通过使用与冷却主部件的热耗散设备相关联的空气通道使气流转向来冷却辅助部件的制作方法
【专利摘要】热量从主部件被传导到热耗散结构。气流从热耗散结构移除热量。与热耗散结构相关联的空气通道将气流的一部分转向到辅助部件，由此向辅助部件提供冷却。
【专利说明】通过使用与冷却主部件的热耗散设备相关联的空气通道使气流转向来冷却辅助部件
【背景技术】
[0001]在电子系统领域中，通常使用散热器来冷却电子部件。典型地，散热器包括可以热耦合到部件的热接触表面，和热耦合到热接触表面的热耗散结构。
[0002]热量经由热接触表面从部件传递到热耗散结构。典型地，提供从热耗散结构移除热量的气流。
【专利附图】
【附图说明】
[0003]附图描绘了本发明的实施例、实现和配置，而非发明本身。
[0004]图1示出了具有主板、主部件、散热器和辅助部件的系统的一部分。
[0005]图2是系统的简化框图，并且说明了用于冷却辅助部件的两个示例。
[0006]图3示出了系统的框图，说明了用于通过在主部件周围使气流转向来冷却辅助部件的示例。
[0007]图4示出了包括护罩的散热器的底面。
[0008]图5是图4中示出的散热器的从散热器上方获得的透视图。
[0009]图6是包括主板的系统的一部分的前部透视图，主部件附着到概该主板并由图4和5中不出的散热器冷却。
[0010]图7是图6中示出的系统的部分的后部透视图。
[0011]图8示出了系统的框图，其说明了用于通过将气流向下转向到辅助部件来冷却辅助部件的示例。
[0012]图9示出了包括彼此热接触的热接触表面和热耗散结构的散热器。
[0013]图10示出了图8的系统的一部分。
[0014]图11-14示出了与护罩相组合的散热器，散热器将气流向下转向以冷却辅助部件，护罩在主部件周围将气流转向到辅助部件。
[0015]图15示出了描述用于从辅助部件移除热量的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]在前面的描述中，阐述了许多细节以提供对本文公开的示例的理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些细节的情况下实践这些示例。尽管已经公开了有限数目的示例，但是本领域技术人员将意识到来自其的许多修改和变型。所附权利要求书意图如落入这些示例的真实精神和范围内那样涵盖这样的修改和变型。
[0017]在包括计算机系统的电子系统领域中，热量产生部件经常热耦合到散热器。通常的示例是热耦合到散热器的中央处理单元(CPU)。术语“第一”和“主”将用来指代与散热器进行热交流的部件。
[0018]附加的热量产生部件经常被定位在主部件附近。术语“辅助”或“第二”、“第三”、“第四”等将用于指代附加的热量产生部件。[0019]主和辅助部件可以具有独立的功能。替代地，主和辅助部件可以具有通过主和辅助部件的靠近放置来促进的关联。例如，辅助部件可以是转换、调整或调节供应给主部件的功率的部件。类似地，辅助部件执行信号转换或驱动功能，包括在光子(Photonic)(光学)信号与电信号之间的转换、数据锁存和总线驱动器。
[0020]图1示出了系统10的一部分。系统10包括主板12、主部件14、散热器16以及辅助部件18和20。提供气流在箭头所描绘的方向上通过散热器16。如可以在图1中看到的，主部件14和散热器16干扰辅助部件18和20上的气流。因此，辅助部件可能未被充分冷却。
[0021]图2是系统22的简化框图，其说明了用于冷却辅助部件的两个示例。系统22包括外壳24和主板26。提供气流通过外壳24，并且可以经由挡板或管道系统引导气流，这通过线28来一般性描绘。附着到主板26的是主部件30，其通过散热器32冷却。辅助部件34,38,40和42位于主部件30附近。
[0022]辅助部件34、38和40在主部件30旁边。如将在下面更详细示出的，辅助部件34、38和40未与散热器32直接热接触，但是散热器32包括用于将冷却气流向下转向到辅助部件34、38和40的空气通道。
[0023]与图1中示出的辅助部件18和20类似，辅助部件42关于气流的主方向被部分地定位在主部件30后面。如将在下面更详细示出的，辅助部件42未与散热器32直接热接触，但是散热器32包括用于将冷却气流围绕主部件30转向到辅助部件42的空气通道。
[0024]图3示出了系统44的框图，并且说明了用于通过在主部件周围使气流转向来冷却辅助部件的示例。系统44包括用于引导气流的挡板46。主部件48与辅助部件50和52位于彼此附近，辅助部件50和52关于通过挡板46的气流的主方向至少部分地在主部件48后面。
[0025]与散热器54相关联的是护罩56，其在图4_7中被更清楚地示出。护罩56在主部件48周围重新引导气流，由此将冷却气流提供给辅助部件50和52。
[0026]图4-7是在图3中以框图形式示出的部件中的一些的各种透视图。注意，图4-7中示出的示例与其他图中示出的示例一起示出了没有其他部件的各种结构，该其他部件正常情况下将示出在计算机系统中。如本领域已知的，设计者需要平衡气流阻抗(impedance),使得需要冷却的所有区域接收充足的气流。如果具有高气流阻抗的路径紧挨着具有低气流阻抗的路径，则大量气流将采取低阻抗路径。实现本文公开的示例的设计者将意识到，将需要提供必要的管道、压力通风系统(plenum)、风扇或其他冷却设备，它们被需要来确保足够的气流进入将气流转向到辅助部件的散热器结构。
