用于装置的冷却系统以及冷却装置的方法
【专利摘要】本发明提供了一种前后冷却系统，该冷却系统允许包含有两个正交模块组的装置的冷却。每个模块组均独立地被冷却。垂直的模块组由横穿模块的垂直气流冷却，该垂直气流从装置的前部进入并从装置的后部排出。水平的模块组由水平的前后气流冷却。当水平的模块组位于装置的前部时，延伸到垂直模块组外部的气压间允许将水平流动的空气排放至装置的后部。当水平的模块组位于装置的后部时，延伸到垂直模块组外部的气压间允许空气从装置的前部移动到容纳水平模块的腔室。
【专利说明】用于装置的冷却系统以及冷却装置的方法
[0001]本申请是申请日为2008年8月27日、申请号为200810210571.2、发明名称为“用于装置的冷却系统以及冷却装置的方法”的发明专利中请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及冷却系统的领域，且更具体地，本发明涉及具有正交模块(module，组件)的模块化(modualr，组件化)系统的冷却。
【背景技术】
[0003]在一组模块之间需要高带宽任意(any-to-any)连接性的系统通常使用正交中平面结构(configurat1n)。在这种结构中，一组卡板以垂直的构造方式插入到中平面的前侧中，而另一组卡板以水平的构造方式插入到中平面的后侧中。这种布局使得每个前部卡板能够直接连接至每个后部卡板，并且能够无需在中平面上使用PCB信号跟踪来承载高速信号。
[0004]然而，正交结构也产生了冷却难题,特别是在需要前后(front-to-back)冷却的应用中。可使用具有前进气口和后排气口的传统冷却机构来冷却垂直卡板，但在保持整体前后气流的同时冷却水平卡板却是难题。
[0005]如果不需要前后冷却，则可使用侧向(side-to-side)气流来冷却水平卡板架。然而，许多机架装配环境都需要前后空气冷却。一种解决方法为使从前进气口吸取的空气转向至后部并且使其在邻近水平卡板的纵向空间(column)中升高。这种机构典型地使用一组风扇或鼓风机以产生穿过水平卡板的气压。然而，由于空气路径中转弯的数量的原因，这种系统中提供的气流量通常是有限的。另外，沿水平卡板的侧部放置一个或两个风扇叶片会严重限制PCB面积以及可用的面板表面。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，一种冷却装置的方法包括:在装置的第一腔室侧部上形成朝向装置前部打开的气压间(plenum);利用透气隔板(barrier)隔开该装置，通过透气隔板形成与气压间及第一腔室隔开的第二腔室；将空气从装置的前部经由气压间并穿过透气隔板吸入第二腔室中；以及将空气从第二腔室排出到装置的后部。
[0007]在另一个实施例中，一种冷却装置的方法包括:冷却沿第一方向定向的第一多个模块的步骤，该步骤包括沿第一方向从第一多个模块的每个的边缘推动空气，及沿第一方向从第一多个模块的每个的相对边缘吸取空气；以及冷却沿与第一方向正交的第二方向定向的第二多个模块的步骤，该步骤包括使空气沿第二方向移动越过第二多个模块并穿过延伸到容纳第一多个模块的第一腔室外部的气压间，及从装置中排出空气。
[0008]在又一个实施例中，一种冷却装置的方法包括:在容纳第一多个模块的第一腔室侧部上形成气压间；使空气从装置的前部移动通过气压间并进入到容纳第二多个模块的第二腔室中，第二多个模块正交于第一多个模块安装；以及将空气从第二腔室排出到装置的后部O
[0009]在又一个实施例中，一种用于装置的冷却系统包括:第一腔室；气压间，形成在第一腔室的外部并且与第一腔室流体隔离；第二腔室，与气压间流体连通；用于第一腔室的冷却系统，该冷却系统包括被构造成推动空气穿过第一腔室的第一风扇以及被构造成从第一腔室吸取空气的第二风扇；以及用于第二腔室的冷却系统，该冷却系统包括被构造成使空气移动穿过气压间进入第二腔室的第三风扇。
[0010]在又一个实施例中，一种冷却装置的方法包括:在容纳第一多个模块的第一腔室的侧部上形成第一气压间；使空气从装置的前部移动越过过第二多个模块，第二多个模块正交于第一多个模块安装在第二腔室中；以及将空气从第二多个模块通过第一气压间排出到装置的后部。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了符合本发明的装置和方法的实施方案，并与详细描述一起用于解释符合本发明的优点和原理。在附图中:
[0012]图1是示出了根据一个实施例的具有正交模块的装置的顶部透视图；
[0013]图2是图1装置的前部透视图；
[0014]图3是图1装置的后部透视图；
[0015]图4是图1装置的侧剖透视图；
[0016]图5是示出了具有正交模块的装置的另一实施例的透视图；
[0017]图6-图7是图5的装置的其他透视图；
[0018]图8是示出了具有正交模块的装置的又一实施例的前部透视图；
