孔218和在多个凹坑M4中的孔 246中，以将多个凹坑本质而言是中间板204)固定到顶板202。多个紧固件300的部分可被布置在顶板202的多个孔218的对应部分中，以将中间板204的第二凸缘230固定到顶板202。多个紧固件300可以包括，例如，螺钉或者螺母/螺栓组合。还可使用夹子、搭扣、沟槽或者其他配合或者连接装置。当组装冷却设备200时，顶板202的底表面208，中间板204的顶表面220以及中间板204的第二凸缘230、第三凸缘234和第四凸缘236(如图2所示)构成通道302(例如，开口 114)。通道302的深度由中间板204的宽度决定，并且通道302的高度由中间板 204的第二凸缘230的高度决定。通道302的高度202可以是例如在大约2. 8mm(0. llin.) 和 3. Omm(0. 12in.)之间。多个凹坑244提供了用于顶板202的结构支撑，以保持顶板202的底表面208和中间板204的顶表面220之间的近似恒定距离。当冷却设备200被包括在被堆叠在其他较重的计算机或通信设备下方的计算机或通信设备中时，多个凹坑244还提供结构支撑。冷却设备200可用在包括例如交换机(例如，汇聚交换机)、计算机、服务器以及音响设备(例如，接收器和放大器)在内的很多系统中。冷却设备200可用在包括受到对流冷却的发热部件的任何系统中。冷却设备200还可用在包含在竖直堆叠布局(例如，数据中心的机架)中的任何系统中。图4图示了包括图2和图3的冷却设备200 (或者其他冷却设备)以及底板402 (例如，底架40 的交换机400的一个实施例的分解图。底架402包括在前端部406处多个部件404，例如多个输入/输出(I/O)连接器(例如，RJ45连接器或者SFP连接器)。I/O用于纯输入连接、纯输出连接、或者输入和输出连接两者。底架402还支撑多个发热电气硬件部件408、多个风扇410 (例如，四个风扇)、多个挡板412 (例如，两个挡板)、以及专用风扇414。多个发热电气硬件部件408、多个风扇 410、多个挡板412以及专用风扇414可利用例如胶黏剂、螺钉、螺栓/螺母组合、其他装置、 或者其组合连接到底架402的顶表面416上。在图4所示的实施例中，多个挡板412中的各个挡板在底架402的相应的第一插槽418和相应的第二插槽420处，被支撑在底架402 上。交换机400可以包括不同的、额外的或者较少的部件。多个发热电气硬件部件408可以包括多个散热器422，以帮助热量从多个发热电气硬件部件408到周围空气的转移。多个发热电气硬件部件408可以包括例如处理器、电路、晶体管、存储设备、电源或者其他电子器件。在一个实施例中，空气沿着箭头A的方向经由通道302引入。在交换机400的内部，空气流过在中间板204中的多个通孔242 (如图2中所示)。空气横穿过交换机400，并且在交换机400的后端部426的多个开口似4处沿着箭头B的方向排出到交换机400夕卜。 交换机400的后端部4 处的多个开口 4 可以是风扇410的叶片之间的开口、通气孔、其他开口、或者其组合。可以例如在交换机400的侧面、顶部或底部等额外地设置其他开口。在一个实施例中，通过通道302的气流的方向是相反的。空气经由交换机400的后端部似6的多个开口似4引入。空气横穿过交换机400，经过在中间板204中的多个通孔 242，并被推出通道302。多个风扇410将空气经由交换机400的主隔间427引入或者推出(这例如取决于多个风扇410被安装到底架402所沿的方向)通道302。交换机400的主隔间427由两个挡板412界定。两个挡板412引导被多个风扇410引入或者推出通道302的空气围绕位于主隔间427内的多个发热电气硬件部件408的周围。在一个实施例中，多个风扇410将空气经由通道302引入，经过在中间板204中的多个通孔M2，进入到底架402的主隔间427 中，并且围绕多个发热电气硬件部件408的散热器422。多个风扇410将空气排出到底架 402的后端部426外。专用风扇414经过底架402的副隔间428(例如，两个副隔间似8)，将空气引入或推出(取决于专用风扇414被连接到底架402的方向)通道302。副隔间4 各由两个挡板412中的一个挡板与底架402的第一侧面430或者第二侧面432界定。在每个副隔间 4 中，两个挡板412中的一个挡板引导被一个专用风扇410引入或者推出通道302的空气围绕并/或经过位于副隔间4 中的多个发热电气硬件部件408(例如，电源434)中的至少一个。在一个实施例中，专用风扇414将空气经由通道302引入，经过在中间板204中的多个通孔M2，进入到底架402的副隔间4 中，并且围绕并/或经过位于副隔间4 中的电源434。专用风扇414将空气排出到底架402的后端部4 外。底架402可支撑更少或更多的挡板412。可设置交换机400内部的其他布局。