[0027]图4示出了包括护罩56的散热器54的底面。在图4中还示出了热耗散结构55和热接触表面58。在图3中的系统44的组装之后，主部件48与热接触表面58热接触，热接触表面58继而与热耗散结构55热接触以促进经由气流的热量移除。在图4中还可见的是在组装后由护罩56的向外张开的(flared)进气(air inflow)和护罩56的形状形成的空气通道57，其中护罩56的向外张开的进气捕获气流，并且护罩56的形状在部件48和热接触表面58周围使空气转向经过辅助部件并在护罩56的后部离开。空气通道57起到气流转向构件的作用。图5是从散热器54的上方示出散热器54(包括护罩56和热量耗散结构55)的透视图。[0028]图6是系统44的一部分的前部透视图。图6包括主部件48附着到的主板60。散热器54热耦合到主部件48。图6说明了护罩56的向外张开的进气如何捕获气流和在部件48周围为气流确定路线。
[0029]图7是图6中示出的系统44的部分的后部透视图。在图7中，示出了护罩56的气流出口。注意，出口在来自图3的辅助部件50和52附近，以将气流集中在辅助部件上方，由此向辅助部件提供冷却。
[0030]注意,可以使用产生单一结构的制造技术将护罩56与热耗散结构55和热接触表面58形成在一起。替代地，护罩56可以是单独的结构。例如，护罩56可以实现为由聚碳酸酯形成的卡入式(snap-on)部件，其在热结构55已经被制作之后的任何时间附着到热结构55。
[0031 ] 图8示出了系统62的框图，并且说明了用于通过将气流向下转向到辅助部件来冷却辅助部件的不例。系统62包括外壳64。在外壳64内是主板66,在其上安装与散热器70热接触的主部件68。
[0032]还安装到主板66的是未与散热器70直接热接触的辅助部件72、74和76。散热器70包括起到气流转向构件作用的空气通道80。提供风扇78以通过在外壳64中在主方向上产生正压力而生成气流，并且空气通道80朝辅助部件72、74和76向下推动气流，由此为辅助部件提供冷却。注意，风扇78也可以位于散热器70的另一侧，用于产生将在相同方向上引起气流的负压力。
[0033]还要注意，空气通道80在散热器70的空气出口点处比其在空气入口点处更窄。随着空气通道变窄，空气移动通过空气通道的速度增加。气流的增加可以具有补偿效果，因为前面的遇到气流的部件(例如，部件72)趋向于加热空气，而后面的遇到气流的部件(例如，部件76)趋向于经历更高的气流速度。
[0034]图9和10是在图8中以框图形式示出的部件中的一些的透视图。图9示出了散热器70的底面，其包括热接触表面82和热耗散结构84，这二者彼此热接触。散热器70中还包括空气通道80，其充当气流转向构件。注意，空气通道80内的倾斜表面将趋向于朝热接触表面82限定的平面推动气流。
[0035]图10不出了图8的系统62的一部分。注意，空气通道80向下朝主板66推动气流，以为辅助部件72、74、76、86、88和90提供冷却。
[0036]图11-14是将图9和10的散热器70与护罩进行组合的透视图。图11是示出散热器70和护罩91的分解图，并且图12示出了在初始组装后的散热器和护罩。图13和14中的每一个示出了具有散热器70和护罩91的系统62的一部分。与护罩91相组合的散热器70向在主部件旁边并且关于通过系统62的气流的主方向在主部件后面的辅助部件提供冷却。
[0037]图15示出了描述用于从辅助部件移除热量的示例方法的流程图92。在框94处，热量从主部件被传导离开至热耗散结构。控制传递到框96。
[0038]在框96处，提供具有主方向的气流以从热耗散结构移除热量。可以使用风扇、压力通风系统或本领域已知的用于供应气流的任何其他方法来提供气流。
[0039]在参照图3-7讨论的示例中，控制传递到框98，其中，在大致平行于主板的方向上部分地在第一部件周围将气流的部分推动到第二部件，并且控制传递回到框94并重复该方法。在参照图8-10讨论的示例中，控制从框96传递到框100，并且向下朝主板推动气流的部分以冷却辅助部件。在参照图11-14讨论的示例中，控制传递到框98和100 二者。随后，控制传递回到框94并重复该方法。
[0040]本文公开的示例允许通过使在散热器处提供来冷却主部件的气流转向而冷却辅助部件。各种电子设计可以采用能够生成显著热量的辅助部件，诸如电光子(光学)信号转换器。所公开的示例允许使用几乎不带来附加成本的转向机制来冷却这样的辅助部件。
[0041]在前面的描述中，阐述了许多细节以提供对本文公开的示例的理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些细节的情况下实践这些示例。尽管已经公开了有限数目的示例，但是本领域技术人员将意识到来自其的许多修改和变型。所附权利要求书意图如落入所公开示例的真实精神和范围内那样涵盖这样的修改和变型。