[0019]图9是图8的装置的后部透视图；
[0020]图10是图8的装置的顶部透视图；以及
[0021]图11是图8的装置的侧剖透视图。
【具体实施方式】
[0022]图1是示出了根据一个实施例的具有正交模块的装置100的顶部透视图。例如，装置100可为企业级路由器(enterprise class router),并且这些模块通常为电路板。但所公开的技术可用在具有正交模块的任何装置中。在本实施例中，装置100容纳有垂直定向在装置100的前部中的多个模块110和沿水平方向定向在装置100的后部中的多个模块130。模块110和130通过中平面120交叉连接。在本实施例中，垂直模块110被壳(enclosure) 170包围，在壳的任一侧上形成气压间150，该气压间在垂直模块110的任一侧上从装置100的前部延伸越过中平面120。透气隔板160被设置在模块130的每一个当中，从而形成装置100的后部腔室。在一些实施例中，隔板160是穿孔的波纹材料，其中穿孔的模式可被塑造成使得在隔板160 —侧上的前部与隔板160另一侧上的后部之间产生压力差。该压力差可实现穿过模块130的大部分表面区域的更均匀的气流。如图1中所示的，风扇或鼓风机140被放置在模块130的后部处。风扇或鼓风机140从装置100的前部吸取空气并使空气通过气压间150并通过隔板160进而横越模块130，从而对模块130提供冷却。如下面所述的，受热的空气随后通过装置100后部上的开口而排出。如图1中所示的，在一些实施例中，将两个鼓风机140放置在每个模块130后部的中央。在其他实施例中，可使用单个风扇或鼓风机140。可替换地，可依需要将风扇或多个风扇140放置在模块130上的其他位置中，以使气流均匀地穿过模块130的表面，或在模块130表面区域的一部分上提供更高的气流，该部分按比例产生比模块130的其他部分更多的热量。
[0023]参照图2，装置100的主视图示出了位于围绕垂直定向的模块110的壳170任一侧上的气压间150。另外，图2示出了用于模块110的独立冷却系统。气压间240在垂直定向的模块110的下面形成，并且下部风扇盘220容纳有多个风扇，这些风扇推动空气垂直地穿过模块110的表面以提供对模块110的冷却。上部风扇盘230容纳有多个风扇，这些风扇从模块110中吸取受热空气并朝向装置100的后部排出受热空气，如下所述。在图2中示出在装置100的底部处的多个电源210。在一些实施例中，这些电源单元中的每一个均从电源单元210的前开口或入口提供其自身的前后空气冷却路径。
[0024]参照图3，装置100的后部透视图示出了出口，受热空气通过这些出口被排出到装置100的后部。一组电源排气出口 310对应于图2的电源入口 210。还示出了用于每个模块130的一对排气出口 330，这对排气出口对应于图1中所示的两个风扇或鼓风机140。最终，出口 320为已经冷却垂直模块110并从上部风扇盘230排出的受热空气提供排气出口。
[0025]图4示出了越过垂直模块110的气流路径。如图4中所示的，上部气压间410在上部风扇盘230和水平定向的模块130的上方形成，以提供通向图3中所示的排气端口 320的空气路径。
[0026]在另一实施例中，取代如图1所示的从装置100的前部吸取空气并使其越过水平模块130，装置500推动空气越过水平模块。将将一个或多个鼓风机或风扇510朝向装置500的前部放置在气压间520中。风扇510推动空气穿过沿垂直模块的侧部形成的气压间520(为了视图的清晰在图5中未示出)。与图1-图4中所示的负压系统相比较，将风扇510放在气压间520中可在越过后部的水平安装模块的整个空气路径上实现更好的过滤和更清洁的空气。在一些实施例中，可将过滤器布置在气压间520的入口处且位于风扇510前面，但是为了视图的清晰在图5中未示出。隔板530被布置在风扇510的出口处。如图7中最佳示出的，开口 710形成在隔板530中以更好地控制穿过气压间520的气流。被推动穿过气压间520的空气随后被推动横穿过水平出口 540的表面并通过装置500的后部排出。如图5和图6中所示的，装置500具有与图1-图4中所示相同的用于垂直定向的模块的冷却系统。图1-图4与图5-图7中实施例仅有的差别在于，取代像图1-图4中那样吸取空气使其通过气压间并横越卡板，装置500从前部推动空气通过气压间520并横越卡板540。图5-图7中所示的风扇的经编号的构造和布置仅是示例性和解释性的，也可使用风扇的其他的编号构造和布置。
[0027]在图1-图4中所示的装置100 (与图5-图7中所示的装置500相似)中，垂直定向的模块110位于装置100的前部中并且水平安装的模块130被放置在装置100的后部中。在其他实施例中，垂直定向的模块可被放置在后部中，而水平定向的模块可被放置在装置的前部中。图8-图11示出了根据一个实施例的这样一个装置。