如图2所示，在中间板204中的多个凹坑244帮助将被多个风扇410和专用风扇 414引入或者排出通道302的空气分离并引导到底架402的主隔间427和副隔间4 中。如图2所示的，多个通孔242可被布置成u型图案。多个通孔242的u型布局，相对于多个通孔242在中间板204的顶表面220上均勻分布的布局，可使更多的空气转移到副隔间428，并且因此转移到电源434。可设置多个通孔对2的其他布局。在一个实施例中，利用在顶板202的第一凸缘210和第二凸缘214处的第二多个紧固件436，将冷却设备200安装到底架402。第二多个紧固件436可包括，例如，螺钉或者螺栓/螺母组合，而也可使用其他连接。在组装时，多个部件404被布置在中间板204的第一凸缘2M中的多个开口 2 中。冷却设备200被安装到底架402，使得交换机400包括在交换机400的前端部406处的开口(例如，通道30 和在交换机400的后端部似6处的多个开口 424。交换机400的通道302和多个开口 4M可以是在交换机400中的仅有的、空气可以流过的开口。在一个实施例中，多个交换机400在底架上竖直地堆叠，使得多个交换机400的前端部406面向相同的方向。空气被引入或者推出多个交换机400的各个通道302。在多个交换机400的内部，空气流过在中间板204(如图2所示)的各个中的多个通孔M2。空气横穿过各个交换机400，并且在多个交换机400中的各个交换机400的后端部似6的多个开口 424处被推出或引入各个交换机。可额外地设置其他开口，例如在交换机400的侧面，顶部或者底部等。空气可以被在各个交换机400中的多个风扇410引入或者推出多个交换机 400。在一个实施例中，在多个竖直堆叠的交换机400中的多个风扇410沿着相同的方向定向，使得空气沿着相同的方向流过多个交换机400中的各个交换机。在一个实施例中，冷却系统200可以被设置为用于冲击冷却。多个风扇410和/ 或专用风扇414可以将空气经过通道302和在中间板204中的小孔引入以形成喷射气体。 喷射气体被导向并围绕在底架402上支撑的多个发热电气硬件部件408，以提供交换机400 中热点区域的局部冷却。在一个实施例中，中间板204的多个凹坑244可以被安装到底架402的顶表面 416 (例如，代替将多个凹坑244安装到顶板202的底表面208)，使得通道302在交换机400 的前端部406的底侧形成。图5图示了利用图2的冷却设备或其他冷却设备来冷却发热部件的流程图。该方法以所示的次序实施，但是可使用其他次序。此外，可提供不同的或更多的行为。在框500中，使空气穿过系统的通道。该通道形成在具有I/O连接器的前部。系统的顶板的底表面和中间板的顶表面形成通道，但可用其他部件在前部形成进气口(例如， 模制或成形为包括进气口的单个设备)。空气从前部进入到设备中并从后部排出，但可从侧面排出。通道可以是单独的通道或者是扩展为多个通道。可将一个以上的进气口设置用于共同的一通道，或者将一个以上的进气口用于分别的多个通道。空气可利用对流和/或力 (例如，利用风扇)移动。空气通道可以包括仅仅在设备的前部和后部的开口，但可以替代地或者附加地包括在顶部、底部或者侧面的开口。在框502，引导空气穿过通道内的多个开口。可以使用仅一个开口(即，没有更多的开口被使用)。开口是通孔。空气由通孔引导至特定的位置。通孔允许空气流动，同时不管来自机架中的其他设备的压力，提供形成并保持通道的结构。在框504，将空气导引至发热部件附近。通道、挡板、零件的布局、或者仅仅通道内或附近的位置导引空气经过预期的部件。空气流可由某些部件操作来按比例增加或减少， 例如限制或增加通道的尺寸。在框506，空气穿过后部。空气通过诸如通孔之类的一个或多个孔排出。通道在后部终止，但是可替换地或者额外地，在侧面、顶部或者底部终止。在一个实施例中，通过利用多个风扇将空气推出通道之外，来使空气穿过系统的通道。多个风扇被支撑在系统的底板上，但是也可被支撑在其他地方。在另一个实施例中， 通过利用多个风扇将空气引入到通道中使空气穿过系统的通道。在又一个实施例中，通过压差或者系统外的空气动力使空气穿过系统。这里描述的各种实施例可单独地或者相互组合来使用。前面的详细描述已说明了本发明的很多可能的实现方式中的仅仅一些。为此，该详细说明意图当作解释，并且不当作限制。
权利要求