【权利要求】
1.一种用于冷却第一部件(30，48，68)的散热器(32，54，70)，包括: 热接触表面(58，82),用于从第一部件(30，48, 68)传导热量； 热耗散结构(55，84)，用于将热量传导离开热接触表面(58，82)并使热量耗散到引导的气流中；以及 空气通道(57，80)，用于朝第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)使引导的气流的一部分转向以冷却第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76)，其中，当部署散热器(32，54，70)时，第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)未与热接触表面(58，82)或热耗散结构(55，84)直接热接触。
2.如权利要求1所述的散热器(32，70)，其中，热接触表面(82)限定平面，并且空气通道(80)趋向于朝所述平面推动引导的气流的部分。
3.如权利要求1所述的散热器(32，54)，其中，引导的气流具有主方向，第一部件(30，48)趋向于沿主方向阻碍至第二部件(42，50, 52)的气流，并且空气通道(57)趋向于部分地在第一部件(30，48)周围将引导的气流的部分推动到第二部件(42，50，52)。
4.一种系统(22，44，62),包括: 外壳(24，64)，其中，在系统(22，44，62)的操作期间，具有主方向的冷却气流可以被维持在外壳(24，64)内； 在外壳(24，64)中的主板(60，66)； 安装到主板(60，66)的第一(30 ，48，68)和第二(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)部件；以及 散热器(32，54，70)，包括: 与第一部件(30，48，68)热接触的表面(58，82)； 热耗散结构(55，84)，用于将热量传导离开表面(58，82)并使热量耗散到冷却气流中；以及 气流转向构件(56，80)，其朝第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)推动气流的一部分以冷却第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)。
5.如权利要求4所述的系统(22，44)，其中第二部件(42，50，52)关于主方向在第一部件(30，48)后面，并且气流转向构件(56)包括护罩(56)，护罩(56)沿大致平行于主板(60)的路径并且部分地在第一部件(30，48)周围将气流的部分推动到第二部件(42，50，52)。
6.如权利要求4所述的系统(22，62)，其中，气流转向构件(80)具有关于主板(66)的倾斜表面，其朝第二部件(34，38，40，72，74，76，86，88，90)推动气流的部分。
7.如权利要求6所述的系统(22，62)，其中，倾斜表面被集成到热耗散结构(84)中。
8.如权利要求4所述的系统(22，44，62)，其中，第一部件(30，48，68)与第二部件(34，38，40，42，50，52，72，74，76，86，88，90)具有通过第一部件(30，48，68)和第二部件(34，38，4O,42，50，52，72，74，76，86，88，90)的靠近放置来促进的关联。
9.如权利要求4所述的系统(22，62)，其中，冷却气流是通过外壳(64)内的至少一个风扇(78)产生的。
10.如权利要求4所述的系统(22，44)，其中，冷却气流是通过向外壳供应空气的压力通风系统产生的。
11.一种冷却部件的方法(92)，包括:将热量从主部件传导(94)到热耗散结构； 提供(96)具有主方向的气流以从热耗散结构移除热量；以及 使用与热耗散结构相关联的空气通道朝辅助部件转向(98，100)气流的一部分。
12.如权利要求11所述的方法(92)，其中，使用与热耗散结构相关联的空气通道朝辅助部件转向(98)气流的一部分包括:在大致平行于主板的方向上部分地在第一部件周围将气流的部分推动(98)到第二部件。
13.如权利要求11所述的方法(92)，其中，使用与热耗散结构相关联的空气通道朝辅助部件转向(100)气流的一部分包括:朝主板推动(100)气流的部分。
14.如权利要求11所述的方法(92)，其中，第一部件与第二部件具有通过第一部件和第二部件的靠近放置来促进的关联。
15.如权利要求11所述的方法(92)，其中，提供具有主方向的气流以从热耗散结构移除热量包括操作至少一个冷却风扇。
【文档编号】G06F1/20GK103492973SQ201180070383
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年6月27日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】K.B.利, A.L.勒斯纳 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业