[0028]现在参照图8，前部透视图示出了包含前部安装的水平模块810的装置800。如同装置100 —样，电源830由来自前部的气流冷却。入口 820提供空气以冷却装置800的后部安装的垂直模块。每个水平模块810中的开口 840提供用于冷却水平安装的模块810的空气路径。
[0029]图9是图8的装置800的后部透视图。垂直安装的模块930由上部风扇盘920冷却，该上部风扇盘从图8的入口 820吸取空气，之后向下推动该空气使之横越垂直安装的模块930的表面。下部风扇盘910容纳有排气风扇，该排气风扇吸取来自垂直安装的模块930的受热空气，将该受热空气排放通过形成在下部风扇盘下面的气压间960进而到达装置800的后部。保持垂直定向模块930的端盖(end closure) 940在垂直定向模块930的任一侧上形成有气压间950，以便排出来自水平定向的模块810的受热空气。
[0030]参照图10，顶部视图示出了用于水平模块810的冷却路径。冷却空气通过图8中所示的开口 840被吸入，并且横越模块810的表面被吸到安装在每个模块810任一侧上的径向鼓风机1020。之后径向鼓风机1020将受热空气排出，受热空气通过气压间950到装置800的后部。如同图1的装置100中一样，中平面1010连接水平安装的模块810与垂直安装的模块930。尽管上面描述为径向鼓风机，但可使用任何期望的风扇或鼓风机。鼓风机的布置、构造和数量仅是示例性和解释性的，也可采用其他数目的构造和布置。
[0031]图11是侧部透视图，示出了用于以上所述的垂直后部模块930的冷却路径以及用于装置800底部处的电源的冷却路径1110。气压间1130提供从装置800的前部穿过入口 820到达上部风扇盘920的空气通路，之后该上部风扇盘垂直向下推动空气使之横越模块930的表面，在那里下部风扇盘910通过气压间960将空气排放至装置800的后部。壁1120提供壳的位于水平安装的模块810上方的一部分，以形成气压间1130。
[0032]虽然已详细描述且在附图中示出了某些示例性实施例，但应该理解的是，在不背离由权利要求确定的基本范围的前提下，这些实施例仅是示例性的并且不是想象出的(notdevised)。借助于实例并且非限制性地，所使用的具体电器件可由起到相似作用且提供基本相同结果的已知等同物或其他器件布置进行替换。
【权利要求】
1.一种装置，包括: 壳体，限定第一腔室和第二腔室， 所述第一腔室被配置为容纳第一多个模块， 所述第二腔室被配置为容纳与所述第一多个模块正交定向的第二多个模块， 所述壳体限定设置在所述第一腔室的侧部上的气压间；以及 风扇，设置在所述壳体内，所述风扇被配置为使空气移动穿过所述气压间而进入所述第二腔室并且横越来自所述第二多个模块中的模块的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括: 包括所述风扇的多个风扇，来自所述多个风扇中的每个风扇垂直设置在所述气压间内；以及 设置在所述气压间内的透气隔板，来自所述多个风扇中的每个风扇设置在所述透气隔板与所述气压间的开口之间。
3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括: 包括所述风扇的多个风扇，来自所述多个风扇中的每个风扇被配置为，使空气从所述壳体的前部横越所述第二多个模块而移动到所述壳体的后部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述气压间是第一气压间，所述第一腔室的所述侧部是所述第一腔室的第一侧部，并且所述壳体限定设置在所述第一腔室的第二侧部上的第二气压间。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述气压间是设置在所述第一腔室的垂直侧部上的第一气压间，并且所述壳体限定设置在所述第一腔室的水平侧部上的第二气压间。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述气压间是第一气压间，所述第一腔室的所述侧部是第一侧部，并且所述壳体限定设置在所述第一腔室的第二侧部上的第二气压间，所述装置进一步包括: 透气隔板，设置在所述风扇与所述第一气压间的开口之间。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述气压间是第一气压间，所述第一腔室的所述侧部是第一侧部，所述壳体限定设置在所述第一腔室的第二侧部上的第二气压间，所述风扇设置在所述第一气压间内，所述装置进一步包括: 设置在所述第一气压间内的透气隔板，设置在所述透气隔板与所述第一气压间的开口之间的所述风扇。