1.一种装置，包括机架安装式的电气硬件部件的外壳，所述外壳包括前部、后部、侧面、顶部和底部； 在所述外壳的所述前部上的输入/输出连接器，所述输入/输出连接器与所述电气硬件部件电连接；在所述外壳的前部上形成的第一进气口/出气口；在所述后部、顶部、底部、侧面、或者其组合上形成的第二进气口 /出气口 ；以及中间板，所述中间板安装到所述外壳，使得气流通道在所述第一进气口 /出气口和第二进气口 /出气口之间延伸，通过在所述中间板中的多个开口，并且延伸到所述发热电气硬件部件的附近。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个开口是多个等尺寸的通孔。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述中间板还包括朝向所述外壳的所述顶部的底表面延伸的多个凹部，并且其中所述中间板在所述多个凹部处安装到所述顶部的底表面。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述中间板还包括朝向所述外壳的所述顶部的底表面并且与所述外壳的所述顶部的所述底表面近似垂直地延伸的凸缘。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述外壳的底表面包括风扇。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述风扇可配置为在所述外壳的所述前部处将空气推出所述通道外或者引入所述通道中。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述风扇将空气引入所述通道中，所述空气从所述外壳的前部到所述外壳的后面流过所述外壳。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述风扇将空气推出所述通道外，所述空气从所述外壳的后部到所述外壳的前部流过所述外壳。
9.根据权利要求5所述的装置，其中所述外壳的底部还包括在所述外壳中引导气流的挡板。
10.一种装置，包括 底架，包括风扇；以及发热部件；顶板，其安装到所述底架，使得所述装置包括在所述装置的前部和后面部处的开口 以及中间板，其安装到所述顶板的底表面，使得通道从所述装置的前部延伸到所述装置中的至少一部分，其中所述中间板包括多个通孔，并且其中所述风扇使空气穿过所述装置以冷却所述发热装置。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述中间板还包括朝向所述顶板的底表面延伸的多个凹部，并且其中所述中间板在所述多个凹部处安装到所述顶板的所述底表面。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述底架是用于置顶式交换机的底架。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述中间板还包括朝向所述顶板的底表面并且与所述顶板的所述底表面近似垂直地延伸的凸缘。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述风扇将空气引入所述通道中，所述空气从所述装置的前部到所述装置的后部流过所述装置。
15.根据权利要求10所述的装置，其中所述风扇将空气推出所述通道外，所述空气从所述装置的后部到所述装置的前部流过所述装置。
16.根据权利要求10所述的装置，其中所述底架还包括在装置中引导气流的挡板。
17.一种方法，包括以下步骤使空气通过装置的通道，所述通道由所述装置的顶板和中间板形成；引导所述空气穿过在所述中间板中的多个开口；将所述空气引导至布置在所述装置的底板上的发热部件的附近；使所述空气通过所述装置的后部；其中所述顶板被安装到所述底板，使得所述装置包括在所述装置的前部和后部的开
18.根据权利要求17的方法，其中使空气通过过所述通道的步骤包括利用风扇将空气引入所述通道中。
19.根据权利要求17的方法，其中使空气通过所述通道的步骤包括利用风扇将空气推出所述通道外。
20.根据权利要求17的方法，其中使空气通过所述通道的步骤包括利用风扇在所述装置的前部将空气引入所述通道中或者将空气推出所述通道外，其中所述风扇可被配置为将空气引入所述通道中或者推出所述通道外。
21.根据权利要求17的方法，其中所述多个开口是多个等尺寸的通孔。
全文摘要
本发明涉及用于安装于机架上的处理装置的冷却布置。为了增加气流，进气口/出气口(即，进气口，出气口，或者两者)被放置在诸如安装于机架上的计算机网络交换机外壳之类的外壳的前表面上。前表面包括用于与外壳中的处理器连接的插口、控制部、插头、插座或者其他输入/输出部。进气口/出气口是在具有输入/输入部件的前表面上的一个或多个开口。在为避免与输入/输出部件干涉并增加外壳的高度的一个实施例中，进气口/出气口是延伸了外壳的侧面之间的距离的大部分或者全部、并且位于输入/输出部的上方或者下方的槽口。可用中间板来形成和支撑进气口/出气口。
文档编号G06F1/20GK102262429SQ20111014658
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者弘·休恩赫, 杜安·卢, 端·恩古茵, 苏什拉·娜拉斯汉, 菲利普·汀 申请人:思科技术公司