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述气压间是第一气压间，所述第一腔室的所述侧部是第一侧部，所述风扇是第一风扇，所述壳体限定设置在所述第一腔室的第二侧部上的第二气压间，所述装置进一步包括: 第二风扇，被配置为使空气移动穿过所述第二气压间而进入所述第一气压间，并且横越来自所述第一多个模块中的模块的至少一部分。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述风扇是第一风扇，所述装置进一步包括设置在所述壳体内的第二风扇，所述第二风扇被配置为，使空气横越来自所述第一多个模块中的模块的至少一部分而移动。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述风扇设置在来自所述第二多个模块中的模块上。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述风扇设置在来自所述第二多个模块中的模块上，所述装置进一步包括: 透气隔板，设置在所述风扇与所述气压间的开口之间。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述风扇是第一风扇，所述装置进一步包括: 设置在所述壳体内的第二风扇；以及 设置在所述壳体内的第三风扇，所述第一多个模块设置在所述第二风扇与所述第三风扇之间，所述第二风扇和所述第三风扇共同地被配置为，使空气横越来自所述第一多个模块中的模块的至少一部分而移动。
13.根据权利要求1所述的装置，其中: 所述气压间限定包括来自所述第二多个模块中的模块的至少一部分的第一冷却路径的至少一部分； 所述第一腔室的所述侧部是所述第一腔室的第一侧部；并且 所述壳体限定设置在所述第一腔室的第二侧部上的开口，所述开口限定包括来自所述第一多个模块中的模块的至少一部分的第二冷却路径的至少一部分，使得在所述壳体内所述第二冷却路径与所述第一冷却路径流体隔离。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述气压间在所述第一腔室的外部，使得所述第一腔室与所述壳体内的所述气压间流体隔离。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一腔室是前部腔室，所述第二腔室是后部腔室，并且所述风扇被配置为将空气从所述装置的前部经由所述气压间的开口而抽出。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述风扇是第一风扇，所述第一风扇被配置为，使空气从所述装置的前部经由所述第一气压间的开口横越所述第二多个模块，而移动到所述装置的后部处的第一排出开口，所述装置进一步包括: 第二风扇，被配置为使空气从所述装置的前部经由开口进入所述第一腔室横越所述第一多个模块，而移动到所述装置的后部处的第二排出开口。
17.一种装置，包括: 壳体，限定第一腔室和第二腔室，所述第一腔室被配置为接纳第一多个模块，所述第二腔室被配置为接纳与所述第一多个模块基本上正交安装的第二多个模块， 所述壳体限定所述第一腔室的侧部上的第一气压间，所述壳体限定在所述第一腔室上方并且在所述第二腔室上方的第二气压间， 所述壳体限定从所述壳体的前部横越所述第二多个模块穿过所述第一气压间到所述壳体的后部的第一气流路径，所述壳体限定从所述第二气压间横越所述第一多个模块的第二气流路径。
18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括多个鼓风机风扇，所述多个鼓风机风扇共同地被配置为，使空气沿着所述第一空气路径从所述壳体的前部横越所述第二多个模块而移动到所述壳体的后部。
19.根据权利要求17所述的装置，进一步包括第一鼓风机风扇和第二鼓风机风扇，所述第二多个模块将被设置在所述第一鼓风机风扇与所述第二鼓风机风扇之间，所述第一鼓风机风扇和第二鼓风机风扇共同地被配置为，使空气沿着所述第一空气路径从所述壳体的前部横越所述第二多个模块而移动到所述壳体的后部。
20.根据权利要求17所述的装置，进一步包括多个盘风扇，所述多个盘风扇共同地被配置为，使空气沿着所述第二空气路径从所述第二气压间横越所述第一多个模块而移动。
21.根据权利要求17所述的装置，进一步包括第一盘风扇和第二盘风扇，所述第一多个模块将被设置在所述第一盘风扇与所述第二盘风扇之间，所述第一盘风扇和所述第二盘风扇共同地被配置为，使空气沿着所述第二空气路径从所述第二气压间横越所述第一多个模块而移动。
【文档编号】H05K7/20GK104284565SQ201410456757
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2008年8月27日 优先权日:2008年7月3日
【发明者】古奈什·艾巴伊, 让-马克·弗拉伊朗, 普拉迪普·辛徒, 利马·J·大卫 申请人:瞻博网络公司